JPWO2010024279A1 - Method and apparatus for manufacturing field effect transistor - Google Patents

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Abstract

【課題】大気雰囲気に曝すことなくエッチャントから活性層を保護することができる電界効果型トランジスタの製造方法及びその製造装置を提供する。【解決手段】本発明の一形態に係る電界効果型トランジスタの製造方法は、基材10の上に、In−Ga−Zn−O系組成を有する活性層15(IGZO膜15F)をスパッタリング法によって形成する工程と、活性層の上に、前記活性層に対するエッチャントから活性層を保護するストッパ層16(ストッパ層形成膜16F)をスパッタリング法によって形成する工程と、前記ストッパ層をマスクとして活性層をエッチングする工程とを含む。ストッパ層をスパッタリング法で成膜することで、活性層の成膜後、活性層を大気に曝すことなくストッパ層を形成することが可能となる。これにより、活性層の表面への大気中の水分や不純物の付着に起因する膜質の劣化を防止することができる。【選択図】図2A method and apparatus for manufacturing a field effect transistor capable of protecting an active layer from an etchant without being exposed to an air atmosphere. A method for manufacturing a field effect transistor according to one embodiment of the present invention includes an active layer 15 (IGZO film 15F) having an In—Ga—Zn—O-based composition formed on a base material 10 by a sputtering method. A step of forming, on the active layer, a step of forming a stopper layer 16 (stopper layer forming film 16F) for protecting the active layer from an etchant for the active layer by a sputtering method, and an active layer using the stopper layer as a mask. Etching. By forming the stopper layer by sputtering, the stopper layer can be formed after the active layer is formed without exposing the active layer to the atmosphere. Thereby, it is possible to prevent film quality deterioration due to the adhesion of moisture and impurities in the atmosphere to the surface of the active layer. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、InGaZnO系半導体酸化物で形成された活性層を有する電界効果型トランジスタの製造方法及び製造装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a field effect transistor having an active layer formed of an InGaZnO-based semiconductor oxide.

近年、アクティブマトリクス型の液晶ディスプレイが広く用いられている。アクティブマトリクス型液晶ディスプレイは、画素ごとにスイッチング素子として電界効果型の薄膜トランジスタ(TFT)を有している。   In recent years, active matrix liquid crystal displays have been widely used. An active matrix liquid crystal display has a field effect thin film transistor (TFT) as a switching element for each pixel.

薄膜トランジスタとしては、活性層がポリシリコンで構成されたポリシリコン型薄膜トランジスタ、活性層がアモルファスシリコンで構成されたアモルファスシリコン型薄膜トランジスタが知られている。   As the thin film transistor, a polysilicon thin film transistor whose active layer is made of polysilicon and an amorphous silicon thin film transistor whose active layer is made of amorphous silicon are known.

アモルファスシリコン型薄膜トランジスタは、ポリシリコン型薄膜トランジスタに比べて、活性層の作製が容易であるため、比較的大面積の基板に均一に成膜できるという利点がある。   An amorphous silicon thin film transistor has an advantage that it can be uniformly formed on a substrate having a relatively large area because an active layer can be easily produced compared to a polysilicon thin film transistor.

一方、アモルファスシリコンよりもキャリア(電子、ホール)の高移動度を実現できる活性層材料として、透明アモルファス酸化物薄膜の開発が進められている。例えば、特許文献1には、ホモロガス化合物InMO3(ZnO)m(M=In、Fe、Ga又はAl、m=1以上50未満の整数)を活性層として用いる電界効果型トランジスタが記載されている。また、特許文献2には、InGaO3(ZnO)4組成を有する多結晶焼結体からなるターゲット材料をスパッタリングしてIn−Ga−Zn−O系の活性層を形成する電界効果型トランジスタの製造方法が記載されている。On the other hand, a transparent amorphous oxide thin film is being developed as an active layer material capable of realizing higher carrier (electron, hole) mobility than amorphous silicon. For example, Patent Document 1 describes a field effect transistor using a homologous compound InMO 3 (ZnO) m (M = In, Fe, Ga or Al, m = 1 or more and an integer less than 50) as an active layer. . Patent Document 2 discloses the manufacture of a field effect transistor in which an In—Ga—Zn—O-based active layer is formed by sputtering a target material made of a polycrystalline sintered body having an InGaO 3 (ZnO) 4 composition. A method is described.

アモルファスシリコン型薄膜トランジスタは、アモルファスシリコンからなる活性層をCVD法によって成膜していた。一方、In−Ga−Zn−O系の活性層は、CVD法で成膜できないため、スパッタリング法によって成膜する必要がある。また、In−Ga−Zn−O系の薄膜は、酸及びアルカリに対して溶性である。このため、エッチャント(エッチング液)を用いたパターニング工程に際しては、エッチャントからIn−Ga−Zn−O薄膜を保護するための保護層を形成する必要がある。薄膜のパターンエッチングに際しては従来から感光性樹脂からなるレジストマスクが広く用いられている。   In the amorphous silicon thin film transistor, an active layer made of amorphous silicon is formed by a CVD method. On the other hand, an In—Ga—Zn—O-based active layer cannot be formed by a CVD method, and thus needs to be formed by a sputtering method. The In—Ga—Zn—O-based thin film is soluble in acids and alkalis. Therefore, in the patterning process using an etchant (etching solution), it is necessary to form a protective layer for protecting the In—Ga—Zn—O thin film from the etchant. Conventionally, a resist mask made of a photosensitive resin has been widely used for pattern etching of a thin film.

特開2004−103957号公報(段落[0010])JP 2004-103957 A (paragraph [0010]) 特開2006−165527号公報(段落[0103]〜[0119])JP 2006-165527 A (paragraphs [0103] to [0119])

しかしながら、レジストマスクは通常、大気雰囲気下で形成される。このため、上記保護層をレジストマスクで構成する場合、活性層の形成後に活性層を大気雰囲気に曝すことになる。このため、活性層の表面に大気中の水分や不純物が付着することで活性層の膜質が損なわれるおそれがある。また、保護層の形成に多大な時間が必要となり、生産性の低下の要因となり得る。   However, the resist mask is usually formed in an air atmosphere. For this reason, when the protective layer is formed of a resist mask, the active layer is exposed to the air atmosphere after the active layer is formed. For this reason, there exists a possibility that the film | membrane quality of an active layer may be impaired by the water | moisture content and impurity in air | atmosphere adhering to the surface of an active layer. Further, a great amount of time is required for forming the protective layer, which may cause a reduction in productivity.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、大気雰囲気に曝すことなくエッチャントから活性層を保護することができる電界効果型トランジスタの製造方法及びその製造装置を提供することにある。   In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a field effect transistor and an apparatus for manufacturing the same, which can protect an active layer from an etchant without being exposed to an air atmosphere.

本発明の一形態に係る電界効果型トランジスタの製造方法は、基材の上に、In−Ga−Zn−O系組成を有する活性層をスパッタリング法によって形成する工程を含む。前記活性層の上に、前記活性層に対するエッチャントから前記活性層を保護するストッパ層がスパッタリング法によって形成される。前記ストッパ層をマスクとして前記活性層はエッチングされる。   A method for manufacturing a field effect transistor according to one embodiment of the present invention includes a step of forming an active layer having an In—Ga—Zn—O-based composition over a base material by a sputtering method. A stopper layer for protecting the active layer from an etchant for the active layer is formed on the active layer by a sputtering method. The active layer is etched using the stopper layer as a mask.

本発明の一形態に係る電界効果型トランジスタの製造装置は、基材の上に、活性層と、前記活性層に対するエッチャントから前記活性層を保護するストッパ層とをそれぞれ形成するための電界効果型トランジスタの製造装置に係る。前記製造装置は、第1の成膜室と、第2の成膜室とを具備する。前記第1の成膜室は、前記基材の上にIn−Ga−Zn−O系組成を有する前記活性層を成膜するための第1のスパッタリングカソードを含む。前記第2の成膜室は、前記基材の上にシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる前記ストッパ層を成膜するための第2のスパッタリングカソードを含む。   A field effect transistor manufacturing apparatus according to an aspect of the present invention is a field effect transistor for forming an active layer and a stopper layer for protecting the active layer from an etchant for the active layer on a base material, respectively. The present invention relates to a transistor manufacturing apparatus. The manufacturing apparatus includes a first film formation chamber and a second film formation chamber. The first deposition chamber includes a first sputtering cathode for depositing the active layer having an In—Ga—Zn—O-based composition on the substrate. The second film forming chamber includes a second sputtering cathode for forming the stopper layer made of a silicon oxide film or a silicon nitride film on the base material.

本発明の第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタの製造方法を説明する各工程の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of each process explaining the manufacturing method of the field effect transistor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタの製造方法を説明する各工程の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of each process explaining the manufacturing method of the field effect transistor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタの製造方法を説明する各工程の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of each process explaining the manufacturing method of the field effect transistor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタの製造方法を説明する各工程の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of each process explaining the manufacturing method of the field effect transistor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタの製造方法を説明する各工程の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of each process explaining the manufacturing method of the field effect transistor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る電界効果型トランジスタの製造装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the manufacturing apparatus of the field effect transistor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る電界効果型トランジスタの構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the field effect transistor which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る電界効果型トランジスタの製造装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the manufacturing apparatus of the field effect transistor which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る電界効果型トランジスタの構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the field effect transistor which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る電界効果型トランジスタの製造装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the manufacturing apparatus of the field effect transistor which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係る電界効果型トランジスタの製造装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the manufacturing apparatus of the field effect transistor which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

本発明の一実施の形態に係る電界効果型トランジスタの製造方法は、基材の上に、In−Ga−Zn−O系組成を有する活性層をスパッタリング法によって形成する工程を含む。前記活性層の上に、前記活性層に対するエッチャントから前記活性層を保護するストッパ層がスパッタリング法によって形成される。前記ストッパ層をマスクとして前記活性層はエッチングされる。   A manufacturing method of a field effect transistor according to an embodiment of the present invention includes a step of forming an active layer having an In—Ga—Zn—O-based composition on a base material by a sputtering method. A stopper layer for protecting the active layer from an etchant for the active layer is formed on the active layer by a sputtering method. The active layer is etched using the stopper layer as a mask.

上記電界効果型トランジスタの製造方法においては、ストッパ層をスパッタリング法で成膜するようにしている。これにより、活性層の成膜後、活性層を大気に曝すことなくストッパ層を形成することが可能となるので、活性層の表面への大気中の水分や不純物の付着に起因する膜質の劣化を防止することができる。また、活性層の成膜後、ストッパ層を連続成膜することも可能となるので、ストッパ層の成膜に必要な工程時間を短縮でき、生産性の向上を図ることが可能となる。   In the method for manufacturing the field effect transistor, the stopper layer is formed by sputtering. This makes it possible to form a stopper layer after the active layer is formed without exposing the active layer to the atmosphere, so that the film quality is deteriorated due to the adhesion of moisture and impurities in the atmosphere to the surface of the active layer. Can be prevented. Further, since the stopper layer can be continuously formed after the active layer is formed, the process time required for forming the stopper layer can be shortened, and the productivity can be improved.

基材は、典型的には、ガラス基板である。基材の大きさは特に制限されない。   The substrate is typically a glass substrate. The size of the substrate is not particularly limited.

