制造使用氧化物半导体的薄膜晶体管的方法技术

一种薄膜晶体管的制造方法，该薄膜晶体管包含具有氧化铟的沟道层（１１），该方法包括形成氧化铟膜作为沟道层，并在氧化气氛中使形成的氧化铟膜进行退火。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造使用氧化物半导体的场效应薄膜晶体管的方法。
技术介绍
近年来，使用金属氧化物半导体薄膜的半导体器件受到关注。该 薄膜可在低温下被淀积，并具有诸如光带隙大和对可见光光学透明的 特性。这种薄膜也可在塑料衬底或膜或类似的衬底上形成柔性透明的薄膜晶体管(TFT)。例如，在Nature, Vol. 432， 25 November 2004 ( 488-492 )中公开了涉及对于沟道层(活性层)使用包含铟、锌和镓的非晶氧化物膜的 TFT的技术。jt匕夕卜，在Journal of Non-Crystalline Solids, 352, ( 2006 ) ， 2311 中公开了对于TFT沟道层使用以氧化铟作为主要成分的氧化物薄膜。 但是，氧化物薄膜中的铟和氧的原子成分比(O/In)为约2.7，该值远 远偏离1.5的化学计量比。在Nature materials, Vol. 5， November 2006 ( 893-900 )中也公开 了对于TFT沟道层使用以氧化铟作为主要成分的氧化物薄膜。通过离 子辅助淀积形成氧化铟膜，并且，对于栅绝缘膜使用热硅氧化物膜和 有机薄膜。虽然在Nature, Vol. 432， 25 November 2004 ( 488-492 )中公开的 TFT具有约103的低电流通/断比(on/off ratio )，但是它具有6~9cm2/Vs 的相对较高的场效应迁移率，并由此可望被应用于使用液晶或电致发 光的平板显示器中的希望的有源矩阵(active matrix)。但是，通过 该TFT，包含铟、锌、镓和氧的各种元素被用作用于沟道层的非晶氧 化物膜的主要构成元素。因此，TFT特性取决于成分而变化很大。从成分比可控性的观点看，氧成分元素的类型优选尽可能地少。另 一方面，在Journal of Non-Crystalline Solids, 352， ( 2006 )， 2311中公开的对于沟道层使用氧化铟薄膜的TFT具有约104的低电流 通/断比和约0.02cm2/Vs的场效应迁移率。结果，该TFT不适于高速 操作，并由此仅可被用于有限的应用。在Nature materials, VOL. 5， November 2006， ( 893-900 )公开的 对于沟道层使用氧化铟薄膜的TFT中，对于栅绝缘膜使用具有高介电 常数的有机薄膜。所获得的TFT表现出优异的特性，其中S值("S 值"为在漏极电压保持恒定情况下漏极电流改变一个数量级时阈值下 (subthreshold)区域中的栅极电压)为0.09~0.15V/decade，并且场 效应迁移率为120~140cm2/Vs。但是，如上面讨论的那样，由于栅绝 缘膜由有机材料形成，因此存在其环境稳定性比由无机材料形成的 TFT的环境稳定性低的问题。此外，虽然Nature materials, Vol. 5， November 2006说明了对于栅绝缘膜使用热氧化硅的TFT,并且虽然 这种情况下的场效应迁移率为相对较高的约10cm2/Vs，但是在阈值下 特性方面，其具有5.6V/decade的大的S值。因此，其作为开关TFT 的应用受到限制。
技术实现思路
