薄膜晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种不具有蚀刻阻挡层的背沟道蚀刻型TFT，TFT的氧化物半导体层对源-漏电极形成时所使用的酸蚀刻溶液的耐性优异，且应力耐受性优异。该TFT的特征在于，是具有氧化物半导体层由Sn及In、以及选自Ga和Zn中的至少1种和O构成的第1氧化物半导体层；以及由选自In、Zn、Sn及Ga中的1种以上的元素和O构成的第2氧化物半导体层的层叠体，按照所述栅极绝缘膜、所述第2氧化物半导体层、所述第1氧化物半导体层的顺序形成，且在薄膜晶体管的层叠方向截面中，通过[100×(源-漏电极端正下方的第1氧化物半导体层的膜厚-第1氧化物半导体层中央部的膜厚)/源-漏电极端正下方的第1氧化物半导体层的膜厚]求出的值为5％以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】薄膜晶体管及其制造方法
本专利技术涉及用于液晶显示器或有机EL显示器等显示装置的薄膜晶体管(ThinFilmTransistor、TFT)及其制造方法。技术背景非晶(非晶质)氧化物半导体与通用的非晶硅(a-Si)相比，具有高载流子迁移度(也称为场效应迁移率。以下，有时仅称为“迁移率”。)，光学带隙大，能够以低温成膜。因此，期待其面向要求大型、高分辨率、高速驱动的新一代显示器、耐热性低的树脂基板等的应用。作为所述氧化物半导体，由铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)及氧(O)构成的非晶氧化物半导体(In-Ga-Zn-O、以下有时称作“IGZO”。)、由铟(In)、锌(Zn)、锡(Sn)及氧(O)构成的非晶氧化物半导体(In-Zn-Sn-O、以下有时称作“IZTO”。)由于具有高的迁移率而被使用。另外，使用了所述氧化物半导体的底栅型TFT的结构大致分为图1(a)所示的具有蚀刻阻挡层9的蚀刻阻挡型(ESL型)、和图1(b)所示的不具有蚀刻阻挡层的背沟道蚀刻型(BCE型)这两种。上述图1(b)的不具有蚀刻阻挡层的BCE型TFT在制造工序中，不需要蚀刻阻挡层形成的工序，因此生产率优异。但是，该BCE型TFT的制造工序中存在以下那样的问题。即，在氧化物半导体层上形成源-漏电极用薄膜，在对该源-漏电极用薄膜进行图案化时使用湿蚀刻液(例如包含磷酸、硝酸、醋酸等的酸系蚀刻液)。氧化物半导体层的暴露于所述酸系蚀刻液的部分被削去或受到损伤，其结果是，可能产生TFT特性降低这样的问题。例如前述的IGZO对于用作源-漏电极的湿蚀刻液的无机酸系湿蚀刻液的可溶性高，极容易被无机酸系湿蚀刻液蚀刻。因此，存在IGZO膜消失而TFT的制作变得困难、或者TFT特性降低等问题。在上述BCE型TFT中，作为抑制氧化物半导体层的损伤的技术，提出有例如下述的专利文献1～3的技术。这些技术是通过在氧化物半导体层与源-漏电极之间形成牺牲层(或陷入部)，从而抑制对氧化物半导体层的损伤的技术。但是，为了形成上述牺牲层(或陷入部)，需要增加工序。另外，非专利文献1中虽然示出了除去氧化物半导体层表面的损伤层，但难以均匀地除去该损伤层。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-146956号公报专利文献2：日本特开2011-54812号公报专利文献3：日本特开2009-4787号公报非专利文献非专利文献1：C.-J.Kimet.al，Electrochem.Solid-StateLett.12(4)，H95-H97(2009)
