JP2012038891A - Bottom-gate type thin film transistor - Google Patents
Bottom-gate type thin film transistor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012038891A JP2012038891A JP2010177163A JP2010177163A JP2012038891A JP 2012038891 A JP2012038891 A JP 2012038891A JP 2010177163 A JP2010177163 A JP 2010177163A JP 2010177163 A JP2010177163 A JP 2010177163A JP 2012038891 A JP2012038891 A JP 2012038891A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- oxide semiconductor
- layer
- channel region
- channel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
本発明は、酸化物半導体を半導体層として用いたボトムゲート型薄膜トランジスタに関する。 The present invention relates to a bottom-gate thin film transistor using an oxide semiconductor as a semiconductor layer.
アクティブマトリクス型液晶表示素子や有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子等の表示素子の駆動に使用される駆動素子として、アモルファスシリコンや低温ポリシリコンを半導体層として用いた薄膜トランジスタ(TFT)が広く使用されている。しかし、これらのTFTの作製には高温プロセスが不可欠であり、プラスチック基板やフィルム基板等の耐熱性が低いとされるフレキシブルな基板の使用は困難である。 Thin film transistors (TFTs) using amorphous silicon or low-temperature polysilicon as a semiconductor layer are widely used as drive elements used for driving display elements such as active matrix liquid crystal display elements and organic electroluminescence (EL) elements. . However, a high-temperature process is indispensable for manufacturing these TFTs, and it is difficult to use a flexible substrate having low heat resistance such as a plastic substrate or a film substrate.
このため、近年、低温での成膜が可能である、酸化物半導体を半導体層に用いたTFTの開発が活発に行われている。酸化物半導体を半導体層に用いたTFTとしては、例えばZnOを主成分とするTFTがある。 Therefore, in recent years, TFTs using an oxide semiconductor as a semiconductor layer, which can be formed at a low temperature, have been actively developed. As a TFT using an oxide semiconductor for a semiconductor layer, for example, there is a TFT mainly composed of ZnO.
ZnOを主成分とするトップゲート型多結晶酸化物TFTの作製では、酸化物半導体層上に、ゲート絶縁層及びゲート電極層をマスクにして水素を含む層間絶縁層を形成する方法が知られている。酸化物半導体層中の水素濃度が増大することにより、酸化物半導体層が低抵抗化し、ソース・ドレイン領域が形成され、コプラナー構造のTFTが得られる。この構造では、ソース・ドレイン領域からチャネル領域までの寄生抵抗を小さくすることが可能であり、電流制限の発生を抑制することができる。 In manufacturing a top gate type polycrystalline oxide TFT mainly composed of ZnO, a method of forming an interlayer insulating layer containing hydrogen on an oxide semiconductor layer using a gate insulating layer and a gate electrode layer as a mask is known. Yes. By increasing the hydrogen concentration in the oxide semiconductor layer, the resistance of the oxide semiconductor layer is reduced, source / drain regions are formed, and a coplanar structure TFT is obtained. In this structure, the parasitic resistance from the source / drain region to the channel region can be reduced, and the occurrence of current limitation can be suppressed.
しかしながら、上記トップゲート型コプラナー構造のTFTの場合、酸化物半導体層のチャネル領域上にゲート絶縁層を形成する必要がある。このため、ゲート絶縁層をプラズマ化学気相蒸着法(CVD法)やスパッタ法等を用いて形成する場合、ゲート絶縁層と酸化物半導体層のチャネル領域との界面へのプラズマによるダメージが問題となる。また、このダメージが移動度、S値、電気的ストレスに対する安定性の低下等、TFTの特性に悪影響を及ぼすことが本発明者らによって明らかになっている。 However, in the case of the TFT having the top gate type coplanar structure, it is necessary to form a gate insulating layer over the channel region of the oxide semiconductor layer. Therefore, when the gate insulating layer is formed by plasma chemical vapor deposition (CVD) or sputtering, damage to the interface between the gate insulating layer and the channel region of the oxide semiconductor layer is a problem. Become. In addition, the present inventors have clarified that this damage adversely affects the characteristics of the TFT, such as mobility, S value, and a decrease in stability against electrical stress.
このことから、ゲート絶縁層と酸化物半導体層のチャネル領域との界面にダメージが入りにくい、ボトムゲート型TFTを形成することが望ましい。このため、特許文献1では、チャネル保護層をマスクに、層間絶縁層形成時の水素拡散により酸化物半導体層を低抵抗化させ、ソース・ドレイン領域を形成することにより、ボトムゲート型コプラナー構造のアモルファス酸化物半導体TFTを作製している。 For this reason, it is desirable to form a bottom gate TFT in which damage to the interface between the gate insulating layer and the channel region of the oxide semiconductor layer is unlikely to occur. For this reason, in Patent Document 1, by using the channel protective layer as a mask, the resistance of the oxide semiconductor layer is reduced by hydrogen diffusion during the formation of the interlayer insulating layer, and the source / drain regions are formed, thereby forming the bottom gate type coplanar structure. An amorphous oxide semiconductor TFT is manufactured.
