薄膜晶体管制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种薄膜晶体管，其具有高迁移率、高on-off比并且能够有效地制造。本发明专利技术提供一种薄膜晶体管(1)，其具有源电极(50)、漏电极(60)及栅电极(20)、栅绝缘膜(30)、由氧化物半导体构成的沟道层(40)，所述沟道层(40)的平均载流子浓度为1×1016/cm3～5×1019/cm3的范围，在所述沟道层(40)的所述栅绝缘膜(30)侧，具有比所述平均载流子浓度高的高载流子浓度区域(42)，所述沟道层(40)实质上具有相同的组成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的目的在于提供一种薄膜晶体管，其具有高迁移率、高on-off比并且能够有效地制造。本专利技术提供一种薄膜晶体管(1)，其具有源电极(50)、漏电极(60)及栅电极(20)、栅绝缘膜(30)、由氧化物半导体构成的沟道层(40)，所述沟道层(40)的平均载流子浓度为1×1016/cm3～5×1019/cm3的范围，在所述沟道层(40)的所述栅绝缘膜(30)侧，具有比所述平均载流子浓度高的高载流子浓度区域(42)，所述沟道层(40)实质上具有相同的组成。【专利说明】薄膜晶体管
本专利技术涉及一种作为沟道层具有氧化物半导体层的薄膜晶体管(TFT ；Thin FilmTransistor)。
技术介绍
场效应晶体管(FET)被作为半导体存储器集成电路的单位电子元件、高频信号放大元件、液晶驱动用元件等广泛地使用。薄膜晶体管(TFT)是场效应晶体管的一种。伴随着近年来的图像显示装置的显著的发展，该TFT在各种图像显示装置中常被作为开关元件使用。在各种图像显示装置中，有液晶图像显示装置(IXD)、有机电致发光图像显示装置等。作为显示器的代表的IXD在中小型面板领域或TV用途的大型影像显示面板领域中占据主流。另一方面，有机EL图像显示装置由于在高色彩的方面比IXD更优异，因此今后的拓展受到期待。随着动画析像度的改善、三维显示器的普及，IXD的帧频的高速化不断推进。高帧频驱动对于提高动画析像度有效，因而要求帧频的进一步的高速化。作为视频显示用装置的展望，大画面、高精细、高帧频驱动成为关键词，因而就要求在TFT中具有实现这些的必需的性能。例如，随着由大画面化带来的像素容量的增大、由高精细化带来的扫描线数的增大、帧频的增大，对TFT要求高的迁移率。以往的IXD中使用的a-Si:H(氢化非晶硅)TFT的迁移率最高为2cm2/Vs左右。但是，如果是这种程度的迁移率，则逐渐变得无法应对对视频显示器所要求的大画面、高精细、高帧频驱动。此外，有机EL是电流驱动元件，要提高画面的亮度就要求增大驱动TFT的电流值，因此在有机EL图像显示装置中，高迁移率TFT是不可缺少的。另外，对于有机EL图像显示装置的驱动中所使用的TFT，除了高迁移率以外，还要求对于电流应力的可靠性。现状是，作为满足迁移率和可靠性两方面的TFT材料的候补，可以举出低温poly-Si (LTPS)。但是，因激光晶化时的使用光路长度的关系而使得可以实现的画面尺寸受到限制、或因激光的发射时波动而产生的TFT特性的面内不均匀性也成为问题。取代a-Si:H TFT或LTPS而使用了氧化物半导体的TFT受到关注。例如，将氧化锌(ZnO)或氧化铟镓锌(IGZO)等氧化物半导体用于活性层(半导体层)中的TFT在迁移率等方面显示出优异的性质，其改良开发得到推进。氧化物半导体由离子性高的键构成，其特征在于，无论是结晶质，还是非晶质，电子迁移率的差别都很小。即，其特征在于，即使在非晶质状态下也可以实现比较高的电子迁移率。另外，即使在结晶化了的情况下也难以受到晶界壁垒的影响，可以制作适合于需要面内均匀性的大面积化的TFT。此外，据报告，由于在价电子带附近具有来源于氧缺陷的带隙内能级，因此与电子相比空穴难以成为自由载流子，由此可以将TFT工作时的断态电流减小为10~15A左右。