JP2013206919A - Thin film transistor, manufacturing method of the same and display device - Google Patents
Thin film transistor, manufacturing method of the same and display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013206919A JP2013206919A JP2012071028A JP2012071028A JP2013206919A JP 2013206919 A JP2013206919 A JP 2013206919A JP 2012071028 A JP2012071028 A JP 2012071028A JP 2012071028 A JP2012071028 A JP 2012071028A JP 2013206919 A JP2013206919 A JP 2013206919A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- oxide semiconductor
- electrode
- drain electrode
- thin film
- 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
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
本開示は、酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)およびその製造方法、ならびにこの薄膜トランジスタを用いた表示装置に関する。 The present disclosure relates to a thin film transistor (TFT) using an oxide semiconductor, a manufacturing method thereof, and a display device using the thin film transistor.
酸化亜鉛または酸素とインジウムとを含む酸化物などの酸化物半導体は、半導体素子の活性層として優れた性質を示し、近年、TFT、発光デバイス、透明導電膜などの電子デバイスへの応用を目指して研究開発が活発化している。 Oxide semiconductors such as zinc oxide or oxides containing oxygen and indium have excellent properties as active layers of semiconductor elements, and have recently been aimed at application to electronic devices such as TFTs, light-emitting devices, and transparent conductive films. Research and development has become active.
酸化物半導体TFTの信頼性の向上を目的としては、アルミニウム、モリブデン、ITOなどからなるソース電極およびドレイン電極の上にAl2O3などから構成される保護膜を形成することが提案されている(例えば非特許文献1、特許文献1および特許文献2参照。)。
In order to improve the reliability of an oxide semiconductor TFT, it has been proposed to form a protective film made of Al 2 O 3 or the like on a source electrode and a drain electrode made of aluminum, molybdenum, ITO, or the like. (For example, refer
また、酸化物半導体の特徴としては、チャネル自体が酸化物であるために、半導体膜と酸化物透明電極とのコンタクトが可能であることが言える。このことによって、完全に透明なディスプレイの実現が期待できる。透明ディスプレイは、TFTのみならず平坦化膜、電極なども透明化することで高い透過率を実現している。一方で、バックライトとしてEL素子などから放射された光は、上述したように各層が透明であるのでTFTに直接入射する。特に、入射する光の波長が紫外線領域の場合においては、酸化物半導体素子の動作を不安定化させる。このことから、信頼性の高い透明ディスプレイを実現するためには、上述したTFTへの入射光を遮断する必要がある。遮光膜としては、例えば、ソース電極およびドレイン電極上に平坦化膜を形成し、その上に電極を形成し遮光膜とすることが提案されている(例えば非特許文献2参照。)。 Further, as a feature of the oxide semiconductor, since the channel itself is an oxide, it can be said that the contact between the semiconductor film and the oxide transparent electrode is possible. This can be expected to realize a completely transparent display. The transparent display realizes a high transmittance by making not only the TFT but also the flattening film and the electrode transparent. On the other hand, light emitted from an EL element or the like as a backlight directly enters the TFT because each layer is transparent as described above. In particular, when the wavelength of incident light is in the ultraviolet region, the operation of the oxide semiconductor element is destabilized. Therefore, in order to realize a highly reliable transparent display, it is necessary to block the incident light to the above-described TFT. As the light shielding film, for example, it has been proposed to form a planarization film on the source electrode and the drain electrode and form an electrode thereon to form a light shielding film (see, for example, Non-Patent Document 2).
また、透明導電膜をアクティブマトリックス表示装置の配線として用いる場合、配線抵抗の低減を目的として、上記配線の主要部分をAlなどからなる低抵抗配線を引き回すことが提案されている(例えば特許文献3参照。)。 Further, when a transparent conductive film is used as a wiring of an active matrix display device, it has been proposed to draw a low resistance wiring made of Al or the like as a main part of the wiring for the purpose of reducing wiring resistance (for example, Patent Document 3). reference.).
しかしながら、このような、従来における透明ディスプレイなどに適用可能な薄膜トランジスタの初期特性および信頼性は高いものとは言えなかった。 However, the initial characteristics and reliability of such a thin film transistor applicable to a conventional transparent display or the like cannot be said to be high.
そこで、本開示が解決しようとする課題は、透明ディスプレイなどに適用可能で、従来よりも、初期特性および信頼性が高い薄膜トランジスタを提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present disclosure is to provide a thin film transistor that can be applied to a transparent display or the like and has higher initial characteristics and higher reliability than conventional ones.
また、本開示が解決しようとする他の課題は、透明ディスプレイなどに適用可能で、従来よりも、初期特性および信頼性が高い薄膜トランジスタを得ることができる薄膜トランジスタの製造方法を提供することである。 Another problem to be solved by the present disclosure is to provide a method of manufacturing a thin film transistor that can be applied to a transparent display or the like and can obtain a thin film transistor having higher initial characteristics and higher reliability than conventional ones.
また、本開示が解決しようとするさらに他の課題は、上記のような優れた薄膜トランジスタを用いた高性能な表示装置を提供することである。 Still another problem to be solved by the present disclosure is to provide a high-performance display device using the above-described excellent thin film transistor.
上記課題を解決するために、本開示は、
ゲート電極と、
上記ゲート電極を覆うようにして設けられたゲート絶縁膜と、
上記ゲート絶縁膜上に設けられた酸化物半導体膜と、
上記酸化物半導体膜上に設けられた透明導電性酸化物からなるソース電極およびドレイン電極と、
上記ソース電極上および上記ドレイン電極上に設けられた金属酸化物からなる保護膜と、
上記保護膜上に設けられた遮光膜とを有し、
上記酸化物半導体膜と上記遮光膜との間の距離が2nm以上400nm以下である薄膜トランジスタである。
In order to solve the above problems, the present disclosure provides:
A gate electrode;
A gate insulating film provided so as to cover the gate electrode;
An oxide semiconductor film provided over the gate insulating film;
A source electrode and a drain electrode made of a transparent conductive oxide provided on the oxide semiconductor film;
A protective film made of a metal oxide provided on the source electrode and the drain electrode;
A light shielding film provided on the protective film,
In the thin film transistor, the distance between the oxide semiconductor film and the light-shielding film is 2 nm or more and 400 nm or less.
また、本開示は、
基板にゲート電極を形成する工程と、
上記ゲート電極を覆うようにしてゲート絶縁膜を形成する工程と、
上記ゲート絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成する工程と、
上記酸化物半導体膜上にチャネル保護膜を形成する工程と、
上記酸化物半導体膜の上に透明導電性酸化物からなるソース電極およびドレイン電極とをそれぞれ形成する工程と、
上記ソース電極および上記ドレイン電極の上に、金属酸化物からなる保護膜を形成し、
上記保護膜上に遮光膜を形成する工程とを有し、
上記酸化物半導体膜と上記遮光膜との間の距離が2nm以上400nm以下となるように形成する薄膜トランジスタの製造方法である。
In addition, this disclosure
Forming a gate electrode on the substrate;
Forming a gate insulating film so as to cover the gate electrode;
Forming an oxide semiconductor film over the gate insulating film;
Forming a channel protective film on the oxide semiconductor film;
Forming a source electrode and a drain electrode made of a transparent conductive oxide on the oxide semiconductor film,
A protective film made of a metal oxide is formed on the source electrode and the drain electrode,
Forming a light shielding film on the protective film,
In this method, the distance between the oxide semiconductor film and the light-shielding film is 2 nm or more and 400 nm or less.
また、本開示は、
基板に薄膜トランジスタと画素とを備え、
上記薄膜トランジスタは、
ゲート電極と、
上記ゲート電極を覆うようにして設けられたゲート絶縁膜と、
上記ゲート絶縁膜上に設けられた酸化物半導体膜と、
上記酸化物半導体膜上に設けられた透明導電性酸化物からなるソース電極およびドレイン電極と、
上記ソース電極上および上記ドレイン電極上に設けられた金属酸化物からなる保護膜と、保護膜上に遮光膜とを有し、
上記酸化物半導体膜と上記遮光膜との間の距離が2nm以上400nm以下である表示装置である。
In addition, this disclosure
The substrate includes a thin film transistor and a pixel,
The thin film transistor
A gate electrode;
A gate insulating film provided so as to cover the gate electrode;
An oxide semiconductor film provided over the gate insulating film;
A source electrode and a drain electrode made of a transparent conductive oxide provided on the oxide semiconductor film;
A protective film made of a metal oxide provided on the source electrode and the drain electrode, and a light-shielding film on the protective film;
In the display device, a distance between the oxide semiconductor film and the light-shielding film is 2 nm or more and 400 nm or less.
ソース電極およびドレイン電極を構成する透明導電性酸化物は、導電性を有する透明な酸化物であれば基本的には限定されないが、導電性の高いものが好ましく、さらに光透過度の高いものがより好ましい。透明導電性酸化物としては、典型的には透明導電性酸化物半導体が挙げられる。透明導電性酸化物半導体としては、n型半導体であれば、具体的には、例えば、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム(In2O3)、酸化スズ(SnO2)、酸化ガリウム(Ga2O3)、酸化テルル(TeO2)、酸化ゲルマニウム(GeO2)、酸化カドミウム(CdO)、酸化タングステン(WO3)、酸化モリブデン(MoO3)などを基材とするものが挙げられる。Ga2O3については、最も安定な構造を有するβ−Ga2O3であることが好ましい。ここで、ZnOを基材とするものとしては、例えば、AZO、GZO、IZO、FZOなどが挙げられる。また、In2O3を基材とするものとしては、例えば、ITO、FTOなどが挙げられる。また、SiO2を基材とするものとしては、ATO、FTOなどが挙げられる。また、p型半導体であれば、具体的には、例えば、CuAlO2、LaCuOS、LaCuOSe、SrCu2O2,NiOなどを基材とするものが挙げられるが、透明導電性酸化物は、上記に挙げたものに限定されるものではない。 The transparent conductive oxide constituting the source electrode and the drain electrode is not basically limited as long as it is a transparent oxide having conductivity, but preferably has high conductivity and further has high light transmittance. More preferred. The transparent conductive oxide typically includes a transparent conductive oxide semiconductor. Specific examples of the transparent conductive oxide semiconductor are n-type semiconductors such as zinc oxide (ZnO), indium oxide (In 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), and gallium oxide (Ga 2 ). O 3 ), tellurium oxide (TeO 2 ), germanium oxide (GeO 2 ), cadmium oxide (CdO), tungsten oxide (WO 3 ), molybdenum oxide (MoO 3 ), and the like. The Ga 2 O 3, is preferably a β-Ga 2 O 3 having the most stable structure. Here, as what uses ZnO as a base material, AZO, GZO, IZO, FZO etc. are mentioned, for example. Further, the In 2 O 3 as a base material, for example, ITO, FTO and the like. Further, those of the SiO 2 as a base material, ATO, FTO and the like. In addition, in the case of a p-type semiconductor, specifically, for example, those using CuAlO 2 , LaCuOS, LaCuOSe, SrCu 2 O 2 , NiO, etc. as a base material can be mentioned. It is not limited to those listed.
ソース電極およびドレイン電極の厚さは、基本的には限定されないが、できるだけ薄いことが好ましい。ソース電極およびドレイン電極の厚さとしては、具体的には、例えば、1nm以上200nm以下であることが好ましく、100nm以上200nm以下であることがより好ましく、150nm以上200nm以下であることが最も好ましいが、これらのことに限定されるものではない。また、ソース電極の厚さとドレイン電極の厚さとは、同じであってもよいし、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。 The thicknesses of the source electrode and the drain electrode are basically not limited, but are preferably as thin as possible. Specifically, the thickness of the source electrode and the drain electrode is preferably, for example, 1 nm to 200 nm, more preferably 100 nm to 200 nm, and most preferably 150 nm to 200 nm. However, it is not limited to these. Further, the thickness of the source electrode and the thickness of the drain electrode may be the same or different, but are preferably the same.
保護膜を構成する金属酸化物は、基本的には限定されないが、電気絶縁性の高い物質であることが好ましく、さらに安定な物質であることが好ましい。金属酸化物としては、金属酸窒化物も含まれる。金属酸化物としては、具体的には、例えば、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム(In2O3)、酸化スズ(SnO2)、酸化ガリウム(Ga2O3)、酸化テルル(TeO2)、酸化ゲルマニウム(GeO2)、酸化カドミウム(CdO)、酸化タングステン(WO3)、酸化モリブデン(MoO3)などが挙げられる。TiO2については、最も安定な構造であるルチル型であることが好ましい。Ga2O3については、最も安定な構造であるβ−Ga2O3であることが好ましい。また、金属酸窒化物としては、具体的には、例えば、酸化窒化アルミニウム、酸化窒化チタンなどが挙げられるが、金属酸化物は、これらのものに限定されるものではない。 The metal oxide constituting the protective film is basically not limited, but is preferably a highly electrically insulating material, and more preferably a stable material. Metal oxides also include metal oxynitrides. Specific examples of the metal oxide include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), indium oxide (In 2 O 3 ), and tin oxide (SnO 2 ). Gallium oxide (Ga 2 O 3 ), tellurium oxide (TeO 2 ), germanium oxide (GeO 2 ), cadmium oxide (CdO), tungsten oxide (WO 3 ), molybdenum oxide (MoO 3 ), and the like. TiO 2 is preferably a rutile type which is the most stable structure. The Ga 2 O 3, is preferably a β-Ga 2 O 3 is the most stable structure. Specific examples of the metal oxynitride include aluminum oxynitride and titanium oxynitride, but the metal oxide is not limited to these.
