薄膜晶體管構(gòu)造、以及具備該構(gòu)造的薄膜晶體管和顯示裝置制造方法
【專利摘要】提供一種在有機(jī)EL顯示器或液晶顯示器等顯示裝置中，形成保護(hù)膜等時(shí)不需要氧化處理層，也能夠使薄膜晶體管的電特性穩(wěn)定的氧化物半導(dǎo)體層。本發(fā)明的薄膜晶體管構(gòu)造在基板上至少?gòu)幕鍌?cè)開(kāi)始依次具備氧化物半導(dǎo)體層、源／漏電極和保護(hù)膜，該薄膜晶體管構(gòu)造的主旨在于，所述氧化物半導(dǎo)體層是Zn占金屬元素整體的含有量在50原子％以上、且形成在源／漏電極及保護(hù)膜側(cè)的第1氧化物半導(dǎo)體層、和包含從由In、Ga及Zn構(gòu)成的組中選擇的至少1種元素、且形成在基板側(cè)的第2氧化物半導(dǎo)體層的層疊體，并且所述第1氧化物半導(dǎo)體層和所述源／漏電極及保護(hù)膜直接接觸。
【專利說(shuō)明】薄膜晶體管構(gòu)造、以及具備該構(gòu)造的薄膜晶體管和顯示裝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及薄膜晶體管(TFT)構(gòu)造、以及具備該構(gòu)造的薄膜晶體管和顯示裝置。本發(fā)明的TFT構(gòu)造代表性地例如用于液晶顯示器(液晶顯示裝置)、有機(jī)EL顯示器等平板顯示器。以下，代表性地舉例說(shuō)明液晶顯示裝置，但是其宗旨并不限于此。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為用于顯示裝置的半導(dǎo)體層，關(guān)注了氧化物半導(dǎo)體。氧化物半導(dǎo)體與通用的非晶硅(a-Si)相比具有高載流子移動(dòng)度，光學(xué)帶隙大，可以在低溫下成膜，因此期待應(yīng)用于大型且分辨率高、要求高速驅(qū)動(dòng)的下一代顯示器、耐熱性低的樹(shù)脂基板等中。
[0003]氧化物半導(dǎo)體包括從由In、Ga、Zn及Sn構(gòu)成的組中選擇的至少一種元素，例如，代表性的是可列舉含In氧化物半導(dǎo)體(In-Ga-Zn-0、In-Zn-Sn-0, In-Zn-O等)?；蛘?，作為不包含稀有金屬即In且能夠降低材料成本、適合于批量生產(chǎn)的氧化物半導(dǎo)體，還提出了含Zn氧化物半導(dǎo)體(Zn-Sn-0、Ga-Zn-Sn-O等)(例如專利文獻(xiàn)I)。
[0004]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)I JP特開(kāi)2004-163901號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007](發(fā)明要解決的問(wèn)題)
[0008]在作為T(mén)FT的氧化物半導(dǎo)體層而使用氧化物半導(dǎo)體的情況下，不僅要求載流子濃度高，而且要求TFT的開(kāi)關(guān)特性(晶體管特性)出色。具體而言，(I)除了移動(dòng)度高之外，還要求(2) SS (Subthreshold Swing,亞閾值擺幅,使漏極電流提高I位所需的柵極電壓)值低，且(3)能夠出色地耐得住電壓施加或光照射等應(yīng)力(應(yīng)力耐性)等。
[0009]另外，在作為T(mén)FT的氧化物半導(dǎo)體層而使用氧化物半導(dǎo)體的情況下，存在如下的問(wèn)題:在制造TFT時(shí)，在氧化物半導(dǎo)體層的上部使源/漏電極、保護(hù)膜、蝕刻阻擋層等(以下，有時(shí)將在氧化物半導(dǎo)體層的上部形成為與該氧化物半導(dǎo)體層至少有一部分直接接觸的層(膜)統(tǒng)稱為“上部層”)成膜，但是在形成該上部層時(shí)，氧化物半導(dǎo)體層的表面受到較大的損壞而產(chǎn)生氧元素脫離等缺陷，產(chǎn)生閾值電壓的大幅偏移或開(kāi)關(guān)特性的降低的問(wèn)題。
