專利名稱：半導(dǎo)體薄膜、薄膜晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體薄膜、薄膜晶體管及其制造方法。
背景技術(shù)：
場(chǎng)效應(yīng)型晶體管被廣泛用作半導(dǎo)體存儲(chǔ)集成電路的單元電子元件、高頻信號(hào)放大元件、液晶驅(qū)動(dòng)用元件等，目前是最多地被實(shí)際使用的電子設(shè)備。
不僅在液晶顯示裝置(IXD)中，而且在電致發(fā)光(EL)顯示裝置、場(chǎng)致發(fā)光顯示器(FED)等各種顯示裝置中，薄膜晶體管(TFT)多被用作對(duì)顯示元件施加驅(qū)動(dòng)電壓而使顯示裝置驅(qū)動(dòng)的開關(guān)元件。
作為TFT驅(qū)動(dòng)元件，目前最廣泛使用的是硅系半導(dǎo)體薄膜。與此相對(duì)，高遷移率且穩(wěn)定性優(yōu)異的包含金屬氧化物的透明半導(dǎo)體薄膜受到關(guān)注。
近年來，將導(dǎo)電性的氧化物半導(dǎo)體用作溝道的薄膜晶體管已經(jīng)被用作有機(jī)EL面板、液晶面板的驅(qū)動(dòng)晶體管。
但是，已知該薄膜晶體管對(duì)氣氛敏感，因而在工作時(shí)、保管時(shí)的氣氛的作用下會(huì)導(dǎo)致特性發(fā)生變化。作為其原因，可舉出通常作為該薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體而使用的、以ZnO為主成分的氧化物半導(dǎo)體(例如專利文獻(xiàn)I)、以In-M-Zn-O (M為Ga，Al ,Fe中的至少I種)為主成分的氧化物半導(dǎo)體，容易與氣氛中的水或其他的氣體分子等發(fā)生吸附脫附。
因此，例如在專利文獻(xiàn)2中提出了用保護(hù)膜覆蓋溝道層的方案。
可是，就上述薄膜晶體管而言，由于CVD等工藝而產(chǎn)生氧缺失，從而有時(shí)會(huì)引起TFT特性的劣化。在產(chǎn)生這樣的劣化的情況下，需要在大氣中或在導(dǎo)入有氧的氣氛中進(jìn)行熱處理。
但是，如專利文獻(xiàn)2所述，在用保護(hù)膜覆蓋溝道層的情況下，當(dāng)該保護(hù)膜由不通過氧的膜(例如含有SiNx、金屬的膜)構(gòu)成時(shí)，即使進(jìn)行了上述熱處理，氧也無法擴(kuò)散至溝道層，因而存在TFT特性不能恢復(fù)這樣的問題。
另一方面，當(dāng)上述保護(hù)膜由通過氧的膜(例如含有SiO2的膜)構(gòu)成時(shí)，氧會(huì)擴(kuò)散至溝道層，因此能夠使TFT特性恢復(fù)。但是，SiO2與SiNx相比而言致密性差，因此，存在受到工作時(shí)的氣氛的影響而導(dǎo)致TFT特性發(fā)生變化這樣的問題。
因此，為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)溝道層的保護(hù)和TFT特性的恢復(fù)這兩者，而提出了在溝道層上層疊氧透過性的膜(例如SiO2)、再在其上層疊氧非透過膜(例如含有SiNx、金屬的膜)的方案(例如專利文獻(xiàn)3)。但是，工藝復(fù)雜，成為高成本的主要原因。
另外，專利文獻(xiàn)4中公開了 IGZO (非晶質(zhì)的金屬氧化物)作為氧化物半導(dǎo)體膜，公開了氮化硅(SiNx)作為保護(hù)膜。另外，在附圖中，在氧化物半導(dǎo)體膜上形成了保護(hù)膜。
但是，IGZO與SiNx的層疊結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施例、半導(dǎo)體層的具體成膜方法并沒有記載。進(jìn)而，通過通常的成膜方法形成IGZO的溝道層后，若層疊SiNxJU IGZO被還原而有可能喪失半導(dǎo)體特性。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-76356號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開2007-73705號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本特開2010-73894號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4:日本特開2009-260378號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供耐還原性優(yōu)異的半導(dǎo)體薄膜及其制造方法。本發(fā)明的另一目的在于提供即使不在溝道層上設(shè)置氧透過性膜等緩沖層，也可獲得穩(wěn)定的TFT特性的薄膜晶體管及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明，可 提供以下的半導(dǎo)體薄膜和薄膜晶體管等。1.一種半導(dǎo)體薄膜，其含有I種以上的無定形的金屬氧化物，且在所述金屬氧化物的至少一部分金屬原子上鍵合有OH基。2.根據(jù)I所述的半導(dǎo)體薄膜，其含有選自In和Zn中的至少I種以上的金屬。3.根據(jù)2所述的半導(dǎo)體薄膜，其至少含有In。4.根據(jù)2所述的半導(dǎo)體薄膜，其含有In和Zn。5.根據(jù)2所述的半導(dǎo)體薄膜，其含有In、Zn和第三元素，其中，上述第三元素為選自Sn，Ga，Hf，Zr, Ti，Al，Mg，Ge，Sm，Nd，La中的至少I種以上的金屬元素。6.根據(jù)5所述的半導(dǎo)體薄膜，其中，上述第三元素為Sn。7.根據(jù)6所述的半導(dǎo)體薄膜，其以以下的原子數(shù)比含有In、Sn和Zn。0.2 < [In] / ([In] + [Sn] + [Zn]) < 0.8