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种不具有蚀刻阻挡层的BCE型TFT，其具备氧化物半导体层，所述氧化物半导体层保持高的场效应迁移率，并且应力耐受性优异(即，相对于光或偏压应力等来说阈值电压的变化量小)。用于解决课题的手段能够解决上述课题的本专利技术的薄膜晶体管的特征在于，是一种在基板上至少依次具有栅电极、栅极绝缘膜、氧化物半导体层、源-漏电极、以及保护所述源-漏电极的保护膜的薄膜晶体管，所述氧化物半导体层是具有由Sn及In、以及选自Ga和Zn中的至少1种和O构成的第1氧化物半导体层；以及由选自In、Zn、Sn及Ga中的1种以上的元素和O构成的第2氧化物半导体层的层叠体，所述第2氧化物半导体层在所述栅极绝缘膜上形成，并且，所述第1氧化物半导体层在所述第2氧化物半导体层与所述保护膜或所述源-漏电极之间形成，且在薄膜晶体管的层叠方向截面中，通过[100×(源-漏电极端正下方的第1氧化物半导体层的膜厚-第1氧化物半导体层中央部的膜厚)/源-漏电极端正下方的第1氧化物半导体层的膜厚]求出的值为5％以下。在本专利技术的优选实施方式中，用X射线光电子能谱法测定所述第1氧化物半导体层的表面时，氧1s光谱的强度最高的峰的能量在529.0～531.3eV的范围内。在本专利技术的优选实施方式中，所述第1氧化物半导体层满足Sn的含量相对于全部金属元素为9原子％以上且50原子％以下。在本专利技术的优选实施方式中，所述第1氧化物半导体层由In、Ga、Zn及Sn和O构成，且将In、Ga、Zn及Sn的合计量设为100原子％时，满足In的含量为15原子％以上且25原子％以下、Ga的含量为5原子％以上且20原子％以下、Zn含量为40原子％以上且60原子％以下、以及Sn的含量为5原子％以上且25原子％以下。在本专利技术的优选实施方式中，所述第1氧化物半导体层包含Zn，且其表层的Zn浓度(单位：原子％)为该第1氧化物半导体层的Zn含量(单位：原子％)的1.0～1.6倍。在本专利技术的优选实施方式中，所述源-漏电极包含导电性氧化物层，且该导电性氧化物层与所述氧化物半导体层直接接合。在本专利技术的优选实施方式中，所述源-漏电极具有如下层叠结构：从氧化物半导体层侧开始依次为导电性氧化物层；和包含选自Al、Cu、Mo、Cr、Ti、Ta及W中的1种以上的元素的1层以上的金属层(X层，包括Al合金层)。在本专利技术的优选实施方式中，所述金属层(X层)具有如下层叠结构：从氧化物半导体层侧开始依次为包含选自Mo、Cr、Ti、Ta及W中的1种以上的元素的金属层(X2层)；和选自纯Al层、Al合金层、纯Cu层及Cu合金层中的1个以上的金属层(X1层)。在本专利技术的优选实施方式中，所述金属层(X层)具有如下层叠结构：从氧化物半导体层侧开始依次为选自纯Al层、Al合金层、纯Cu层及Cu合金层中的1个以上的金属层(X1层)；和包含选自Mo、Cr、Ti、Ta及W中的1种以上的元素的金属层(X2层)。在本专利技术的优选实施方式中，所述金属层(X层)具有如下层叠结构：从氧化物半导体层侧开始依次为包含选自Mo、Cr、Ti、Ta及W中的1种以上的元素的金属层(X2层)；选自纯Al层、Al合金层、纯Cu层及Cu合金层中的1个以上的金属层(X1层)；和包含选自Mo、Cr、Ti、Ta及W中的1种以上的元素的金属层(X2层)。在本专利技术的优选实施方式中，所述Al合金层包含0.1原子％以上的选自Ni、Co、Cu、Ge、Ta、Mo、Hf、Zr、Ti、Nb、W及稀土元素中的1种以上的元素。在本专利技术的优选实施方式中，所述导电性氧化物层由选自In、Ga、Zn及Sn中的1种以上的元素和O构成。在本专利技术的优选实施方式中，所述源-漏电极具有如下层叠结构：从氧化物半导体层侧开始依次为由选自Mo、Cr、Ti、Ta及W中的1种以上的元素构成的阻挡金属层；和Al合金层。在本专利技术的优选实施方式中，所述源-漏电极中的阻挡金属层由纯Mo或Mo合金构成。在本专利技术的优选实施方式中，所述源-漏电极中的Al合金层合计包含0.1～4原子％的选自Ni和Co中的1种以上的元素。在本专利技术的优选实施方式中，所述源-漏电极中的Al合金层合计包含0.05～2原子％的选自Cu和Ge中的1种以上的元素。在本专利技术的优选实施方式中，所述源-漏电极中的Al合金层还包含选自Nd、Y、Fe、Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Mg、Cr、Mn、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、La、Gd、Tb、Dy、Sr、Sm、Ge及Bi中的至少1种元素。本专利技术还包括上述薄膜晶体管的制造方法。