前記活性層は、酸化性ガス(例えば、O2、O3、H2O等)との反応性スパッタリング法によって成膜されてもよい。In−Ga−Zn−O薄膜を形成するためのスパッタリングターゲットは、In−Ga−Zn−Oの単一のターゲットを用いてもよいし、In23ターゲット、Ga23ターゲット及びZnOターゲットのような複数のターゲットを用いてもよい。酸素雰囲気中でのスパッタリング成膜は、導入する酸素の分圧(流量)を制御することによって、膜中の酸素濃度を容易に制御することが可能となる。The active layer may be formed by a reactive sputtering method with an oxidizing gas (for example, O 2 , O 3 , H 2 O, etc.). As the sputtering target for forming the In—Ga—Zn—O thin film, a single target of In—Ga—Zn—O may be used, or an In 2 O 3 target, a Ga 2 O 3 target, and a ZnO target. A plurality of targets such as may be used. In sputtering film formation in an oxygen atmosphere, the oxygen concentration in the film can be easily controlled by controlling the partial pressure (flow rate) of the introduced oxygen.

前記ストッパ層は、前記活性層を形成した後、前記活性層の成膜チャンバ内で連続的に成膜されてもよい。
これにより、活性層の成膜チャンバから基材を搬出することなくストッパ層の成膜が可能となるので、生産性の更なる向上を図ることができる。この場合、上記成膜チャンバには、活性層を成膜するためのスパッタリングターゲットとは別に、ストッパ層を成膜するためのスパッタリングターゲットが配置される。そして、成膜工程ごとに各スパッタリングターゲットが使い分けられる。
The stopper layer may be continuously formed in the active layer deposition chamber after the active layer is formed.
As a result, the stopper layer can be formed without carrying out the substrate from the active layer forming chamber, so that the productivity can be further improved. In this case, a sputtering target for forming a stopper layer is disposed in the film forming chamber in addition to the sputtering target for forming an active layer. And each sputtering target is properly used for every film-forming process.

前記ストッパ層を形成する工程は、前記活性層の上に、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる第1の絶縁膜をスパッタリング法によって形成する工程と、前記第1の絶縁膜の上に、金属酸化膜からなる第2の絶縁膜をスパッタリング法によって形成する工程とを含んでいてもよい。
または、前記ストッパ層を形成する工程は、前記活性層の上に、金属酸化膜からなる第1の絶縁膜をスパッタリング法によって形成する工程と、前記第1の絶縁膜の上に、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる第2の絶縁膜をスパッタリング法によって形成する工程とを含んでいてもよい。
このようにストッパ層を多層膜で構成することにより、ストッパ層として要求される種々の機能を確保することができる。上記の例において、第1の絶縁膜は、所定の電気絶縁性を確保する機能を有し、第2の絶縁膜は所定のバリア性を確保する機能を有する。
The step of forming the stopper layer includes a step of forming a first insulating film made of a silicon oxide film or a silicon nitride film on the active layer by a sputtering method, and a metal on the first insulating film. And a step of forming a second insulating film made of an oxide film by a sputtering method.
Alternatively, the step of forming the stopper layer includes a step of forming a first insulating film made of a metal oxide film on the active layer by a sputtering method, and a silicon oxide film on the first insulating film. Alternatively, a step of forming a second insulating film made of a silicon nitride film by a sputtering method may be included.
By configuring the stopper layer with a multilayer film in this way, various functions required as the stopper layer can be ensured. In the above example, the first insulating film has a function of ensuring a predetermined electrical insulation, and the second insulating film has a function of ensuring a predetermined barrier property.

前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜とは同一チャンバ内で連続的に成膜されてもよい。
第1及び第2の絶縁膜を連続的に成膜することで、ストッパ層をひとつのチャンバ内で一括的に成膜することができ、生産性の向上を図ることが可能となる。この場合、上記チャンバには、第1の絶縁膜を成膜するためのスパッタリングターゲットと、第2の絶縁膜を成膜するためのスパッタリングターゲットが配置される。そして、成膜工程ごとに各スパッタリングターゲットが使い分けられる。
The first insulating film and the second insulating film may be continuously formed in the same chamber.
By continuously forming the first and second insulating films, the stopper layer can be collectively formed in one chamber, and productivity can be improved. In this case, a sputtering target for forming the first insulating film and a sputtering target for forming the second insulating film are arranged in the chamber. And each sputtering target is properly used for every film-forming process.

前記ストッパ層は、前記活性層を形成した後、前記活性層の成膜チャンバ内で連続的に成膜されてもよい。
これにより、活性層の成膜チャンバから基材を搬出することなくストッパ層の成膜が可能となるので、生産性の更なる向上を図ることができる。
The stopper layer may be continuously formed in the active layer deposition chamber after the active layer is formed.
As a result, the stopper layer can be formed without carrying out the substrate from the active layer forming chamber, so that the productivity can be further improved.

前記基材はゲート電極を含み、前記活性層を形成する前に、前記ゲート電極を被覆するゲート絶縁膜をさらに形成してもよい。
これにより、ボトムゲート型の電界効果型トランジスタを作製することができる。ゲート電極は、基材の上に形成された電極膜でもよいし、基材そのものをゲート電極で構成してもよい。
The base material may include a gate electrode, and a gate insulating film covering the gate electrode may be further formed before forming the active layer.
Thus, a bottom-gate field effect transistor can be manufactured. The gate electrode may be an electrode film formed on a base material, or the base material itself may be composed of a gate electrode.

前記ゲート絶縁膜は、スパッタリング法によって形成されることができる。
これにより、ゲート絶縁膜、活性層及びストッパ層を真空雰囲気中で連続して成膜することが可能となる。
The gate insulating film may be formed by a sputtering method.
Thereby, the gate insulating film, the active layer, and the stopper layer can be continuously formed in a vacuum atmosphere.

前記ゲート絶縁膜を形成する工程は、前記ゲート電極の上に、金属酸化膜からなる第1のゲート絶縁膜をスパッタリング法によって形成する工程と、前記第1のゲート絶縁膜の上に、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる第2のゲート絶縁膜をスパッタリング法によって形成する工程とを含んでいてもよい。
または、前記ゲート絶縁膜を形成する工程は、前記ゲート電極の上に、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる第1のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第1のゲート絶縁膜の上に、金属酸化膜からなる第2のゲート絶縁膜を形成する工程とを含んでいてもよい。
このようにゲート絶縁膜を多層膜で構成することにより、ゲート絶縁膜として要求される種々の機能を確保することができる。上記の例において、第1の絶縁膜は、所定のバリア性を確保する機能を有し、第2の絶縁膜は所定の電気絶縁性を確保する機能を有する。
The step of forming the gate insulating film includes a step of forming a first gate insulating film made of a metal oxide film on the gate electrode by a sputtering method, and a silicon oxide film on the first gate insulating film. Forming a second gate insulating film made of a film or a silicon nitride film by a sputtering method.
Alternatively, the step of forming the gate insulating film includes a step of forming a first gate insulating film made of a silicon oxide film or a silicon nitride film on the gate electrode, and a step of forming on the first gate insulating film. And a step of forming a second gate insulating film made of a metal oxide film.
By configuring the gate insulating film as a multilayer film in this way, various functions required for the gate insulating film can be ensured. In the above example, the first insulating film has a function of ensuring a predetermined barrier property, and the second insulating film has a function of ensuring a predetermined electrical insulating property.

前記活性層を被覆する保護膜を形成し、前記活性層にコンタクトするソース電極及びドレイン電極を形成することができる。保護膜は、スパッタリング法によって形成することができる。   A protective film covering the active layer may be formed, and a source electrode and a drain electrode contacting the active layer may be formed. The protective film can be formed by a sputtering method.

本発明の一実施の形態に係る電界効果型トランジスタの製造装置は、基材の上に、活性層と、前記活性層に対するエッチャントから前記活性層を保護するストッパ層とをそれぞれ形成するための電界効果型トランジスタの製造装置に係る。前記製造装置は、第1の成膜室と、第2の成膜室とを具備する。前記第1の成膜室は、前記基材の上にIn−Ga−Zn−O系組成を有する前記活性層を成膜するための第1のスパッタリングカソードを含む。前記第2の成膜室は、前記基材の上にシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる前記ストッパ層を成膜するための第2のスパッタリングカソードを含む。   An apparatus for manufacturing a field effect transistor according to an embodiment of the present invention includes an electric field for forming an active layer and a stopper layer for protecting the active layer from an etchant for the active layer on a base material, respectively. The present invention relates to an effect transistor manufacturing apparatus. The manufacturing apparatus includes a first film formation chamber and a second film formation chamber. The first deposition chamber includes a first sputtering cathode for depositing the active layer having an In—Ga—Zn—O-based composition on the substrate. The second film forming chamber includes a second sputtering cathode for forming the stopper layer made of a silicon oxide film or a silicon nitride film on the base material.

上記電界効果型トランジスタの製造装置においては、第1の成膜室でIn−Ga−Zn−O系組成を有する活性層をスパッタリング法で成膜し、第2の成膜室でシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなるストッパ層をスパッタリング法で成膜するようにしている。これにより、活性層の成膜後、活性層を大気に曝すことなくストッパ層を形成することが可能となるので、活性層の表面への大気中の水分や不純物の付着に起因する膜質の劣化を防止することができる。また、活性層の成膜後、ストッパ層を連続成膜することも可能となるので、ストッパ層の成膜に必要な工程時間を短縮でき、生産性の向上を図ることが可能となる。   In the field effect transistor manufacturing apparatus, an active layer having an In—Ga—Zn—O-based composition is formed by a sputtering method in a first film formation chamber, and a silicon oxide film or a film is formed in a second film formation chamber. A stopper layer made of a silicon nitride film is formed by sputtering. This makes it possible to form a stopper layer after the active layer is formed without exposing the active layer to the atmosphere, so that the film quality is deteriorated due to the adhesion of moisture and impurities in the atmosphere to the surface of the active layer. Can be prevented. Further, since the stopper layer can be continuously formed after the active layer is formed, the process time required for forming the stopper layer can be shortened, and the productivity can be improved.

前記第1の成膜室及び前記第2の成膜室は、共通の成膜室で構成されてもよい。
これにより、活性層とストッパ層とを同一チャンバ内で連続成膜することが可能となる。
The first film formation chamber and the second film formation chamber may be configured as a common film formation chamber.
Thereby, the active layer and the stopper layer can be continuously formed in the same chamber.

前記第2のスパッタリングカソードは、シリコン酸化物又はシリコン窒化物からなる第1のターゲット材料と、金属酸化物からなる第2のターゲット材料とを有していてもよい。
これにより、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる第1の絶縁膜と金属酸化膜からなる第2の絶縁膜の多層構造を有するストッパ層の連続成膜が可能となり、所定の絶縁性とバリア性を有するストッパ層を得ることができる。
The second sputtering cathode may have a first target material made of silicon oxide or silicon nitride and a second target material made of metal oxide.
Accordingly, it is possible to continuously form a stopper layer having a multilayer structure of a first insulating film made of a silicon oxide film or a silicon nitride film and a second insulating film made of a metal oxide film. A stopper layer having can be obtained.

前記電界効果型トランジスタの製造装置は、前記基材の上にゲート絶縁膜を成膜するための第3の成膜室をさらに具備してもよい。
これにより、ゲート絶縁膜、活性層及びストッパ層を同一装置内で成膜することが可能となる。
The field effect transistor manufacturing apparatus may further include a third film formation chamber for forming a gate insulating film on the base material.
Thereby, the gate insulating film, the active layer, and the stopper layer can be formed in the same apparatus.

あるいは、前記電界効果型トランジスタの製造装置は、前記基材の上にゲート絶縁膜を成膜するための第3のスパッタリングカソードを含む第3の成膜室をさらに具備してもよい。
これにより、ゲート絶縁膜、活性層及びストッパ層を同一装置内で成膜することが可能となる。
Alternatively, the field effect transistor manufacturing apparatus may further include a third film formation chamber including a third sputtering cathode for forming a gate insulating film on the base material.
Thereby, the gate insulating film, the active layer, and the stopper layer can be formed in the same apparatus.

