[發明專利]薄膜晶體管

無效

• 申請號: 200980161640.8
• 申請日: 2009-09-30
• 公開（公告）號: CN102549757A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 佐藤步;云見日出也;林享;渡邊智大
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李帆

技術領域

本發明涉及包括氧化物半導體的薄膜晶體管和該薄膜晶體管的制備方法。

背景技術

目前，將無定形硅或低溫多晶硅用于半導體層的薄膜晶體管(TFT)正廣泛地用作顯示器件例如有源矩陣型液晶顯示器件或有機電致發光(EL)器件中的開關器件或驅動器件。

但是，由于制備這樣的TFT需要高溫工藝，因此難以使用具有低耐熱性的柔性襯底例如塑料襯底或膜襯底。

將無定形硅TFT用作有機EL器件的驅動器件時，由于場效應遷移率低(至多1cm²V^-1s^-1)，因此需要具有大尺寸的TFT并且難以減小像素的尺寸。此外，還存在如下問題：長期驅動TFT引起TFT的閾值電壓的變化并且通過有機EL器件的電流減小。

關于低溫多晶硅TFT，由于需要校正電路以克服使硅結晶時使用的受激準分子激光器引起的不均一性，電路變得復雜。此外，存在例如以下問題：由于顯示尺寸受到受激準分子激光器的照射尺寸限制，因此難以實現大顯示尺寸。

另一方面，近年來，已研究了將由In、Ga、Zn和O組成的無定形氧化物半導體用于TFT的溝道層的技術。

氧化物半導體TFT，代替用于包括柔性襯底的顯示裝置或有機EL器件的無定形硅TFT或低溫多晶硅TFT而作為開關器件或驅動器件非常有希望。

但是，含有ZnO的氧化物半導體取決于半導體的組成對于氣氛中含有的氧、水分等具有高敏感性，存在半導體的電特性變化的情形。因此，為了作為薄膜晶體管實現穩定的使用，必須通過使用由絕緣層構成的保護層將半導體層與氣氛隔離。

通過等離子體化學氣相沉積法(CVD法)、濺射法等形成這樣的保護層時，例如由等離子體對于由氧化物半導體組成的溝道層引起的損傷或者來自保護層的氫擴散使TFT的特性劣化。為了避免這樣的特性劣化，公開了通過使由氧化物半導體組成的溝道層具有兩層結構并且使上層的載流子濃度低于下層的載流子濃度來抑制TFT的特性劣化的方法(專利文獻1)。此時，通過用載流子受體例如Cu進行摻雜來控制載流子濃度。此外，已公開了通過使作為活性層的溝道層以預定的濃度含有氫來提高器件特性的技術(專利文獻2)。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：日本專利公開No.2008-199005

專利文獻2：日本專利公開No.2007-103918

發明內容

技術問題

但是，將無定形氧化物半導體TFT用作有機EL器件的驅動器件時，長期進行驅動時閾值電壓的穩定性未必充分并且存在需要用于校正閾值電壓的電路的情形。因此，希望進一步提高對于電應力(electric?stress)的穩定性。

為了改善閾值電壓對于電應力的穩定性，使用具有高遷移率的氧化物半導體溝道層是有效的。但是，另一方面，由于具有高遷移率的氧化物半導體溝道層也具有低的電阻，因此難以關閉TFT的漏電流并且閾值電壓的變動也增加。

總之，在閾值電壓對于電應力的穩定性和閾值電壓的變動之間存在折衷關系。提高一個特性時，使另一個特性劣化。因此，難以在良好的狀態下實現這兩個特性。

例如，為了在電阻低的同時抑制閾值電壓的變動，使溝道層的膜厚度小的方法是有效的。但是，使溝道層的膜厚度小于一定的膜厚度時，存在如下情形：上述的保護層形成時的損傷使閾值電壓對于電應力的穩定性劣化。

作為克服該折衷關系的一個方法，專利文獻1中記載的使溝道層具有兩層結構的方法是有效的。具體地，形成薄的低電阻層作為柵極絕緣層側的溝道層并且形成高電阻層作為保護層側的溝道層。該方法的結果，由于有效的膜厚度小，在保持閾值電壓對于電應力的穩定性的同時能夠將閾值電壓的變動抑制到一定程度。但是，專利文獻1中通過用載流子受體例如Cu進行摻雜來進行電阻的控制。含有載流子受體例如Cu的靶的使用、含有載流子受體的氣體的引入或者膜形成后的離子注入引起制備成本的增加。

本發明實現的目的在于以低成本并且在不采用用載流子受體進行摻雜的技術的情況下提供在電應力下閾值電壓的變化和TFT特性的變動小的氧化物半導體TFT。

問題的解決方法