O < [Sn]/([In] + [Sn] + [Zn]) < 0.20.2 < [Zn]/([In] + [Sn] + [Zn]) < 0.8(式中，[In]為薄膜中的銦元素的原子數(shù)、[Sn]為薄膜中的錫元素的原子數(shù)、[Zn]為薄膜中的鋅元素的原子數(shù)。)8.根據(jù)5所述的半導(dǎo)體薄膜，其中，上述第三元素為Ga。9.根據(jù)8所述的半導(dǎo)體薄膜，其以以下的原子數(shù)比含有In、Ga和Zn。0.5 彡[In]/([In]+ [Ga]) < I0.2 彡[Zn]/([In] + [Ga] + [Zn])彡 0.8(式中，[In]為薄膜中的銦元素的原子數(shù)、[Ga]為薄膜中的鎵元素的原子數(shù)、[Zn]為薄膜中的鋅元素的原子數(shù)。)10.根據(jù)5所述的半導(dǎo)體薄膜，其中，上述第三元素為Hf。11.根據(jù)10所述的半導(dǎo)體薄膜，其以以下的原子數(shù)比含有In、Hf和Zn。 0.3 < [In] / ([In] + [Hf] + [Zn]) < 0.80.01 < [Hf]/([In]+ [Hf]+ [Zn]) < 0.10.1 < [Zn]/([In] + [Hf] + [Zn]) < 0.69(式中，[In]為薄膜中的銦元素的原子數(shù)、[Hf]為薄膜中的鉿元素的原子數(shù)、[Zn]為薄膜中的鋅元素的原子數(shù)。)12.根據(jù)5所述的半導(dǎo)體薄膜，其中，上述第三元素為Zr。
13.根據(jù)12所述的半導(dǎo)體薄膜，其以以下的原子數(shù)比含有In、Zr和Zn。
0.3 < [In] / ([In] + [Zr] + [Zn]) < 0.8
0.01 < [Zr]/([In]+ [Zr]+ [Zn]) < 0.1
0.1 < [Zn]/([In] + [Zr] + [Zn]) < 0.69
(式中，[In]為薄膜中的銦元素的原子數(shù)、[Zr]為薄膜中的鋯元素的原子數(shù)、[Zn]為薄膜中的鋅元素的原子數(shù)。)
14.一種半導(dǎo)體薄膜的制造方法，其包括以下的(Ia) (Ic)中任一工序:
(Ia)在含有水的稀有氣體氣氛下，對(duì)含有金屬氧化物的靶材進(jìn)行濺射的工序，
(Ib)在至少含有稀有氣體原子、氧原子、氫原子的氣體氣氛下,對(duì)含有金屬氧化物的靶材進(jìn)行濺射的工序，
(Ic)在對(duì)含有金屬氧化物的靶材進(jìn)行濺射而使半導(dǎo)體薄膜成膜，將成膜后的半導(dǎo)體薄膜在水蒸氣氣氛下進(jìn)行退火的工序。
15.一種薄膜晶體管，其依次具有:
柵電極、
含有I 13中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體薄膜的溝道層、和
至少含有SiNx的保護(hù)膜，
其中，上述保護(hù)膜與上述溝道層鄰接。
16.一種薄膜晶體管的制造方法,其通過以下的(Ia) (Ic)中的任一工序來制造溝道層，
(Ia)在含有水的稀有氣體氣氛下，對(duì)含有金屬氧化物的靶材進(jìn)行濺射的工序，
(Ib)在至少含有稀有氣體原子、氧原子和氫原子的氣體氣氛下,對(duì)含有金屬氧化物的靶材進(jìn)行濺射的工序，以及
(Ic)對(duì)含有金屬氧化物的靶材進(jìn)行濺射而使溝道層成膜，并將成膜后的溝道層在水蒸氣氣氛下進(jìn)行退火的工序；
其中，
將含有選自T1、Al、Mo、Cu、Au中的至少I種以上的金屬或金屬氧化物的導(dǎo)電體層以鄰接于所述溝道層的方式成膜，
通過使所述導(dǎo)電體層圖案化而形成源電極和漏電極，
在所述源電極、漏電極和溝道層上形成含有SiNx的保護(hù)膜。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的薄膜晶體管的制造方法，其中，上述導(dǎo)電體層含有選自Ti，Al，Mo，Cu，Au中的至少I種以上的金屬或金屬氧化物。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供耐還原性優(yōu)異的半導(dǎo)體薄膜及其制造方法。
另外，根據(jù)本發(fā)明，可提供即使在溝道層上不設(shè)置氧透過性膜等緩沖層，也可獲得穩(wěn)定的TFT特性的薄膜晶體管及其制造方法。


圖1是表示本發(fā)明的一種實(shí)施方式的圖。
圖2是表示實(shí)施例1、4和比較例I的FT-1R測(cè)定的結(jié)果的圖。
圖3是表示實(shí)施例1、4和比較例I的程序升溫脫附測(cè)定的結(jié)果的圖。
具體實(shí)施例方式1.半導(dǎo)體薄膜本發(fā)明的第一半導(dǎo)體薄膜含有I種以上的無定形的金屬氧化物、且在金屬氧化物的至少一部分的金屬原子上鍵合有OH基。在金屬原子上鍵合有OH基可通過傅立葉變換紅外線吸收分光測(cè)定(FT-1R)或程序升溫脫附測(cè)定(temperature-programmed desorption)來確認(rèn)。本發(fā)明的半導(dǎo)體薄膜在一部分或全部的金屬原子上鍵合有OH基。在任何情況下，均利用FT-1R等來確認(rèn)OH基的鍵合即可。具體而言，在半導(dǎo)體薄膜的傅立葉變換紅外分光測(cè)定中，通過在llOOcnT1附近(1000 1300cm-1)和3000cm-1附近(2600 3500cm-1)觀測(cè)到峰(優(yōu)選最大峰高的5%以上或10%以上的高度的、色譜峰或肩峰)來進(jìn)行確認(rèn)。另外，在程序升溫脫附測(cè)定中，通過在350 600°C下觀測(cè)到優(yōu)選5.0X 10,以上、更優(yōu)選8.0X 10,以上的峰來進(jìn)行確認(rèn)?；诟盗⑷~變換紅外分光法進(jìn)行的紅外線吸收分光測(cè)定以及程序升溫脫附測(cè)定可按照實(shí)施例中所述的方法進(jìn)行。

