物薄膜后,經(jīng)過微影蝕刻制程將整層的金屬氧化物 薄膜圖案化以形成島狀的金屬氧化物半導(dǎo)體層。值得說明的是,溝道層130的材料可以是 選自于氧化銦嫁鋒(Indium-Gallium-Zinc Oxide,IGZ0)、氧化鋒(Zinc oxide,ZnO)、氧化 錫(Stannous oxide,SnO)、氧化銦鋒(Indium-Zinc Oxide,IZO)、氧化嫁鋒(Gallium-Zinc Oxide,GaZnO)、氧化鋒錫(Zinc-Tin 0xide,ZT0)、氧化銦錫(Indium-Tin Oxide,ITO)及其 混合所組成的群組之中的其中一種。于本實施例中,溝道層130的材料是氧化銦鎵鋅。不 過,本發(fā)明并不對此加以限制。
[0053] 具體而言,溝道層130可以是透過磁控滅鍛法(magnetron sputtering)、金屬有 機化學(xué)氣相沉積法(metal organic chemical-vapor deposition,M0CVD)或脈沖雷射蒸鍛 法(pulsed laser deposition, PLD)而制作。在沉積完成后,對溝道層130進行熱處理制 程,例如是退火處理。其中,退火溫度介于200度(°C )至400度(°C )之間。
[0054] 值得說明的是,透過X射線光電子能譜儀(X-ray Photoelectron Spectroscope, XPS)對溝道層130進行分析,即可了解溝道層130的組成。圖2為溝道層 130的原子百分比例隨膜深變化示意圖。將圖2的原子百分比例詳列于下方表1。
[0057] 請參閱圖2與表1,藉由X射線光電子能譜儀分析溝道層130,其材料為氧化銦鎵 鋅。XPS縱深分布(Depth Profile)是藉由離子束滅鍛(ion-sputtering)試片,并分析不同 深度的電子訊號,而得到元素組成在不同縱深的分布。X軸為透過X射線光電子能譜儀分 析溝道層130從接近保護層140的一側(cè)往接近柵極絕緣層120 -側(cè)的膜深,Y軸為元素的 原子數(shù)比(單位:at% )。值得說明的是,X軸的單位為蝕刻深度,也就是藉由離子束濺鍍 (ion-sputtering)試片的深度。曲線L1代表溝道層130的01s鍵結(jié)隨膜深的變化曲線,曲 線L2代表溝道層130的氧空位隨膜深的變化曲線,曲線L3代表溝道層130的In-Ο鍵結(jié)隨 膜深的變化曲線,曲線L4代表溝道層130的Ga203鍵結(jié)隨膜深的變化曲線,曲線L5代表溝 道層130的Ζη-0鍵結(jié)隨膜深的變化曲線。
[0058] 如圖2所繪示的各曲線L1-L5的變化,顯示出溝道層130各原子的百分比例隨著 溝道層130的厚度變化。曲線L1及曲線L3-L5的變化不大,顯示出溝道層130內(nèi)的銦、鎵、 鋅、氧原子的百分比例隨著溝道層130所量測的膜深增加而沒有太大的變化。參閱表1,溝 道層130為氧化銦鎵鋅層,其銦、鎵、鋅、氧原子的比例為1:1. 45~1.8:1~1.25:4. 3~ 4. 7。曲線L2在溝道層130分別與柵極絕緣層120及保護層140的交界處變化較在溝道層 130來的高,顯示出溝道層130在接近柵極絕緣層120 -側(cè)的表面及在接近保護層140 -側(cè) 的表面存在較多氧空位,而在溝道層130內(nèi)部存在較少的氧空位。
[0059] 圖3A及圖3B為一組溝道層130的01s鍵結(jié)隨膜深變化的縱深分析圖。將圖3A 及圖3B的鍵結(jié)比例詳列于下方表2。在圖3A及圖3B中,X軸為束縛能(Binding energy) 值,Z軸為強度值,Y軸為透過X射線光電子能譜儀分析溝道層130的膜深。圖3A的Y軸視 角是從接近柵極絕緣層120 -側(cè)往接近保護層140的一側(cè)方向,而圖3Β的Υ軸視角是從接 近保護層140 -側(cè)往接近柵極絕緣層120的一側(cè)方向。
[0060] 圖3Α及圖3Β中的多條曲線顯示為一組溝道層130的01s鍵結(jié)隨膜深的變化曲 線。溝道層130的01s鍵結(jié)隨著隨膜深而產(chǎn)生束縛能的位移,溝道層130從接近柵極絕緣 層120 -側(cè)往接近保護層140的一側(cè)方向01s鍵結(jié)的波峰是由低到高再往低進行束縛能位 移。將溝道層130開始產(chǎn)生的束縛能開始產(chǎn)生的位移之處,亦即,將溝道層130接近柵極絕 緣層120的一側(cè)的束縛能開始產(chǎn)生束縛能的位移處定義為前溝道層130a,溝道層130接近 保護層140或源極電極150與漏極電極160的一側(cè)的束縛能開始產(chǎn)生束縛能的位移處定義 為背溝道層130b,而位于前溝道層130a與背溝道層130b之間的溝道層130定義為中間層 130c。其中前溝道層130a與背溝道層130b的厚度系介于lnm~10nm,而中間層130c的厚 度遠大于前溝道層130a與背溝道層130b的厚度。