[0010]詳細(xì)而言，例如通過(guò)等離子CVD(化學(xué)氣相沉積，Chemical Vapor Deposition)法使保護(hù)膜成膜時(shí)，被等離子高速化的原子團(tuán)(radical)或分子會(huì)沖撞氧化物半導(dǎo)體的表面，因此在氧化物半導(dǎo)體層的表面會(huì)形成缺陷(代表性的是氧元素脫離等)，或者會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)入成膜氣體所包含的氫元素。其結(jié)果，會(huì)產(chǎn)生氧化物半導(dǎo)體層的表面容易導(dǎo)通等問(wèn)題。推測(cè)這有可能是因?yàn)?，在氧化物半?dǎo)體層的表面生成的氧缺損或?qū)氲奖砻娴臍湓卦谘趸锇雽?dǎo)體內(nèi)作為電子施主而進(jìn)行動(dòng)作。
[0011]并且若如上那樣氧化物半導(dǎo)體層被導(dǎo)體化，則無(wú)法表現(xiàn)出開(kāi)關(guān)特性、或者閾值電壓向負(fù)側(cè)的偏移很大等，會(huì)對(duì)TFT特性帶來(lái)嚴(yán)重的影響。
[0012]因此，提出了如下的方法，即為了抑制形成上部層時(shí)導(dǎo)致氧化物半導(dǎo)體層表面的損壞，在上部層成膜前，向氧化物半導(dǎo)體層表面照射例如N2O等離子，從而在該表面上形成氧化處理層(不同于經(jīng)由通常的TFT制作工序的累積熱(heat history)而形成的氧化層)等，由此使該表面預(yù)先過(guò)量氧化。但是，若形成上述氧化處理層，則與形成上部層前相比移動(dòng)度會(huì)劣化，而且還存在應(yīng)力耐性降低的問(wèn)題。另外，在形成上部層前需要追加N2O等離子處理工序，因此還存在生產(chǎn)性降低、生產(chǎn)成本的增加等問(wèn)題。
[0013]本發(fā)明鑒于上述情況而完成，其目的在于，提供一種新的技術(shù)，即無(wú)需在氧化物半導(dǎo)體層的表面上形成上述的氧化處理層，就能夠簡(jiǎn)單且可靠地降低形成上部層時(shí)所產(chǎn)生的氧化物半導(dǎo)體層表面的缺陷發(fā)生(損壞)或氫元素導(dǎo)入以及伴隨與此而產(chǎn)生的TFT特性的劣化。
[0014](用于解決問(wèn)題的手段)
[0015]能夠解決上述問(wèn)題的本發(fā)明的薄膜晶體管構(gòu)造在基板上至少?gòu)幕鍌?cè)開(kāi)始依次具備氧化物半導(dǎo)體層、源/漏電極和保護(hù)膜，該薄膜晶體管構(gòu)造的特征在于，
[0016]所述氧化物半導(dǎo)體層是第I氧化物半導(dǎo)體層和第2氧化物半導(dǎo)體層的層疊體，該第I氧化物半導(dǎo)體層中的Zn占金屬元素整體的含有量在50原子％以上、且形成在源/漏電極及保護(hù)膜側(cè)，該第2氧化物半導(dǎo)體層包含從由In、Ga及Zn構(gòu)成的組中選擇的至少I種元素、且形成在基板側(cè)，并且所述第I氧化物半導(dǎo)體層和所述源/漏電極及保護(hù)膜直接接觸
[0017]此外，能夠解決上述問(wèn)題的本發(fā)明的其他薄膜晶體管構(gòu)造在基板上至少?gòu)幕鍌?cè)開(kāi)始依次具備氧化物半導(dǎo)體層、蝕刻阻擋層和源/漏電極，該薄膜晶體管構(gòu)造的特征在于，所述氧化物半導(dǎo)體層是第I氧化物半導(dǎo)體層和第2氧化物半導(dǎo)體層的層疊體，該第I氧化物半導(dǎo)體層中的Zn占金屬元素整體的含有量在50原子％以上、且形成在蝕刻阻擋層及源/漏電極側(cè)，該第2氧化物半導(dǎo)體層包含從由In、Ga及Zn構(gòu)成的組中選擇的至少I種元素、且形成在基板側(cè)，并且所述第I氧化物半導(dǎo)體層和所述蝕刻阻擋層和源/漏電極直接接觸。
[0018]作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述第I氧化物半導(dǎo)體層，作為金屬元素還包含從由Al、Ga及Sn構(gòu)成的組中選擇的I種以上的元素。
[0019]本發(fā)明的薄膜晶體管構(gòu)造在通過(guò)CVD (化學(xué)氣相沉積，Chemical VaporDeposition)法形成了所述保護(hù)膜或所述蝕刻阻擋層的情況下，也能夠發(fā)揮良好的特性。
[0020]本發(fā)明還包括具備上述薄膜晶體管構(gòu)造的薄膜晶體管、和具備該薄膜晶體管的顯示裝置。
