薄膜晶體管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有遷移率良好，應(yīng)力耐受性也優(yōu)異，并且濕蝕刻特性也良好的氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管。本發(fā)明的薄膜晶體管在基板上至少按順序具有柵電極、柵極絕緣膜、氧化物半導(dǎo)體層、源-漏電極和保護(hù)膜，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層是具有第一氧化物半導(dǎo)體層(IGZTO)和第二氧化物半導(dǎo)體層(IGZO)的層疊體。所述第二氧化物半導(dǎo)體層形成于所述柵極絕緣膜之上，并且所述第一氧化物半導(dǎo)體層形成于所述第二氧化物半導(dǎo)體層與所述保護(hù)膜之間，且在所述第一氧化物半導(dǎo)體層中，各金屬元素相對(duì)于除去氧的全部金屬元素的含量為，In:25％以下(不含0％)、Ga:5％以上、Zn:30.0～60.0％和Sn:8～30％。
【專利說(shuō)明】薄膜晶體管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于液晶顯示器或有機(jī)EL顯示器等的顯示裝置的薄膜晶體管（TFT)。

【背景技術(shù)】
[0002] 非晶（非晶質(zhì)）氧化物半導(dǎo)體，與通用的非晶硅（a-Si)相比，具有高載流子遷移 率（也稱為場(chǎng)效應(yīng)遷移率。以下，有時(shí)僅稱為"遷移率"。），光學(xué)帶隙大，能夠以低溫成膜， 因此，期待其面向要求大型、高分辨率、高速驅(qū)動(dòng)的新一代顯示器和耐熱性低的樹(shù)脂基板等 的應(yīng)用。
[0003] 使用氧化物半導(dǎo)體作為薄膜晶體管的半導(dǎo)體層時(shí)，不僅要求載流子濃度（遷移 率）高，而且要求TFT的開(kāi)關(guān)特性（晶體管特性，TFT特性）優(yōu)異。即，要求（1)通態(tài)電流 (對(duì)柵電極和漏電極施加正電壓時(shí)的最大漏電流）高；(2)斷態(tài)電流（分別對(duì)柵電極施加負(fù) 電壓，對(duì)漏電極施加正電壓時(shí)的漏電流）低；（3)S值（Subthreshold Swing,亞閾值擺幅，使 漏電流提高1位數(shù)量級(jí)所需要的柵電壓）低；(4)閾值（向漏電極施加正電壓，向柵電壓施 加正負(fù)任意一種電壓時(shí)，漏電流開(kāi)始流通的電壓，也稱為閾值電壓）在時(shí)間上不發(fā)生變化 而保持穩(wěn)定（意味著在基板面內(nèi)均勻）；并且，（5)遷移率商；等。
[0004] 作為具有這樣的特性的氧化物半導(dǎo)體，通用的有由銦、鎵、鋅和氧構(gòu)成的非晶氧化 物半導(dǎo)體（In-Ga-Zn-0,以下有時(shí)稱為"IGZ0"。）（專利文獻(xiàn)1、非專利文獻(xiàn)1、非專利文獻(xiàn) 2)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利第4568828號(hào)公報(bào)
[0008] 非專利文獻(xiàn)
[0009] 非專利文獻(xiàn)1 :固體物理，V0L44, P621 (2009)
[0010]非專利文獻(xiàn) 2 :Nature，V0L432, P488 (2004)
[0011] 發(fā)明所要解決的課題
[0012] 還要求使用上述氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管對(duì)于施加電壓或光照射等應(yīng)力的 耐受性（應(yīng)力施加前后的閾值電壓的變化量少）優(yōu)異。例如指出的有：在對(duì)于柵電極持續(xù) 施加電壓時(shí)，或持續(xù)照射光吸收開(kāi)始的藍(lán)色波段時(shí)，在薄膜晶體管的柵極絕緣膜與半導(dǎo)體 層界面，電荷被捕獲，由于半導(dǎo)體層內(nèi)部的電荷的變化，所以閾值電壓向負(fù)側(cè)大幅變化（偏 移），由此導(dǎo)致TFT的開(kāi)關(guān)特性發(fā)生變化。另外液晶面板驅(qū)動(dòng)之時(shí)、或?qū)烹姌O施加負(fù)偏壓 而使像素亮燈時(shí)等情況下，從液晶元件泄漏的光會(huì)照射到TFT上，而該光對(duì)于TFT施加應(yīng)力 而成為圖像斑駁和特性劣化的原因。實(shí)際使用薄膜晶體管時(shí)，若由于光照射和施加電壓帶 來(lái)的應(yīng)力導(dǎo)致開(kāi)關(guān)特性變化，則會(huì)招致顯示裝置自身的可靠性降低。
[0013] 另外，在有機(jī)EL顯示器中也同樣產(chǎn)生以下問(wèn)題，S卩，從發(fā)光層泄漏的光照射到半 導(dǎo)體層上，而閾值電壓等值發(fā)生偏差這樣的問(wèn)題。
[0014] 如此特別是閾值電壓的偏移而招致具備TFT的液晶顯示器或有機(jī)EL顯示器等顯 示裝置自身的可靠性降低，因此迫切期望應(yīng)力耐受性的提高。
[0015]此外在制作氧化物半導(dǎo)體薄膜和在其上具備源-漏電極的薄膜晶體管基板時(shí)，還 要求上述氧化物半導(dǎo)體薄膜對(duì)于濕蝕刻液等的藥液具有高特性（濕蝕刻特性）。具體來(lái)說(shuō)， 就是在TFT制作時(shí)的各工序中，因?yàn)樗褂玫臐裎g刻液的種類也有所不同，所以對(duì)于上述 氧化物半導(dǎo)體薄膜要求以下兩個(gè)特性。
[0016](一）氧化物半導(dǎo)體薄膜對(duì)于氧化物半導(dǎo)體加工用濕蝕刻液具有優(yōu)異的可溶性
[0017] S卩，要求借助加工氧化物半導(dǎo)體薄膜時(shí)所用的草酸等的有機(jī)酸系濕蝕刻液，上述 氧化物半導(dǎo)體薄膜以適當(dāng)?shù)乃俣缺晃g刻，能夠沒(méi)有殘?jiān)剡M(jìn)行圖案化。
[0018](二）氧化物半導(dǎo)體薄膜對(duì)于源-漏電極用濕蝕刻液為不溶性
[0019] S卩，要求借助對(duì)于成膜于氧化物半導(dǎo)體薄膜之上的源-漏電極用配線膜進(jìn)行加工 時(shí)所用的濕蝕刻液（例如含有磷酸、硝酸、醋酸等的無(wú)機(jī)酸），源-漏電極以適當(dāng)?shù)乃俣缺晃g 亥IJ，但不會(huì)使上述氧化物半導(dǎo)體薄膜的表面（背溝道）側(cè)被上述濕蝕刻液削剝，或使損害侵 入而致使TFT特性和應(yīng)力耐受性降低。
[0020] 濕蝕刻液的蝕刻程度（蝕刻速度）根據(jù)濕蝕刻液的種類也各不相同，但前述的 IGZ0對(duì)于草酸等濕蝕刻液具有優(yōu)異的可溶性[S卩，上述（一）的氧化物半導(dǎo)體薄膜加工時(shí) 的濕蝕刻性優(yōu)異]，而對(duì)于無(wú)機(jī)酸系濕蝕刻液的可溶性也高，也極容易被無(wú)機(jī)酸系濕蝕刻液 蝕亥lj。因此，在源-漏電極的由濕蝕刻液進(jìn)行的加工時(shí)，存在IGZ0膜消失而TFT的制作困難 或TFT特性等降低這樣的問(wèn)題[即，上述（二）的源-漏電極加工時(shí)的濕蝕刻耐受性差]。 為了解決這樣的問(wèn)題，也研究過(guò)使用不會(huì)對(duì)IGZ0進(jìn)行蝕刻的藥液（NH 4F和H202的混合液） 作為源-漏電極用濕蝕刻液，但上述藥液的壽命短且不穩(wěn)定，因此量產(chǎn)性差。
[0021] 上述（二）的伴隨源-漏電極的濕蝕刻的TFT特性等的降低特別會(huì)出現(xiàn)在不具有 圖1所示的蝕刻阻擋層的背溝道蝕刻（BCE)結(jié)構(gòu)的TFT中。
