JP2015118994A - Thin-film transistor and method of manufacturing thin-film transistor - Google Patents

Thin-film transistor and method of manufacturing thin-film transistor Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily optimize a threshold voltage in a thin-film transistor having an IGZO film.SOLUTION: In a bottom-gate thin-film transistor having a substrate 1, a gate electrode 2, a gate insulating layer 4, an In-Ga-Zn-O-based semiconductor layer 5 constituting a channel layer, and a protective film 6 coating the semiconductor layer 5, an insulating layer containing a rare-earth hydride 7 having insulation properties is provided on the protective film 6.

Description

本発明は、In−Ga−Zn−O系アモルファス半導体をチャンネル層とした薄膜トランジスタに関するものである。   The present invention relates to a thin film transistor having an In—Ga—Zn—O-based amorphous semiconductor as a channel layer.

現在、電界効果型トランジスタは、半導体メモリ集積回路、高周波信号増幅素子等として広く用いられている。その中でも薄膜トランジスタ(TFT)は、液晶表示装置(LCD)、有機ELエレクトロルミネッセンス表示装置(OLED)等の平面薄型画像表示装置(Flat Panel Display:FPD)のスイッチング素子として用いられている。FPDに用いられるTFTは、ガラス基板上にチャンネル層としてアモルファスシリコン薄膜又は多結晶シリコン薄膜が使用されている。しかしながら、前者は電界効果移動度が1cm/V・sec未満と小さい。後者は、電界効果移動度が大きいものの、比較的高温の熱工程を要する等の欠点を有する。 Currently, field effect transistors are widely used as semiconductor memory integrated circuits, high-frequency signal amplifiers, and the like. Among them, a thin film transistor (TFT) is used as a switching element of a flat and thin image display device (FPD) such as a liquid crystal display device (LCD) and an organic EL electroluminescence display device (OLED). A TFT used for FPD uses an amorphous silicon thin film or a polycrystalline silicon thin film as a channel layer on a glass substrate. However, the former has a small field effect mobility of less than 1 cm 2 / V · sec. The latter has drawbacks such as requiring a relatively high temperature heat step, although the field effect mobility is large.

これに対して、近年、In−Ga−Zn−O系(以下、IGZOと表記)のアモルファス半導体をチャンネル層とした薄膜トランジスタの開発が活発に行われている(例えば、非特許文献1)。この半導体は、アモルファスであるにも関わらず、その電界効果移動度が10cm/V・secに達する場合もあり、今後も期待の大きな半導体デバイスである。 On the other hand, in recent years, a thin film transistor using an In—Ga—Zn—O-based (hereinafter referred to as IGZO) amorphous semiconductor as a channel layer has been actively developed (for example, Non-Patent Document 1). Although this semiconductor is amorphous, its field-effect mobility may reach 10 cm 2 / V · sec, and it is a highly anticipated semiconductor device in the future.

このアモルファスIGZO膜を有するTFTにおいて、閾値電圧の最適化は大きな問題となっている。この問題克服のために、アモルファスIGZO膜を熱処理することは有効な方法である。例えば、IGZO膜の形成後の乾燥あるいは湿潤酸素雰囲気による閾値電圧、サブスレショルド値の改善が報告されている(例えば、非特許文献2)。また、通常より低温での閾値電圧の制御方法としては、IGZO膜のオゾン処理による閾値電圧の改善が報告されている(例えば、特許文献1)。   In the TFT having the amorphous IGZO film, optimization of the threshold voltage is a big problem. In order to overcome this problem, it is an effective method to heat-treat the amorphous IGZO film. For example, improvements in threshold voltage and subthreshold value due to dry or wet oxygen atmosphere after formation of the IGZO film have been reported (for example, Non-Patent Document 2). Further, as a method for controlling the threshold voltage at a temperature lower than usual, improvement of the threshold voltage by ozone treatment of the IGZO film has been reported (for example, Patent Document 1).

特開2011−216574号公報JP 2011-216574 A 特開2007−299913号公報JP 2007-299913 A

K.Nomura et al, Nature 488(2004)432K. Nomura et al, Nature 488 (2004) 432 K.Nomura et al Appl. Phys. Lett. 93(2008)192107K. Nomura et al Appl. Phys. Lett. 93 (2008) 192107

これまで述べてきたように、また、それ以外にも、現在まで電界効果移動度、サブスレショルド値の改善、閾値電圧の最適化等の薄膜トランジスタ特性改善のための、数多くの研究、発明がなされている。   As described above, besides that, many studies and inventions have been made to improve thin film transistor characteristics such as field effect mobility, improvement of subthreshold value, optimization of threshold voltage, etc. Yes.

薄膜トランジスタの構造をアモルファスシリコンの場合と同様にボトムゲート型にする場合、実デバイスでは、アモルファスIGZO膜の上面に保護層を設けることが多い。ただし、本発明で使用される保護層は、通常の保護層の他に、エッチングストッパー層等も含むものとする。この保護層はプラズマCVDで作られるSiOであることが多い。 When the structure of the thin film transistor is a bottom gate type as in the case of amorphous silicon, in an actual device, a protective layer is often provided on the upper surface of the amorphous IGZO film. However, the protective layer used in the present invention includes an etching stopper layer and the like in addition to a normal protective layer. This protective layer is often SiO 2 made by plasma CVD.

しかしながら、プラズマCVDで作られるSiO膜を保護層とする場合、パッシベーション性が不十分なために、大気中からの水素が保護膜を通り抜けて、IGZO膜に取り込まれることで、閾値電圧がデプレッション側にシフトする等の欠点を有する。 However, when the SiO 2 film made by plasma CVD is used as a protective layer, since the passivation property is insufficient, hydrogen from the atmosphere passes through the protective film and is taken into the IGZO film, so that the threshold voltage is depleted. It has disadvantages such as shifting to the side.

本発明は、上記状況を鑑みてなされたもので、基板と、ゲート電極と、ゲート絶縁体と、チャンネル層を構成するIn−Ga−Zn−O系の半導体層と、半導体層を被覆する保護層とを有するボトムゲート型の薄膜トランジスタにおいて、保護層の上部に水素を取り込むことで絶縁膜となる希土類水素化物層が設けられていることを特徴とする薄膜トランジスタである。その層は、閾値電圧の最適化及び調整に重きを置いた層であることを特徴とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and includes a substrate, a gate electrode, a gate insulator, an In—Ga—Zn—O-based semiconductor layer constituting a channel layer, and protection for covering the semiconductor layer. A bottom-gate thin film transistor including a layer, wherein a rare earth hydride layer serving as an insulating film is provided by capturing hydrogen over the protective layer. The layer is characterized by a layer that emphasizes the optimization and adjustment of the threshold voltage.