前記第3のスパッタリングカソードは、金属酸化物からなる第3のターゲット材料と、シリコン酸化物又はシリコン窒化物からなる第4のターゲット材料とを有してもよい。
これにより、例えば、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる第1のゲート絶縁膜と金属酸化膜からなる第2のゲート絶縁膜の多層構造を有するストッパ層の連続成膜が可能となり、所定の絶縁性とバリア性を有するゲート絶縁膜を得ることができる。
The third sputtering cathode may include a third target material made of a metal oxide and a fourth target material made of silicon oxide or silicon nitride.
Thereby, for example, it is possible to continuously form a stopper layer having a multilayer structure of a first gate insulating film made of a silicon oxide film or a silicon nitride film and a second gate insulating film made of a metal oxide film. And a gate insulating film having barrier properties can be obtained.

前記製造装置は、前記第1の成膜室及び前記第2の成膜室に対して前記基材を授受する搬送ロボットを有する真空排気可能な搬送室をさらに具備してもよい。前記前記第1の成膜室及び前記第2の成膜室は、前記搬送室の周囲に設置される。すなわち、当該製造装置はクラスター型の成膜装置として構成することができる。   The manufacturing apparatus may further include a transfer chamber capable of being evacuated and having a transfer robot for transferring the substrate to and from the first film formation chamber and the second film formation chamber. The first film formation chamber and the second film formation chamber are installed around the transfer chamber. That is, the manufacturing apparatus can be configured as a cluster-type film forming apparatus.

前記製造装置は、前記第1の成膜室から前記第2の成膜室へ前記基材を搬送する搬送機構をさらに具備してもよい。前記第1の成膜室及び前記第2の成膜室は互いに隣接して設置される。すなわち、当該製造装置は、インライン型の成膜装置として構成することができる。   The manufacturing apparatus may further include a transport mechanism that transports the base material from the first film formation chamber to the second film formation chamber. The first film formation chamber and the second film formation chamber are installed adjacent to each other. That is, the manufacturing apparatus can be configured as an in-line film forming apparatus.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<第1の実施の形態>
図1〜図5は、本発明の第1の実施の形態による電界効果型トランジスタの製造方法を説明する各工程の要部断面図である。本実施の形態では、いわゆるボトムゲート型のトランジスタ構造を有する電界効果型トランジスタの製造方法について説明する。
<First Embodiment>
1 to 5 are cross-sectional views of main parts of respective steps for explaining a method of manufacturing a field effect transistor according to the first embodiment of the present invention. In this embodiment mode, a method for manufacturing a field-effect transistor having a so-called bottom-gate transistor structure is described.

まず、図1(A)に示すように、基材10の一表面にゲート電極膜11Fを形成する。   First, as shown in FIG. 1A, a gate electrode film 11F is formed on one surface of a base material 10.

基材10は、典型的には、ガラス基板である。ゲート電極膜11Fは、典型的には、モリブデンやクロム、アルミニウム等の金属単層膜又は金属多層膜で構成され、例えば、スパッタリング法によって形成される。ゲート電極膜11Fの厚さは特に限定されず、例えば、300nmである。   The base material 10 is typically a glass substrate. The gate electrode film 11F is typically composed of a metal single layer film or a metal multilayer film such as molybdenum, chromium, or aluminum, and is formed by, for example, a sputtering method. The thickness of the gate electrode film 11F is not particularly limited and is, for example, 300 nm.

次に、図1(B)〜(D)に示すように、ゲート電極膜11Fを所定形状にパターニングするためのレジストマスク12を形成する。この工程は、フォトレジスト膜12Fの形成工程(図1(B))と、露光工程(図1(C))と、現像工程(図1(D))とを有する。   Next, as shown in FIGS. 1B to 1D, a resist mask 12 for patterning the gate electrode film 11F into a predetermined shape is formed. This step includes a step of forming a photoresist film 12F (FIG. 1B), an exposure step (FIG. 1C), and a development step (FIG. 1D).

フォトレジスト膜12Fは、液状の感光性材料をゲート電極膜11Fの上に塗布後、乾燥させることによって形成される。フォトレジスト膜12Fとしてドライフィルムレジストを用いてもよい。形成されたフォトレジスト膜12Fはマスク13を介して露光された後、現像される。これにより、ゲート電極膜11Fの上にレジストマスク12が形成される。   The photoresist film 12F is formed by applying a liquid photosensitive material on the gate electrode film 11F and then drying it. A dry film resist may be used as the photoresist film 12F. The formed photoresist film 12F is exposed through the mask 13 and then developed. Thereby, a resist mask 12 is formed on the gate electrode film 11F.

続いて、図1(E)に示すように、レジストマスク12をマスクとしてゲート電極膜11Fをエッチングする。これにより、基材10の表面にゲート電極11が形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 1E, the gate electrode film 11F is etched using the resist mask 12 as a mask. Thereby, the gate electrode 11 is formed on the surface of the substrate 10.

ゲート電極膜11Fのエッチング方法は特に限定されず、ウェットエッチング法でもよいし、ドライエッチング法でもよい。エッチング後、レジストマスク12は除去される。レジストマスク12の除去方法は、酸素ガスのプラズマを用いたアッシング処理が適用されるが、これに限られず、薬液を用いた溶解除去であってもよい。   The etching method of the gate electrode film 11F is not particularly limited, and may be a wet etching method or a dry etching method. After the etching, the resist mask 12 is removed. The method for removing the resist mask 12 is an ashing process using oxygen gas plasma, but is not limited to this, and may be dissolved and removed using a chemical solution.

次に、図2(A)に示すように、基材10の表面に、ゲート電極11を覆うようにゲート絶縁膜14を形成する。   Next, as illustrated in FIG. 2A, a gate insulating film 14 is formed on the surface of the base material 10 so as to cover the gate electrode 11.

ゲート絶縁膜14は、典型的には、シリコン酸化膜(SiO2)、シリコン窒化膜(SiNx)等の酸化膜又は窒化膜で構成され、例えば、CVD法又はスパッタリング法によって形成される。ゲート電極膜11Fの厚さは特に限定されず、例えば、200nm〜500nmである。The gate insulating film 14 is typically composed of an oxide film or a nitride film such as a silicon oxide film (SiO 2 ) or a silicon nitride film (SiNx), and is formed by, for example, a CVD method or a sputtering method. The thickness of the gate electrode film 11F is not particularly limited, and is, for example, 200 nm to 500 nm.

続いて、図2(B)に示すように、ゲート絶縁膜14の上に、In−Ga−Zn−O系組成を有する薄膜(以下単に「IGZO膜」という。)15F及びストッパ層形成膜16Fを順に形成する。   2B, on the gate insulating film 14, a thin film (hereinafter simply referred to as “IGZO film”) 15F having an In—Ga—Zn—O-based composition and a stopper layer forming film 16F are formed. Are formed in order.

IGZO膜15F及びストッパ層形成膜16Fは、スパッタリング法によって形成される。IGZO膜15Fとストッパ層形成膜16Fは連続的に成膜することができる。この場合、IGZO膜15Fを成膜するためのスパッタリングターゲットと、ストッパ層形成膜16Fを成膜するためのスパッタリングターゲットを同一のスパッタリングチャンバ内に配置してもよい。使用するターゲットを切り替えることで、IGZO膜15Fとストッパ層形成膜16Fとをそれぞれ独立して形成することができる。   The IGZO film 15F and the stopper layer forming film 16F are formed by a sputtering method. The IGZO film 15F and the stopper layer forming film 16F can be continuously formed. In this case, the sputtering target for forming the IGZO film 15F and the sputtering target for forming the stopper layer forming film 16F may be disposed in the same sputtering chamber. By switching the target to be used, the IGZO film 15F and the stopper layer forming film 16F can be formed independently.

IGZO膜15Fは、基材10を所定温度に加熱した状態で成膜される。本実施の形態では、酸素ガス雰囲気中でターゲットをスパッタリングすることで酸素との反応物を基材10の上に堆積させる反応性スパッタリング法によって、活性層15(IGZO膜15F)が形成される。放電形式は、DC放電、AC放電、RF放電のいずれでもよい。また、ターゲットの背面側に永久磁石を配置するマグネトロン放電方法を採用してもよい。   The IGZO film 15F is formed in a state where the substrate 10 is heated to a predetermined temperature. In the present embodiment, the active layer 15 (IGZO film 15F) is formed by a reactive sputtering method in which a reaction product with oxygen is deposited on the substrate 10 by sputtering a target in an oxygen gas atmosphere. The discharge type may be any of DC discharge, AC discharge, and RF discharge. Moreover, you may employ | adopt the magnetron discharge method which arrange | positions a permanent magnet in the back side of a target.

IGZO膜15F及びストッパ層形成膜16Fの各々の膜厚は特に限定されず、例えば、IGZO膜15Fの膜厚は50nm〜200nm、ストッパ層形成膜16Fの膜厚は30nm〜300nmである。   The thickness of each of the IGZO film 15F and the stopper layer forming film 16F is not particularly limited. For example, the thickness of the IGZO film 15F is 50 nm to 200 nm, and the thickness of the stopper layer forming film 16F is 30 nm to 300 nm.

IGZO膜15Fは、トランジスタの活性層(キャリア層)15を構成する。ストッパ層形成膜16Fは、後述するソース電極及びドレイン電極を構成する金属膜のパターニング工程、及び、IGZO膜15Fの不要領域をエッチング除去する工程において、IGZO膜のチャネル領域をエッチャントから保護するエッチング保護層として機能する。ストッパ層形成膜16Fは、例えば、SiO2で構成される。The IGZO film 15F constitutes an active layer (carrier layer) 15 of the transistor. The stopper layer forming film 16F is an etching protection that protects the channel region of the IGZO film from the etchant in the patterning process of the metal film constituting the source electrode and the drain electrode, which will be described later, and the process of etching away the unnecessary area of the IGZO film 15F. Acts as a layer. The stopper layer forming film 16F is made of, for example, SiO 2 .

次に、図2(C)及び(D)に示すように、ストッパ層形成膜16Fを所定形状にパターニングするためのレジストマスク27を形成した後、このレジストマスク27を介してストッパ層形成膜16Fをエッチングする。これにより、ゲート絶縁膜14とIGZO膜15Fを挟んでゲート電極11と対向するストッパ層16が形成される。   Next, as shown in FIGS. 2C and 2D, after forming a resist mask 27 for patterning the stopper layer forming film 16F into a predetermined shape, the stopper layer forming film 16F is passed through the resist mask 27. Etch. Thereby, the stopper layer 16 facing the gate electrode 11 is formed with the gate insulating film 14 and the IGZO film 15F interposed therebetween.

レジストマスク27を除去した後、図2(E)に示すように、IGZO膜15F及びストッパ層16を覆うように金属膜17Fを形成する。   After removing the resist mask 27, a metal film 17F is formed so as to cover the IGZO film 15F and the stopper layer 16, as shown in FIG.

金属膜17Fは、典型的には、モリブデンやクロム、アルミニウム等の金属単層膜又は金属多層膜で構成され、例えば、スパッタリング法によって形成される。金属膜17Fの厚さは特に限定されず、例えば、100nm〜500nmである。   The metal film 17F is typically composed of a metal single layer film or a metal multilayer film such as molybdenum, chromium, or aluminum, and is formed by, for example, a sputtering method. The thickness of the metal film 17F is not particularly limited, and is, for example, 100 nm to 500 nm.

