半导体元件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种半导体元件的制造方法，包括：在基板上形成含有无机氧化物半导体的半导体层的半导体层形成工序、以覆盖所述半导体层的方式成膜由有机材料构成的钝化膜的钝化膜形成工序、对所述钝化膜进行烧制的烧制工序、以及烧制后进行冷却的冷却工序，所述半导体元件的制造方法的特征在于，将进行所述冷却工序中的冷却时从所述烧制工序的烧制时的烧制温度至比烧制时的烧制温度低50℃的温度的冷却速度实质上控制在0.5～5℃/分钟的范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体元件的制造方法，更详细而言，涉及用于制造阈值电压Vth接近零且迁移率高的半导体元件的方法、及通过该制造方法得到的半导体元件。
技术介绍
半导体元件被广泛用于电子产品。例如，作为半导体元件的一例的薄膜晶体管是具有栅电极、源电极及漏电极的开关元件，被广泛应用于有源矩阵型液晶显示器、有机EL等显示元件的有源矩阵基板的有源元件等。现有的薄膜晶体管中，通过溅射法、蒸镀法、CVD法在半导体层表面形成由硅氮化物膜(SiNx膜)构成的钝化膜(保护膜)。但是，在形成硅氮化物膜这样的由无机材料构成的钝化膜的方法中，钝化膜的成膜需要在真空中将材料在等离子体化或离子化的状态下形成膜，存在设备大规模且操作繁琐的问题。此外，如果除去由无机材料构成的钝化膜，或者将材料、制造法变更为能够通过更简单的工艺的成膜法进行成膜的材料或方法，则存在可靠性变差的问题。对此，例如，专利文献1中提案有一种用有机材料形成薄膜晶体管的钝化膜的方法。该专利文献1中，作为用于形成钝化膜的有机材料，使用含有选自环状烯烃聚合物、丙烯酸树脂、卡多(Cardo)树脂、聚硅氧烷或聚酰亚胺中的至少一种树脂与交联剂的热交联性树脂组合物。但是，该专利文献1是使用由非晶硅层构成的半导体层的技术，在例如将半导体层设为铟镓锌氧化物(IGZO)等无机氧化物半导体的情况下，存在阈值电压Vth的绝对值会变大，或者迁移率会降低的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2011/108533号。
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术的目的在于提供用于制造阈值电压Vth接近零且迁移率高的半导体元件的方法、及通过该制造方法得到的半导体元件。用于解决问题的技术方案本专利技术者等为实现上述目的而进行了深入研究，其结果发现：在制造使用含有无机氧化物半导体的半导体层的半导体元件时，以覆盖上述半导体层的方式形成由有机材料构成的钝化膜并进行烧制，然后以规定的冷却速度进行烧制后的冷却，由此能够解决上述问题，因而完成了本专利技术。即，根据本专利技术，提供一种半导体元件的制造方法，包括：在基板上形成含有无机氧化物半导体的半导体层的半导体层形成工序、以覆盖上述半导体层的方式成膜由有机材料构成的钝化膜的钝化膜形成工序、对上述钝化膜进行烧制的烧制工序、和烧制后进行冷却的冷却工序，所述半导体元件的制造方法的特征在于，将进行上述冷却工序中的冷却时从上述烧制工序的烧制时的烧制温度至比烧制时的烧制温度低50℃的温度的冷却速度实质上控制在0.5～5℃/分钟的范围。本专利技术中，优选上述烧制工序的烧制温度为200～300℃。本专利技术中，优选将进行上述冷却工序中的冷却时从上述烧制工序的烧制温度至150℃的冷却速度实质上控制在0.5～5℃/分钟的范围。本专利技术中，优选上述烧制工序的烧制及上述冷却工序中的冷却在非氧化性环境下进行。本专利技术中，优选上述钝化膜使用含有选自环状烯烃树脂、丙烯酸树脂、卡多树脂、聚硅氧烷树脂及聚酰亚胺树脂中的至少一种树脂的树脂组合物形成。本专利技术中，优选上述钝化膜使用含有具有质子性极性基团的环状烯烃树脂的树脂组合物形成，更优选上述树脂组合物还包含含有烷氧基甲硅烷
基的(甲基)丙烯酸酯化合物、4官能以上的(甲基)丙烯酸酯化合物、光聚合引发剂、及交联剂。此外，根据本专利技术，提供一种半导体元件，其通过上述任一种方法得到。专利技术效果根据本专利技术，能够提供阈值电压Vth接近零、迁移率高的使用含有无机氧化物半导体的半导体层的半导体元件。特别是，通过本专利技术的制造方法得到的半导体元件由于阈值电压Vth接近零，而且迁移率高，所以作为薄膜晶体管是有用的。附图说明图1是作为通过本专利技术的制造方法得到的半导体元件的一例的半导体元件1的剖视图；图2是表示半导体元件1的制造工序的图(其1)；图3是表示半导体元件1的制造工序的图(其2)；图4是表示实施例1及比较例2中得到的薄膜晶体管的在源极、漏极间流过的电流的变化相对于栅极电压的变化的曲线图。具体实施方式本专利技术的半导体元件的制造方法包括：在基板上形成含有无机氧化物半导体的半导体层的半导体层形成工序、以覆盖上述半导体层的方式成膜由有机材料构成的钝化膜的钝化膜形成工序、对上述钝化膜进行烧制的烧制工序、烧制后进行冷却的冷却工序，所述半导体元件的制造方法的特征在于，将进行上述冷却工序中的冷却时从上述烧制工序的烧制时的烧制温度至比烧制时的烧制温度低50℃的温度的冷却速度实质上控制在0.5～5℃/分钟的范围。以下，参照附图说明本专利技术的半导体元件的制造方法。图1是作为通过本专利技术的制造方法得到的半导体元件的一例的半导体元件1的剖视图。如图1所示，作为通过本专利技术的制造方法得到的半导体元件的一例的半导