本発明の請求項1に係る薄膜トランジスタの形態は、図1に示すように以下のようなものとなる。基板1上に、ゲート電極2と、ゲート電極2上にゲート電極2を覆うように形成されたゲート絶縁層4と、ゲート絶縁層4上の半導体層5と、半導体層5に接続されたソース電極8及びドレイン電極9とを備えた、ボトムゲート・トップコンタクト型の薄膜トランジスタである。そして、半導体層5上に、半導体層5を二つの領域に分割するように保護膜6と絶縁性のPmを除くランタノイド系希土類水素化物7とが積層され、ソース電極8及びドレイン電極9はそれぞれ分割された半導体層5の領域で接触し、電気的に接続されている。また、ドレイン電極9は、絶縁性のPmを除くランタノイド系希土類水素化物7の一部を被覆するようにして画素電極12と接続している。また、ゲート絶縁層4を挟んでドレイン電極9の下に、キャパシタ電極3が形成されている。   The form of the thin film transistor according to claim 1 of the present invention is as follows as shown in FIG. A gate electrode 2, a gate insulating layer 4 formed on the gate electrode 2 so as to cover the gate electrode 2, a semiconductor layer 5 on the gate insulating layer 4, and a source connected to the semiconductor layer 5 This is a bottom gate / top contact type thin film transistor including an electrode 8 and a drain electrode 9. A protective film 6 and a lanthanoid rare earth hydride 7 excluding insulating Pm are laminated on the semiconductor layer 5 so as to divide the semiconductor layer 5 into two regions, and the source electrode 8 and the drain electrode 9 are respectively They are contacted and electrically connected in the region of the divided semiconductor layer 5. Further, the drain electrode 9 is connected to the pixel electrode 12 so as to cover a part of the lanthanoid rare earth hydride 7 excluding the insulating Pm. A capacitor electrode 3 is formed under the drain electrode 9 with the gate insulating layer 4 interposed therebetween.

プラズマCVDで作られるSiO2膜を保護膜6とする場合、上述したように保護膜6は、パッシベーション性が不十分なために、大気中からの水素が保護膜6を通り抜けてIGZO膜に取り込まれることで、閾値電圧がデプレッション側にシフトする。このようなデプレッション側へのシフトを避けるために、保護膜6上に、水素化により絶縁膜となるPmを除くランタノイド系希土類金属膜を成膜することが望ましい。そのため、Pmを除くランタノイド系希土類金属膜の製造方法(成膜方法)に、蒸着法を用いることが望ましい。   When the protective film 6 is an SiO2 film formed by plasma CVD, as described above, the protective film 6 has insufficient passivation properties, so that hydrogen from the atmosphere passes through the protective film 6 and is taken into the IGZO film. As a result, the threshold voltage shifts to the depletion side. In order to avoid such a shift to the depletion side, it is desirable to form a lanthanoid rare earth metal film on the protective film 6 excluding Pm which becomes an insulating film by hydrogenation. Therefore, it is desirable to use a vapor deposition method for the production method (film formation method) of the lanthanoid rare earth metal film excluding Pm.

ここでは、Y(イットリウム)、Sc(スカンジウム)、ランタノイド系希土類金属の水素化物膜の形成方法について述べる。保護膜の上に、例えばYb(イッテルビウム)膜を蒸着等により成膜する。この蒸着に使用するYbのインゴットは、空気中で表面が酸化されるが、内部までは犯されない。そのため、不活性ガスで充填保管されているYbインゴットであることが望ましい。このようなYbインゴットを蒸着源として成膜されたYb膜は、水素とも反応しやすく、水素化物のYbHとなりやすい。ここでは詳細は割愛するが、蒸着等によってYbを主とした膜を成膜する。Ybを主とした膜は、安価な製造装置で成膜可能である。 Here, a method for forming a hydride film of Y (yttrium), Sc (scandium), or a lanthanoid rare earth metal will be described. On the protective film, for example, a Yb (ytterbium) film is formed by vapor deposition or the like. The surface of the Yb ingot used for this vapor deposition is oxidized in the air, but the inside is not violated. Therefore, it is desirable that the Yb ingot is filled and stored with an inert gas. A Yb film formed using such a Yb ingot as a vapor deposition source easily reacts with hydrogen and easily becomes YbH 2 of a hydride. Although details are omitted here, a film mainly composed of Yb is formed by vapor deposition or the like. A film mainly composed of Yb can be formed by an inexpensive manufacturing apparatus.

保護層の上部にPmを除くランタノイド系希土類水素化物を設けることにより想定される閾値電圧Vthが変化する例を示す。図4は、保護層の上部にPmを除くランタノイド系希土類水素化物を設けないでTFT作製した場合のトランジスタのゲート電圧Vgとソースドレイン電流Idの特性を示す図である。図5は、保護層の上部にPmを除くランタノイド系希土類水素化物を設けたTFTを作製した場合のトランジスタのゲート電圧Vgとソースドレイン電流Idの特性を示す図である。ゲート電圧は−20Vから+20V、ソース電圧とドレイン電圧は10Vで測定を行っている。前者は全くトランジスタとして動作していない。後者は閾値電圧が0V近傍の良好な特性を示す。これは、Pmを除くランタノイド系希土類水素化物に強く依存して閾値電圧を制御することが可能であることを示している。   An example in which the assumed threshold voltage Vth is changed by providing a lanthanoid rare earth hydride excluding Pm on the protective layer is shown. FIG. 4 is a diagram showing the characteristics of the gate voltage Vg and the source / drain current Id of a transistor when a TFT is fabricated without providing a lanthanoid rare earth hydride except Pm on the protective layer. FIG. 5 is a diagram showing the characteristics of the gate voltage Vg and source / drain current Id of a transistor when a TFT having a lanthanoid rare earth hydride except Pm on the protective layer is fabricated. Measurement is performed with the gate voltage from −20 V to +20 V, and the source voltage and drain voltage at 10 V. The former does not operate as a transistor at all. The latter exhibits good characteristics with a threshold voltage in the vicinity of 0V. This indicates that the threshold voltage can be controlled strongly depending on the lanthanoid rare earth hydride except Pm.

