薄膜晶體管和顯示裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[OOOU 本發(fā)明設(shè)及用于液晶顯示器和有機(jī)化顯示器等的顯示裝置的薄膜晶體管（TFT)、 W及具備該薄膜晶體管的顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 非晶（非晶質(zhì)）氧化物半導(dǎo)體與通用的非晶娃（a-Si)相比，具有高載流子遷移率 (也稱為場效應(yīng)遷移率。W下，有時僅稱為"遷移率"。），光學(xué)帶隙大，能夠W低溫成膜，因 此，期待其面向要求大型、高分辨率、高速驅(qū)動的新一代顯示器或耐熱性低的樹脂基板等的 應(yīng)用（專利文獻(xiàn)1等）。
[0003] 氧化物半導(dǎo)體之中，特別是由銅、嫁、鋒和氧構(gòu)成的非晶氧化物半導(dǎo)體 (In-Ga-化-0, W下有時稱為"IGZ0"。），因?yàn)榫哂蟹浅８叩妮d流子遷移率，所W優(yōu)選使用。 例如在非專利文獻(xiàn)1和2中公開了將In : Ga :化=1. 1 : 1. 1 : 0. 9(原子％比）的氧 化物半導(dǎo)體薄膜用于薄膜晶體管（TFT)的半導(dǎo)體層（活性層）。
[0004] 將氧化物半導(dǎo)體作為薄膜晶體管的半導(dǎo)體層使用時，不僅要求載流子濃度（遷移 率）高，而且還要求TFT的開關(guān)特性（晶體管特性、TFT特性）優(yōu)異。具體來說，有如下要 求：（1)通態(tài)電流（對柵電極和漏電極施加正電壓時的最大漏電流）高；（2)斷態(tài)電流（對 柵電極施加負(fù)電壓，對漏電極施加正電壓時的漏電流）低；（3)SS值（Subt虹eshold Swing ; 亞闊值擺幅；使漏電流提高1個數(shù)量級所需要的柵電壓）低；(4)闊值電壓（對漏電極施加 正電壓，對柵電壓施加正負(fù)任意一種電壓時，漏電流開始流通的電壓）不隨時間上發(fā)生變 化而保持穩(wěn)定；并且，（5)遷移率高；等。
[0005] 此外，使用了 IGZ0等氧化物半導(dǎo)體層的TFT，還要求對于電壓施加或光照射等的 應(yīng)力的耐受性（應(yīng)力耐受性）優(yōu)異。例如所指出的有，對于柵電極持續(xù)施加電壓時，或持 續(xù)照射在半導(dǎo)體層發(fā)生吸收的藍(lán)色波段的光時，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W闊值電壓向負(fù)側(cè)大幅變化（偏移）， 由此導(dǎo)致TFT的開關(guān)特性變化。若由于光照射或電壓施加形成的應(yīng)力導(dǎo)致開關(guān)特性變化， 則招致顯示裝置自身的可靠性降低。
[0006] 另外，在有機(jī)化顯示器中也同樣，來自發(fā)光層的泄漏光照射到半導(dǎo)體層上，產(chǎn)生 闊值電壓等的值發(fā)生偏差、變動該樣的問題。
[0007] 特別是像該樣的闊值電壓的偏移會招致具備TFT的液晶顯示器和有機(jī)化顯示器 等的顯示裝置自身的可靠性降低，所W迫切希望應(yīng)力耐受性的提高（應(yīng)力施加前后的變化 量少）。
[000引作為改善TFT的電氣特性的技術(shù)，例如，可列舉專利文獻(xiàn)2。在專利文獻(xiàn)2中公開 有一種技術(shù)，其使與形成溝道區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層接觸的絕緣層（含柵極絕緣層）的氨 濃度減少至低于6Xl0w原子/cm3, W抑制氨向氧化物半導(dǎo)體層的擴(kuò)散。若氨擴(kuò)散至氧化物 半導(dǎo)體層，則氧化物半導(dǎo)體層內(nèi)的載流子過剩，因此，闊值電壓向負(fù)方向變動，即使在沒有 向柵電極施加電壓的狀態(tài)（Vg = 0V)下，漏電流仍流通（常導(dǎo)通），成為電氣特性不良的晶 體管。因此在專利文獻(xiàn)2中記述，使與氧化物半導(dǎo)體層接觸的絕緣層成為氨濃度減少了的 氧化物絕緣層，從而抑制氨向氧化物半導(dǎo)體層的擴(kuò)散，因?yàn)檠鯊慕^緣層被供給到氧化物半 導(dǎo)體層的缺陷，所W晶體管的電氣特性變得良好。在專利文獻(xiàn)2中記述，用于發(fā)揮該樣的效 果的絕緣層中的氨濃度需要減少至低于6Xl0w原子/cm 3。另外還記述了，W等離子體CVD 法形成該樣降低了氨濃度的絕緣層時，作為堆積性氣體，必須選擇使用在分子結(jié)構(gòu)中不含 氨的氣體（即，不是通常所用的Si&，而是使用SiF4)。然而，在上述專利文獻(xiàn)2中，對于應(yīng) 力耐受性的提高（特別是對于光或偏壓應(yīng)力的闊值電壓變化的減少）完全沒有注意。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)1 ;日本特開2011-108873號公報
[0012] 專利文獻(xiàn)2 ;日本特開2012-9845號公報 [001引非專利文獻(xiàn)
[0014] 非專利文獻(xiàn)1 ;固體物理，V0L44, P621 (2009)
[0015] 非專利文獻(xiàn) 2 ;化Uire，VOL432, P488 (2004)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 發(fā)明所要解決的課題
[0017] 本發(fā)明鑒于上述情況而形成，其目的在于，提供一種在具備氧化物半導(dǎo)體層薄膜 的薄膜晶體管中，對于光或偏壓應(yīng)力等，闊值電壓的變化量小的應(yīng)力耐受性優(yōu)異的薄膜晶 體管、W及具備薄膜晶體管的顯示裝置。