在本發(fā)明中，“半導(dǎo)體”是指薄膜的載流子濃度小于IXlO1Vcm3的狀態(tài)。載流子濃度可通過株式會(huì)社東陽^々二力制的高電阻空穴測(cè)定裝置ResiTest8300來求出。上述薄膜含有I種以上的無定形的金屬氧化物。優(yōu)選實(shí)質(zhì)上僅由I種以上的無定形的金屬氧化物構(gòu)成。需說明的是，“實(shí)質(zhì)上”是指在不損害本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)也可以含有其他的不可避免的雜質(zhì)的意思。若為無定形的氧化物，貝1J面積大時(shí)的均一'丨生優(yōu)異，適合于System on glass (SOG)等的周邊電路、或進(jìn)行有機(jī)EL顯示器的電流驅(qū)動(dòng)的開關(guān)元件。無定形的氧化物是指利用X射線衍射而無法確認(rèn)到清晰的峰的氧化物。上述薄膜優(yōu)選含有選自In和Zn中的至少I種以上的金屬的氧化物。更優(yōu)選至少含有In，進(jìn)一步優(yōu)選含有In和Zn。薄膜中的全部元素中，銦元素的含量?jī)?yōu)選滿足下述原子比。0.2 ^ [In] /全部金屬原子彡0.8式中，[In]是薄膜中所含的銦元素的原子數(shù)。全部金屬原子是指薄膜中所含的全部的金屬原子的原子數(shù)。優(yōu)選0.25彡[In]/全部金屬原子<0.75，進(jìn)一步優(yōu)選0.3彡[In]/全部金屬原子(0.7。在[In]/全部金屬原子(原子比)小于0.2的情況下，所得的薄膜的載流子濃度相比于半導(dǎo)體領(lǐng)域而言變得更低，有可能成為絕緣體。另一方面，在[In]/全部金屬原子(原子比)超過0.8的情況下，薄膜容易發(fā)生結(jié)晶化，在大面積成膜的情況下，面內(nèi)的電特性有可能變得不均勻。另外，上述薄膜優(yōu)選含有In和Zn以外的第三元素，作為第三元素，可選擇選自Sn，Ga，Hf，Zr, Ti，Al，Mg，Ge，Sm，Nd，La中的至少I種以上的金屬元素。在含有Sn作為第三元素的情況下，耐藥品性提高，因此以溝道蝕刻型層疊TFT時(shí)，無需設(shè)置蝕刻阻擋。另外，在制造濺射靶材時(shí)，Sn發(fā)揮燒結(jié)助劑的效果，因此能夠容易地制作低密度的濺射靶材。進(jìn)而，與水分壓的變化相對(duì)應(yīng)的場(chǎng)效應(yīng)遷移率的變化，與含有Ga作為第三元素的情況相比較小，因此更優(yōu)選加以使用。
在含有Ga、Hf、Zr、T1、Al、Ge、Sm、Nd或La作為第三元素的情況下，對(duì)于半導(dǎo)體而言可期待能夠適量地降低載流子濃度。另外，因?yàn)閷?duì)特定的蝕刻劑具有耐藥品性，所以不需要通過選擇蝕刻劑來設(shè)置蝕刻阻擋。進(jìn)而，在干法蝕刻、提離法(lift-off method)的情況下，沒有必要設(shè)置蝕刻阻擋。
上述第三元素優(yōu)選為Sn。在這種情況下，上述薄膜優(yōu)選以以下的原子數(shù)比含有In、Sn 和 Zn。
0.2 < [In] / ([In] + [Sn] + [Zn]) < 0.8
O < [Sn]/([In] + [Sn] + [Zn]) < 0.2
0.2 < [Zn]/([In] + [Sn] + [Zn]) < 0.8
式中，[In]為薄膜中的銦元素的原子數(shù)、[Sn]為薄膜中的錫元素的原子數(shù)、[Zn]為薄膜中的鋅元素的原子數(shù)。
優(yōu)選滿足下述原子比。
0.2 < [In]/([In]+ [Sn]+ [Zn]) < 0.6
O < [Sn]/([In]+ [Sn]+ [Zn]) < 0.15
0.4 < [Zn]/([In]+ [Sn]+ [Zn]) < 0.8
在[Sn]/([In]+ [Sn]+ [Zn]) > 0.2的情況下，在將本發(fā)明的薄膜用于TFT時(shí)，由于在蝕刻劑中不溶而有可能難以形成溝道層的圖案。另外，成膜時(shí)所使用的濺射靶材的電阻變高，有可能無法進(jìn)行DC濺射。
另外，在[In]/([In]+ [Sn]+ [Zn]) ^0.2的情況下，所得的薄膜的載流子濃度變得過低，有可能不能發(fā)揮作為半導(dǎo)體的功能。在[In]/([In]+ [Sn]+ [Zn]) >0.8的情況下，所得的載流子密度增大，有可能損害半導(dǎo)體特性。
另外，上述第三元素優(yōu)選為Ga。在這種情況下，上述薄膜優(yōu)選以以下的原子數(shù)比含有 In、Ga 和 Zn。
0.5 ≤[In]/([In]+ [Ga]) < I
0.2 ≤[Zn]/([In]+ [Ga]+ [Zn])≤0.8
式中，[In]為薄膜中的銦元素的原子數(shù)、[Ga]為薄膜中的鎵元素的原子數(shù)、[Zn]為薄膜中的鋅元素的原子數(shù)。
優(yōu)選滿足下述原子比。
0.5≤ [In]/([In]+ [Ga]) < I
0.2 ≤[Zn]/([In] + [Ga] + [Zn])≥0.5
在[In]/([In] + [Ga])小于0.5的情況下，進(jìn)而在小于0.3的情況下，使用本發(fā)明的薄膜而得的TFT元件的遷移率有可能變低。
另一方面，在[Zn]/([In]+[Ga]+ [Zn]) < 0.2 或[Zn]/([In]+ [Ga]+ [Zn] > 0.8 的情況下，所得的薄膜易于結(jié)晶，在大面積成膜的情況下，面內(nèi)的電特性有可能變得不均勻。
另外，上述第三元素優(yōu)選為Hf。在這種情況下，上述薄膜優(yōu)選以以下的原子數(shù)比含有 In、Hf 和 Zn。
0.3 < [In] / ([In] + [Hf] + [Zn]) < 0.80.01 < [Hf]/([In]+ [Hf]+ [Zn]) < 0.10.1 < [Zn]/([In] + [Hf] + [Zn]) < 0.69式中，[In]為薄膜中的銦元素的原子數(shù)、[Hf]為薄膜中的鉿元素的原子數(shù)、[Zn]為薄膜中的鋅元素的原子數(shù)。另外，上述第三元素優(yōu)選為Zr。在這種情況下，上述薄膜優(yōu)選以以下的原子數(shù)比含有 In、Zr 和 Zn。0.3 < [In] / ([In] + [Zr] + [Zn]) < 0.80.01 < [Zr]/([In]+ [Zr]+ [Zn]) < 0.10.1 < [Zn]/([In] + [Zr] + [Zn]) < 0.69式中，[In]為薄膜中的銦元素的原子數(shù)、[Zr]為薄膜中的鋯元素的原子數(shù)、[Zn]為薄膜中的鋅元素的原子數(shù)。另外，在這種情況下，為了使在濺射成膜時(shí)使用的濺射靶材高密度化，上述薄膜在含有In、Zr和Zn的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)選含有Sn。