本発明の実施の形態における薄膜トランジスタの構造を示す概略断面図Schematic sectional view showing the structure of a thin film transistor in an embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における薄膜トランジスタの製造工程を示す概略断面図及び平面図Schematic cross-sectional view and plan view showing a manufacturing process of a thin film transistor in an embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における薄膜トランジスタの製造工程を示す概略断面図及び平面図Schematic cross-sectional view and plan view showing a manufacturing process of a thin film transistor in an embodiment of the present invention Vth制御用の絶縁層を設けず特性が良好でない場合の薄膜トランジスタのVg−Id特性を示すグラフThe graph which shows the Vg-Id characteristic of the thin-film transistor when the insulating layer for Vth control is not provided and the characteristic is not good Vth制御用の絶縁層を設けた特性が良好な場合の薄膜トランジスタのVg−Id特性を示すグラフThe graph which shows the Vg-Id characteristic of a thin-film transistor when the characteristic which provided the insulating layer for Vth control is favorable

以下、本実施の形態に係る薄膜トランジスタについて詳細に説明する。
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタは、基板1と、基板1上に形成されたゲート電極2と、ゲート電極2上にゲート電極2を覆うように形成されたゲート絶縁層4と、ゲート絶縁層4上の半導体層5と、半導体層5に接続されたソース電極8及びドレイン電極9とを備えた、ボトムゲート・トップコンタクト型の薄膜トランジスタである。そして、半導体層5上に、半導体層5を二つの領域に分割するように保護膜6とPmを除くランタノイド系希土類水素化物7とが積層され、ソース電極8及びドレイン電極9はそれぞれ分割された半導体層5の領域で接触し、電気的に接続されている。また、ドレイン電極9は、Pmを除くランタノイド系希土類水素化物7の一部を被覆するようにして、画素電極12と接続している。また、ゲート絶縁層4を挟んでドレイン電極9の下に、キャパシタ電極3が形成されている。
Hereinafter, the thin film transistor according to the present embodiment will be described in detail.
As shown in FIG. 1, a thin film transistor according to an embodiment of the present invention includes a substrate 1, a gate electrode 2 formed on the substrate 1, and a gate formed on the gate electrode 2 so as to cover the gate electrode 2. A bottom-gate / top-contact thin film transistor including an insulating layer 4, a semiconductor layer 5 on the gate insulating layer 4, and a source electrode 8 and a drain electrode 9 connected to the semiconductor layer 5. A protective film 6 and a lanthanoid rare earth hydride 7 excluding Pm are stacked on the semiconductor layer 5 so as to divide the semiconductor layer 5 into two regions, and the source electrode 8 and the drain electrode 9 are divided. They are in contact with each other in the region of the semiconductor layer 5 and are electrically connected. The drain electrode 9 is connected to the pixel electrode 12 so as to cover a part of the lanthanoid rare earth hydride 7 excluding Pm. A capacitor electrode 3 is formed under the drain electrode 9 with the gate insulating layer 4 interposed therebetween.

以下、本発明の各構成要素について、製造工程に沿って詳細に説明する。   Hereafter, each component of this invention is demonstrated in detail along a manufacturing process.

本発明の実施の形態に係る基板1として、非アルカリガラス基板、石英ガラス基板のほかにポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフォン、ポリビニルフルオライドフィルム、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合樹脂、耐候性ポリプロピレン、ガラス繊維強化アクリル樹脂フィルム、ガラス繊維強化ポリカーボネート、透明性ポリイミド、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン樹脂を使用することができるが、本発明ではこれらに限定されるものではない。   As the substrate 1 according to the embodiment of the present invention, in addition to a non-alkali glass substrate and a quartz glass substrate, polymethyl methacrylate, polyacrylate, polycarbonate, polystyrene, polyethylene sulfide, polyethersulfone, polyolefin, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate , Cycloolefin polymer, polyether sulfone, polyvinyl fluoride film, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer resin, weather-resistant polypropylene, glass fiber reinforced acrylic resin film, glass fiber reinforced polycarbonate, transparent polyimide, fluororesin, cyclic polyolefin Resins can be used, but the present invention is not limited to these.

本発明の実施の形態に係る基板1が有機物フィルムである場合は、アクティブマトリクス基板上の素子の耐久性を向上させるためのガスバリア層(図示せず)を形成することができる。ガスバリア層としては、酸化アルミニウム(Al)、酸化ケイ素(SiO)、窒化ケイ素(SiN)、酸化窒化ケイ素(SiON)、炭化ケイ素(SiC)及びダイヤモンドライクカーボン(DLC)等が挙げられるが、本発明ではこれらに限定されるものではない。また、これらのガスバリア層は、2層以上積層して使用することもできる。ガスバリア層は、有機物フィルムを用いた基板1の片面だけに形成してもよいし、両面に形成しても構わない。ガスバリア層は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法、ホットワイヤーCVD法、又はゾルゲル法等を用いて形成することができるが、本発明ではこれらに限定されるものではない。 When the substrate 1 according to the embodiment of the present invention is an organic film, a gas barrier layer (not shown) for improving the durability of elements on the active matrix substrate can be formed. Examples of the gas barrier layer include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), silicon oxynitride (SiON), silicon carbide (SiC), diamond-like carbon (DLC), and the like. However, the present invention is not limited to these. These gas barrier layers can be used by laminating two or more layers. The gas barrier layer may be formed only on one side of the substrate 1 using an organic film, or may be formed on both sides. The gas barrier layer can be formed using a vacuum deposition method, an ion plating method, a sputtering method, a laser ablation method, a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a hot wire CVD method, or a sol-gel method. However, it is not limited to these.

まず、基板1上に、ゲート電極2及びキャパシタ電極3と、それぞれの配線とを形成する。電極部分と配線部分とは明確に分かれている必要はなく、本発明では、特に各薄膜トランジスタの構成要素としては電極と呼称している。また、以下では、電極と配線を区別する必要のない場合には、合わせてゲート、ソース、ドレイン、キャパシタ等と記載する。   First, the gate electrode 2 and the capacitor electrode 3 and their respective wirings are formed on the substrate 1. The electrode portion and the wiring portion do not need to be clearly separated, and in the present invention, the constituent elements of each thin film transistor are particularly called electrodes. In the following description, when it is not necessary to distinguish between the electrode and the wiring, they are collectively referred to as a gate, a source, a drain, a capacitor and the like.

