[發明專利]溝道刻蝕型薄膜晶體管及其制造方法

無效

• 申請號: 201110418044.2
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN102569414A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 柳沼誠一郎;巖崎達哉;林享;云見日出也;渡邊昌也
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L29/10;H01L29/26
• 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: 歐陽帆

技術領域

本發明涉及使用氧化物半導體的溝道刻蝕型薄膜晶體管及其制造方法。更特別地，本發明涉及具有通過去除由用于形成漏極電極和源極電極的干法刻蝕損傷的溝道層的部分來形成的結構的薄膜晶體管以及制造這種薄膜晶體管的方法。

背景技術

近年來，使用薄膜晶體管(TFT)作為驅動元件的液晶顯示器和有機EL顯示器已經被投入實際使用。雖然主要將非晶Si和多晶Si用于這種TFT的半導體層，但是對除Si以外的半導體材料集中地進行研究。近來已經報告了將包含In、Ga和Zn的非晶氧化物(In-Ga-Zn-O)用于TFT的半導體層的情況。這種非晶氧化物TFT提供了如下的優點，該優點包括：能夠通過低溫處理制備這種非晶氧化物TFT，以及能夠通過使用這種TFT容易地實現大的顯示面積。

雖然存在各種TFT結構，但是具有溝道刻蝕結構的非晶Si-TFT正在普遍地被用作用于大屏幕顯示器的TFT。溝道刻蝕結構是通過在變成溝道層的半導體層上沉積電極材料并且隨后通過使用干法刻蝕技術的圖形化形成源極電極和漏極電極而獲得的結構。迄今為止，其中穩定性與均勻性一致的高性能溝道刻蝕型TFT不能毫無困難地被制作作為如下所述的包含In-Ga-Zn-O的非晶氧化物TFT。為此，在溝道區上具有保護層的溝道保護型(或刻蝕停止器型)TFT是主流。無論半導體材料如何，溝道保護型在結構上都比溝道刻蝕型更復雜，并且要求更高的制造成本。因此，存在對于與非晶Si-TFT類似的溝道刻蝕型非晶氧化物TFT的需求。

當制備溝道刻蝕型TFT時，使用由In-Ga-Zn-O的非晶氧化物制成的半導體層，該半導體層在通過干法刻蝕形成漏極電極和源極電極的處理期間暴露于干法刻蝕并且被損傷。然后，該損傷不利地影響TFT的特性。由于非晶氧化物TFT的截止(OFF)操作是通過完全耗盡的狀態實現的，因此半導體溝道層薄。因此，幾乎不能采用被用于非晶Si-TFT的過刻蝕處理。因此，已經提出了通過使用酸性水溶液的濕法刻蝕去除被損傷的層的技術(美國專利公開US2008/315193A1和US2011/049508A1以及C.J.Kim等人的Electrochem.Solid-State?Lett.12(4)，H95-H97(2009))。

在US2008/315193A1以及C.J.Kim等人的Electrochem.Solid-State?Lett.12(4)，H95-H97(2009)中公開的已知技術能夠通過將通過濕法刻蝕去除氧化物半導體層的被損傷的層的步驟引入使用氧化物半導體制造溝道刻蝕型TFT的過程中來改善TFT特性。然而，在延伸幾米的玻璃襯底的整個區域之上均勻地去除作為至多具有幾納米厚度的最上層的被損傷的層的操作是非常困難的操作。然后，通過這種技術獲得的TFT的半導體層的膜厚的均勻性不能令人滿意。因此，存在對于具有表現出均勻的膜厚的半導體層的溝道刻蝕型TFT的需求。

同時，US2011/049508A1公開了在半導體溝道層上布置犧牲層并且利用刻蝕速率的選擇性實現均勻的膜厚的技術，該犧牲層表現出比半導體溝道層大的刻蝕速率。引入犧牲層本身是已知的技術概念。犧牲層由于被夾在半導體溝道層和源極/漏極電極之間而被留下未被去除，并且變成TFT的串聯電阻成分，從而因此降低了TFT的驅動力。因此，犧牲層的電阻率必須足夠地低。在US2011/049508A1中，在組成元素和成分(composition)方面與半導體溝道層不同的氧化物半導體層被用作犧牲層。然而，能夠引起濕法刻蝕速率的大差異的犧牲層的組成元素和成分未必確保低的電阻率。此外，需要增加使用與用于溝道層的濺射靶和濺射室不同的濺射靶和濺射室的步驟，以便在半導體溝道層上沉積具有不同的組成元素和不同的成分的氧化物半導體層。這種額外的步驟的布置對于出于相對于刻蝕停止器型TFT減少制造步驟數量的目的而使用溝道刻蝕型TFT而言會是不利的。因此，在US2011/049508A1中公開的技術伴隨有待解決的這兩個技術問題。

鑒于以上提出的問題，本發明的目的在于，提供在沒有引起制造成本的任何增加和TFT性能的退化的情況下在半導體層的膜厚和TFT特性方面表現出改善的均勻性的溝道刻蝕型TFT、以及制造這種TFT的方法。

發明內容