此時(shí)，優(yōu)選以以下的原子比含有Sn。0.1 < [Sn]/([In] + [Zr] + [Zn] + [Sn]) < 0.2若上述第三元素為Zr或Hf，則熱穩(wěn)定性、耐熱性、耐藥品性提高，能夠降低S值、關(guān)態(tài)電流(off電流)，還能夠減少光電流，因而優(yōu)選。上述的半導(dǎo)體薄膜在后述的水中或者在含有氧原子和氫原子的氣氛中形成，因此具有耐真空性、耐還原性，因此即使通過CVD等制造工藝，也不易造成氧缺失，因而在用于TFT時(shí)不會(huì)引起TFT特性的劣化。因此，不需要擔(dān)負(fù)TFT特性恢復(fù)作用的氧透過膜這樣的緩沖層，可利用簡(jiǎn)單的工藝來制作TFT。上述的半導(dǎo)體薄膜可通過與后述的薄膜晶體管的溝道層的制造方法(Ia) (Ic)相同的方法加以制作。通過使用(la)、(Ib)或(Ic)的方法，從而可有效地抑制半導(dǎo)體薄膜的氧缺失，能夠形成穩(wěn)定的金屬-氧的鍵。因此，即使暴露在還原性氣氛中，也能夠抑制薄膜的載流子濃度的上升。進(jìn)而，利用(la)、(Ib)或(Ic)的方法制作而成的半導(dǎo)體薄膜，與對(duì)含有金屬氧化物的靶材在氧和稀有氣體氣氛下進(jìn)行濺射而制作的半導(dǎo)體薄膜相比，能夠使帶隙變得更寬。因此，即使在光照射時(shí)，也能夠獲得良好的可靠性。本發(fā)明的第二半導(dǎo)體薄膜是通過(la)、(Ib)或(Ic)的方法制造而得的膜。該半導(dǎo)體薄膜含有無定形的金屬氧化物，金屬氧化物的優(yōu)選的元素的組成與第一半導(dǎo)體薄膜相同。2.薄膜晶體管薄膜晶體管通常具備柵電極、柵極絕緣膜、溝道層、源電極、漏電極和保護(hù)膜。本發(fā)明的薄膜晶體管不需要緩沖層，可以于溝道層直接設(shè)置保護(hù)膜。因此，能夠使制造工序簡(jiǎn)化。溝道層含有無定形的金屬氧化物，金屬氧化物的優(yōu)選的元素組成與第一半導(dǎo)體薄膜相同。作為溝道層，可使用第一半導(dǎo)體薄膜或第二半導(dǎo)體薄膜。作為上述的保護(hù)膜，可優(yōu)選使用至少含有SiNx(氮化硅)的保護(hù)膜。SiNx與SiO2相比可形成致密的膜，因此具有TFT的劣化抑制效果高這樣的優(yōu)點(diǎn)。
上述保護(hù)膜除了含有SiNx以夕卜，還可含有例如Si02、SiNx、Al203、Ta205、Ti02、Mg0、ZrO2, CeO2, K2O, Li20、Na2O, Rb20、Sc2O3> Y2O3> Hf2O3' CaHfO3' PbTi3' BaTa2O6' SrTiO3 或 AlN 等氧化物等，優(yōu)選實(shí)質(zhì)上僅由SiNx構(gòu)成。
本發(fā)明的薄膜晶體管的一種實(shí)施方式示于圖1。
薄膜晶體管I在柵電極(基板)10上具有絕緣膜20，在絕緣膜20上具有溝道層30、并且具有隔開間隔的源電極40和漏電極50。在源電極40和漏電極50之間形成了溝道層30。
基板10兼具柵電極的功能，通過施加在基板10上的電壓能夠控制流過源電極40與漏電極50之間的溝道層30的電流，從而薄膜晶體管I進(jìn)行開/關(guān)的工作。
以覆蓋溝道層30、源電極40和漏電極50的方式設(shè)置有保護(hù)膜60。
形成漏電極、源電極和柵電極各電極的材料沒有特別限制，可以任意地選擇通常所使用的材料。例如，可使用ITO、IZO、ZnO> SnO2等透明電極，Al、Ag、Cu、Cr、N1、Mo、Au、T1、Ta等金屬電極或者含有它們的合金的金屬電極。
漏電極、源電極和柵電極各電極還可采用層疊了不同的2層以上的導(dǎo)電層而得的多層結(jié)構(gòu)。尤其是源電極/漏電極強(qiáng)烈需要低電阻配線，因此，有時(shí)利用T1、Mo等密合性優(yōu)異的金屬來夾持Al、Cu等良導(dǎo)體進(jìn)行使用。
形成柵極絕緣膜的材料沒有特別限制，可以任意地選擇通常所使用的材料。
作為柵極絕緣膜的材料，例如可使用Si02、SiNx、Al203、Ta205、Ti02、Mg0、Zr02、Ce02、K2O, Li20、Na2O, Rb20、Sc2O3' Y203、HfO3> CaHf03、PbTi3、BaTa2O6' SrTiO3' AlN 等化合物。其中，優(yōu)選為 Si02、SiNx、A1203、Y2O3> HfO3> CaHfO3,更優(yōu)選為 Si02、SiNx、Y2O3> HfO3> CaHfO30
需說明的是，上述的氧化物的氧數(shù)可以不與化學(xué)計(jì)量比一致(例如可以為SiO2、也可以為SiOx)。
柵極絕緣膜可以為層疊不同的2層以上的絕緣膜而得的結(jié)構(gòu)。另外，柵極絕緣膜可以為結(jié)晶質(zhì)、多晶質(zhì)、非晶質(zhì)中的任一種，但是優(yōu)選為易于工業(yè)上制造的多晶質(zhì)或非晶質(zhì)。
溝道層可通過后述的制造方法(Ia) (Ic)中的任一種方法來形成。
制造方法(Ia) (Ic)中的濺射方法沒有特別限定，可以為等離子體活性低的DC濺射、和頻率IOMHz以下的高頻濺射中的任一種。另外，濺射可以為脈沖濺射。
在此，DC濺射是指施加直流電源而進(jìn)行的濺射方法(直流濺射)，高頻濺射(RF濺射)是指施加交流電源(交流濺射)而進(jìn)行的濺射。另外，脈沖濺射是指施加脈沖電壓而進(jìn)行的濺射。
RF濺射與DC濺射相比而言等離子體密度高、放電電壓低，因此晶格的紊亂等減少，可提高載流子遷移率。另外，一般而言，RF濺射更易于得到面內(nèi)均勻性良好的膜。
因此，通過RF濺射而得到的膜被期待制成TFT元件時(shí)的場(chǎng)效應(yīng)遷移率也變高。但是，通常，RF濺射比DC濺射的成膜速度緩慢，因此在工業(yè)上采用的是DC濺射。
對(duì)濺射成膜時(shí)的靶材所施加的功率密度，優(yōu)選為I 5W/cm2、進(jìn)一步優(yōu)選為2 5W/cm2。特別優(yōu)選為2.5 5W/cm2。