続いて、図3(A)及び(B)に示すように、金属膜17Fをパターニングする。   Subsequently, as shown in FIGS. 3A and 3B, the metal film 17F is patterned.

金属膜17Fのパターニング工程は、レジストマスク18の形成工程(図3(A))と、金属膜17Fのエッチング工程(図3(B))とを有する。レジストマスク18は、ストッパ層16の直上領域と、個々のトランジスタの周辺領域とを開口させるマスクパターンを有する。レジストマスク18の形成後、ウェットエッチング法によって、金属膜17Fがエッチングされる。これにより、金属膜17Fは、ソース電極17Sとドレイン電極17Dとに分離される。なお、以降の説明では、これらソース電極17Sとドレイン電極17Dとを一括してソース/ドレイン電極17ともいう。   The patterning process for the metal film 17F includes a process for forming the resist mask 18 (FIG. 3A) and an etching process for the metal film 17F (FIG. 3B). The resist mask 18 has a mask pattern that opens the region immediately above the stopper layer 16 and the peripheral region of each transistor. After the formation of the resist mask 18, the metal film 17F is etched by wet etching. Thereby, the metal film 17F is separated into the source electrode 17S and the drain electrode 17D. In the following description, the source electrode 17S and the drain electrode 17D are also collectively referred to as the source / drain electrode 17.

ソース/ドレイン電極17の形成工程において、ストッパ層16は、金属膜17Fのエッチングストッパ層として機能する。すなわち、ストッパ層16は、金属膜17Fに対するエッチャント(例えばリン硝酢酸)からIGZO膜15Fを保護する機能を有する。ストッパ層16は、IGZO膜15Fのソース電極17Sとドレイン電極17Dとの間に位置する領域(以下「チャネル領域」という。)を覆うように形成されている。したがって、IGZO膜15Fのチャネル領域は、金属膜17Fのエッチング工程によっては影響を受けることはない。   In the step of forming the source / drain electrode 17, the stopper layer 16 functions as an etching stopper layer for the metal film 17F. That is, the stopper layer 16 has a function of protecting the IGZO film 15F from an etchant (for example, phosphorous nitric acid) with respect to the metal film 17F. The stopper layer 16 is formed so as to cover a region (hereinafter referred to as “channel region”) located between the source electrode 17S and the drain electrode 17D of the IGZO film 15F. Therefore, the channel region of the IGZO film 15F is not affected by the etching process of the metal film 17F.

次に、図3(C)及び(D)に示すように、レジストマスク18をマスクとしてIGZO薄膜15Fをエッチングする。   Next, as shown in FIGS. 3C and 3D, the IGZO thin film 15F is etched using the resist mask 18 as a mask.

エッチング方法は特に限定されず、ウェットエッチング法でもよいし、ドライエッチング法でもよい。このIGZO膜15Fのエッチング工程により、IGZO膜15Fは素子単位でアイソレーション化されるとともに、IGZO膜15Fからなる活性層15が形成される。   The etching method is not particularly limited, and may be a wet etching method or a dry etching method. By this etching process of the IGZO film 15F, the IGZO film 15F is isolated in element units and an active layer 15 made of the IGZO film 15F is formed.

このとき、ストッパ層16は、チャネル領域に位置するIGZO膜15Fのエッチング保護膜として機能する。すなわち、ストッパ層16は、IGZO膜15Fに対するエッチャント(例えばシュウ酸系)からストッパ層16直下のチャネル領域を保護する機能を有する。これにより、活性層15のチャネル領域は、IGZO膜15Fのエッチング工程によっては影響を受けることはない。   At this time, the stopper layer 16 functions as an etching protective film for the IGZO film 15F located in the channel region. That is, the stopper layer 16 has a function of protecting the channel region immediately below the stopper layer 16 from an etchant (for example, oxalic acid type) for the IGZO film 15F. Thereby, the channel region of the active layer 15 is not affected by the etching process of the IGZO film 15F.

IGZO膜15Fのパターニング後、レジストマスク18はアッシング処理等によってソース/ドレイン電極17から除去される(図3(D))。   After patterning the IGZO film 15F, the resist mask 18 is removed from the source / drain electrode 17 by ashing or the like (FIG. 3D).

次に、図4(A)に示すように、基材10の表面に、ソース/ドレイン電極17、ストッパ層16、活性層15、ゲート絶縁膜14を被覆するように保護膜(パッシベーション膜)19が形成される。   Next, as shown in FIG. 4A, a protective film (passivation film) 19 is formed so as to cover the surface of the substrate 10 with the source / drain electrode 17, the stopper layer 16, the active layer 15, and the gate insulating film 14. Is formed.

保護膜19は、活性層15を含むトランジスタ素子を外気から遮断することで、所定の電気的、材料的特性を確保するためのものである。保護膜19としては、典型的には、シリコン酸化膜(SiO2)、シリコン窒化膜(SiNx)等の酸化膜又は窒化膜で構成され、例えば、CVD法、スパッタリング法によって形成される。保護膜19の厚さは特に限定されず、例えば、200nm〜500nmである。The protective film 19 is for securing predetermined electrical and material characteristics by blocking the transistor element including the active layer 15 from the outside air. The protective film 19 is typically composed of an oxide film or nitride film such as a silicon oxide film (SiO 2 ) or a silicon nitride film (SiNx), and is formed by, for example, a CVD method or a sputtering method. The thickness of the protective film 19 is not specifically limited, For example, it is 200 nm-500 nm.

続いて、図4(B)〜(D)に示すように、保護膜19にソース/ドレイン電極17と連通するコンタクトホール19aを形成する。この工程は、保護膜19の上にレジストマスク20を形成する工程(図4(B))と、レジストマスク20の開口部20aから露出する保護膜19をエッチングする工程(図4(C))と、レジストマスク20を除去する工程(図4(D))とを有する。   Subsequently, as shown in FIGS. 4B to 4D, contact holes 19 a communicating with the source / drain electrodes 17 are formed in the protective film 19. This step includes a step of forming a resist mask 20 on the protective film 19 (FIG. 4B) and a step of etching the protective film 19 exposed from the opening 20a of the resist mask 20 (FIG. 4C). And a step of removing the resist mask 20 (FIG. 4D).

コンタクトホール19aの形成は、ドライエッチング法が採用されるが、ウェットエッチング法が採用されてもよい。また、図示は省略しているが、任意の位置にソース電極17Sと連絡するコンタクトホールも同様に形成される。   The contact hole 19a is formed by a dry etching method, but may be a wet etching method. Although not shown, a contact hole that communicates with the source electrode 17S is also formed at an arbitrary position.

次に、図5(A)〜(D)に示すように、コンタクトホール19aを介してソース/ドレイン電極17にコンタクトする透明導電膜21を形成する。この工程は、透明導電膜膜21Fを形成する工程(図5(A))と、透明導電膜21Fの上にレジストマスク22を形成する工程(図5(B))と、レジストマスク22で覆われていない透明導電膜21Fをエッチングする工程(図5(C))と、レジストマスク20を除去する工程(図5(D))とを有する。   Next, as shown in FIGS. 5A to 5D, a transparent conductive film 21 is formed in contact with the source / drain electrode 17 via the contact hole 19a. This step includes the step of forming the transparent conductive film 21F (FIG. 5A), the step of forming the resist mask 22 on the transparent conductive film 21F (FIG. 5B), and the resist mask 22. It has a step (FIG. 5C) of etching the transparent conductive film 21F that has not been removed and a step of removing the resist mask 20 (FIG. 5D).

透明導電膜21Fは、典型的には、ITO膜やIZO膜で構成され、例えば、スパッタ法、CVD法によって形成される。透明導電膜21Fのエッチングは、ウェットエッチング法が採用されるが、これに限られず、ドライエッチング法が採用されてもよい。   The transparent conductive film 21F is typically composed of an ITO film or an IZO film, and is formed by, for example, a sputtering method or a CVD method. The etching of the transparent conductive film 21F employs a wet etching method, but is not limited thereto, and a dry etching method may be employed.

図5(D)に示す透明導電膜21の形成されたトランジスタ素子100は、その後、活性層15の構造緩和を目的としたアニール工程が実施される。これにより、活性層15に所期のトランジスタ特性が付与される。   The transistor element 100 with the transparent conductive film 21 shown in FIG. 5D is then subjected to an annealing process for the purpose of relaxing the structure of the active layer 15. As a result, desired transistor characteristics are imparted to the active layer 15.

以上のようにして、電界効果型トランジスタ(トランジスタ素子100)が作製される。   As described above, a field effect transistor (transistor element 100) is manufactured.

本実施の形態においては、活性層15を構成するIGZO膜15F及びストッパ層16を構成するストッパ層形成膜16Fをそれぞれスパッタリング法で成膜している。これにより、IGZO膜15F(活性層15)の成膜後、IGZO膜15Fを大気に曝すことなくストッパ層16を形成することが可能となるので、活性層15の表面への大気中の水分や不純物の付着に起因する膜質の劣化を防止することができる。   In the present embodiment, the IGZO film 15F constituting the active layer 15 and the stopper layer forming film 16F constituting the stopper layer 16 are formed by sputtering. Thus, after the IGZO film 15F (active layer 15) is formed, the stopper layer 16 can be formed without exposing the IGZO film 15F to the atmosphere. Deterioration of the film quality due to the adhesion of impurities can be prevented.

また、活性層15の成膜後、ストッパ層16を連続成膜することも可能となるので、ストッパ層16の成膜に必要な工程時間を短縮でき、生産性の向上を図ることが可能となる。   In addition, since the stopper layer 16 can be continuously formed after the active layer 15 is formed, the process time required for forming the stopper layer 16 can be shortened and the productivity can be improved. Become.

図6(A)、(B)は、上述したトランジスタ素子100(電界効果型トランジスタ)の製造工程の一部を実施するための真空処理装置の概略構成図である。   FIGS. 6A and 6B are schematic configuration diagrams of a vacuum processing apparatus for carrying out part of the manufacturing process of the transistor element 100 (field effect transistor) described above.

図6(A)に示す真空処理装置201は、枚葉型(クラスター型)の真空処理装置であり、搬送室210と、搬送室210の周囲に配置された複数の処理室211〜215とを備えている。処理室としては、ロード室211、加熱室212、CVD室213、スパッタ室214及びアンロード室215を有している。搬送室210には図示せずとも、基材10を各処理室へ搬送するための搬送ロボットが設置されており、当該搬送ロボットは、例えば図中矢印で示す方向に基材10を各処理室へ搬送する。搬送室210及び各処理室は、いずれも所定の真空度に維持されており、搬送室210を介しての処理室211〜215間における基材10の移載が真空雰囲気中で行われるようになっている。   A vacuum processing apparatus 201 illustrated in FIG. 6A is a single wafer type (cluster type) vacuum processing apparatus, and includes a transfer chamber 210 and a plurality of processing chambers 211 to 215 arranged around the transfer chamber 210. I have. The processing chamber includes a load chamber 211, a heating chamber 212, a CVD chamber 213, a sputtering chamber 214, and an unload chamber 215. Although not shown, a transfer robot for transferring the base material 10 to each processing chamber is installed in the transfer chamber 210, and the transfer robot moves the base material 10 to each processing chamber in a direction indicated by an arrow in the drawing, for example. Transport to. The transfer chamber 210 and each processing chamber are both maintained at a predetermined degree of vacuum so that the transfer of the substrate 10 between the processing chambers 211 to 215 via the transfer chamber 210 is performed in a vacuum atmosphere. It has become.