[0022] S卩，使用了氧化物半導(dǎo)體的底柵薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)大致區(qū)分為圖1所示的不具有 蝕刻阻擋層的背溝道蝕刻型（BCE型）、和圖2所示的具有蝕刻阻擋層8的蝕刻阻擋型（ESL 型）兩類。
[0023] 圖2中的蝕刻阻擋層8就是出于防止對(duì)源-漏電極5實(shí)施蝕刻時(shí)，氧化物半導(dǎo)體 層4受到損傷而晶體管特性降低的目的而完成的。根據(jù)圖2,因?yàn)樵谠?漏電極加工時(shí)對(duì)半 導(dǎo)體層表面的損傷少，所以能夠得到良好的TFT特性。作為上述蝕刻阻擋層，一般使用Si0 2 等絕緣膜。
[0024]相對(duì)于此，在圖1中，因?yàn)椴痪哂形g刻阻擋層，所以能夠使工序數(shù)簡(jiǎn)略化，生產(chǎn)性 優(yōu)異。即，根據(jù)制造方法，在蝕刻時(shí)即使不設(shè)置蝕刻阻擋層，仍可對(duì)氧化物半導(dǎo)體層4不造 成損傷，例如利用剝離法加工源-漏電極5時(shí)對(duì)氧化物半導(dǎo)體層4沒(méi)有損傷，因此不需要蝕 刻阻擋層，這種情況下使用圖1的BCE型。或者，使用即使無(wú)蝕刻阻擋層也能夠發(fā)揮良好的 TFT特性而開(kāi)發(fā)的特別的濕蝕刻液時(shí)，可以使用圖1的BCE型。
[0025] 如上所述，從薄膜晶體管的削減制作成本和工序簡(jiǎn)略化的觀點(diǎn)出發(fā)，推薦使用不 具有蝕刻阻擋層的圖1的BCE型，但前述的濕蝕刻時(shí)的問(wèn)題非常令人擔(dān)憂。當(dāng)然，在圖2的 ESL型中，根據(jù)濕蝕刻液的種類不同，也有可能產(chǎn)生上述問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0026] 本發(fā)明鑒于上述情況而完成的，其目的在于，提供一種具備如下半導(dǎo)體層用氧化 物的薄膜晶體管，該半導(dǎo)體層用氧化物在不具有蝕刻阻擋層的BCE型的薄膜晶體管中，保 持高的場(chǎng)效應(yīng)遷移率，且對(duì)于光、偏壓應(yīng)力等的閾值電壓的變化量小，應(yīng)力耐受性優(yōu)異，并 且（一）對(duì)于氧化物半導(dǎo)體加工用濕蝕刻液具有優(yōu)異的可溶性；（二）對(duì)于在使源-漏電 極圖案化時(shí)所用的濕蝕刻液具有優(yōu)異的耐受性。
[0027] 另外目的在于，提供一種具備如下半導(dǎo)體層用氧化物的薄膜晶體管，該半導(dǎo)體層 用氧化物在具有蝕刻阻擋層的ESL型的薄膜晶體管中，保持高的場(chǎng)效應(yīng)遷移率，且應(yīng)力耐 受性優(yōu)異，并且（一）對(duì)于氧化物半導(dǎo)體加工用濕蝕刻液具有優(yōu)異的可溶性。
[0028] 用于解決課題的手段
[0029] 能夠解決上述課題的本發(fā)明的薄膜晶體管是在基板上至少按順序具有柵電極、柵 極絕緣膜、氧化物半導(dǎo)體層、源-漏電極和保護(hù)所述源-漏電極的保護(hù)膜的薄膜晶體管，具 有如下要點(diǎn)：所述氧化物半導(dǎo)體層是具有由In、Ga、Zn、Sn和0構(gòu)成的第一氧化物半導(dǎo)體層 以及由In、Ga、Zn和0構(gòu)成的第二氧化物半導(dǎo)體層的層疊體，所述第二氧化物半導(dǎo)體層形 成于所述柵極絕緣膜之上，并且所述第一氧化物半導(dǎo)體層形成于所述第二氧化物半導(dǎo)體層 與所述保護(hù)膜之間，并且在所述第一氧化物半導(dǎo)體層中，各金屬元素相對(duì)于除去氧的全部 金屬兀素的含量（原子％，下同）為，In :25%以下（不含0% )、Ga :5%以上、Zn :30. 0? 60. 0%、和 Sn :8 ?30%。
[0030] 所述第一氧化物半導(dǎo)體層相對(duì)于源-漏電極用濕蝕刻液的蝕刻速率，優(yōu)選為所述 源-漏電極的蝕刻速率的1/2以下。
[0031] 另外本發(fā)明的薄膜晶體管是在基板上按順序至少具有柵電極、柵極絕緣膜、氧化 物半導(dǎo)體層、源-漏電極、蝕刻阻擋層和保護(hù)所述源-漏電極的保護(hù)膜的薄膜晶體管，具有 如下要點(diǎn)：所述氧化物半導(dǎo)體層是具有由In、Ga、Zn、Sn和0構(gòu)成的第一氧化物半導(dǎo)體層以 及由In、Ga、Zn和0構(gòu)成的第二氧化物半導(dǎo)體層的層疊體，所述第一氧化物半導(dǎo)體層形成 于所述第二氧化物半導(dǎo)體層與所述蝕刻阻擋層之間，并且在所述第一氧化物半導(dǎo)體層中， 各金屬元素相對(duì)于除去氧的全部金屬元素的含量（原子％，下同）為，In :25%以下（不含 0% )、Ga :8. 0% 以上、Zn :30. 0 ?60. 0%、和 Sn :5 ?35%。
[0032] 此外還優(yōu)選第二氧化物半導(dǎo)體層的厚度為0. 5nm以上。
[0033] 本發(fā)明還包括具備上述薄膜晶體管的顯示裝置。
[0034] 發(fā)明效果
[0035] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種具備如下半導(dǎo)體層用氧化物的薄膜晶體管，該半導(dǎo)體 層用氧化物在不具有蝕刻阻擋層的BCE型的薄膜晶體管中的遷移率高，薄膜晶體管的開(kāi)關(guān) 特性和應(yīng)力耐受性（施加光照射和負(fù)偏壓前后的閾值電壓的偏移量少）優(yōu)異，并且具有濕 蝕刻特性，即，（一）對(duì)于氧化物半導(dǎo)體加工用濕蝕刻液具有優(yōu)異的可溶性（濕蝕刻性）； (二）對(duì)于源-漏電極用濕蝕刻液具有優(yōu)異的耐受性（濕蝕刻耐受性）。
[0036] 另外提供一種具備如下半導(dǎo)體層用氧化物的薄膜晶體管，該半導(dǎo)體層用氧化物在 具有蝕刻阻擋層的ESL型的薄膜晶體管中的遷移率高，薄膜晶體管的開(kāi)關(guān)特性和應(yīng)力耐受 性（施加光照射和負(fù)偏壓前后的閾值電壓的偏移量少）優(yōu)異，并且具有濕蝕刻特性，即， (一）對(duì)于氧化物半導(dǎo)體加二E用濕蝕刻液具有優(yōu)異的可溶性（濕蝕刻性）。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0037] 圖1是用于說(shuō)明具備現(xiàn)有的氧化物半導(dǎo)體層（單層）的薄膜晶體管（BCE型）的 示意剖面圖。
[0038] 圖2是用于說(shuō)明具備現(xiàn)有的氧化物半導(dǎo)體層（單層）的薄膜晶體管（ESL型）的 示意剖面圖。
[0039] 圖3是用于說(shuō)明具備第二氧化物半導(dǎo)體層（從基板側(cè)看位于下側(cè)）和第一氧化物 半導(dǎo)體層（從基板側(cè)位于上側(cè)）的層疊體作為本發(fā)明所用的氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管 (BCE型）的示意剖面圖。