保護膜の厚さは、基本的には限定されないが、できるだけ薄い方が好ましい。保護膜の厚さとしては、具体的には、例えば、1nm以上200nm以下であることが好ましく、100nm以上200nm以下であることがより好ましく、150nm以上200nm以下であることが最も好ましいが、このことに限定されるものではない。 The thickness of the protective film is not basically limited, but is preferably as thin as possible. Specifically, the thickness of the protective film is preferably 1 nm or more and 200 nm or less, more preferably 100 nm or more and 200 nm or less, and most preferably 150 nm or more and 200 nm or less. It is not limited to.
本技術によれば、ソース電極上およびドレイン電極上に金属酸化物からなる保護膜を設けたので、透明ディスプレイなどに適用可能で、従来よりも、初期特性および信頼性が高い薄膜トランジスタを得ることができる。また、上記のような優れた薄膜トランジスタを用いた高性能な表示装置を得ることができる。 According to the present technology, since the protective film made of the metal oxide is provided on the source electrode and the drain electrode, it can be applied to a transparent display or the like, and a thin film transistor having higher initial characteristics and reliability than the conventional one can be obtained. it can. In addition, a high-performance display device using the above-described excellent thin film transistor can be obtained.
上記課題を解決するために、本開示者は鋭意研究を行った。そこで、透明導電性酸化物膜からなる配線上に低抵抗配線を引き回した酸化物半導体TFTの初期特性および信頼性が、従来の酸化物半導体TFTと比較して、ともに悪化する問題点に着目し、この問題点に繋がる複数の要因を見出した。以下その概要を述べる。 In order to solve the above-described problems, the present inventors have conducted intensive research. Therefore, attention is paid to the problem that the initial characteristics and reliability of an oxide semiconductor TFT in which a low-resistance wiring is routed on a wiring made of a transparent conductive oxide film are deteriorated as compared with a conventional oxide semiconductor TFT. I found several factors that lead to this problem. The outline is described below.
まず、第1の要因として、透明導電性酸化物膜と低抵抗配線とが直接接触することによって、ソース電極およびドレイン電極の導電性が不安定となることが挙げられる。酸化物半導体TFTの配線である透明導電性酸化物膜にAlなどからなる低抵抗配線を引き回す場合においては、低抵抗配線と透明導電性酸化物膜とを積層とするのが一般的である。このとき、透明導電性酸化物膜と低抵抗配線とは直接接触している。特に、低抵抗配線が金属からなる場合においては、透明導電性酸化物膜と低抵抗配線とが直接接触していると、透明導電性酸化物膜中の酸素が低抵抗配線中に拡散する。その結果、透明導電性酸化物膜中の酸素濃度が減少して導電特性の不安定化を引き起こす。加えて、ソース電極およびドレイン電極と酸化物半導体とのコンタクト領域においても、酸素の授受が行われることによっても導電特性の不安定化を引き起こす。このように、ソース電極およびドレイン電極の導電性の不安定化が進むことにより、酸化物半導体TFTの初期特性および信頼性が悪化すると考えられる。 First, the first factor is that the conductivity of the source electrode and the drain electrode becomes unstable due to the direct contact between the transparent conductive oxide film and the low-resistance wiring. When a low resistance wiring made of Al or the like is routed around a transparent conductive oxide film that is a wiring of an oxide semiconductor TFT, the low resistance wiring and the transparent conductive oxide film are generally laminated. At this time, the transparent conductive oxide film and the low resistance wiring are in direct contact. In particular, when the low resistance wiring is made of metal, oxygen in the transparent conductive oxide film diffuses into the low resistance wiring when the transparent conductive oxide film and the low resistance wiring are in direct contact. As a result, the oxygen concentration in the transparent conductive oxide film is reduced to cause instability of the conductive characteristics. In addition, in the contact region between the source and drain electrodes and the oxide semiconductor, the insulative conductivity is caused by the exchange of oxygen. As described above, it is considered that the initial characteristics and reliability of the oxide semiconductor TFT are deteriorated by destabilization of the conductivity of the source electrode and the drain electrode.
また、第2の要因として、この酸化物半導体TFTの製造における透明導電性酸化物膜に低抵抗配線を引き回す工程が、酸化物半導体TFT本体にダメージを与えることが挙げられる。透明導電性酸化物膜上に低抵抗配線が積層して設けられているので、この各層においては異なるパターニングが必要となる。そうすると、製造におけるパターニングの工程が増加する。パターニングの工程において行われるプラズマなどによるエッチングは、TFT本体に対して物理的、化学的なダメージを与える。そのため、パターニングの工程が増加することにより、TFTのエッチングストッパ膜などには物理的、化学的なダメージが増加する。このように、製造時におけるTFT本体に対するダメージの増加することによっても、TFTの初期特性および信頼性が悪化すると考えられる。 In addition, as a second factor, the step of drawing a low-resistance wiring in the transparent conductive oxide film in manufacturing the oxide semiconductor TFT damages the oxide semiconductor TFT body. Since the low resistance wiring is provided on the transparent conductive oxide film, different patterning is required in each layer. If it does so, the patterning process in manufacture will increase. Etching by plasma or the like performed in the patterning process causes physical and chemical damage to the TFT body. For this reason, an increase in the number of patterning steps increases physical and chemical damage to the etching stopper film of the TFT. As described above, it is considered that the initial characteristics and reliability of the TFT are deteriorated also by increasing the damage to the TFT body at the time of manufacture.
さらに、本開示者は、従来の薄膜トランジスタにおける遮光膜における問題点ついても注目した。酸化物半導体TFTは、一般に、酸化物半導体に光が入射することによる劣化を防止するために、光を遮断する遮光膜が設けられている。遮光膜は一般に平坦化膜上のアノード電極などを用いていたので、遮光膜とチャネル領域との間には一定の距離が生じる。平坦化膜は、ソース電極、ドレイン電極などが厚い場合や、ソース電極上またはドレイン電極上に低抵抗配線を配している場合であると、その段差を埋めるために非常に厚くなる。そうすると、遮光膜とチャネル領域との間の距離は非常に大きくなり、アノード端からの漏れ光がチャネル領域に入射して酸化物半導体の特性劣化が生じる。このことによって、酸化物半導体TFTの初期特性および信頼性が悪化すると考えられる。 Furthermore, the present disclosure has also paid attention to problems in the light shielding film in the conventional thin film transistor. In general, an oxide semiconductor TFT is provided with a light-shielding film that blocks light in order to prevent deterioration due to light entering the oxide semiconductor. Since the light shielding film generally uses an anode electrode or the like on a planarizing film, a certain distance is generated between the light shielding film and the channel region. The planarization film becomes very thick to fill the step when the source electrode, the drain electrode, and the like are thick, or when the low resistance wiring is provided on the source electrode or the drain electrode. Then, the distance between the light-shielding film and the channel region becomes very large, and light leaked from the anode end enters the channel region, causing deterioration of the characteristics of the oxide semiconductor. This is considered to deteriorate the initial characteristics and reliability of the oxide semiconductor TFT.
これらの要因に起因する問題点を解決するために、本開示者はさらに研究を進めた。そこで、本開示者は、透明導電性酸化物膜上に金属酸化物からなる薄膜である保護膜を設け、保護膜上に遮光膜を設けると上記の問題を解決できることを見出し本技術に案出した。 In order to solve the problems caused by these factors, the present inventors have further studied. Therefore, the present inventor has found that the above problem can be solved by providing a protective film, which is a thin film made of a metal oxide, on the transparent conductive oxide film and providing a light shielding film on the protective film. did.
以下、発明を実施するための形態(以下「実施の形態」とする)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1. 第1の実施の形態(薄膜トランジスタおよびその製造方法)
2. 第2の実施の形態(薄膜トランジスタおよびその製造方法)
3. 第3の実施の形態(表示装置)
Hereinafter, modes for carrying out the invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described. The description will be given in the following order.
1. First Embodiment (Thin Film Transistor and Manufacturing Method Thereof)
2. Second embodiment (thin film transistor and manufacturing method thereof)
3. Third embodiment (display device)
<1.第1の実施の形態>
[薄膜トランジスタ]
図1は、第1の実施の形態に係る薄膜トランジスタを示す断面図である。図1に示すように、この薄膜トランジスタ10においては、基板1にゲート電極2、ゲート絶縁膜3、酸化物半導体膜4、ソース電極5Sおよびドレイン電極5D、ならびに保護膜6がこの順で積層されたボトムゲート型の構成を有している。酸化物半導体膜4は、ゲート電極2およびその近傍を含む領域に島状に設けられ、ソース電極5Sとドレイン電極5Dとの間にチャネル領域を有するように設けられている。また、ドレイン電極5Dは、酸化物半導体膜4の外側のゲート絶縁膜3上に延在することで配線5Lを形成している。この配線5Lの面上には、低抵抗配線7が設けられ、電気的に接続されている。配線5Lは、ソース電極5Sが延在したものであってもよく、配線5Lの面上には同様にして低抵抗配線7が設けられる。また、配線5Lは画素電極として用いることができる。また、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの両方が延在することで、薄膜トランジスタ10の両側に配線5Lを形成してもよいが、薄膜トランジスタ10の一方の側のみに配線5Lを形成することが好ましい。また、薄膜トランジスタ10の両側に配線5Lを形成する場合においては、低抵抗配線7を片側のみに設けてもよいし、両側に設けてもよいが、片側のみに設けることが好ましい。また、酸化物半導体膜4上方、すなわちチャネル層上方の保護膜6の面上には、酸化物半導体膜4を覆うようにして遮光膜8が設けられている。低抵抗配線7と遮光膜8とは互いに離間して設けられており、低抵抗配線7と遮光膜8とは互いに電気的に独立して設けられている。すなわち、低抵抗配線7と遮光膜8とは電気的に隔離されている。
<1. First Embodiment>
[Thin film transistor]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the thin film transistor according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, in this
基板1を構成する材料としては、電気絶縁性を有する材料であれば、基本的には限定されないが、透明であることが好ましい。基板1を構成する材料は、具体的には、例えば、透明無機材料や透明樹脂材料などが挙げられる。ガラス材料であれば、例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、リン酸ガラス、ソーダガラスなどが挙げられる。透明樹脂材料であれば、例えば、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエチレンナフタラート(PEN)、ポリブチレンテレフタラート(PBT)、アセチルセルロース、テトラアセチルセルロース、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリフッ化ビニリデン、ブロム化フェノキシ、アミド類、ポリエーテルイミドなどのポリイミド類、ポリスチレン類、ポリアリレート類、ポリエステルスルホンなどのポリスルホン類、ポリオレフィン類などが挙げられる。また、基板1は、上記に挙げた材料からなる群より選ばれた1種類の材料のみから構成されていてもよいし、2種類以上の材料から構成されていてもよい。2種類以上の材料から構成されている基板1の具体的な例としては、積層体が挙げられるが、これに限定されるものではない。
