薄膜晶体管以及薄膜晶体管的制造方法技术

(1)公开了薄膜晶体管，其包括元件，即源电极、漏电极、栅电极、沟道层和栅极绝缘膜，薄膜晶体管的特征是沟道层由掺杂有钨和锌和/或锡的氧化铟膜形成。(2)公开了双极性薄膜晶体管，其包括元件，即源电极、漏电极、栅电极、沟道层和栅极绝缘膜，双极性薄膜晶体管的特征是沟道层是有机材料膜和金属氧化物膜的层叠体，金属氧化物膜包含掺杂有钨、锡和钛中的至少一种的铟且具有预先控制的电阻率。(3)公开了用于制造薄膜晶体管的方法，晶体管包括元件，即源电极、漏电极、栅电极、沟道层和栅极绝缘膜，制造薄膜晶体管的方法的特征是至少沟道层或沟道层的一部分是使用含铟靶材在不加热基板的情况下通过溅射处理形成金属氧化物膜而形成的，在基板上形成上述元件之后执行热处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及薄膜晶体管的制造方法，所述薄膜晶体管的沟道层或沟道层的一部分以及进一步诸如源电极、漏电极和栅电极等电极由含铟的金属氧化物膜形成。
技术介绍
到目前为止，非晶硅(a-Si)经常被用于薄膜晶体管中，因此，需要高温处理和昂贵的成膜设备。此外，需要高温处理使得难以将器件(元件)制造到高分子基板等上。因此，为了以低成本在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)上制造电子器件，必须研发一种不需要复杂设备的简单的低温处理，或者通过简单处理能获得充分特性的一种或多种材料、材料的有效组合以及进一步的简单的装置结构等。这里，氧化物半导体、特别是透明氧化物半导体是实现具有新特性的电子-光学器件必须的材料。近来，已经报道使用In-Ga-Zn-O(IGZO)氧化物半导体作为沟道层的柔性TFT器件与使用a-Si的情况相比表现出优异的特性(非专利文献1：Nature，2004年432卷488页)，并且已经尝试将其用作液晶显示器、有机EL显示器等用的驱动背板。IGZO在作为TFT器件用的半导体材料时比上述a-Si优异能够提到两点。一点是IGZO的作为TFT器件最重要特性的迁移率(mobility)超过1cm2/Vsec并且高于利用a-Si能获得的0.1至1cm2/Vsec的迁移率值。另一点是甚至通过无加热处理也能获得具有上述优良迁移率的IGZO膜，而a-Si形成过程温度不低于300℃。另外，IGZO非常有益的是其具有维持非晶态的高倾向性，使得能够容易地获得稳定的特性并且其有利于膜的柔性。尽管IGZO由此具有非常高的性能，然而，IGZO的不利之处在于其包含有害的Ga，并且需要非常精确地控制膜中的氧含量；换言之，IGZO在可操纵性和成膜控制方面有困难。除此以外，IGZO的不利之处在于因为其包含三种金属元素而成分复杂，并且不利之处还在于因为其是至今尚未被处理过的材料而难以新颖地导入到生产线中。考虑到前述问题，本专利技术的申请人先前研发了作为半导体材料的In-W-O，In-W-O能够通过无加热溅射成膜法相对容易地形成(成型)并且具有超过1cm2/Vsec的高迁移率和非晶体性(专利文献1：特开2008-192721号公报)。如上所述，该In-W-O膜具有三大优点，即，(1)其具有超过1cm2/Vsec的高迁移率，(2)其能够通过无加热溅射成膜法形成，以及(3)其具有非晶体性；由此，In-W-O膜作为薄膜晶体管用的半导体膜是非常有用的。然而，近年来对半导体部件的特性的要求非常高，并且期望研发具有进一步增强的迁移率的半导体膜。研发所述半导体膜确保TFT(薄膜晶体管)的特性能够被进一步增强，使得晶体管膜所应用的器件的性能也能够被进一步增强。这同时意味着作为材料的鲁棒性(robustness)得以扩展并且所述材料的使用容易性得以增强。因此，为了获得具有更高性能的薄膜晶体管，期望研发具有更高迁移率的半导体膜，而不降低通过In-W-O膜拥有的特性，诸如能通过无加热溅射成膜法形成的特性、具有非晶体性的特性等。此外，在薄膜晶体管(TFT)被应用于液晶显示器或电子纸等用的背板的情况下，进行n型驱动就足够了。在薄膜晶体管被应用于诸如液晶显示器、电子纸等显示器、CMOS等逻辑电路或太阳能电池等的驱动的情况下，要求双极性操作，即不仅要求n型操作还要求p型操作。与双极性操作有关地，非专利文献2：Applied Physics Letters 90，262104(2007)公开了基于有机-无机半导体结构的n型和p型双极性晶体管。在该公开中，并五苯用作具有p型特性的有机半导体材料，而IZO用作具有n型特性的氧化物半导体。