特許文献1の作製方法では一定の特性を有するTFTを得ることができる。しかしながら、本発明者らは、特許文献1の酸化物半導体TFTに対して正のゲートバイアスストレスを印加したところ、伝達特性が正方向に平行にシフトせず、そのサブスレッショルド領域における形状に変化が生じる現象を見出した。具体的には、オン領域のドレイン電流値により決定される閾値電圧(Vth)のシフト量(ΔVth)に対し、サブスレッショルド領域のドレイン電流値により決定される立ち上がり電圧(Von)のシフト量(ΔVon)が小さくなる現象が見られた。このように正のゲートバイアスストレスに対してΔVthとΔVonが異なるTFTを用いて電気回路を形成した場合、経時的なTFT特性の変化の予測が難しく、電気回路の設計が困難であった。 With the manufacturing method of Patent Document 1, a TFT having certain characteristics can be obtained. However, when the present inventors applied a positive gate bias stress to the oxide semiconductor TFT of Patent Document 1, the transfer characteristics do not shift in parallel to the positive direction, and the shape in the subthreshold region changes. The phenomenon that occurs was found. Specifically, the shift amount (ΔVon) of the rising voltage (Von) determined by the drain current value of the subthreshold region is compared to the shift amount (ΔVth) of the threshold voltage (Vth) determined by the drain current value of the on region. ) Was reduced. As described above, when an electric circuit is formed using TFTs having different ΔVth and ΔVon with respect to a positive gate bias stress, it is difficult to predict a change in TFT characteristics over time, and it is difficult to design an electric circuit.
そこで、本発明は、伝達特性のサブスレッショルド領域における形状変化を低減したボトムゲート型薄膜トランジスタを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a bottom gate type thin film transistor in which a change in shape in a subthreshold region of transfer characteristics is reduced.
上記課題を解決するために、本発明は、基板の上に、ゲート電極層と、ゲート絶縁層と、チャネル領域、ソース領域及びドレイン領域が同一の層で形成され、かつ該ソース領域と該ドレイン領域が該チャネル領域を介して設けられた酸化物半導体層と、がこの順で積層されて形成され、前記ソース領域及び前記ドレイン領域の各々における、幅方向の端部の、前記チャネル領域に近い側の隅部から少なくとも一部の領域が、該端部と同じ側の前記チャネル領域の端部よりも内側に位置していることを特徴とするボトムゲート型薄膜トランジスタを提供するものである。 In order to solve the above problems, according to the present invention, a gate electrode layer, a gate insulating layer, a channel region, a source region, and a drain region are formed of the same layer over a substrate, and the source region and the drain are formed. An oxide semiconductor layer having a region provided through the channel region is stacked in this order, and is close to the channel region at the end in the width direction in each of the source region and the drain region. The present invention provides a bottom-gate thin film transistor characterized in that at least a part of the region from the corner on the side is located inside the end of the channel region on the same side as the end.
本発明によれば、正のゲートバイアスストレスに対する、TFTの伝達特性が正方向にシフトした場合において、伝達特性のサブスレッショルド領域における形状変化を低減することができる。これにより、本発明のTFTを用いると、電気回路の設計が容易となり、製品設計及び製造のコストを低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce a change in shape in the subthreshold region of the transfer characteristic when the transfer characteristic of the TFT with respect to positive gate bias stress is shifted in the positive direction. Thus, when the TFT of the present invention is used, the design of the electric circuit is facilitated, and the product design and manufacturing costs can be reduced.
以下に、添付図面を参照して本発明のボトムゲート型薄膜トランジスタ(TFT)の好適な実施形態を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a bottom gate type thin film transistor (TFT) of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の好適な実施形態の一例である、ボトムゲート型コプラナー構造の酸化物半導体TFTの一部を示した図である。図2は図1のA−A’における断面図である。 FIG. 1 is a diagram showing a part of an oxide semiconductor TFT having a bottom gate type coplanar structure, which is an example of a preferred embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 1.
図1及び図2において、10は基板、11はゲート電極層、12はゲート絶縁層、13は酸化物半導体層、13aは酸化物半導体層のチャネル領域、13bは酸化物半導体層のソース領域、13cは酸化物半導体層のドレイン領域である。14はチャネル保護層、15は保護層、16はコンタクトホール、17はソース配線層、18はドレイン配線層である。19はゲート電極層上にあるチャネル領域のパターニング端、20はチャネル領域とソース領域の境界、21はチャネル領域とドレイン領域の境界である。
1 and 2, 10 is a substrate, 11 is a gate electrode layer, 12 is a gate insulating layer, 13 is an oxide semiconductor layer, 13a is a channel region of the oxide semiconductor layer, 13b is a source region of the oxide semiconductor layer, 13c is a drain region of the oxide semiconductor layer.
