JP5496745B2 - 薄膜電界効果型トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
また、液晶表示装置(LCD)、エレクトロルミネッセンス表示装置(EL)、フィールドエミッションディスプレイ(FED)等の平面薄型画像表示装置(Flat Panel Display:FPD)のスイッチング素子として、電界効果型トランジスタのうち、薄膜電界効果型トランジスタ(以下、TFTともいう)が用いられている。FPDに用いられるTFTは、ガラス基板上に活性層として非晶質シリコン薄膜または多結晶シリコン薄膜が形成されている。
また、FPDについて、より一層の薄型化、軽量化、耐破損性が要求されており、ガラス基板の替わりに軽量で可撓性のある樹脂製の基板を用いることも検討されている。このため、低温での成膜が可能なアモルファス酸化物を用いたTFTの開発が活発に行われている。
アモルファス酸化物を用いたTFTにおいて、ソース電極およびドレイン電極は、導電膜をエッチングすることにより形成される。このため、活性層上に、これを保護するエッチングストッパ層を形成しない場合、ソース電極およびドレイン電極の形成時に活性層もエッチングされてしまうことがあり、TFTの特性不良および特性ムラが生じることがある。極端な場合、活性層が全てエッチングされてしまい、TFT特性を示さないこともある。このようなことから、活性層を保護するためのエッチングストッパ層等を設けたTFTが提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
第2の絶縁膜は、エッチングストップ層として機能するものであり、チャネル領域の一部を覆うように、好ましくは、チャネル領域の全体を覆うように設けられている。
なお、第2の絶縁膜は、アモルファスSiOx、アモルファスシリコンオキシナイトライド、またはアモルファスアルミニウムオキサイドで構成される。
チャネル保護膜は、ソース電極、ドレイン電極を形成する際にチャネル部の半導体層のエッチングを防ぐものである。このチャネル保護膜は、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)などで構成される。
しかしながら、特許文献1、2のように、エッチングストッパ層をアモルファスSiOx、SiO2等で形成した場合、ドライエッチングで加工するか、またはウエットエッチングの場合にはバッファードフッ酸を用いて加工する必要があり、エッチングストッパ層の加工は困難である。
なお、高濃度の酸素雰囲気下で、エッチングストッパ層であるSiO2膜をスパッタ法で成膜する場合、成膜条件によっては、上述の活性層の低抵抗化を防ぐことができる。このように、低抵抗化を回避することができても、下地の活性層のバックチャネルが酸素イオンによりダメージを受ける。活性層が酸素イオンによるダメージを受けると、TFTの信頼性を評価すると閾値シフトが大きいものとなる。
なお、本発明において、エッチングストッパ層におけるZn濃度、In濃度およびGa濃度は、上述の活性層のZn濃度、In濃度およびGa濃度の定義と同じであり、上述の活性層のZn濃度、In濃度およびGa濃度の定義、計算方法において、「アモルファス酸化物半導体」を「アモルファス酸化物膜」に読み替えたものである。
また、前記ソース電極および前記ドレイン電極は、モリブデンまたはモリブデン合金により構成されることが好ましく、特に、モリブデンが好ましい。
また、前記薄膜電界効果型トランジスタは、トップコンタクト型ボトムゲート構造またはトップコンタクト型トップゲート構造のどちらでもよい。
また、前記活性層と前記エッチングストッパ層とは同一形状であることが好ましい。
また、前記混酸水溶液は、りん酸を70〜75質量%、酢酸を5〜10質量%、硝酸を1〜5質量%含有することが好ましい。
また、前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成する工程の後に、前記エッチングストッパ層、前記ソース電極および前記ドレイン電極を覆うように前記基板上に保護層を形成する工程を有することが好ましい。
さらに、前記活性層と前記エッチングストッパ層とは同一形状に形成されることが好ましい。また、前記各工程は、200℃以下の温度でなされることが好ましい。