[0040] 圖4是用于說(shuō)明具備第二氧化物半導(dǎo)體層（從基板側(cè)看位于下側(cè)）和第一氧化物 半導(dǎo)體層（從基板側(cè)看位于上側(cè)）的層疊體作為本發(fā)明所用的氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體 管（ESL型）的示意剖面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0041] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果使IGZ0(有時(shí)表述為"第二氧化物半導(dǎo)體層"。）以及由規(guī)定 的組成所構(gòu)成的In、Ga、Zn、Sn和0(以下，有時(shí)表述為"IGZT0"。）構(gòu)成的氧化物（以下， 有時(shí)表述為"第一氧化物半導(dǎo)體層"。）層疊而構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體層，則可達(dá)到預(yù)期的目的， 從而完成了本發(fā)明。
[0042] 在本說(shuō)明書(shū)中所謂"應(yīng)力耐受性優(yōu)異"是指，利用后述的實(shí)施例所述的方法，進(jìn)行 一邊對(duì)于試樣照射白色光，一邊對(duì)柵電極持續(xù)施加負(fù)偏壓的應(yīng)力施加試驗(yàn)進(jìn)行2小時(shí)時(shí)， 應(yīng)力施加試驗(yàn)前后的閾值電壓（Vth)的偏移量AVth (絕對(duì)值）在IGZ0單層為AVth以下。 [0043] 在本說(shuō)明書(shū)中所謂"濕蝕刻特性優(yōu)異"是指，在不具有蝕刻阻擋層的BCE型的情況 下，滿足下述（一）濕蝕刻性優(yōu)異，以及（二）濕蝕刻耐受性優(yōu)異，在具有蝕刻阻擋層的ESL 型的情況下，滿足下述（一）濕蝕刻性優(yōu)異。還有，以下有時(shí)將濕蝕刻性和濕蝕刻耐受性統(tǒng) 稱為"濕蝕刻特性"。
[0044](一）對(duì)于氧化物半導(dǎo)體加工用濕蝕刻液具有優(yōu)異的可溶性（濕蝕刻性優(yōu)異）。即 表示，具有本發(fā)明的層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體薄膜的第一、第二氧化物半導(dǎo)體層借助在加 工氧化物半導(dǎo)體薄膜時(shí)所用的草酸等有機(jī)酸系濕蝕刻液，以大體同程度（〇. 1?4倍）的蝕 刻速率被蝕刻，能夠無(wú)殘?jiān)剡M(jìn)行圖案化。
[0045](二）表示以濕蝕刻液使源-漏電極圖案化時(shí)，雖然源-漏電極被蝕刻，但氧化物 半導(dǎo)體層對(duì)于上述濕蝕刻液為不溶性（濕蝕刻耐受性優(yōu)異）。在本說(shuō)明書(shū)中，為了測(cè)定的簡(jiǎn) 便化，以后述的實(shí)施例的方式在基板上成膜氧化物半導(dǎo)體薄膜，測(cè)定以源-漏電極用濕蝕 刻液進(jìn)行圖案化時(shí)的蝕刻速度，如果這時(shí)的第一氧化物半導(dǎo)體層的蝕刻速度是源-漏電極 的蝕刻速度的1/2以下，則評(píng)價(jià)為對(duì)于源-漏電極用濕蝕刻液的濕蝕刻耐受性優(yōu)異。具有 上述范圍的蝕刻速度的氧化物半導(dǎo)體薄膜難以被上述濕蝕刻液蝕刻，因此氧化物半導(dǎo)體層 的表面（背溝道）側(cè)不會(huì)被上述濕蝕刻液削剝，從而不會(huì)有損傷進(jìn)入而導(dǎo)致TFT特性和應(yīng) 力耐受性降低。
[0046] 以下，說(shuō)明達(dá)成本發(fā)明的情況，并對(duì)于本發(fā)明加以詳述。
[0047] 如上所述，IGZ0作為遷移率高的氧化物半導(dǎo)體層已被通用，但要求應(yīng)對(duì)顯示器的 大型化、高速驅(qū)動(dòng)化的更高的應(yīng)力耐受性。
[0048]因此本發(fā)明人為了提高作為氧化物半導(dǎo)體層有用的IGZ0的應(yīng)力耐受性，而反復(fù) 進(jìn)行了各種研究。
[0049]其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果成為使IGZ0與Si02、A1203、Hf0 2等絕緣體所構(gòu)成的保護(hù)膜（BCE 型）或蝕刻阻擋層（ESL型）（以下，有時(shí)將其統(tǒng)稱為"氧化物系絕緣體"。）接觸的結(jié)構(gòu)時(shí)， 則IGZ0與氧化物系絕緣體的界面由于異種材料的接觸，從而在IGZ0的界面容易形成因氧 缺陷而造成的陷阱能級(jí)。
[0050]因此在本發(fā)明中，使IGZT0所構(gòu)成的第一氧化物半導(dǎo)體層介于由IGZ0構(gòu)成的第二 氧化物半導(dǎo)體層與氧化物絕緣體之間，使氧化物半導(dǎo)體層成為第一、第二氧化物半導(dǎo)體層 的層疊結(jié)構(gòu)。
[0051]即，在本發(fā)明中，在氧化物系絕緣體與第二氧化物半導(dǎo)體層之間，作為第二氧化物 半導(dǎo)體層的保護(hù)層而設(shè)置第一氧化物半導(dǎo)體層。因此，第二氧化物半導(dǎo)體層不會(huì)與氧化物 系絕緣體直接接觸，從而能夠抑制因上述氧缺損引起的陷阱能級(jí)的形成。
[0052]還有，第一氧化物半導(dǎo)體層和第二氧化物半導(dǎo)體層在有無(wú)Sn這一點(diǎn)上，構(gòu)成元素 嚴(yán)格地不同，但除了 Sn以外的元素重復(fù)，因此通過(guò)適當(dāng)控制第一氧化物半導(dǎo)體層的構(gòu)成元 素的比率，能夠抑制在第一氧化物半導(dǎo)體層與第二氧化物半導(dǎo)體層的接觸界面形成陷阱能 級(jí)。其結(jié)果被認(rèn)為是，第二氧化物半導(dǎo)體層的界面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化，保持高遷移率，并且應(yīng)力耐 受:性提_。
[0053]另外，不僅在第一氧化物半導(dǎo)體層與氧化物系絕緣體的界面難以發(fā)生氧缺損，而 且氧化物半導(dǎo)體層整體的遷移率能夠由第二氧化物半導(dǎo)體層充分確保，因此幾乎不會(huì)使氧 化物半導(dǎo)體層整體的遷移率等的TFT特性降低。
[0054]此外在本發(fā)明中，由上述層疊結(jié)構(gòu)能夠改善氧化物半導(dǎo)體層的濕蝕刻特性。即，對(duì) 于BCE型、ESL型而言，（一）本發(fā)明的氧化物半導(dǎo)體層對(duì)于氧化物半導(dǎo)體加工用濕蝕刻液 均具有優(yōu)異的可溶性（濕蝕刻性優(yōu)異）。若使氧化物半導(dǎo)體層成為層疊結(jié)構(gòu)，則由于金屬的 種類和含量的差異，在形成配線圖案時(shí)，有在第一層和第二層側(cè)面蝕刻量不同等而不能圖 案化成為期望的形狀等問(wèn)題發(fā)生。然而在本發(fā)明中，通過(guò)適當(dāng)?shù)乜刂频谝谎趸锇雽?dǎo)體層 和第二氧化物半導(dǎo)體層的成分組成以及組成比，能夠使第一氧化物半導(dǎo)體層和第二氧化物 半導(dǎo)體層的蝕刻速率達(dá)到同等。
[0055]另外，在BCE型的情況下，（二）本發(fā)明的第一氧化物半導(dǎo)體層對(duì)于源-漏電極用 濕蝕刻液的不溶性高（濕蝕刻耐受性優(yōu)異）。本發(fā)明的第一氧化物半導(dǎo)體層難以被無(wú)機(jī)酸 系濕蝕刻液蝕刻，因此氧化物半導(dǎo)體層的表面（背溝道）側(cè)不會(huì)被上述濕蝕刻液削剝或損 傷侵入，而導(dǎo)致TFT特性、應(yīng)力耐受性降低。
[0056]構(gòu)成第一氧化物半導(dǎo)體層的各金屬兀素（In、Ga、Zn、Sn)的含量（相對(duì)于第一氧 化物半導(dǎo)體層中所含的全部金屬元素的比例（除氧以外），下同）考慮第二氧化物半導(dǎo)體層 的種類、組成比、遷移率、載流子密度和濕蝕刻特性等決定即可。
[0057] In :BCE型、ESL型均為25%以下（不含0%)