基板10としてはフレキシブルなプラスチック基板を用いるのが好ましく、例えばポリエチレン・テレフタレート(PET)、ポリエチレン・ナフタレート(PEN)、ポリイミド、ポリカーボネート等のフィルム、並びに薄板が挙げられる。なお、基板の表面が絶縁膜により構成されたバリアコート層でコーティングされていても良いし、ガラス基板や絶縁層をコーティングしたステンレス基板等を用いても良い。
A flexible plastic substrate is preferably used as the
まず、基板10上にスパッタ法、パルスレーザー蒸着法(PLD法)、電子ビーム蒸着法、化学気相蒸着法(CVD法)等によりゲート電極層11を形成する。その後、フォトリソグラフィー法とエッチング法等によりゲート電極層11をパターニングする。ゲート電極層11としては良好な電気伝導性を有するものであれば良く、例えばTi、Pt、Au、Ni、Al、Mo等の金属やそれらの合金等の金属電極材料及びそれらの積層膜、ITO(Indium Tin Oxide)等の酸化物導電体を用いるのが良い。
First, the
次に、ゲート電極層11を有する基板10上にゲート電極層11を覆うように、スパッタ法、パルスレーザー蒸着法(PLD法)、電子ビーム蒸着法、プラズマCVD法(PECVD法)等によりゲート絶縁層12を形成する。ゲート絶縁層12としては良好な絶縁特性を有するものであれば良く、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いるのが好ましい。
Next, gate insulation is performed by sputtering, pulse laser vapor deposition (PLD), electron beam vapor deposition, plasma CVD (PECVD) or the like so as to cover the
続いて、ゲート絶縁層12上にスパッタ法、PLD法、電子ビーム蒸着法等により金属酸化物膜からなる酸化物半導体層13を形成する。その後、フォトリソグラフィー法とエッチング法等により酸化物半導体層13をパターニングする。酸化物半導体層13としてはIn、Ga、Zn、Snから選択される少なくとも1種類の元素を含み構成されるアモルファス酸化物半導体を用いるのが好ましい。
Subsequently, an
次に、酸化物半導体層13上(酸化物半導体層のチャネル領域13a上)にスパッタ法、パルスレーザー蒸着法(PLD法)、電子ビーム蒸着法、プラズマCVD法(PECVD法)等によりチャネル保護層14を形成する。その後、フォトリソグラフィー法とエッチング法等によりチャネル保護層14をパターニングする。酸化物半導体層13と直接接するチャネル保護層14には後述の保護層15の形成の際に酸化物半導体層13(酸化物半導体層のチャネル領域13a)を低抵抗化させない機能が要求される。更にチャネル保護層14上に水素を含む絶縁層(保護層15)を形成した際にチャネル保護層14の膜厚で水素の透過量を制御し、後に酸化物半導体層のチャネル領域13aの抵抗率を制御できる機能も必要である。よって、チャネル保護層14としては例えばシリコン酸化膜やシリコン酸窒化膜等の酸素を含む絶縁層を用いるのが好ましい。これらの絶縁層の組成がストイキオメトリーから外れていても何ら問題はない。
Next, a channel protective layer is formed on the oxide semiconductor layer 13 (on the
上部にチャネル保護層14が形成されている酸化物半導体層13は、酸化物半導体層のチャネル領域13aとなる。また、上部にチャネル保護層14が形成されていない酸化物半導体層13の領域は、後述の保護層15の形成により、酸化物半導体層のソース領域13b及び酸化物半導体層のドレイン領域13cとなる。即ち、チャネル領域13a、ソース領域13b及びドレイン領域13cは同一の層(酸化物半導体層13)で形成され、ソース領域13bとドレイン領域13cはチャネル領域13aを介して設けられる(図2)。更に、ソース領域13b及びドレイン領域13cの各々における、幅方向の端部の、チャネル領域13aに近い側の隅部から少なくとも一部の領域が、該端部と同じ側のチャネル領域13aの端部よりも内側に位置している(図1)。また、チャネル領域13a、ソース領域13b及びドレイン領域13cがこの構成になるように、チャネル保護層14の形状を決め、その形状になるようにチャネル保護層14をパターニングする。なお、幅方向とは、ソース領域13bからドレイン領域13cに向かう方向に垂直な方向である。
The
ここで、チャネル領域13a、ソース領域13b及びドレイン領域13cが上記構成をとることによる効果について説明する。
Here, an effect obtained by the above structure of the
従来のボトムゲート型コプラナー構造TFTでは、正のゲートバイアスストレスに対するVthのシフト量(ΔVth)とVonのシフト量(ΔVon)の差が大きかった。この原因は、正のゲートバイアスストレスに対する酸化物半導体の状態密度変化の機構がチャネル領域の内部とチャネル領域の幅方向の端部(パターニング端)でそれぞれ異なることにより生じると考えられる。なお、本発明におけるVthは、伝達特性のオン領域におけるゲート電圧とドレイン電流を1/2乗した値(√Id)のプロットに対する近似直線の√Id=0への外挿点から算出したものである。また、本発明におけるVonは、伝達特性におけるIdが10-10Aとなるときのゲート電圧と定義し、算出したものである。このとき、ΔVth−ΔVonの値が大きいほど、伝達特性のサブスレッショルド領域の形状が変化していることになる。 In the conventional bottom gate type coplanar structure TFT, the difference between the shift amount of Vth (ΔVth) and the shift amount of Von (ΔVon) with respect to positive gate bias stress is large. This is considered to be caused by the difference in the state density change mechanism of the oxide semiconductor with respect to positive gate bias stress between the inside of the channel region and the end portion (patterning end) in the width direction of the channel region. Note that Vth in the present invention is calculated from an extrapolation point of an approximate straight line to √Id = 0 with respect to a plot of a value obtained by multiplying the gate voltage and drain current in the ON region of the transfer characteristic by a power of 1/2 (√Id). is there. Further, Von in the present invention is defined and calculated as a gate voltage when Id in the transfer characteristic is 10 −10 A. At this time, the larger the value of ΔVth−ΔVon, the more the shape of the subthreshold region of the transfer characteristic changes.