図2(a)は、ゲート及びキャパシタを形成した段階での概略平面図及び当該平面図のI−I’での概略断面図である。図2(a)では、ソース電極とソース配線、キャパシタ電極とキャパシタ配線が、一体化したストライプ状に形成されている。従って、このゲート及びキャパシタのライン上に、薄膜トランジスタのアレイを配置していくことができる。   FIG. 2A is a schematic plan view at the stage where the gate and the capacitor are formed, and a schematic cross-sectional view taken along I-I ′ of the plan view. In FIG. 2A, the source electrode and the source wiring, and the capacitor electrode and the capacitor wiring are formed in an integrated stripe shape. Therefore, an array of thin film transistors can be arranged on the gate and capacitor lines.

本発明の実施の形態に係る各電極(ゲート電極2、ソース電極8、ドレイン電極9、キャパシタ電極3、画素電極12)及び各配線には、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、コバルト(Co)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、白金(Pt)、及びチタン(Ti)等の金属を用いることができる。   For each electrode (gate electrode 2, source electrode 8, drain electrode 9, capacitor electrode 3, pixel electrode 12) and each wiring according to the embodiment of the present invention, gold (Au), silver (Ag), copper (Cu ), Cobalt (Co), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), chromium (Cr), aluminum (Al), nickel (Ni), tungsten (W), platinum (Pt), and titanium (Ti) Can be used.

さらに、酸化インジウム(In)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化カドミウム(CdO)、酸化インジウムカドミウム(CdIn)、酸化カドミウムスズ(CdSnO)、酸化亜鉛スズ(ZnSnO)、酸化インジウム亜鉛(In−Zn−O)等の酸化物材料でもよい。また、この酸化物材料に不純物をドープしたものも好適に用いられる。例えば、酸化インジウムにスズ(Sn)やモリブデン(Mo)、チタン(Ti)をドープしたもの、酸化スズにアンチモン(Sb)やフッ素(F)をドープしたもの、酸化亜鉛にインジウム、アルミニウム、ガリウム(Ga)をドープしたもの等である。また、上記導電性酸化物材料と金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、コバルト(Co)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、白金(Pt)、及びチタン(Ti)等の金属の薄膜を複数積層したものも使用できる。 Further, indium oxide (In 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), cadmium oxide (CdO), indium cadmium oxide (CdIn 2 O 4 ), cadmium tin oxide (Cd 2 SnO 4 ), An oxide material such as zinc tin oxide (Zn 2 SnO 4 ) or indium zinc oxide (In—Zn—O) may be used. Moreover, what doped this impurity to the oxide material is also used suitably. For example, indium oxide doped with tin (Sn), molybdenum (Mo), titanium (Ti), tin oxide doped with antimony (Sb) or fluorine (F), zinc oxide indium, aluminum, gallium ( For example, doped with Ga). In addition, the conductive oxide material and gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), cobalt (Co), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), chromium (Cr), aluminum (Al), nickel A laminate of a plurality of metal thin films such as (Ni), tungsten (W), platinum (Pt), and titanium (Ti) can also be used.

ゲート、キャパシタ、ソース、ドレイン、画素電極12は、同じ材料であっても構わないし、また全て違う材料であっても構わない。しかし、工程数を減らすためにゲートとキャパシタ、ソースとドレインは、同一の材料であることがより望ましい。これらの配線及び電極は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD法、光CVD法、又はスクリーン印刷、凸版印刷、インクジェット法等で形成することができるが、これらに限定されず、公知一般の方法を用いることができる。パターニングは、例えばフォトリソグラフィ法を用いてパターン形成部分に保護膜を形成し、エッチングにより不要部分を除去して行うことができるが、これについてもこの方法に限定されず、公知一般のパターニング方法を用いることができる。   The gate, capacitor, source, drain, and pixel electrode 12 may be made of the same material, or may be made of different materials. However, in order to reduce the number of steps, it is more desirable that the gate and the capacitor, and the source and the drain are made of the same material. These wirings and electrodes can be formed by a vacuum deposition method, an ion plating method, a sputtering method, a laser ablation method, a plasma CVD method, a photo CVD method, or screen printing, letterpress printing, an ink jet method, etc. It is not limited to this, A publicly known general method can be used. Patterning can be performed, for example, by forming a protective film on a pattern forming portion using a photolithography method and removing an unnecessary portion by etching. However, this is not limited to this method, and a known general patterning method is used. Can be used.

次に、ゲート電極2を覆うようにゲート絶縁層4を形成する。ゲート絶縁層4は、図1に示すように、基板1上の全面に亘って形成することができる。本発明の実施の形態に係るゲート絶縁層4に使用される材料は、SiO、SiNx、SiON、Al、Ta、Y、HfO、HfAlO、ZrO、TiO等の無機材料、又は、PMMA(ポリメチルメタクリレート)等のポリアクリレート、PVA(ポリビニルアルコール)、PS(ポリスチレン)、透明性ポリイミド、ポリエステル、エポキシ、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ゲートリーク電流を抑えるためには、ゲート絶縁層4の絶縁材料の抵抗率は、1011Ωcm以上、より好ましくは1014Ωcm以上であることが望ましい。ゲート絶縁層4は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD、光CVD法、ホットワイヤーCVD法等のドライ成膜法や、スピンコート法、ディップコート法、スクリーン印刷法等のウェット成膜法を、材料に応じて適宜用いて形成される。これらのゲート絶縁層4は、単層として用いても構わないし、2層以上積層して用いることもできる。また、成長方向に向けて組成を傾斜したものでも構わない。 Next, the gate insulating layer 4 is formed so as to cover the gate electrode 2. As shown in FIG. 1, the gate insulating layer 4 can be formed over the entire surface of the substrate 1. Materials used for the gate insulating layer 4 according to the embodiment of the present invention are SiO 2 , SiNx, SiON, Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , Y 2 O 3 , HfO 2 , HfAlO, ZrO 2 , TiO. 2 or the like, or polyacrylate such as PMMA (polymethyl methacrylate), PVA (polyvinyl alcohol), PS (polystyrene), transparent polyimide, polyester, epoxy, polyvinylphenol, polyvinyl alcohol, etc. It is not limited to. In order to suppress the gate leakage current, the resistivity of the insulating material of the gate insulating layer 4 is desirably 10 11 Ωcm or more, more preferably 10 14 Ωcm or more. The gate insulating layer 4 is formed by a dry deposition method such as a vacuum deposition method, an ion plating method, a sputtering method, a laser ablation method, a plasma CVD method, a photo CVD method, a hot wire CVD method, a spin coating method, a dip coating method, a screen. A wet film forming method such as a printing method is appropriately used depending on the material. These gate insulating layers 4 may be used as a single layer or may be used by stacking two or more layers. Further, the composition may be inclined in the growth direction.