The material constituting the
基板1の形状は、基本的には限定されないが、平面形状であることが好ましい。基板1の形状は、具体的には、例えば、平板状、曲板状、フィルム状などが挙げられる。
The shape of the
ゲート電極2を構成する材料としては、導電性を有する材料であれば、基本的には限定されないが、導電性が高く安価な材料であることが好ましい。ゲート電極2を構成する材料としては、具体的には、例えば、白金(Pt)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、ルテニウム(Ru)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、タングステン(W)およびニッケル(Ni)からなる群より選ばれる少なくとも一種類を含む金属単体または合金もしくは多結晶シリコンなどが挙げられる。
The material constituting the
ゲート電極2の形状は、基本的には限定されないが、垂直断面が台形形状であることが好ましく、等脚台形であることがより好ましい。ゲート電極2の垂直断面が台形または等脚台形である場合にあっては、なだらかな側辺を有する台形であることが好ましい。そうすると、この台形の側辺と底辺とで挟まれる角度は、例えば、10°以上80°以下であることが好ましく、20°以上60°以下であることがより好ましく、30°以上50°以下であることが最も好ましい。
The shape of the
また、ゲート電極2は、単一層であっても、複数の層を積層したものであってもよいが、単一層であることが好ましい。複数の層を積層する場合においては、同一の材料を積層してもよいし、複数の材料を組み合わせて積層してもよく、ゲート電極2を構成する材料として上記に挙げた材料から適宜選ばれる。
The
ゲート絶縁膜3を構成する材料としては、電気絶縁性を有する材料であれば、基本的には限定されないが、電気絶縁性の高い材料であることが好ましい。ゲート絶縁膜3を構成する材料としては、具体的には、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどが挙げられる。ゲート絶縁膜3は、上記に挙げた材料からなる群から選ばれる1種類から構成された膜でもよいし、2種類以上から構成された膜でもよい。
The material constituting the
ゲート絶縁膜3は、ゲート電極2と酸化物半導体膜4とが電気的に絶縁していれば、基本的にはどのように設けられていてもよいが、例えば、ゲート電極2を覆うようにしてゲート絶縁膜3が積層して設けられていることが好ましい。また、ゲート絶縁膜3は、単一膜であっても、複数の膜を積層したものであってもよいが、単一膜であることが好ましい。複数の膜を積層する場合においては、同一の材料を積層してもよいし、複数の材料を組み合わせて積層してもよく、ゲート絶縁膜3を構成する材料として上記に挙げた材料から適宜選ばれる。
The
ゲート絶縁膜3の膜厚は、基本的には限定されないが、できるだけ薄いことが好ましい。ゲート絶縁膜3の具体的な膜厚としては、例えば、50nm以上1μm以下であることが好ましく、100nm以上600nm以下であることがより好ましく、200nm以上400nm以下であることが最も好ましい。また、ゲート絶縁膜3の膜厚は均一であることが好ましい。
The thickness of the
酸化物半導体膜4を構成する材料は、酸化物半導体であれば基本的には限定されない。ここで、酸化物半導体とは、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)、スズ(Sn)、ジルコニウム(Zr)などの元素と、酸素とを含む化合物である。酸化物半導体は、例えば、非晶質酸化物半導体、結晶性酸化物半導体などが挙げられる。非晶質酸化物半導体であれば、例えば、酸化インジウムガリウム亜鉛(IGZO)などが挙げられる。また、結晶性酸化物半導体であれば、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム亜鉛(IZO(登録商標))、酸化インジウムガリウム(IGO)などが挙げられる。
The material forming the
酸化物半導体膜4は、薄膜トランジスタ10の活性層としての機能を有するように設けられていれば基本的にはどのように設けられていてもよいが、ゲート電極2の上方のゲート絶縁膜3の面上に積層して設けられていることが好ましい。また、酸化物半導体膜4は、非晶質膜および結晶化膜の積層構造を有していることが好ましい。ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dは上記結晶化膜に接して設けられている。具体的には、酸化物半導体膜4は、ゲート電極2側から非晶質膜、結晶化膜の順で積層した積層構造を有している。これにより、薄膜トランジスタ10の均一で良好な電気特性を得ることができる。
The
酸化物半導体膜4の膜厚は、基本的には限定されないが、酸化物半導体膜4を形成後のアニールによる酸素供給を考慮して決定することが好ましい。この膜厚としては、例えば、5nm以上100nm以下であることが好ましく、20nm以上80nm以下であることがより好ましく、40nm以上60nm以下であることが最も好ましいが、このことに限定されるものではない。
The thickness of the
ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dを構成する材料は、透明導電性酸化物であれば基本的には限定されないが、例えば、導電性が高く安価であるものが好ましい。ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dは、透明導電性酸化物として上記に挙げた材料からなる群より選ばれた1種類の材料から構成されていてもよいし、2種類以上の材料を組み合わせて構成されていてもよい。また、ソース電極5Sとドレイン電極5Dとは、同じ種類の材料で構成されていてもよいし、異なった材料で構成されていてもよい。ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dを構成する材料を、透明導電性酸化物とする理由は、第1に、薄膜トランジスタ10の電気特性を安定させることができることが挙げられる。すなわち、酸化物半導体膜4は、酸素を引き抜きやすい金属と接触すると酸素が脱離し結晶欠陥が形成されることで、薄膜トランジスタ10の電気特性が不安定となる問題がある。そこで、酸化物半導体膜4と接触するソース電極5Sおよびドレイン電極5Dを、酸素を含む透明導電性酸化物からなる膜とする。そうすると、酸化物半導体膜4からの酸素脱離を抑制することができ、薄膜トランジスタ10の電気特性が安定する。また、第2に、ソース電極5Sおよび/またはドレイン電極5Dを酸化物半導体膜4の外側のゲート絶縁膜3に延在するような形状とすることで配線5Lとし、配線5Lを画素電極とすることで、実質的に透明な薄膜トランジスタとすることができるからである。
Although the material which comprises the
ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの形状は、基本的には限定されないが、例えば、膜状であることが好ましい。ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dを構成する膜は、単一膜であっても、複数の膜を積層したものであってもよいが、単一膜であることが好ましい。複数の膜を積層する場合においては、同一の材料を積層してもよいし、複数の材料を組み合わせて積層してもよく、透明導電性酸化物として上記に挙げた材料から適宜選ばれる。
Although the shape of the
また、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの膜厚は、基本的には限定されないが、例えば、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの厚さとして上記に挙げた厚さを適宜選択することができる。
The film thickness of the
保護膜6を構成する材料は、金属酸化物であれば基本的には限定されるものではなく、例えば、保護膜を構成する金属酸化物として上記に挙げた材料から適宜選択することができる。保護膜6は、特に、酸化アルミニウムまたは酸化チタンからなることが好ましいが、これらのことに限定されるものではない。
The material constituting the
また、保護膜6は、パッシベーション膜としての機能を有するものであれば、基本的にはどのようなものであってもよく、単一膜であっても、複数の膜を積層したものであってもよいが、単一膜であることが好ましい。複数の膜を積層する場合においては、同一の材料を積層してもよいし、複数の材料を組み合わせて積層してもよく、金属酸化物として上記に挙げた材料から適宜選ばれる。
The
保護膜6の膜厚は、基本的には限定されないが、例えば、保護膜の厚さとして上記に挙げた厚さを適宜選択することができる。保護膜6は、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの膜厚が小さいために、膜厚が小さくても十分な被覆性を有することができる。それは、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dによる段差が小さいため、素子面に沿って保護膜6を形成しても段差部における被覆性の低下が小さいことが挙げられる。
Although the film thickness of the
低抵抗配線7を構成する材料は、導電性を有する材料であれば、基本的には限定されないが、例えば、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの少なくとも一方よりも低抵抗配線7の導電性が高くなるような材料で構成されることが好ましい。低抵抗配線7を構成する材料としては、例えば、金属単体、金属化合物、合金などが挙げられる。金属単体としては、例えば、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、タングステン(W)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、ニッケル(Ni)、カリウム(K)、リチウム(Li)、鉄(Fe)、白金(Pt)、スズ(Sn)、クロム(Cr)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)、ルテニウム(Ru)、イリジウム(Ir)およびランタン(La)などが挙げられる。金属化合物としては、例えば、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、金属シアン化物などが挙げられ、具体的には、例えば、金属単体として上記に挙げたものからなる群から選ばれる金属の金属化合物などが挙げられる。合金としては、例えば、2元以上の合金が挙げられる。2元以上の合金としては、例えば、金属単体として上記に挙げたものからなる群から選ばれる少なくとも2種類の金属からなる合金などが挙げられる。
The material constituting the
低抵抗配線7は、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの少なくとも一方に電気的に接続されるように設けられていれば、基本的は限定されないが、例えば、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの少なくとも一方に積層して設けられることが好ましい。また、チャネル領域の上方以外の領域に設けられることが好ましく、上記領域以外のチャネル領域になるべく近い領域に設けられることがより好ましい。そうすると、低抵抗配線7が設けられる領域は、例えば、酸化物半導体膜4の配線5Lが形成されている側の端辺から100nm以上100μm以下の距離で酸化物半導体膜4の上記端辺と平行に延在する領域であることが好ましく、750nm以上100μm以下の上記領域であることがより好ましく、1000nm以上50μm以下の上記領域であることが最も好ましいが、このことに限定されるものではない。
The
低抵抗配線7の形状は、基本的には限定されないが、例えば、膜状であることが好ましい。低抵抗配線7を構成する膜は、単一膜であっても、複数の膜を積層したものであってもよいが、単一膜であることが好ましい。複数の膜を積層する場合においては、同一の材料を積層してもよいし、複数の材料を組み合わせて積層してもよく、例えば、低抵抗配線7の材料として上記に挙げたものから適宜選ばれる。低抵抗配線7を積層膜とする場合には、3層以上積層したものが好ましいが、このことには限定されない。
The shape of the
低抵抗配線7の膜厚は、導電性を確保する観点からは厚いことが好ましく、素子全体を薄く構成する観点からは薄いことが好ましい。このことから、低抵抗配線7の膜厚は、最適な範囲が存在する。そうすると、低抵抗配線7の膜厚は、例えば、300nm以上2μm以下であることが好ましく、600nm以上1.5μm以下であることがより好ましく、800nm以上1.2μm以下であることが最も好ましいが、これらのことに限定されるものではない。
The film thickness of the
遮光膜8を構成する材料は、遮光性を有する材料であれば、基本的には限定されないが、導電性を有する材料であることが好ましい。遮光膜8を構成する材料としては、例えば、低抵抗配線7の材料として上記に挙げた材料を適宜選択することができる。
The material constituting the
遮光膜8は、酸化物半導体膜4の上方の保護膜6の面上に、酸化物半導体膜4に入射する光を遮断するようにして設けられていれば、基本的には限定されないが、遮光膜8は、例えば、酸化物半導体膜4を覆うようにして、保護膜6上に設けられていることが好ましい。また、遮光膜8は、例えば、低抵抗配線7と電気的に隔離して設けられていることが好ましい。また、低抵抗配線7と同層に設けられていることが好ましく、具体的には、例えば、遮光膜8の端部上面と、低抵抗配線7の上面とが同一平面状にあることが挙げられる。
The
遮光膜8は、単一膜であっても、複数の膜を積層したものであってもよいが、積層膜であることが好ましい。複数の膜を積層する場合においては、同一の材料を積層してもよいし、複数の材料を組み合わせて積層してもよく、例えば、低抵抗配線7の材料として上記に挙げたものから適宜選ばれる。遮光膜8を積層膜とする場合には、3層以上積層したものが好ましいが、これらのことに限定されるものではない。
The
遮光膜8の膜厚は、遮光性を確保する観点からは厚いことが好ましく、素子全体を薄く構成する観点からは薄いことが好ましい。このことから、遮光膜8の膜厚は、最適な範囲が存在する。そうすると、遮光膜8の膜厚は、例えば、300nm以上2μm以下であることが好ましく、600nm以上1.5μm以下であることがより好ましく、800nm以上1.2μm以下であることが最も好ましいが、これらのことに限定されるものではない。
The thickness of the
このように、酸化物半導体膜4の上方の保護膜6の面上に、酸化物半導体膜4を覆うようにして遮光膜8を設けたので、従来の薄膜トランジスタと比較して、酸化物半導体膜4への遮光性が大幅に上昇する。その理由としては、従来の薄膜トランジスタにおける画素電極によって遮光する場合よりも、遮光物が酸化物半導体膜4に近いところに形成されていることが挙げられる。また、酸化物半導体膜4の形状に沿って遮光膜8が設けられていることが挙げられる。
Thus, since the
酸化物半導体膜4の表面と遮光膜8との距離について一例を挙げると、従来の薄膜トランジスタにおける酸化物半導体膜の表面とが画素電極との距離に対する、本実施の形態の上記距離は1/10となる。このように、遮光膜8が従来よりもチャネル領域に大幅に近い場所に形成されることで、酸化物半導体膜4に対する遮光性が大幅に向上すると考えられる。
As an example of the distance between the surface of the
この第1の実施の形態の薄膜トランジスタによれば、以下のような種々の作用効果を得ることができる。すなわち、酸化物半導体膜4に接する層を全て酸化物で構成したので、酸化物半導体膜4からソース電極5Sおよびドレイン電極5Dへの酸素脱離を有効に抑制することができる。さらに、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dから保護膜6への酸素の脱離も有効に抑制することができる。加えて、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの少なくとも一方に電気的に接続された低抵抗配線7を設けたので、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの膜厚を薄くしても、低抵抗配線7によって導電性を確保することができる。また、低抵抗配線7を、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dのコンタクト部分とは離れて設けたので、低抵抗配線7による酸化物半導体膜中の酸素脱離を小さくすることができ、薄膜トランジスタの劣化を抑制することができる。また、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの膜厚が薄くなることで、段差が小さくなり保護膜6を薄く形成しても被覆性を高くすることができる。加えて、酸化物半導体膜4の上方の保護膜6上に、酸化物半導体膜4を覆うようにして遮光膜8を設け、保護膜6を素子面に沿って薄く形成したので、従来の平坦化膜上に形成された画素電極と比較して酸化物半導体膜4表面と遮光膜との距離が小さくなる。このことにより、酸化物半導体膜への遮光性が大幅に上昇する。また、低抵抗配線7と遮光膜8とは電気的に隔離されているので、電気が流れることによって保護膜6、酸化物半導体膜4などへ悪影響を及ぼすことがない。加えて、ソース電極5Sおよび/またはドレイン電極5Dを酸化物半導体膜4の外側のゲート絶縁膜3に延在するような形状とすることで配線5Lとし、配線5Lを画素電極としたので、実質的に透明な薄膜トランジスタを得ることができる。
[薄膜トランジスタの製造方法]
According to the thin film transistor of the first embodiment, the following various effects can be obtained. In other words, since all the layers in contact with the
[Thin Film Transistor Manufacturing Method]
この薄膜トランジスタは、例えば、次のようにして製造することができる。 This thin film transistor can be manufactured, for example, as follows.
