具有结晶质氧化铟半导体膜的薄膜晶体管制造技术

本发明专利技术涉及具有以氧化铟作为主成分、且含有正３价的金属氧化物的结晶质氧化铟半导体膜的薄膜晶体管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本发 明涉及一种具有以氧化铟为主成分、且含有含正3价的金属氧化物的结晶质氧化铟的半导体膜的薄膜晶体管。
技术介绍
近年，显示装置的发展备受瞩目，液晶显示装置、EL显示装置等各种显示装置被积极地应用于个人电脑、文字处理机等OA机器中。这些显示装置都具有利用透明导电膜夹持显示元件的夹层结构。用于驱动上述显示装置的开关元件中，目前硅系的半导体膜占主流地位。这是因为，硅系薄膜的稳定性、加工性优异，而且开关速度快等良好的性质。该硅系薄膜一般通过化学蒸气析出法(CVD法)来制作。然而，硅系薄膜为非晶质的情况下，开关速度较慢，显示高速运动图像等时，存在不能显示图像的难点。另外，在为结晶质的硅系薄膜的情况下，开关速度较快，但是为了进行结晶化，需要800°C以上的高温或利用激光的加热等，制造时需要巨大的能量和工序。另夕卜，硅系的薄膜虽然作为电压元件的性能优异，但是在流过电流时，其特性的经时变化会成为问题。作为用于得到比硅系薄膜稳定性更优异且与ITO膜具有同等的光透射率的透明半导体膜的材料等，提出了包含氧化铟、氧化镓和氧化锌的溅射靶或包含氧化锌和氧化镁的透明半导体薄膜(例如，专利文献1)。包含氧化铟、氧化镓和氧化锌或包含氧化锌和氧化镁的透明半导体膜，具有基于弱酸的蚀刻性非常快速的特征。然而，在利用金属薄膜的蚀刻液进行蚀刻，对透明半导体膜上的金属薄膜进行蚀刻时，有时透明半导体膜也会同时被蚀亥IJ，不适用于选择性地仅对透明半导体膜上的金属薄膜进行蚀刻的情况。另一方面，含有氧化铟的结晶质的膜，特别是多晶膜容易产生氧缺失、即使在成膜时提高氧分压或进行氧化处理等，也难以将载流子密度设为2X 10+17cm_3。因此，几乎没有将其作为半导体膜或TFT的尝试。另外，专利文献2中记载了在氧化铟中含有正2价的金属氧化物而成的具有红绿柱石(Bixbite)结构的氧化铟半导体膜。正在尝试通过含有正2价的金属氧化物来降低载流子浓度。然而，在为正2价的金属氧化物的情况下，有时在红绿柱石结构的能带结构的能带隙内形成杂质能级，有时这会降低迁移率。现有技术文献专利文献专利文献1日本特开2004-119525号公报专利文献2国际公开第W02007/058248
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供具有能够仅对半导体膜上的金属薄膜进行选择性地蚀刻的氧化铟系的半导体膜的薄膜晶体管。为了实现上述目的，本专利技术人等不断深入研究，结果发现，通过使用在氧化铟中含有正3价的金属氧化物而形成的半导体膜，可以选择性地仅对半导体膜上的金属薄膜进行蚀刻，还可以得到高性能的薄膜晶体管，从而完成了本专利技术。根据本专利技术，可以提供以下的薄膜晶体管等。1、一种薄膜晶体管，其具有以氧化铟作为主成分，且含有正3价的金属氧化物的结晶质氧化铟半导体膜。2、根据上述1所述的薄膜晶体管，其中，所述正3价的金属氧化物为选自氧化硼、氧化铝、氧化镓、氧化钪、氧化钇、氧化镧、氧化镨、氧化钕、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化铥、氧化镱和氧化镥中的1种或2种以上的氧化物。3、根据上述1或2所述的薄膜晶体管，其中，所述正3价的金属氧化物的金属元素M相对于所述氧化铟的铟元素h与所述金属元素M的合计量的比率M/(M+h)为0.0001 0. 1，其中M/(M+h)以原子比计。4、一种上述1 3中任一项所述的薄膜晶体管的制造方法，包括将含有氧化铟和正3价的金属氧化物的半导体膜进行成膜的成膜工序；对所述半导体膜进行氧化处理的工序；和/或将所述半导体膜结晶化的工序。5、根据上述4所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，在氧的存在下，将所述半导体膜在150 450°C热处理0. 