次に、図2(b)に示すように、半導体層5をゲート絶縁層4上のゲート電極2直上の位置に形成する。本発明の実施の形態に係る半導体層5としては、In−Ga−Zn−O系アモルファス半導体が望ましい。しかし、水素が半導体層5のキャリヤーの増減に寄与する可能性のある金属酸化物を主成分とする酸化物半導体材料も使用できる。例えば、酸化物半導体材料としては、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、スズ(Sn)、タングステン(W)、マグネシウム(Mg)、及びガリウムのうち1種類以上の元素を含む酸化物である、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム(In)、酸化インジウム亜鉛(In−Zn−O)、酸化スズ(SnO)、酸化タングステン(WOx)が挙げられる。これらの材料の構造は、単結晶、多結晶、微結晶、結晶とアモルファスの混晶、ナノ結晶散在アモルファス、アモルファスのいずれであっても構わない。これらの材料は、CVD法、スパッタ法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法、ゾルゲル法等の方法を用いて形成される。スパッタ法としては、RFマグネトロンスパッタ法、DCスパッタ法が挙げられ、真空蒸着としては、加熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンプレーティング法等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、半導体層5の膜厚は、20nm以上が好ましい。 Next, as shown in FIG. 2B, the semiconductor layer 5 is formed at a position on the gate insulating layer 4 immediately above the gate electrode 2. As the semiconductor layer 5 according to the embodiment of the present invention, an In—Ga—Zn—O-based amorphous semiconductor is desirable. However, it is also possible to use an oxide semiconductor material whose main component is a metal oxide in which hydrogen may contribute to the increase or decrease of carriers in the semiconductor layer 5. For example, the oxide semiconductor material is an oxide containing one or more elements of zinc (Zn), indium (In), tin (Sn), tungsten (W), magnesium (Mg), and gallium. Examples thereof include zinc oxide (ZnO), indium oxide (In 2 O 3 ), indium zinc oxide (In—Zn—O), tin oxide (SnO), and tungsten oxide (WOx). The structure of these materials may be any of single crystal, polycrystal, microcrystal, mixed crystal of crystal and amorphous, nanocrystal scattered amorphous, and amorphous. These materials are formed using a method such as a CVD method, a sputtering method, a pulse laser deposition method, a vacuum evaporation method, or a sol-gel method. Examples of the sputtering method include an RF magnetron sputtering method and a DC sputtering method, and examples of the vacuum deposition include heating deposition, electron beam deposition, and ion plating, but are not limited thereto. The film thickness of the semiconductor layer 5 is preferably 20 nm or more.

次に、図2(c)に示すように、保護膜6とPmを除くランタノイド系希土類水素化物7とからなる層を、ゲート絶縁層4及び半導体層5上の全面に形成する。本発明の実施の形態に係る保護膜6には、SiO、SiNx窒化シリコン、SiON,Al等の無機材料が選択できるが、半導体層5として酸化物半導体材料を用いる場合には保護膜として酸化シリコンを選択することが望ましい。Pmを除くランタノイド系希土類水素化物7には、Pm(プロメチウム)、Eu(ユウロピウム)、Yb(イッテルビウム)を除く、ランタノイド系希土類元素Rを含む結晶性RH3型の水素化物や、Eu、Ybのランタノイド系希土類元素Rの結晶性RH2型(EuH2、YbH2)の水素化物のいずれかを選択することが望ましい。Pmを除くランタノイド系希土類水素化物7の膜厚としては、2nm以上10nm以下が望ましい。 Next, as shown in FIG. 2C, a layer made of the protective film 6 and the lanthanoid rare earth hydride 7 excluding Pm is formed on the entire surface of the gate insulating layer 4 and the semiconductor layer 5. For the protective film 6 according to the embodiment of the present invention, an inorganic material such as SiO 2 , SiNx silicon nitride, SiON, Al 2 O 3 or the like can be selected. However, when an oxide semiconductor material is used as the semiconductor layer 5, the protective film 6 is protected. It is desirable to select silicon oxide as the film. Lanthanoid rare earth hydrides 7 excluding Pm include crystalline RH3 type hydrides containing lanthanoid rare earth elements R excluding Pm (promethium), Eu (europium) and Yb (ytterbium), and lanthanoids of Eu and Yb. It is desirable to select one of the crystalline RH2 type (EuH2, YbH2) hydrides of the rare earth element R. The film thickness of the lanthanoid rare earth hydride 7 excluding Pm is preferably 2 nm or more and 10 nm or less.

保護膜6とPmを除くランタノイド系希土類水素化物7は、本発明に係る薄膜トランジスタの半導体層5に電気的影響を与えないために、その抵抗率が1×1011Ωcm以上、特に1×1014Ωcm以上であることが好ましい。Pmを除くランタノイド系希土類水素化物7は、真空蒸着法のドライ成膜法を材料に応じて適宜用いて形成される。真空蒸着としては、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンプレーティング法等が挙げられる。保護膜6は、無機材料であれば真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD、光CVD法等のドライ成膜法を材料に応じて適宜用いて形成される。 Since the lanthanoid rare earth hydride 7 excluding the protective film 6 and Pm does not have an electrical influence on the semiconductor layer 5 of the thin film transistor according to the present invention, its resistivity is 1 × 10 11 Ωcm or more, particularly 1 × 10 14. It is preferable that it is Ωcm or more. The lanthanoid rare earth hydride 7 excluding Pm is formed by appropriately using a dry film forming method such as a vacuum deposition method depending on the material. Examples of vacuum deposition include resistance heating vapor deposition, electron beam vapor deposition, and ion plating. The protective film 6 is formed by appropriately using a dry film forming method such as a vacuum deposition method, an ion plating method, a sputtering method, a laser ablation method, a plasma CVD method, a photo CVD method, or the like as long as it is an inorganic material.