図2〜図5は、薄膜トランジスタ10の製造工程を示す断面図である。
まず、基板1上の前面に、ゲート電極2の材料となる金属膜を形成する。金属膜の形成方法は、例えば、ゲート電極2の材料として上記に挙げたものを用いて、蒸着法、スパッタリング法などで形成する方法が挙げられるが、これらの方法に限定されるものではない。
2-5 is sectional drawing which shows the manufacturing process of the thin-
First, a metal film as a material for the
次に、図2Aに示すように、基板1上に形成した金属膜をパターニングすることにより、ゲート電極2を形成する。パターニングには、例えば、フォトリソグラフィ法などを用いるが、この方法に限定されるものではない。
Next, as shown in FIG. 2A, the metal film formed on the
次に、図2Bに示すように、ゲート電極2の表面にゲート絶縁膜3を形成する。ゲート絶縁膜3の形成方法としては、基本的には限定されないが、例えば、ゲート絶縁膜3の材料として上記に挙げたものを用いて、プラズマCVD法、スパッタリング法などにより形成することが挙げられる。プラズマCVD法としては、例えば、原料ガスとしてシラン、アンモニア、窒素などのガスを用いてシリコン窒化膜を形成する方法、原料ガスとしてシラン、一酸化二窒素などのガスを用いてシリコン酸化膜を形成する方法などが挙げられ、これらの膜を積層して形成してもよい。また、スパッタリング法としては、例えば、反応性プラズマスパッタリングが好ましい。反応性プラズマスパッタリングとしては、具体的には、例えば、スパッタリングターゲットとしてシリコンを用い、放電雰囲気中に酸素、水蒸気、窒素などを用いてスパッタリングすることで、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜を形成する方法が挙げられる。また、スパッタリングターゲットをアルミニウムとして、同様にしてスパッタリングすることで酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜を形成する方法などであってもよい。また、上記に挙げた膜よりなる群から選ばれた少なくとも2つ以上を積層させて形成してもよいが、これらのことに限定されるものではない。
Next, as shown in FIG. 2B, a
次に、図2Cに示すように、ゲート絶縁膜3上に酸化物半導体膜4を形成する。酸化物半導体膜4の形成方法は、基本的には限定されないが、例えば、酸化物半導体膜4の材料として上記に挙げたものを用いて、スパッタリング法、CVD法、蒸着法などで形成する。
Next, as illustrated in FIG. 2C, the
酸化物半導体膜4を、例えば、酸化インジウムガリウム亜鉛(IGZO)により構成する場合には、例えば、酸化インジウムガリウム亜鉛のセラミックをターゲットとしたDCスパッタリング法を用い、アルゴン(Ar)と酸素の混合ガスによるプラズマ放電にてゲート絶縁膜3上に酸化物半導体膜4を形成することができる。なお、プラズマ放電の前に真空容器内の真空度が1×10-4Pa以下になるまで排気した後、アルゴンと酸素の混合ガスを導入する。
When the
また、酸化物半導体膜4を、例えば、ZnOで構成する場合には、例えば、ZnOのセラミックをターゲットとしたRFスパッタリング法、または亜鉛の金属ターゲットを用いてアルゴン(Ar)と酸素を含むガス雰囲気中でDC電源を用いたスパッタリング法により、酸化物半導体膜4を形成することができる。このとき、チャネルとなる酸化物半導体膜4中のキャリア濃度は、酸化物形成の際のアルゴンと酸素の流量比を変化させることで制御することができる。
When the
次に、図3Aに示すように、酸化物半導体膜4を所望の形状にパターニングする。酸化物半導体膜4の形状は、基本的には限定されないが、例えば、ゲート電極2およびその近傍を含む領域に島状にパターニングして形成する。
Next, as shown in FIG. 3A, the
酸化物半導体膜4のパターニング方法は、基本的には限定されないが、例えば、フォトリソグラフィ工程を経た後にエッチングすることでパターニングして形成する方法などが挙げられる。また、エッチング方法については、酸化物半導体膜4を構成する酸化物半導体は、酸、アルカリなどに容易に溶けることから、ウエットエッチングであることが好ましいが、これに限定されるものではなく、ドライエッチングであってもよい。
Although the patterning method of the
また、酸化物半導体膜4が、例えば、ZnO、In、Ga、Zr、Snなどからなり、In、Snの比率が他の構成元素よりも大きい結晶性の材料からなる場合には、酸化物半導体膜4の製膜後に表面に結晶化アニール処理を施すことが好ましい。この処理によって、エッチング溶媒に対する耐性を向上させることができる。
In the case where the
次に、図3Bに示すように、酸化物半導体膜4上およびゲート絶縁膜3上に透明導電性酸化物膜5を形成する。透明導電性酸化物膜5の膜厚は、基本的には限定されないが、素子面における段差を少なくするために、できるだけ薄いことが好ましい。透明導電性酸化物膜5の膜厚は、例えば、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの膜厚として上記に挙げたものを適宜選択することができる。また、透明導電性酸化物膜5は、単層で形成しても、複数の層で形成してもよいが、透明導電性酸化物膜5を出来るだけ薄くするという観点からは単層で形成することが好ましい。また、透明導電性酸化物膜5の形成方法は、基本的には限定されないが、例えば、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの材料として上記に挙げたものを用いて、スパッタリング法などによって形成することができる。
Next, as shown in FIG. 3B, a transparent
次に、図3Cに示すように、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dを形成する。透明導電性酸化物膜5をパターニングすることでソース電極5Sとドレイン電極5Dとを互いに離間して形成する。また、ドレイン電極5Dを、酸化物半導体膜4の外側のゲート絶縁膜3に延在するようにして形成する。この延在部が配線5Lとなる。配線5Lはソース電極5Sを、酸化物半導体膜4の外側のゲート絶縁膜3に延在するようにして形成してもよい。また、配線5Lはソース電極5S側のみに設けても、ドレイン電極5D側のみに設けてもよく、また、両側に設けてもよい。また、ソース電極5Sとドレイン電極5Dとを互いに離間させる方法は、基本的には限定されないが、例えば、チャネル領域の直上に開口を設けるようにパターニングする。このとき、酸化物半導体膜4の表面が結晶化アニール処理されていることが好ましい。酸化物半導体膜4が結晶化膜4となることでパターニングによる酸化物半導体膜4の損傷を抑制することができる。また、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dをパターニングする方法は、基本的には限定されないが、例えば、ウエットエッチング、ドライエッチングなどが挙げられる。また、ソース電極5S、ドレイン電極5Dおよび配線5Lは、酸化物半導体膜4上にそれぞれ独立に透明導電性酸化物膜5を製膜することで形成することも出来る。この場合においては、パターニングの工程が必要なくなるので、パターニング時における酸化物半導体膜4の劣化が起きない。
Next, as shown in FIG. 3C, the
次に、図4Aに示すように、素子のソース電極5Sおよびドレイン電極5Dが形成された側の面の全面に、保護膜6を形成する。保護膜6は、プロセス中などにおいて大気中の水素が酸化物半導体膜4を還元したり、熱処理などによって酸化物半導体膜4や透明導電性酸化物膜5で構成されたソース電極5S、ドレイン電極5D、配線5Lなどからの酸素が脱離したりすることを防ぐものである。一般的に保護膜6の密度は、酸素や水素の透過を防ぐ目的から、高いことが好ましい。その密度は、具体的には、例えば、2.5g/cm3以上4.0g/cm3以下であることが好ましく、また、3.0g/cm3以上4.0g/cm3以下であることがより好ましいが、これに限定されるものではない。
Next, as shown in FIG. 4A, a
保護膜6の形成方法は、基本的には限定されないが、例えば、保護膜6の材料として上記に挙げたものを用いて、プラズマCVDまたはスパッタリングなどによって製膜し形成する方法が挙げられる。保護膜6をスパッタリング法により形成する場合においては、例えば、保護膜6の材料として上記に挙げたものを主成分としたターゲットを用いて酸素を含むアルゴンガス雰囲気、酸素を含む窒素ガス雰囲気などで製膜する。ターゲットは、保護膜6の材料として上記に挙げたものの酸化物を主成分としたものであってもよいし、上記酸化物に不純物を添加したものを主成分としたものであってもよい。また、保護膜6の形成時には酸素ラジカルを添加して形成することが好ましいが、上記に挙げたことに限定されるものではない。
The method for forming the
この工程においては、保護膜6の膜厚が小さくても素子表面を十分に被覆することが出来る。これは、従来よりも、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dとゲート絶縁膜3との段差が小さいからである。段差が小さくなった理由としては、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの膜厚が従来と比較して薄く形成されていることが考えられる。具体的には、従来においては、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの膜厚は、例えば、0.3μm以上2μm以下と厚く形成されているのに対し、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの膜厚は、1nm以上200nm以下と薄く形成されている。
In this step, the element surface can be sufficiently covered even if the
次に、図4Bに示すように、配線5L上の保護膜6に、低抵抗配線7を配線5Lに接触させるコンタクトホール9を形成し、配線5Lを露出する。コンタクトホール9を形成する位置は、基本的には限定されないが、コンタクトホール9を設ける工程および後工程である低抵抗膜11のパターニング工程によって酸化物半導体膜4に損傷を与えない位置であれば、酸化物半導体膜4に出来るだけ近い方がよい。酸化物半導体膜4に損傷を与えない位置としては、具体的には、例えば、酸化物半導体膜4とソース電極5Sおよびドレイン電極5Dとのコンタクト領域から離れた位置が挙げられる。また、低抵抗配線7が酸化物半導体膜4に出来るだけ近い方がよい理由は、配線抵抗を出来るだけ低くする必要があるからである。そうすると、コンタクトホール9を設ける位置は一定の領域内に存在することが好ましい。この領域は、例えば、酸化物半導体膜4の配線5Lが形成されている側の端辺から垂直に100nm以上100μm以下の距離で酸化物半導体膜4の上記端辺と平行に延在する領域であることが好ましく、750nm以上100μm以下の上記領域であることがより好ましく、1000nm以上50μm以下の上記領域であることが最も好ましいが、このことに限定されるものではない。
Next, as shown in FIG. 4B, a
次に、図4Cに示すように、保護膜6上およびコンタクトホール9における配線5L上に低抵抗膜11を形成する。低抵抗膜11は、コンタクトホール9を塞ぐようにして設けられていれば基本的には限定されないが、酸化物半導体膜4の上方の保護膜6上に酸化物半導体膜4全体を覆うようにして設けることが好ましい。すなわち、酸化物半導体膜4が設けられた領域とコンタクトホール9の領域とを含む領域全体に、低抵抗膜11を一様に設けることが好ましい。
Next, as illustrated in FIG. 4C, the
低抵抗膜11の形成方法は、基本的に限定されないが、例えば、低抵抗配線7の材料として上記に挙げたものを用いて、蒸着法、スパッタリング法などの方法で形成することができるが、スパッタリング法を用いて形成することが好ましい。また、低抵抗膜11は、単層膜で構成してもよいし積層膜で構成してもよいが、積層膜で構成する場合には、スパッタリング法などの方法を用いて、順次積層することができる。また、低抵抗膜11の膜厚は、基本的には限定されないが、例えば、低抵抗配線7の膜厚として上記に挙げた膜厚を適宜選択することができる。
Although the formation method of the
次に、図5に示すように、酸化物半導体膜4とコンタクトホール9との間の領域の上方に設けられ低抵抗膜11をパターニングして開口部12を設け、低抵抗配線7と遮光膜8とを離間させて形成する。低抵抗膜11のパターニングは、遮光膜8を酸化物半導体膜4の上方を覆う形態で形成し、低抵抗配線7を配線5Lと電気的に接続するように形成すれば基本的には限定されないが、低抵抗配線7と遮光膜8とが電気的に独立するように形成することが好ましい。また、コンタクトホール9の全面が低抵抗配線7と接触するようにして形成することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 5, the
低抵抗膜11のパターニング方法は、基本的には限定されないが、例えば、ガスプラズマを用いたドライエッチング、反応性イオンエッチングなどが挙げられる。ドライエッチングに使用するガスプラズマとしては、例えば、塩素ガスなどが挙げられる。
The patterning method of the
この工程においては、パターニングにガスプラズマを用いたドライエッチングを用いる場合に、従来においては、ソース電極5S、ドレイン電極5Dなどに損傷を及ぼしていた。しかしながら、本実施の形態に係る薄膜トランジスタ10においては、これらの上に保護膜6が形成されており、さらに、酸化物半導体膜4の上方以外の領域をパターニングするので、この損傷を防ぐことができる。
In this process, when dry etching using gas plasma is used for patterning, conventionally, the
このように、保護膜6を形成した後に、保護膜6にコンタクトホール9を形成し、保護膜6上に低抵抗膜11を形成した後にパターニングして低抵抗配線7と遮光膜8とを形成したので、遮光膜8を酸化物半導体膜4の近傍に設けることが可能となる。これにより、酸化物半導体膜4への遮光性が大幅に上昇する。
Thus, after forming the
<実施例1>
基板1であるプラスチックフィルム基板の上にCu膜を形成した。プラスチックフィルム基板は耐熱性の高いポリイミドフィルムを使用した。Cu膜はスパッタリング法によって形成した。次に、このCu膜にフォトリソグラフィを施すことによって、パターニングしてCu電極とし、これをゲート電極2とした。パターニングされたCu膜であるCu電極は、断面形状が等脚台形の柱形状で、下底がプラスチックフィルム基板と接しており、その高さは200nmであった。
<Example 1>
A Cu film was formed on the plastic film substrate as the
次に、Cu膜上およびプラスチックフィルム基板上にSiO2膜を形成した。SiO2膜はスパッタリング法によって形成した。SiO2膜はCu膜を覆うようにしてプラスチックフィルム基板の全面に形成し、これをゲート絶縁膜3とした。形成されたSiO2膜の膜厚は300nmであった。
Next, a SiO 2 film was formed on the Cu film and the plastic film substrate. The SiO 2 film was formed by a sputtering method. The SiO 2 film was formed on the entire surface of the plastic film substrate so as to cover the Cu film, and this was used as the
次に、SiO2膜上の全面にIGZO膜を形成した。IGZO膜は、IGZOのセラミックをターゲットとしたDCスパッタリング法によって形成した。DCスパッタリング法は以下の工程を行う。まず、容器内に、IGZOのセラミックのターゲットと製膜する素子基板とを一定間隔を置いて配置する。次に、容器内の真空度が1×10-4Pa以下になるまで排気する。次に、アルゴンと酸素の混合ガスを容器内に導入する。次に、IGZOのセラミックをターゲットとしアルゴンと酸素の混合ガスによるプラズマ放電によって、素子基板上のSiO2膜上にIGZO膜を製膜する。この工程によって形成されたIGZO膜の膜厚は50nmであった。 Next, an IGZO film was formed on the entire surface of the SiO 2 film. The IGZO film was formed by a DC sputtering method using IGZO ceramic as a target. The DC sputtering method performs the following steps. First, an IGZO ceramic target and an element substrate to be formed are placed in a container at regular intervals. Next, the container is evacuated until the vacuum in the container is 1 × 10 −4 Pa or less. Next, a mixed gas of argon and oxygen is introduced into the container. Next, an IGZO film is formed on the SiO 2 film on the element substrate by plasma discharge with a mixed gas of argon and oxygen using IGZO ceramic as a target. The film thickness of the IGZO film formed by this process was 50 nm.
次に、IGZO膜をフォトリソグラフィした後に、ウエットエッチングすることによって、IGZO膜をCu電極およびその近傍を含む領域に島状に設けるようにし形成して、これを酸化物半導体膜4とした。次に、形成したIGZO膜表面に300℃で結晶化アニール処理を施し、膜全体が結晶化された酸化物半導体膜4を得た。
Next, after the IGZO film was subjected to photolithography, wet etching was performed to form the IGZO film so as to form an island shape in a region including the Cu electrode and the vicinity thereof, and the
次に、IGZO膜上にITO膜を形成した。ITO膜は、IGZO膜上およびIGZO膜の外側のSiO2膜上に延在して形成した。 Next, an ITO film was formed on the IGZO film. The ITO film was formed to extend on the IGZO film and on the SiO 2 film outside the IGZO film.
