一种薄膜晶体管，是在基板上至少具有栅电极、栅绝缘膜、氧化物半导体层、源‑漏电极、和至少一层保护膜的薄膜晶体管，其中，构成所述氧化物半导体层的金属元素含有In、Ga、Zn、和Sn，所述氧化物半导体层的各金属元素对于全部金属元素的合计(In+Ga+Zn+Sn)的比例为，In：20～45原子％，Ga：5～20原子％，Zn：30～60原子％，和Sn：9～25原子％。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含氧化物半导体层的薄膜晶体管
本专利技术涉及含有氧化物半导体层的薄膜晶体管。本专利技术的薄膜晶体管，例如适用于液晶显示器和有机EL显示器等的显示装置。
技术介绍
非晶氧化物半导体，与通用的非晶硅相比，具有更高的载流子迁移率。另外非晶氧化物半导体光学带隙大，能够以低温成膜。因此，可期待其面向要求大型·高分辨率·高速驱动的划时代显示器、耐热性低的树脂基板等的应用。在各种氧化物半导体之中，例如像专利文献1～3所公开的，众所周知的是由铟、镓、锌和氧构成的In－Ga－Zn－O(IGZO)非晶氧化物半导体。但是，使用上述IGZO非晶氧化物半导体制作薄膜晶体管(TFT：ThinFilmTransistor)时的场效应迁移率为10cm2/Vs以下。对此，要求有更高迁移率的材料。在专利文献4中，公开有一种含有In、Ga、Zn、Sn的氧化物半导体(IGZO+Sn)的薄膜晶体管，但关于迁移率，只记述了涉及沟道长度为1000μm左右的大型的元件，虽然有这时的迁移率高于20cm2/Vs这样的记述，但沟道长度为10～20μm左右的元件则达不到20cm2/Vs。另外，没有关于抗应力性和TFT尺寸所对应的漏电流的记述。在专利文献5和专利文献6中，公开有一种IGZO+Sn的薄膜晶体管，但迁移率达不到20cm2/Vs。另外，在专利文献7中，虽然有关于迁移率高于20cm2/Vs的薄膜晶体管的记述，但是没有提出IGZO+Sn的具体性的技术。另外，也没有记述关于沟道尺寸相应的开态电流依赖性和高迁移率与抗光应力性的并立。【现有技术文献】【专利文献】【专利文献1】日本国特开2010－219538号公报【专利文献2】日本国特开2011－174134号公报【专利文献3】日本国特开2013－249537号公报【专利文献4】日本国特开2010－118407号公报【专利文献5】日本国特开2011－108873号公报【专利文献6】日本国特开2012－114367号公报【专利文献7】日本国特开2014－229666号公报
技术实现思路
本专利技术鉴于上述情况而做，其目的在于，提供一种具有20cm2/Vs以上的高迁移率的薄膜晶体管。另外，除了高迁移率的薄膜晶体管以外，其目的还在于，提供一种含有如下的氧化物半导体层的薄膜晶体管，所述氧化物半导体层相对于薄膜晶体管的沟道尺寸(沟道宽度W/沟道长度L)，漏电流的值处于正比关系，并具有抗光应力性。本专利技术者们反复锐意研究的结果发现，在薄膜晶体管的氧化物半导体层中，通过采用特定的组成，能够解决上述课题，从而完成了本专利技术。即，本专利技术如下。[1]一种薄膜晶体管，是在基板上至少具有栅电极、栅绝缘膜、氧化物半导体层、源-漏电极和至少一层保护膜的薄膜晶体管，其中，构成所述氧化物半导体层的金属元素含In、Ga、Zn和Sn，所述氧化物半导体层中各金属元素相对于全部金属元素的合计(In+Ga+Zn+Sn)的比例为，In：20～45原子％、Ga：5～20原子％、Zn：30～60原子％、和Sn：9～25原子％。[2]根据所述[1]记述的薄膜晶体管，在所述氧化物半导体层中，全部金属元素中所占的Zn相对于Sn的比例(Zn/Sn)大于2.4倍，并且，In对于Ga的比例(In/Ga)大于2.0倍。[3]根据所述[1]或[2]记述的薄膜晶体管，其中，刚形成所述保护膜之后的氧化物半导体层的薄膜电阻Rsh，与之后进行后退火处理之后的氧化物半导体层的薄膜电阻Rsh’的比(Rsh’/Rsh)高于1.0。[4]根据所述[1]～[3]中任一项所述的薄膜晶体管，其中，形成所述保护膜之前的薄膜电阻为1.0×105Ω/□以下。[5]根据所述[1]～[4]中任一项所述的薄膜晶体管，其中，刚形成所述保护膜之后的氧化物半导体层的载流子密度D，与进行后退火处理之后的氧化物半导体层的载流子密度D’的比(D’/D)为1.5以下(优选为1.0以下)。[6]根据所述[1]～[5]中任一项所述的薄膜晶体管，其中，所述氧化物半导体层是至少一部分的金属原子与氧结合的半导体薄膜。[7]根据所述[1]～[6]中任一项所述的薄膜晶体管，其中，在后退火后，作为保护膜的硅氧化膜的OH基扩散到氧化物半导体的表面而增加。[8]根据所述[1]～[7]中任一项所述的薄膜晶体管，其中，所述氧化物半导体层是非晶态结构或是至少一部分结晶化的非晶态结构。