次に、図2(d)に示すように、保護膜6となる層上にフォトリソ工程により保護膜6とPmを除くランタノイド系希土類水素化物7の形状に合わせて、第1のレジスト膜10を形成する。図1で示したように、保護膜6とPmを除くランタノイド系希土類水素化物7は、半導体層5のソース電極8及びドレイン電極9との接触部分以外を覆うものであり、保護膜6を形成する領域は、半導体層5を二つの領域に分割するように一部を露出させること以外に特に制限はない。そのため、Pmを除くランタノイド系希土類水素化物7上の第1のレジスト膜10も、Pmを除くランタノイド系希土類水素化物7と同様の形状に形成される。なお、チャンネル幅は半導体層5の幅で決まるが、本発明の実施の形態においては、ソース電極8及びドレイン電極9を、Pmを除くランタノイド系希土類水素化物7よりも後に形成するため、チャンネル長は保護膜6とPmを除くランタノイド系希土類水素化物7の積層幅で決まる。続いて、図3(a)に示すように、この第1のレジスト膜10をマスクとして、保護膜6とPmを除くランタノイド系希土類水素化物7をエッチングしてパターニングする。   Next, as shown in FIG. 2D, a first resist film 10 is formed on the layer to be the protective film 6 in accordance with the shape of the lanthanoid rare earth hydride 7 excluding the protective film 6 and Pm by a photolithography process. Form. As shown in FIG. 1, the lanthanoid rare earth hydride 7 excluding the protective film 6 and Pm covers the semiconductor layer 5 except for the contact portion between the source electrode 8 and the drain electrode 9, thereby forming the protective film 6. There are no particular restrictions on the region to be used, except that a part of the region is exposed so as to divide the semiconductor layer 5 into two regions. Therefore, the first resist film 10 on the lanthanoid rare earth hydride 7 excluding Pm is also formed in the same shape as the lanthanoid rare earth hydride 7 excluding Pm. Although the channel width is determined by the width of the semiconductor layer 5, in the embodiment of the present invention, the source electrode 8 and the drain electrode 9 are formed after the lanthanoid rare earth hydride 7 excluding Pm. Is determined by the lamination width of the lanthanoid rare earth hydride 7 excluding the protective film 6 and Pm. Subsequently, as shown in FIG. 3A, the lanthanoid rare earth hydride 7 excluding the protective film 6 and Pm is etched and patterned using the first resist film 10 as a mask.

本発明の実施の形態に係る第1のレジスト膜10には、感光性アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポジ型フォトレジスト等を用いることができ、後述する第2のレジスト膜11も同様の材料を用いることができる。   For the first resist film 10 according to the embodiment of the present invention, a photosensitive acrylic resin, epoxy resin, polyimide, positive photoresist, or the like can be used, and the second resist film 11 described later has the same material. Can be used.

次に、図3(b)に示すように、ソース電極8、ドレイン電極9、及び画素電極12となる配線・電極材料の導電材料を、ゲート絶縁層4、半導体層5、及び保護膜6とPmを除くランタノイド系希土類水素化物7上の基板1の全面に成膜し、保護膜6とPmを除くランタノイド系希土類水素化物7を含めて被覆する。   Next, as shown in FIG. 3B, the conductive material of the wiring / electrode material that becomes the source electrode 8, the drain electrode 9, and the pixel electrode 12 is made of a gate insulating layer 4, a semiconductor layer 5, and a protective film 6 A film is formed on the entire surface of the substrate 1 on the lanthanoid rare earth hydride 7 excluding Pm, and the protective film 6 and the lanthanoid rare earth hydride 7 excluding Pm are covered.

次に、図3(c)に示すように、ソース電極8及びドレイン電極9が2箇所の半導体層5の露出した表面をそれぞれ覆いつつ電気的に接続され、かつソース電極8とドレイン電極9とは、半導体層5のみを介して接続されるように導電材料層をパターニングする。ソース電極8及びドレイン電極9パターニング工程は、ソース電極8及びドレイン電極9のパターンと同形状の第2のレジスト膜11を、基板1の全面に形成された導電材料層上にパターン形成し、これをマスクとして導電材料層をエッチングすることにより行われる。なお、ソース電極8及びドレイン電極9は、保護膜6及びPmを除くランタノイド系希土類水素化物7と重なるようにパターニングすることが望ましい。これにより、後述の第2のレジスト膜11のエッチングの際に、半導体層5がソース電極8及びドレイン電極9とPmを除くランタノイド系希土類水素化物7のいずれかに覆われるため、半導体層5がエッチングされるおそれがない。   Next, as shown in FIG. 3C, the source electrode 8 and the drain electrode 9 are electrically connected while covering the exposed surfaces of the two semiconductor layers 5, respectively, and the source electrode 8 and the drain electrode 9 Pattern the conductive material layer so as to be connected only through the semiconductor layer 5. In the patterning process of the source electrode 8 and the drain electrode 9, a second resist film 11 having the same shape as the pattern of the source electrode 8 and the drain electrode 9 is formed on the conductive material layer formed on the entire surface of the substrate 1. The etching is performed by etching the conductive material layer using as a mask. The source electrode 8 and the drain electrode 9 are desirably patterned so as to overlap with the lanthanoid rare earth hydride 7 excluding the protective film 6 and Pm. Thereby, when the second resist film 11 described later is etched, the semiconductor layer 5 is covered with any one of the lanthanoid rare earth hydrides 7 except the source electrode 8 and the drain electrode 9 and Pm. There is no risk of being etched.