另外，由于与硅系TFT相比是宽能隙的半导体，因此在可见光区域的光稳定性方面也具有优越性。此外，由于通过使用溅射法等可以在室温下形成非晶质膜，因此还进行了在PET等树脂基板上的氧化物半导体膜晶体管形成的研究。作为使用了氧化物半导体的TFT技术，例如在专利文献I中，提出过如下的半导体器件，g卩，将结晶质氧化物作为N型半导体使用，结晶质氧化物的电子载流子浓度小于2X IO1Vcm3,且稳定性、均匀性、重现性、耐热性、耐久性等优异。专利文献2中，公开过作为载流子浓度高的氧化物导电性材料将氧化铟锡(ITO)等用于沟道层中的TFT。该文献中，将属于极薄薄膜(6?IOnm)的沟道层的膜厚均匀化，并且将栅绝缘膜的表面平坦化而改善界面特性，实现了漏电流的减少和亚阈值摆幅的改善。专利文献3中，通过溅射在氧化铟中固溶了镓的氧化物烧结体，从而制作具有I X IO18CnT3左右的载流子浓度的氧化物半导体膜。另外，专利文献4中，通过在底栅型TFT中，照射含有氧的等离子体，使得氧化物半导体的表面层的氧密度与栅绝缘膜侧相比增加，从而提高了 on-off比。专利文献5中，公开有具有由氧化铟锌(或ΙΤ0)和GIZO构成的2层的活性层的氧化物TFT，可以获得高的迁移率和合适的阈值电压。具体来说，制作出在膜厚5nm的高载流子浓度的氧化铟锌(或ΙΤ0)层上设有膜厚60nm的低载流子浓度的GIZO的2层的活性层的TFT。但是，在上述专利文献的技术中存在以下的问题。专利文献I中公开的技术由于电子载流子浓度小于2 X IO17Cm-3,因此有提高迁移率的余地。专利文献2中，由于沟道层的膜厚薄到IOnm以下，因此有可能以岛状形成沟道层，容易产生在沟道层中没有形成半导体层的部分。专利文献3中，在氧化物半导体层内没有设置载流子浓度不同的区域，对于亚阈值摆幅来说有改良的余地。专利文献4中，利用氧等离子体处理，在半导体层中设置高氧密度化区域而实现了 0N/0FF比的提高，然而无法获得高迁移率。专利文献5中，由于需要2层结构的沟道层，因此与以单一的材料制作沟道层的情况相比，在生产性、制造成本方面存在问题。现有技术文献专利文献专利文献1:TO2008/096768专利文献2:日本特开2007250987号公报专利文献3:W02010/032422专利文献4:日本特开2010-258196号公报专利文献5:日本特开2010-21555号公报
技术实现思路
本专利技术鉴于上述的问题，目的在于，提供在具有高迁移率的同时、具有高on-off比的薄膜晶体管。另外，目的还在于，提供可以有效地制造的薄膜晶体管。本专利技术的薄膜晶体管如下所示。1.一种薄膜晶体管，其具有:源电极、漏电极及栅电极；栅绝缘膜；以及由氧化物半导体构成的沟道层，所述沟道层的平均载流子浓度为IXlOlfVcm3?5X1019/cm3的范围，在所述沟道层的所述栅绝缘膜侧，具有比所述平均载流子浓度高的高载流子浓度区域，所述沟道层实质上具有同等的组成。2.根据I所述的薄膜晶体管，其中，所述沟道层具有IOnm以上的膜厚，并且所述高载流子浓度区域的平均载流子浓度处于IX IO1Vcm3?5 X IO2Vcm3的范围。3.根据I或2所述的薄膜晶体管，其中，所述高载流子浓度区域是从与栅绝缘膜的界面到沟道层的内侧约5nm的区域。4.根据I?3中任一项所述的薄膜晶体管，其中，所述氧化物半导体具有晶体结构。5.根据I?4中任一项所述的薄膜晶体管，其中，所述氧化物半导体是氧化铟、掺杂有Ga的氧化铟、掺杂有Al的氧化铟、掺杂有Ga和Al的氧化铟、掺杂有Zn的氧化铟、或掺杂有Sn的氧化铟。6.根据5所述的薄膜晶体管，其中，所述掺杂有Ga的氧化铟的原子比Ga/(Ga+In)为 0.007 ?0.207。7.根据5所述的薄膜晶体管，其中，所述掺杂有Al的氧化铟的原子比Al/(A1+In)为 0.003 ?0.125。8.根据I?7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：霍间勇辉，江端一晃，笘井重和，松崎滋夫，
申请(专利权)人：出光兴产株式会社，
类型：
国别省市：