[0021]另外，本發(fā)明中的上述“直接接觸”意味著，在第I氧化物半導(dǎo)體層上，在不經(jīng)由通過(guò)上述的N2O等離子照射等形成的氧化處理層等的情況下形成源/漏電極、保護(hù)膜、蝕刻阻擋層。
[0022](發(fā)明效果)
[0023]根據(jù)本發(fā)明，在具備氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管中，作為抑制對(duì)包含從由In、Ga及Zn構(gòu)成的組中選擇的至少I種元素的第2氧化物半導(dǎo)體層的損壞或氫元素的導(dǎo)入的層，插入了第I氧化物半導(dǎo)體層，因此即使不通過(guò)N2O等離子照射形成氧化處理層，也能夠使形成上部膜之后的TFT特性穩(wěn)定，能夠提供品質(zhì)高的顯示裝置。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是用于說(shuō)明實(shí)施方式的制造過(guò)程中的薄膜晶體管的構(gòu)造的示意剖視圖。
[0025]圖2是用于說(shuō)明實(shí)施方式的制造過(guò)程中的薄膜晶體管的其他構(gòu)造的示意剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]發(fā)明人為了在TFT的活性層(氧化物半導(dǎo)體層)中使用包含從由In、Ga及Zn構(gòu)成的組中選擇的至少I種元素的氧化物，來(lái)在該氧化物半導(dǎo)體層的上部形成保護(hù)膜、蝕刻阻擋層等上部層時(shí)，簡(jiǎn)單且可靠地降低所述半導(dǎo)體層的表面受到損壞等而引起的TFT特性的劣化，重復(fù)進(jìn)行了縝密的研究。
[0027]其結(jié)果，若在形成包含從由上述In、Ga及Zn構(gòu)成的組中選擇的至少I種元素的氧化物所構(gòu)成的氧化物半導(dǎo)體層(第2氧化物半導(dǎo)體層)之后，且在形成保護(hù)膜等上部層之前，在上述第2氧化物半導(dǎo)體層上設(shè)置Zn占金屬元素整體的含有量為50原子％以上的氧化物半導(dǎo)體層(第I氧化物半導(dǎo)體層)，則發(fā)現(xiàn)即使在形成上部層之前不通過(guò)N2O等離子照射來(lái)形成氧化處理層，在形成上部層時(shí)也能夠防止對(duì)上述第2氧化物半導(dǎo)體層帶來(lái)等離子損壞或者氫元素導(dǎo)入，其結(jié)果，能夠獲得穩(wěn)定的TFT特性，從而能夠達(dá)到期望的目的，由此完成了本發(fā)明。
[0028]以下，詳細(xì)說(shuō)明各層。
[0029][第I氧化物半導(dǎo)體層]
[0030]構(gòu)成第I氧化物半導(dǎo)體層的氧化物至少包含Zn，構(gòu)成第I氧化物半導(dǎo)體層的Zn在金屬元素整體中所占的含有量為50原子％以上。如后述的實(shí)施例所示那樣，若上述Zn量小于50原子％，則相對(duì)于還原性氣氛的耐性變低，由于形成上部層時(shí)的氫元素的導(dǎo)入，被導(dǎo)通，產(chǎn)生晶體管無(wú)法表現(xiàn)出開(kāi)關(guān)特性的問(wèn)題。上述Zn的含有量?jī)?yōu)選在60原子％以上，更優(yōu)選在75原子％以上。另外，構(gòu)成第I氧化物半導(dǎo)體層的氧化物包括作為金屬元素的Zn，除此之外，還可以包括不會(huì)影響本發(fā)明的作用效果的例如從由Al、Ga及Sn構(gòu)成的組中選擇的I種以上的物質(zhì)。更優(yōu)選的是，作為第I氧化物半導(dǎo)體層，可以列舉例如由Zn-0、Zn-Al-O,Zn-Ga-O、Zn-Sn-O 構(gòu)成的物質(zhì)。
[0031]本發(fā)明的氧化物半導(dǎo)體層由于不需要上述的氧化處理層，因此如后述的圖1所示，所述第I氧化物半導(dǎo)體層和上部層(例如保護(hù)膜)直接接觸。
[0032]第I氧化物半導(dǎo)體層的膜厚優(yōu)選在5nm以上。這是因?yàn)槟ず襁^(guò)于薄時(shí)，很難充分發(fā)揮相對(duì)于形成上部層時(shí)的等離子損壞或氫元素導(dǎo)入的屏蔽效果。更優(yōu)選的是在IOnm以上。另一方面，若膜厚過(guò)于厚，則需要制膜時(shí)間，因此生產(chǎn)成本會(huì)增加。因此，第I氧化物半導(dǎo)體層的膜厚優(yōu)選在80nm以下,更優(yōu)選在40nm以下。