このことから、チャネル領域のパターニング端における、ストレスに対する酸化物半導体の状態密度の変化を抑制できれば、ストレス酸化物半導体の状態密度の変化はチャネル領域の内部のみにより生じるため、ΔVth−ΔVonの値は小さくなると考えられる。 From this, if the change in the state density of the oxide semiconductor with respect to the stress at the patterning end of the channel region can be suppressed, the change in the state density of the stress oxide semiconductor occurs only inside the channel region, so the value of ΔVth−ΔVon is It will be smaller.
ここで、上記構成をとる場合、図1のように、チャネル領域のパターニング端にはソース領域及びドレイン領域が存在しない領域があるため、チャネル領域のパターニング端において電流が低減できる。このため、チャネル領域のパターニング端における、ストレスに対する酸化物半導体の状態密度変化を抑制でき、ΔVth−ΔVonの値が小さくなる、即ち伝達特性のサブスレッショルド領域における形状変化を低減できる効果が得られると考えられる。 Here, in the case of adopting the above configuration, as shown in FIG. 1, since there is a region where the source region and the drain region do not exist at the patterning end of the channel region, current can be reduced at the patterning end of the channel region. For this reason, it is possible to suppress the change in the state density of the oxide semiconductor with respect to the stress at the patterning end of the channel region and to reduce the value of ΔVth−ΔVon, that is, to reduce the shape change in the subthreshold region of the transfer characteristics. Conceivable.
上述のように、チャネル領域13a、ソース領域13b及びドレイン領域13cを上記構成にすることにより、本発明の効果が得られる。上記構成を満たしていれば、チャネル保護層14のパターン形状に制限はない。例えば、図3のように、ソース領域13b及びドレイン領域13cにしたい領域のみ、チャネル保護層14をエッチングして除去する構成にしても良く、この場合の図3のA−A’における断面図は図4のようになる。
As described above, the effects of the present invention can be obtained by configuring the
なお、ソース領域13b及びドレイン領域13cの各々における、幅方向の端部の、チャネル領域13aに近い側の隅部から少なくとも一部の領域と、該端部と同じ側のチャネル領域13aの端部と、の最短距離は2.5μm以上100μm以下とするのが好ましい。これは、後述の実施例にも示すように前記最短距離を2.5μm以上とすると、確実に本発明の効果が得られるからである。より確実に本発明の効果を得るためには、後述の実施例にも示すように前記最短距離を5μm以上とするのがより好ましい。また、前記最短距離の上限値100μmは、前記最短距離が長くなるとTFTの占有面積が大きくなってしまうため、占有面積を小さくすることを考慮した場合の好ましい値である。
In each of the
続いて、酸化物半導体層13上(ソース領域13bとなる領域上及びドレイン領域13cとなる領域上)、及びチャネル保護層14上に保護層15を形成し、酸化物半導体層13のソース領域13b、ドレイン領域13cを低抵抗化する。保護層15には、酸化物半導体層13上に直接形成した際に酸化物半導体層13を低抵抗化させる機能が要求される。酸化物半導体は水素を添加することにより低抵抗化させることが可能である。よって、保護層15として水素を含む絶縁層を形成することが必要である。具体的には、水素を含むシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜、シリコン炭化膜及びこれらの積層膜等が好ましい。これらの絶縁層の組成がストイキオメトリーから外れていても何ら問題はない。形成方法としては水素を含む原料ガスを用いるプラズマCVD法が、プラズマによる酸化物半導体への水素拡散の促進効果もあるため好ましい。この際、原料中の水素が酸化物半導体層に拡散し、上部にチャネル保護層14が形成されていない領域の酸化物半導体層13が低抵抗化する。これにより、ソース領域13b、ドレイン領域13cが形成される。
Subsequently, a
次に、フォトリソグラフィー法とエッチング法等により保護層15にコンタクトホール16を形成する。続いて、外部との電気的接続を行うためにソース配線層17及びドレイン配線層18をスパッタ法、パルスレーザー蒸着法(PLD法)、電子ビーム蒸着法、CVD法等により形成する。ソース配線層17及びドレイン配線層18としては良好な電気伝導性を有するものであれば良く、例えばTi、Pt、Au、Ni、Al、Mo等の金属やそれらの合金等の金属電極材料及びそれらの積層膜、ITO等の酸化物導電体を用いるのが好ましい。その後、フォトリソグラフィー法とエッチング法等によりソース配線層17及びドレイン配線層18をパターニングする。なお、ソース領域13bとドレイン領域13cをそのままソース配線層17及びドレイン配線層18に用いても良い。
Next, contact holes 16 are formed in the
こうして、ボトムゲート型コプラナー構造の酸化物半導体TFTが完成する。 Thus, an oxide semiconductor TFT having a bottom gate type coplanar structure is completed.
