在氧化物半导体薄层晶体管中，为了实现阈值电压对于电应力的稳定性和抑制传输特性中阈值电压的变动，本发明专利技术提供薄膜晶体管，其包括氧化物半导体层和经设置以与该氧化物半导体层接触的栅极绝缘层，其中该氧化物半导体层含有氢原子并且包括至少两个作为该氧化物半导体的活性层发挥功能并且在层厚度方向上具有不同的平均氢浓度的区域；并且从栅极绝缘层侧开始将作为该氧化物半导体的活性层发挥功能的区域依次定义为第一区域和第二区域时，该第一区域的平均氢浓度低于该第二区域的平均氢浓度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括氧化物半导体的薄膜晶体管和该薄膜晶体管的制备方法。
技术介绍
目前，将无定形硅或低温多晶硅用于半导体层的薄膜晶体管(TFT)正广泛地用作显示器件例如有源矩阵型液晶显示器件或有机电致发光(EL)器件中的开关器件或驱动器件。但是，由于制备这样的TFT需要高温工艺，因此难以使用具有低耐热性的柔性衬底例如塑料衬底或膜衬底。将无定形硅TFT用作有机EL器件的驱动器件时，由于场效应迁移率低(至多 Icm2V-1S-1),因此需要具有大尺寸的TFT并且难以减小像素的尺寸。此外，还存在如下问题 长期驱动TFT引起TFT的阈值电压的变化并且通过有机EL器件的电流减小。关于低温多晶硅TFT，由于需要校正电路以克服使硅结晶时使用的受激准分子激光器引起的不均一性，电路变得复杂。此外，存在例如以下问题由于显示尺寸受到受激准分子激光器的照射尺寸限制，因此难以实现大显示尺寸。另一方面，近年来，已研究了将由Ga、Si和0组成的无定形氧化物半导体用于 TFT的沟道层的技术。氧化物半导体TFT，代替用于包括柔性衬底的显示装置或有机EL器件的无定形硅 TFT或低温多晶硅TFT而作为开关器件或驱动器件非常有希望。但是，含有SiO的氧化物半导体取决于半导体的组成对于气氛中含有的氧、水分等具有高敏感性，存在半导体的电特性变化的情形。因此，为了作为薄膜晶体管实现稳定的使用，必须通过使用由绝缘层构成的保护层将半导体层与气氛隔离。通过等离子体化学气相沉积法(CVD法)、溅射法等形成这样的保护层时，例如由等离子体对于由氧化物半导体组成的沟道层引起的损伤或者来自保护层的氢扩散使TFT 的特性劣化。为了避免这样的特性劣化，公开了通过使由氧化物半导体组成的沟道层具有两层结构并且使上层的载流子浓度低于下层的载流子浓度来抑制TFT的特性劣化的方法 (专利文献1)。此时，通过用载流子受体例如Cu进行掺杂来控制载流子浓度。此外，已公开了通过使作为活性层的沟道层以预定的浓度含有氢来提高器件特性的技术(专利文献2)。引用列表专利文献专利文献1 日本专利公开No. 2008-199005专利文献2 日本专利公开No. 2007-103918
技术实现思路
技术问题但是，将无定形氧化物半导体TFT用作有机EL器件的驱动器件时，长期进行驱动时阈值电压的稳定性未必充分并且存在需要用于校正阈值电压的电路的情形。因此，希望进一步提高对于电应力(electric stress)的稳定性。为了改善阈值电压对于电应力的稳定性，使用具有高迁移率的氧化物半导体沟道层是有效的。但是，另一方面，由于具有高迁移率的氧化物半导体沟道层也具有低的电阻， 因此难以关闭TFT的漏电流并且阈值电压的变动也增加。总之，在阈值电压对于电应力的稳定性和阈值电压的变动之间存在折衷关系。提高一个特性时，使另一个特性劣化。因此，难以在良好的状态下实现这两个特性。例如，为了在电阻低的同时抑制阈值电压的变动，使沟道层的膜厚度小的方法是有效的。但是，使沟道层的膜厚度小于一定的膜厚度时，存在如下情形上述的保护层形成时的损伤使阈值电压对于电应力的稳定性劣化。作为克服该折衷关系的一个方法，专利文献1中记载的使沟道层具有两层结构的方法是有效的。具体地，形成薄的低电阻层作为栅极绝缘层侧的沟道层并且形成高电阻层作为保护层侧的沟道层。该方法的结果，由于有效的膜厚度小，在保持阈值电压对于电应力的稳定性的同时能够将阈值电压的变动抑制到一定程度。但是，专利文献1中通过用载流子受体例如Cu进行掺杂来进行电阻的控制。