薄膜晶体管制造技术

一种在基板上按顺序至少具有氧化物半导体层、栅绝缘膜、栅电极、源‑漏电极和保护膜，此外还含有保护层的薄膜晶体管，其中，所述氧化物半导体层由以特定的原子数比含有In、Ga、Sn和O的氧化物构成，所述保护层含有SiNx，并且迁移率为35cm

Thin film transistor

A thin film transistor with at least oxide semiconductor layer, gate insulating film, gate electrode, source drain electrode and protective film on the substrate in sequence, and also a protective layer, in which the oxide semiconductor layer is composed of oxides containing In, Ga, Sn and O at a specific atomic number ratio, and the protective layer contains SiNx, The mobility is 35 cm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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。更具体地说，特别是涉及作为顶栅型的薄膜晶体管，适合用于例如液晶显示器和有机EL显示器等的显示装置的薄膜晶体管。
技术介绍
非晶氧化物半导体，与现有的非晶硅薄膜相比，具有更高的载流子浓度，可期待其面向具有大型·高分辨率·高速驱动要求的划时代显示器的应用。另外非晶氧化物半导体，因为光学带隙大，能够以低温成膜，所以能够在树脂基板上成膜，也可期待其应用到轻而透明的显示器上。作为上述氧化物半导体，例如专利文献1～3所示，熟知的是由铟、镓、锌和氧构成的In-Ga-Zn系(IGZO系)非晶氧化物半导体。另外在薄膜晶体管中，有底栅型和顶栅型这两种构造，根据其特征和特性分别使用。底栅型具有的特征是，掩模数少，可抑制制造成本，多用在使用了非晶硅的薄膜晶体管中。另一方面，顶栅型能够制作微细的晶体管，以寄生电容小为特征，经常用在使用了多晶硅的薄膜晶体管中。在氧化物半导体中，也是根据用途和特性，以最大限度发挥其性能的方式，应用作为顶栅型最佳的薄膜晶体管构造。【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号公报但是，使用上述IGZO系的氧化物半导体制作薄膜晶体管(TFT：ThinFilmTransistor)时的场效应迁移率(以下，有称为载流子迁移率，或仅称为迁移率的情况)为10cm2/Vs以下，为了应对显示装置的大画面化、高精细化和高速驱动化，要求拥有更高迁移率的材料。另外，若氢扩散到氧化物半导体，则载流子浓度变化，若氢过剩地扩散，则氧化物半导体导体化。但是，氢适度扩散到高迁移率氧化物半导体中，会导致载流子迁移率增加，显示出高迁移率。
技术实现思路
鉴于上述实际情况，在本专利技术中，为了在顶栅型薄膜晶体管中，适用高迁移率的氧化物半导体，并最大限度发挥其性能，提供一种最佳的薄膜晶体管构造。对此，本专利技术者们发现，通过采用特定的氧化物半导体层的金属元素的原子比与保护层、缓冲层，能够解决上述课题，从而完成本专利技术。即、本专利技术如下。[1]一种薄膜晶体管，是在基板上按顺序至少具有氧化物半导体层、栅绝缘膜、栅电极、源-漏电极和保护膜，还含有保护层的薄膜晶体管，其中，所述氧化物半导体层由In、Ga、Sn和O所构成的氧化物构成，各金属元素的原子数比满足如下关系：0.30≤In/(In+Ga+Sn)≤0.500.19≤Ga/(In+Ga+Sn)≤0.30和0.24≤Sn/(In+Ga+Sn)≤0.45，所述保护层含有SiNx，并且迁移率为35cm2/Vs以上。[2]根据所述[1]记述的薄膜晶体管，其中，所述氧化物半导体层中的In和Ga的原子数比满足0.60≤In/(In+Ga)≤0.70的关系。[3]根据所述[1]或[2]记述的薄膜晶体管，其中，所述栅绝缘膜由SiOx、与SiNx和SiOyNz中的至少任意一者构成，所述氧化物半导体层与所述栅绝缘膜中的所述SiOx相接。[4]根据所述[3]记述的薄膜晶体管，其中，所述栅绝缘膜中的所述SiOx的厚度、与所述SiNx和所述SiOyNz中的至少任意一者的合计的厚度的比为1:1～1:4。[5]一种薄膜晶体管，是在基板上按顺序至少具有缓冲层、氧化物半导体层、栅绝缘膜、栅电极、源-漏电极和保护膜，还含有保护层的薄膜晶体管，其中，所述氧化物半导体层由In、Ga、Sn和O所构成的氧化物构成，各金属元素的原子数比满足如下关系：0.30≤In/(In+Ga+Sn)≤0.500.19≤Ga/(In+Ga+Sn)≤0.30、和0.24≤Sn/(In+Ga+Sn)≤0.45，所述缓冲层含有SiNx和SiOyNz中的至少任意一者，所述保护层含有SiNx，并且迁移率为35cm2/Vs以上。