在功率密度小于lW/cm2的情況下，成膜速度變慢，生產(chǎn)率有可能變差。另一方面，在濺射功率密度超過5W/cm2的情況下，成膜速度變得過快，膜厚的控制性有可能變差。濺射的成膜速度在垂直于基板的成膜面的方向上通常為I 200nm/min、優(yōu)選為I 100nm/min、進(jìn)一步優(yōu)選為10 80nm/min、特別優(yōu)選為30 60nm/min。在成膜速度小于lnm/min的情況下，成膜速度慢，因此生產(chǎn)率有可能變差。另一方面，在成膜速度超過200nm/min的情況下,成膜速度變得過快,膜厚的控制性有可能變差。靶材和基板間的距離在相對(duì)于基板的成膜面而言垂直的方向上優(yōu)選為I 15cm、進(jìn)一步優(yōu)選為4 8cm。在該距離小于Icm的情況下，到達(dá)基板的靶材構(gòu)成元素的粒子的運(yùn)動(dòng)能變大，有可能無法獲得良好的膜特性，而且有可能產(chǎn)生膜厚和電特性的面內(nèi)分布。另一方面，在靶材與基板的間隔超過15cm的情況下，到達(dá)基板的靶材構(gòu)成元素的粒子的運(yùn)動(dòng)能變得過小而無法得到致密的膜，有可能無法獲得良好的膜特性。優(yōu)選在磁場(chǎng)強(qiáng)度為300 1000高斯的氣氛下進(jìn)行濺射。在磁場(chǎng)強(qiáng)度小于300高斯的情況下，等離子體密度變低，因此在高電阻的濺射靶材的情況下有可能無法濺射。另一方面，在超過1000高斯的情況下，膜厚和膜中的電特性的控制性有可能變差。氣體氣氛的壓力(濺射壓力)只要處于等離子體能夠穩(wěn)定地放電的范圍，就沒有特別限定，優(yōu)選為0.1 5.0Pa0需說明的是，濺射壓力是指導(dǎo)入了氬、氧等后濺射開始時(shí)的體系內(nèi)的總壓。本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法包括以下的工序。(Ia)在含有水的稀有氣體氣氛下，對(duì)含有金屬氧化物的靶材進(jìn)行濺射，將含有無定形的金屬氧化物的溝道層成膜的工序。(2)將含有選自T1、Al、Mo、Cu、Au中的至少I種以上的金屬或金屬氧化物的導(dǎo)電體層以與上述溝道層鄰接的方式成膜的工序。優(yōu)選上述導(dǎo)電體層僅由選自T1、Al、Mo、Cu、Au中的至少I種以上的金屬或金屬氧化物構(gòu)成。(3)通過使上述導(dǎo)電體層形成圖案而形成源電極和漏電極的工序。(4)在上述源電極、漏電極和溝道層上形成含有SiNx的保護(hù)膜的工序。通過使用工序(Ia)的成膜方法，從而可有效地抑制溝道層的氧缺失，形成穩(wěn)定的金屬-氧的鍵。因此，即使曝露于還原性氣氛中，也能夠抑制薄膜的載流子濃度的上升。水分子的相對(duì)于稀有氣體原子而言的分壓比用[H2O]/([H2O] +[稀有氣體原子])表示。[H2O]為氣體氣氛中的水分子的分壓、[稀有氣體原子]為氣體氣氛中的稀有氣體原子的分壓。該分壓比優(yōu)選為0.1 10 %、更優(yōu)選為0.5 7.0 %、進(jìn)一步優(yōu)選為1.0
5.0 %、特別優(yōu)選為1.0 3.0%。在水分子的含量相對(duì)于稀有氣體原子而言以分壓比計(jì)小于0.1%的情況下，無法獲得氧缺失的生成抑制效果，有可能使膜中的載流子濃度降低。另一方面，若水分子的含量相對(duì)于稀有氣體原子而言以分壓比計(jì)超過10%的情況下，所得的TFT元件的遷移率有可能降低。需說明的是，稀有氣體原子沒有特別限制，優(yōu)選為氬原子。另外，除了稀有氣體和水以外，在對(duì)TFT元件沒有影響的范圍內(nèi)可以含有氧和氮。代替上述工序(Ia)，而可通過以下的工序(Ib)來形成溝道層。
(Ib)在含有氧原子和氫原子的稀有氣體氣氛下，通過對(duì)含有金屬氧化物的靶材進(jìn)行濺射而形成含有無定形的金屬氧化物的溝道層的工序。
在工序(Ib)中，濺射中的氣體氣氛相對(duì)于氧原子而言以摩爾比計(jì)優(yōu)選含有2倍以上的氫原子。由此，可獲得與在氣體氣氛中導(dǎo)入了水的情況同等的效果。
在工序(Ia)和(Ib)中，成膜后的溝道層優(yōu)選在200 400°C下進(jìn)行5 120分鐘的退火處理。通過進(jìn)行退火處理，能夠提高所得的氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體特性的穩(wěn)定性，還可抑制基于成膜后的工藝所導(dǎo)致的劣化。
在退火溫度小于200°C的情況下、或成膜時(shí)間小于5分鐘的情況下，難以獲得效果，在退火溫度超過400°C的情況下、或在成膜時(shí)間超過120分鐘的情況下，有可能會(huì)進(jìn)行結(jié)晶化。
上述退火處理只要在200°C 400°C的溫度氛圍即可，氣氛沒有特別的限制，優(yōu)選在至少含有氧的氣氛下進(jìn)行。通過在含有氧的氣氛下進(jìn)行，能夠抑制將退火處理后的薄膜制成TFT時(shí)出現(xiàn)特性差異。
代替上述工序(Ia)或(Ib)，可以通過以下的工序(Ic)來形成溝道層。
(Ic)通過對(duì)含有金屬氧化物的靶材進(jìn)行濺射而將溝道層成膜，將成膜后的溝道層在高壓水蒸氣氣氛下進(jìn)行退火的工序。
退火處理使用高壓水蒸氣退火爐，在I 3MPa、200°C 400°C下進(jìn)行5 120分鐘的退火處理。
溝道層的膜厚可根據(jù)溝道層的比電阻適當(dāng)?shù)剡x定最佳值，從均勻性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為膜厚較厚者，從成膜時(shí)間(工序的循環(huán)時(shí)間)的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選膜厚較薄的一方。
溝道層的膜厚通常為20 500nm、優(yōu)選為40 150nm、更優(yōu)選為50 140nm、進(jìn)一步優(yōu)選為60 130nm、特別優(yōu)選為70 llOnm。
在溝道層的膜厚小于20nm的情況下，由于大面積地成膜時(shí)的膜厚的不均勻性而有可能導(dǎo)致所制作的TFT的特性變得不均勻。另一方面，在膜厚超過500nm的情況下，成膜時(shí)間變長(zhǎng)而有可能無法在工業(yè)上采用。