本発明においては、このように上記TFTを基板上に二次元状に複数配置(平面状に縦横に配置)することができる。 In the present invention, a plurality of the TFTs can be arranged two-dimensionally (arranged vertically and horizontally in a plane) on the substrate in this way.
以下、本発明の実施例について詳細に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例)
図1(A−A’における断面図は図2)は本実施例のボトムゲート型コプラナー構造の酸化物半導体TFTである。
(Example)
FIG. 1 (a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 2) shows an oxide semiconductor TFT having a bottom gate type coplanar structure according to this embodiment.
まず、ガラス基板10上に、ゲート電極層11として膜厚100nmのMoをスパッタ法により形成した。その後、フォトリソグラフィー法とエッチング法によりゲート電極層11をパターニングした。
First, Mo having a film thickness of 100 nm was formed as a
次に、ゲート電極層11上に、ゲート絶縁層12として膜厚200nmの酸化シリコン膜をプラズマCVD法により形成した。プラズマCVD法による酸化シリコン膜の形成時の基板温度は340℃とした。プロセスガスとしてはSiH4、N2Oを用い、ガス流量比はSiH4:N2O=1:25とした。投入RFパワー密度と圧力はそれぞれ0.9W/cm2、173Paとした。
Next, a 200 nm-thickness silicon oxide film was formed as a
続いて、ゲート絶縁層12上に、酸化物半導体層13として膜厚40nmのアモルファスIGZOをスパッタ法により形成した。酸化物半導体層13はDCスパッタ装置を用いて基板温度は120℃で形成した。ターゲットとしてはInGaZnO4組成を有する多結晶焼結体を用い、投入電力は300Wとした。成膜時の雰囲気は全圧0.5Paとし、その際のガス流量比はAr:O2=87:13とした。その後、フォトリソグラフィー法とエッチング法により酸化物半導体層13をパターニングした。
Subsequently, an amorphous IGZO film having a thickness of 40 nm was formed as the
次に、酸化物半導体層13上(酸化物半導体層のチャネル領域13a上)に、チャネル保護層14として膜厚300nmの酸化シリコン膜をプラズマCVD法により形成した。プラズマCVD法による酸化シリコン膜の形成時の基板温度は250℃とした。プロセスガスとしてはSiH4、N2Oを用い、ガス流量比はSiH4:N2O=1:25とした。投入RFパワー密度と圧力はそれぞれ0.9W/cm2、173Paとした。そして、フォトリソグラフィー法とエッチング法によるパターニングを行い、図1のパターンでチャネル保護層14を形成した。このとき、ソース領域及びドレイン領域の各々における、幅方向の端部の、チャネル領域に近い側の隅部から少なくとも一部の領域と、該端部と同じ側のチャネル領域の端部と、の最短距離dが2.5μm、5μm、10μmのTFTをそれぞれ作製した。
Next, a 300-nm-thick silicon oxide film was formed as the channel
続いて、酸化物半導体層13上(ソース領域13bとなる領域上及びドレイン領域13cとなる領域上)及びチャネル保護層14上に、保護層15として膜厚300nmのシリコン酸窒化膜をプラズマCVD法により形成した。プラズマCVD法によるシリコン酸窒化膜の形成時の基板温度は250℃とした。プロセスガスとしてはSiH4、N2O、N2を用い、ガス流量比はSiH4:N2O:N2=4:5:95とした。投入RFパワー密度と圧力はそれぞれ0.9W/cm2、150Paとした。
Subsequently, a 300 nm-thick silicon oxynitride film is formed as a
次に、フォトリソグラフィー法とエッチング法により保護層15にコンタクトホール16を形成した後、ソース配線層17及びドレイン配線層18として膜厚100nmのMoをスパッタ法により成膜した。その後、フォトリソグラフィー法とエッチング法によりソース配線層17及びドレイン配線層18をパターニングした。
Next, after forming the
最後に、加熱炉で大気中270℃、1時間のアニール処理を行い、ドライエッチング等によるダメージを除去した。 Finally, annealing at 270 ° C. for 1 hour in the atmosphere was performed in a heating furnace to remove damage caused by dry etching or the like.
上記工程により、本実施例の酸化物半導体TFTを完成させた。 Through the above process, the oxide semiconductor TFT of this example was completed.