通常、薄膜トランジスタの半導体層5上に設けられる保護膜6が、ソース電極8及びドレイン電極9のパターニングの際のエッチストッパーとして働く。薄膜トランジスタを画素電極12を備えたアクティブマトリクス基板として用いる場合には、画素電極12とドレイン電極9とを層間絶縁層に形成されたビアを介して接続するが、このときドレイン電極9上に第2のレジスト膜11の残渣があると接続の信頼性が低下するため、後述の第2のレジスト膜11の除去は念入りに行うことが望ましい。本発明では、保護膜6及びPmを除くランタノイド系希土類水素化物7が半導体層5上に形成されているため、第2のレジスト膜11を完全に除去するまでエッチングを行っても、半導体層5までエッチングされるのを確実に防ぐことができる。また、半導体層5とレジストのような有機系の絶縁材料とが直接接触すると、トランジスタの駆動に支障が生じることが報告されているが(例えば、特許文献2)、本発明においては保護膜6及びPmを除くランタノイド系希土類水素化物7を設けることで、第1のレジスト膜10や後述の層間絶縁層等を構成するエポキシやアクリル等の樹脂が半導体層5と接触することによる半導体層5の劣化を防止することができる。   Usually, the protective film 6 provided on the semiconductor layer 5 of the thin film transistor serves as an etch stopper when the source electrode 8 and the drain electrode 9 are patterned. When the thin film transistor is used as an active matrix substrate including the pixel electrode 12, the pixel electrode 12 and the drain electrode 9 are connected to each other through a via formed in the interlayer insulating layer. If there is a residue of the resist film 11, the connection reliability is lowered. Therefore, it is desirable to carefully remove the second resist film 11 described later. In the present invention, since the lanthanoid rare earth hydride 7 excluding the protective film 6 and Pm is formed on the semiconductor layer 5, even if the etching is performed until the second resist film 11 is completely removed, the semiconductor layer 5 Can be reliably prevented from being etched. Further, it has been reported that when the semiconductor layer 5 and an organic insulating material such as a resist are in direct contact with each other, the driving of the transistor is hindered (for example, Patent Document 2). By providing the lanthanoid rare earth hydride 7 excluding Pm and Pm, a resin such as epoxy or acrylic constituting the first resist film 10 or an interlayer insulating layer described later contacts the semiconductor layer 5. Deterioration can be prevented.

次に、図3(d)に示すように、ソース電極8及びドレイン電極9上に形成された第2のレジスト膜11の除去と共に保護膜6上に形成された第1のレジスト膜10の一部も除去される。このように、従来別個に行っていた保護膜6上の第1のレジスト膜10を除去する工程をソース電極8及びドレイン電極9上の第2のレジスト膜11の除去工程と共に行うため、第1のレジスト膜10を除去する工程を減らして歩留まりを向上させることができる。   Next, as shown in FIG. 3D, one of the first resist films 10 formed on the protective film 6 together with the removal of the second resist film 11 formed on the source electrode 8 and the drain electrode 9. Parts are also removed. As described above, since the step of removing the first resist film 10 on the protective film 6 which has been performed separately is performed together with the step of removing the second resist film 11 on the source electrode 8 and the drain electrode 9, The yield can be improved by reducing the step of removing the resist film 10.

なお、エッチング方法やエッチング時間によっては第1のレジスト膜10は完全に除去されず、半導体層5に一部残る場合がある。特に、ソース電極8及びドレイン電極9は第1のレジスト膜10と一部重なって形成されるため、ソース電極8及びドレイン電極9が重なっている部分の第1のレジスト膜10は除去されずに残る可能性が高い。   Depending on the etching method and etching time, the first resist film 10 may not be completely removed and may partially remain in the semiconductor layer 5. In particular, since the source electrode 8 and the drain electrode 9 are formed so as to partially overlap the first resist film 10, the portion of the first resist film 10 where the source electrode 8 and the drain electrode 9 overlap is not removed. It is likely to remain.

本発明の薄膜トランジスタをディスプレイの駆動等に用いるアクティブマトリクス基板とする場合には、ソース電極8と画素電極12とを絶縁するための層間絶縁層をソース電極8及びドレイン電極9を形成した基板1上に形成する。保護膜6により、層間絶縁層を形成する際の各種成膜・塗工法による影響から半導体層5を保護することができる。   When the thin film transistor of the present invention is used as an active matrix substrate used for driving a display or the like, an interlayer insulating layer for insulating the source electrode 8 and the pixel electrode 12 is formed on the substrate 1 on which the source electrode 8 and the drain electrode 9 are formed. To form. The protective film 6 can protect the semiconductor layer 5 from the influence of various film forming / coating methods when forming the interlayer insulating layer.

層間絶縁層の材料としては、SiO、SiNx、SiON、Al、Ta、Y、HfO、HfAlO、ZrO、TiO等の無機材料、又は、PMMA(ポリメチルメタクリレート)等のポリアクリレート、PVA(ポリビニルアルコール)、PS(ポリスチレン)、透明性ポリイミド、ポリエステル、エポキシ、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール等を使用することができるが、これらに限定されるものではない。 As the material of the interlayer insulating layer, inorganic materials such as SiO 2 , SiNx, SiON, Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , Y 2 O 3 , HfO 2 , HfAlO, ZrO 2 , TiO 2 , or PMMA (poly Polyacrylate such as methyl methacrylate), PVA (polyvinyl alcohol), PS (polystyrene), transparent polyimide, polyester, epoxy, polyvinylphenol, polyvinyl alcohol, and the like can be used, but are not limited thereto.

層間絶縁層は、ソース配線や画素電極間を絶縁するために、その抵抗率が1×1011Ωcm以上、特に1×1014Ωcm以上であることが好ましい。層間絶縁層は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD、光CVD法、ホットワイヤーCVD法等のドライ成膜法や、スピンコート法、ディップコート法、スクリーン印刷法等のウェット成膜法を、材料に応じて適宜用いて形成される。これらの層間絶縁層は、2層以上積層して用いてもよい。また、成長方向に向けて組成を傾斜したものとしてもよい。 In order to insulate between the source wiring and the pixel electrode, the interlayer insulating layer preferably has a resistivity of 1 × 10 11 Ωcm or more, particularly 1 × 10 14 Ωcm or more. Interlayer insulation layers are vacuum deposition, ion plating, sputtering, laser ablation, dry deposition methods such as plasma CVD, photo CVD, hot wire CVD, spin coating, dip coating, and screen printing. A wet film formation method such as a method is appropriately used depending on the material. Two or more of these interlayer insulating layers may be stacked and used. Moreover, it is good also as what inclined the composition toward the growth direction.

続いて、層間絶縁層に画素電極12とのスルーホールを設け、ドレイン電極9と接続するよう層間絶縁層上に導電性材料を成膜し、所定の画素形状にパターニングして第2の画素電極を形成することによりアクティブマトリクス基板とすることができる。   Subsequently, a through hole with the pixel electrode 12 is provided in the interlayer insulating layer, a conductive material is formed on the interlayer insulating layer so as to be connected to the drain electrode 9, and is patterned into a predetermined pixel shape to form the second pixel electrode. By forming this, an active matrix substrate can be obtained.