本發(fā)明的薄膜晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率和開-關(guān)比高，是常關(guān)并且夾斷明確的晶體管。
另外，本發(fā)明的薄膜晶體管可將金屬氧化物在低溫下成膜，因此，可在無堿玻璃等處于耐熱溫度的限度的基板上構(gòu)成。
用于本發(fā)明的溝道層通常在η型區(qū)域中使用，但是可將P型Si系半導(dǎo)體、P型氧化物半導(dǎo)體、P型有機(jī)半導(dǎo)體等各種P型半導(dǎo)體組合而用于PN結(jié)型晶體管等各種半導(dǎo)體設(shè)備中。
另外，本發(fā)明的TFT還可用于場(chǎng)效應(yīng)型晶體管、邏輯電路、存儲(chǔ)電路、差動(dòng)放大電路等各種集成電路中。進(jìn)而，除了場(chǎng)效應(yīng)型晶體管以外，還可適用于靜電感應(yīng)型晶體管、肖特基勢(shì)壘型晶體管、肖特基二極管、電阻元件中。
薄膜晶體管的構(gòu)成可無限制地利用底柵(bottom gate)、底接觸(bottomcontact)、頂接觸(top contact)等公知的構(gòu)成。
尤其是底柵構(gòu)成可獲得比無定形硅、ZnO的TFT更高的性能，因而是有利的。底柵構(gòu)成易于消減制造時(shí)的掩模片數(shù)，易于降低大型顯示器等用途的制造成本，因而優(yōu)選。
作為大面積的顯示器用途，特別優(yōu)選溝道蝕刻型的底柵構(gòu)成的薄膜晶體管。就溝道蝕刻型的底柵構(gòu)成的薄膜晶體管而言，光刻工序時(shí)的光掩模的數(shù)量少，因而能夠低成本地制造顯示器用面板。其中，溝道蝕刻型的底柵構(gòu)成、頂接觸構(gòu)成的薄膜晶體管的遷移率等特性良好且易于工業(yè)化，因此特別優(yōu)選。薄膜晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率通常為IcmVVs以上、優(yōu)選為5cm2/Vs以上、更優(yōu)選為18cm2/Vs以上、進(jìn)一步優(yōu)選為30cm2/Vs以上、特別優(yōu)選為50cm2/Vs以上。在場(chǎng)效應(yīng)遷移率小于lcm2/Vs的情況下，開關(guān)速度有可能變慢。薄膜晶體管的開-關(guān)比通常為IO3以上、優(yōu)選為IO4以上、更優(yōu)選為IO5以上、進(jìn)一步優(yōu)選為IO6以上、特別優(yōu)選為IO7以上。另外，從低消耗電力的觀點(diǎn)出發(fā)，就薄膜晶體管而言，優(yōu)選閾值電壓(Vth)為正數(shù)、且為常關(guān)(normally off)。若閾值電壓(Vth)為負(fù)數(shù)、且為常開，則消耗電力有可能變大。[實(shí)施例]實(shí)施例1(I)薄膜晶體管的制作基板使用的是膜厚IOOnm的帶有熱氧化膜的導(dǎo)電性硅基板。熱氧化膜作為柵極絕緣膜而發(fā)揮功能，導(dǎo)電性硅部作為柵電極而發(fā)揮功能。使用In2O3-SnO2-ZnO(ITZO)靶材在表I所示的條件下在柵極絕緣膜上進(jìn)行濺射成膜。使用0FPR#800(東京應(yīng)化工業(yè)株式會(huì)社制)作為抗蝕劑，進(jìn)行涂布、預(yù)烘烤(80°C、5分鐘)、曝光。顯影后，進(jìn)行后烘烤(120°C、5分鐘)，用草酸進(jìn)行蝕刻，形成為所需的形狀。然后，在熱風(fēng)加熱爐內(nèi)在300° C下進(jìn)行I小時(shí)的退火處理。所得的膜通過X射線衍射測(cè)定(XRD)可觀測(cè)到光暈圖案，無法確認(rèn)出清晰的峰，因此判斷為是非晶質(zhì)的。然后，通過濺射成膜將Mo(200nm)成膜。通過溝道蝕刻使源電極/漏電極形成為所需的形狀。然后，利用等離子體CVD法(PECVD)將SiNx成膜而形成保護(hù)膜。使用氫氟酸將接觸孔(contact hole)開口，制作出薄膜晶體管。(2)評(píng)價(jià)對(duì)于所制作的薄膜晶體管，評(píng)價(jià)了開電流、關(guān)電流、場(chǎng)效應(yīng)遷移率(U)、S值和閾值電壓(Vth)。它們是使用半導(dǎo)體參數(shù)分析儀—株式會(huì)社制4200SCS)，在室溫、避光環(huán)境下(密封箱內(nèi))進(jìn)行測(cè)定的。需說明的是，將漏電壓(Vd)設(shè)為IOV0結(jié)果不于表I。(3)氧化物半導(dǎo)體單層膜的評(píng)價(jià)(3-1)帶隙測(cè)定在石英基板上，使用表I示出的In2O3-SnO2-ZnO (ITZO)靶材，在表I示出的濺射條件下將氧化物薄膜濺射成膜。將該薄膜在300°C下進(jìn)行I小時(shí)的加熱處理。對(duì)于所得的薄膜，如下地測(cè)定了帶隙。使用多入射角分光偏振光橢圓率測(cè)定儀(日本一.二一.々一 9 ^株式會(huì)社制)，在光的入射角度50 70°、波長(zhǎng)區(qū)域192.3 1689nm下測(cè)定Ψ和Λ。假設(shè)薄膜為均勻膜，使用T-L model、Gaussian、Drude model進(jìn)行擬合,求出消光系數(shù)k和折射率η。由所求得的η和k算出吸光系數(shù)α，假設(shè)為直接躍遷型，讀取出帶隙。結(jié)果示于表I。
(3-2) FT-1R 測(cè)定
在將金50nm成膜而得的玻璃基板上，使用表I示出的ITZO靶材，在表I所示的濺射條件下將200nm的氧化物薄膜加以濺射成膜。將薄膜在300°C下進(jìn)行I小時(shí)的加熱處理。
使用FT-1R測(cè)定裝置(Bio-Rad社制)，通過I次反射的ATR(衰減全反射)法(結(jié)晶Ge、入射角度45° )，在累積次數(shù)100次下進(jìn)行IR測(cè)定。結(jié)果示于圖2。由圖2可知，在IlOOcm-1附近和βΟΟΟαιΓ1附近觀測(cè)到了峰。
(3-3)程序升溫脫附(TPD)測(cè)定
在Si晶片上，使用表I示出的ITZO靶材，在表I示出的濺射條件下將IOOnm的氧化物薄膜加以濺射成膜。將該薄膜在300°C下進(jìn)行I小時(shí)的加熱處理。