本実施例で作製した4インチ基板の平面内における13個の酸化物半導体TFTに対して以下の評価を行った。 The following evaluation was performed on 13 oxide semiconductor TFTs in a plane of a 4-inch substrate manufactured in this example.
まず、本実施例で作製したTFTの伝達特性を測定した。その結果を図6に示す。図6から明らかなように、前記最短距離dの長さに依らず伝達特性は良好であった。 First, the transfer characteristics of the TFT manufactured in this example were measured. The result is shown in FIG. As is apparent from FIG. 6, the transfer characteristics were good regardless of the length of the shortest distance d.
次に、本実施例で作製したTFT(前記最短距離d=5μm)のストレス試験を実施し、ストレス試験前後の伝達特性を測定した。ストレス条件は、温度60℃、ゲートバイアスが+20V、ストレス時間は10000秒とした。その結果を図8に示す。図8(a)は対数プロットで表した場合、図8(b)は線形プロットで表した場合をそれぞれ示す。図8から分かるように、オン領域、サブスレッショルド領域ともに伝達特性が正方向にシフトしており、伝達特性におけるサブスレッショルド領域の形状の変化もほとんど見られなかった。 Next, a stress test was performed on the TFT manufactured in this example (the shortest distance d = 5 μm), and the transfer characteristics before and after the stress test were measured. The stress conditions were a temperature of 60 ° C., a gate bias of +20 V, and a stress time of 10,000 seconds. The result is shown in FIG. FIG. 8A shows a case where a logarithmic plot is used, and FIG. 8B shows a case where a linear plot is used. As can be seen from FIG. 8, the transfer characteristics are shifted in the positive direction in both the ON region and the sub-threshold region, and almost no change in the shape of the sub-threshold region in the transfer characteristics was observed.
また、ストレス試験におけるΔVth−ΔVonの前記最短距離dに対する依存性を図10に示す。図10より、本実施例で作製したTFT(前記最短距離d=2.5μm〜10μm)ではΔVth−ΔVonが小さい。よって、本発明の構造により、ΔVth−ΔVonを低減する効果、即ち伝達特性のサブスレッショルド領域における形状変化を低減する効果が得られていることが明らかである。また、前記最短距離dが5μm以上ではΔVth−ΔVonの前記最短距離dに対する依存性は飽和しており、前記最短距離dが好ましくは2.5μm以上であれば本発明の効果が得られ、より好ましくは5μm以上であれば本発明の効果が得られることが分かる。 FIG. 10 shows the dependence of ΔVth−ΔVon on the shortest distance d in the stress test. From FIG. 10, ΔVth−ΔVon is small in the TFT manufactured in this example (the shortest distance d = 2.5 μm to 10 μm). Therefore, it is apparent that the structure of the present invention has the effect of reducing ΔVth−ΔVon, that is, the effect of reducing the shape change in the subthreshold region of the transfer characteristics. Further, when the shortest distance d is 5 μm or more, the dependence of ΔVth−ΔVon on the shortest distance d is saturated, and when the shortest distance d is preferably 2.5 μm or more, the effect of the present invention can be obtained. It can be seen that the effect of the present invention can be obtained when the thickness is preferably 5 μm or more.
(比較例)
従来の酸化物半導体TFTとして、図5に示すボトムゲート型コプラナー構造の酸化物半導体TFTを作製した。前記最短距離d=0としたことを除いては、実施例1と同様にして作製した。
(Comparative example)
As a conventional oxide semiconductor TFT, an oxide semiconductor TFT having a bottom gate type coplanar structure shown in FIG. 5 was manufactured. It was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the shortest distance d = 0.
本比較例で作製した4インチ基板の平面内における13個の酸化物半導体TFTに対して実施例1と同様の評価を行った。 Evaluation similar to Example 1 was performed with respect to 13 oxide semiconductor TFTs in the plane of the 4-inch substrate manufactured in this comparative example.
まず、実施例1と同様の条件及び方法で、本比較例で作製したTFTの伝達特性を測定した。その結果を図7に示す。図7に示す通り、実施例1と同様に伝達特性は良好であった。 First, the transfer characteristics of the TFT manufactured in this comparative example were measured under the same conditions and method as in Example 1. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 7, the transfer characteristics were good as in Example 1.
次に、実施例1と同様の条件及び方法で、本比較例で作製したTFTのストレス試験を実施した。その結果を図9に示す。図9(a)は対数プロットで表した場合、図9(b)は線形プロットで表した場合をそれぞれ示す。図9に示す通り、サブスレッショルド領域では伝達特性が負方向にシフトしているのに対し、オン領域では伝達特性が正方向にシフトしている。このことから、伝達特性におけるサブスレッショルド領域の形状が変化してしまっていることが明らかである。 Next, a stress test of the TFT manufactured in this comparative example was performed under the same conditions and method as in Example 1. The result is shown in FIG. FIG. 9A shows a case where a logarithmic plot is used, and FIG. 9B shows a case where a linear plot is used. As shown in FIG. 9, the transfer characteristic shifts in the negative direction in the subthreshold region, while the transfer characteristic shifts in the positive direction in the on region. From this, it is clear that the shape of the subthreshold region in the transfer characteristic has changed.