[0058]In對(duì)于氧化物半導(dǎo)體層的減阻是有效的元素。為了使這樣的效果有效地顯現(xiàn)，無(wú) 論是BCE型、ESL型的何種情況，均優(yōu)選為1 %以上，更優(yōu)選為3%以上，進(jìn)一步優(yōu)選為5%以 上。另一方面，若In含量過(guò)多，則應(yīng)力耐受性降低，因此第一氧化物半導(dǎo)體層無(wú)論在何種情 況均為25%以下，優(yōu)選為23%以下，更優(yōu)選為20%以下。
[0059] Ga:BCE型的情況下為5%以上，ESL型的情況下為8. 0%以上
[0060] Ga抑制氧缺損的發(fā)生，對(duì)于提高應(yīng)力耐受性是有效的元素。為了有效地顯現(xiàn)這樣 的效果，不具有蝕刻阻擋層的BCE型的情況下為5%以上，優(yōu)選為10%以上，更優(yōu)選為15% 以上。另一方面，有蝕刻阻擋層的ESL型的情況下為8.0%以上，優(yōu)選為10%以上，更優(yōu)選 為12%以上。若Ga含量過(guò)多，則承擔(dān)電子的傳導(dǎo)通路的In和Sn量相對(duì)地降低，結(jié)果是遷 移率降低。因此Ga含量無(wú)論是BCE型、ESL型的何種情況，均優(yōu)選為40%以下，更優(yōu)選為 30%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為20%以下。
[0061] Zn :BCE 型、ESL 型均為 30. 0 ?60. 0%
[0062] Zn是對(duì)濕蝕刻速率造成影響的元素，若Zn過(guò)少，則氧化物半導(dǎo)體加工用濕蝕刻液 的濕蝕刻性變差。另外若Zn過(guò)少，則非晶結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，TFT無(wú)法進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。因此 Zn含量無(wú)論是BCE型、ESL型的何種情況均為30. 0%以上，優(yōu)選為35%以上，更優(yōu)選為40% 以上。另一方面，若Zn含量過(guò)多，則對(duì)于氧化物半導(dǎo)體加工用濕蝕刻液的濕蝕刻速率變得 過(guò)快，難以成為期望的圖案形狀。另外氧化物半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶化或In和Sn等的含量相對(duì) 地減少，從而應(yīng)力耐受性劣化。因此Zn含量無(wú)論哪種情況均為60. 0%以下，優(yōu)選為57%以 下，更優(yōu)選為55%以下。
[0063] Sn :BCE型的情況下為8?30%，ESL型的情況下為5?35%
[0064] Sn是對(duì)于提高遷移率、提高濕蝕刻耐受性有效的元素。若Sn含量過(guò)少，則應(yīng)力耐 受性劣化或濕蝕刻速度增加，對(duì)源_漏電極進(jìn)行濕蝕刻時(shí)，招致構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體層的薄 膜的膜厚減少或?qū)Ρ砻娴膿p傷增加，因此帶來(lái)TFT特性的降低。另外，對(duì)于氧化物半導(dǎo)體加 工用濕蝕刻液而言，的濕蝕刻性也變差。因此不具有蝕刻阻擋層的BCE型時(shí)為8%以上，優(yōu) 選為10%以上，更優(yōu)選為12%以上。ESL型時(shí)為5%以上，優(yōu)選為8%以上，更優(yōu)選為10% 以上。若Sn含量過(guò)多，則應(yīng)力耐受性降低且對(duì)于氧化物半導(dǎo)體加工用濕蝕刻液的濕蝕刻速 率降低。特別是在作為氧化物半導(dǎo)體加工用濕蝕刻液通用的草酸等有機(jī)酸中不溶，不能進(jìn) 行氧化物半導(dǎo)體層的加工。因此BCE型時(shí)為30%以下，優(yōu)選為28%以下，更優(yōu)選為25%以 下。另一方面，ESL型時(shí)為35%以下，優(yōu)選為30%以下，更優(yōu)選為25%以下。
[0065] 在BCE型、ESL型中，對(duì)于作為第一氧化物半導(dǎo)體層的優(yōu)選的組成而言，考慮上述 各金屬元素的平衡，均優(yōu)選以有效發(fā)揮期望的特性的方式設(shè)定適當(dāng)?shù)姆秶?br> [0066] 對(duì)于構(gòu)成本發(fā)明的第二氧化物半導(dǎo)體層的金屬元素（In、Ga、Zn)的各金屬之間的 比率而言，只要含有這些金屬的氧化物具有非晶相，并且在顯示半導(dǎo)體特性的范圍，則沒(méi)有 特別限定。不過(guò)由于通過(guò)以上述方式添加的金屬元素的含量（原子％)會(huì)對(duì)遷移率、濕蝕 刻特性造成不良影響，因此期望適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。例如期望濕蝕刻時(shí)的蝕刻速率在第一氧化 物半導(dǎo)體層和第二氧化物半導(dǎo)體層大致為同程度，因此以蝕刻速率比大致為同程度（蝕刻 速率比為0. 1?4倍）的方式調(diào)整成分組成即可。
[0067] 對(duì)于本發(fā)明的第二氧化物半導(dǎo)體層的厚度而言，BCE型、ESL型均沒(méi)有特別限定， 但若第二氧化物半導(dǎo)體層過(guò)薄，則基板面內(nèi)的特性（遷移率、S值、Vth等TFT特性）有可能 產(chǎn)生偏差。因此，從充分地抑制特性的偏差這一觀點(diǎn)出發(fā)，期望第二氧化物半導(dǎo)體層的厚度 優(yōu)選為〇? 5nm以上，更優(yōu)選為5nm以上，進(jìn)一步優(yōu)選為10nm以上。另一方面，若過(guò)厚則氧化 物半導(dǎo)體層的加工性變差，或蝕刻成膜花費(fèi)時(shí)間而生產(chǎn)成本增加，因此優(yōu)選為l〇〇nm以下， 更優(yōu)選為50nm以下。
[0068] 另外第一氧化物半導(dǎo)體層的厚度，BCE型、ESL型也均沒(méi)有特別限定，但若第一氧 化物半導(dǎo)體層的厚度過(guò)薄，則形成上述第一氧化物半導(dǎo)體層的效果無(wú)法充分發(fā)揮，因此在 任意一種情況下，均期望優(yōu)選為20nm以上，更優(yōu)選為30nm以上。另一方面，若過(guò)厚則遷移 率有可能降低，因此任意一種情況下，均期望優(yōu)選為50nm以下，更優(yōu)選為40nm以下。
[0069] 對(duì)于第二氧化物半導(dǎo)體層和第一氧化物半導(dǎo)體層的合計(jì)的膜厚而言，在BCE型、 ESL型中均在上述范圍內(nèi)適當(dāng)組合即可，若氧化物半導(dǎo)體層整體的膜厚過(guò)厚，則生產(chǎn)成本 增加或阻礙薄膜晶體管的薄型化，因此在任意一種情況下，均優(yōu)選為l〇〇nm以下，更優(yōu)選為 50nm以下。合計(jì)膜厚的下限為采用能夠發(fā)揮上述各氧化物半導(dǎo)體層的效果的程度的膜厚即 可。
[0070] 接下來(lái)，對(duì)于本發(fā)明的第一氧化物半導(dǎo)體層（IGZT0)和第二氧化物半導(dǎo)體層 (IGZ0/IZT0)的層疊結(jié)構(gòu)的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0071] 首先，在現(xiàn)有例中，如圖1 (無(wú)蝕刻阻擋層：BCE型），圖2 (有蝕刻阻擋層：ESL型） 所示，由IGZ0所構(gòu)成的第二氧化物半導(dǎo)體層4 (單層）構(gòu)成為第二氧化物半導(dǎo)體層4與保 護(hù)膜6 (圖1)或蝕刻阻擋層8 (圖2)以及柵極絕緣膜3直接接觸的構(gòu)成。
