JP2015503847A - 金属酸化物の表面処理方法及び薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
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Abstract
プラズマによって処理しようとするデバイスの表面処理を行う工程を備え、前記プラズマは、Ｆ基ガスとＯ２の混合ガスを備え、前記処理しようとするデバイスは金属酸化物または金属酸化物をメッキした製品である、金属酸化物の表面処理方法を提供する。本発明によれば、金属酸化物と他の電極との間の接触抵抗が低下され、金属酸化物のオーム接触の効果が改善される。
Description
本発明は、金属酸化物の表面処理方法及び薄膜トランジスタの製造方法に関する。
金属酸化物は、透明電極、発光ダイオード、太陽電池、ガスセンター及び表示分野に広く用いられている。金属酸化物を用いる各分野では、金属酸化物は、一般的に、電気的性質に対するある程度の要求を満たす必要があり、電気的性質のパラメータは、主にキャリアー濃度、接触抵抗または抵抗率等を含む。
異なる条件の下で製造される金属酸化物のオーム接触を実現するために、アルゴンプラズマ、水素プラズマまたはＮ２Ｏプラズマによって金属酸化物を処理することができる。これによって、金属酸化物のオーム接触が改善される。しかし、金属酸化物は、上述したプラズマ処理が行われた後、良好のオーム接触を実現することができない。図１は従来技術における金属酸化物のＩＶ特性スペクトル線を示す図である。図１に示すように、従来技術における金属酸化物のＩＶ特性スペクトル線が曲線であり、金属酸化物表面と金属インジウム、金属モリブデンまたは透明電極である酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の電極と接触するところに、ショットキー障壁があることを示す。従って、デバイスであれば、金属酸化物と電極の接触抵抗が大きくなり、ワット損が比較的に高くなる。
上述した問題に鑑み、本発明の実施例は、従来技術では、金属酸化物と電極の接触抵抗が大きすぎる問題を解決するように、金属酸化物の表面処理方法及び薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
上記問題を解決するように、本発明の１つの実施例は、プラズマによって処理しようとするデバイスの表面処理を行う工程を備える金属酸化物の表面処理方法であって、前記プラズマは、Ｆ基ガスとＯ２の混合ガスを含み、前記処理しようとするデバイスは金属酸化物または金属酸化物をメッキした製品である。
例えば、前記処理しようとするデバイスは、酸化亜鉛と、酸化スズと、インジウム、アルミニウム及びガリウムの中の少なくとも１つの元素を含有する酸化亜鉛系金属酸化物と、インジウム、アルミニウム及びガリウムの中の少なくとも１つの元素を含有する酸化スズ系金属酸化物と、を備える。
例えば、上記したプラズマによって処理しようとするデバイスの表面処理を行う工程は、具体的に、前記処理しようとするデバイスを配置したチャンバー内に、圧力がＹであるＦ基ガスとＯ２の混合ガスを充填する工程と、プラズマを得るように、パワーがＰである高周波によって前記混合ガスに作用する工程と、を備え、前記混合ガスにおける前記Ｏ２の含量がηであり、前記プラズマが前記処理しようとするデバイス上に作用する時間がｔである。
例えば、前記Ｆ基ガスは、ＣＦ４、ＳＦ６、ＮＦ３及びＣ２Ｆ８の中の少なくとも１つを含む。
例えば、前記Ｆ基ガスがＣＦ４である場合に、前記ＣＦ４とＯ２の混合ガスにおける前記Ｏ２の含量ηの範囲が０〜３８％であり、前記ＣＦ４とＯ２の混合ガスの圧力Ｙの範囲が４０〜４００ｍｔｏｒｒであり、前記プラズマが前記処理しようとするデバイス上に作用する時間ｔの範囲が５〜１２０秒であり、前記高周波のパワーＰの範囲が２００〜１５００Ｗである。
本発明実施例に係る金属酸化物の表面処理方法によれば、Ｆ基ガスとＯ２の混合ガスによるプラズマで金属酸化物を処理することによって、金属酸化物における酸素空孔の濃度が向上され、金属酸化物と他の電極との間の接触抵抗が低下され、金属酸化物のオーム接触の効果が改善される。