[0033][第2氧化物半導(dǎo)體層]
[0034]構(gòu)成第2氧化物半導(dǎo)體層的氧化物是包含從由In、Ga及Zn構(gòu)成的組中選擇的至少一種元素的氧化物。具體而言，例如可列舉含In氧化物半導(dǎo)體(In-Ga-Zn-0、In-Zn-O等)、不包含In的含Zn氧化物半導(dǎo)體(ZnO、Al-Ga-Zn-O等)等。它們的組成比并沒(méi)有特別限定，可以利用通常所使用的范圍。[0035]第2氧化物半導(dǎo)體層的膜厚優(yōu)選在30nm以上。這是因?yàn)槿裟ず襁^(guò)于薄，則有可能使基板面內(nèi)的特性產(chǎn)生偏差。另一方面，若膜厚過(guò)于厚，則需要制膜時(shí)間，因此生產(chǎn)成本會(huì)增加。因此，第2氧化物半導(dǎo)體層的膜厚優(yōu)選在200nm以下，更優(yōu)選在SOnm以下。
[0036][第I氧化物半導(dǎo)體層、第2氧化物半導(dǎo)體層的形成方法]
[0037]上述第I氧化物半導(dǎo)體層、第2氧化物半導(dǎo)體層優(yōu)選通過(guò)濺射法利用濺射對(duì)象(以下有時(shí)稱為“對(duì)象”)來(lái)成膜。根據(jù)濺射法，容易形成成分和膜厚在膜面內(nèi)的均勻性出色的薄膜。此外，也可以通過(guò)涂敷法等化學(xué)成膜法來(lái)形成上述氧化物半導(dǎo)體層。
[0038]作為用于濺射法中的對(duì)象，優(yōu)選包含上述的元素，且使用與期望的氧化物同一組成的濺射對(duì)象。由此，能夠減少組成偏差來(lái)形成期望成分組成的薄膜。具體而言，可以列舉將第I氧化物半導(dǎo)體層作為要成膜的對(duì)象，使用Zn占金屬元素整體的含有量為50原子％以上的氧化物對(duì)象。此外，作為形成第2氧化物半導(dǎo)體層的對(duì)象，可以列舉使用包含從由In、Ga及Zn構(gòu)成的組中選擇的至少I種元素的氧化物對(duì)象。
[0039]上述對(duì)象例如可通過(guò)粉末燒結(jié)法等來(lái)制造。
[0040]在通過(guò)濺射法使第I氧化物半導(dǎo)體層和第2氧化物半導(dǎo)體層成膜的情況下，期望在保持真空狀態(tài)的情況下連續(xù)地成膜。這是因?yàn)?，若在使第I氧化物半導(dǎo)體層和第2氧化物半導(dǎo)體層成膜時(shí)暴露在大氣中，則空氣中的水分或有機(jī)成分會(huì)附著于薄膜表面，成為污染物。
[0041]在使用上述對(duì)象進(jìn)行濺射時(shí)，優(yōu)選將基板溫度作為室溫，適當(dāng)控制氧添加量。氧添加量可根據(jù)濺射裝置的構(gòu)成或?qū)ο蠼M成等來(lái)適當(dāng)控制，大體上，優(yōu)選添加氧元素后氧化物半導(dǎo)體的載流子濃度成為IO15?1016cm_3。另外，在后述的實(shí)施例中，作為氧添加量，以添加流量比設(shè)為 IOOXO2/ (Ar+02)=4%。
[0042][上部層]
[0043]作為在本發(fā)明中形成在第I氧化物半導(dǎo)體層上的上部層，例如可列舉保護(hù)膜、蝕刻阻擋層、源/漏電極等。
[0044]上述保護(hù)膜是為了穩(wěn)定地確保TFT特性而形成的。本發(fā)明所使用的保護(hù)膜的種類并沒(méi)有特別限定，可利用在顯示裝置中通常使用的保護(hù)膜，例如可以形成SiOx層、SiNx層、SiONx層中的任一層之外，還可以層疊多個(gè)上述保護(hù)層。
[0045]在形成上述保護(hù)膜時(shí)，通常使用CVD法(具體而言、例如等離子CVD法)、濺射法等。作為通過(guò)上述等離子CVD法形成SiOx層的具體方法，可列舉例如使SiH4和N2O的混合氣體在工業(yè)用頻率13.56MHz的高頻等離子中進(jìn)行反應(yīng)來(lái)形成SiOx，并使其堆積在氧化物半導(dǎo)體層上等方法。
[0046]根據(jù)本發(fā)明，即使如上述那樣通過(guò)CVD法等形成保護(hù)膜的情況下，也能夠防止對(duì)上述第2氧化物半導(dǎo)體層帶來(lái)?yè)p壞或氫元素導(dǎo)入，能夠確保良好的TFT特性。
