JP2014514747A - アモルファス酸化物半導体薄膜トランジスタ作製方法 - Google Patents
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- G—PHYSICS
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Abstract
Description
本開示は、2011年3月21日に出願され、「AMORPHOUS OXIDE SEMICONDUCTOR THIN FILM TRANSISTOR FABRICATION METHOD」と題され、本出願の譲受人に譲渡された、米国特許出願第13/052,446号の優先権を主張する。先願の開示は、本開示の一部と見なされ、参照により本開示に組み込まれる。
以下に本件出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]基板であって、前記基板は表面を有し、前記表面はソース領域と、ドレイン領域と、チャネル領域とを含み、前記チャネル領域は前記ソース領域と前記ドレイン領域との間にあり、前記基板は、前記基板の前記表面上の酸化物半導体層と、前記チャネル領域を覆っている前記酸化物半導体層上の第1の誘電体層と、前記第1の誘電体層上の第1の金属層とを含む、基板を提供することと、
前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層上に第2の金属層を形成することと、
前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層内に高濃度ドープn型酸化物半導体を形成し、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記第2の金属層内に酸化物を形成するために、前記酸化物半導体層と前記第2の金属層とを処理することと
を備える方法。
[2]前記第1の金属層上および前記酸化物上に第2の誘電体層を形成することと、
前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記第2の誘電体層の部分および前記酸化物を除去して、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記高濃度ドープn型酸化物半導体を露出させることと
をさらに備える、[1]に記載の方法。
[3]金属コンタクトであって、第1の金属コンタクトは、前記ソース領域を覆っている前記高濃度ドープn型酸化物半導体に接触し、第2の金属コンタクトは、前記ドレイン領域を覆っている前記高濃度ドープn型酸化物半導体に接触する、金属コンタクトを形成すること
をさらに備える、[2]に記載の方法。
[4]前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物を露出させるために前記第2の金属層を除去することと、
前記第1の金属層上および前記酸化物上に第2の誘電体層を形成することと、
前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記高濃度ドープn型酸化物半導体を露出させるために前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記第2の誘電体層の部分および前記酸化物を除去することと
をさらに備える、[1]に記載の方法。
[5]前記第2の金属層の金属は、マグネシウム、チタン、およびマンガンのうちの少なくとも1つを含む、[1]から[4]のいずれかに記載の方法。
[6]前記酸化物半導体層の酸化物半導体は、InGaZnO、InZnO、InHfZnO、InSnZnO、SnZnO、InSnO、GaZnO、およびZnOのうちの少なくとも1つを含む、[1]から[5]のいずれかに記載の方法。
[7]前記処理することは、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層内の酸素を、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記第2の金属層内へ拡散させる、[1]から[6]のいずれかに記載の方法。
[8]前記酸化物半導体層と前記第2の金属層とを処理することは、約30分から10時間の継続時間にわたり約200℃から500℃の温度で実行される熱処理を含む、[1]から[7]のいずれかに記載の方法。
[9]前記酸化物半導体層からの酸素と結合した前記第2の金属層の金属から前記酸化物が形成される、[1]から[8]のいずれかに記載の方法。
[10]前記第2の金属層の金属は、前記酸化物半導体層内の酸化物よりも低いギブス(Gibbs)自由エネルギーを有する酸化物を形成する、[1]から[9]のいずれかに記載の方法。
[11]前記酸化物半導体層と前記第2の金属層とを処理することは、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記第2の金属層の実質的に全部を酸化させる、[1]から[10]のいずれかに記載の方法。
[12]前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層上に前記第2の金属層を形成する前に、前記第1の金属層上および前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層上に第2の誘電体層を形成することと、
前記第2の誘電体層を異方性エッチングして、前記第1の金属層および前記第1の誘電体層に関連する誘電体側壁を形成し、前記第1の金属層を露出させ、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層の部分を露出させることと
をさらに備える、[1]および[5]から[11]のいずれかに記載の方法。
[13][1]から[12]のいずれかの方法に従って作製されるデバイス。
[14]基板であって、前記基板は表面を有し、前記表面はソース領域と、ドレイン領域と、チャネル領域とを含み、前記チャネル領域は、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間にある、基板を提供することと、
前記基板の前記ソース領域上および前記ドレイン領域上に第1の金属層を形成することと、
前記第1の金属層上および前記基板の前記チャネル領域上に酸化物半導体層を形成することと、
前記チャネル領域を覆っている前記酸化物半導体層上に第1の誘電体層を形成することと、
前記第1の誘電体層上に第2の金属層を形成することと、
前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層上に第3の金属層を形成することと、
前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層を処理して、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層内に高濃度ドープn型酸化物半導体を形成し、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記第1の金属層内および前記第3の金属層内に酸化物を形成することと