该制造方法的特征在于，使用酸系蚀刻液进行形成在所述氧化物半导体层上的所述源-漏电极的图案化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管，其特征在于，是在基板上至少依次具有栅电极、栅极绝缘膜、氧化物半导体层、源‑漏电极以及保护所述源‑漏电极的保护膜的薄膜晶体管，其中，所述氧化物半导体层是具有由Sn及In、以及选自Ga和Zn中的至少1种和O构成的第1氧化物半导体层；以及由选自In、Zn、Sn及Ga中的1种以上的元素和O构成的第2氧化物半导体层的层叠体，所述第2氧化物半导体层在所述栅极绝缘膜上形成，并且，所述第1氧化物半导体层在所述第2氧化物半导体层与所述保护膜或所述源‑漏电极之间形成，且在薄膜晶体管的层叠方向截面中，通过[100×(源‑漏电极端正下方的第1氧化物半导体层的膜厚‑第1氧化物半导体层中央部的膜厚)/源‑漏电极端正下方的第1氧化物半导体层的膜厚]求出的值为5％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.28 JP 2012-2889451.一种薄膜晶体管，其特征在于，是在基板上至少依次具有栅电极、栅极绝缘膜、氧化物半导体层、源-漏电极以及保护所述源-漏电极的保护膜的薄膜晶体管，其中，所述氧化物半导体层是具有由Sn、In、选自Ga和Zn中的至少1种和O构成的第1氧化物半导体层；以及由选自In、Zn、Sn及Ga中的1种以上的元素和O构成的第2氧化物半导体层的层叠体，所述第2氧化物半导体层在所述栅极绝缘膜上形成，并且，所述第1氧化物半导体层在所述第2氧化物半导体层、与所述保护膜或所述源-漏电极之间形成，且在薄膜晶体管的层叠方向截面中，通过[100×(源-漏电极端正下方的第1氧化物半导体层的膜厚－第1氧化物半导体层中央部的膜厚)/源-漏电极端正下方的第1氧化物半导体层的膜厚]求出的值为5％以下，并且，用X射线光电子能谱法观察所述第1氧化物半导体层的表面时，氧1s光谱的强度最高的峰的能量在529.0～531.3eV的范围内。2.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述第1氧化物半导体层满足Sn的含量相对于全部金属元素为5原子％以上且50原子％以下。3.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述第1氧化物半导体层由In、Ga、Zn及Sn和O构成，且将In、Ga、Zn及Sn的合计量设为100原子％时，满足In的含量为15原子％以上且25原子％以下、Ga的含量为5原子％以上且20原子％以下、Zn含量为40原子％以上且60原子％以下、以及Sn的含量为5原子％以上且25原子％以下。4.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述第1氧化物半导体层包含Zn，且以原子％单位计，其表层的Zn浓度为该第1氧化物半导体层的Zn含量的1.0～1.6倍。5.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述源-漏电极包含导电性氧化物层，且该导电性氧化物层与所述第1氧化物半导体层直接接合。6.如权利要求5所述的薄膜晶体管，其中，所述源-漏电极具有如下层叠结构：从氧化物半导体层侧开始依次为导电性氧化物层；和包含选自Al、Cu、Mo、Cr、Ti、Ta及W中的1种以上的元素的1层以上的金属层即X层。7.如权利要求6所述的薄膜晶体管，其中，所述X层具有如下层叠结构：从氧化物半导体层侧开始依次为包含选自Mo、Cr、Ti、Ta及W中的1种以上的元素的金属层即X2层；和选自纯Al层、Al合金层、纯Cu层及Cu合金层中的1个以上的金属层即X1层。8.如权利要求6所述的薄膜晶体管，其中，所述X层具有如下层叠结构：从氧化物半导体层侧开始依次为选自纯Al层、A...

【专利技术属性】
技术研发人员：森田晋也，越智元隆，后藤裕史，钉宫敏洋，广濑研太，
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