5 1200分钟。6、根据上述4或5所述的薄膜晶体管的制造方法，其是沟道蚀刻型薄膜晶体管的制造方法。7、根据上述4或5所述的薄膜晶体管的制造方法，其是蚀刻阻挡型薄膜晶体管的制造方法。根据本专利技术，通过使用在氧化铟中含有正3价的金属氧化物而形成的半导体膜， 可以选择性地仅对半导体膜上的金属薄膜进行蚀刻。另外，可以得到高性能的薄膜晶体管。附图说明图1是表示本专利技术的薄膜晶体管的实施方式的简截面图。图2是表示本专利技术的薄膜晶体管其他实施方式的简截面图。图3是表示在实施例1中制作的薄膜晶体管的简截面图。图4是表示在实施例3中制作的薄膜晶体管的简截面图。图5是表示在实施例3中制作的薄膜晶体管的输出曲线的图。图6是表示在实施例3中制作的薄膜晶体管的传输曲线的图。具体实施例方式本专利技术的薄膜晶体管(TFT)的特征在于，具有以氧化铟作为主成分、且含有正3价的金属氧化物的结晶质氧化铟半导体膜。图1是表示本专利技术的薄膜晶体管的实施方式的简截面图。薄膜晶体管1中，在基板10和绝缘膜30之间夹持栅电极20，在栅极绝缘膜30上层叠半导体膜40作为活性层。进而，以将半导体膜40的端部附近被覆的方式分别设置源电极50和漏电极52。在半导体膜40、源电极50和漏电极52所包围的部分内形成沟道部 60。需要说明的是，图1的薄膜晶体管1是所谓的沟道蚀刻型薄膜晶体管。本专利技术的薄膜晶体管不限于沟道蚀刻型薄膜晶体管，可以采用本
公知的元件构成。例如，可以是蚀刻阻挡型(etch stopper)薄膜晶体管。图2是表示本专利技术的薄膜晶体管的其他实施方式的简截面图。需要说明的是，对与上述薄膜晶体管1相同的构成部件标记相同的符号，省略其说明。薄膜晶体管2是蚀刻阻挡型薄膜晶体管。薄膜晶体管2中，以被覆沟道部60的方式形成有蚀刻阻挡层70，除此之外，与上述的薄膜晶体管1的构成相同。以被覆半导体膜 40的端部附近和蚀刻阻挡层70的端部附近的方式分别设置有源电极50和漏电极52。本专利技术中，在半导体膜40中使用以氧化铟作为主成分、且含有正3价的金属氧化物的结晶质氧化铟半导体膜。由此，在源电极50和漏电极52的蚀刻时，可以抑制半导体膜被蚀刻。另外，可以降低半导体膜的载流子密度，在室温附近的温度下可以降至不足 2 X 10+17cm_3，可显示良好的薄膜晶体管特性。在室温附近的温度下的载流子密度优选为不足10+17cnT3。载流子密度为 2X IO+1W3以上时，有可能不能以TFT形式进行驱动。另外，即使能以TFT形式驱动，有时会变为常通型(normally on)，有时阈值电压向负值方向增大，有时On-Off值会减小。在此，“以氧化铟作为主成分”是指，形成半导体膜的总金属元素中h元素的含量 (原子比)所占的比例超过90 %。由于h元素的含量超过90 %，因此可以提高TFT的迁移率。另外，所谓“结晶质膜”是通过X射线衍射可以确认结晶峰的膜。通过将半导体膜制成结晶化膜，可以提高TFT的耐久性。结晶质膜可以是单结晶膜、外延膜和多晶膜中的任一种，从工业生产容易且能大面积化的观点出发，优选外延膜和多晶膜，特别优选多晶膜。结晶质膜为多晶膜的情况下，该多晶膜优选由纳米晶体构成。根据X射线衍射，使用Scherrer’ s方程求得的平均结晶粒径通常为500nm以下，优选为300nm以下，更优选为 150nm以下，进一步优选为SOnm以下。比500nm大时，将晶体管精细化时，有可能偏差会较大。作为半导体膜所含的正3价的金属氧化物中，上述正3价的金属氧化物优选为选自氧化硼、氧化铝、氧化镓、氧化钪、氧化钇、氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种薄膜晶体管，其具有以氧化铟作为主成分，且含有正３价的金属氧化物的结晶质氧化铟半导体膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：井上一吉，
申请(专利权)人：出光兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：JP