[發明專利]薄膜晶體管

有效

• 申請號: 201380025842.6
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN104335353B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 岸智彌;廣瀨研太;森田晉也;釘宮敏洋
• 申請（專利權）人: 株式會社神戶制鋼所
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336;H01L21/363
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 雒運樸

技術領域

本發明涉及用于液晶顯示器或有機EL顯示器等的顯示裝置的薄膜晶體管(TFT)。

背景技術

非晶(非晶質)氧化物半導體，與通用的非晶硅(a-Si)相比，具有高載流子遷移率(也稱為場效應遷移率。以下，有時僅稱為“遷移率”。)，光學帶隙大，能夠以低溫成膜，因此，期待其面向要求大型、高分辨率、高速驅動的新一代顯示器和耐熱性低的樹脂基板等的應用。

使用氧化物半導體作為薄膜晶體管的半導體層時，不僅要求載流子濃度(遷移率)高，而且要求TFT的開關特性(晶體管特性，TFT特性)優異。即，要求(1)通態電流(對柵電極和漏電極施加正電壓時的最大漏電流)高；(2)斷態電流(分別對柵電極施加負電壓，對漏電極施加正電壓時的漏電流)低；(3)S值(Subthreshold?Swing，亞閾值擺幅，使漏電流提高1位數量級所需要的柵電壓)低；(4)閾值(向漏電極施加正電壓，向柵電壓施加正負任意一種電壓時，漏電流開始流通的電壓，也稱為閾值電壓)在時間上不發生變化而保持穩定(意味著在基板面內均勻)；并且，(5)遷移率高；等。

作為具有這樣的特性的氧化物半導體，通用的有由銦、鎵、鋅和氧構成的非晶氧化物半導體(In-Ga-Zn-O，以下有時稱為“IGZO”。)(專利文獻1、非專利文獻1、非專利文獻2)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第4568828號公報

非專利文獻

非專利文獻1：固體物理，VOL44，P621(2009)

非專利文獻2：Nature，VOL432，P488(2004)

發明所要解決的課題

還要求使用上述氧化物半導體層的薄膜晶體管對于施加電壓或光照射等應力的耐受性(應力施加前后的閾值電壓的變化量少)優異。例如指出的有：在對于柵電極持續施加電壓時，或持續照射光吸收開始的藍色波段時，在薄膜晶體管的柵極絕緣膜與半導體層界面，電荷被捕獲，由于半導體層內部的電荷的變化，所以閾值電壓向負側大幅變化(偏移)，由此導致TFT的開關特性發生變化。另外液晶面板驅動之時、或對柵電極施加負偏壓而使像素亮燈時等情況下，從液晶元件泄漏的光會照射到TFT上，而該光對于TFT施加應力而成為圖像斑駁和特性劣化的原因。實際使用薄膜晶體管時，若由于光照射和施加電壓帶來的應力導致開關特性變化，則會招致顯示裝置自身的可靠性降低。

另外，在有機EL顯示器中也同樣產生以下問題，即，從發光層泄漏的光照射到半導體層上，而閾值電壓等值發生偏差這樣的問題。

如此特別是閾值電壓的偏移而招致具備TFT的液晶顯示器或有機EL顯示器等顯示裝置自身的可靠性降低，因此迫切期望應力耐受性的提高。

此外在制作氧化物半導體薄膜和在其上具備源-漏電極的薄膜晶體管基板時，還要求上述氧化物半導體薄膜對于濕蝕刻液等的藥液具有高特性(濕蝕刻特性)。具體來說，就是在TFT制作時的各工序中，因為所使用的濕蝕刻液的種類也有所不同，所以對于上述氧化物半導體薄膜要求以下兩個特性。

(一)氧化物半導體薄膜對于氧化物半導體加工用濕蝕刻液具有優異的可溶性

即，要求借助加工氧化物半導體薄膜時所用的草酸等的有機酸系濕蝕刻液，上述氧化物半導體薄膜以適當的速度被蝕刻，能夠沒有殘渣地進行圖案化。

(二)氧化物半導體薄膜對于源-漏電極用濕蝕刻液為不溶性

即，要求借助對于成膜于氧化物半導體薄膜之上的源-漏電極用配線膜進行加工時所用的濕蝕刻液(例如含有磷酸、硝酸、醋酸等的無機酸)，源-漏電極以適當的速度被蝕刻，但不會使上述氧化物半導體薄膜的表面(背溝道)側被上述濕蝕刻液削剝，或使損害侵入而致使TFT特性和應力耐受性降低。

濕蝕刻液的蝕刻程度(蝕刻速度)根據濕蝕刻液的種類也各不相同，但前述的IGZO對于草酸等濕蝕刻液具有優異的可溶性[即，上述(一)的氧化物半導體薄膜加工時的濕蝕刻性優異]，而對于無機酸系濕蝕刻液的可溶性也高，也極容易被無機酸系濕蝕刻液蝕刻。因此，在源-漏電極的由濕蝕刻液進行的加工時，存在IGZO膜消失而TFT的制作困難或TFT特性等降低這樣的問題[即，上述(二)的源-漏電極加工時的濕蝕刻耐受性差]。為了解決這樣的問題，也研究過使用不會對IGZO進行蝕刻的藥液(NH₄F和H₂O₂的混合液)作為源-漏電極用濕蝕刻液，但上述藥液的壽命短且不穩定，因此量產性差。