また、エッチングストッパ層を上記組成とすることにより、ソース電極およびドレイン電極を形成するためのりん酸、酢酸、および硝酸を含む混酸水溶液に対して、ソース電極およびドレイン電極とエッチングストッパ層とのエッチングレート比を十分に大きくすることができる。このため、ソース電極およびドレイン電極の形成時に、活性層がエッチングストッパ層で保護されて活性層がダメージを受けることがない。これにより、TFT特性が良好であり、かつ信頼性も高い薄膜電界効果型トランジスタを得ることができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る薄膜電界効果型トランジスタを示す模式的断面図である。
基板12に、有機材料を用いた場合、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、加工性、低通気性、および低吸湿性等が優れていることが好ましい。
また、基板12に、ガラスを用いる場合、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。なお、基板12に、ソーダライムガラスを用いる場合には、シリカ等のバリアコートを施したものを使用することが好ましい。
可撓性基板としては、透過率の高い有機プラスチックフィルムが好ましい。この有機プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、またはポリ(クロロトリフルオロエチレン)等のプラスチックフィルムが用いられる。
基板12にプラスチックフィルム等を用いた場合、電気絶縁性が不十分であれば、絶縁層を形成して用いられる。
透湿防止層(ガスバリア層)の材料としては、窒化珪素、酸化珪素等の無機物が好適に用いられる。透湿防止層(ガスバリア層)は、例えば、高周波スパッタ法等により形成することができる。
なお、熱可塑性基板を用いる場合には、更に必要に応じて、ハードコート層、アンダーコート層等を設けてもよい。
ゲート絶縁膜16の厚さは、10nm〜10μmが好ましい。ゲート絶縁膜16は、リーク電流を減らすため、電圧耐性を上げるために、ある程度膜厚を厚くする必要がある。しかしながら、ゲート絶縁膜16の膜厚を厚くすると、TFT10の駆動電圧の上昇を招く。このため、ゲート絶縁膜16の厚さは、無機絶縁体の場合、50nm〜1000nmであることがより好ましく、高分子絶縁体の場合、0.5μm〜5μmであることがより好ましい。
なお、HfO2のような高誘電率絶縁体をゲート絶縁膜16に用いた場合、膜厚を厚くしても、低電圧でのトランジスタの駆動が可能であるため、ゲート絶縁膜16には、高誘電率絶縁体を用いることが特に好ましい。
ソース電極20aおよびドレイン電極20bとしては、TFT特性の信頼性およびES層30とのエッチングレート比という観点から、MoまたはMo合金を用いることが好ましく、特にMoが好ましい。なお、ソース電極20aおよびドレイン電極20bの厚さは、例えば、10nm〜1000nmである。
なお、ソース電極20aおよびドレイン電極20bの構成する上述の膜の形成方法は特に限定されるものではない。上述の膜は、例えば、印刷方式、コ−ティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレ−ティング法等の物理的方式、CVD、プラズマCVD法等の化学的方式等を用いて形成される。
そして、フォトリソグラフィー法を用いて、Mo膜またはMo合金膜にレジストパターンを形成し、エッチング液により、Mo膜またはMo合金膜をエッチングしてソース電極20aおよびドレイン電極20bを形成する。
エッチング液として、りん酸、酢酸、および硝酸を含む混酸水溶液が用いられる。この混酸水溶液は、例えば、りん酸を70〜75質量%、酢酸を5〜10質量%、硝酸を1〜5質量%を含有し、残部が水である。
活性層18においては、酸素を除いた原子量全体を100%とした場合、Zn濃度(Zn/(Zn+In+Ga))が20〜50%であることが好ましい。
ES層30においては、酸素を除いた原子量全体を100%とした場合において、Zn濃度(Zn/(Zn+In+Ga))が20%未満である。このES層30においては、更にIn濃度(In/(Zn+In+Ga))が40%以上であり、Ga濃度(Ga/(Zn+In+Ga))が37%以上であることが好ましい。
活性層18およびES層30におけるZn濃度の計算方法としては、Zn濃度=[アモルファス酸化物半導体膜(アモルファス酸化物膜)中に含まれるZn原子量/(アモルファス酸化物半導体膜(アモルファス酸化物膜)中に含まれるIn原子量+アモルファス酸化物半導体膜(アモルファス酸化物膜)中に含まれるGa原子量+アモルファス酸化物半導体膜(アモルファス酸化物膜)中に含まれるZn原子量)]を用いることができる。活性層18およびES層30におけるIn濃度およびGa濃度についてもZn濃度と同様の定義であり、In濃度およびGa濃度もZn濃度と同様にして求められる。
