[發(fā)明專利]薄膜晶體管及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380067811.7
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN104885229A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 森田晉也;越智元隆;后藤裕史;釘宮敏洋;廣瀨研太
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社神戶制鋼所
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;C01G19/00;H01L21/306;H01L21/316;H01L21/336
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 張玉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于液晶顯示器或有機EL顯示器等顯示裝置的薄膜晶體管(Thin?Film?Transistor、TFT)及其制造方法。

技術(shù)背景

非晶(非晶質(zhì))氧化物半導(dǎo)體與通用的非晶硅(a-Si)相比，具有高載流子遷移度(也稱為場效應(yīng)遷移率。以下，有時僅稱為“遷移率”。)，光學(xué)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(qū)動的新一代顯示器、耐熱性低的樹脂基板等的應(yīng)用。

作為所述氧化物半導(dǎo)體，由銦(In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)及氧(O)構(gòu)成的非晶氧化物半導(dǎo)體(In-Ga-Zn-O、以下有時稱作“IGZO”。)、由銦(In)、鋅(Zn)、錫(Sn)及氧(O)構(gòu)成的非晶氧化物半導(dǎo)體(In-Zn-Sn-O、以下有時稱作“IZTO”。)由于具有高的遷移率而被使用。

另外，使用了所述氧化物半導(dǎo)體的底柵型TFT的結(jié)構(gòu)大致分為圖1(a)所示的具有蝕刻阻擋層9的蝕刻阻擋型(ESL型)、和圖1(b)所示的不具有蝕刻阻擋層的背溝道蝕刻型(BCE型)這兩種。

上述圖1(b)的不具有蝕刻阻擋層的BCE型TFT在制造工序中，不需要蝕刻阻擋層形成的工序，因此生產(chǎn)率優(yōu)異。

但是，該BCE型TFT的制造工序中存在以下那樣的問題。即，在氧化物半導(dǎo)體層上形成源-漏電極用薄膜，在對該源-漏電極用薄膜進行圖案化時使用濕蝕刻液(例如包含磷酸、硝酸、醋酸等的酸系蝕刻液)。氧化物半導(dǎo)體層的暴露于所述酸系蝕刻液的部分被削去或受到損傷，其結(jié)果是，可能產(chǎn)生TFT特性降低這樣的問題。

例如前述的IGZO對于用作源-漏電極的濕蝕刻液的無機酸系濕蝕刻液的可溶性高，極容易被無機酸系濕蝕刻液蝕刻。因此，存在IGZO膜消失而TFT的制作變得困難、或者TFT特性降低等問題。

在上述BCE型TFT中，作為抑制氧化物半導(dǎo)體層的損傷的技術(shù)，提出有例如下述的專利文獻1～3的技術(shù)。這些技術(shù)是通過在氧化物半導(dǎo)體層與源-漏電極之間形成犧牲層(或陷入部)，從而抑制對氧化物半導(dǎo)體層的損傷的技術(shù)。但是，為了形成上述犧牲層(或陷入部)，需要增加工序。另外，非專利文獻1中雖然示出了除去氧化物半導(dǎo)體層表面的損傷層，但難以均勻地除去該損傷層。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2012-146956號公報

專利文獻2：日本特開2011-54812號公報

專利文獻3：日本特開2009-4787號公報

非專利文獻

非專利文獻1：C.-J.Kim?et.al，Electrochem.Solid-State?Lett.12(4)，H95-H97(2009)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于，提供一種不具有蝕刻阻擋層的BCE型TFT，其具備氧化物半導(dǎo)體層，所述氧化物半導(dǎo)體層保持高的場效應(yīng)遷移率，并且應(yīng)力耐受性優(yōu)異(即，相對于光或偏壓應(yīng)力等來說閾值電壓的變化量小)。

用于解決課題的手段

能夠解決上述課題的本發(fā)明的薄膜晶體管的特征在于，是一種在基板上至少依次具有柵電極、柵極絕緣膜、氧化物半導(dǎo)體層、源-漏電極、以及保護所述源-漏電極的保護膜的薄膜晶體管，

所述氧化物半導(dǎo)體層是具有由Sn及In、以及選自Ga和Zn中的至少1種和O構(gòu)成的第1氧化物半導(dǎo)體層；以及由選自In、Zn、Sn及Ga中的1種以上的元素和O構(gòu)成的第2氧化物半導(dǎo)體層的層疊體，

所述第2氧化物半導(dǎo)體層在所述柵極絕緣膜上形成，并且，所述第1氧化物半導(dǎo)體層在所述第2氧化物半導(dǎo)體層與所述保護膜或所述源-漏電極之間形成，

且在薄膜晶體管的層疊方向截面中，通過[100×(源-漏電極端正下方的第1氧化物半導(dǎo)體層的膜厚-第1氧化物半導(dǎo)體層中央部的膜厚)/源-漏電極端正下方的第1氧化物半導(dǎo)體層的膜厚]求出的值為5％以下。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，用X射線光電子能譜法測定所述第1氧化物半導(dǎo)體層的表面時，氧1s光譜的強度最高的峰的能量在529.0～531.3eV的范圍內(nèi)。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述第1氧化物半導(dǎo)體層滿足Sn的含量相對于全部金屬元素為9原子％以上且50原子％以下。