含有载流子受体例如Cu的靶的使用、含有载流子受体的气体的引入或者膜形成后的离子注入引起制备成本的增加。本专利技术实现的目的在于以低成本并且在不采用用载流子受体进行掺杂的技术的情况下提供在电应力下阈值电压的变化和TFT特性的变动小的氧化物半导体TFT。问题的解决方法根据本专利技术的薄膜晶体管包括氧化物半导体层和经设置以与该氧化物半导体层接触的栅极绝缘层，其中该氧化物半导体层含有氢原子并且包括至少两个作为该氧化物半导体的活性层发挥功能并且具有不同的层厚度方向上的平均氢浓度的区域；并且从栅极绝缘层侧开始将作为该氧化物半导体的活性层发挥功能的区域依次定义为第一区域和第二区域时，该第一区域的平均氢浓度低于该第二区域的平均氢浓度。根据本专利技术的薄膜晶体管的制备方法是用于制备如下薄膜晶体管的方法，该薄膜晶体管包括氧化物半导体层和经设置以与该氧化物半导体层接触的栅极绝缘层，其中该氧化物半导体层至少包括，从该栅极绝缘层侧开始，在不同的溅射条件下形成的第一区域和第二区域；并且用于形成该第一区域的功率(power)高于用于形成该第二区域的功率。本专利技术的有利效果根据本专利技术的氧化物半导体TFT中，能够使TFT特性中在电应力下阈值电压的变化和阈值电压的变动减小。此外，通过例如使溅射中的供给功率变化或者引入含有水蒸汽的气体，能够进行本专利技术中的氢浓度(也称为氢原子浓度)的控制。因此，能够以低成本制备根据本专利技术的氧化物半导体TFT。附图说明图1是表示根据本专利技术的TFT的截面的示意图。图2表示无定形IGZO氧化物半导体层的电阻率对于供给功率的依赖性。图3表示无定形IGZO氧化物半导体层的H2O解吸量对于供给功率的依赖性。图4(a)表示无定形IGZO氧化物半导体TFT的传输特性的面内分布(150W条件)； 和图4(b)表示无定形IGZO氧化物半导体TFT的传输特性的面内分布(50W条件)。图5表示无定形IGZO氧化物半导体TFT的栅偏压应力试验(gate-bias stress test)中阈值迁移，AVth的比较。图6是表示根据本专利技术的TFT的截面的示意图。图7表示根据本专利技术的TFT的传输特性的面内分布。图8是表示包括单层氧化物半导体沟道层的TFT的截面的示意图。图9表示包括单层氧化物半导体沟道层的TFT的传输特性的面内分布。图10表示栅偏压应力试验中根据本专利技术的包括两层沟道层的TFT与包括单层沟道层的TFT之间的阈值迁移，AVth的比较。图11是表示根据本专利技术的TFT的截面的示意图。图12是作为根据本专利技术的实例的显示装置的横截面图。具体实施例方式以下参照附图对进行本专利技术的实施方案进行说明。图1是表示作为本专利技术的代表例的底部栅极沟道保护型氧化物半导体TFT的构成的截面图。附图标记10表示衬底；附图标记11表示栅电极；和附图标记12表示栅极绝缘层。 从栅极绝缘层侧依次地，附图标记13表示第一氧化物半导体区域(第一区域)；附图标记 14表示第二氧化物半导体区域(第二区域)；附图标记15表示沟道保护层；附图标记16表示源/漏电极；和附图标记17表示保护层。本专利技术中，第一或第二氧化物半导体区域(第一或第二区域)是氧化物半导体层内具有预定厚度的区域并且可以是各区域作为独立的层存在的情形。这种情况下，氧化物半导体层具有包括第一层和第二层的多层结构。(氧化物半导体层)首先，对本专利技术中的氧化物半导体层(也称为氧化物半导体膜)进行说明。本专利技术中的氧化物半导体层作为活性层(沟道层)发挥功能并且氧化物半导体层以预定的含量含有氢原子。氧化物半导体层中含有氢原子的方式不仅可以是只是氢(H)的形式而且可以是羟基(0H基)或水(H2O)的形式。氧化物半导体层中含有的这样的氢可以是单一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤步，云见日出也，林享，渡边智大，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：
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