次に、このITO膜をウエットエッチング法によりパターニングして、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dを形成した。パターニングは、IGZO膜の頂端面上のITO膜をエッチングにより離間した。さらに、IGZO膜の外側のSiO2膜上に延在しているITO膜の一方をエッチングにより除去した。こうして、IGZO膜上に離間して形成された2つのITO膜が形成された。これらのITO膜は、一方のIGZO膜上のみに形成されたITO膜をソース電極5Sとし、もう一方のITO膜をドレイン電極5Dとし、IGZO膜の外側のSiO2膜上に延在して形成した部分のITO膜はITO配線とした。形成されたソース電極5S、ドレイン電極5D、ITO配線の膜厚は共に100nmであった。
Next, this ITO film was patterned by a wet etching method to form a
次に、ITO膜が形成された側の素子面の全面にAl2O3膜を形成した。 Next, an Al 2 O 3 film was formed on the entire surface of the element surface on which the ITO film was formed.
次に、ITO配線上に形成されたAl2O3膜にコンタクトホールを形成しITO配線を露出させた。コンタクトホールはIGZO膜の端辺から垂直方向に15μm離れた位置から幅10μmで上記端辺と平行に延在する領域に形成した。コンタクトホールは、ウエットエッチングによって形成した。 Next, a contact hole was formed in the Al 2 O 3 film formed on the ITO wiring to expose the ITO wiring. The contact hole was formed in a region extending in parallel with the edge with a width of 10 μm from a position 15 μm away from the edge of the IGZO film in the vertical direction. The contact hole was formed by wet etching.
次に、コンタクトホールとIGZO膜の上方とを一様に覆うようにして、Al2O3膜上に金属膜を設けた。金属膜は、Ti膜、Al膜、Ti膜の順番で3層に積層して形成した。金属膜はスパッタリング法によって順次層を積層して形成した。金属膜全体の膜厚は600nmであって、各層の膜厚は、Ti膜、Al膜、Ti膜の順番で50nm、500nm、50nmであった。 Next, a metal film was provided on the Al 2 O 3 film so as to uniformly cover the contact hole and the upper part of the IGZO film. The metal film was formed by laminating three layers in the order of Ti film, Al film, and Ti film. The metal film was formed by sequentially laminating layers by a sputtering method. The thickness of the entire metal film was 600 nm, and the thickness of each layer was 50 nm, 500 nm, and 50 nm in the order of the Ti film, Al film, and Ti film.
次に、形成した金属膜をパターニングして、遮光膜と低抵抗配線とに電気的に分離した。遮光膜は、IGZO膜を外部からの入射光またはパネルからの光から遮光可能なように形成した。一方、低抵抗配線は、コンタクトホールの全面を塞ぐ形態で形成した。金属膜のパターニングには塩素を用いたドライエッチングを用いた。こうして、目的とする薄膜トランジスタが製造された。 Next, the formed metal film was patterned and electrically separated into a light shielding film and a low resistance wiring. The light shielding film was formed so that the IGZO film could be shielded from incident light from the outside or light from the panel. On the other hand, the low-resistance wiring was formed in a form that blocks the entire contact hole. Dry etching using chlorine was used for patterning the metal film. Thus, the target thin film transistor was manufactured.
この第1の実施の形態の薄膜トランジスタの製造方法によれば、透明導電性酸化物膜5よりなるソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの膜厚を薄く形成したので、ゲート絶縁膜3との段差を小さくすることができる。これによって、素子面全面に保護膜6を形成する場合に、保護膜6の膜厚が小さくても有効に素子を被覆し保護することができる。
また、保護膜6を形成した後にコンタクトホールを設けて低抵抗配線7を形成したので、従来における低抵抗配線7を形成した後に保護膜6を形成したものと比較して、保護膜6を薄く形成できるとともに配線5Lの導電性を向上させることができる。また、コンタクトホールを、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dとチャネルとのコンタクト領域とは離れた位置に形成したので、酸化物半導体膜4に影響を及ぼすことなくコンタクトホールを形成することができる。
また、保護膜6上に低抵抗膜11を形成した後に低抵抗配線7と遮光膜8とを形成したので、ドライエッチングなどによってパターニングして低抵抗配線7と遮光膜8とを形成する場合に、酸化物半導体膜4を保護膜6が有効に保護する。これにより、酸化物半導体膜4への影響及ぼすことなくエッチングによる低抵抗配線7と遮光膜8のパターニングが可能となる。また、遮光膜8の下には保護膜6が設けられているので、低抵抗配線7と遮光膜8とを離間する際にプラズマ、レーザなどを用いても、酸化物半導体膜4には影響を与えない。
According to the method of manufacturing the thin film transistor of the first embodiment, since the
Further, since the contact hole is provided after forming the
In addition, since the
<2.第2の実施の形態>
[薄膜トランジスタ]
次に、第2の実施の形態について説明する。この第2の実施の形態においては、第1の実施の形態に係る薄膜トランジスタ10の酸化物半導体膜4上に、さらにチャネル保護膜を設けたものである。
<2. Second Embodiment>
[Thin film transistor]
Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, a channel protective film is further provided on the
図6は、第2の実施の形態に係る薄膜トランジスタを示す断面図である。図6に示すように、酸化物半導体膜4とソース電極5Sおよびドレイン電極5Dとの間にはチャネル保護膜13が設けられている。ソース電極5Sとドレイン電極5Dとは、チャネル領域を形成するようにしてチャネル保護膜13上および酸化物半導体膜4上に設けられている。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a thin film transistor according to the second embodiment. As shown in FIG. 6, a channel
チャネル保護膜13を構成する材料は、電気絶縁性を有する材料であれば基本的には限定されないが、例えば、反応性の低い安定した材料であることが好ましい。チャネル保護膜13を構成する材料としては、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、酸化アルミニウム、酸化チタニウムなどが挙げられる。
The material constituting the channel
チャネル保護膜13は、チャネル領域を保護する形態で設けられていれば、基本的にはどのような形態で設けられてもよいが、例えば、チャネル保護膜13はできるだけ薄いことが好ましい。また、チャネル保護膜13は、単一膜であっても、複数の膜を積層したものであってもよいが、単一膜であることが好ましい。複数の膜を積層する場合においては、同一の材料を積層してもよいし、複数の材料を組み合わせて積層してもよく、チャネル保護膜13を構成する材料として上記に挙げた材料から適宜選ばれる。
The channel
チャネル保護膜13の膜厚は、具体的には、例えば、5nm以上200nm以下であることが好ましく、10nm以上100nm以下であることがより好ましく、20nm以上80nm以下であることが最も好ましいが。このことに限定されるものではない。
Specifically, the thickness of the channel
チャネル保護膜13の形状は、基本的には限定されないが、例えば、側面が傾斜している形状を有することが好ましく、上面に向かって先細形状を有する柱体であることがより好ましい。チャネル保護膜13の具体的な形状としては、例えば、断面を台形とする柱体、断面を等脚台形とする柱体が挙げられる。チャネル保護膜13は側面の傾斜角は、具体的には、例えば、20°以上80°以下であることが好ましく、30°以上60°以下であることがより好ましく、40°以上50°以下であることが最も好ましい。その他のことは、第1の実施の形態に係る薄膜トランジスタと同様である。
The shape of the channel
この第2の実施の形態の薄膜トランジスタによれば、第1の実施の形態の薄膜トランジスタと同様な利点を有するとともに、酸化物半導体膜4とソース電極5Sおよびドレイン電極5Dとの間にはチャネル保護膜13をさらに設けたので、チャネル保護膜13がチャネル領域を保護する。また、ソース電極5Sとドレイン電極5Dとの間隔部におけるチャネル保護膜13上に保護膜6を設けたので、特に保護膜6が酸化物である場合には、薄膜トランジスタの劣化を抑制することができる。これは、チャネル保護膜13上に直接遮光膜8を設ける場合と比較して、チャネル保護膜13および酸化物半導体膜4からの酸素脱離を抑制することができるからである。
The thin film transistor according to the second embodiment has the same advantages as the thin film transistor according to the first embodiment, and a channel protective film between the
[薄膜トランジスタの製造方法] [Thin Film Transistor Manufacturing Method]
この薄膜トランジスタは、例えば、次のようにして製造することができる。 This thin film transistor can be manufactured, for example, as follows.
図7〜図9は、薄膜トランジスタ10の製造工程を示す断面図である。
まず、基板1上の前面に、ゲート電極2の材料となる金属膜を形成する。金属膜の形成方法は、例えば、ゲート電極2の材料として上記に挙げたものを用いて、蒸着法、スパッタリング法などで形成する方法が挙げられるが、これらの方法に限定されるものではない。
7 to 9 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the
First, a metal film as a material for the
次に、図7Aに示すように、基板1上にゲート電極2を形成した後に、ゲート電極2の表面にゲート絶縁膜3を形成する。その後に、ゲート絶縁膜3上に酸化物半導体膜4を形成する。これらの工程は、第1の実施の形態と同様にして行う。
Next, as shown in FIG. 7A, after forming the
次に、図7Bに示すように、酸化物半導体膜4上にチャネル保護膜13を形成する。チャネル保護膜13の形成方法は、基本的には限定されないが、例えば、チャネル保護膜13として上記に挙げた材料を用いて、蒸着法、スパッタリング法、CVD法などを用いて形成される。
Next, as illustrated in FIG. 7B, the channel
次に、チャネル保護膜13を所望の形状にパターニングする。チャネル保護膜13の形状は、基本的には限定されないが、例えば、チャネル保護膜13の形状として上記に挙げた形状を適宜選択することができる。
Next, the channel
また、チャネル保護膜13のパターニング方法は、基本的には限定されないが、例えば、フォトリソグラフィ工程を経た後にエッチングすることでパターニングして形成する方法などが挙げられる。
The patterning method of the channel
次に、図7Cに示すように、チャネル保護膜13上およびゲート絶縁膜3上に透明導電性酸化物膜5を形成する。
Next, as shown in FIG. 7C, a transparent
次に、図8Aに示すように、透明導電性酸化物膜5をパターニングして、ソース電極5S、ドレイン電極5Dおよび配線5Lを形成する。ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dを形成する。透明導電性酸化物膜5をパターニングすることでソース電極5Sとドレイン電極5Dとを互いに離間して形成する。また、ドレイン電極5Dを、酸化物半導体膜4の外側のゲート絶縁膜3に延在するようにして形成する。この延在部が配線5Lとなる。配線5Lはソース電極5Sを、酸化物半導体膜4の外側のゲート絶縁膜3に延在するようにして形成してもよい。また、配線5Lはソース電極5S側のみに設けても、ドレイン電極5D側のみに設けてもよく、また、両側に設けてもよい。また、ソース電極5Sとドレイン電極5Dとを互いに離間させる方法は、基本的には限定されないが、例えば、チャネル領域の直上に開口を設けるようにパターニングする。このとき、チャネル保護膜13はエッチングストッパとなり、パターニングによる酸化物半導体膜4の損傷を防ぐことができる。
次に、図8Bに示すように、素子のソース電極5Sおよびドレイン電極5Dが形成された側の面の全面に、保護膜6を形成する。保護膜6は、プロセス中などにおいて大気中の水素が酸化物半導体膜4を還元したり、熱処理などによって酸化物半導体膜4や透明導電性酸化物膜5で構成されたソース電極5S、ドレイン電極5D、配線5Lなどからの酸素が脱離したりすることを防ぐものである。一般的に保護膜6の密度は、酸素や水素の透過を防ぐ目的から、高いことが好ましい。その密度は、具体的には、例えば、2.5g/cm3以上4.0g/cm3以下であることが好ましく、また、3.0g/cm3以上4.0g/cm3以下であることがより好ましいが、これに限定されるものではない。
Next, as shown in FIG. 8A, the transparent
Next, as shown in FIG. 8B, a
保護膜6の形成方法は、基本的には限定されないが、例えば、保護膜6の材料として上記に挙げたものを用いて、プラズマCVDまたはスパッタリングなどによって製膜し形成する方法が挙げられる。保護膜6をスパッタリング法により形成する場合においては、例えば、保護膜6の材料として上記に挙げたものを主成分としたターゲットを用いて酸素を含むアルゴンガス雰囲気、酸素を含む窒素ガス雰囲気などで製膜する。ターゲットは、保護膜6の材料として上記に挙げたものの酸化物を主成分としたものであってもよいし、上記酸化物に不純物を添加したものを主成分としたものであってもよいが、上記に挙げたものに限定されるものではない。
The method for forming the
この工程においては、保護膜6の膜厚が小さくても素子表面を十分に被覆することが出来る。これは、従来よりも、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dとゲート絶縁膜3との段差が小さいからである。段差が小さくなった理由としては、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの膜厚が従来と比較して薄く形成されていることが考えられる。具体的には、従来においては、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの膜厚は、例えば、0.3μm以上2μm以下と厚く形成されているのに対し、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dの膜厚は、1nm以上200nm以下と薄く形成されている。
In this step, the element surface can be sufficiently covered even if the
次に、図8Cに示すように、配線5L上の保護膜6に、低抵抗配線7を配線5Lに接触させるコンタクトホール9を形成し、配線5Lを露出する。コンタクトホール9を形成する位置は、基本的には限定されないが、コンタクトホール9を設ける工程および後工程である低抵抗膜11のパターニング工程によって酸化物半導体膜4に損傷を与えない位置であれば、酸化物半導体膜4に出来るだけ近い方がよい。酸化物半導体膜4に損傷を与えない位置としては、具体的には、例えば、酸化物半導体膜4とソース電極5Sおよびドレイン電極5Dとのコンタクト領域から離れた位置が挙げられる。また、低抵抗配線7が酸化物半導体膜4に出来るだけ近い方がよい理由は、配線抵抗を出来るだけ低くする必要があるからである。そうすると、コンタクトホール9を設ける位置は一定の領域内に存在することが好ましい。この領域は、例えば、酸化物半導体膜4の配線5Lが形成されている側の端辺から、垂直に100nm以上100μm以下の距離で酸化物半導体膜4の上記端辺と平行に延在する領域であることが好ましく、750nm以上100μm以下の上記領域であることがより好ましく、1000nm以上50μm以下の上記領域であることが最も好ましいが、このことに限定されるものではない。
Next, as shown in FIG. 8C, a
次に、図9Aに示すように、保護膜6上およびコンタクトホール9における配線5L上に低抵抗膜11を形成する。低抵抗膜11は、コンタクトホール9を塞ぐようにして設けられていれば基本的には限定されないが、酸化物半導体膜4の上方の保護膜6上に酸化物半導体膜4全体を覆うようにして設けることが好ましい。すなわち、酸化物半導体膜4が設けられた領域とコンタクトホール9の領域とを含む領域全体に、低抵抗膜11を一様に設けることが好ましい。
Next, as shown in FIG. 9A, a
低抵抗膜11の形成方法は、基本的に限定されないが、例えば、低抵抗配線7の材料として上記に挙げたものを用いて、蒸着法、スパッタリング法などの方法で形成することができるが、スパッタリング法を用いて形成することが好ましい。また、低抵抗膜11は、単層膜で構成してもよいし積層膜で構成してもよいが、積層膜で構成する場合には、スパッタリング法などの方法を用いて、順次積層することができる。また、低抵抗膜11の膜厚は、基本的には限定されないが、例えば、低抵抗配線7の膜厚として上記に挙げた膜厚を適宜選択することができる。
Although the formation method of the
次に、図9Bに示すように、酸化物半導体膜4とコンタクトホール9との間の領域の上方に設けられ低抵抗膜11をパターニングして開口部12を設け、低抵抗配線7と遮光膜8とを離間させて形成する。低抵抗膜11のパターニングは、遮光膜8を酸化物半導体膜4の上方を覆う形態で形成し、低抵抗配線7を配線5Lと電気的に接続するように形成すれば基本的には限定されないが、低抵抗配線7と遮光膜8とが電気的に独立するように形成することが好ましい。また、コンタクトホール9の全面が低抵抗配線7と接触するようにして形成することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 9B, an
低抵抗膜11のパターニング方法は、基本的には限定されないが、例えば、ガスプラズマを用いたドライエッチング、反応性イオンエッチングなどが挙げられる。ドライエッチングに使用するガスプラズマとしては、例えば、塩素ガスなどが挙げられる。その他のことは第1の実施の形態による薄膜トランジスタの製造方法と同様である。
The patterning method of the
<実施例2>
実施例1と同様にして、プラスチックフィルム基板上にCu電極と、SiO2膜と、IGZO膜とを積層して形成した。
<Example 2>
In the same manner as in Example 1, a Cu electrode, a SiO 2 film, and an IGZO film were laminated on a plastic film substrate.