另一方面，上述专利文献1公开了一种薄膜晶体管，其中能够通过形成沟道层来控制膜的电导率，所述沟道层由诸如氧化铟(In2O3)、掺锡氧化铟(ITO)或进一步地由掺钛或掺钨氧化铟(InTiOx，InWOx)等含铟的金属氧化物的膜形成。这次，本专利技术的专利技术人已经发现：在上述非专利文献2的n型和p型双极性晶体管中并五苯用作具有p型特性的有机半导体材料和IZO用作具有n型特性的氧化物半导体的情况下，并五苯在成膜时将作为不纯物污染IZO，使得IZO的电导率将被增强，由此恶化TFT特性。为了避免该问题，考虑控制作为氧化物半导体的IZO的电导率。然而，控制IZO的电导率相对困难，而且，即使控制了IZO的电导率，仍不能获得满意的TFT特性。考虑到该问题，进一步考虑下述方法：其中，非专利文献2中所述的有机-无机半导体结构的双极性晶体管用的无机半导体材料不由IZO形成而是由专利文献1中所述的材料形成。然而，已经发现，甚至在该情况下，作为无机半导体的金属氧化物膜简单地由专利文献1中所述的材料形成的方法导致金属氧化物膜的特性在有机半导体被布置于金属氧化物膜上时将被改变。由此，非专利文献1中所述的双极性晶体管中的无机半导体简单地由专利文献1中所述的金属氧化物膜形成的方法不能使晶体管被驱动为性能足够高并且可靠性高的n型和p型双极性半导体。除此以外，专利文献1和非专利文献1均没有以任何方式公开在氧化物半导体和有机半导体如上所述地彼此堆叠的情况下，维持氧化物半导体的特性中的良好半导体特性的同时具有足够高性能和高可靠性的有机-无机半导体结构的双极性晶体管。另外，已经发现上述专利文献1中所述的通过无加热溅射成膜法形成的In-W-O膜具有下面的三个不利点。首先，在成膜期间导入的氧的流量对形成的膜的特性有非常大的影响，从而需要非常精确地控制导入的氧的流量。此外，随着靶材腐蚀的进行，对导入的氧的流量进行非常精细的控制变得必要。因此，虽然如果使用具有等离子体发射监视控制(PEM控制)的溅射成膜设备，能够在相对容易地控制氧流量的状态下执行良好的成膜处理，但是通过现有技术中通常使用的DC溅射法或RF溅射法不可能容易地获得具有稳定的特性的TFT器件。第二，由上述In-W-O膜形成的半导体膜表面(沟道层)和源电极/漏电极之间的界面的状态以及半导体膜表面和栅极绝缘膜之间的界面的状态容易不稳定，使得TFT器件的特性难以变得稳定。进一步，第三，上述In-W-O膜容易具有产生于其中的很多缺陷，使得难以获得稳定的TFT器件特性。此外，如果存在第二个和第三个问题，则TFT器件的传输特性由于偏应力(bias stres本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.04.17 JP 2009-101020;2009.04.17 JP 2009-101001.一种薄膜晶体管，其包括三个电极以及沟道层和栅极绝
缘膜这些元件，所述三个电极是源电极、漏电极和栅电极，其
中，所述沟道层由掺杂有钨和锌和/或锡的氧化铟膜形成。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，通过
在含有氧气的氛围中溅射包含铟和钨和锌和/或锡的靶材而形
成所述掺杂有钨和锌和/或锡的氧化铟膜。
3.根据权利要求1或2所述的薄膜晶体管，其特征在于，在
不加热将形成有膜的基板的情况下通过溅射成膜并且在所述成
膜之后不进行退火处理而获得各所述元件。
4.一种双极性薄膜晶体管，其包括三个电极以及沟道层和
栅极绝缘膜这些元件，所述三个电极是源电极、漏电极和栅电
极，
其中，所述沟道层是包括有机材料膜和金属氧化物膜的堆
叠体，所述金属氧化物膜包含掺杂有钨、锡和钛中的至少一种
的铟，并且所述金属氧化物膜具有预控制的电阻率。
5.根据权利要求4所述的双极性薄膜晶体管，其特征在于，
所述有机材料膜包含F8T2、P3HT、并五苯和四苯并卟啉中的任
意一种。
6.根据权利要求4或5所述的双极性薄膜晶体管，其特征在
于，所述沟道层具有从所述栅电极侧顺序地堆叠的所述金属氧
化物膜和所述有机材料膜。
7.根据权利要求6所述的双极性薄膜晶体管，其特征在于，
所述源电极和所述漏电极被设置为与所述有机材料膜接触。
8.根据权利要求4-7中任一项所述的双极性薄膜晶体管，
其特征在于，所述金属氧化物膜包含不少于0.5wt％并且少于
15wt％的钨。
9.根据权利要求4-8中任一项所述的双极性薄膜晶体管，
其特征在于，所述金属氧化物膜的电阻率为...

【专利技术属性】
技术研发人员：椎野修，杉江薰，岩渊芳典，
申请(专利权)人：株式会社普利司通，
类型：发明
国别省市：