根据本专利技术，能够得到作为氧化物半导体层适用In-Ga-Sn系氧化物，并实现了高迁移率的顶栅型薄膜晶体管。附图说明图1是本专利技术的顶栅型的薄膜晶体管的概略剖面图。图2是表示本专利技术的顶栅型的薄膜晶体管的其他方式的概略剖面图。具体实施方式本专利技术的薄膜晶体管，将含有In、Ga和Sn作为金属元素的In-Ga-Sn系氧化物用于顶栅型薄膜晶体管的半导体层时，通过恰当控制各个金属元素的原子数比，并且使SiNx和SiOyNz这样的作为氢扩散源的绝缘层在薄膜晶体管构造中以适当的形式介入，从而实现了氧化物半导体层的高迁移率。即，本专利技术的薄膜晶体管，是在基板上按顺序至少具有氧化物半导体层、栅绝缘膜、栅电极、源-漏电极和保护膜的顶栅型的TFT，此外还含有保护层，所述氧化物半导体层，由In、Ga、Sn和O所构成的氧化物构成，各金属元素的原子数比满足如下关系：0.30≤In/(In+Ga+Sn)≤0.500.19≤Ga/(In+Ga+Sn)≤0.30、和0.24≤Sn/(In+Ga+Sn)≤0.45，并且，所述保护层含有SiNx。本专利技术的薄膜晶体管具有上述构成，并且通过进行后退火处理，能够具有35cm2/Vs以上的高迁移率。还有，在本说明书中所谓“保护膜”，意思是保护源-漏电极的膜，称为钝化膜或最终保护膜等。另外，所谓“保护层”，意思是称为protectionlayer等的层，是用于保护TFT免受蚀刻酸溶液侵蚀等的层。另外，作为本专利技术的薄膜晶体管的其他方式，也可以在基板与氧化物半导体层之间设置缓冲层。即，也可以在基板上按顺序至少具有缓冲层、氧化物半导体层、栅绝缘膜、栅电极、源-漏电极和保护膜。这种情况下，所述缓冲层含有SiNx和SiOyNz中的至少任意一者。(氧化物半导体层)本专利技术的氧化物半导体层由In、Ga、Sn和O所构成的氧化物构成，各金属元素对于In、Ga和Sn的合计的原子数比满足下述关系式。0.30≤In/(In+Ga+Sn)≤0.500.19≤Ga/(In+Ga+Sn)≤0.30、和0.24≤Sn/(In+Ga+Sn)≤0.45。金属元素之中，In是有助于导电性提高的元素。In原子数比越大，即，在金属元素中所占的In量越多，氧化物半导体层的导电性越提高，因此场效应迁移率增加。为了有效地发挥上述作用，需要使In原子数比为0.30以上。上述In原子数比优选为0.31以上，更优选为0.35以上。另一方面，若In原子数比过大，则载流子密度过度增加，存在阈值电压降低至负电压的情况等。因此，In原子数比使上限为0.50以下，优选为0.48以下，更优选为0.45以下。Ga是有助于减少氧缺乏和控制载流子密度的元素。Ga原子数比越大，氧化物半导体层的电稳定性越提高，发挥着抑制载流子过剩发生的效果。为了有效地发挥上述作用，需要使Ga原子数比为0.19以上。上述Ga原子数比优选为0.22以上，更优选为0.25以上。另一方面，若Ga原子数比过大，则氧化物半导体层的导电性降低，场效应迁移率容易降低。因此，Ga原子数比使上限为0.30以下，优选为0.28以下。Sn是有助于提高酸蚀刻耐性的元素。Sn原子数比越大，氧化物半导体层对于无机酸蚀刻液的耐性越提高。为了有效地发挥上述作用，Sn原子数比需要为0.24以上。上述Sn原子数比优选为0.30以上，更优选为0.31以上，进一步优选为0.35以上。另一方面，若Sn本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜晶体管，是在基板上按顺序至少具有氧化物半导体层、栅绝缘膜、栅电极、源‑漏电极和保护膜，还含有保护层的薄膜晶体管，其中，所述氧化物半导体层由In、Ga、Sn和O所构成的氧化物构成，各金属元素的原子数比满足如下关系：0.30≤In/(In+Ga+Sn)≤0.500.19≤Ga/(In+Ga+Sn)≤0.30、和0.24≤Sn/(In+Ga+Sn)≤0.45，所述保护层含有SiNx，并且迁移率为35cm2/Vs以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.04 JP 2016-0753751.一种薄膜晶体管，是在基板上按顺序至少具有氧化物半导体层、栅绝缘膜、栅电极、源-漏电极和保护膜，还含有保护层的薄膜晶体管，其中，所述氧化物半导体层由In、Ga、Sn和O所构成的氧化物构成，各金属元素的原子数比满足如下关系：0.30≤In/(In+Ga+Sn)≤0.500.19≤Ga/(In+Ga+Sn)≤0.30、和0.24≤Sn/(In+Ga+Sn)≤0.45，所述保护层含有SiNx，并且迁移率为35cm2/Vs以上。2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述氧化物半导体层中的In和Ga的原子数比满足0.60≤In/(In+Ga)≤0.70的关系。3.根据权利要求1或2所述的薄膜晶体管，其中，所述栅绝缘膜由SiOx、与Si...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤裕史，越智元隆，北山巧，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