JP2009290113A - 半導体素子とその製造方法、センサおよび電気光学装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板10上に、ゲート電極20、ゲート絶縁膜30および無機酸化物膜40を順次形成し、ソース電極62およびドレイン電極63を無機酸化物膜40の一部を被覆するように形成し、電極に被覆されていない無機酸化物膜40の領域の半導体素子のチャネル領域44として用いる領域のキャリア濃度を、酸化処理によって低減させる。
【選択図】図1
Description
酸化物半導体では、酸素欠陥によりキャリアが生成するため、形成した薄膜の物性によってはそのまま半導体素子を形成するとオフ電流が増大して、十分な特性を得ることができない。また、キャリア生成を抑えた高抵抗膜の場合ではオフ電流は低減できるが、酸化物半導体では、Si系半導体のようにドーピング(不純物打ち込み)による低抵抗化(高濃度キャリア生成)技術が構築されていないため、ソース領域およびドレイン領域のみを低抵抗化し、電極との接触抵抗を抑えた形で半導体素子を作製することは難しい。
基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極の上にゲート絶縁膜を形成し、無機酸化物膜をゲート電極の上方に配置するようにゲート絶縁膜の上に形成し、無機酸化物膜に接続するソース電極およびドレイン電極を形成する半導体素子の製造方法において、
キャリア濃度が1019/cm3以上である無機酸化物膜をゲート絶縁膜上に形成し、
無機酸化物膜の一部を被覆するように、ソース電極およびドレイン電極を形成し、
上記ソース電極および上記ドレイン電極に被覆されていない無機酸化物膜の領域に、酸化処理を行い、この酸化処理が行われた領域のキャリア濃度を5×1016/cm3以下に低減させることを特徴とするものである。
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態による半導体素子の製造方法における製造フローを示す概略断面図であり、図1fは本実施形態による半導体素子の製造方法によって製造される半導体素子である。
図2は、第2の実施形態による半導体素子の製造方法における製造フローを示す概略断面図であり、図2gは本実施形態による半導体素子の製造方法によって製造される半導体素子である。
無機酸化物塗布膜(液相法により形成された無機酸化物膜をいう。以下同じ。)を形成する基板上に、無機酸化物塗布膜を構成する元素(以下、無機酸化物塗布膜構成元素とする。)を含む原料と有機溶媒とを含む原料液を基板の表面に塗布し、これにより無機酸化物塗布膜前駆体(液相法により形成された無機酸化物膜前駆体をいう。以下同じ。)を成膜する。
無機酸化物塗布膜前駆体に、加熱処理および/または酸化処理を施して、無機酸化物塗布膜前駆体中に含まれる有機成分を分解する。
前処理を施して得られた無機酸化物塗布膜前駆体を焼成して、無機酸化物塗布膜が得られる。
図3は、第2の実施形態による半導体素子の製造方法における製造フローを示す概略断面図であり、図3gは本実施形態による半導体素子の製造方法によって製造される半導体素子である。
はじめに、図4(a)に示すように、基板11を用意し、導電性無機膜61’(図3におけるソース電極62’およびドレイン電極63’に相当する。)を構成する無機物の構成元素(以下、無機膜構成元素とする。)を含み、酸化処理により切断可能な化学結合により結合された分散剤72により表面が被覆された無機粒子73からなる分散粒子71と有機溶媒とを含む原料液を基板11の表面に塗布し、液相法により無機粒子73を含む導電性無機膜前駆体61を成膜する。
次に、導電性無機膜前駆体61に、100℃超、かつ、基板11の耐熱温度以下の条件で酸化処理を施す(図4c)。このときさらに、導電性無機膜前駆体61中に含まれる有機成分のうち最も熱分解開始温度が高い有機成分の熱分解開始温度以下であることが好ましい。
図6は、本実施形態によるセンサの断面図である。
図7は、本実施形態による電気光学装置の断面図であり、例として上記本発明による半導体素子を用いて構成された有機EL装置を示している。
20 ゲート電極
30 ゲート絶縁膜
40 無機酸化物膜前駆体
40’ 無機酸化物膜
42 ソース領域
43 ドレイン領域
44 チャネル領域
61 導電性無機膜前駆体
61’ 導電性無機膜
62、62’ ソース電極
63、63’ ドレイン電極
71 分散粒子
72 分散剤
73 無機粒子
L1、L1’ レーザ
L2 酸化処理
Claims (13)
- 基板にゲート電極を形成し、該ゲート電極の上にゲート絶縁膜を形成し、無機酸化物膜を前記ゲート電極の上方に配置するように前記ゲート絶縁膜の上に形成し、前記無機酸化物膜に接続するソース電極およびドレイン電極を形成する半導体素子の製造方法において、
キャリア濃度が1019/cm3以上である前記無機酸化物膜を前記ゲート絶縁膜上に形成し、
前記無機酸化物膜の一部を被覆するように、前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成し、
前記ソース電極および前記ドレイン電極に被覆されていない前記無機酸化物膜の領域に、酸化処理を行い、該酸化処理が行われた領域の前記キャリア濃度を5×1016/cm3以下に低減させることを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 前記無機酸化物膜を、無機酸化物粒子、有機前駆体および有機無機複合前駆体からなる群より選択される少なくとも1種の原料と、有機溶媒とを含む原料液を用いた液相法により得られる無機酸化物膜前駆体を経て形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記無機酸化物膜前駆体を形成する方法が、液体吐出方式により塗布するものであることを特徴とする請求項2に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記無機酸化物膜前駆体に対し紫外レーザ光を照射することにより、前記無機酸化物膜前駆体を前記無機酸化物膜へと変化させると共に低抵抗化させることを特徴とする請求項2または3に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記無機酸化物膜が、In、Zn、GaおよびSnからなる群より選択される少なくとも1つの元素を含むものであることを特徴とする請求項1から4いずれかに記載の半導体素子の製造方法。
- 前記酸化処理により切断可能な化学結合により結合された分散剤により表面が被覆された無機粒子と、有機溶媒とを含む無機粒子分散液を用いた液相法により、前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成し、
かつ前記酸化処理により前記キャリア濃度を低減させると共に、前記ソース電極および前記ドレイン電極の比抵抗値も低減させることを特徴とする請求項1から5いずれかに記載の半導体素子の製造方法。 - 前記液相法により前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成する方法が、液体吐出方式により塗布するものであることを特徴とする請求項6に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記無機粒子が、Au、Ag、Cu、Pt、Ni、Cr、Rh、Pd、Zn、Co、Mo、Ru、W、Os、Ir、Fe、Mg、Y、Ti、Ta、Nb、Mn、Ge、Sn、Ga、Al、Inおよびこれらの合金およびこれらの酸化物からなる群より選択される少なくとも1種の無機物を主成分とするものであることを特徴とする請求項6または7に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記酸化処理が、酸素ラジカル処理および加熱処理より選択される少なくとも1種の処理を、酸素存在下で実施するものであることを特徴とする請求項1から8いずれかに記載の半導体素子の製造方法。
- 前記基板が、樹脂製基板であることを特徴とする請求項1から9いずれかに記載の半導体素子の製造方法。
- 請求項1から10いずれかに記載の方法により製造されたことを特徴とする半導体素子。
- 請求項11に記載の半導体素子を用いて構成されたことを特徴とするセンサ。
- 請求項11に記載の半導体素子を用いて構成されたことを特徴とする電気光学装置。
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