体元件1在基板2的背面具有栅电极3，在基板2上具有半导体层4、源电极5、漏电极6、及钝化膜7。图1所示的半导体元件1通过例如如下方法制造。在此，图2、图3是表示半导体元件1的制造工序的图。首先，如图2(A)所示，在基板2上形成半导体层4。作为基板2，没有特别限定，可举出由聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、脂环式烯烃聚合物等具有柔软性的塑料构成的柔性基板、石英、钠玻璃、无机碱玻璃等玻璃基板、硅晶片等硅基板等。另外，在作为基板2使用硅基板的情况下，期望使用通过预先进行热氧化而在其表面形成有热氧化膜的基板。这样形成的热氧化膜通常作为栅极绝缘膜发挥作用。半导体层4为由无机氧化物半导体构成的层，作为无机氧化物半导体，只要含有In、Ga、及Zn中的至少一种元素即可，可举出例如氧化锌(ZnO)、铟锌氧化物(IZO)、锌锡氧化物(ZTO)、铝锌氧化物(AZO)、镓锌氧化物(GZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)等。半导体层4通过在基板2上利用溅射法形成由无机氧化物半导体构成的层，接着图案化为规定的图案而形成。例如，在利用铟镓锌氧化物(IGZO)形成半导体层4的情况下，首先，使用将氧化铟(In2O3)、氧化镓(Ga2O3)、及氧化锌(ZnO)分别以等摩尔混合并烧结而成的靶材，通过DC(Direct Current，直流)溅射法来成膜，形成由无机氧化物半导体构成的层。另外，溅射能够通过向腔室内导入流量为5～300sccm的氩(Ar)气、和流量为5～300sccm的氧(O2)气来进行。此外，将此时的基板温度设为150～400℃。另外，也能够在形成由无机氧化物半导体构成的层之后，在200～500℃的大气环境中进行1～2小时左右的退火。接着，在形成的由无机氧化物半导体构成的层的表面形成规定的抗蚀图案，以抗蚀图案为掩模，使用磷酸等酸对由无机氧化物半导体构成的层进行蚀刻，之后，将抗蚀图案剥离，由此，如图2(A)所示，能够在基板2上形成半导体层4。接着，在形成有半导体层4的基板2的背面形成图1所示的栅电极3，在形成有半导体层4的基板2上形成图1所示的源电极5及漏电极6。栅电极3、源电极4及漏电极5由导电性材料形成。作为导电性材料，例如
可举出：铂、金、银、镍、铬、铜、铁、锡、锑、铅、钽、铟、钯、碲、铼、铱、铝、钌、锗、钼、钨、氧化锡锑、氧化铟锡(ITO)、掺杂氟的氧化锌、锌、碳、石墨、玻璃碳、银糊及碳糊、锂、铍、镁、钾、钙、钪、钛、锰、锆、镓、铌、钠、钠-钾合金、镁/铜混合物、镁/银混合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体元件的制造方法，包括：在基板上形成含有无机氧化物半导体的半导体层的半导体层形成工序、以覆盖所述半导体层的方式成膜由有机材料构成的钝化膜的钝化膜形成工序、对所述钝化膜进行烧制的烧制工序、以及烧制后进行冷却的冷却工序，所述半导体元件的制造方法的特征在于，将进行所述冷却工序中的冷却时从所述烧制工序的烧制时的烧制温度至比烧制时的烧制温度低50℃的温度的冷却速度实质上控制在0.5～5℃/分钟的范围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.28 JP 2013-2462611.一种半导体元件的制造方法，包括：在基板上形成含有无机氧化物半导体的半导体层的半导体层形成工序、以覆盖所述半导体层的方式成膜由有机材料构成的钝化膜的钝化膜形成工序、对所述钝化膜进行烧制的烧制工序、以及烧制后进行冷却的冷却工序，所述半导体元件的制造方法的特征在于，将进行所述冷却工序中的冷却时从所述烧制工序的烧制时的烧制温度至比烧制时的烧制温度低50℃的温度的冷却速度实质上控制在0.5～5℃/分钟的范围。2.根据权利要求1所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，所述烧制工序的烧制温度为200～300℃。3.根据权利要求1或2所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，将进行所述冷却工序中的冷却时从所述烧制工序的烧制温度至150℃的冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤哲也，竹下诚，
申请(专利权)人：国立大学法人东北大学，日本瑞翁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP