薄膜晶体管的制造方法技术

本发明专利技术提供一种薄膜晶体管的制造方法，能够高效率地形成与其他层的界面处的氧缺失等缺陷少的氧化物半导体层。本发明专利技术的薄膜晶体管的制造方法是制造在基板上层叠有栅极电极、栅极绝缘层、氧化物半导体层、源极电极及漏极电极的薄膜晶体管的方法，其包括通过使用等离子体来溅射靶材而形成所述氧化物半导体层的半导体层形成步骤，且所述半导体层形成步骤包括：高速成膜步骤，对所述靶材施加规定值的偏压来进行溅射；以及低速成膜步骤，对所述靶材施加绝对值较所述规定值小的偏压来进行溅射。施加绝对值较所述规定值小的偏压来进行溅射。施加绝对值较所述规定值小的偏压来进行溅射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】薄膜晶体管的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种薄膜晶体管的制造方法。且特别涉及一种使用等离子体来溅射靶材而形成氧化物半导体层的薄膜晶体管的制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，正在积极进行将In
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Ga
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Zn
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O系(IGZO)的氧化物半导体用于通道层的薄膜晶体管的开发。在具有此种氧化物半导体层的薄膜晶体管的制造步骤中，若在氧化物半导体层中、特别是与其他层的界面处存在大量氧缺失等缺陷，则其导电率发生变化，并有使薄膜晶体管的电特性劣化之虞。因此，为了减少氧化物半导体层中的氧缺失等缺陷，自之前以来进行了各种尝试。
[0003]例如，专利文献1中公开有如下方法：将氧流量相对于溅射气体的总流量的比例设为90％以上、100％以下来溅射作为靶材的金属氧化物，由此形成氧过剩的状态的氧化物半导体层，并设为利用致密的金属氧化物覆盖所述氧化物半导体层的结构，由此获得具有氧过剩的氧化物半导体层的薄膜晶体管。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本专利特开2012
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119672号公报

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的问题
[0008]但是，关于专利文献1中所公开的方法，由于使用高浓度的氧气作为溅射气体，因此靶材的表面附近所生成的等离子体的密度降低。因此，存在溅射率降低而无法高效率地形成氧化物半导体层的问题。
[0009]本专利技术是鉴于所述问题而成，主要课题在于提供一种薄膜晶体管的制造方法，其可高效率地形成与其他层的界面处的氧缺失等缺陷少的氧化物半导体层。
[0010]解决问题的技术手段
[0011]即，本专利技术的薄膜晶体管的制造方法为制造在基板上层叠有栅极电极、栅极绝缘层、氧化物半导体层、源极电极及漏极电极的薄膜晶体管的方法，且所述薄膜晶体管的制造方法的特征在于：包括通过使用等离子体来溅射靶材而形成所述氧化物半导体层的半导体层形成步骤，且所述半导体层形成步骤包括：高速成膜步骤，对所述靶材施加规定值的偏压来进行溅射；以及低速成膜步骤，对所述靶材施加绝对值较所述规定值小的偏压来进行溅射。
[0012]在高速成膜步骤中，通过施加与低速成膜步骤相比绝对值大的偏压进行溅射，虽然成膜的氧化物半导体的膜密度与低速成膜步骤相比变低，但能够以更大的成膜速度成膜氧化物半导体。另一方面，在低速成膜步骤中，通过施加与高速成膜步骤相比绝对值小的偏压进行溅射，虽然成膜速度与高速成膜步骤相比变小，但能够成膜更致密且膜密度更高的
氧化物半导体。
[0013]根据本专利技术的制造方法，通过在半导体层形成步骤中组合所述高速成膜步骤与所述低速成膜步骤，例如在使氧化物半导体层的厚度成长的阶段(块体阶段)通过高速成膜步骤进行溅射，在形成与栅极绝缘层等其他层的界面的阶段切换为低速成膜步骤来进行溅射，能够高效率地形成与其他层的界面处的膜密度高且缺陷少的氧化物半导体层。由此，能够使界面的缺失密度降低，因此能够制造具有高信赖性的优异的薄膜晶体管。
[0014]在所述半导体层形成步骤中，优选为在进行所述低速成膜步骤之后进行所述高速成膜步骤，其后进而进行所述低速成膜步骤。
[0015]如此，能够在氧化物半导体层与其他层之间形成的整个界面处提高膜密度，因此能够制造电特性更优异的薄膜晶体管。
[0016]优选为所述低速成膜步骤中的溅射时间较所述高速成膜步骤中的溅射时间短。
[0017]如此，通过使成膜速度大的高速成膜步骤较低速成膜步骤变长，能够更有效率地形成氧化物半导体层。