为了解决上述的问题，本专利技术提供一种薄膜晶体管的制造方法， 该薄膜晶体管包括包含氧化铟的沟道层，该方法包括形成要成为所述 沟道层的氧化铟膜，并在氧化气氛中对形成的氧化铟膜进行退火(热 处理)。注意，"包含氧化铟"的意思包括以不本质上影响电特性的程度 包含杂质的情况。通过参照附图对示例性实施例的以下说明，本专利技术的其它特征将 变得十分明显。附图说明4图1是示出根据本专利技术的薄膜晶体管的结构例子的示图(截面图)；图2是示出根据本专利技术的薄膜晶体管的结构例子的示图(截面 图)；图3是示出根据本专利技术的非晶氧化铟薄膜的x射线衍射语的示图4是示出退火之后的根据本专利技术的氧化铟薄膜的X射线衍射i普 的示图5是示出根据本专利技术的薄膜晶体管的典型TFT特性的示图； 图6是示出紧接在淀积之后在例子1中形成的氧化铟薄膜的X射线衍射i普的示图7是示出在退火之后在例子1中形成的氧化铟薄膜的X射线衍射语的示图8是示出在例子1中制造的薄膜晶体管的典型TFT特性的示 图；以及图9是在例子中获得的氧化铟膜的SEM照片。 具体实施例方式现在参照附图说明本专利技术的实施例。图1示意性地示出根据本实施例的TFT器件的结构。薄膜晶体管 (TFT )包括被配置在栅极电极15上的栅绝缘膜14以及各自被配置 在栅绝缘膜14上的源极电极12和漏极电极13。栅极电极15还可类 似于掺杂磷的硅那样用作衬底，或者可形成于诸如玻璃的衬底上。可在本实施例中使用的半导体器件的结构不限于具有这种反交错 (底栅型)结构的TFT。例如，也可以使用如图2所示的依次在沟道 层(活性层)上包含栅绝缘膜和栅极电极的交错结构(顶栅型)的TFT。 特别是在具有交错结构的TFT的情况下，存在可以获得栅绝缘膜和沟 道层的优异的界面特性的优点。现在更详细地说明根据本实施例的TFT的制造方法。首先，制备栅极电极15。只要栅极电极15具有良好的导电性并 能够与沟道层电连接，对于其材料不作特别的限制。例如，可以使用 像掺杂磷的硅那样用作栅极电极和衬底二者的材料。此外，也可以使 用在诸如玻璃的村底上形成的掺杂有锡的氧化铟膜、诸如氧化锌的透 明导电膜或金、铂、铝、镍等的金属膜。虽然衬底依赖于下面说明的 退火(热处理)条件，但是衬底的例子包括玻璃衬底、金属衬底、塑 料衬底和塑料膜。栅绝缘膜14的例子包括常用的氧化硅膜、氮化硅膜和氧氮化硅 膜，以及具有高介电常数的氧化铝或氧化钇，或其中层叠这些材料的 膜。接下来，在栅绝缘层14上形成用作沟道层的氧化铟膜(第一步 骤)，然后，在氧化气氛中对形成的氧化铟膜进行退火(第二步骤)。 (第一步骤)通过气相淀积，诸如溅射、脉冲激光淀积、电阻加热淀积、电子 束淀积和原子层淀积，或通过这些方法的组合，来淀积氧化铟膜。诸如场效应迁移率、电流通/断比和阁值下特性的TFT特性很大 地受将用作沟道层的氧化铟膜的表面平坦性的影响。特别地，众所周 知，当表面粗糙度的均方根(Rrms)超过lnm时，上述的TFT特性 急剧劣化。因此，为了实现具有优异的初始特性的TFT，需要淀积具 有较高的表面平坦性的氧化铟膜。鉴于此，本专利技术的专利技术人研究了氧化物膜的平坦性和淀积条件之 间的关系，在此基础上，专利技术人发现，在淀积过程中的气压和氧化物 膜的表面粗糙度之间存在相关关系。例如，对于诸如电阻加热淀积或 电子束淀积的真空淀积方法，如果在O.lPa或更低的压力下进行淀积， 那么可实现具有lnm或更小的Rrms的氧化铟膜。对于溅射或脉冲激 光淀积，如果在6.5Pa或更低的压力下进行淀积，那么可实现具有lnm 或更小的Rrms的氧化铟膜。在Journal of Non-Crystalline Solids, 352, ( 2006 ) ， 2311公开的 TFT中，通过在具有0.17Pa的氧气压力的气氛中进行电阻加热淀积形成氧化铟薄膜，因此表面粗糙度预期较大。该表面粗糙度被认为是该公开物公开的TFT没有荻得良好的特性的一个原因。淀积的氧化铟薄膜可以是诸如多晶和微晶的晶体的，或者可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管的制造方法，该薄膜晶体管包括包含氧化铟的沟道层，该方法包括形成要成为所述沟道层的氧化铟膜，并在氧化气氛中对形成的氧化铟膜进行退火。

【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：板垣奈穗，岩崎达哉，田透，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]