[0047]上述蝕刻阻擋層是在例如形成源/漏電極時(shí)進(jìn)行蝕刻之際為了防止對(duì)氧化物半導(dǎo)體層的損壞而形成的層。本發(fā)明所使用的蝕刻阻擋層的種類并沒(méi)有特別限定，可利用顯示裝置通常使用的蝕刻阻擋層。例如，作為蝕刻阻擋層，除了可形成SiOx層、SiNx層、SiONx層中的任一層外，還可以層疊多個(gè)上述阻擋層。
[0048]在形成上述蝕刻阻擋層時(shí)，通常使用CVD法(具體而言是等離子CVD法)、濺射法
坐寸ο[0049]根據(jù)本發(fā)明，即使在如上述那樣通過(guò)CVD法等形成所述蝕刻阻擋層的情況下，也能夠防止對(duì)上述第2氧化物半導(dǎo)體層帶來(lái)?yè)p壞或氫元素導(dǎo)入，能夠確保良好的TFT特性。
[0050]上述源/漏電極的種類也沒(méi)有特別限定，可以利用顯示裝置中通常使用的電極，例如可以使用Al或Cu等金屬或合金，也可以如后述的實(shí)施例那樣使用純Mo。在形成上述源/漏電極時(shí)，通常使用濺射法等。根據(jù)本發(fā)明，即使在通過(guò)濺射法等形成該源/漏電極的情況下，也能夠防止對(duì)上述第2氧化物半導(dǎo)體層帶來(lái)?yè)p壞或氫元素導(dǎo)入，能夠確保良好的TFT特性。
[0051]本發(fā)明中的TFT的構(gòu)造的特征在于，具備上述氧化物半導(dǎo)體層(第I氧化物半導(dǎo)體層和第2氧化物半導(dǎo)體層)和上部層，所述第I氧化物半導(dǎo)體層和上部層直接接觸(具體而言，在不具備蝕刻阻擋層的情況下，所述第I氧化物半導(dǎo)體層和所述源/漏電極及保護(hù)膜直接接觸，在具備蝕刻阻擋層的情況下，所述第I氧化物半導(dǎo)體層、蝕刻阻擋層及源/漏電極直接接觸)，TFT中的其他結(jié)構(gòu)并沒(méi)有特別限定。
[0052]因此，TFT只要在基板上至少具備柵電極、柵極絕緣膜、上述氧化物半導(dǎo)體層、上述源/漏電極、根據(jù)需要還有上述蝕刻阻擋層、上述保護(hù)膜、透明導(dǎo)電膜等即可，其構(gòu)造若是通常所使用的構(gòu)造，則并沒(méi)有特別限定。此外，在具備該TFT的顯示裝置中，并不特別限定在本發(fā)明中所規(guī)定以外的結(jié)構(gòu)。
[0053]以下，參照?qǐng)D1和圖2，說(shuō)明上述TFT的制造方法的實(shí)施方式。圖1、2及以下的制造方法表示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的一例，并不是特別限定的宗旨。例如，在圖1、2中，示出了底柵型構(gòu)造的TFT，但是并不限于此，也可以是在氧化物半導(dǎo)體層上按順序具備柵極絕緣膜和柵電極的頂柵型TFT。在頂柵型TFT中，氧化物半導(dǎo)體層由第I氧化物半導(dǎo)體層和第2氧化物半導(dǎo)體層構(gòu)成，只要第I氧化物半導(dǎo)體層與上部層直接接觸即可。
[0054]如圖1所示，在基板I上形成柵電極2及柵極絕緣膜3，在之上形成有第2氧化物半導(dǎo)體層4、第I氧化物半導(dǎo)體層4’。在第I氧化物半導(dǎo)體層4’上形成源/漏電極5，在之上形成保護(hù)膜(絕緣膜)6，透明導(dǎo)電膜8經(jīng)由接觸孔7與漏電極5電連接。
[0055]在基板I上形成柵電極2及柵極絕緣膜3的方法并沒(méi)有特別限定，可以采用通常所使用的方法。此外，柵電極2及柵極絕緣膜3的種類也沒(méi)有特別限定，可以使用通用的種類。例如，作為柵電極2，可以使用電阻率低的Al或Cu金屬，也可以使用它們的合金，還可以如后述的實(shí)施例那樣使用純Mo。此外，作為柵極絕緣膜3，代表性地可例示氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜等。除此之外，可以使用A1203、Y203等氧化物或?qū)⑦@些氧化物層疊而得到的物質(zhì)。
[0056]接著，形成氧化物半導(dǎo)體層(第2氧化物半導(dǎo)體層4和第I氧化物半導(dǎo)體層4，)。如上所述，第2氧化物半導(dǎo)體層4可通過(guò)使用了與第2氧化物半導(dǎo)體層同組成的濺射對(duì)象的DC濺射法或RF濺射法成膜。此外，如上所述，第2氧化物半導(dǎo)體層4和第I氧化物半導(dǎo)體層4’優(yōu)選依次在真空環(huán)境下連續(xù)成膜。