[001引用于解決課題的手段
[0019] 能夠解決上述課題的本發(fā)明的薄膜晶體管是具備柵電極、用于溝道層的氧化物半 導(dǎo)體層、配置在柵電極與溝道層之間的柵極絕緣膜的薄膜晶體管，在如下方面具有要點(diǎn)：構(gòu) 成所述氧化物半導(dǎo)體層的金屬元素是從In、Ga、化和Sn所構(gòu)成的組中選擇的至少一種（其 中，構(gòu)成所述氧化物半導(dǎo)體層的金屬元素由Sn與In和/或Zn構(gòu)成的除外。），并且與所述 氧化物半導(dǎo)體層直接接觸的所述柵極絕緣膜中的氨濃度控制在4原子％ W下。
[0020] 在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中，構(gòu)成上述氧化物半導(dǎo)體層的金屬元素是In、Ga 和化，在上述氧化物半導(dǎo)體層中，將各金屬元素相對于除去氧的全部金屬元素的含量（原 子％ )分別設(shè)為[In]、[Ga]和[Zn]時，滿足W下的關(guān)系。
[002U 25《[In]《45,25《[Ga]《45，15《[Zn]《35
[0022] 在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中，構(gòu)成上述氧化物半導(dǎo)體層的金屬元素是In、Ga、化 和Sn，在上述氧化物半導(dǎo)體層中，將各金屬元素相對于除去氧的全部金屬元素的含量（原 子％ )分別設(shè)為[In]、帖]、陸]和[Sn]時，滿足W下的關(guān)系。
[0023] 10《[In]《25,5《[Ga]《20,40《[Zn]《60,5《[Sn]《25
[0024] 在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中，構(gòu)成上述氧化物半導(dǎo)體層的金屬元素是In、Ga、化 和Sn，在上述氧化物半導(dǎo)體層中，將各金屬元素相對于除去氧的全部金屬元素的含量（原 子％ )分別設(shè)為[In]、帖]、陸]，和[Sn]時，滿足W下的關(guān)系。
[0025] 15《[In]《25，10《[Ga]《20,45《[Zn]《65,5《[Sn]《15
[0026] 在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中，構(gòu)成上述氧化物半導(dǎo)體層的金屬元素是In、Ga 和Sn，在上述氧化物半導(dǎo)體層中，將各金屬元素相對于除去氧的全部金屬元素的含量（原 子％ )分別設(shè)為[In]、帖]和[Sn]，滿足W下的關(guān)系。
[0027] 30《[In]《50,20《[Ga]《30,25《[Sn]《45
[002引在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述柵極絕緣膜具有單層結(jié)構(gòu)或兩層W上的層疊 結(jié)構(gòu)，具有上述層疊結(jié)構(gòu)時，與所述氧化物半導(dǎo)體層直接接觸的層中的氨濃度被抑制在4 原子％ W下。
[0029] 本發(fā)明還包括具備上述任意一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的顯示裝置。
[0030] 發(fā)明效果
[0031] 根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)榕c氧化物半導(dǎo)體層直接接觸的柵極絕緣膜中的氨濃度被減少至 適當(dāng)?shù)姆秶?，所W能夠提供開關(guān)特性和應(yīng)力耐受性優(yōu)異的（具體來說，不僅負(fù)偏壓施加前 后的闊值電壓的偏移量少，而且光照射和負(fù)偏壓施加前后的闊值電壓的偏移量也少）薄膜 晶體管。如果使用本發(fā)明的薄膜晶體管，則能夠得到可靠性高的顯示裝置。
【附圖說明】
[0032] 圖1是用于說明本發(fā)明的薄膜晶體管的示意剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 本發(fā)明人等為了提供將規(guī)定的金屬元素所構(gòu)成的氧化物半導(dǎo)體層用于TFT的活 性層時的應(yīng)力耐受性（負(fù)偏壓施加前后、及光照射+負(fù)偏壓施加前后的闊值電壓的偏移量 少）優(yōu)異的薄膜晶體管，而反復(fù)研究。其結(jié)果確認(rèn)到，若將與氧化物半導(dǎo)體層直接接觸的柵 極絕緣膜中的氨濃度減少至適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，則可達(dá)成預(yù)期的目的。另外發(fā)現(xiàn)，對于該樣的柵 極絕緣膜而言，至少適當(dāng)控制利用等離子體CVD法將與氧化物半導(dǎo)體層直接接觸的柵極絕 緣膜成膜時的條件（例如，溫度、成膜功率密度、作為堆積氣體，Si&對于N20的流量比）即 可，從而完成了本發(fā)明。
[0034] 目P，本發(fā)明的薄膜晶體管的特征在于，是具備柵電極、用于溝道層的氧化物半導(dǎo)體 層、配置在柵電極和溝道層之間的柵極絕緣膜的薄膜晶體管，構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體層的金屬 元素是從In、Ga、化和Sn所構(gòu)成的組中選擇的至少一種（其中，構(gòu)成所述氧化物半導(dǎo)體層 的金屬元素由Sn與In和/或Zn構(gòu)成的除外。），并且與氧化物半導(dǎo)體層