[0061] 為了便于詳述溝道層130的組成及特性,可以透過曲線配適法(curve fitting)的 方式來分析溝道層130內(nèi)部、前溝道層130a及背溝道層130b的01s鍵結(jié),以獲取溝道層 130的氧原子的特性。圖4A為前溝道層130a的01s鍵結(jié)的X射線光電子能譜圖,圖4B為 溝道層130內(nèi)部的01s鍵結(jié)的X射線光電子能譜圖,圖4C為背溝道層130b的01s鍵結(jié)的X 射線光電子能譜圖。溝道層130內(nèi)部的01s鍵結(jié)大致上是對稱的,而前溝道層130a與背溝 道層130b的01s鍵結(jié)的波峰是不對稱的,顯示氧并非純粹是由晶格氧(530. 3eV)所組成, 而是含有氧空位(532. 3eV)。曲線L6代表01s鍵結(jié)的波峰曲線,曲線L7代表氧空位的波峰 曲線。在圖4A及圖4C中,皆存在曲線L6與L7,代表前溝道層130a與背溝道層130b皆有 氧空位的存在。在圖4B中,僅存在曲線L6,代表溝道層130幾乎沒有氧空位的存在。對圖 4A及圖4C進行面積積分,獲得元素含量列于表2。
[0064] 請再參閱圖2,由曲線L2所顯示,溝道層130在接近柵極絕緣層120 -側(cè)的表面 (亦即,前溝道層130a)及在接近保護層140或源極電極150與汲極漏極電極160 -側(cè)的表 面(亦即,背溝道層130b)的氧空位濃度較高,而在溝道層130內(nèi)部(亦即,中間層130c)的 氧空位濃度較低。大致地,將溝道層130由前溝道層130a往背溝道層130b的方向依序劃 分為第一區(qū)域I、第二區(qū)域II及第三區(qū)域III。第一區(qū)域I代表接近前溝道層130a的溝道 層130,第三區(qū)域III代表接近背溝道層130b的溝道層130,第二區(qū)域II代表則是介于第 一區(qū)域I前溝道層130a和背溝道層130b之間的中間層130c。由第一區(qū)域I、第二區(qū)域II 及第三區(qū)域III內(nèi)的曲線L2的變化,第一區(qū)域I及第三區(qū)域III的氧空位濃度皆大于第二 區(qū)域II的氧空位濃度。亦即,前溝道層130a與背溝道層130b的氧空位濃度皆大于中間層 130c的氧空位濃度,也就是說大部分的氧空位存在于前溝道層130a與背溝道層130b。其 中,前溝道層的氧空位濃度及背溝道層的氧空位濃度介于3%~20%之間。
[0065] 另外,在背溝道層130b的氧空位濃度并非呈現(xiàn)平均的分布。由于保護層140經(jīng)過 微影蝕刻制程將保護層140圖案化以形成多個開口 H1,微影蝕刻制程將會使得位于開口 H1 下方的溝道層130所受到較多的破壞,從而位于開口 H1下方的溝道層130的氧空位濃度將 會比與保護層140接觸的溝道層130的氧空位濃度大。
[0066] 值得說明的是,在對溝道層130進行熱處理的過程中,將使得溝道層130內(nèi)部的氧 空位移動至前溝道層130a及背溝道層130b,從而改善薄膜晶體管的遲滯現(xiàn)象。
[0067] 圖5A為具有經(jīng)過熱處理制程溝道層130的薄膜晶體管的電流-電壓遲滯曲線 圖。圖5B為具有未經(jīng)過熱處理制程溝道層130的薄膜晶體管的電流-電壓遲滯曲線圖。 如圖5A所繪示,量測一具有經(jīng)過熱處理制程溝道層130的薄膜晶體管100,取其臨限電壓 (threshold voltage)的差值來定義遲滯現(xiàn)象的大小,而其遲滯曲線的遲滯現(xiàn)象較小。如 圖5B所繪示,量測具有未經(jīng)過熱處理制程溝道層130的薄膜晶體管,而薄膜晶體管的遲滯 曲線的遲滯現(xiàn)象較大。因此,具有經(jīng)過熱處理制程溝道層130的薄膜晶體管100的遲滯現(xiàn) 象(Hysteresis)小于具有未經(jīng)過熱處理制程溝道層130的薄膜晶體管的遲滯現(xiàn)象。
[0068] 圖6為本發(fā)明一實施例的顯示面板的結(jié)構(gòu)示意圖。于本實施例中,顯示面板200 為一液晶面板。請參閱圖6,顯示面板200包括第一基板210、第二基板220、液晶層230及 主動元件陣列層T1。第一基板210與第二基板220結(jié)合,而液晶層230及主動元件陣列層 T1配置于第一基板210與第二基板220之間,其中主動元件陣列層T1包括至少一薄膜晶體 管 100。
[0069] 第一基板210及第二基板220的材料可以是玻璃、塑料或者是石英。不過,本發(fā)明 并不對第一基板210及第二基板220的材料加以限制。
[0070] 顯示面板200可以包括配置于第二基板220上的彩色濾光層C1,其中彩色濾光層 C1包括遮光層222a及多片各種顏色的彩色濾光片222b。遮光層222a主要用以遮來自背 光模塊的光以防止因入射光的泄漏而影響到影像的表現(xiàn)。遮光層222a裸露出部分第二基 板220的表面以劃分出多個單色像素區(qū)域(未繪示),而這些單色像素區(qū)域用以配列各色的 彩色濾光片222b。遮光層222a所使用的材料可以是黑色樹脂、黑色光阻材料等。彩色濾光 片2