次に、IGZO膜上の全面にSiO2膜を形成した。次に、IGZO膜上に形成したSiO2膜をフォトリソグラフィした後に、ウエットエッチングすることによって、IGZO膜の頂端面のみを覆うようにして島状に形成しチャネル保護膜13とした。形成したチャネル保護膜13の形状は、垂直断面形状が等脚台形であって、その膜厚は50nmであった。
Next, a SiO 2 film was formed on the entire surface of the IGZO film. Next, the SiO 2 film formed on the IGZO film was subjected to photolithography, and then wet-etched to form an island shape so as to cover only the top end face of the IGZO film, thereby forming the channel
次に、IGZO膜をフォトリソグラフィした後に、ウエットエッチングすることによって、IGZO膜をCu電極およびその近傍を含む領域に島状に設けるようにし形成して、これを酸化物半導体膜4とした。
Next, after the IGZO film was subjected to photolithography, wet etching was performed to form the IGZO film so as to form an island shape in a region including the Cu electrode and the vicinity thereof, and the
次に、チャネル保護膜13上およびIGZO膜上にITO膜を形成した。ITO膜は、チャネル保護膜13上、IGZO膜上およびIGZO膜の外側のSiO2膜上に延在して形成した。
Next, an ITO film was formed on the channel
次に、このITO膜をウエットエッチングによりパターニングして、ソース電極5Sおよびドレイン電極5Dを形成した。パターニングは、チャネル保護膜13の頂端面上のITO膜をエッチングにより分離し、さらに、IGZO膜の外側のSiO2膜上に延在しているITO膜の一方をエッチングにより除去した。こうして、電気的に独立した2つのITO膜が形成された。これらのITO膜は、一方のIGZO膜上のみに形成されたITO膜をソース電極5Sとし、もう一方のITO膜をドレイン電極5Dとし、IGZO膜の外側のSiO2膜上に延在して形成した部分のITO膜はITO配線とした。形成されたソース電極5S、ドレイン電極5D、ITO配線の膜厚は共に100nmであった。その他のことは実施例1と同様にして目的とする薄膜トランジスタが製造された。
Next, this ITO film was patterned by wet etching to form a
<比較例1>
実施例1と同様にして、プラスチックフィルム基板上にCu電極と、SiO2膜と、IGZO膜とをそれぞれ形成した。このとき、IGZO膜の結晶化アニール処理は行わなかった。
<Comparative Example 1>
In the same manner as in Example 1, a Cu electrode, a SiO 2 film, and an IGZO film were formed on a plastic film substrate. At this time, the crystallization annealing treatment of the IGZO film was not performed.
次に、IGZO膜上にITO膜を形成した。ITO膜はIGZO膜上に形成した。 Next, an ITO film was formed on the IGZO film. The ITO film was formed on the IGZO film.
次に、このITO膜をウエットエッチングによりパターニングして、ソース電極およびドレイン電極を形成した。パターニングは、IGZO膜の頂端面上のITO膜をエッチングにより離間させた。こうして、IGZO膜上に互いに離間して形成された2つのITO膜が形成された。これらのITO膜は、一方のIGZO膜上のみに形成されたITO膜をソース電極とし、もう一方のITO膜をドレイン電極とした。形成されたソース電極、ドレイン電極の膜厚は共に100nmであった。 Next, this ITO film was patterned by wet etching to form a source electrode and a drain electrode. For patterning, the ITO film on the top end face of the IGZO film was separated by etching. Thus, two ITO films formed on the IGZO film so as to be separated from each other were formed. For these ITO films, an ITO film formed only on one IGZO film was used as a source electrode, and the other ITO film was used as a drain electrode. The film thickness of the formed source electrode and drain electrode was 100 nm.
次に、ITO膜が形成された側の素子面の全面に、素子の凹凸を埋める形態でエポキシ系樹脂膜を形成し平坦化膜とした。形成されたエポキシ系樹脂膜の最も厚い部分における厚さは600nmであった。 Next, an epoxy resin film was formed on the entire surface of the element surface on which the ITO film was formed so as to fill the unevenness of the element to form a planarizing film. The thickness of the thickest part of the formed epoxy resin film was 600 nm.
次に、ITO配線上に形成されたエポキシ系樹脂膜にコンタクトホールを形成しドレイン電極を露出させた。コンタクトホールはIGZO膜の上方の位置に、IGZO膜が延びる方向に延在して形成した。コンタクトホールは、ドライエッチングによって形成した。また、コンタクトホールを形成した位置は、IGZO膜のITO配線が形成されている側の端辺から、垂直に15μmの位置から幅10μmでIGZO膜の上記端辺と平行に延在する領域に形成した。 Next, a contact hole was formed in the epoxy resin film formed on the ITO wiring to expose the drain electrode. The contact hole was formed at a position above the IGZO film so as to extend in the direction in which the IGZO film extends. The contact hole was formed by dry etching. The contact hole is formed in a region extending from the end of the IGZO film on the side where the ITO wiring is formed, vertically from a position of 15 μm and extending in parallel with the end of the IGZO film with a width of 10 μm. did.
次に、IGZO膜の上方を一様に覆うようにして、エポキシ系樹脂膜上全体にコンタクトホールを完全に埋めるようにして金属膜を設け、これを画素電極とした。金属膜はスパッタリング法によって形成した。金属膜全体の膜厚は900nmであった。こうして、目的とする薄膜トランジスタが製造された。 Next, a metal film was provided so as to cover the upper part of the IGZO film uniformly and to completely fill the contact hole on the entire epoxy resin film, and this was used as a pixel electrode. The metal film was formed by a sputtering method. The total thickness of the metal film was 900 nm. Thus, the target thin film transistor was manufactured.
図10は、実施例2の薄膜トランジスタのVg−Id特性を示した図である。また、図11は、比較例1の薄膜トランジスタのVg−Id特性を示した図である。ドレイン電圧Vdは共に10Vとした。 Figure 10 is a diagram showing, V g -I d characteristics of the thin film transistor in Example 2. 11 is a diagram showing, V g -I d characteristics of the thin film transistor of Comparative Example 1. Drain voltage V d was both a 10V.
図10および図11に示すように、実施例2のVg−Id特性と比較例1のVg−Id特性とを比較すると、比較例1に対して、実施例2が急峻なサブスレッショルド特性を有している。すなわち、比較例1に対して実施例2の方が、サブスレッショルド係数が小さく、相互コンダクタンスが高いことが言える。また、ドレイン電流IdのON−OFF比は、実施例2が9桁であるのに対し、比較例1が6桁であり、実施例2の方が大きくなることが明らかとなった。この結果より、比較例1に対して、実施例2が大幅に良好な伝達特性を示すことが明らかとなり、実施例2の性能が、従来の構成の薄膜トランジスタである比較例1に対して大幅に向上していることが示された。 As shown in FIGS. 10 and 11, when compared with, V g -I d characteristics of the V g -I d characteristics Comparative Example 1 Example 2, the comparative example 1, a steep Example 2 sub Has threshold characteristics. That is, it can be said that Example 2 has a smaller subthreshold coefficient and higher mutual conductance than Comparative Example 1. Further, the ON-OFF ratio of the drain current I d is 9 digits in the second example, but it is 6 digits in the first comparative example, and it is clear that the second example has a larger ON / OFF ratio. From this result, it is clear that Example 2 shows significantly better transmission characteristics compared to Comparative Example 1, and the performance of Example 2 is significantly higher than that of Comparative Example 1 which is a thin film transistor having a conventional configuration. It was shown that it was improving.
この理由は、比較例1がIGZO膜とドレイン電極とのコンタクト領域に低抵抗配線を設けたのに対し、実施例2は、IGZO膜とドレイン電極とのコンタクト領域とは離れたITO配線上に低抵抗配線を設けたためであると考えられる。 The reason for this is that Comparative Example 1 provided a low resistance wiring in the contact region between the IGZO film and the drain electrode, whereas Example 2 was formed on the ITO wiring separated from the contact region between the IGZO film and the drain electrode. This is considered to be due to the provision of low resistance wiring.
ITO膜と金属である低抵抗配線とが接触すると、上述したようにITO膜中の酸素が低抵抗配線に拡散することで導電特性の不安定化を引き起こす。 When the ITO film comes into contact with the low-resistance wiring that is a metal, as described above, oxygen in the ITO film diffuses into the low-resistance wiring to cause destabilization of conductive characteristics.
このとき、比較例1においては、低抵抗配線が設けられているドレイン電極の下にIGZO膜が設けられているので、酸素脱離で不安定化したドレイン電極が下地のIGZO膜から酸素をさらに引き抜く。そのため、IGZO膜の特性が変化し、導電特性のさらなる不安定化を引き起こし、これらが比較例1の伝達特性に現れたと考えられる。 At this time, in Comparative Example 1, since the IGZO film is provided under the drain electrode provided with the low resistance wiring, the drain electrode destabilized by oxygen desorption further supplies oxygen from the underlying IGZO film. Pull out. For this reason, the characteristics of the IGZO film are changed, causing further instability of the conductive characteristics, which are considered to appear in the transfer characteristics of Comparative Example 1.
一方で、実施例2においては、低抵抗配線が設けられているITO配線が酸化物であるSiO2からなるゲート電極と、同じく酸化物であるAl2O3膜とに挟まれている形態で設けられている。さらに、低抵抗配線と遮光膜とは離間して設けられているため、低抵抗配線はIGZO膜とドレイン電極とのコンタクト領域から離れた場所に設けられている。そのため、上述したITO配線からの酸素脱離が生じても、IGZO膜よりも低抵抗配線側に設けられている酸化物であるAl2O3膜などから酸素が供給される。その結果、IGZO膜に与える影響は小さくなると考えられる。 On the other hand, in Example 2, the ITO wiring provided with the low-resistance wiring is sandwiched between the gate electrode made of SiO 2 that is an oxide and the Al 2 O 3 film that is also an oxide. Is provided. Furthermore, since the low resistance wiring and the light shielding film are provided apart from each other, the low resistance wiring is provided in a place away from the contact region between the IGZO film and the drain electrode. Therefore, even if oxygen desorption from the ITO wiring described above occurs, oxygen is supplied from an Al 2 O 3 film that is an oxide provided on the low resistance wiring side of the IGZO film. As a result, it is considered that the influence on the IGZO film is reduced.
また、Al2O3膜上に低抵抗膜を設け、低抵抗膜を離間することで低抵抗配線と遮光膜とを形成したので、離間の際にプラズマ、レーザなどを用いても、IGZO膜に与える影響を小さくすることができる。 In addition, since the low resistance film is provided on the Al 2 O 3 film and the low resistance film is separated to form the low resistance wiring and the light shielding film, the IGZO film can be used even when using plasma, laser, etc. Can be reduced.