本発明の他の実施例は、基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、チャネル層、ストッパ層、ソース電極、ドレイン電極及びパッシベーション層を順に形成する工程を備える薄膜トランジスタの製造方法であって、前記チャネル層を形成する工程は、プラズマによって前記チャネル層の表面処理を行う工程を有し、前記プラズマは、Ｆ基ガスとＯ２の混合ガスを含み、前記チャネル層の材料は金属酸化物である。
例えば、前記金属酸化物は、酸化亜鉛と、酸化スズと、インジウム、アルミニウム及びガリウムの中の少なくとも１つの元素を有する酸化亜鉛系金属酸化物と、インジウム、アルミニウム及びガリウムの中の少なくとも１つの元素を有する酸化スズ系金属酸化物と、を備える。
例えば、上述したように、プラズマによって前記チャネル層の表面処理を行う工程は、表面がチャネル層である前記製品を、圧力がＹであるＦ基ガスとＯ２との混合ガスが充填されたチャンバー内に配置する工程と、プラズマを得るようにパワーがＰである高周波によって前記混合ガスに作用する工程と、を備え、前記混合ガスにおける前記Ｏ２の含量がηであり、前記プラズマが前記処理しようとするデバイス上に作用する時間がｔである。
例えば、前記チャネル層は、中間領域と、ソース電極及びドレイン電極にそれぞれ接続するための２つの接触領域と、を有し、２つの接触領域は、中間領域の両側に位置され、前記ストッパ層は、前記チャネル層における中間領域に堆積され、プラズマが前記チャネル層の中間領域に至ることを防止するものである。
例えば、前記Ｆ基ガスがＣＦ４である場合、前記ＣＦ４とＯ２との混合ガスにおける前記Ｏ２の含量ηの範囲が０〜３８％であり、前記ＣＦ４とＯ２との混合ガスの圧力Ｙの範囲が４０〜４００ｍｔｏｒｒであり、前記プラズマが前記処理しようとするデバイス上に作用する時間ｔの範囲が５〜１２０秒であり、前記高周波のパワーＰの範囲が２００〜１５００Ｗである。
本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法によれば、薄膜トランジスタを製造する場合、ストッパ層でセルフアライメント構造を形成し、Ｆ基ガスとＯ２の混合ガスによるプラズマでチャネル層を処理することによって、チャネル層における酸素空孔の濃度が向上され、チャネル層の接触特性が改善され、チャネル層とソース電極やドレイン電極との間の接触抵抗が低下され、チャネル層のホール移動度及びキャリアー濃度が向上され、金属酸化物デバイスのワット損の低下に有利である。
以下、本発明実施例の技術案をさらに明確に説明するように、実施例の図面を簡単に説明する。当然ながら、下記図面は本発明の一部の実施例に関するものであり、本発明を限定するものではない。
以下、本発明実施例の目的、技術案及びメリットを一層明確にするように、図面を参照しながら、本発明実施例の技術案を明確に説明する。下記の実施例は、当然ながら、本発明実施例の一部であり、全ての実施例ではない。本発明実施例に基づき、当業者が創造性付けの労働を払う必要がない前提で得られる全ての他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に入る。
以下、本発明実施例の目的、技術案及びメリットを一層明確にするように、図面を参照しながら、本発明実施例の技術案を明確に説明する。下記の実施例は、当然ながら、本発明実施例の一部であり、全ての実施例ではない。本発明実施例に基づき、当業者が創造性付けの労働を払う必要がない前提で得られる全ての他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に入る。
プラズマによって、例えば、金属酸化物層または金属酸化物をメッキした製品などの処理しようとするデバイスを処理することができる。本実施例では、金属酸化物層を例として技術案を説明する。図２は、本発明に係る金属酸化物の表面処理方法の第１の実施例における第１の製品の構造概略図であり、図３は、本実施例において処理される金属酸化物のＸＰＳスペクトルを示す図であり、図４は、本実施例において処理される金属酸化物のＩＶ特性曲線を示す図である。
