[發明專利]使用了氧化物半導體的薄膜晶體管的制造方法及制造裝置

無效

• 申請號: 201210369484.8
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN103035531A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 大和田樹志;加藤晃;森純一郎;鈴木信二
• 申請（專利權）人: 優志旺電機株式會社
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳建全

技術領域

本發明涉及驅動液晶面板、有機EL顯示器等圖像顯示器的有源元件即使用了氧化物半導體的薄膜晶體管(TFT)的制造方法及制造裝置，特別是涉及有關使用了氧化物半導體的TFT的動作改善的方法及裝置。

背景技術

圖22示出驅動圖像顯示器的有源元件即薄膜晶體管(TFT)的構成例。圖22示出底柵型的TFT的結構例作為一個例子。在形成于基板100上的1個像素區域內的例如由Ta、Mo、A1等構成的柵極101的上部，施加例如由SiNx膜構成的柵極絕緣膜102。進而，在其上部重疊半導體層103。在該半導體層103的一部分上設置例如由低電阻的A1系合金構成的源極104、漏極106。在如此構成的TFT的源極104上設置例如由低電阻的A1系合金層構成的源極配線105，在漏極106上設置例如由低電阻的Al系合金層構成的漏極配線107。另外，雖然省略了圖示，但是在柵極101上設置柵極配線。

以覆蓋這樣的TFT、源極配線、漏極配線、柵極配線的上部的方式設置例如由丙烯酸系樹脂構成的層間絕緣膜(有機絕緣膜)108。層間絕緣膜108的一部分通過光刻處理被除去，在漏極配線107上形成接觸孔109。在該層間絕緣膜108的表面整體上設置作為像素電極的液晶驅動用電極110(透明電極(ITO))。因此，液晶驅動用電極110在通過接觸孔109與漏極配線107連接的同時，還可間隔層間絕緣膜108而設置于源極配線105上方、未圖示的柵極配線上方。也就是說，可增加液晶驅動用電極110的有效面積(開口率)。

在目前的圖像顯示器產業中，采用玻璃作為基板、使用氫化非晶硅(a-Si：H)膜作為TFT的半導體層的LCD(液晶面板)已成為中心。即，在近年來大型化的圖像顯示器中，氫化非晶硅(a-Si：H)膜由于能夠在大面積的基板上在玻璃基板不會熔融的較低的溫度(250~300℃左右)下成膜，因此可用作TFT的半導體層。

如上所述，作為TFT的半導體層材料，a-Si：H是有用的，但存在電子遷移率低的缺點。為此，當應用于要求有源元件的高速動作的三維顯示面板時，特性并不充分。對應此狀況，作為電子遷移率比a-Si：H高的半導體層材料，可考慮采用多晶硅(p-Si)。

然而，p-Si膜存在制造工序比a-Si：H膜長、在大型基板中難以制造的難點。

另外，近年來，利用有機EL元件及電泳元件、使用了柔性基板的圖像顯示器的研究取得了進展。作為柔性基板，使用塑料膜等。這里，使用了塑料膜的膜基板的耐熱性低，為150℃左右，當使用a-Si：H作為TFT的半導體層時，在a-Si：H膜的成膜工序中膜基板會產生損傷。假如在150℃以下來形成a-Si：H膜，則會產生作為有源元件的TFT性能降低這樣的不良現象。

另外，使用p-Si作為TFT的半導體層時，在p-Si膜的成膜工序中需要600℃以上的熱處理工序，也無法在膜基板上形成p-Si膜。

針對上述現狀，近年來，作為半導體層材料，能在膜基板的耐熱溫度以下(例如室溫左右)的溫度下成膜、且電子遷移率為a-Si：H的10倍以上的氧化物半導體受到了關注。

在專利文獻1中示出了下述例子：作為適用于TFT的半導體層材料的氧化物半導體，將由銦(In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)構成的氧化物(以下稱為IGZO)的非晶薄膜用作TFT的半導體層。

在IGZO非晶薄膜的情況下，由于具有使用濺射法等常用的成膜方法即可在低溫下成膜、且無晶界的優點，因此在要求柔軟性、低溫工藝的上述膜基板上也可成膜，還可在大型基板上構建特性均勻的TFT。

氧化物半導體由于如上所述那樣電子遷移率為a-Si：H的l0倍以上，因此通過與能高速動作的液晶組合，能構成高速響應的液晶面板。這樣的液晶面板也可適用于三維顯示面板。特別是通過將使用了氧化物半導體TFT的有源元件與藍相(blue?phase)液晶組合，可采用場序彩色(Field?Sequential?Color)方式作為液晶面板的顯示方式。

將搭載有使用了通常的a-Si：H膜的TFT的液晶面板與搭載有使用了氧化物半導體膜的TFT的液晶面板進行比較，當使驅動功率同等時，使用氧化物半導體的TFT芯片的面積小于使用a-Si：H的TFT芯片的面積，因此搭載有使用了氧化物半導體膜的TFT的液晶面板的開口率大于搭載有使用了a-Si：H膜的TFT的液晶面板。即，通過開口率提高來實現節能在搭載有使用了氧化物半導體膜的TFT的液晶面板中成為可能。