[0072] 圖3是本發(fā)明的BCE型的優(yōu)選實(shí)施方式的一例。因?yàn)榈诙趸锇雽?dǎo)體層4 (IGZ0) 在與保護(hù)膜6的界面容易形成因氧缺損造成的陷阱能級(jí)，所以通過(guò)將第一氧化物半導(dǎo)體層 4A(IGZT0)形成于第二氧化物半導(dǎo)體層（IGZ0)與保護(hù)膜6之間，也能夠保護(hù)第二氧化物半 導(dǎo)體層，以避免氧缺損造成的問(wèn)題和源-漏電極用濕蝕刻液。
[0073] 在圖示例中，以使第一氧化物半導(dǎo)體層4A與保護(hù)膜6直接接觸的方式構(gòu)成，也可 以使其他的層介于第一氧化物半導(dǎo)體層4A與保護(hù)膜6之間。
[0074] 圖4是本發(fā)明的ESL型的優(yōu)選實(shí)施方式的另一例。第一氧化物半導(dǎo)體層4A形成 于第二氧化物半導(dǎo)體層4與蝕刻阻擋層8之間。在圖示例中，以使第一氧化物半導(dǎo)體層4A 與蝕刻阻擋層8直接接觸的方式構(gòu)成，也可以使其他的層介于第一氧化物半導(dǎo)體層4A和蝕 刻阻擋層8之間。因?yàn)榈诙趸锇雽?dǎo)體層4 (IGZ0)在與蝕刻阻擋層8的界面容易形成因 氧缺損造成的陷阱能級(jí)，所以通過(guò)將第一氧化物半導(dǎo)體層4A(IGZT0)形成于第二氧化物半 導(dǎo)體層4(IGZ0)和蝕刻阻擋層之間，能夠消除這樣的問(wèn)題。另外，第二氧化物半導(dǎo)體層4因 為遷移率高，所以不將其配置在蝕刻阻擋層8側(cè)，而是配置在電流大量流過(guò)的柵極絕緣膜3 偵牝由此能夠?qū)崿F(xiàn)高遷移率。
[0075] 接下來(lái)，對(duì)于本發(fā)明的氧化物半導(dǎo)體層的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0076] 優(yōu)選上述由IGZ0構(gòu)成的第二氧化物半導(dǎo)體層以及由IGZT0構(gòu)成的第一氧化物半 導(dǎo)體層以濺射法使用濺射靶（以下，稱為"靶"。）成膜。根據(jù)濺射法，能夠容易地形成成分、 膜厚在膜面內(nèi)均勻性優(yōu)異的薄膜。另外，也可以通過(guò)涂布法等化學(xué)成膜法形成氧化物。
[0077] 作為用于濺射法的靶，優(yōu)選使用含有前述的元素，與期望的氧化物同一組成的濺 射靶，由此，能夠形成組成偏差少的期望成分組成的薄膜。具體來(lái)說(shuō)，作為成膜第二氧化物 半導(dǎo)體層的靶，可以使用由In、Ga及Zn構(gòu)成的氧化物靶（IGZ0靶）。
[0078] 另外作為成膜第一氧化物半導(dǎo)體層的靶，可以使用由In、Ga、Zn及Sn構(gòu)成的氧化 物靶（IGZT0靶）。
[0079] 或者，也可以用使組成不同的兩個(gè)靶同時(shí)放電的共濺射法（Co-Sputter法）成膜。 或者還可以使用含有上述元素的至少兩種以上的混合物的氧化物靶。
[0080] 上述靶可以通過(guò)例如粉末燒結(jié)法制造。
[0081]以濺射法成膜第二氧化物半導(dǎo)體層和第一氧化物半導(dǎo)體層時(shí)，優(yōu)選保持真空狀態(tài) 連續(xù)地成膜。這是由于，若在成膜第二氧化物半導(dǎo)體層和第一氧化物半導(dǎo)體層時(shí)曝露在大 氣中，則空氣中的水分、有機(jī)成分附著在薄膜表面，成為污染（品質(zhì)不良）的原因。
[0082] 使用上述靶以濺射法成膜時(shí)，為了插補(bǔ)在濺射成膜時(shí)從薄膜中脫離的氧，盡可能 提高氧化物半導(dǎo)體層的密度（優(yōu)選為6. Og/cm3以上），優(yōu)選適當(dāng)?shù)乜刂瞥赡r(shí)的氣壓、氧 添加量（氧的分壓）、向?yàn)R射靶的接通功率、基板溫度、T-S間距離（濺射靶與基板的距離） 等。
[0083] 具體來(lái)說(shuō)，例如，優(yōu)選以下述濺射條件進(jìn)行成膜。
[0084] 使用上述靶進(jìn)行濺射時(shí)，優(yōu)選將基板溫度大體控制在室溫?200°C左右，適當(dāng)?shù)乜?制氧添加量而進(jìn)行。
[0085] 只要以作為半導(dǎo)體而表現(xiàn)出工作的方式，氧添加量根據(jù)濺射裝置的構(gòu)成、靶組成 等適當(dāng)控制即可，優(yōu)選以半導(dǎo)體載流子濃度為1〇 15?l〇16cnr3的方式添加氧量。
[0086] 另外，優(yōu)選適當(dāng)?shù)乜刂茷R射成膜時(shí)的氣壓、對(duì)濺射靶的接通功率、T-S間距離（濺 射靶與基板的距離）等，調(diào)整氧化物半導(dǎo)體層的密度。例如，為了抑制濺射原子間的散射， 成膜時(shí)的總氣壓越低越好，越能夠形成致密（高密度）的膜。優(yōu)選的氣壓大致優(yōu)選在1? 3mTorr的范圍內(nèi)。另外接通功率也越高越好，推薦大致設(shè)定在200W以上。
[0087] 另外氧化物半導(dǎo)體層的密度根據(jù)成膜后的熱處理?xiàng)l件也會(huì)受到影響，因此優(yōu)選也 適當(dāng)控制成膜后的熱處理?xiàng)l件。成膜后的熱處理，優(yōu)選例如在大氣氣氛和水蒸氣氣氛下，大 致以250?400°C進(jìn)行10分鐘?3小時(shí)左右。這樣的熱處理在例如TFT的制造過(guò)程的熱過(guò) 程也可以控制。例如通過(guò)進(jìn)行預(yù)退火處理（對(duì)氧化膜半導(dǎo)體層進(jìn)行濕蝕刻之后的圖案化后 的熱處理）能夠提高密度。
[0088] 在本發(fā)明中，也包括具備上述氧化物作為TFT的半導(dǎo)體層的TFT。TFT中只要上述 氧化物半導(dǎo)體層具備第二氧化物半導(dǎo)體層和第一氧化物半導(dǎo)體層的層疊結(jié)構(gòu)即可，對(duì)于包 括柵極絕緣膜在內(nèi)的其他的構(gòu)成沒(méi)有特別限定。例如在基板上設(shè)置柵電極、柵極絕緣膜、上 述氧化物半導(dǎo)體層、源電極、漏電極（有時(shí)將源電極和漏電極總稱為源_漏電極）、保護(hù)膜及 蝕刻阻擋層時(shí)，至少具有蝕刻阻擋層（ESL型）即可，如果其構(gòu)成是通常采用的構(gòu)成，則沒(méi)有 特別限定。還有，保護(hù)膜以在圖中也有所顯示的方式，形成于源-漏電極的上側(cè)，但也可以 在保護(hù)柵極絕緣膜、上述氧化物半導(dǎo)體層、源-漏電極的主旨下形成。
[0089] 以下，邊參照?qǐng)D3邊說(shuō)明不具有蝕刻阻擋層的BCE型TFT的制造方法的實(shí)施方式。 圖3和以下的制造方法表示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的一例，但并沒(méi)有限定于此的意思。例如 在圖3中示出了底柵型結(jié)構(gòu)的TFT，但并不限定于此，也可以是在氧化物半導(dǎo)體層之上按順 序具備柵極絕緣膜和柵電極的頂柵型TFT。
[0090] 在圖3中，在基板1上形成有柵電極2和柵極絕緣膜3,其上形成有第二氧化物 半導(dǎo)體層4。在第二氧化物半導(dǎo)體層4上形成有第一氧化物半導(dǎo)體層4A，進(jìn)而在其上形成 源-漏電極5,之上形成有保護(hù)膜（絕緣膜）6,透明導(dǎo)電膜（未圖示）經(jīng)由接觸孔7,與漏電 極5電連接。
