[發(fā)明專利]具有結(jié)晶質(zhì)氧化銦半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210417892.6
• 申請日: 2009-09-15
• 公開（公告）號: CN102916052A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 井上一吉;矢野公規(guī);笘井重和;宇都野太;笠見雅司;后藤健治;川島浩和
• 申請（專利權(quán)）人: 出光興產(chǎn)株式會社
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/02
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 蔣亭

本申請是200980136173.3(國際申請?zhí)枺篜CT/JP2009/004592)的分案申請，原申請的申請日為2009年9月15日，原申請的發(fā)明名稱為具有結(jié)晶質(zhì)氧化銦半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有以氧化銦為主成分、且含有含正3價的金屬氧化物的結(jié)晶質(zhì)氧化銦的半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管。

背景技術(shù)

近年，顯示裝置的發(fā)展備受矚目，液晶顯示裝置、EL顯示裝置等各種顯示裝置被積極地應(yīng)用于個人電腦、文字處理機等OA機器中。這些顯示裝置都具有利用透明導(dǎo)電膜夾持顯示元件的夾層結(jié)構(gòu)。

用于驅(qū)動上述顯示裝置的開關(guān)元件中，目前硅系的半導(dǎo)體膜占主流地位。這是因為，硅系薄膜的穩(wěn)定性、加工性優(yōu)異，而且開關(guān)速度快等良好的性質(zhì)。該硅系薄膜一般通過化學(xué)蒸氣析出法(CVD法)來制作。

然而，硅系薄膜為非晶質(zhì)的情況下，開關(guān)速度較慢，顯示高速運動圖像等時，存在不能顯示圖像的難點。另外，在為結(jié)晶質(zhì)的硅系薄膜的情況下，開關(guān)速度較快，但是為了進行結(jié)晶化，需要800℃以上的高溫或利用激光的加熱等，制造時需要巨大的能量和工序。另外，硅系的薄膜雖然作為電壓元件的性能優(yōu)異，但是在流過電流時，其特性的經(jīng)時變化會成為問題。

作為用于得到比硅系薄膜穩(wěn)定性更優(yōu)異且與ITO膜具有同等的光透射率的透明半導(dǎo)體膜的材料等，提出了包含氧化銦、氧化鎵和氧化鋅的濺射靶或包含氧化鋅和氧化鎂的透明半導(dǎo)體薄膜(例如，專利文獻1)。包含氧化銦、氧化鎵和氧化鋅或包含氧化鋅和氧化鎂的透明半導(dǎo)體膜，具有基于弱酸的蝕刻性非常快速的特征。然而，在利用金屬薄膜的蝕刻液進行蝕刻，對透明半導(dǎo)體膜上的金屬薄膜進行蝕刻時，有時透明半導(dǎo)體膜也會同時被蝕刻，不適用于選擇性地僅對透明半導(dǎo)體膜上的金屬薄膜進行蝕刻的情況。

另一方面，含有氧化銦的結(jié)晶質(zhì)的膜，特別是多晶膜容易產(chǎn)生氧缺失、即使在成膜時提高氧分壓或進行氧化處理等，也難以將載流子密度設(shè)為2×10⁺¹⁷cm^-3。因此，幾乎沒有將其作為半導(dǎo)體膜或TFT的嘗試。

另外，專利文獻2中記載了在氧化銦中含有正2價的金屬氧化物而成的具有紅綠柱石(Bixbite)結(jié)構(gòu)的氧化銦半導(dǎo)體膜。正在嘗試通過含有正2價的金屬氧化物來降低載流子濃度。然而，在為正2價的金屬氧化物的情況下，有時在紅綠柱石結(jié)構(gòu)的能帶結(jié)構(gòu)的能帶隙內(nèi)形成雜質(zhì)能級，有時這會降低遷移率。

【現(xiàn)有技術(shù)文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2004-119525號公報

【專利文獻2】國際公開第WO2007/058248

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供具有能夠僅對半導(dǎo)體膜上的金屬薄膜進行選擇性地蝕刻的氧化銦系的半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明人等不斷深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過使用在氧化銦中含有正3價的金屬氧化物而形成的半導(dǎo)體膜，可以選擇性地僅對半導(dǎo)體膜上的金屬薄膜進行蝕刻，還可以得到高性能的薄膜晶體管，從而完成了本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明，可以提供以下的薄膜晶體管等。

1、一種薄膜晶體管，其具有以氧化銦作為主成分，且含有正3價的金屬氧化物的結(jié)晶質(zhì)氧化銦半導(dǎo)體膜。

2、根據(jù)上述1所述的薄膜晶體管，其中，

所述正3價的金屬氧化物為選自氧化硼、氧化鋁、氧化鎵、氧化鈧、氧化釔、氧化鑭、氧化鐠、氧化釹、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鋱、氧化鏑、氧化鈥、氧化鉺、氧化銩、氧化鐿和氧化镥中的1種或2種以上的氧化物。

3、根據(jù)上述1或2所述的薄膜晶體管，其中，

所述正3價的金屬氧化物的金屬元素M相對于所述氧化銦的銦元素In與所述金屬元素M的合計量的比率M/(M+In)為0.0001～0.1，其中M/(M+In)以原子比計。

4、一種上述1～3中任一項所述的薄膜晶體管的制造方法，包括：

將含有氧化銦和正3價的金屬氧化物的半導(dǎo)體膜進行成膜的成膜工序；

對所述半導(dǎo)體膜進行氧化處理的工序；和/或

將所述半導(dǎo)體膜結(jié)晶化的工序。

5、根據(jù)上述4所述的薄膜晶體管的制造方法，其中，

在氧的存在下，將所述半導(dǎo)體膜在150～450℃熱處理0.5～1200分鐘。

6、根據(jù)上述4或5所述的薄膜晶體管的制造方法，其是溝道蝕刻型薄膜晶體管的制造方法。

7、根據(jù)上述4或5所述的薄膜晶體管的制造方法，其是蝕刻阻擋型薄膜晶體管的制造方法。