また、図10より、本比較例で作製したTFT(前記最短距離d=0)ではΔVth−ΔVonが大きい。よって、本比較例の構造ではΔVth−ΔVonを低減する効果が得られないことが分かる。 Further, from FIG. 10, ΔVth−ΔVon is large in the TFT manufactured in this comparative example (the shortest distance d = 0). Therefore, it can be seen that the structure of this comparative example cannot obtain the effect of reducing ΔVth−ΔVon.
10:基板、11:ゲート電極層、12:ゲート絶縁層、13:酸化物半導体層、13a:酸化物半導体層のチャネル領域、13b:酸化物半導体のソース領域、13c:酸化物半導体のドレイン領域、14:チャネル保護層、15:保護層、16:コンタクトホール、17:ソース配線層、18:ドレイン配線層 10: substrate, 11: gate electrode layer, 12: gate insulating layer, 13: oxide semiconductor layer, 13a: channel region of oxide semiconductor layer, 13b: source region of oxide semiconductor, 13c: drain region of oxide semiconductor , 14: channel protective layer, 15: protective layer, 16: contact hole, 17: source wiring layer, 18: drain wiring layer
Claims (5)
ゲート電極層と、
ゲート絶縁層と、
チャネル領域、ソース領域及びドレイン領域が同一の層で形成され、かつ該ソース領域と該ドレイン領域が該チャネル領域を介して設けられた酸化物半導体層と、
がこの順で積層されて形成され、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域の各々における、幅方向の端部の、前記チャネル領域に近い側の隅部から少なくとも一部の領域が、該端部と同じ側の前記チャネル領域の端部よりも内側に位置していることを特徴とするボトムゲート型薄膜トランジスタ。 On the board,
A gate electrode layer;
A gate insulating layer;
An oxide semiconductor layer in which a channel region, a source region, and a drain region are formed of the same layer, and the source region and the drain region are provided through the channel region;
Are stacked in this order,
In each of the source region and the drain region, at least a part of the end in the width direction from the corner on the side close to the channel region is more than the end of the channel region on the same side as the end. A bottom-gate thin film transistor, which is located inside.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010177163A JP2012038891A (en) | 2010-08-06 | 2010-08-06 | Bottom-gate type thin film transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010177163A JP2012038891A (en) | 2010-08-06 | 2010-08-06 | Bottom-gate type thin film transistor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012038891A true JP2012038891A (en) | 2012-02-23 |
JP2012038891A5 JP2012038891A5 (en) | 2013-11-14 |
Family
ID=45850572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010177163A Pending JP2012038891A (en) | 2010-08-06 | 2010-08-06 | Bottom-gate type thin film transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012038891A (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013105473A1 (en) * | 2012-01-11 | 2013-07-18 | シャープ株式会社 | Semiconductor device, display device, and semiconductor device manufacturing method |
WO2014061638A1 (en) * | 2012-10-19 | 2014-04-24 | 株式会社神戸製鋼所 | Thin film transistor |
JP2014175463A (en) * | 2013-03-08 | 2014-09-22 | Fujifilm Corp | Manufacturing method of semiconductor device with thin film transistor |
JP2014199905A (en) * | 2012-10-17 | 2014-10-23 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device and method of producing the same |
JP2018037683A (en) * | 2012-08-31 | 2018-03-08 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device |
JP2019012837A (en) * | 2012-04-06 | 2019-01-24 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Manufacture method of semiconductor device |
JP2019024098A (en) * | 2013-05-16 | 2019-02-14 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device |
JP2020027862A (en) * | 2018-08-10 | 2020-02-20 | 株式会社ジャパンディスプレイ | Display and method for manufacturing the same |
JP2022107807A (en) * | 2016-12-02 | 2022-07-22 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10242474A (en) * | 1997-02-21 | 1998-09-11 | Sony Corp | Thin-film semiconductor device |
WO2009075281A1 (en) * | 2007-12-13 | 2009-06-18 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Field effect transistor using oxide semiconductor and method for manufacturing the same |
JP2009150446A (en) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Toyota Motor Corp | Control device and control method for automatic transmission, program materializing method and record medium recording program |
JP2009272427A (en) * | 2008-05-07 | 2009-11-19 | Canon Inc | Thin-film transistor and method of manufacturing the same |
JP2010073894A (en) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Sony Corp | Thin-film transistor and method of manufacturing the same |
US20100117086A1 (en) * | 2008-11-07 | 2010-05-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the semiconductor device |
JP2010165961A (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-29 | Videocon Global Ltd | Thin-film transistor, display device, and method of manufacturing the same |
-
2010
- 2010-08-06 JP JP2010177163A patent/JP2012038891A/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10242474A (en) * | 1997-02-21 | 1998-09-11 | Sony Corp | Thin-film semiconductor device |
WO2009075281A1 (en) * | 2007-12-13 | 2009-06-18 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Field effect transistor using oxide semiconductor and method for manufacturing the same |
JP2009150446A (en) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Toyota Motor Corp | Control device and control method for automatic transmission, program materializing method and record medium recording program |