[9]根据所述[1]～[8]中任一项所述的薄膜晶体管，其为在所述氧化物半导体层的正上方还具有蚀刻阻挡层的蚀刻阻挡型。[10]根据所述[1]～[8]中任一项所述的薄膜晶体管，其为所述氧化物半导体层的正上方没有蚀刻阻挡层的背沟道蚀刻型。根据本专利技术，能够提供具有20cm2/Vs以上的高迁移率，其漏电流可以与TFT的沟道尺寸(沟道宽度W/沟道长度L)按正比例的关系控制，具有抗光应力性的薄膜晶体管。附图说明图1(A)是本专利技术的薄膜晶体管的概略俯视图，图1(B)是本专利技术的薄膜晶体管的概略剖面图。图2(A)和图2(B)是表示漏电流(Vg＝30V)对于薄膜晶体管的沟道尺寸(沟道宽度W/沟道长度L)的依赖性的图解，图2(A)是Rsh’/Rsh≤1.0的情况，图2(B)是Rsh’/Rsh＝10.71的情况。图3是表示薄膜晶体管制造途中的各工序中的氧化物半导体的薄膜电阻的变迁与氧化物半导体的组成的关系性的图解。图4是实施例的薄膜晶体管的深度方向的OH分布图。图5是实施例的薄膜晶体管的深度方向的O分布图。具体实施方式本专利技术的薄膜晶体管，在基板上至少具有栅电极、栅绝缘膜、氧化物半导体层、源-漏电极和至少一层保护膜，构成氧化物半导体层的金属元素是含有In、Ga、Zn和Sn的In－Ga－Zn－Sn氧化物。适当控制氧化物半导体层中的各金属元素相对于全部金属元素的合计(In+Ga+Zn+Sn)的比例(原子数比)，例如，如果是具有高迁移率的薄膜晶体管，则情况是，氧化物半导体薄膜的膜厚为300nm而测量载流子密度时，后退火前为1×1017cm3/Vs以上，300℃后退火后的载流子密度没有增加。这种情况下，可一边确保高迁移率，一边确保漏电流的晶体管尺寸依赖性。另外，经过后退火，氧化物半导体薄膜的OH基增加时，能够一边确保高迁移率，一边得到抗光应力性的提高。由于氧化物半导体薄膜的OH基的增加，可有效地抑制沟道层的氧关联缺陷和不稳定的氢关联缺陷，能够形成稳定的金属－氧的键。特别是根据后述的SIMS分析的结果所示，在背沟道侧这样的效果被促进，因此能够一边抑制薄膜的载流子浓度的上升，一边满足高迁移率和光应力这样的抗应力性的并立。在氧化物半导体层中，各金属元素相对于全部金属元素的合计(In+Ga+Zn+Sn)的比例如下述。In：20～45原子％，Ga：5～20原子％，Zn：30～60原子％，和Sn：9～25原子％其中，In优选为25原子％以上，并优选为35原子％以下。Ga优选为10原子％以上，并优选为15原子％以下。若Ga量处于5原子％以下，则抗应力性劣化，因此Ga为5原子％以上。Zn优选为40原子％以上，并优选为50原子％以下。Sn优选为11原子％以上，并优选为18原子％以下。另外，优选全部金属元素中所占的Zn相对于Sn的比例大于2.4倍，并且，In对于Ga的比例大于2.0倍。所谓(In/Ga)高于2.0，表示的是薄膜本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种薄膜晶体管，是在基板上至少具有栅电极、栅绝缘膜、氧化物半导体层、源‑漏电极和至少一层保护膜的薄膜晶体管，其中，构成所述氧化物半导体层的金属元素含有In、Ga、Zn和Sn，所述氧化物半导体层中，各金属元素相对于全部金属元素的合计(In+Ga+Zn+Sn)的比例为In：20～45原子％、Ga：5～20原子％、Zn：30～60原子％、和Sn：9～25原子％。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.26 JP 2016-035806;2016.09.16 JP 2016-182141.一种薄膜晶体管，是在基板上至少具有栅电极、栅绝缘膜、氧化物半导体层、源-漏电极和至少一层保护膜的薄膜晶体管，其中，构成所述氧化物半导体层的金属元素含有In、Ga、Zn和Sn，所述氧化物半导体层中，各金属元素相对于全部金属元素的合计(In+Ga+Zn+Sn)的比例为In：20～45原子％、Ga：5～20原子％、Zn：30～60原子％、和Sn：9～25原子％。2.根据权利要求1所述薄膜晶体管，其中，在所述氧化物半导体层中，全部金属元素中所占的Zn相对于Sn的比例即Zn/Sn大于2.4倍，并且，In对于Ga的比例即In/Ga大于2.0倍。3.根据权利要求1所述薄膜晶体管，其中，刚形成所述保护膜之后的氧化物半导体层的薄膜电阻Rsh，与其后进行后退火处...
【专利技术属性】
技术研发人员：越智元隆，西山功兵，后藤裕史，钉宫敏洋，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：日本,JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。