[0091]在基板1上形成柵電極2和柵極絕緣膜3的方法沒(méi)有特別限定，可以采用通常使 用的方法。另外，柵電極2和柵極絕緣膜3的種類也沒(méi)有特別限定，可以使用通用的部件。 例如作為柵電極，可以優(yōu)選使用電阻率低的A1和Cu金屬、耐熱性高的Mo、Cr、Ti等高熔點(diǎn) 金屬或它們的合金。另外，作為柵極絕緣膜3,可代表性地例示氮化硅膜（SiN)、氧化硅膜 (Si02)、氮氧化硅膜（SiON)等。除此以外，也可以使用A1 203和Y203等氧化物、或?qū)⑺鼈兗?以層疊的部件。
[0092] 接著，形成氧化物半導(dǎo)體層（從基板側(cè)按順序?yàn)榈诙趸锇雽?dǎo)體層4、第一氧化 物半導(dǎo)體層4A)。第二氧化物半導(dǎo)體層4也可以通過(guò)使用IGZ0靶的DC濺射法或RF濺射法 成膜。同樣，第一氧化物半導(dǎo)體層4A也可以通過(guò)使用構(gòu)成第一氧化物半導(dǎo)體層4A的IGZT0 靶的DC濺射法或RF濺射法成膜。
[0093] 優(yōu)選使第二氧化物半導(dǎo)體層4、第一氧化物半導(dǎo)體層4A依次經(jīng)真空一環(huán)連續(xù)成 膜。這時(shí)，若控制第一氧化物半導(dǎo)體而使之滿足上述的組成，則濺射速率提高，并且濕蝕刻 特性也提_。
[0094] 對(duì)于氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行濕蝕刻后，進(jìn)行圖案化。在緊接圖案化之后，為了改善氧 化物半導(dǎo)體層的膜質(zhì)而優(yōu)選進(jìn)行熱處理（預(yù)退火），由此，晶體管特性的通態(tài)電流和場(chǎng)效應(yīng) 遷移率上升，使得晶體管性能提高。作為預(yù)退火條件，例如，可列舉溫度：約250?400°C、 時(shí)間：約10分鐘?1小時(shí)等。
[0095] 預(yù)退火之后形成源-漏電極。源-漏電極5的種類未特別限定，能夠使用通用的。 例如與柵電極同樣，也可以使用Mo、A1和Cu等的金屬或合金。
[0096]作為源_漏電極5的形成方法，例如可以通過(guò)磁控濺射法成膜金屬薄膜后，通過(guò)光 刻使之圖案化，進(jìn)行濕蝕刻而形成電極。
[0097] 接著，在氧化物半導(dǎo)體層4A、源-漏電極5之上通過(guò)CVD (Chemical Vapor Deposition)法成膜保護(hù)膜6。保護(hù)膜6可以使用Si02、Si0N或SiN等。另外，也可以使用 濺射法形成保護(hù)膜6。氧化物半導(dǎo)體層4A的表面由于CVD造成的等離子體損傷而容易發(fā)生 導(dǎo)通化（推測(cè)可能是由于在第一氧化物半導(dǎo)體表面生成的氧缺陷成為電子供體。），因此也 可以在保護(hù)膜6的成膜前進(jìn)行N 20等離子體照射。N20等離子體的照射條件采用例如下述 文獻(xiàn)所述的條件即可。
[0098] J.Park等，Appl.Phys.Lett.，1993, 053505 (2008)
[0099] 接著，基于常規(guī)方法，經(jīng)由接觸孔7將透明導(dǎo)電膜與漏電極5電連接。透明導(dǎo)電膜 和漏電極的種類未特別限定，可以使用通常所用的部件。作為漏電極，可以使用例如前述的 源-漏電極中例示的漏電極。
[0100] 以下，邊參照?qǐng)D4邊說(shuō)明具有蝕刻阻擋層的ESL型TFT的制造方法的實(shí)施方式。圖 4和以下的制造方法中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的一例，但并沒(méi)有限定于此的意思。例 如在圖4中，雖然示出的是底柵型結(jié)構(gòu)的TFT，但并不限定于此，也可以是在氧化物半導(dǎo)體 層之上按順序具備柵極絕緣膜和柵電極的頂柵型TFT。在頂柵型TFT中，使第一氧化物半導(dǎo) 體層介于第二氧化物半導(dǎo)體層與蝕刻阻擋層之間即可。
[0101] 在圖4中，在基板1上形成有柵電極2和柵極絕緣膜3,其上形成有第二氧化物半 導(dǎo)體層4。在第二氧化物半導(dǎo)體層4上形成有第一氧化物半導(dǎo)體層4A，進(jìn)而在其上形成蝕 刻阻擋層8、源-漏電極5,之上形成有保護(hù)膜（絕緣膜）6,透明導(dǎo)電膜（未圖示）經(jīng)由接觸 孔7,與漏電極5電連接。
[0102] 在基板1上形成柵電極2和柵極絕緣膜3的方法沒(méi)有特別限定，可以采用通常所 用的方法。另外，柵電極2和柵極絕緣膜3的種類也沒(méi)有特別限定，可以使用通用的部件。 例如作為柵電極，可以優(yōu)選使用電阻率低的A1和Cu金屬、耐熱性高的Mo、Cr、Ti等高熔點(diǎn) 金屬、或它們的合金。另外，作為柵極絕緣膜3,可代表性地例示氮化硅膜（SiN)、氧化硅膜 (Si0 2)、氮氧化硅膜（SiON)等。除此以外，也可以使用A1203和Y20 3等氧化物、或?qū)⑺鼈兗?以層疊的部件。
[0103] 接著，形成氧化物半導(dǎo)體層（從基板側(cè)按順序?yàn)榈诙趸锇雽?dǎo)體層4、第一氧化 物半導(dǎo)體層4A)。第二氧化物半導(dǎo)體層4也可以通過(guò)使用IGZ0靶的DC濺射法或RF濺射法 成膜。同樣，第一氧化物半導(dǎo)體層4A也可以通過(guò)使用構(gòu)成第一氧化物半導(dǎo)體層4A的IGZT0 靶的DC濺射法或RF濺射法成膜。
[0104] 優(yōu)選使第二氧化物半導(dǎo)體層4、第一氧化物半導(dǎo)體層4A依次經(jīng)真空一環(huán)連續(xù)成 膜。這時(shí)，若控制第一氧化物半導(dǎo)體而使之滿足上述的組成，則濺射速率提高，并且濕蝕刻 特性也提_。
[0105] 對(duì)于氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行濕蝕刻后，進(jìn)行圖案化。在緊接圖案化之后，為了改善氧 化物半導(dǎo)體層的膜質(zhì)而優(yōu)選進(jìn)行熱處理（預(yù)退火），由此，晶體管特性的通態(tài)電流和場(chǎng)效應(yīng) 遷移率上升，使得晶體管性能提高。作為預(yù)退火條件，例如，可列舉溫度：約250?400°C、 時(shí)間：約10分鐘?1小時(shí)等。
[0106] 預(yù)退火之后形成蝕刻阻擋層8。蝕刻阻擋層8 -般使用的是Si02等絕緣膜。若不 形成蝕刻阻擋層8而形成源-漏電極5,則有可能對(duì)源-漏電極5實(shí)施蝕刻時(shí)，氧化物半導(dǎo) 體層受到損傷，而晶體管特性降低。蝕刻阻擋層8的利類沒(méi)有特別限定，使用通用的蝕刻阻 擋層即可，例如與保護(hù)膜同樣，由Si0 2等形成即可。
[0107] 源-漏電極5的種類未特別限定，可以使用通用的源-漏電極。例如也可以與柵 電極同樣使用Mo、A1和Cu等金屬或合金。電極的形成廣泛使用濺射法。
[0108] 作為源_漏電極5的形成方法，例如可以通過(guò)磁控濺射法成膜金屬薄膜后，通過(guò)光 刻使之圖案化，進(jìn)行濕蝕刻而形成電極。
[0109] 接著，在氧化物半導(dǎo)體層4A、源-漏電極5之上通過(guò)CVD (Chemical Vapor Deposition)法成膜保護(hù)膜6。保護(hù)膜6可以使用Si02、Si0N或SiN等。另外，也可以使用 濺射法形成保護(hù)膜6。
[0110] 接著，基于常規(guī)方法，經(jīng)由接觸孔7將透明導(dǎo)電膜與漏電極5電連接。透明導(dǎo)電膜 和漏電極的種類未特別限定，可以使用通常所用的部件。作為漏電極，可以使用例如前述的 源-漏電極中例示的漏電極。