図２に示すように、ベース２０１上に絶縁層２０２を一層堆積し、次いで絶縁層２０２上に金属酸化物層２０３を一層形成する。ベース２０１は、ガラス基板、シリコン基板またはポリエチレン−テレフタラート（ＰＥＴ）基板等であってもよい。絶縁層２０２の材料は、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ、ＨｆＯ２等であってもよい。焼結、ゾル・ゲル法、化学気相成長法（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＥＣＶＤ）またはスパッタ法などによって、絶縁層２０２上に金属酸化物層２０３を形成することができる。金属酸化物層２０３の材料は金属酸化物半導体材料であって、純酸化亜鉛、酸化スズ、或いは、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）またはハフニウム（Ｈｆ）等の元素を追加することで形成される酸化亜鉛系金属酸化物または酸化スズ系金属酸化物を備えてもよい。本実施例では、金属酸化物層２０３は、マグネトロンスパッタによって製造されるＩＧＺＯ（酸化インジウムガリウム亜鉛）薄膜であり、スパッタ雰囲気がＯ２とＡｒの混合ガスであり、製造されるＩＧＺＯ薄膜の厚みが例えば、４００Åである。
そして、ベース２０１、絶縁層２０２及び金属酸化物層２０３の積層を処理チャンバーに入れて、該処理チャンバー内に圧力がＹであるＦ基ガスとＯ２の混合ガスを充填し、混合ガスにおけるＯ２の含量がηであり、プラズマを得るようにパワーがＰである無線周波数によって混合ガスに作用する。該プラズマが金属酸化物層２０３の表面上に作用する時間がｔであり、Ｆ基ガスの強酸化性によって、金属酸化物層２０３の表面の酸素空孔濃度が上昇する。
例えば、Ｆ基ガスはＣＦ４、ＳＦ６、ＮＦ３及びＣ２Ｆ８の中の少なくとも１つのガスであってもよい。
本実施例では、Ｆ基ガスがＣＦ４である場合、ＣＦ４とＯ２の混合ガスの圧力Ｙは４０〜４００ｍｔｏｒｒであり、混合ガスにおけるＯ２の含量ηの範囲は一般的に０〜３８％である。Ｏ２の含量が高すぎると、金属酸化物層２０３の表面の酸素原子に対する処理が影響されるようになる。処理チャンバーの電源が出力する高周波のパワーＰの範囲は２００〜１５００Ｗである。金属酸化物のプラズマ処理を行う時間ｔの範囲は５〜１２０秒である。１つの例示では、例えば、混合ガスの圧力Ｙが１００ｍｔｏｒｒであり、混合ガスにおけるＯ２の含量ηが２０％であり、処理チャンバーの電源が出力する高周波のパワーＰが６００Ｗであり、金属酸化物２０３のプラズマ処理を行う時間ｔが１０秒である。処理チャンバーにおけるＣＦ４及びＯ２によるプラズマと、金属酸化物２０３表面のＯ原子との間に、以下のような化学反応が生じる。
ＣＦ４＋Ｏ→ＣＯＦ２＋２Ｆ （１）
２Ｏ＋Ｆ→ＦＯ２ （２）
ＦＯ２＋Ｆ→Ｆ２＋Ｏ２ （３）
ＣＦ４＋Ｏ→ＣＯＦ２＋２Ｆ （１）
２Ｏ＋Ｆ→ＦＯ２ （２）
ＦＯ２＋Ｆ→Ｆ２＋Ｏ２ （３）
図３に示すように、ＣＦ４とＯ２の混合ガスでプラズマ処理したＩＧＺＯ薄膜に対して、Ｘ線光電子分光解析（Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ、ＸＰＳ）を行ってわかるように、金属酸化物の凝集エネルギー曲線は、明らかに変化することがなく、さらに、その中に金属フッ化物の成分が現れない。
表１はプラズマ処理前後のＩＧＺＯ薄膜における各元素原子の含量を示す表である。
表１はプラズマ処理前後のＩＧＺＯ薄膜における各元素原子の含量を示す表である。
表１に示すように、ＩＧＺＯ薄膜はインジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）及び酸素（Ｏ）等の元素を含み、プラズマ処理を行っていないＩＧＺＯ薄膜における各元素の相対的な含量、つまり、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ：Ｏが７：１：３：５２であり、プラズマ処理が行われたＩＧＺＯ薄膜における各元素の相対的な含量、つまり、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ：Ｏが９：１：３：２８である。よって、ＩＧＺＯ薄膜をプラズマ処理することによって、ＩＧＺＯ薄膜における酸素空孔の含量が大幅に増加され、ＩＧＺＯ薄膜の接触抵抗の低下に有利である。