を備える方法。
[15]前記第1の金属層および前記第3の金属層の金属は、マグネシウム、チタン、およびマンガンのうちの少なくとも1つを含む、[14]に記載の方法。
[16]前記酸化物半導体層の酸化物半導体は、InGaZnO、InZnO、InHfZnO、InSnZnO、SnZnO、InSnO、GaZnO、およびZnOのうちの少なくとも1つを含む、[14]または[15]に記載の方法。
[17]前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層内の酸素が、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記第1の金属層内および前記第3の金属層内へ拡散するために前記酸化物半導体層と前記第2の金属層とを処理する、[14]から[16]のいずれかに記載の方法。
[18]前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層上に前記第3の金属層を形成する前に、前記第2の金属層上ならびに前記酸化物半導体層の前記ソース領域上および前記ドレイン領域上に第2の誘電体層を形成することと、
前記第2の金属層および前記第1の誘電体層に関連する誘電体側壁を形成し、前記第2の金属層を露出させ、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層の部分を露出させるために前記第2の誘電体層を異方性エッチングすることと
をさらに備える、[14]から[17]のいずれかに記載の方法。
[19]表面を含む基板と、
前記基板表面上に提供される酸化物半導体であって、前記酸化物半導体層のチャネル領域が前記酸化物半導体層のソース領域とドレイン領域との間にあり、前記酸化物半導体層の前記ソース領域と前記ドレイン領域は、高濃度ドープn型酸化物半導体である、酸化物半導体と、
前記酸化物半導体の前記チャネル領域上の第1の誘電体と、
前記第1の誘電体上の第1の金属と、
前記酸化物半導体の前記ソース領域上および前記ドレイン領域上の第1の金属酸化物と、
前記第1の金属上および前記第1の金属酸化物上の第2の誘電体と、
前記酸化物半導体の前記ソース領域に接触する第1の金属コンタクトと、
前記酸化物半導体の前記ドレイン領域に接触する第2の金属コンタクトと
を備える装置。
[20]前記基板表面上の第3の誘電体をさらに備え、前記酸化物半導体は前記第3の誘電体上にある、[19]に記載の装置。
[21]前記基板はガラスを含む、[19]または[20]に記載の装置。
[22]前記酸化物半導体の前記ソース領域および前記ドレイン領域の下の第2の金属酸化物
をさらに備える、[19]から[21]のいずれかに記載の装置。
[23]ディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサであって、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
をさらに備える、[19]から[22]のいずれかに記載の装置。
[24]前記ディスプレイに少なくとも1つの信号を送るように構成されたドライバ回路
をさらに備える、[19]から[23]のいずれかに記載の装置。
[25]前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るように構成されたコントローラ
をさらに備える、[24]に記載の装置。
[26]前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュール
をさらに備える、[19]から[25]のいずれかに記載の装置。
[27]前記画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも1つを含む、[26]に記載の装置。
[28]入力データを受信することと、前記プロセッサに前記入力データを通信することとを行うように構成された入力デバイス
をさらに備える、[19]から[27]のいずれかに記載の装置。
Claims (28)
- 基板であって、前記基板は表面を有し、前記表面はソース領域と、ドレイン領域と、チャネル領域とを含み、前記チャネル領域は前記ソース領域と前記ドレイン領域との間にあり、前記基板は、前記基板の前記表面上の酸化物半導体層と、前記チャネル領域を覆っている前記酸化物半導体層上の第1の誘電体層と、前記第1の誘電体層上の第1の金属層とを含む、基板を提供することと、
前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層上に第2の金属層を形成することと、
前記酸化物半導体層と前記第2の金属層とを処理して、
前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層内に高濃度ドープn型酸化物半導体を形成し、
前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記第2の金属層内に酸化物を形成することと
を備える方法。 - 前記第1の金属層上および前記酸化物上に第2の誘電体層を形成することと、
前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記第2の誘電体層の部分および前記酸化物を除去して、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記高濃度ドープn型酸化物半導体を露出させることと
をさらに備える、請求項1に記載の方法。 - 金属コンタクトであって、第1の金属コンタクトは、前記ソース領域を覆っている前記高濃度ドープn型酸化物半導体に接触し、第2の金属コンタクトは、前記ドレイン領域を覆っている前記高濃度ドープn型酸化物半導体に接触する、金属コンタクトを形成すること
をさらに備える、請求項2に記載の方法。 - 前記第2の金属層を除去して、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物を露出させることと、
前記第1の金属層上および前記酸化物上に第2の誘電体層を形成することと、
前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記第2の誘電体層の部分および前記酸化物を除去して、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記高濃度ドープn型酸化物半導体を露出させることと
をさらに備える、請求項1に記載の方法。 - 前記第2の金属層の金属は、マグネシウム、チタン、およびマンガンのうちの少なくとも1つを含む、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
- 前記酸化物半導体層の酸化物半導体は、InGaZnO、InZnO、InHfZnO、InSnZnO、SnZnO、InSnO、GaZnO、およびZnOのうちの少なくとも1つを含む、請求項1から5のいずれかに記載の方法。
- 前記処理することにより、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層内の酸素が、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記第2の金属層内へ拡散する、請求項1から6のいずれかに記載の方法。