典型的には、ゲート電極11が形成された基材10(図1(F)参照)は、ロード室211に搬入される。上記搬送ロボットは、ロード室211から加熱室212へ基材10を搬送する。加熱室212において、基材10は加熱処理され、表面に付着あるいは吸着された水分等が除去される。基材10は、加熱後、CVD室213へ搬送され、CVD室213においてゲート絶縁膜14が成膜される(図2(A))。ゲート絶縁膜14の成膜後、基材10はスパッタ室214へ搬送され、スパッタ室214においてIGZO膜15F及びストッパ層形成膜16Fが成膜される(図2(B))。ストッパ層形成膜16Fの形成後、基材10はアンロード室215へ搬送され、真空処理装置201の外部へ搬出される。   Typically, the base material 10 (see FIG. 1F) on which the gate electrode 11 is formed is carried into the load chamber 211. The transfer robot transfers the base material 10 from the load chamber 211 to the heating chamber 212. In the heating chamber 212, the base material 10 is heat-treated, and moisture adhering to or adsorbed on the surface is removed. After heating, the base material 10 is transferred to the CVD chamber 213, and the gate insulating film 14 is formed in the CVD chamber 213 (FIG. 2A). After the gate insulating film 14 is formed, the base material 10 is transferred to the sputtering chamber 214, and an IGZO film 15F and a stopper layer forming film 16F are formed in the sputtering chamber 214 (FIG. 2B). After the formation of the stopper layer forming film 16F, the base material 10 is transferred to the unload chamber 215 and carried out of the vacuum processing apparatus 201.

スパッタ室214は、IGZO膜15Fを成膜するためのターゲット材料を含むスパッタリングカソードTcと、ストッパ層形成膜16Fを成膜するためのターゲット材料を含むスパッタリングカソードTsとを有する。IGZO膜15Fを形成するためのスパッタリングターゲットは、In−Ga−Zn−Oの単一のターゲットでもよいし、In23ターゲット、Ga23ターゲット及びZnOターゲットのような複数のターゲットを用いてもよい。ストッパ層形成膜16Fを成膜するためのスパッタリングターゲットは、シリコン酸化物又はシリコン窒化物のターゲットが用いられるが、勿論これに限られない。The sputtering chamber 214 has a sputtering cathode Tc containing a target material for forming the IGZO film 15F and a sputtering cathode Ts containing a target material for forming the stopper layer forming film 16F. The sputtering target for forming the IGZO film 15F may be a single target of In—Ga—Zn—O, or a plurality of targets such as an In 2 O 3 target, a Ga 2 O 3 target, and a ZnO target. May be. As a sputtering target for forming the stopper layer forming film 16F, a silicon oxide or silicon nitride target is used, but it is not limited to this.

スパッタ室214は、室内に酸化性ガスを導入するためのガス導入系を備えており、酸化性ガスとの反応性スパッタリング法によってIGZO膜15F及びストッパ層形成膜16Fの成膜が可能である。導入するガスの分圧(流量)を制御することによって、膜中の酸素濃度を容易に制御することが可能となる。スパッタ室214へ導入されるガスとしては、例えば、O2、O3、H2O等が挙げられるが、勿論これに限られない。The sputtering chamber 214 includes a gas introduction system for introducing an oxidizing gas into the chamber, and the IGZO film 15F and the stopper layer forming film 16F can be formed by a reactive sputtering method with an oxidizing gas. By controlling the partial pressure (flow rate) of the introduced gas, the oxygen concentration in the film can be easily controlled. Examples of the gas introduced into the sputtering chamber 214 include, but are not limited to, O 2 , O 3 , H 2 O, and the like.

図6(B)に示す真空処理装置202もまた、枚葉型(クラスター型)の真空処理装置で構成されている。真空処理装置202においては、スパッタ室が、IGZO膜15Fを成膜するためのスパッタ室214Aと、ストッパ層形成膜16Fを成膜するためのスパッタ室214Bとに分けられている。   The vacuum processing apparatus 202 shown in FIG. 6B is also a single wafer type (cluster type) vacuum processing apparatus. In the vacuum processing apparatus 202, the sputtering chamber is divided into a sputtering chamber 214A for forming the IGZO film 15F and a sputtering chamber 214B for forming the stopper layer forming film 16F.

以上のような構成の真空処理装置201、202によれば、IGZO膜15Fの成膜後、IGZO膜15Fを大気に曝すことなくストッパ層形成膜16Fを形成することが可能となる。これにより、IGZO膜15Fの表面への大気中の水分や不純物の付着に起因する膜質の劣化を防止することができる。また、IGZO膜15Fの成膜後、ストッパ層形成膜16Fを連続成膜することが可能となるので、ストッパ層形成膜16Fの成膜に必要な工程時間を短縮でき、生産性の向上を図ることができる。   According to the vacuum processing apparatuses 201 and 202 having the above-described configuration, it is possible to form the stopper layer forming film 16F without exposing the IGZO film 15F to the atmosphere after the IGZO film 15F is formed. Thereby, it is possible to prevent film quality deterioration due to adhesion of moisture and impurities in the atmosphere to the surface of the IGZO film 15F. Further, since the stopper layer forming film 16F can be continuously formed after the IGZO film 15F is formed, the process time required for forming the stopper layer forming film 16F can be shortened, and the productivity is improved. be able to.

また、真空処理装置201によれば、IGZO膜15Fの成膜チャンバ内でストッパ層形成膜16Fを連続的に成膜することができる。これにより、IGZO膜15Fの成膜チャンバから基材10を搬出することなくストッパ層形成膜16Fの成膜が可能となるので、生産性の更なる向上を図ることができる。   Moreover, according to the vacuum processing apparatus 201, the stopper layer forming film 16F can be continuously formed in the film forming chamber of the IGZO film 15F. Thereby, since it is possible to form the stopper layer forming film 16F without carrying out the substrate 10 from the film forming chamber of the IGZO film 15F, it is possible to further improve the productivity.

<第2の実施の形態>
図7は、本発明の第2の実施の形態を示している。なお、図において上述の第1の実施の形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
<Second Embodiment>
FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention. In the figure, portions corresponding to those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施の形態のトランジスタ素子101は、第1の実施の形態と同様な工程を経て製造される。図示するトランジスタ素子101は、ストッパ層16が第1の絶縁膜16Aと第2の絶縁膜16Bの多層構造を有している点で、上述の第1の実施の形態のトランジスタ素子100と異なっている。   The transistor element 101 of this embodiment is manufactured through the same process as that of the first embodiment. The illustrated transistor element 101 is different from the transistor element 100 of the first embodiment described above in that the stopper layer 16 has a multilayer structure of a first insulating film 16A and a second insulating film 16B. Yes.

亜鉛(Zn)を含んだ半導体層は酸・アルカリに対する耐性が弱く、容易にエッチングされ易い。そのため、活性層15の形成に際しては、IGZO膜15Fのチャネル領域にエッチャントから保護するためのストッパ層16が形成される。ストッパ層16は、IGZO膜15Fのエッチングマスクとしての機能のほか、活性層15の上層側でソース電極17Sとドレイン電極17Dとの間の電気的絶縁を維持する絶縁膜としての機能をも有する。   A semiconductor layer containing zinc (Zn) has low resistance to acids and alkalis and is easily etched. Therefore, when the active layer 15 is formed, the stopper layer 16 for protecting from the etchant is formed in the channel region of the IGZO film 15F. The stopper layer 16 functions not only as an etching mask for the IGZO film 15F but also as an insulating film for maintaining electrical insulation between the source electrode 17S and the drain electrode 17D on the upper layer side of the active layer 15.

しかしながら、ストッパ層16を構成するシリコン酸化膜は、大気からの不純物の混入を十分に防ぐことができない場合がある。活性層15に大気からの不純物が混入すると、トランジスタ特性にばらつきを生じさせる。   However, the silicon oxide film constituting the stopper layer 16 may not be able to sufficiently prevent the entry of impurities from the atmosphere. When impurities from the atmosphere are mixed into the active layer 15, the transistor characteristics are varied.

そこで、本実施の形態では、ストッパ層16を、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる第1の絶縁膜16Aと、その上に形成される金属酸化膜からなる第2の絶縁膜16Bの2層構造とした。第1の絶縁膜16Aで所期の電気絶縁性を確保し、第2の絶縁膜16Bで大気からの不純物の混入に対するバリア性を確保する。   Therefore, in the present embodiment, the stopper layer 16 includes two layers, a first insulating film 16A made of a silicon oxide film or a silicon nitride film and a second insulating film 16B made of a metal oxide film formed thereon. The structure. The first insulating film 16A ensures the desired electrical insulation, and the second insulating film 16B ensures the barrier property against the entry of impurities from the atmosphere.

第2の絶縁膜16Bは、大気からの不純物の混入に対するバリア性の高い絶縁性金属酸化物が用いられる。第2の絶縁膜16Bとしては、タンタル酸化物(TaOx)、アルミナ(Al23)、イットリア(Y23)などで構成することができる。この第2の絶縁膜16Bを第1の絶縁膜16Aの上層側に形成することによって、大気からの不純物の混入に対するバリア性に優れたストッパ層を形成することができる。これにより、トランジスタ特性の安定化を図ることができる。The second insulating film 16B is made of an insulating metal oxide having a high barrier property against mixing of impurities from the atmosphere. The second insulating film 16B can be composed of tantalum oxide (TaOx), alumina (Al 2 O 3 ), yttria (Y 2 O 3 ), or the like. By forming the second insulating film 16B on the upper layer side of the first insulating film 16A, it is possible to form a stopper layer having an excellent barrier property against the entry of impurities from the atmosphere. As a result, the transistor characteristics can be stabilized.

なお、第1の絶縁膜16Aを金属酸化膜で構成し、第2の絶縁膜16Bをシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜で構成してもよい。このような構成によっても、上述と同様の効果を得ることが可能である。   Note that the first insulating film 16A may be formed of a metal oxide film, and the second insulating film 16B may be formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film. Even with such a configuration, it is possible to obtain the same effects as described above.

図8(A)、(B)及び(C)は、上述したトランジスタ素子101(電界効果型トランジスタ)の製造工程の一部を実施するための真空処理装置の概略構成図である。なお、図6と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。   FIGS. 8A, 8B, and 8C are schematic configuration diagrams of a vacuum processing apparatus for performing a part of the manufacturing process of the transistor element 101 (field effect transistor) described above. Note that portions corresponding to those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図8(A)に示す真空処理装置203は、枚葉型(クラスター型)の真空処理装置である。スパッタ室214は、活性層15を構成するIGZO膜15Fを成膜するためのスパッタリングカソードTcと、ストッパ層16の第1の絶縁膜16Aを成膜するためのスパッタリングカソードTs1と、ストッパ層16の第2の絶縁膜16Bを成膜するためのスパッタリングカソードTs2をそれぞれ有している。   A vacuum processing apparatus 203 illustrated in FIG. 8A is a single wafer type (cluster type) vacuum processing apparatus. The sputtering chamber 214 includes a sputtering cathode Tc for forming the IGZO film 15F constituting the active layer 15, a sputtering cathode Ts1 for forming the first insulating film 16A of the stopper layer 16, and the stopper layer 16 Each has a sputtering cathode Ts2 for forming the second insulating film 16B.