JP2009272427A (en) * | 2008-05-07 | 2009-11-19 | Canon Inc | Thin-film transistor and method of manufacturing the same |
JP2010073894A (en) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Sony Corp | Thin-film transistor and method of manufacturing the same |
US20100117086A1 (en) * | 2008-11-07 | 2010-05-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the semiconductor device |
JP2010165961A (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-29 | Videocon Global Ltd | Thin-film transistor, display device, and method of manufacturing the same |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013105473A1 (en) * | 2012-01-11 | 2013-07-18 | シャープ株式会社 | Semiconductor device, display device, and semiconductor device manufacturing method |
US11437523B2 (en) | 2012-04-06 | 2022-09-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Insulating film, method for manufacturing semiconductor device, and semiconductor device |
US10741694B2 (en) | 2012-04-06 | 2020-08-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Insulating film, method for manufacturing semiconductor device, and semiconductor device |
JP2019012837A (en) * | 2012-04-06 | 2019-01-24 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Manufacture method of semiconductor device |
JP2018037683A (en) * | 2012-08-31 | 2018-03-08 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device |
JP2014199905A (en) * | 2012-10-17 | 2014-10-23 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device and method of producing the same |
US9508856B2 (en) | 2012-10-19 | 2016-11-29 | Kobe Steel, Ltd. | Thin film transistor |
KR101775801B1 (en) * | 2012-10-19 | 2017-09-07 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | Thin film transistor |
CN104756257A (en) * | 2012-10-19 | 2015-07-01 | 株式会社神户制钢所 | Thin film transistor |
JP2014086445A (en) * | 2012-10-19 | 2014-05-12 | Kobe Steel Ltd | Thin film transistor |
WO2014061638A1 (en) * | 2012-10-19 | 2014-04-24 | 株式会社神戸製鋼所 | Thin film transistor |
JP2014175463A (en) * | 2013-03-08 | 2014-09-22 | Fujifilm Corp | Manufacturing method of semiconductor device with thin film transistor |
JP2019024098A (en) * | 2013-05-16 | 2019-02-14 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device |
JP2022107807A (en) * | 2016-12-02 | 2022-07-22 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device |
JP2020027862A (en) * | 2018-08-10 | 2020-02-20 | 株式会社ジャパンディスプレイ | Display and method for manufacturing the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2012038891A (en) | Bottom-gate type thin film transistor | |
KR101847355B1 (en) | Thin-film transistor, method of manufacturing the same, and display device | |
US8344373B2 (en) | Thin film transistor | |
TWI406418B (en) | Thin film transistor and method of manufacturing the same | |
US8624240B2 (en) | Top gate thin film transistor and display apparatus including the same | |
JP5015471B2 (en) | Thin film transistor and manufacturing method thereof | |
US10050150B2 (en) | Thin-film transistor, method of fabricating thin-film transistor, and display device | |
WO2016056204A1 (en) | Thin film transistor substrate, method for manufacturing thin film transistor substrate, and display panel | |
JP2012104566A (en) | Thin-film transistor circuit board and method of manufacturing the same | |
US9893193B2 (en) | Thin-film transistor including a gate electrode with a side wall insulating layer and display device | |
JP2007123702A (en) | Thin-film transistor and manufacturing method thereof | |
JP2012028481A (en) | Field-effect transistor and manufacturing method of the same | |
JP2007123699A (en) | Thin-film transistor and method of manufacturing same | |
JP6331052B2 (en) | THIN FILM TRANSISTOR, METHOD FOR PRODUCING THIN FILM TRANSISTOR AND ORGANIC EL DISPLAY DEVICE | |
JP2016225505A (en) | Thin film transistor, method of manufacturing the same, and sputtering target | |
JP2011258804A (en) | Field effect transistor and manufacturing method therefor | |
JP5814712B2 (en) | Thin film device manufacturing method | |
JP6209918B2 (en) | THIN FILM TRANSISTOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THIN FILM TRANSISTOR | |
JP2018137424A (en) | Thin-film transistor, thin-film device, and method for manufacturing thin-film transistor | |
JP6327548B2 (en) | Thin film transistor and manufacturing method thereof | |
JP6264015B2 (en) | THIN FILM TRANSISTOR AND METHOD FOR PRODUCING THIN FILM TRANSISTOR | |
JP6501385B2 (en) | Thin film transistor and method of manufacturing the same | |
JP2011119518A (en) | Thin-film transistor | |
JP2014072408A (en) | Field effect transistor, semiconductor device equipped with the same and field effect transistor manufacturing method | |
JP2016111125A (en) | Thin film transistor and manufacturing method of the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130806 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130930 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140710 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140715 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140916 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20141111 |