なお、アモルファス酸化物半導体膜(アモルファス酸化物膜)中のZn原子量、In原子量およびGa原子量は、XRF(蛍光X線分析)によって求めた値が用いられる。
なお、ES層30のZn濃度に関しては、5%以上20%未満にすることが好ましい。Zn濃度が5%未満の場合、酸化物半導体膜のアモルファス性が悪くなり、結晶化しやすくなるためである。
また、ES層30のIn濃度に関しては、40%〜58%であることが好ましく、ES層30のGa濃度に関しては、37%〜55%であることが好ましい。
ES層30のGa濃度が37%以上であると、図3に示すように、りん酸、酢酸、および硝酸を含む混酸水溶液に対して、モリブデンとのエッチングレート比が10を超える。このため、ソース電極20aおよびドレイン電極20b形成時において、ES層30のエッチングが抑制される。
また、ES層30のIn濃度が40%以上であっても、図3に示すように、りん酸、酢酸、および硝酸を含む混酸水溶液に対して、モリブデンとのエッチングレート比が10を超える。このため、ソース電極20aおよびドレイン電極20b形成時において、ES層30のエッチングが抑制される。
なお、ES層30の組成について、Zn濃度を20%未満とし、さらにIn濃度を40%以上とし、Ga濃度を37%以上とすることにより、混酸水溶液に対するソース電極20aおよびドレイン電極20bとのエッチングレート比をより十分に高くすることができる。これにより、ES層30のエッチングをより確実に抑制することができる。
本実施形態の保護層22は、例えば、感光性アクリル樹脂が窒素雰囲気で加熱硬化処理されて形成されたものである。
まず、基板12として、例えば、ガラス基板を用意する。
次に、基板12の表面12aに、例えば、厚さが40nmのモリブデン膜(図示せず)を、DCスパッタ法を用いて成膜する。
次に、モリブデン膜上にレジスト膜(図示せず)を形成し、フォトリソグラフィー法を用い、レジストパターンを形成する。
次に、例えば、りん酸を70〜75質量%、酢酸を5〜10質量%、硝酸を1〜5質量%を含有し、残部が水で構成される混酸水溶液を用いて、モリブデン膜をエッチングする。その後、レジスト膜を剥離する。これにより、図4(a)に示すように、モリブデンからなるゲート電極14が基板12の表面12aに形成される。
次に、SiO2膜の表面に、活性層18となる第1のIGZO膜(図示せず)を、例えば、30nmの厚さにDCスパッタ法を用いて成膜する。
次に、第1のIGZO膜の表面に、ES層30となる第2のIGZO膜(図示せず)を、例えば、20nmの厚さにDCスパッタ法を用いて圧力0.37Paの条件で成膜する。このように、SiO2膜、第1のIGZO膜および第2のIGZO膜を、その順で基板12上に連続して形成する。
次に、第2のIGZO膜上にレジスト膜(図示せず)を形成する。そして、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成する。そして、例えば、5%シュウ酸水を用いて、第2のIGZO膜のみをエッチングする。その後、レジスト膜を剥離する。これにより、ES層30が形成される。
ES層30を構成する第2のIGZO膜は、In、GaおよびZnを含みZn濃度が20%未満であり、好ましくは、In濃度が40%以上であり、Ga濃度が37%以上である。
また、第1のIGZO膜、第2のIGZO膜をDCスパッタ法で形成する場合、上述の第1のIGZO膜、第2のIGZO膜の各組成となるように予め組成が調整されたターゲットが用いられる。
次に、モリブデン膜上にレジスト膜(図示せず)を形成し、ゲート電極14と同様にフォトリソグラフィー法を用いて、レジストパターンを形成する。その後、例えば、りん酸を70〜75質量%、酢酸を5〜10質量%、硝酸を1〜5質量%を含有し、残部が水で構成される混酸水溶液を用いてモリブデン膜をエッチングする。なお、エッチングは、エッチング時の混酸水溶液の液温が35℃以下で行うことが好ましく、更には液温が15℃〜25℃で行うことがより好ましい。エッチング後、レジスト膜を剥離する。これにより、図4(c)に示すように、ES層30の表面30aの一部および活性層18の表面18aの一部を覆うようにして形成されたソース電極20aおよびドレイン電極20bが得られる。
次に、窒素雰囲気下で、180℃の温度で、ポストアニ−ルを1時間行う。以上のようにして、図1に示すTFT10を形成することができる。
また、エッチング液に対するソース電極20aおよびドレイン電極20bとES層30とのエッチングレート比を10以上と高くし、ES層30のエッチング耐性を高めている。これにより、ソース電極20aおよびドレイン電極20bを形成する際のエッチング時に下地のES層30のエッチングを低減し、下地の活性層18に何のダメージも与えることがない。このため、良好なTFT特性を示し、かつ信頼性も高いTFT10を面内に均一に形成することができる。