図４に示すように、プラズマ処理が行われたＩＧＺＯ薄膜のＩＶ特性曲線は斜線であり、ＩＧＺＯ薄膜と電極とが良好のオーム接触を図れることを示す。従って、プラズマ処理は、ＩＧＺＯ薄膜と電極の間の接触抵抗を効果的に低下でき、オーム接触を形成し、ＩＧＺＯ薄膜と電極との間に形成されるオーム接触の効果を効果的に改善できる。
図５は、本発明実施例に係る金属酸化物の表面処理方法の第１の実施例によるサンプルの構造概略図である。図５に示すように、上述したプラズマ処理が行われたＩＧＺＯ薄膜の四角に金属インジウム電極２０４をそれぞれ１つずつ形成し、それらの電気的特性を検出する。ここで、ＩＧＺＯ薄膜と金属インジウム電極からなるサンプルは５つある。
表２はＩＧＺＯ薄膜と金属インジウム電極からなるサンプルの電気的性質を示す表である。
表２はＩＧＺＯ薄膜と金属インジウム電極からなるサンプルの電気的性質を示す表である。
表２に示すように、ＩＧＺＯ薄膜と金属インジウム電極からなるサンプルに対して電気的特性を検出して分かるように、上述半導体素子の抵抗率が１０−２（ｏｈｍ．ｃｍ）オーダーであり、キャリアー濃度が１０１９（ｃｍ−３） オーダーであり、ホール移動度が１６．０５８〜１９．０５（ｃｍ２／Ｖ．ｓ）である。プラズマ処理が行われたＩＧＺＯ薄膜は、プラズマ処理が行われていないＩＧＺＯ薄膜に対して、抵抗率が低下され、キャリアー濃度及びホール移動度が大幅に向上される。
本実施例では、Ｆ基ガスとＯ２との混合ガスによるプラズマで金属酸化物を処理することによって、金属酸化物における酸素空孔の濃度が向上され、金属酸化物と他の電極との間の接触抵抗が低下され、金属酸化物のオーム接触の効果が改善される。
図６は本発明に係る金属酸化物の表面処理方法の第２の実施例のフローチャートである。図６に示すように、本実施例に係る金属酸化物の表面処理方法は、以下のステップを備える。
ステップ６０１では、シリコンベースを洗浄する。
本ステップでは、標準のシリコン基板の洗浄工程でシリコンベースを洗浄し、次いで脱イオン水で重複に洗浄し、次いでステップ６０２に入る。
本ステップでは、標準のシリコン基板の洗浄工程でシリコンベースを洗浄し、次いで脱イオン水で重複に洗浄し、次いでステップ６０２に入る。
ステップ６０２では、シリコンベース上にＳｉＯｘを１層堆積する。
本ステップでは、例えば、ＰＥＣＶＤ法によってシリコンベース上にＳｉＯｘを１層堆積し、ＳｉＯｘの厚みが例えば、３００ｎｍであり、次いでステップ６０３に入る。
本ステップでは、例えば、ＰＥＣＶＤ法によってシリコンベース上にＳｉＯｘを１層堆積し、ＳｉＯｘの厚みが例えば、３００ｎｍであり、次いでステップ６０３に入る。
ステップ６０３では、ＳｉＯｘ層上にＩＧＺＯ薄膜を１層堆積する。
本ステップでは、Ｏ２とＡｒの混合ガスにおいて、ＳｉＯｘ層上に例えば、スパッタによってＩＧＺＯ薄膜を１層堆積し、ＩＧＺＯ薄膜の厚みが例えば４００Åであり、次いでステップ６０４に入る。
本ステップでは、Ｏ２とＡｒの混合ガスにおいて、ＳｉＯｘ層上に例えば、スパッタによってＩＧＺＯ薄膜を１層堆積し、ＩＧＺＯ薄膜の厚みが例えば４００Åであり、次いでステップ６０４に入る。
ステップ６０４では、ＩＧＺＯ薄膜のプラズマ処理を行う。
本ステップでは、ドライエッチング設備のチャンバーにおいて、パワーが１０００Ｗである高周波をＣＦ４とＯ２の混合ガスに作用させプラズマを得る。ドライエッチング設備のチャンバーでは、ＣＦ４とＯ２の混合ガスの圧力が１００ｍｔｏｒｒであり、上述した混合ガスにおけるＯ２の含量が２０％である。上述したプラズマによってＩＧＺＯ薄膜を処理し、処理時間が１０秒である。