図8(B)及び(C)に示す真空処理装置204、205も同様に、枚葉型(クラスター型)の真空処理装置で構成されている。真空処理装置204は、IGZO膜15Fを成膜するための第1のスパッタ室214Aと、ストッパ層形成膜16F(第1の絶縁膜16A及び第2の絶縁膜16B)を成膜するための第2のスパッタ室214Bとを備えている。真空処理装置205は、IGZO膜15Fを成膜するための第1のスパッタ室214Aと、ストッパ層16を構成する第1の絶縁膜16Aを成膜するための第2のスパッタ室214Bと、ストッパ層16を構成する第2の絶縁膜16Bを成膜するための第3のスパッタ室214Cとを備えている。   Similarly, the vacuum processing apparatuses 204 and 205 shown in FIGS. 8B and 8C are configured by a single wafer type (cluster type) vacuum processing apparatus. The vacuum processing apparatus 204 includes a first sputtering chamber 214A for forming the IGZO film 15F and a first layer for forming the stopper layer forming film 16F (the first insulating film 16A and the second insulating film 16B). 2 sputter chambers 214B. The vacuum processing apparatus 205 includes a first sputtering chamber 214A for forming the IGZO film 15F, a second sputtering chamber 214B for forming the first insulating film 16A constituting the stopper layer 16, and a stopper. A third sputtering chamber 214 </ b> C for forming a second insulating film 16 </ b> B constituting the layer 16.

本実施の形態においても、上述の第1の実施の形態と同様に、IGZO膜15Fの成膜後、IGZO膜15Fを大気に曝すことなくストッパ層形成膜16Fを形成することが可能となる。これにより、IGZO膜15Fの表面への大気中の水分や不純物の付着に起因する膜質の劣化を防止することができる。また、IGZO膜15Fの成膜後、ストッパ層形成膜16Fを連続成膜することが可能となるので、ストッパ層形成膜16Fの成膜に必要な工程時間を短縮でき、生産性の向上を図ることができる。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment described above, after the IGZO film 15F is formed, the stopper layer forming film 16F can be formed without exposing the IGZO film 15F to the atmosphere. Thereby, it is possible to prevent film quality deterioration due to adhesion of moisture and impurities in the atmosphere to the surface of the IGZO film 15F. Further, since the stopper layer forming film 16F can be continuously formed after the IGZO film 15F is formed, the process time required for forming the stopper layer forming film 16F can be shortened, and the productivity is improved. be able to.

また、真空処理装置203によれば、IGZO膜15Fの成膜チャンバ内でストッパ層形成膜16Fを連続的に成膜することができる。これにより、IGZO膜15Fの成膜チャンバから基材10を搬出することなくストッパ層形成膜16Fの成膜が可能となるので、生産性の更なる向上を図ることができる。   Moreover, according to the vacuum processing apparatus 203, the stopper layer forming film 16F can be continuously formed in the film forming chamber of the IGZO film 15F. Thereby, since it is possible to form the stopper layer forming film 16F without carrying out the substrate 10 from the film forming chamber of the IGZO film 15F, it is possible to further improve the productivity.

<第3の実施の形態>
図9は、本発明の第3の実施の形態を示している。なお、図において上述の第1及び第2の実施の形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
<Third Embodiment>
FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention. In the figure, portions corresponding to those in the first and second embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施の形態のトランジスタ素子102は、第1の実施の形態と同様な工程を経て製造される。図示するトランジスタ素子102は、ゲート絶縁膜14が第1のゲート絶縁膜14Aと第2のゲート絶縁膜14Bの多層構造を有している点で、上述の第2の実施の形態のトランジスタ素子101と異なっている。   The transistor element 102 of the present embodiment is manufactured through the same process as that of the first embodiment. The transistor element 102 shown in the figure has the multilayer structure of the first gate insulating film 14A and the second gate insulating film 14B, and the transistor element 101 of the above-described second embodiment. Is different.

ゲート絶縁膜は、ゲート電極と活性層の間の電気的絶縁を確保する目的で形成される。しかしながら、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜は、基板(基材)からの不純物の拡散に対するバリア性が低いため、ゲート絶縁膜中に基板からの不純物が拡散することによって所定の絶縁機能を確保できない場合がある。この場合、ゲート絶縁膜に所期の絶縁機能が得られなくなることから、ゲート閾値電圧のばらつきが生じたり、活性層との間の電気的リークが発生したりするおそれがある。   The gate insulating film is formed for the purpose of ensuring electrical insulation between the gate electrode and the active layer. However, since a gate insulating film made of a silicon oxide film has a low barrier property against diffusion of impurities from the substrate (base material), a predetermined insulating function cannot be ensured by diffusion of impurities from the substrate into the gate insulating film. There is a case. In this case, since the desired insulating function cannot be obtained in the gate insulating film, there is a possibility that the gate threshold voltage varies or an electrical leak with the active layer occurs.

そこで、本実施の形態では、ゲート絶縁膜14を、金属酸化膜からなる第1のゲート絶縁膜14Aと、その上に形成されるシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる第2のゲート絶縁膜14Bとの2層構造とした。第1のゲート絶縁膜14Aで所期のバリア性を確保し、第2のゲート絶縁膜14Bで所期の電気的絶縁性を確保する。   Therefore, in the present embodiment, the gate insulating film 14 includes a first gate insulating film 14A made of a metal oxide film and a second gate insulating film 14B made of a silicon oxide film or a silicon nitride film formed thereon. And a two-layer structure. The first gate insulating film 14A ensures the desired barrier properties, and the second gate insulating film 14B ensures the desired electrical insulation properties.

第1のゲート絶縁膜14Aは、基板からの不純物の拡散に対してバリア性の高い絶縁性金属酸化物が用いられる。第1のゲート絶縁膜14Aとしては、タンタル酸化物(TaOx)、アルミナ(Al23)、イットリア(Y23)などで構成することができる。この第1のゲート絶縁膜14Aを第2のゲート絶縁膜14Bの下層側に形成することによって、基板からの不純物の拡散に対するバリア性に優れたゲート絶縁膜を形成することができる。これにより、所期のトランジスタ特性を有するトランジスタ素子を安定して製造することが可能となる。For the first gate insulating film 14A, an insulating metal oxide having a high barrier property against diffusion of impurities from the substrate is used. The first gate insulating film 14A can be made of tantalum oxide (TaOx), alumina (Al 2 O 3 ), yttria (Y 2 O 3 ), or the like. By forming the first gate insulating film 14A on the lower layer side of the second gate insulating film 14B, a gate insulating film having an excellent barrier property against the diffusion of impurities from the substrate can be formed. Thereby, it is possible to stably manufacture a transistor element having desired transistor characteristics.

なお、第1のゲート絶縁膜14Aをシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜で構成し、第2のゲート絶縁膜14Bを金属酸化膜で構成してもよい。このような構成によっても、上述と同様の効果を得ることができる。   Note that the first gate insulating film 14A may be formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film, and the second gate insulating film 14B may be formed of a metal oxide film. Even with such a configuration, the same effect as described above can be obtained.

図10(A)、(B)及び(C)は、上述したトランジスタ素子102(電界効果型トランジスタ)の製造工程の一部を実施するための真空処理装置の概略構成図である。なお、図6及び図8と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。   FIGS. 10A, 10B, and 10C are schematic configuration diagrams of a vacuum processing apparatus for performing a part of the manufacturing process of the transistor element 102 (field effect transistor) described above. Note that portions corresponding to those in FIGS. 6 and 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図10(A)に示す真空処理装置206は、枚葉型(クラスター型)の真空処理装置である。真空処理装置206は、第1のゲート絶縁膜14Aを成膜するためのスパッタ室213Aと第2のゲート絶縁膜14Bを成膜するためのスパッタ室213Bの2つのスパッタ室を備えている。スパッタ室213Aは、第1のゲート絶縁膜14Aを成膜するためのスパッタリングカソードTg1を有し、スパッタ室213Bは、第2のゲート絶縁膜14Bを成膜するためのスパッタリングカソードTg2を有している。活性層を構成するIGZO膜15Fとストッパ層16を構成する第1及び第2の絶縁膜16A、16Bを成膜するためのスパッタ室は、共通のスパッタ室214で構成されている。   A vacuum processing apparatus 206 illustrated in FIG. 10A is a single wafer type (cluster type) vacuum processing apparatus. The vacuum processing apparatus 206 includes two sputtering chambers, a sputtering chamber 213A for forming the first gate insulating film 14A and a sputtering chamber 213B for forming the second gate insulating film 14B. The sputtering chamber 213A has a sputtering cathode Tg1 for forming the first gate insulating film 14A, and the sputtering chamber 213B has a sputtering cathode Tg2 for forming the second gate insulating film 14B. Yes. A sputtering chamber for forming the IGZO film 15F constituting the active layer and the first and second insulating films 16A and 16B constituting the stopper layer 16 is constituted by a common sputtering chamber 214.

図10(B)及び(C)に示す真空処理装置207、208も同様に、枚葉型(クラスター型)の真空処理装置で構成されている。真空処理装置207は、ゲート絶縁膜14を構成する第1及び第2のゲート絶縁膜14A、14Bを成膜するための第1のスパッタ室213と、活性層15を構成するIGZO膜15Fを成膜するための第2のスパッタ室214Aと、ストッパ層16を構成する第1及び第2の絶縁膜16A、16Bを成膜するための第3のスパッタ室214Bとを備えている。真空処理装置208は、第1のゲート絶縁膜14Aを成膜するための第1のスパッタ室213Aと、第2のゲート絶縁膜14Bを成膜するための第2のスパッタ室213Bと、IGZO膜15Fを成膜するための第3のスパッタ室214Aと、第1の絶縁膜16Aを成膜するための第4のスパッタ室214Bと、第2の絶縁膜16Bを成膜するための第5のスパッタ室214Cとを備えている。   Similarly, the vacuum processing apparatuses 207 and 208 shown in FIGS. 10B and 10C are also configured by a single wafer type (cluster type) vacuum processing apparatus. The vacuum processing apparatus 207 includes a first sputtering chamber 213 for forming the first and second gate insulating films 14A and 14B constituting the gate insulating film 14, and an IGZO film 15F constituting the active layer 15. A second sputtering chamber 214A for forming a film and a third sputtering chamber 214B for forming first and second insulating films 16A and 16B constituting the stopper layer 16 are provided. The vacuum processing apparatus 208 includes a first sputtering chamber 213A for forming the first gate insulating film 14A, a second sputtering chamber 213B for forming the second gate insulating film 14B, and an IGZO film. A third sputtering chamber 214A for depositing 15F, a fourth sputtering chamber 214B for depositing the first insulating film 16A, and a fifth for depositing the second insulating film 16B. And a sputter chamber 214C.

本実施の形態においても、上述の第1、第2の実施の形態と同様に、IGZO膜15Fの成膜後、IGZO膜15Fを大気に曝すことなくストッパ層形成膜16Fを形成することが可能となる。これにより、IGZO膜15Fの表面への大気中の水分や不純物の付着に起因する膜質の劣化を防止することができる。また、IGZO膜15Fの成膜後、ストッパ層形成膜16Fを連続成膜することが可能となるので、ストッパ層形成膜16Fの成膜に必要な工程時間を短縮でき、生産性の向上を図ることができる。   Also in the present embodiment, the stopper layer forming film 16F can be formed after the IGZO film 15F is formed without exposing the IGZO film 15F to the atmosphere, as in the first and second embodiments described above. It becomes. Thereby, it is possible to prevent film quality deterioration due to adhesion of moisture and impurities in the atmosphere to the surface of the IGZO film 15F. Further, since the stopper layer forming film 16F can be continuously formed after the IGZO film 15F is formed, the process time required for forming the stopper layer forming film 16F can be shortened, and the productivity is improved. be able to.

また、真空処理装置208によれば、ゲート絶縁膜14をスパッタリング法で成膜するようにしているので、CVDプロセスに必要とされる原料ガスの導入系や排気ガスの除害設備が不要となる。これにより、設備コストの低減とプロセスのクリーン化を図ることが可能となる。   Further, according to the vacuum processing apparatus 208, the gate insulating film 14 is formed by the sputtering method, so that a source gas introduction system and exhaust gas detoxification equipment required for the CVD process become unnecessary. . This makes it possible to reduce equipment costs and clean the process.