[0057]對(duì)第2氧化物半導(dǎo)體層4和第I氧化物半導(dǎo)體層4’進(jìn)行濕蝕刻之后，形成圖案。形成圖案之后，為了改善第2氧化物半導(dǎo)體層4及第I氧化物半導(dǎo)體層4’的膜質(zhì)而優(yōu)選馬上進(jìn)行熱處理(預(yù)退火)，由此使晶體管特性的導(dǎo)通電流及場(chǎng)效應(yīng)移動(dòng)度上升，提高晶體管性能。作為上述預(yù)退火的條件，可列舉例如在大氣氣氛或氧氣氛下大約在250?400°C下進(jìn)行約I?2小時(shí)的熱處理。[0058]圖2表示了薄膜晶體管的其他結(jié)構(gòu)，示出了在所述圖1的構(gòu)造上還追加了蝕刻阻擋層9的TFT構(gòu)造。如該圖2所示，在形成具有蝕刻阻擋層9的TFT構(gòu)造的情況下，在預(yù)退火之后形成蝕刻阻擋層9即可。作為蝕刻阻擋層9，一般使用SiO2等絕緣膜。也可以在蝕刻阻擋層9之前在第I氧化物半導(dǎo)體層4’上形成源/漏電極5，但是在進(jìn)行上述電極5的蝕刻時(shí)第I氧化物半導(dǎo)體層4’受到損壞，因此晶體管特性有可能會(huì)降低。因此，最好是先于源/漏電極5形成蝕刻阻擋層9作為保護(hù)膜，防止上述蝕刻時(shí)對(duì)第I氧化物半導(dǎo)體層4’帶來(lái)的損壞。
[0059]另外，在通過(guò)剝離法加工源/漏電極5的情況下，由于不存在對(duì)第I氧化物半導(dǎo)體層4’的損壞，因此不需要蝕刻阻擋層9。在后述的實(shí)施例中，在通過(guò)剝離法形成源/漏電極5之后，形成了保護(hù)膜6。
[0060]源/漏電極的種類并沒(méi)有特別限定，可以使用通用的電極。例如，可以與柵電極相同，使用Al或Cu等金屬或合金，也可以如后述的實(shí)施例那樣使用純Mo。電極的形成也廣泛地應(yīng)用濺射法。
[0061]之后，在源/漏電極5和第I氧化物半導(dǎo)體層4’上通過(guò)CVD法以膜厚IOOnm?400nm(若是多層，則是總膜厚)使保護(hù)膜(絕緣膜)6成膜。通過(guò)CVD法形成的保護(hù)膜6使用Si02、SiN, SiON等。此外，也可以使用濺射法來(lái)形成保護(hù)膜6。
[0062]接著，基于常規(guī)方法，經(jīng)由接觸孔7與漏電極5電連接透明導(dǎo)電膜8。透明導(dǎo)電膜的種類并沒(méi)有特別限定，可以使用通常利用的種類。
[0063]本申請(qǐng)基于2011年4月22日申請(qǐng)的日本國(guó)專利申請(qǐng)第2011-096442號(hào)主張優(yōu)先權(quán)。在本申請(qǐng)中，為了做參考，援引2011年4月22日申請(qǐng)的日本國(guó)專利申請(qǐng)第2011-096442號(hào)說(shuō)明書(shū)的全部?jī)?nèi)容。
[0064]實(shí)施例
[0065]以下，列舉實(shí)施例來(lái)更具體地說(shuō)明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不受下述實(shí)施例的限制，在適合于前.后述的宗旨的范圍內(nèi)當(dāng)然能夠適當(dāng)?shù)刈芳幼兏鼇?lái)實(shí)施，并且變更后的實(shí)施例也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
[0066]在本實(shí)施例中，使用通過(guò)以下方法制作的樣品，來(lái)測(cè)量TFT特性。
[0067]詳細(xì)而言，制作圖1所示的薄膜晶體管(TFT)來(lái)評(píng)價(jià)TFT特性。
[0068]首先，在玻璃基板I ( 2 — 二 > 7社製4 一 >/ A XG、直徑IOOmmX厚度0.7mm)上依次使作為柵電極2的Mo薄膜成膜為lOOnm、以及使作為柵極絕緣膜3的Si02(200nm)成膜。柵電極2使用純Mo的濺射對(duì)象，通過(guò)DC濺射法，在成膜溫度:室溫、成膜功率:300W、載流子氣體:Ar、氣體壓:2mTorr下成膜。此外，柵極絕緣膜3使用等離子CVD法,在載流子氣體:SiH4和N2O的混合氣體、成膜功率:100W、成膜溫度:300°C下成膜。