図5は、本発明の第2の実施形態に係る薄膜電界効果型トランジスタを示す模式的断面図である。
なお、本実施形態においては、図1に示す第1の実施形態のTFT10と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図6(a)〜(c)は、本発明の第2の実施形態に係る薄膜電界効果型トランジスタの製造方法を工程順に示す模式的断面図である。
なお、TFT10aの製造方法において、図4(a)〜(c)に示す第1の実施形態のTFT10の製造方法と同じ工程については、その詳細な説明は省略する。
次に、第1の実施形態と同様にして、ゲート絶縁膜16となるSiO2膜、活性層18となる第1のIGZO膜(図示せず)およびES層32となる第2のIGZO膜(図示せず)の順で、基板12上に連続して形成する。
再度、第2のIGZO膜上にレジスト膜(図示せず)を形成し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成する。そして、SiO2膜をエッチングする。その後、レジスト膜を剥離する。これにより、図6(b)に示すように、ゲート絶縁膜16の表面16aにES層32および活性層18がパターン形成される。この場合、活性層18の表面18aに形成されたES層32は、活性層18と同じ形状に形成される。
また、ES層32を構成する第2のIGZO膜は、第1の実施形態のES層30を構成する第2のIGZO膜と同じ組成である。
第1のIGZO膜および第2のIGZO膜は、第1の実施形態と同様に、DCスパッタ法で形成する場合、予め組成が調整されたターゲットが用いられる。
なお、ES層32および活性層18を1度にまとめて形成したが、これに限定されるものではない。ES層32および活性層18を、それぞれフォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成してエッチングすることにより形成してもよい。
また、ES層32を活性層18と同一形状とすることにより、同じマスクで形成されたレジストパターンを用いて、ES層32と活性層18とを形成することができる。これにより、レジストパターンを形成するに必要なマスクの数を減らすことができ、コストを低減することができるとともに、製造工程を簡略化することができる。これにより、生産効率も向上させることができる。
さらに、従来に比して、ES層32を容易形成することができ、しかも、加工も容易にすることができる。
また、TFT10aの製造工程においても、レジスト膜の形成、レジストパターン形成、各種膜の形成、保護層22の形成は、いずれも温度が200℃以下でなされる。このように、各工程が温度200℃以下でなされるため、PET、PEN等の耐熱性が低い基板12を用いることができる。これにより、可撓性を有するトランジスタを得ることができる。
図7は、本発明の第3の実施形態に係る薄膜電界効果型トランジスタを示す模式的断面図である。
なお、本実施形態においては、図1に示す第1の実施形態のTFT10と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
なお、絶縁膜24は、ES層30および活性層18ならびにソース電極20aおよびドレイン電極20bとゲート電極14とを絶縁するためのものである。絶縁膜24は、図1に示すTFT10のゲート絶縁層16と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
図8(a)〜(d)は、本発明の第3の実施形態に係る薄膜電界効果型トランジスタの製造方法を工程順に示す模式的断面図である。
なお、TFT10bの製造方法において、図4(a)〜(c)に示す第1の実施形態のTFT10の製造方法と同じ工程については、その詳細な説明は省略する。
次に、基板12の表面12aに、活性層18となる第1のIGZO膜(図示せず)を、例えば、30nmの厚さにDCスパッタ法を用いて成膜する。
次に、第1のIGZO膜の表面に、ES層30となる第2のIGZO膜(図示せず)を、例えば、20nmの厚さにDCスパッタ法を用いて圧力0.37Paの条件で成膜する。このように、第1のIGZO膜および第2のIGZO膜を連続して形成する。
再度、第2のIGZO膜上にレジスト膜(図示せず)を形成し、フォトリソグラフィー法を用いて、レジストパターンを形成する。そして、第2のIGZO膜のみを、例えば、5%シュウ酸水を用いてエッチングする。その後、レジスト膜を剥離する。これにより、図8(a)に示すように、基板12の表面12aに、活性層18が形成され、その表面18aにES層30が形成される。