[0111] 本申請(qǐng)基于2012年6月6日申請(qǐng)的日本國(guó)專利申請(qǐng)第2012-129398號(hào)主張優(yōu)先 權(quán)的利益。2012年6月6日申請(qǐng)的日本國(guó)專利申請(qǐng)第2012-129398號(hào)的說(shuō)明書(shū)的全部?jī)?nèi) 容，在本申請(qǐng)中用于參考而援引。
[0112] 實(shí)施例
[0113] 以下，列舉實(shí)施例更具體地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不受下述實(shí)施例限制，在能夠符 合前、后述的主旨的范圍內(nèi)也可以適當(dāng)變更實(shí)施，這些均包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
[0114] 實(shí)施例1(BCE型）
[0115](應(yīng)力耐受性的評(píng)價(jià)）
[0116] 制作具有氧化物半導(dǎo)體層的TFT (圖1、圖3)，評(píng)價(jià)應(yīng)力耐受性。
[0117] 首先，在玻璃基板1 (Corning公司制造的EAGLE XG，直徑lOOmmX厚度0. 7mm)上， 依次作為柵電極2將Mo薄膜成膜為lOOnm，以及作為柵極絕緣膜3成膜Si02 (200nm)。柵電 極2使用純Mo的濺射靶，通過(guò)DC濺射法，以成膜溫度：室溫、成膜功率：300W、載氣：Ar、氣 壓：2mTorr、Ar氣流量：20sccm的條件進(jìn)行成膜。另外，柵極絕緣膜3使用等離子體CVD法， 以載氣：SiHjPN 20的混合氣體、成膜功率：100W、成膜時(shí)的氣壓：133Pa、成膜溫度：320°C的 條件進(jìn)行成膜。
[0118] 其次，在柵極絕緣膜3上成膜第二氧化物半導(dǎo)體層4(IGZ0 :以原子％比計(jì)為 In : Ga : Zn=l : 1 : 1)之后，使用具有氧化物半導(dǎo)體層的組成相應(yīng)組成的氧化物濺射 靶，通過(guò)下述條件的濺射法，以規(guī)定的膜厚成膜表1所示的組成的氧化物半導(dǎo)體層（第一氧 化物半導(dǎo)體層4A)(表1中，No. 1?10 ;圖3)。還有，在以下的實(shí)施例中，只要沒(méi)有特別指 出，則使第一氧化物半導(dǎo)體層的膜厚為30nm，使第二氧化物半導(dǎo)體層的膜厚為10nm而進(jìn)行 實(shí)驗(yàn)。
[0119] 還有，在圖1的例子中，氧化物半導(dǎo)體層只有第二氧化物半導(dǎo)體層4(單層），第一 氧化物半導(dǎo)體層4A未成膜。
[0120] 構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體層的第二氧化物半導(dǎo)體層4和第一氧化物半導(dǎo)體層4A的成膜， 在途中對(duì)腔室不開(kāi)放大氣，連續(xù)地進(jìn)行成膜。
[0121] 按照這樣得到的氧化物半導(dǎo)體層中的金屬元素的各含量通過(guò)XPS(X_ray Photoelectron Spectroscopy)法進(jìn)行分析。第一、第二氧化物半導(dǎo)體層的金屬元素的含量 與用于成膜的氧化物濺射靶中的金屬元素的含量的組成比相同。
[0122] 第二氧化物半導(dǎo)體層4、第一氧化物半導(dǎo)體層4A的成膜均使用DC濺射法成膜。濺 射所使用的裝置是（株）ULVAC公司制造的" CS-200 "，濺射條件如下。
[0123] 基板溫度：室溫
[0124] 氣壓：lmTorr
[0125] 氧分壓：〇y(Ar+02) X 100 = 4%
[0126] 成膜功率密度：2. 55W/cm2
[0127] 按照上述這樣成膜氧化物半導(dǎo)體層后，通過(guò)光刻和濕蝕刻進(jìn)行圖案化。作為濕蝕 刻液，使用關(guān)東化學(xué)社制造的" IT0-07N"。
[0128] 使氧化物半導(dǎo)體層圖案化之后，為了使膜質(zhì)提高而進(jìn)行預(yù)退火處理。預(yù)退火在大 氣氣氛中以350°C進(jìn)行1小時(shí)。
[0129] 其次，使用純Mo,通過(guò)剝離法形成源-漏電極5。具體來(lái)說(shuō)使用光刻膠進(jìn)行圖案化 后，通過(guò)DC濺射法成膜Mo薄膜（膜厚為100nm)。源-漏電極用Mo薄膜的成膜條件與上述 柵電極相同。其后，通過(guò)光刻和濕蝕刻進(jìn)行圖案化。濕蝕刻液使用nagasechemtex公司制 造的"AC101"。具體來(lái)說(shuō)就是使用混酸蝕刻劑（AC101 :純水=1 : 0. 75)，一邊將液溫保 持在室溫一邊切實(shí)地進(jìn)行圖案化，并且為了防止源-漏電極的短路，而進(jìn)行對(duì)于膜厚相當(dāng) 于20%的過(guò)度蝕刻。接著，在丙酮液中放入超聲波清洗器中除去多余的光刻膠，使TFT的溝 道長(zhǎng)度為10 y m,溝道寬度為25 ii m。
[0130] 按照這樣形成源-漏電極5后，在其上形成保護(hù)氧化物半導(dǎo)體層的保護(hù)膜6。作 為保護(hù)膜6,使用Si0 2 (膜厚100nm)和SiN (膜厚150nm)的層疊膜（合計(jì)膜厚350nm)。上 述Si02和SiN的形成通過(guò)使用SUMC0公司制造的"H)-220NL"，并利用等離子體CVD法來(lái)進(jìn) 行。在本實(shí)施例中，利用N20氣進(jìn)行等離子體處理后，依次形成Si02膜和SiN膜。Si0 2膜的 形成使用N20和SiH4的混合氣體，SiN膜的形成使用SiH4、N 2、NH3的混合氣體。任意一種情 況下，成膜功率均為100W，成膜溫度均為150°C。
[0131] 接著通過(guò)光刻和干蝕刻，在保護(hù)膜6上形成用于晶體管特性評(píng)價(jià)用測(cè)試的接觸孔 7。
[0132] 對(duì)于按照這樣得到的各TFT，按以下方式評(píng)價(jià)施加光照射和負(fù)偏壓應(yīng)力后的應(yīng)力 耐受性。
[0133] 在本實(shí)施例中，進(jìn)行了一邊對(duì)柵電極施加負(fù)偏壓、一邊照射光（白色光）的應(yīng)力施 加試驗(yàn)。應(yīng)力施加條件如下。作為光的波長(zhǎng)，選擇了接近氧化物半導(dǎo)體的帶隙，晶體管特性 容易變動(dòng)的400nm左右。
[0134]柵電壓：_20V
[0135] 基板溫度：60°C
[0136] 光應(yīng)力
[0137]波長(zhǎng)：400nm
[0138] 照度（照射到TFT的光的強(qiáng)度）：0? 1iiW/cm2
[0139] 光源：0PT0SUPPLY社制造的LED (由ND濾光片調(diào)整光量）
[0M0] 應(yīng)力施加時(shí)間：2小時(shí)
[0141] 在本實(shí)施例中，以2小時(shí)的應(yīng)力施加下的閾值電壓的變動(dòng)值為閾值電壓偏移量 A Vth，作為TFT特性的應(yīng)力耐受性的指標(biāo)。在本發(fā)明中，A Vth (絕對(duì)值）為8. 0V以下（比 圖1的現(xiàn)有例（單層）的構(gòu)成例（參考標(biāo)準(zhǔn)）的AVth低的值）的評(píng)價(jià)為應(yīng)力耐受性良好 (〇評(píng)價(jià)）。結(jié)果示于表1中。
[0142](濕蝕刻特性的評(píng)價(jià)）