使用TDS-MS(電子科學(xué)株式會(huì)社制)，在測(cè)定溫度50 600°C、程序升溫測(cè)定300C /min下進(jìn)行TPD。結(jié)果示于圖3。
圖3表示m/z = 18的TH)光譜，可知在實(shí)施例1、4中，從350°C之后與金屬鍵合的OH基以H2O的形式脫去。由此可知實(shí)施例1、4的氧化物薄膜的金屬原子上鍵合有OH基。
實(shí)施例2
在實(shí)施例1中，使用In2O3-Ga2O3-ZnO(IGZO)作為靶材而形成溝道層，源電極/漏電極使用Ti (50nm)/Au (IOOnm)/Ti (50nm)進(jìn)行濺射成膜，通過提離法進(jìn)行圖案形成，由此制作薄膜晶體管。除此以外，與實(shí)施例1進(jìn)行相同的操作，制作了薄膜晶體管，并進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果不于表I。
另外，如表I所示地變更靶材，除此以外，進(jìn)行與實(shí)施例1相同的操作，將單層膜成膜，進(jìn)行了帶隙測(cè)定和FT-1R測(cè)定。在FT-1R測(cè)定中，在llOOcnT1附近和βΟΟΟαιΓ1附近觀測(cè)到了峰。
實(shí)施例3
使用In2O3-SnO2-ZnO-ZrO2 (I`TZZO)作為靶材而形成溝道層，除此以外，與實(shí)施例1進(jìn)行相同的操作，制作出薄膜晶體管，并進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果示于表I。
另外，如表I所示地變更靶材，除此以外，進(jìn)行與實(shí)施例1相同的操作，將單層膜成膜，進(jìn)行了帶隙測(cè)定和FT-1R測(cè)定。在FT-1R測(cè)定中，在llOOcnT1附近和βΟΟΟαιΓ1附近觀測(cè)到了峰。
實(shí)施例4
如表I所示地改變溝道層的濺射條件，除此以外，進(jìn)行與實(shí)施例1相同的操作，制作薄膜晶體管，并進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果示于表I。
另外，如表I所示地改變靶材和濺射條件，除此以外，進(jìn)行與實(shí)施例1相同的操作，將單層膜成膜，進(jìn)行了帶隙測(cè)定、FT-1R測(cè)定和TH)測(cè)定。在FT-1R測(cè)定中，在IlOOcnr1附近和3000CHT1附近觀測(cè)到峰。FT-1R測(cè)定的結(jié)果示于圖2、程序升溫脫附測(cè)定的結(jié)果示于圖3。
實(shí)施例5
如表I所示地改變溝道層的濺射條件和退火條件，除此以外，進(jìn)行與實(shí)施例1相同的操作，制作了薄膜晶體管，并進(jìn)行了評(píng)價(jià)。將結(jié)果示于表I。
另外，如表I所示地改變?yōu)R射條件和退火條件，除此以外，進(jìn)行與實(shí)施例1相同的操作，將單層膜成膜，進(jìn)行了帶隙測(cè)定和FT-1R測(cè)定。在FT-1R測(cè)定中，在llOOcnT1附近和3000cm_1附近觀測(cè)到了峰。實(shí)施例6使用IGZO作為靶材，如表I所示地改變溝道層的濺射條件，除此以外，進(jìn)行與實(shí)施例2相同的操作，制作了薄膜晶體管，并進(jìn)行了評(píng)價(jià)。將結(jié)果示于表I。另外，如表I所示地改變靶材和濺射條件，進(jìn)行與實(shí)施例1相同的操作，將單層膜成膜，進(jìn)行了帶隙測(cè)定和FT-1R測(cè)定。在FT-1R測(cè)定中，在llOOcnT1附近和3000(^1附近觀測(cè)到了峰。實(shí)施例7使用IGZO作為靶材，如表I所示地改變溝道層的濺射條件，除此以外，進(jìn)行與實(shí)施例2相同的操作，制作了薄膜晶體管，并進(jìn)行了評(píng)價(jià)。將結(jié)果示于表I。另外，如表I所示地改變靶材和濺射條件，除此以外，進(jìn)行與實(shí)施例1相同的操作，將單層膜成膜，進(jìn)行了帶隙測(cè)定和FT-1R測(cè)定。在FT-1R測(cè)定中，在llOOcnT1附近和3000CHT1附近觀測(cè)到了峰。實(shí)施例8使用IGZO作為靶材，如表I所示地改變溝道層的濺射條件，除此以外，與實(shí)施例2進(jìn)行相同的操作，制作了薄膜晶體管，并進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果示于表I。另外，如表I所示地改變靶材和濺射條件，除此以外，與實(shí)施例1進(jìn)行相同的操作，將單層膜成膜，進(jìn)行了 帶隙測(cè)定和FT-1R測(cè)定。在FT-1R測(cè)定中，在llOOcnT1附近和3000CHT1附近觀測(cè)到了峰。實(shí)施例9如表I所示將靶材的組成、溝道層的濺射條件改變，除此以外，與實(shí)施例1進(jìn)行相同的操作，制作了薄膜晶體管，并進(jìn)行了評(píng)價(jià)。將結(jié)果示于表I。另外，如表I所示地改變靶材和濺射條件，除此以外，進(jìn)行與實(shí)施例1相同的操作，將單層膜成膜，進(jìn)行了帶隙測(cè)定和FT-1R測(cè)定。在FT-1R測(cè)定中，在llOOcnT1附近與3000CHT1附近觀測(cè)到了峰。實(shí)施例10使用IGZO作為靶材，如表I所示將溝道層的濺射條件改變，除以以外，與實(shí)施例1進(jìn)行相同的操作，制作了薄膜晶體管，并進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果示于表I。另外，如表I所示將靶材和濺射條件改變，除此以外，進(jìn)行與實(shí)施例1相同的操作，將單層膜成膜，進(jìn)行了帶隙測(cè)定和FT-1R測(cè)定。在FT-1R測(cè)定中，在llOOcnT1附近和3000CHT1附近觀測(cè)到了峰。