次に、モリブデン膜上にレジスト膜(図示せず)を形成し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成する。そして、第1の実施形態と成分が同じ混酸水溶液を用いてモリブデン膜をエッチングする。エッチング後、レジスト膜を剥離する。これにより、図8(b)に示すように、ES層30の表面30aおよび活性層18の表面18aの一部を覆うようにして形成されたソース電極20aおよびドレイン電極20bが得られる。
次に、絶縁膜24の表面24aに、例えば、厚さが40nmのゲート電極14となるモリブデン膜(図示せず)を、DCスパッタ法を用いて成膜する。
次に、モリブデン膜上にレジスト膜(図示せず)を形成し、フォトリソグラフィー法を用い、レジストパターンを形成する。
次に、第1の実施形態と成分が同じ混酸水溶液を用いて、モリブデン膜をエッチングする。その後、レジスト膜を剥離する。これにより、図8(d)に示すように、モリブデンからなるゲート電極14が絶縁膜24の表面24aに形成される。
次に、窒素雰囲気下で、180℃の温度で、ポストアニ−ルを1時間行う。以上のようにして、図7に示すTFT10bを形成することができる。
さらに、従来に比して、ES層32を容易形成することができ、しかも、加工も容易にすることができる。
また、本実施形態のTFT10bの製造工程においても、レジスト膜の形成、レジストパターン形成、各種膜の形成、保護層22の形成は、いずれも温度が200℃以下でなされる。このように、各工程が温度200℃以下でなされるため、PET、PEN等の耐熱性が低い基板12を用いることができる。これにより、可撓性を有するTFTを得ることができる。
図9は、本発明の第4の実施形態に係る薄膜電界効果型トランジスタを示す模式的断面図である。
なお、本実施形態においては、図7に示す第3の実施形態のTFT10bと同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図10(a)〜(d)は、本発明の第4の実施形態に係る薄膜電界効果型トランジスタの製造方法を工程順に示す模式的断面図である。
なお、TFT10cの製造方法において、図8(a)〜(d)に示す第3の実施形態のTFT10bの製造方法と同じ工程については、その詳細な説明は省略する。
次に、第2のIGZO膜上にレジスト膜(図示せず)を形成する。そして、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成する。そして、第2のIGZO膜および第1のIGZO膜を、例えば、5%シュウ酸水を用いてエッチングする。その後、レジスト膜を剥離する。これにより、図10(a)に示すように、ES層32および活性層18がパターン形成される。この場合、活性層18の表面18aに形成されたES層32は、活性層18と同じ形状に形成される。
第1のIGZO膜および第2のIGZO膜は、第3の実施形態と同様に、DCスパッタ法で形成する場合、予め組成が調整されたターゲットが用いられる。
次に、第3の実施形態と同様にして、図10(d)に示すように、絶縁膜24の表面24aにモリブデンからなるゲート電極14を形成し、そして、ゲート電極14を覆うようにして絶縁膜24の表面24aに保護層22を形成する。その後、窒素雰囲気下で180℃の温度で、1時間、ポストアニ−ルを行うことにより、TFT10cを形成することができる。
なお、ES層32および活性層18を1度にまとめて形成したが、これに限定されるものではない。ES層32および活性層18を、それぞれフォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成してエッチングすることにより形成してもよい。
また、ES層32を活性層18と同一形状とすることにより、同じマスクで形成されたレジストパターンを用いて、ES層32と活性層18とを形成することができる。これにより、レジストパターンを形成するに必要なマスクの数を減らすことができ、コストを低減することができるとともに、製造工程を簡略化することができる。これにより、生産効率も向上させることができる。
さらに、従来に比して、ES層32を容易形成することができ、しかも、加工も容易にすることができる。
また、TFT10cの製造工程においても、レジスト膜の形成、レジストパターン形成、各種膜の形成、保護層22の形成は、いずれも温度が200℃以下でなされる。このように、各工程が温度200℃以下でなされるため、PET、PEN等の耐熱性が低い基板12を用いることができる。これにより、可撓性を有するTFTを得ることができる。