[0018]在所述高速成膜步骤及所述低速成膜步骤中，优选为使用相同组成的靶材进行溅射。
[0019]如此，由于无需在半导体层形成步骤的中途更换靶材，故能够更有效率地形成氧化物半导体层。
[0020]在所述高速成膜步骤及所述低速成膜步骤中，优选为供给相同组成的溅射气体进行溅射。
[0021]如此，由于无需在半导体层形成步骤的中途更换溅射气体，故能够更有效率地形成氧化物半导体层。
[0022]在所述高速成膜步骤及所述低速成膜步骤中，优选为仅供给氩气作为溅射气体来进行溅射。
[0023]如此，与除氩气以外，也供给氧气等的情况相比，可加快成膜速度，而可更有效率地形成氧化物半导体层。再者，所谓“仅供给氩气作为溅射气体”，是指所供给的溅射气体中的氩气的浓度为99.9999％以上。
[0024]优选为在所述半导体层形成步骤中，所述高速成膜步骤中，对所述靶材施加
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1kV以上且小于
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0.4kV的负的偏压来进行溅射，所述低速成膜步骤中，对所述靶材施加
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0.4kV以上且小于0kV的负的偏压来进行溅射。
[0025]如此，对靶材施加的偏压的绝对值小至1kV以下，因此能够抑制氧发生脱离的溅射粒子的生成。其结果，在基板上形成维持与靶材材料相同的氧化物状态的膜，可形成膜密度更高、质量更高的氧化物半导体层。
[0026]作为构成氧化物半导体层的氧化物半导体的具体形态，可列举IGZO。
[0027]优选为在所述高速成膜步骤及所述低速成膜步骤中，使用溅射装置来进行溅射，所述溅射装置包括：真空容器，进行真空排气且导入气体；基板保持部，在所述真空容器内对基板进行保持；靶材保持部，在所述真空容器内与所述基板相向且对所述靶材进行保持；以及多个天线，沿由所述基板保持部保持的所述基板的表面排列，并产生所述等离子体。
[0028]通过使用此种溅射装置，可独立地进行对天线供给的高频电压与对靶材施加的偏压的设定，因此可与等离子体的生成独立地，来变更施加至靶材的偏压的值，故能够在溅射
中任意地变更高速成膜步骤及低速成膜步骤。另外，可与等离子体的生成独立地，将偏压设定为如下程度的低电压：将等离子体中的离子引入至靶材并加以溅射的程度。因此，可将溅射时对靶材施加的负的偏压设定为
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1kV以上的小值。
[0029]专利技术的效果
[0030]根据如上所述那样构成的本专利技术，可提供一种薄膜晶体管的制造方法，其能够高效率地形成与其他层的界面处的氧缺失等缺陷少的氧化物半导体层。
附图说明
[0031]图1是示意性表示本实施方式的薄膜晶体管的结构的纵剖面图。
[0032]图2是示意性表示相同实施方式的薄膜晶体管的制造步骤的剖面图。
[0033]图3是示意性表示相同实施方式的薄膜晶体管的制造步骤的剖面图。
[0034]图4是示意性表示在相同实施方式的薄膜晶体管的半导体层形成步骤中使用的溅射装置的结构的图。
[0035]图5是示意性表示相同实施方式的半导体层形成步骤的流程的图。
[0036]图6是表示靶材电压与膜密度及成膜速度的关系的图表。
[0037]图7是示意性表示另一实施方式的薄膜晶体管的结构的纵剖面图。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种薄膜晶体管的制造方法，制造在基板上层叠有栅极电极、栅极绝缘层、氧化物半导体层、源极电极及漏极电极的薄膜晶体管，且所述薄膜晶体管的制造方法包括通过使用等离子体来溅射靶材而形成所述氧化物半导体层的半导体层形成步骤，所述半导体层形成步骤包括：高速成膜步骤，对所述靶材施加规定值的偏压来进行溅射；以及低速成膜步骤，对所述靶材施加绝对值较所述规定值小的偏压来进行溅射。2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其中在所述半导体层形成步骤中，在进行所述低速成膜步骤之后进行所述高速成膜步骤，其后进而进行所述低速成膜步骤。3.根据权利要求1或2所述的薄膜晶体管的制造方法，其中所述低速成膜步骤中的溅射时间较所述高速成膜步骤中的溅射时间短。4.根据权利要求1至3中任一项所述的薄膜晶体管的制造方法，其中在所述高速成膜步骤及所述低速成膜步骤中，使用相同组成的靶材进行溅射。5.根据权利要求1至4中任一项所述的薄膜晶体管的制造方法，其中在所述高速成膜步骤及所述低速成膜步骤中，供给相同组成的溅射气体进行溅射。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：松尾大辅，安东靖典，瀬戸口佳孝，
申请(专利权)人：日新电机株式会社，
类型：发明
国别省市：