<第4の実施の形態>
図11(A)、(B)及び(C)は本発明の第4の実施の形態による電界効果型トランジスタの製造装置の概略構成図である。本実施の形態では、当該製造装置がインライン型の真空処理装置で構成された例について説明する。
<Fourth embodiment>
FIGS. 11A, 11B, and 11C are schematic configuration diagrams of a field-effect transistor manufacturing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, an example in which the manufacturing apparatus is configured by an inline vacuum processing apparatus will be described.

なお、真空処理装置は、基板を水平方向に横臥させた姿勢で搬送する横型でもよいし、基板を略直立させた姿勢で搬送する縦型でもよい。基板(基材)サイズが大型である場合、縦型の方が設置面積の低減を図れる点で有利である。また、基材10に対する成膜は、処理室内を基材を搬送する過程で成膜する通過成膜でもよいし、処理室内で基材を静止させた状態で成膜する静止成膜(停止成膜)のいずれの方式を採用してもよい。   The vacuum processing apparatus may be a horizontal type that conveys the substrate in a horizontal position or a vertical type that conveys the substrate in a substantially upright position. When the substrate (base material) size is large, the vertical type is advantageous in that the installation area can be reduced. Further, the film formation on the substrate 10 may be a passing film formation in which the substrate is transported in the process chamber, or a stationary film formation (stop formation) in which the substrate is stationary in the process chamber. Any type of film) may be employed.

図11(A)に示す真空処理装置301は、ロード室311、第1の加熱室312、CVD室313、バッファ室314、第1のスパッタ室315、第2の加熱室316、第2のスパッタ室317及びアンロード室318を有している。真空処理装置301は図示せずとも、基材10を各処理室へ搬送するための搬送機構が設置されており、当該搬送機構は、ロード室311からアンロード室318へ向けて基材10を各処理室へ搬送する。隣接する処理室の間には図示せずともゲートバルブ等の弁機構が介在されており、基材の搬送時に必要なゲートが開放される。各処理室は、いずれも所定の真空度に維持されており、処理室311〜318間における基材10の移載が真空雰囲気中で行われるようになっている。   A vacuum treatment apparatus 301 illustrated in FIG. 11A includes a load chamber 311, a first heating chamber 312, a CVD chamber 313, a buffer chamber 314, a first sputtering chamber 315, a second heating chamber 316, and a second sputtering. A chamber 317 and an unload chamber 318 are provided. Although not shown, the vacuum processing apparatus 301 is provided with a transport mechanism for transporting the base material 10 to each processing chamber. The transport mechanism moves the base material 10 from the load chamber 311 toward the unload chamber 318. Transport to each processing chamber. A valve mechanism such as a gate valve is interposed between adjacent processing chambers, not shown, and a gate necessary for transporting the substrate is opened. Each processing chamber is maintained at a predetermined degree of vacuum, and the transfer of the base material 10 between the processing chambers 311 to 318 is performed in a vacuum atmosphere.

典型的には、ゲート電極11が形成された基材10(図1(F)参照)は、ロード室311に搬入される。ロード室311に搬入された基材10は、第1の加熱室312へ搬送される。第1の加熱室312において、基材10は加熱処理され、表面に付着あるいは吸着された水分等が除去される。基材10は、加熱後、CVD室313へ搬送され、CVD室313においてゲート絶縁膜14が成膜される(図2(A))。ゲート絶縁膜14の成膜後、基材10はバッファ室314を介して第1のスパッタ室314へ搬送され、第1のスパッタ室314においてIGZO膜15Fが成膜される。IGZO膜15Fの成膜後、基材10は第2の加熱室316へ搬送され、第2の加熱室316においてIGZO膜15Fに対して所定のトランジスタ特性を付与するための熱処理が行われる。基材10は、加熱後、第2のスパッタ室317へ搬送され、第2のスパッタ室317においてストッパ層形成膜16Fが成膜される(図2(B))。ストッパ層形成膜16Fの形成後、基材10はアンロード室318へ搬送され、真空処理装置301の外部へ搬出される。   Typically, the base material 10 (see FIG. 1F) on which the gate electrode 11 is formed is carried into the load chamber 311. The base material 10 carried into the load chamber 311 is transported to the first heating chamber 312. In the first heating chamber 312, the base material 10 is subjected to heat treatment, and moisture or the like adhering to or adsorbed on the surface is removed. After heating, the base material 10 is transferred to the CVD chamber 313, and the gate insulating film 14 is formed in the CVD chamber 313 (FIG. 2A). After the gate insulating film 14 is formed, the substrate 10 is transferred to the first sputtering chamber 314 through the buffer chamber 314, and the IGZO film 15F is formed in the first sputtering chamber 314. After the formation of the IGZO film 15F, the base material 10 is transferred to the second heating chamber 316, and in the second heating chamber 316, heat treatment for imparting predetermined transistor characteristics to the IGZO film 15F is performed. After heating, the substrate 10 is transferred to the second sputtering chamber 317, and a stopper layer forming film 16F is formed in the second sputtering chamber 317 (FIG. 2B). After the formation of the stopper layer forming film 16F, the base material 10 is transferred to the unload chamber 318 and carried out of the vacuum processing apparatus 301.

バッファ室314は、CVD室313と第1のスパッタ室315との間の雰囲気絶縁を確保する目的で設置されている。すなわち、一般にCVD室はスパッタ室に比べて低真空下で処理されるとともに雰囲気ガスも異なる。このため、インライン式の真空処理装置においてCVD室とスパッタ室を隣接して配置した場合、CVD室内の雰囲気がスパッタ室内へ流出することで、スパッタ室内が汚染される。これを防ぐため、CVD室とスパッタ室の間にこれら処理室よりも高真空度に維持されたバッファ室を介在させることで、CVD室とスパッタ室の間における雰囲気のクロストークを防ぐようにしている。   The buffer chamber 314 is installed for the purpose of ensuring atmosphere insulation between the CVD chamber 313 and the first sputtering chamber 315. That is, in general, the CVD chamber is processed under a lower vacuum than the sputtering chamber, and the atmospheric gas is different. For this reason, when the CVD chamber and the sputtering chamber are disposed adjacent to each other in an in-line vacuum processing apparatus, the atmosphere in the CVD chamber flows out into the sputtering chamber, thereby contaminating the sputtering chamber. In order to prevent this, a buffer chamber maintained at a higher degree of vacuum than these processing chambers is interposed between the CVD chamber and the sputtering chamber to prevent crosstalk of the atmosphere between the CVD chamber and the sputtering chamber. Yes.

図11(B)に示す真空処理装置302は、ストッパ層16が第1の絶縁膜16Aと第2の絶縁膜16Bの2層構造で構成される、上述した第2の実施の形態に係るトランジスタ素子101(図7)の作製に用いられる。すなわち、真空処理装置302は、第1の絶縁膜16Aを成膜するためのスパッタ室317Aと第2の絶縁膜16Bを成膜するためのスパッタ室317Bとを備えている。   In the vacuum processing apparatus 302 shown in FIG. 11B, the stopper layer 16 has a two-layer structure of the first insulating film 16A and the second insulating film 16B, and the transistor according to the second embodiment described above. It is used for manufacturing the element 101 (FIG. 7). That is, the vacuum processing apparatus 302 includes a sputtering chamber 317A for forming the first insulating film 16A and a sputtering chamber 317B for forming the second insulating film 16B.

図11(C)に示す真空処理装置303は、ゲート絶縁膜14が第1のゲート絶縁膜14Aと第2のゲート絶縁膜14Bの2層構造で構成され、ストッパ層16が第1の絶縁膜16Aと第2の絶縁膜16Bの2層構造で構成される、上述した第3の実施の形態に係るトランジスタ素子102(図9)の作製に用いられる。すなわち、真空処理装置303は、第1のゲート絶縁膜14Aを成膜するためのスパッタ室313Aと、第2のゲート絶縁膜14Aを成膜するためのスパッタ質313Bと、第1の絶縁膜16Aを成膜するためのスパッタ室317Aと、第2の絶縁膜16Bを成膜するためのスパッタ室317Bとを備えている。   In the vacuum processing apparatus 303 shown in FIG. 11C, the gate insulating film 14 has a two-layer structure of a first gate insulating film 14A and a second gate insulating film 14B, and the stopper layer 16 has a first insulating film. The transistor element 102 (FIG. 9) according to the third embodiment described above, which has a two-layer structure of 16A and the second insulating film 16B, is used. That is, the vacuum processing apparatus 303 includes a sputtering chamber 313A for forming the first gate insulating film 14A, a sputter material 313B for forming the second gate insulating film 14A, and the first insulating film 16A. A sputtering chamber 317A for forming a second insulating film 16B and a sputtering chamber 317B for forming a second insulating film 16B.

本実施の形態においても、上述の第1、第2の実施の形態と同様に、IGZO膜15Fの成膜後、IGZO膜15Fを大気に曝すことなくストッパ層形成膜16Fを形成することが可能となる。これにより、IGZO膜15Fの表面への大気中の水分や不純物の付着に起因する膜質の劣化を防止することができる。また、IGZO膜15Fの成膜後、ストッパ層形成膜16Fを連続成膜することが可能となるので、ストッパ層形成膜16Fの成膜に必要な工程時間を短縮でき、生産性の向上を図ることができる。   Also in the present embodiment, the stopper layer forming film 16F can be formed after the IGZO film 15F is formed without exposing the IGZO film 15F to the atmosphere, as in the first and second embodiments described above. It becomes. Thereby, it is possible to prevent film quality deterioration due to adhesion of moisture and impurities in the atmosphere to the surface of the IGZO film 15F. Further, since the stopper layer forming film 16F can be continuously formed after the IGZO film 15F is formed, the process time required for forming the stopper layer forming film 16F can be shortened, and the productivity is improved. be able to.

また、真空処理装置303によれば、ゲート絶縁膜14をスパッタリング法で成膜するようにしているので、CVDプロセスに必要とされる原料ガスの導入系や排気ガスの除害設備が不要となる。これにより、設備コストの低減とプロセスのクリーン化を図ることが可能となる。さらに、ゲート絶縁膜14をスパッタリング法で成膜するようにしているので、活性層を成膜するためのスパッタ室との間にバッファ室を設置する必要をなくすことができる。   Further, according to the vacuum processing apparatus 303, since the gate insulating film 14 is formed by the sputtering method, the introduction system of the source gas and the exhaust gas removal equipment required for the CVD process become unnecessary. . This makes it possible to reduce equipment costs and clean the process. Furthermore, since the gate insulating film 14 is formed by the sputtering method, it is not necessary to install a buffer chamber between the sputtering chamber for forming the active layer.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。   The embodiment of the present invention has been described above. Of course, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

例えば以上の実施の形態では、ボトムゲート型の電界効果型トランジスタの製造方法を例に挙げて説明したが、これに限らず、トップゲート型の電界効果型トランジスタの製造方法に本発明は適用可能である。   For example, in the above embodiment, the method for manufacturing a bottom gate type field effect transistor has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to a method for manufacturing a top gate type field effect transistor. It is.

また、以上の第3、第4の実施の形態では、ゲート絶縁膜14を構成する第1のゲート絶縁膜14A及び第2のゲート絶縁膜14Bをそれぞれスパッタリング法で成膜する例について説明した。これに限られず、第1及び第2のゲート絶縁膜14A、14Bのうち少なくとも1層をCVD法で成膜するようにしてもよい。   In the third and fourth embodiments described above, the example in which the first gate insulating film 14A and the second gate insulating film 14B constituting the gate insulating film 14 are formed by the sputtering method has been described. However, the present invention is not limited to this, and at least one of the first and second gate insulating films 14A and 14B may be formed by a CVD method.