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體薄膜，其含有I種以上的無定形的金屬氧化物，且在所述金屬氧化物的至少一部分金屬原子上鍵合有OH基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體薄膜，其中， 含有選自In和Zn中的至少I種以上的金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體薄膜，其中，至少含有In。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體薄膜，其中，含有In和Zn。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體薄膜，其中，含有In、Zn和第三元素， 所述第三元素為選自Sn，Ga，Hf，Zr，Ti，Al，Mg，Ge，Sm, Nd，La中的至少I種以上的金屬素。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體薄膜，其中，所述第三元素為Sn。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體薄膜，其中， 以下述的原子數(shù)比含有In、Sn和Zn，0.2 < [In]/([In]+ [Sn]+ [Zn]) < 0.8O < [Sn]/([In]+ [Sn]+ [Zn]) < 0.20.2 < [Zn]/([In]+ [Sn]+ [Zn]) < 0.8 式中，[In]為薄膜中的銦元素的原子數(shù)、[Sn]為薄膜中的錫元素的原子數(shù)、[Zn]為薄膜中的鋅元素的原子數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體薄膜，其中，所述第三元素為Ga。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體薄膜，其中， 以下述的原子數(shù)比含有In、Ga和Zn，0.5 彡[In]/([In]+ [Ga]) < I0.2 彡[Zn]/([In]+ [Ga]+ [Zn])彡 0.8 式中，[In]為薄膜中的銦元素的原子數(shù)、[Ga]為薄膜中的鎵元素的原子數(shù)、[Zn]為薄膜中的鋅元素的原子數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體薄膜，其中，所述第三元素為Hf。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體薄膜，其中`， 以下述的原子數(shù)比含有In、Hf和Zn，0.3 < [In]/([In]+ [Hf]+ [Zn]) <` 0.80.01 < [Hf]/([In]+ [Hf]+ [Zn]) < 0.10.1 < [Zn]/([In]+ [Hf]+ [Zn]) < 0.69 式中，[In]為薄膜中的銦元素的原子數(shù)、[Hf]為薄膜中的鉿元素的原子數(shù)、[Zn]為薄膜中的鋅元素的原子數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體薄膜，其中，所述第三元素為Zr。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體薄膜，其中， 以下述的原子數(shù)比含有In、Zr和Zn，`0.3 < [In]/([In]+ [Zr]+ [Zn]) < 0.8`0.01 < [Zr]/([In]+ [Zr]+ [Zn]) < 0.1`0.1 < [Zn]/([In]+ [Zr]+ [Zn]) < 0.69 式中，[In]為薄膜中的銦元素的原子數(shù)、[Zr]為薄膜中的鋯元素的原子數(shù)、[Zn]為薄膜中的鋅元素的原子數(shù)。
14.一種半導(dǎo)體薄膜的制造方法，其包括以下的(Ia) (Ic)中的任一工序: (Ia)在含有水的稀有氣體氣氛下，對(duì)含有金屬氧化物的靶材進(jìn)行濺射的工序； (Ib)在至少含有稀有氣體原子、氧原子、氫原子的氣體氣氛下，對(duì)含有金屬氧化物的靶材進(jìn)行濺射的工序； (Ic)對(duì)含有金屬氧化物的靶材進(jìn)行濺射而使半導(dǎo)體薄膜成膜，將成膜后的半導(dǎo)體薄膜在水蒸氣氣氛下進(jìn)行退火的工序。
15.一種薄膜晶體管，其依次具有: 柵電極、 含有權(quán)利要求1 13中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體薄膜的溝道層、和 至少含有SiNx的保護(hù)膜， 其中，所述保護(hù)膜與所述溝道層鄰接。
16.一種薄膜晶體管的制造方法，其通過以下的(Ia) (Ic)中的任一工序來制造溝道層: (Ia)在含有水的稀有氣體氣氛下，對(duì)含有金屬氧化物的靶材進(jìn)行濺射的工序， (Ib)在至少含有稀有氣體原子、氧原子和氫原子的氣體氣氛下，對(duì)含有金屬氧化物的靶材進(jìn)行濺射的工序，以及 (Ic)對(duì)含有金屬氧化物的靶材進(jìn)行濺射而使溝道層成膜，并將成膜后的溝道層在水蒸氣氣氛下進(jìn)行退火的工序； 其中， 將含有選自T1、Al、Mo、Cu、Au中的至少I種以上的金屬或金屬氧化物的導(dǎo)電體層以鄰接于所述溝道層的方式成膜， 通過使所述導(dǎo)電體層圖案化而形成源電極和漏電極， 在所述源電極、漏電極和溝道層上形成含有SiNx的保護(hù)膜。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的薄膜晶體管的制造方法，其中， 所述導(dǎo)電體層含有選自T1、Al、Mo、Cu、Au中的至少I種以上的金屬或該金屬的金屬氧化物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含有1種以上的無定形的金屬氧化物、且在上述金屬氧化物的至少一部分的金屬原子上鍵合有OH基的半導(dǎo)體薄膜。
文檔編號(hào)H01L21/363GK103155154SQ20118004896
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者西村麻美, 川島繪美, 笠見雅司, 松浦正英, 糸瀨將之 申請(qǐng)人:出光興產(chǎn)株式會(huì)社