さらに、実施例2における遮光膜は酸化物半導体膜から上方に200nmの所に設けられているのに対し、比較例1における画素電極は酸化物半導体膜から上方に600nmの所に設けられている。このことにより、酸化物半導体膜への遮光性が比較例1に対して実施例2が高くなる。その結果、比較例1に対して実施例2の受光による特性劣化が少なくなる。これらのことにより、実施例2は比較例1よりも良好な伝達特性を示したと考えられる。これらの効果は、チャネル保護膜13を設けないこと以外は同様な構成の実施例1の薄膜トランジスタにも同様なことが言える。
Further, the light shielding film in Example 2 is provided at a position 200 nm above the oxide semiconductor film, whereas the pixel electrode in Comparative Example 1 is provided at a position 600 nm above the oxide semiconductor film. . Accordingly, the light shielding property to the oxide semiconductor film is higher in Example 2 than in Comparative Example 1. As a result, the characteristic deterioration due to light reception in the second embodiment is less than that in the first comparative example. From these, it is considered that Example 2 exhibited better transfer characteristics than Comparative Example 1. These effects can be applied to the thin film transistor of Example 1 having the same configuration except that the channel
この第2の実施の形態の薄膜トランジスタの製造方法によれば、第1の実施の形態に係る薄膜トランジスタの酸化物半導体膜上に、さらにチャネル保護膜13を設けたので、第1の実施の形態の薄膜トランジスタと同様な利点を有するとともに、透明導電性酸化物膜をウエットエッチング法などでパターニングする際に、チャネル保護膜13が酸化物半導体膜を有効に保護するので、酸化物半導体膜の劣化を少なくすることができる。
<3.第3の実施の形態>
[表示装置]
According to the method of manufacturing the thin film transistor of the second embodiment, the channel
<3. Third Embodiment>
[Display device]
第3の実施の形態による表示装置は、本開示による薄膜トランジスタ(典型的には第1および大2の実施の形態による薄膜トランジスタ)を基板上に配列形成して成るアクティブマトリックス方式の表示装置である。図12にこの表示装置90の回路の全体構成を示す。
The display device according to the third embodiment is an active matrix display device in which the thin film transistors according to the present disclosure (typically, the thin film transistors according to the first and second embodiments) are arranged on a substrate. FIG. 12 shows the overall configuration of the circuit of the
図12に示すように、この表示装置90は、例えば液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどであり、駆動パネル91上に、マトリクス状に配設された複数の画素100R,100G,100Bと、これらの画素100R,100G,100Bを駆動するための各種駆動回路とが形成されたものである。画素10R,10G,10Bはそれぞれ、赤色(R:Red ),緑色(G:Green )および青色(B:Blue)の色光を発する液晶表示素子や有機EL素子などである。これら3つの画素100R,100G,100Bを一つのピクセルとして、複数のピクセルにより表示領域110が構成されている。駆動パネル91上には、駆動回路として、例えば映像表示用のドライバである信号線駆動回路120および走査線駆動回路130と、画素駆動回路150とが配設されている。この駆動パネル91には、図示しない封止パネルが貼
り合わせられ、この封止パネルにより画素100R,100G,100Bおよび上記駆動回路が封止されている。
As shown in FIG. 12, the
図13は、画素駆動回路の等価回路図である。図13に示すように、この画素駆動回路150は、上記薄膜トランジスタ10であるトランジスタTr1,Tr2が配設されたアクティブ型の駆動回路である。トランジスタTr1,Tr2の間にはキャパシタCsが設けられ、第1の電源ライン(Vcc)および第2の電源ライン(GND)の間において、画素100R(または画素100G,100B)がトランジスタTr1に直列に接続されている。このような画素駆動回路150では、列方向に信号線120Aが複数配置され、行方向に走査線130Aが複数配置されている。各信号線120Aは、信号線駆動回路120に接続され、この信号線駆動回路120から信号線120Aを介してトランジスタTr2のソース電極に画像信号が供給されるようになっている。各走査線130Aは走査線駆動回路130に接続され、この走査線駆動回路130から走査線130Aを介してトランジスタTr2のゲート電極に走査信号が順次供給されるようになっている。このような表示装置90は、例えば次に例示した電子機器に搭載することができる。
FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of the pixel driving circuit. As shown in FIG. 13, the
以上説明した表示装置は、例えば、図8〜図12に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機などの携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号もしくは電子機器内で生成した映像信号を画像もしくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。さらに、有機電界発光素子44は低電圧駆動が可能であり、正面への光取り出し効率を増強するものであるため、特に図13に示すデジタル一眼レフカメラにおける電子式ビューファインダーや図14に示すヘッドマウントディスプレイなど、低電圧駆動が必要とされ、ディスプレイに対する視聴角度が限定されているような応用にに対して非常に有効であり特に適している。以下に、この表示装置が適用される電子機器のいくつかの例について説明する。 The display device described above includes, for example, various electronic devices shown in FIGS. 8 to 12, for example, digital cameras, notebook personal computers, mobile terminal devices such as mobile phones, and video input to electronic devices such as video cameras. The present invention can be applied to display devices for electronic devices in various fields that display signals or video signals generated in electronic devices as images or videos. Further, since the organic electroluminescent element 44 can be driven at a low voltage and enhances the light extraction efficiency to the front, the electronic viewfinder in the digital single-lens reflex camera shown in FIG. 13 and the head shown in FIG. It is very effective and particularly suitable for applications where a low voltage drive is required such as a mount display and the viewing angle with respect to the display is limited. Hereinafter, some examples of electronic devices to which the display device is applied will be described.
図14は、この表示装置が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル102やフィルターガラス103などから構成される映像表示画面部101を含み、その映像表示画面部101としてこの表示装置を用いることにより作製される。 FIG. 14 is a perspective view showing a television to which the display device is applied. The television according to this application example includes a video display screen unit 101 including a front panel 102, a filter glass 103, and the like, and is manufactured by using this display device as the video display screen unit 101.
図15は、この表示装置が適用されるデジタルカメラを示す斜視図であり、Aは表側から見た斜視図、Bは裏側から見た斜視図である。このデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部111、表示部112、メニュースイッチ113、シャッターボタン114などを含み、その表示部112としてこの表示装置を用いることにより作製される。 FIG. 15 is a perspective view showing a digital camera to which the display device is applied, in which A is a perspective view seen from the front side, and B is a perspective view seen from the back side. This digital camera includes a light emitting unit 111 for flash, a display unit 112, a menu switch 113, a shutter button 114, and the like, and is manufactured by using this display device as the display unit 112.
図16は、この表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。このノート型パーソナルコンピュータは、本体121に、文字などを入力するとき操作されるキーボード122、画像を表示する表示部123などを含み、その表示部123としてこの表示装置を用いることにより作製される。 FIG. 16 is a perspective view showing a notebook personal computer to which the display device is applied. This notebook personal computer includes a keyboard 122 that is operated when characters and the like are input, a display unit 123 that displays an image, and the like. The display unit 123 is used as the display unit 123.
図17は、この表示装置が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。このビデオカメラは、本体部131、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ132、撮影時のスタート/ストップスイッチ133、表示部134などを含み、その表示部134としてこの表示装置を用いることにより作製される。 FIG. 17 is a perspective view showing a video camera to which the display device is applied. This video camera includes a main body 131, a lens 132 for photographing a subject on a side facing forward, a start / stop switch 133 at the time of photographing, a display unit 134, and the like. By using this display device as the display unit 134, Produced.
図18は、この表示装置が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示し、Aは開いた状態での正面図、Bはその側面図、Cは閉じた状態での正面図、Dは左側面図、図Eは右側面図、Fは上面図、Gは下面図である。この携帯電話機は、上側筐体141、下側筐体142、連結部(ここではヒンジ部)143、ディスプレイ144、サブディスプレイ145、ピクチャーライト146、カメラ147などを含み、そのディスプレイ144やサブディスプレイ145としてこの表示装置を用いることにより作製される。 FIG. 18 shows a mobile terminal device to which the display device is applied, for example, a mobile phone, in which A is a front view in an open state, B is a side view thereof, C is a front view in a closed state, and D is a left side. A side view, FIG. E is a right side view, F is a top view, and G is a bottom view. This mobile phone includes an upper housing 141, a lower housing 142, a connecting portion (here, a hinge portion) 143, a display 144, a sub-display 145, a picture light 146, a camera 147, and the like. It is manufactured by using this display device.
図19は、この表示装置が適用されるデジタル一眼レフカメラを示し、Aは正面図、Bは背面図である。このデジタル一眼レフカメラは、カメラ本体部151、撮影レンズユニット152、グリップ部153、モニタ154、電子式ビューファインダー155などを含み、その電子式ビューファインダー155としてこの表示装置を用いることにより作製される。
FIG. 19 shows a digital single-lens reflex camera to which this display device is applied, in which A is a front view and B is a rear view. This digital single-lens reflex camera includes a camera
図20は、この表示装置が適用されるヘッドマウントディスプレイを示す斜視図である。このヘッドマウントディスプレイは、表示部161、耳掛け部162などを含み、その表示部161としてこの表示装置を用いることにより作製される。
FIG. 20 is a perspective view showing a head mounted display to which the display device is applied. This head mounted display includes a
以上、実施の形態および実施例について具体的に説明したが、本開示は、上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、本開示の技術思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、構造、構成、形状、材料などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、構成、形状、材料などを用いてもよい。
Although the embodiments and examples have been specifically described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications based on the technical idea of the present disclosure are possible. .
For example, the numerical values, structures, configurations, shapes, materials, and the like given in the above-described embodiments and examples are merely examples, and different numerical values, structures, configurations, shapes, materials, etc. are used as necessary. Also good.
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)ゲート電極と、上記ゲート電極を覆うようにして設けられたゲート絶縁膜と、上記ゲート絶縁膜上に設けられた酸化物半導体膜と、上記酸化物半導体膜上に設けられた透明導電性酸化物からなるソース電極およびドレイン電極と、上記ソース電極上および上記ドレイン電極上に設けられた金属酸化物からなる保護膜と、上記保護膜上に設けられた遮光膜とを有し、上記酸化物半導体膜と上記遮光膜との間の距離が2nm以上400nm以下である薄膜トランジスタ。
(2)上記酸化物半導体膜上に設けられたチャネル保護膜をさらに有する上記(1)に記載の薄膜トランジスタ。
(3)上記金属酸化物は、酸化アルミニウムまたは酸化チタンである上記(1)または上記(2)に記載の薄膜トランジスタ。
(4)上記ソース電極および/または上記ドレイン電極は、上記酸化物半導体膜の外側の上記ゲート絶縁膜に延在しており、この延在している部分の上記ソース電極および/または上記ドレイン電極と電気的に接続された低抵抗配線を有する上記(1)〜(3)のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
(5)上記延在している部分の上記ソース電極および/または上記ドレイン電極を画素電極とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
(6)上記低抵抗配線は、上記ゲート絶縁膜の面上に設けられた上記ソース電極上および/または上記ドレイン電極上に設けられている上記(1)〜(5)のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
(7)上記遮光膜は、上記チャネル領域上の上記保護膜上に、上記低抵抗配線とは離間して設けられている上記(1)〜(6)のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
(8)上記遮光膜は、上記低抵抗配線とは電気的に隔離されている上記(1)〜(7)のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
(9)上記ソース電極および/または上記ドレイン電極の厚さが1nm以上200nm以下である上記(1)〜(8)のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
(10)上記保護膜の厚さが1nm以上200nm以下である上記(1)〜(9)のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
(11)上記低抵抗配線および遮光膜のうちの少なくとも一方の厚さが300nm以上2μm以下である上記(1)〜(10)のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
(12)基板にゲート電極を形成する工程と、上記ゲート電極を覆うようにしてゲート絶縁膜を形成する工程と、上記ゲート絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成する工程と、上記酸化物半導体膜上にチャネル保護膜を形成する工程と、上記酸化物半導体膜の上に透明導電性酸化物からなるソース電極およびドレイン電極とをそれぞれ形成する工程と、上記ソース電極および上記ドレイン電極の上に、金属酸化物からなる保護膜を形成する工程とを有し、上記保護膜を1nm以上200nm以下の厚さで形成する薄膜トランジスタの製造方法。
(13)上記酸化物半導体膜上にチャネル保護膜をさらに形成する工程を有する上記(12)に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
(14)上記保護膜の少なくとも一部を除去して、延在している部分の上記ソース電極および/またはドレイン電極を露出させて電極露出部を形成する工程と、上記保護膜上および上記電極露出部上に導電性材料を製膜し、成形して上記電極露出部上に低抵抗配線と、上記チャネル領域上に低抵抗配線と離れて遮光膜とを形成する工程とを有する上記(12)または上記(13)に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
(15)上記保護膜を形成する場合に、酸素ラジカルを添加して形成する上記(12)〜(14)のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
(16)上記金属酸化物は、酸化アルミニウムまたは酸化チタンである上記(12)〜(15)のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
(17)上記遮光膜を、上記低抵抗配線と電気的に隔離するようにして形成する上記(12)〜(16)のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
(18)上記ソース電極および/または上記ドレイン電極を1nm以上200nm以下の厚さで形成する上記(12)〜(17)のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
(19)上記保護膜を1nm以上200nm以下の厚さで形成する上記(12)〜(18)のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
(20)基板に薄膜トランジスタと画素とを備え、上記薄膜トランジスタは、ゲート電極と、上記ゲート電極を覆うようにして設けられたゲート絶縁膜と、上記ゲート絶縁膜上に設けられた酸化物半導体膜と、上記酸化物半導体膜上に設けられた透明導電性酸化物からなるソース電極およびドレイン電極と、上記ソース電極上および上記ドレイン電極上に設けられた金属酸化物からなる保護膜とを有し、上記保護膜の厚さが1nm以上200nm以下である表示装置。
In addition, this technique can also take the following structures.