本実施例においては、以下の実施例1、実施例2および比較例1〜比較例3に示すTFTを作製し、各実施例1、実施例2および比較例1〜比較例3のTFTについて評価した。なお、実施例1、実施例2および比較例1〜比較例3のTFTは、図1に示す構成のTFT10を用いた。
実施例1、実施例2、比較例1および比較例2の各TFTにおいて、ゲート電極14については、DCスパッタ法により厚さが40nmのモリブデン膜を形成し、このモリブデン膜にフォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成し、りん酸を73質量%、酢酸を7質量%、硝酸を3質量%含有し、残部が水である混酸水溶液(液温35℃)を用いてエッチングして形成した。
ゲート絶縁膜16については、SiO2膜/第1のIGZO膜/第2のIGZO膜上にフォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成し、バッファードフッ酸を用いてSiO2膜をエッチングして形成した。
実施例1において、上述のエッチング液(りん酸73質量%、酢酸7質量%および硝酸3質量%の混酸水溶液(液温25℃))による、ソース電極、ドレイン電極を構成するモリブデンとのエッチングレート比(IGZO:Mo)は1:13.8である。実施例1は、図2に示す符号Aに相当するものである。
実施例2において、上述のエッチング液(りん酸73質量%、酢酸7質量%および硝酸3質量%の混酸水溶液(液温25℃))による、ソース電極、ドレイン電極を構成するモリブデンとのエッチングレート比(IGZO:Mo)は1:10.6である。実施例2は、図2に示す符号Bに相当するものである。
比較例1においては、第1のIGZO膜を形成した後、活性層18をパターン形成した。その後、活性層18を覆うようにしてゲート絶縁膜16の表面16aに、RFスパッタ法を用いて、厚さが20nmのSiO2膜を形成した。次に、SiO2膜上にレジストパターンを形成し、バッファードフッ酸を用いてSiO2膜をエッチングしてES層を形成した。
比較例2において、上述のエッチング液(りん酸73質量%、酢酸7質量%および硝酸3質量%の混酸水溶液(液温25℃))による、ソース電極、ドレイン電極を構成するモリブデンとのエッチングレート比(IGZO:Mo)は1:3.1である。比較例2は、図2に示す符号Cに相当するものである。
比較例3において、上述のエッチング液(りん酸73質量%、酢酸7質量%および硝酸3質量%の混酸水溶液(液温25℃))による、ソース電極、ドレイン電極を構成するモリブデンとのエッチングレート比(IGZO:Mo)は1:9.0である。比較例3は、図2に示す符号Dに相当するものである。
一方、比較例1は、ES層を形成する際のエッチングにより、下地の活性層もエッチングされてしまい、ソース電極、ドレイン電極とのコンタクトが不充分となり、オン電流が悪化し、信頼性試験でも実施例1、2よりも劣る結果となった。
また、比較例2はES層が機能せず、ソース電極、ドレイン電極の形成時のエッチングにより活性層が消滅し、TFTを形成することができず、TFT動作はしなかった。比較例3は、ES層機能が不充分であり、TFT動作はしたもののTFT特性の面内均一性が悪かった。
本実施例においては、第1の実施例に比して、ES層と活性層とを同一形状とした以外は、第1の実施例と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
なお、実施例3は、ES層と活性層を同一のマスクで形成できるため、マスク数を低減でき、コスト低減が可能となる。
12 基板
14 ゲート電極
16 ゲート絶縁膜
18 活性層
20a ソース電極
20bドレイン電極
22 保護層
24 絶縁膜
30、32 エッチングストッパ層(ES層)
Claims (11)
- 基板上に、少なくともゲート電極、絶縁膜、活性層、エッチングストッパ層、ソース電極、およびドレイン電極が形成され、前記活性層上に前記エッチングストッパ層が形成され、前記エッチングストッパ層上に前記ソース電極および前記ドレイン電極が形成された薄膜電界効果型トランジスタであって、
前記エッチングストッパ層は、Zn濃度が20%未満であり、In濃度が40%以上であり、Ga濃度が37%以上であるIn、GaおよびZnを含むアモルファス酸化物で構成されており、
前記活性層は、In、GaおよびZnを含むアモルファス酸化物半導体で構成されるものであり、Zn濃度が前記エッチングストッパ層のZn濃度よりも高いことを特徴とする薄膜電界効果型トランジスタ。 - 前記ソース電極および前記ドレイン電極は、モリブデンまたはモリブデン合金により構成される請求項1に記載の薄膜電界効果型トランジスタ。