[0069]接著，在上述的柵極絕緣膜3上使用下述的濺射對(duì)象通過(guò)濺射法使表I?5所示的各種組成的第2氧化物半導(dǎo)體層4成膜。濺射條件如以下所述，對(duì)象的組成使用了調(diào)整成能夠獲得期望的第2氧化物半導(dǎo)體層4的組成。
[0070]對(duì)象:In-Ga-Zn-0(IGZO)
[0071]In-Zn-O(IZO)
[0072]基板溫度:室溫
[0073]氣體壓:5mTorr[0074]氧分壓:100X O2 / (Ar+02) =4 %
[0075]膜厚:40nm
[0076]接著，在上述第2氧化物半導(dǎo)體層4上使用下述的濺射對(duì)象通過(guò)濺射法使表I?5所示的第I氧化物半導(dǎo)體層4’成膜。濺射條件如以下所述，對(duì)象的組成使用了調(diào)整成能夠獲得期望的第I氧化物半導(dǎo)體層4’的組成。
[0077]對(duì)象:Zn-O(ZnO)
[0078]Ga-Zn-O (GZO)
[0079]Al-Zn-O (AZO)
[0080]Zn-Sn-O (ZTO)
[0081]基板溫度:室溫
[0082]氣體壓:5mTorr
[0083]氧分壓:100X O2 / (Ar+02) =4 %
[0084]膜厚:20nm
[0085]第2氧化物半導(dǎo)體層4和第I氧化物半導(dǎo)體層4’的成膜在途中不向大氣開(kāi)放腔(chamber),而是連續(xù)地進(jìn)行了成膜。
[0086]如上所述，使第2氧化物半導(dǎo)體層4和第I氧化物半導(dǎo)體層4’成膜之后，通過(guò)光刻及濕蝕刻，形成圖案。作為濕蝕刻液，使用了關(guān)東科學(xué)社制“ IT0-07N”和“ELM-EZ1”。
[0087]接著，為了提高膜質(zhì)，進(jìn)行了預(yù)退火處理。預(yù)退火處理是在大氣氣氛下在350°C下進(jìn)行了 I個(gè)小時(shí)。
[0088]接著，使用純Mo，通過(guò)剝離法形成了源/漏電極5。具體而言，使用光致抗蝕劑形成圖案后，通過(guò)DC濺射法使Mo薄膜成膜(膜厚為lOOnm)。源/漏電極用Mo薄膜的成膜方法與前述的柵電極相同。接著，在丙酮液中施加超聲波清洗器，除去無(wú)用的光致抗蝕劑，使TFT的溝道長(zhǎng)成為10 μ m、溝道寬度成為200 μ m。
[0089]由此形成源/漏電極5之后，形成了用于保護(hù)氧化物半導(dǎo)體層(4、4’)的保護(hù)膜6。作為保護(hù)膜6，使用SiO2 (膜厚200nm)和SiN(膜厚200nm)的層疊膜(總膜厚為400nm)。上述SiO2及SiN的形成使用SUMCO公司制“TO-220NL”，并使用等離子CVD法。在本實(shí)施例中，不進(jìn)行基于N2O氣體的等離子處理，而是依次形成SiO2層及SiN層。SiO2層的形成使用了 N2O及SiH4的混合氣體，SiN層的形成使用了 SiH4、N2、NH3的混合氣體。兩者的成膜功率都為100W，成膜溫度都為150°C。
[0090]接著，通過(guò)光刻及干蝕刻，在保護(hù)膜6中形成用于晶體管特性評(píng)價(jià)用探索的接觸孔7。接著，使用DC濺射法，在載流子氣體:氬氣及氧氣的混合氣體、成膜功率:200W、氣壓:5mTorr的條件下，使ITO膜(膜厚80nm)成膜作為透明導(dǎo)電膜8，制作圖1的TFT，進(jìn)行了后述的試驗(yàn)。
[0091]另外，通過(guò)XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)測(cè)量,調(diào)查了第 I 氧化物半導(dǎo)體層的表面的氧化處理層的有無(wú)。其結(jié)果，確認(rèn)了在本實(shí)施例中制作的樣品中，表面附近(5nm)的氧含有量(原子％)的峰值強(qiáng)度與表面附近以外的區(qū)域相比并不高2原子％以上，且沒(méi)有形成氧化處理層。
[0092]此外，第I氧化物半導(dǎo)體層4’和第2氧化物半導(dǎo)體層4的金屬元素的各含有量(原子比)是通過(guò)XPS (X射線電光子分光光譜,x-ray Photoelectron Spectroscopy)法分析的。