さらに、ゲート絶縁膜14はシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜の単層膜で構成される例に限られず、例えば、ゲート絶縁膜をシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜で構成することも可能である。   Furthermore, the gate insulating film 14 is not limited to an example composed of a single layer film of a silicon oxide film or a silicon nitride film. For example, the gate insulating film can be composed of a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film. is there.

10…基材
11…ゲート電極
14…ゲート絶縁膜
14A…第1のゲート絶縁膜
14B…第2のゲート絶縁膜
15…活性層
15F…IGZO膜
16…ストッパ層
16A…第1の絶縁膜
16B…第2の絶縁膜
16F…ストッパ層形成膜
17(17S、17D)…ソース/ドレイン電極
100、101、102…トランジスタ素子(電界効果型トランジスタ)
201〜208、301〜303…真空処理装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Base material 11 ... Gate electrode 14 ... Gate insulating film 14A ... 1st gate insulating film 14B ... 2nd gate insulating film 15 ... Active layer 15F ... IGZO film 16 ... Stopper layer 16A ... 1st insulating film 16B ... Second insulating film 16F ... stopper layer forming film 17 (17S, 17D) ... source / drain electrodes 100, 101, 102 ... transistor elements (field effect transistors)
201-208, 301-303 ... Vacuum processing apparatus

Claims (19)

基材の上に、In−Ga−Zn−O系組成を有する活性層をスパッタリング法によって形成し、
前記活性層の上に、前記活性層に対するエッチャントから前記活性層を保護するストッパ層をスパッタリング法によって形成し、
前記ストッパ層をマスクとして前記活性層をエッチングする
電界効果型トランジスタの製造方法。
On the substrate, an active layer having an In—Ga—Zn—O-based composition is formed by a sputtering method,
A stopper layer that protects the active layer from an etchant for the active layer is formed on the active layer by a sputtering method.
A method of manufacturing a field effect transistor, wherein the active layer is etched using the stopper layer as a mask.
請求項1に記載の電界効果型トランジスタの製造方法であって、
前記ストッパ層を形成する工程は、前記活性層を形成した後、前記活性層の成膜チャンバ内で前記ストッパ層を連続的に成膜する
電界効果型トランジスタの製造方法。
It is a manufacturing method of the field effect type transistor according to claim 1,
The step of forming the stopper layer is a method of manufacturing a field effect transistor, wherein after forming the active layer, the stopper layer is continuously formed in a film forming chamber for the active layer.
請求項1に記載の電界効果型トランジスタの製造方法であって、
前記ストッパ層を形成する工程は、
前記活性層の上に、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる第1の絶縁膜をスパッタリング法によって形成する工程と、
前記第1の絶縁膜の上に、金属酸化膜からなる第2の絶縁膜をスパッタリング法によって形成する工程とを含む
電界効果型トランジスタの製造方法。
It is a manufacturing method of the field effect type transistor according to claim 1,
The step of forming the stopper layer includes
Forming a first insulating film made of a silicon oxide film or a silicon nitride film on the active layer by a sputtering method;
Forming a second insulating film made of a metal oxide film on the first insulating film by a sputtering method.
請求項1に記載の電界効果型トランジスタの製造方法であって、
前記ストッパ層を形成する工程は、
前記活性層の上に、金属酸化膜からなる第1の絶縁膜をスパッタリング法によって形成する工程と、
前記第1の絶縁膜の上に、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる第2の絶縁膜をスパッタリング法によって形成する工程とを含む
電界効果型トランジスタの製造方法。
It is a manufacturing method of the field effect type transistor according to claim 1,
The step of forming the stopper layer includes
Forming a first insulating film made of a metal oxide film on the active layer by a sputtering method;
Forming a second insulating film made of a silicon oxide film or a silicon nitride film on the first insulating film by a sputtering method.
請求項3又は4に記載の電界効果型トランジスタの製造方法であって、
前記ストッパ層を形成する工程は、同一チャンバ内で前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜とを連続的に成膜する
電界効果型トランジスタの製造方法。
A method for manufacturing a field effect transistor according to claim 3 or 4,
The step of forming the stopper layer is a method of manufacturing a field effect transistor, wherein the first insulating film and the second insulating film are continuously formed in the same chamber.
請求項5に記載の電界効果型トランジスタの製造方法であって、
前記ストッパ層を形成する工程は、前記活性層を形成した後、前記活性層の成膜チャンバ内で前記ストッパ層を連続的に成膜する
電界効果型トランジスタの製造方法。
It is a manufacturing method of the field effect type transistor according to claim 5,
The step of forming the stopper layer is a method of manufacturing a field effect transistor, wherein after forming the active layer, the stopper layer is continuously formed in a film forming chamber for the active layer.
請求項1に記載の電界効果型トランジスタの製造方法であって、
前記基材はゲート電極を含み、
前記活性層を形成する前に、前記ゲート電極を被覆するゲート絶縁膜をさらに形成する
電界効果型トランジスタの製造方法。
It is a manufacturing method of the field effect type transistor according to claim 1,
The substrate includes a gate electrode;
A method of manufacturing a field effect transistor, further comprising forming a gate insulating film covering the gate electrode before forming the active layer.
請求項7に記載の電界効果型トランジスタの製造方法であって、
前記ゲート絶縁膜を形成する工程は、前記ゲート絶縁膜をスパッタリング法によって形成する
電界効果型トランジスタの製造方法。
It is a manufacturing method of the field effect transistor according to claim 7,
The step of forming the gate insulating film includes forming the gate insulating film by a sputtering method.
請求項7に記載の電界効果型トランジスタの製造方法であって、
前記ゲート絶縁膜を形成する工程は、
前記ゲート電極の上に、金属酸化膜からなる第1のゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第1のゲート絶縁膜の上に、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる第2のゲート絶縁膜を形成する工程とを含む
電界効果型トランジスタの製造方法。
It is a manufacturing method of the field effect transistor according to claim 7,
The step of forming the gate insulating film includes:
Forming a first gate insulating film made of a metal oxide film on the gate electrode;
Forming a second gate insulating film made of a silicon oxide film or a silicon nitride film on the first gate insulating film.
請求項7に記載の電界効果型トランジスタの製造方法であって、
前記ゲート絶縁膜を形成する工程は、
前記ゲート電極の上に、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる第1のゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第1のゲート絶縁膜の上に、金属酸化膜からなる第2のゲート絶縁膜を形成する工程とを含む
電界効果型トランジスタの製造方法。
It is a manufacturing method of the field effect transistor according to claim 7,
The step of forming the gate insulating film includes:
Forming a first gate insulating film made of a silicon oxide film or a silicon nitride film on the gate electrode;
Forming a second gate insulating film made of a metal oxide film on the first gate insulating film.
請求項1に記載の電界効果型トランジスタの製造方法であって、さらに、
前記活性層を被覆する保護膜を形成し、
前記活性層にコンタクトするソース電極及びドレイン電極を形成する
電界効果型トランジスタの製造方法。
The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 1, further comprising:
Forming a protective film covering the active layer;
A method of manufacturing a field effect transistor, wherein a source electrode and a drain electrode are formed in contact with the active layer.
基材の上に、活性層と、前記活性層に対するエッチャントから前記活性層を保護するストッパ層とをそれぞれ形成するための電界効果型トランジスタの製造装置であって、
前記基材の上にIn−Ga−Zn−O系組成を有する前記活性層を成膜するための第1のスパッタリングカソードを含む第1の成膜室と、
前記基材の上に前記ストッパ層を成膜するための第2のスパッタリングカソードを含む第2の成膜室と
を具備する電界効果型トランジスタの製造装置。
A field-effect transistor manufacturing apparatus for forming an active layer and a stopper layer for protecting the active layer from an etchant for the active layer on a substrate,
A first deposition chamber including a first sputtering cathode for depositing the active layer having an In—Ga—Zn—O-based composition on the substrate;
And a second film forming chamber including a second sputtering cathode for forming the stopper layer on the base material.
請求項12に記載の電界効果型トランジスタの製造装置であって、
前記第1の成膜室及び前記第2の成膜室は、共通の成膜室からなる
電界効果型トランジスタの製造装置。
A field-effect transistor manufacturing apparatus according to claim 12,
The first film formation chamber and the second film formation chamber comprise a common film formation chamber.
請求項12に記載の電界効果型トランジスタの製造装置であって、
前記第2のスパッタリングカソードは、
シリコン酸化物又はシリコン窒化物からなる第1のターゲット材料と、
金属酸化物からなる第2のターゲット材料とを有する
電界効果型トランジスタの製造装置。
A field-effect transistor manufacturing apparatus according to claim 12,
The second sputtering cathode comprises:
A first target material comprising silicon oxide or silicon nitride;
A field-effect transistor manufacturing apparatus having a second target material made of a metal oxide.
請求項12に記載の電界効果型トランジスタの製造装置であって、
前記基材の上にゲート絶縁膜を成膜するための第3の成膜室をさらに具備する
電界効果型トランジスタの製造装置。
A field-effect transistor manufacturing apparatus according to claim 12,
An apparatus for manufacturing a field effect transistor, further comprising a third film formation chamber for forming a gate insulating film on the substrate.
請求項12に記載の電界効果型トランジスタの製造装置であって、
前記基材の上にゲート絶縁膜を成膜するための第3のスパッタリングカソードを含む第3の成膜室をさらに具備する
電界効果型トランジスタの製造装置。
A field-effect transistor manufacturing apparatus according to claim 12,
An apparatus for manufacturing a field effect transistor, further comprising a third film formation chamber including a third sputtering cathode for forming a gate insulating film on the substrate.
請求項16に記載の電界効果型トランジスタの製造装置であって、
前記第3のスパッタリングカソードは、
金属酸化物からなる第3のターゲット材料と、
シリコン酸化物又はシリコン窒化物からなる第4のターゲット材料とを有する
電界効果型トランジスタの製造装置。
A field-effect transistor manufacturing apparatus according to claim 16,
The third sputtering cathode is
A third target material made of a metal oxide;
A field-effect transistor manufacturing apparatus having a fourth target material made of silicon oxide or silicon nitride.
請求項12に記載の電界効果型トランジスタの製造装置であって、
前記第1の成膜室及び前記第2の成膜室に対して前記基材を授受する搬送ロボットを有する真空排気可能な搬送室をさらに具備し、
前記前記第1の成膜室及び前記第2の成膜室は、前記搬送室の周囲に設置されている
電界効果型トランジスタの製造装置。
A field-effect transistor manufacturing apparatus according to claim 12,
Further comprising a transfer chamber capable of being evacuated and having a transfer robot for transferring the substrate to and from the first film formation chamber and the second film formation chamber;
The first film formation chamber and the second film formation chamber are installed around the transfer chamber. A field effect transistor manufacturing apparatus.
請求項12に記載の電界効果型トランジスタの製造装置であって、
前記第1の成膜室から前記第2の成膜室へ前記基材を搬送する搬送機構をさらに具備し、
前記第1の成膜室及び前記第2の成膜室は互いに隣接して設置されている
電界効果型トランジスタの製造装置。
A field-effect transistor manufacturing apparatus according to claim 12,
A transport mechanism for transporting the base material from the first film formation chamber to the second film formation chamber;
The apparatus for manufacturing a field effect transistor, wherein the first film formation chamber and the second film formation chamber are disposed adjacent to each other.
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