[0143] 為了評(píng)價(jià)濕蝕刻特性，不使氧化物半導(dǎo)體層成為層疊結(jié)構(gòu)，而是分別對(duì)于第一、第 二氧化物半導(dǎo)體層、純Mo膜，測(cè)定使用氧化物半導(dǎo)體加工用蝕刻液或源-漏電極用蝕刻液 時(shí)的蝕刻速率。并且，評(píng)價(jià)對(duì)于氧化物半導(dǎo)體加工用蝕刻液的濕蝕刻性（第一氧化物半導(dǎo) 體層與第二氧化物半導(dǎo)體層的蝕刻速率差）、對(duì)于源-漏電極用蝕刻液的濕蝕刻耐受性（第 一氧化物半導(dǎo)體層與純Mo膜的蝕刻速率差）。
[0144] 對(duì)于用于本發(fā)明的層疊結(jié)構(gòu)的第一氧化物半導(dǎo)體層，按以下的方式制作試樣，評(píng) 價(jià)濕蝕刻特性。
[0145]與實(shí)施例1 (應(yīng)力耐受性評(píng)價(jià)）同樣，在玻璃基板上依次成膜柵電極（Mo)、柵極絕 緣膜（Si02)。接著將 InZnSnO(In : Zn : Sn = 20 : 56.7 : 23.3)、Ga203、Zn0 和 511〇2這 4個(gè)靶配置在基板的周圍，在靜止的基板上，以上述應(yīng)力耐受性評(píng)價(jià)的第一氧化物半導(dǎo)體層 的濺射條件相同的條件的濺射法，成膜第一氧化物半導(dǎo)體層（膜厚40nm)。
[0146] 根據(jù)這樣的成膜方法，能夠通過(guò)基板上的位置改變IGZT0的組成比。即，隨著遠(yuǎn)離 靶，膜中的靶構(gòu)成元素的比率降低。例如在靠近Sn02-的位置，組成為In:Ga:Zn:Sn =13. 9 : 9. 6 : 55.8: 20. 7 (表 1 的 No. 9)，在基板中央為In:Ga:Zn:Sn= 5.6 : 39.8 : 38.9 : 15.7(No.6)。另外在靠近ZnO靶的位置為In:Ga:Zn:Sn= 6. 0 ： 15. 0 ： 73. 0 ： 6. 0(N〇. 5) 〇
[0147] 還有，這樣的成膜方法作為一直以來(lái)調(diào)制最佳的組成比的方法被確立。
[0148] 另外，還分別制作相當(dāng)于第二氧化物半導(dǎo)體層的IGZ0 (按原子％比計(jì) In : Ga : Zn=l : 1 : 1)、相當(dāng)于源-漏電極的純Mo膜（成膜條件分別與實(shí)施例1(應(yīng) 力耐受性評(píng)價(jià)）相同），同樣研究相對(duì)于各濕蝕刻液的濕蝕刻特性。
[0149] 上述各試樣的濕蝕刻特性是以如下方式進(jìn)行的，（一）在氧化物半導(dǎo)體加工用濕 蝕刻液[關(guān)東化學(xué)社制造的"IT0-07N"，液溫：室溫]中浸漬上述試樣而進(jìn)行蝕刻。測(cè)定蝕 刻前后的氧化物半導(dǎo)體薄膜的膜厚的變化（削剝量），依據(jù)與蝕刻時(shí)間的關(guān)系算出蝕刻速 度。
[0150] 另外，（二）在源-漏電極用濕蝕刻液[nagasechemtex公司制造的"AC101"和純 水的混酸蝕刻劑（AC101 :純水=1 : 0.75)，液溫：室溫]中浸漬上述試樣而進(jìn)行蝕刻，同 樣算出蝕刻速度。
[0151] 還有，相當(dāng)于第二半導(dǎo)體層的IGZ0膜相對(duì)于氧化物半導(dǎo)體加工用濕蝕刻液的蝕 刻速率為21nm/分鐘。另外，純Mo膜的蝕刻速率相對(duì)于源-漏電極用濕蝕刻液為200nm/ 分鐘。
[0152] IGZT0膜（No.1?10)與IGZ0膜的蝕刻速率比為0? 1?4倍時(shí)，（一）對(duì)于氧化 物半導(dǎo)體加工用濕蝕刻液的濕蝕刻性評(píng)價(jià)為良好（〇），上述蝕刻速率比在上述范圍外時(shí) 評(píng)價(jià)為不良（X)。
[0153] 另外，如果第一氧化物半導(dǎo)體層的蝕刻速率相對(duì)于純Mo膜的蝕刻速率為1/2以 下，則（二）對(duì)于源-漏電極用濕蝕刻液的濕蝕刻耐受性評(píng)價(jià)為良好（〇），超過(guò)1/2時(shí)上 述濕蝕刻耐受性評(píng)價(jià)為不良（X)。
[0154](綜合評(píng)價(jià)）
[0155] 基于上述應(yīng)力耐受性和濕蝕刻特性的結(jié)果，以下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定。
[0156] 〇：應(yīng)力耐受性AVth彡8. 0V，并且
[0157] 濕蝕刻特性
[0158](一）氧化物半導(dǎo)體層用蝕刻液：〇評(píng)價(jià)
[0159](二）源-漏電極用濕蝕刻液：〇評(píng)價(jià)
[0160] X:上述〇評(píng)價(jià)以外
[0161] 還有，所述" A Vth < 8. 0V"是與第二氧化物半導(dǎo)體層單層的情況相比，應(yīng)力耐受 性可以評(píng)價(jià)為良好的基準(zhǔn)。
[0162] 【表1】
[0163]

【權(quán)利要求】
1. 一種薄膜晶體管，其特征在于，在基板上至少按順序具有柵電極、柵極絕緣膜、氧化 物半導(dǎo)體層、源-漏電極和保護(hù)所述源-漏電極的保護(hù)膜， 所述氧化物半導(dǎo)體層是具有由In、Ga、Zn、Sn和0構(gòu)成的第一氧化物半導(dǎo)體層以及由 In、Ga、Zn和0構(gòu)成的第二氧化物半導(dǎo)體層的層疊體， 所述第二氧化物半導(dǎo)體層形成于所述柵極絕緣膜之上，并且所述第一氧化物半導(dǎo)體層 形成于所述第二氧化物半導(dǎo)體層與所述保護(hù)膜之間，并且， 在所述第一氧化物半導(dǎo)體層中，各金屬元素相對(duì)于除去氧的全部金屬元素的含量按原 子％計(jì)為 In :25%以下且不含0%、 Ga :5%以上、 Zn :30. 0 ?60. 0%、和 Sn :8 ?30%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其中，所述第一氧化物半導(dǎo)體層相對(duì)于源-漏電 極用濕蝕刻液的蝕刻速率，是所述源-漏電極的蝕刻速率的1/2以下。
3. -種薄膜晶體管，其特征在于，在基板上至少按順序具有柵電極、柵極絕緣膜、氧化 物半導(dǎo)體層、源-漏電極、蝕刻阻擋層和保護(hù)所述源-漏電極的保護(hù)膜， 所述氧化物半導(dǎo)體層是具有由In、Ga、Zn、Sn和0構(gòu)成的第一氧化物半導(dǎo)體層以及由 In、Ga、Zn及0構(gòu)成的第二氧化物半導(dǎo)體層的層疊體， 所述第二氧化物半導(dǎo)體層形成于所述柵極絕緣膜之上，并且所述第一氧化物半導(dǎo)體層 形成于所述第二氧化物半導(dǎo)體層與所述蝕刻阻擋層之間，并且， 在所述第一氧化物半導(dǎo)體層中，各金屬元素相對(duì)于除去氧的全部金屬元素的含量按原 子％計(jì)為 In :25%以下且不含0%、 Ga :8. 0% 以上、 Zn :30. 0 ?60. 0%、和 Sn :5 ?35%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的薄膜晶體管，其中，所述第二氧化物半導(dǎo)體層的 厚度為〇. 5nm以上。
5. -種顯示裝置，其具備權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的薄膜晶體管。
【文檔編號(hào)】H01L21/363GK104335353SQ201380025842
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2013年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月6日
【發(fā)明者】岸智彌, 廣瀨研太, 森田晉也, 釘宮敏洋 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所