- 前記薄膜電界効果型トランジスタは、トップコンタクト型ボトムゲート構造である請求項1または2に記載の薄膜電界効果型トランジスタ。
- 前記薄膜電界効果型トランジスタは、トップコンタクト型トップゲート構造である請求項1または2に記載の薄膜電界効果型トランジスタ。
- 前記活性層と前記エッチングストッパ層とは同一形状である請求項1〜4のいずれか1項に記載の薄膜電界効果型トランジスタ。
- 基板上に、少なくともゲート電極、絶縁膜、活性層、エッチングストッパ層、ソース電極、およびドレイン電極が形成され、前記活性層上に前記エッチングストッパ層が形成され、前記エッチングストッパ層上に前記ソース電極および前記ドレイン電極が形成された薄膜電界効果型トランジスタの製造方法であって、
エッチング液として、りん酸、酢酸、および硝酸を含む混酸水溶液を用いて、前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成する工程を有し、
前記エッチングストッパ層は、Zn濃度が20%未満であり、In濃度が40%以上であり、Ga濃度が37%以上であるIn、GaおよびZnを含むアモルファス酸化物で構成されており、
前記活性層は、In、GaおよびZnを含むアモルファス酸化物半導体で構成されるものであり、Zn濃度が前記エッチングストッパ層のZn濃度よりも高いことを特徴とする薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。 - 前記混酸水溶液は、りん酸を70〜75質量%、酢酸を5〜10質量%、硝酸を1〜5質量%含有する請求項6に記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。
- 前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成する工程の前に、前記基板上に前記ゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を覆うように前記基板上に前記絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に前記活性層を形成する工程と、前記活性層上に前記エッチングストッパ層を形成する工程を有し、
前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成する工程において、前記ソース電極および前記ドレイン電極を、前記エッチングストッパ層の一部を覆うように前記基板上に形成する請求項6または7に記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。 - 前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成する工程の後に、前記エッチングストッパ層、前記ソース電極および前記ドレイン電極を覆うように前記基板上に保護層を形成する工程を有する請求項8に記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。
- 前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成する工程の前に、前記基板上に前記活性層を形成する工程と、前記活性層上に前記エッチングストッパ層とを形成する工程とを有し、
前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成する工程において、前記ソース電極および前記ドレイン電極を、前記エッチングストッパ層の一部を覆うように前記基板上に形成し、
さらに前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成する工程の後に、前記エッチングストッパ層、前記ソース電極および前記ドレイン電極を覆うように前記基板上に前記絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に前記ゲート電極を形成する工程とを有する請求項6または7に記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。 - 前記活性層と前記エッチングストッパ層とは同一形状に形成されるものである請求項6〜10のいずれか1項に記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。
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