(1) A gate electrode, a gate insulating film provided so as to cover the gate electrode, an oxide semiconductor film provided on the gate insulating film, and a transparent conductive film provided on the oxide semiconductor film A source electrode and a drain electrode made of a conductive oxide, a protective film made of a metal oxide provided on the source electrode and the drain electrode, and a light-shielding film provided on the protective film, A thin film transistor in which a distance between the oxide semiconductor film and the light-shielding film is 2 nm to 400 nm.
(2) The thin film transistor according to (1), further including a channel protective film provided on the oxide semiconductor film.
(3) The thin film transistor according to (1) or (2), wherein the metal oxide is aluminum oxide or titanium oxide.
(4) The source electrode and / or the drain electrode extends to the gate insulating film outside the oxide semiconductor film, and the extended portion of the source electrode and / or the drain electrode The thin film transistor according to any one of (1) to (3), wherein the thin film transistor has a low-resistance wiring electrically connected to the wiring.
(5) The thin film transistor according to any one of (1) to (4), in which the source electrode and / or the drain electrode of the extending portion is a pixel electrode.
(6) The low resistance wiring according to any one of (1) to (5), wherein the low resistance wiring is provided on the source electrode and / or the drain electrode provided on the surface of the gate insulating film. Thin film transistor.
(7) The thin film transistor according to any one of (1) to (6), wherein the light shielding film is provided on the protective film on the channel region so as to be separated from the low resistance wiring.
(8) The thin film transistor according to any one of (1) to (7), wherein the light shielding film is electrically isolated from the low resistance wiring.
(9) The thin film transistor according to any one of (1) to (8), wherein the source electrode and / or the drain electrode has a thickness of 1 nm to 200 nm.
(10) The thin film transistor according to any one of (1) to (9), wherein the protective film has a thickness of 1 nm to 200 nm.
(11) The thin film transistor according to any one of (1) to (10), wherein a thickness of at least one of the low-resistance wiring and the light shielding film is 300 nm or more and 2 μm or less.
(12) A step of forming a gate electrode on the substrate, a step of forming a gate insulating film so as to cover the gate electrode, a step of forming an oxide semiconductor film on the gate insulating film, and the oxide semiconductor Forming a channel protective film on the film, forming a source electrode and a drain electrode made of a transparent conductive oxide on the oxide semiconductor film, respectively, on the source electrode and the drain electrode Forming a protective film made of a metal oxide, and forming the protective film with a thickness of 1 nm to 200 nm.
(13) The method for manufacturing a thin film transistor according to (12), further including a step of forming a channel protective film on the oxide semiconductor film.
(14) removing at least a portion of the protective film to expose the extended portion of the source electrode and / or drain electrode to form an electrode exposed portion; and on the protective film and the electrode (12) including forming a conductive material on the exposed portion, forming and forming a low-resistance wiring on the electrode exposed portion, and forming a light-shielding film on the channel region apart from the low-resistance wiring. ) Or the method for producing a thin film transistor according to (13) above.
(15) The method for producing a thin film transistor according to any one of (12) to (14), wherein the protective film is formed by adding oxygen radicals.
(16) The method for producing a thin film transistor according to any one of (12) to (15), wherein the metal oxide is aluminum oxide or titanium oxide.
(17) The method for manufacturing a thin film transistor according to any one of (12) to (16), wherein the light shielding film is formed so as to be electrically isolated from the low resistance wiring.
(18) The method for producing a thin film transistor according to any one of (12) to (17), wherein the source electrode and / or the drain electrode are formed with a thickness of 1 nm to 200 nm.
(19) The method for producing a thin film transistor according to any one of (12) to (18), wherein the protective film is formed with a thickness of 1 nm to 200 nm.
(20) The substrate includes a thin film transistor and a pixel, and the thin film transistor includes a gate electrode, a gate insulating film provided so as to cover the gate electrode, and an oxide semiconductor film provided on the gate insulating film, A source electrode and a drain electrode made of a transparent conductive oxide provided on the oxide semiconductor film, and a protective film made of a metal oxide provided on the source electrode and the drain electrode, A display device, wherein the protective film has a thickness of 1 nm to 200 nm.
1…基板、2…ゲート電極、3…ゲート絶縁膜、4…酸化物半導体膜、5S…ソース電極、5D…ドレイン電極、5L…配線、6…保護膜、7…低抵抗配線、8…遮光膜、9…コンタクトホール、10…薄膜トランジスタ、11…低抵抗膜、12…開口部、13…チャネル保護膜。
DESCRIPTION OF
Claims (20)
上記ゲート電極を覆うようにして設けられたゲート絶縁膜と、
上記ゲート絶縁膜上に設けられた酸化物半導体膜と、
上記酸化物半導体膜上に設けられた透明導電性酸化物からなるソース電極およびドレイン電極と、
上記ソース電極上および上記ドレイン電極上に設けられた金属酸化物からなる保護膜と、
上記保護膜上に設けられた遮光膜とを有し、
上記酸化物半導体膜と上記遮光膜との間の距離が2nm以上400nm以下である薄膜トランジスタ。 A gate electrode;
A gate insulating film provided so as to cover the gate electrode;
An oxide semiconductor film provided over the gate insulating film;
A source electrode and a drain electrode made of a transparent conductive oxide provided on the oxide semiconductor film;
A protective film made of a metal oxide provided on the source electrode and the drain electrode;
A light shielding film provided on the protective film,
A thin film transistor in which a distance between the oxide semiconductor film and the light-shielding film is 2 nm to 400 nm.
上記ゲート電極を覆うようにしてゲート絶縁膜を形成する工程と、
上記ゲート絶縁膜上に酸化物半導体膜を形成する工程と、
上記酸化物半導体膜上にチャネル保護膜を形成する工程と、
上記酸化物半導体膜の上に透明導電性酸化物からなるソース電極およびドレイン電極とをそれぞれ形成する工程と、
上記ソース電極および上記ドレイン電極の上に、金属酸化物からなる保護膜を形成し、
上記保護膜上に遮光膜を形成する工程とを有し、
上記酸化物半導体膜と上記遮光膜との間の距離が2nm以上400nm以下となるように形成する薄膜トランジスタの製造方法。 Forming a gate electrode on the substrate;
Forming a gate insulating film so as to cover the gate electrode;
Forming an oxide semiconductor film over the gate insulating film;
Forming a channel protective film on the oxide semiconductor film;
Forming a source electrode and a drain electrode made of a transparent conductive oxide on the oxide semiconductor film,
A protective film made of a metal oxide is formed on the source electrode and the drain electrode,
Forming a light shielding film on the protective film,
A method for manufacturing a thin film transistor, wherein the distance between the oxide semiconductor film and the light-shielding film is 2 nm to 400 nm.
上記保護膜上および上記電極露出部上に導電性材料を製膜し、成形して上記電極露出部上に低抵抗配線と、上記チャネル領域上に低抵抗配線と離間して遮光膜とを形成する工程とを有する請求項13に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 Removing at least a portion of the protective film to expose the extended portion of the source electrode and / or drain electrode to form an electrode exposed portion;
A conductive material is formed on the protective film and the electrode exposed portion, and formed to form a low-resistance wiring on the electrode exposed portion and a light-shielding film spaced apart from the low-resistance wiring on the channel region. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 13, further comprising:
上記薄膜トランジスタは、
ゲート電極と、
上記ゲート電極を覆うようにして設けられたゲート絶縁膜と、
上記ゲート絶縁膜上に設けられた酸化物半導体膜と、
上記酸化物半導体膜上に設けられた透明導電性酸化物からなるソース電極およびドレイン電極と、
上記ソース電極上および上記ドレイン電極上に設けられた金属酸化物からなる保護膜と、保護膜上に遮光膜とを有し、
上記酸化物半導体膜と上記遮光膜との間の距離が2nm以上400nm以下である表示装置。 The substrate includes a thin film transistor and a pixel,
The thin film transistor
A gate electrode;
A gate insulating film provided so as to cover the gate electrode;
An oxide semiconductor film provided over the gate insulating film;
A source electrode and a drain electrode made of a transparent conductive oxide provided on the oxide semiconductor film;
A protective film made of a metal oxide provided on the source electrode and the drain electrode, and a light-shielding film on the protective film;
A display device in which a distance between the oxide semiconductor film and the light-shielding film is 2 nm or more and 400 nm or less.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012071028A JP2013206919A (en) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | Thin film transistor, manufacturing method of the same and display device |
US13/738,540 US9054204B2 (en) | 2012-01-20 | 2013-01-10 | Thin-film transistor, method of manufacturing the same, display unit, and electronic apparatus |
CN2013100118418A CN103219388A (en) | 2012-01-20 | 2013-01-11 | Thin-film transistor, method of manufacturing the same, display unit, and electronic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012071028A JP2013206919A (en) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | Thin film transistor, manufacturing method of the same and display device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013206919A true JP2013206919A (en) | 2013-10-07 |
JP2013206919A5 JP2013206919A5 (en) | 2015-04-02 |
Family
ID=49525755
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012071028A Pending JP2013206919A (en) | 2012-01-20 | 2012-03-27 | Thin film transistor, manufacturing method of the same and display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013206919A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10002568B2 (en) | 2014-05-09 | 2018-06-19 | Joled Inc. | Display unit, display unit driving method, and electronic apparatus with deterioration suppression |
JP2019216247A (en) * | 2014-03-19 | 2019-12-19 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Manufacture method of transistor |
KR20200115677A (en) * | 2018-03-09 | 2020-10-07 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | High pressure annealing process for metal containing materials |
CN111834465A (en) * | 2019-12-09 | 2020-10-27 | 云谷(固安)科技有限公司 | Array substrate, display panel and display device |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05109769A (en) * | 1991-10-18 | 1993-04-30 | Fuji Xerox Co Ltd | Manufacture of thin film transistor |
US20050275038A1 (en) * | 2004-06-14 | 2005-12-15 | Yi-Chi Shih | Indium oxide-based thin film transistors and circuits |
JP2006242987A (en) * | 2005-02-28 | 2006-09-14 | Casio Comput Co Ltd | Thin film transistor panel |
JP2011054951A (en) * | 2009-08-07 | 2011-03-17 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP2011076079A (en) * | 2009-09-04 | 2011-04-14 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Display device and electronic device |
JP2011243971A (en) * | 2010-04-23 | 2011-12-01 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
-
2012
- 2012-03-27 JP JP2012071028A patent/JP2013206919A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05109769A (en) * | 1991-10-18 | 1993-04-30 | Fuji Xerox Co Ltd | Manufacture of thin film transistor |
US20050275038A1 (en) * | 2004-06-14 | 2005-12-15 | Yi-Chi Shih | Indium oxide-based thin film transistors and circuits |
JP2006242987A (en) * | 2005-02-28 | 2006-09-14 | Casio Comput Co Ltd | Thin film transistor panel |
JP2011054951A (en) * | 2009-08-07 | 2011-03-17 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP2011076079A (en) * | 2009-09-04 | 2011-04-14 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Display device and electronic device |
JP2011243971A (en) * | 2010-04-23 | 2011-12-01 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019216247A (en) * | 2014-03-19 | 2019-12-19 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Manufacture method of transistor |
US10002568B2 (en) | 2014-05-09 | 2018-06-19 | Joled Inc. | Display unit, display unit driving method, and electronic apparatus with deterioration suppression |
KR20200115677A (en) * | 2018-03-09 | 2020-10-07 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | High pressure annealing process for metal containing materials |
JP2021515412A (en) * | 2018-03-09 | 2021-06-17 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | High-pressure annealing process for metal-containing materials |
JP7239598B2 (en) | 2018-03-09 | 2023-03-14 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | High Pressure Annealing Process for Metal-Containing Materials |
KR102536820B1 (en) * | 2018-03-09 | 2023-05-24 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | High pressure annealing process for metal containing materials |
US11881411B2 (en) | 2018-03-09 | 2024-01-23 | Applied Materials, Inc. | High pressure annealing process for metal containing materials |
CN111834465A (en) * | 2019-12-09 | 2020-10-27 | 云谷(固安)科技有限公司 | Array substrate, display panel and display device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4752925B2 (en) | Thin film transistor and display device | |
US9054204B2 (en) | Thin-film transistor, method of manufacturing the same, display unit, and electronic apparatus | |
JP5668917B2 (en) | Thin film transistor and manufacturing method thereof | |
JP6262276B2 (en) | Oxide thin film transistor and method for manufacturing the same | |
JP5743064B2 (en) | THIN FILM TRANSISTOR, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND DISPLAY DEVICE | |
TWI545779B (en) | Display device and manufacturing method thereof | |
JP4844617B2 (en) | Thin film transistor substrate and display device | |
US20110215328A1 (en) | Thin film transistor, method of manufacturing the thin film transistor, and display device | |
US9312279B2 (en) | Thin film transistor array substrate, method of manufacturing the same, and display apparatus including the same | |
JP2010182819A (en) | Thin-film transistor, and display device | |
JP2010205987A (en) | Thin film transistor, method for manufacturing the same, and display | |
TW201133850A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
JP2013254947A (en) | Display device and method for manufacturing the same | |
KR102188690B1 (en) | Thin film transistor, method of manufacturing the thin film transistor and flat panel display device havint the thin film transistor | |
JP2014229814A (en) | Thin-film transistor, display device, and electronic apparatus | |
JP2012191008A (en) | Display device and electronic apparatus | |
JP2013206919A (en) | Thin film transistor, manufacturing method of the same and display device | |
JP2012204548A (en) | Display device and manufacturing method therefor | |
US10847655B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2018110184A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2013149827A (en) | Thin-film transistor, method of manufacturing the same, display unit, and electronic apparatus | |
US9178074B2 (en) | Semiconductor device, display unit, and electronic apparatus | |
JP6732829B2 (en) | Semiconductor device and display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150213 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150213 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20150327 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160209 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160210 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160809 |