- 前記酸化物半導体層と前記第2の金属層とを処理することは、約30分から10時間の継続時間にわたり約200℃から500℃の温度で実行される熱処理を含む、請求項1から7のいずれかに記載の方法。
- 前記酸化物半導体層からの酸素と結合した前記第2の金属層の金属から前記酸化物が形成される、請求項1から8のいずれかに記載の方法。
- 前記第2の金属層の金属は、前記酸化物半導体層内の酸化物よりも低いギブス自由エネルギーを有する酸化物を形成する、請求項1から9のいずれかに記載の方法。
- 前記酸化物半導体層と前記第2の金属層とを処理することは、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記第2の金属層の実質的に全部を酸化させる、請求項1から10のいずれかに記載の方法。
- 前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層上に前記第2の金属層を形成する前に、前記第1の金属層上および前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層上に第2の誘電体層を形成することと、
前記第2の誘電体層を異方性エッチングして、前記第1の金属層および前記第1の誘電体層に関連する誘電体側壁を形成し、前記第1の金属層を露出させ、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層の部分を露出させることと
をさらに備える、請求項1および請求項5から11のいずれかに記載の方法。 - 請求項1から12のいずれかの方法に従って作製されるデバイス。
- 基板であって、前記基板は表面を有し、前記表面はソース領域と、ドレイン領域と、チャネル領域とを含み、前記チャネル領域は、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間にある、基板を提供することと、
前記基板の前記ソース領域上および前記ドレイン領域上に第1の金属層を形成することと、
前記第1の金属層上および前記基板の前記チャネル領域上に酸化物半導体層を形成することと、
前記チャネル領域を覆っている前記酸化物半導体層上に第1の誘電体層を形成することと、
前記第1の誘電体層上に第2の金属層を形成することと、
前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層上に第3の金属層を形成することと、
前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層を処理して、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層内に高濃度ドープn型酸化物半導体を形成し、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記第1の金属層内および前記第3の金属層内に酸化物を形成することと
を備える方法。 - 前記第1の金属層および前記第3の金属層の金属は、マグネシウム、チタン、およびマンガンのうちの少なくとも1つを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記酸化物半導体層の酸化物半導体は、InGaZnO、InZnO、InHfZnO、InSnZnO、SnZnO、InSnO、GaZnO、およびZnOのうちの少なくとも1つを含む、請求項14または15に記載の方法。
- 前記酸化物半導体層と前記第2の金属層とを処理することにより、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層内の酸素が、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記第1の金属層内および前記第3の金属層内へ拡散する、請求項14から16のいずれかに記載の方法。
- 前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層上に前記第3の金属層を形成する前に、前記第2の金属層上ならびに前記酸化物半導体層の前記ソース領域上および前記ドレイン領域上に第2の誘電体層を形成することと、
前記第2の誘電体層を異方性エッチングして、前記第2の金属層および前記第1の誘電体層に関連する誘電体側壁を形成し、前記第2の金属層を露出させ、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを覆っている前記酸化物半導体層の部分を露出させることと
をさらに備える、請求項14から17のいずれかに記載の方法。 - 表面を含む基板と、
前記基板表面上に提供される酸化物半導体であって、前記酸化物半導体層のチャネル領域が前記酸化物半導体層のソース領域とドレイン領域との間にあり、前記酸化物半導体層の前記ソース領域と前記ドレイン領域は、高濃度ドープn型酸化物半導体である、酸化物半導体と、
前記酸化物半導体の前記チャネル領域上の第1の誘電体と、
前記第1の誘電体上の第1の金属と、
前記酸化物半導体の前記ソース領域上および前記ドレイン領域上の第1の金属酸化物と、
前記第1の金属上および前記第1の金属酸化物上の第2の誘電体と、
前記酸化物半導体の前記ソース領域に接触する第1の金属コンタクトと、
前記酸化物半導体の前記ドレイン領域に接触する第2の金属コンタクトと
を備える装置。 - 前記基板表面上の第3の誘電体をさらに備え、前記酸化物半導体は前記第3の誘電体上にある、請求項19に記載の装置。
- 前記基板はガラスを含む、請求項19または20に記載の装置。
- 前記酸化物半導体の前記ソース領域および前記ドレイン領域の下の第2の金属酸化物
をさらに備える、請求項19から21のいずれかに記載の装置。 - ディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサであって、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
をさらに備える、請求項19から22のいずれかに記載の装置。 - 前記ディスプレイに少なくとも1つの信号を送るように構成されたドライバ回路
をさらに備える、請求項19から23のいずれかに記載の装置。 - 前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るように構成されたコントローラ
をさらに備える、請求項24に記載の装置。 - 前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュール
をさらに備える、請求項19から25のいずれかに記載の装置。 - 前記画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも1つを含む、請求項26に記載の装置。
- 入力データを受信することと、前記プロセッサに前記入力データを通信することとを行うように構成された入力デバイス
をさらに備える、請求項19から27のいずれかに記載の装置。
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