このようにして作成したアクティブマトリクス基板上に、画像表示要素及び対向電極を積層することで画像表示装置とすることができる。画像表示要素の例としては、電気泳動方式の表示媒体(電子ペーパー)や、液晶表示媒体、有機EL、無機EL等が挙げられる。積層方法としては、本発明のアクティブマトリクス基板と、対向基板、対向電極、画像表示要素の積層体を貼り合わせる方法や、画素電極上に画像表示要素、対向電極、対向基板を順次積層する方法等、画像表示要素の種類により適宜選択すればよい。   By laminating the image display element and the counter electrode on the active matrix substrate thus created, an image display device can be obtained. Examples of the image display element include an electrophoretic display medium (electronic paper), a liquid crystal display medium, an organic EL, an inorganic EL, and the like. As a lamination method, the active matrix substrate of the present invention and a laminate of a counter substrate, a counter electrode, and an image display element are bonded together, a method of sequentially stacking an image display element, a counter electrode, and a counter substrate on a pixel electrode, etc. What is necessary is just to select suitably by the kind of image display element.

なお、本実施形態のトランジスタは、液晶、OLED素子を用いた画像表示装置のスイッチング素子、駆動素子等として用いることができる。さらに、本実施形態のトランジスタを用いた画像表示装置は、携帯電話ディスプレイ、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、コンピュータディスプレイ、自動車の情報ディスプレイ、TV用モニター、又は一般照明を含む幅広い分野に応用可能である。さらに、本実施形態のトランジスタの基板を、プラスチックフィルム等の可撓性基板とし、ICカード又はIDタグ等に応用することもできる。   Note that the transistor of this embodiment can be used as a switching element, a driving element, or the like of an image display device using a liquid crystal or an OLED element. Furthermore, the image display device using the transistor of this embodiment can be applied to a wide range of fields including a mobile phone display, a personal digital assistant (PDA), a computer display, an automobile information display, a TV monitor, or general lighting. . Furthermore, the transistor substrate of this embodiment can be a flexible substrate such as a plastic film, and can be applied to an IC card or an ID tag.

1・・・基板
2・・・ゲート電極(ゲート配線)
3・・・キャパシタ電極(キャパシタ配線)
4・・・ゲート絶縁層
5・・・半導体層
6・・・保護膜
7・・・Pmを除くランタノイド系希土類水素化物
8・・・ソース電極(ソース配線)
9・・・ドレイン電極
10・・第1のレジスト膜
11・・第2のレジスト膜
12・・画素電極
1 ... substrate 2 ... gate electrode (gate wiring)
3. Capacitor electrode (capacitor wiring)
4 ... Gate insulating layer 5 ... Semiconductor layer 6 ... Protective film 7 ... Lanthanoid rare earth hydride except Pm 8 ... Source electrode (source wiring)
9 ... Drain electrode 10 ... First resist film 11 ... Second resist film 12 ... Pixel electrode

Claims (8)

基板と、ゲート電極と、ゲート絶縁体と、チャンネル層を構成するIn−Ga−Zn−O系の半導体層と、当該半導体層を被覆する保護層とを有するボトムゲート型の薄膜トランジスタにおいて、
前記保護層の上部に、絶縁性の希土類水素化物を含む絶縁層が設けられていることを特徴とする、薄膜トランジスタ。
In a bottom-gate thin film transistor including a substrate, a gate electrode, a gate insulator, an In—Ga—Zn—O-based semiconductor layer that forms a channel layer, and a protective layer that covers the semiconductor layer,
A thin film transistor, wherein an insulating layer containing an insulating rare earth hydride is provided on the protective layer.
前記絶縁性の希土類水素化物が、Pm、Eu、及びYbを除くランタノイド系希土類元素の結晶性RH3型の水素化物であることを特徴とする、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。   2. The thin film transistor according to claim 1, wherein the insulating rare earth hydride is a crystalline RH3 type hydride of a lanthanoid rare earth element excluding Pm, Eu and Yb. 前記絶縁性の希土類水素化物が、Y又はScの結晶性RH3型の水素化物であることを特徴とする、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。   2. The thin film transistor according to claim 1, wherein the insulating rare earth hydride is a crystalline RH3-type hydride of Y or Sc. 前記絶縁性の希土類水素化物が、Eu又はYbの結晶性RH2型(EuH2又はYbH2)の水素化物であることを特徴とする、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。   2. The thin film transistor according to claim 1, wherein the insulating rare earth hydride is Eu or Yb crystalline RH2 type (EuH2 or YbH2) hydride. 基板と、ゲート電極と、ゲート絶縁体と、チャンネル層を構成するIn−Ga−Zn−O系の半導体層と、当該半導体層を被覆する保護層とを有する薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記保護層の上部に、希土類元素の膜を成膜装置により成膜する工程と、
前記保護層及び外気から水素を前記希土類元素の膜に取り込ませ、絶縁性の希土類水素化物を含んだ絶縁層を形成する工程を含むことを特徴とする、薄膜トランジスタの製造方法。
A method of manufacturing a thin film transistor having a substrate, a gate electrode, a gate insulator, an In-Ga-Zn-O-based semiconductor layer constituting a channel layer, and a protective layer covering the semiconductor layer,
Forming a rare earth element film on the protective layer with a film forming apparatus;
A method of manufacturing a thin film transistor, comprising a step of incorporating hydrogen from the protective layer and outside air into the rare earth element film to form an insulating layer containing an insulating rare earth hydride.
前記希土類元素の膜を成膜する工程では、前記成膜装置として抵抗加熱装置を用いて、当該抵抗加熱装置により希土類元素を蒸着することを特徴とする、請求項5に記載の薄膜トランジスタの製造方法。   6. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 5, wherein, in the step of forming the rare earth element film, a resistance heating apparatus is used as the film forming apparatus, and the rare earth element is deposited by the resistance heating apparatus. . 前記希土類元素の膜を成膜する工程では、前記成膜装置として電子ビーム蒸着装置を用いて、当該電子ビーム蒸着装置により希土類元素を蒸着することを特徴とする、請求項5に記載の薄膜トランジスタの製造方法。   6. The thin film transistor according to claim 5, wherein in the step of forming the rare earth element film, an electron beam evaporation apparatus is used as the film formation apparatus, and the rare earth element is evaporated by the electron beam evaporation apparatus. Production method. 前記希土類元素の膜を成膜する工程では、前記成膜装置としてイオンプレーティング装置を用いて、当該イオンプレーティング装置により希土類元素を蒸着することを特徴とする、請求項5に記載の薄膜トランジスタの製造方法。   6. The thin film transistor according to claim 5, wherein in the step of forming the rare earth element film, an ion plating apparatus is used as the film forming apparatus, and the rare earth element is deposited by the ion plating apparatus. Production method.
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