[0093]對(duì)這樣得到的各TFT，如以下⑴所示那樣測(cè)量了晶體管特性，并評(píng)價(jià)了(2)載流子移動(dòng)度(場(chǎng)效應(yīng)移動(dòng)度)、(3) SS值及(4)應(yīng)力(stress)耐性。
[0094](I)晶體管特性的測(cè)量
[0095]晶體管特性(漏極電流-柵極電壓特性、Id-Vg特性)的測(cè)量使用了 Agilenttechnologies株式會(huì)社制“4156C”的半導(dǎo)體參數(shù)分析器。詳細(xì)的測(cè)量條件如下。
[0096]源極電壓:0V
[0097]漏極電壓:10V
[0098]柵極電壓:_30~30V (測(cè)量間隔:0.25V)
[0099](2)載流子移動(dòng)度(場(chǎng)效應(yīng)移動(dòng)度)
[0100]載流子移動(dòng)度(場(chǎng)效應(yīng)移動(dòng)度)使用以下的式(I)在飽和區(qū)域內(nèi)計(jì)算出了移動(dòng)度。
[0101][數(shù)學(xué)式I]
【權(quán)利要求】
1.一種薄膜晶體管構(gòu)造，在基板上至少?gòu)幕鍌?cè)開(kāi)始依次具備氧化物半導(dǎo)體層、源/漏電極和保護(hù)膜，該薄膜晶體管構(gòu)造的特征在于， 所述氧化物半導(dǎo)體層是第I氧化物半導(dǎo)體層和第2氧化物半導(dǎo)體層的層疊體， 該第I氧化物半導(dǎo)體層中的Zn占金屬元素整體的含有量在50原子％以上、且形成在源/漏電極及保護(hù)膜側(cè)， 該第2氧化物半導(dǎo)體層包含從由In、Ga及Zn構(gòu)成的組中選擇的至少I種元素、且形成在基板側(cè)，并且 所述第I氧化物半導(dǎo)體層和所述源/漏電極及保護(hù)膜直接接觸。
2.一種薄膜晶體管構(gòu)造，在基板上至少?gòu)幕鍌?cè)開(kāi)始依次具備氧化物半導(dǎo)體層、蝕刻阻擋層和源/漏電極，該薄膜晶體管構(gòu)造的特征在于， 所述氧化物半導(dǎo)體層是第I氧化物半導(dǎo)體層和第2氧化物半導(dǎo)體層的層疊體， 該第I氧化物半導(dǎo)體層中的Zn占金屬元素整體的含有量在50原子％以上、且形成在蝕刻阻擋層及源/漏電極側(cè)， 該第2氧化物半導(dǎo)體層包含從由In、Ga及Zn構(gòu)成的組中選擇的至少I種元素、且形成在基板側(cè)，并且 所述第I氧化物半導(dǎo)體層和所述蝕刻阻擋層及源/漏電極直接接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管構(gòu)造，其特征在于， 所述第I氧化物半導(dǎo)體層，作為金屬元素還包含從由Al、Ga及Sn構(gòu)成的組中選擇的I種以上的元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管構(gòu)造，其特征在于， 所述第I氧化物半導(dǎo)體層，作為金屬元素還包含從由Al、Ga及Sn構(gòu)成的組中選擇的I種以上的元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管構(gòu)造，其特征在于， 所述保護(hù)膜通過(guò)化學(xué)氣相沉積CVD法形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管構(gòu)造，其特征在于， 所述蝕刻阻擋層通過(guò)化學(xué)氣相沉積CVD法形成。
7.一種薄膜晶體管，其具備權(quán)利要求1?6的任一項(xiàng)所述的薄膜晶體管構(gòu)造。
8.—種顯示裝置，其具備權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管。
【文檔編號(hào)】H01L29/786GK103493210SQ201280019704
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月22日
【發(fā)明者】前田剛彰, 釘宮敏洋 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所