本ステップでは、ドライエッチング設備のチャンバーにおいて、パワーが１０００Ｗである高周波をＣＦ４とＯ２の混合ガスに作用させプラズマを得る。ドライエッチング設備のチャンバーでは、ＣＦ４とＯ２の混合ガスの圧力が１００ｍｔｏｒｒであり、上述した混合ガスにおけるＯ２の含量が２０％である。上述したプラズマによってＩＧＺＯ薄膜を処理し、処理時間が１０秒である。
本実施例では、プラズマ処理が行われたＩＧＺＯ薄膜の四角に、金属モリブデン及び酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）によって電極をそれぞれ形成し、そして、ＩＧＺＯ薄膜と金属モリブデンからなる半導体素子の電気的特性及びＩＧＺＯ薄膜と酸化インジウムスズからなる半導体素子の電気的特性を検出する。サンプルの数はともに２つである。
表３はＩＧＺＯ薄膜と金属モリブデン電極からなるサンプルの電気的性質を示す表である。
表３はＩＧＺＯ薄膜と金属モリブデン電極からなるサンプルの電気的性質を示す表である。
表３に示すように、ＩＧＺＯ薄膜と金属モリブデン電極からなるサンプルは、抵抗率が１０−２（ｏｈｍ．ｃｍ）オーダーであり、キャリアー濃度が１０１９（ｃｍ−３）オーダーであり、ホール移動度が１５．５９４〜２０．８４４（ｃｍ２／Ｖ．ｓ）である。
表４はＩＧＺＯ薄膜と酸化インジウムスズ電極からなるサンプルの電気的性質を示す表である。
表４はＩＧＺＯ薄膜と酸化インジウムスズ電極からなるサンプルの電気的性質を示す表である。
表４に示すように、ＩＧＺＯ薄膜と酸化インジウムスズ電極からなる半導体素子は、抵抗率が１０−２（ｏｈｍ．ｃｍ）オーダーであり、キャリアー濃度が１０１９（ｃｍ−３）オーダーであり、ホール移動度が９．８２３〜１１．７４０（ｃｍ２／Ｖ．ｓ）である。
１つの例示では、プラズマの処理効果を向上するために、処理しようとするデバイスに対してプラズマ処理を複数回行うことができる。
上述した各実施例では、ＣＦ４及びＯ２によるプラズマでＩＧＺＯ金属酸化物を処理することによって、金属酸化物における酸素空孔の濃度が向上され、金属酸化物のホール移動度及びキャリアー濃度が向上され、金属酸化物とモリブデン、酸化インジウムスズまたはインジウム等の電極との間の接触抵抗が低下され、酸化物半導体材料とモリブデン、酸化インジウムスズまたはインジウム等の電極とのオーム接触が実現される。
図７は本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法を示すフローチャートであり、図８は本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法による製品の第１の構造概略図であり、図９は本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法による製品の第２の構造概略図であり、図１０は本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法による製品の第３の構造概略図であり、図１１は本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法による製品の第４の構造概略図であり、図１２は本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法による製品の第５の構造概略図である。
図７に示すように、本実施例に係る薄膜トランジスタの製造方法は、以下のようなステップを備える。
ステップ７０１では、基板上にゲート電極を形成する。
本ステップでは、例えば、ガラス、シリコン基板またはＰＥＴ基板等を基板として、モリブデン、アルミニウム・ルビジウム合金または金・チタン合金等をゲート電極の材料としてもよい。本実施例では、ガラスを基板として、モリブデンをゲート電極の材料として技術案を説明する。図８に示すように、ガラス基板８０１上にスパッタ法によってモリブデン薄膜を１層堆積し、そして、フォトエッチング及びウェットエッチング工程によってゲート電極８０２を製造し、次いでステップ７０２に入る。
本ステップでは、例えば、ガラス、シリコン基板またはＰＥＴ基板等を基板として、モリブデン、アルミニウム・ルビジウム合金または金・チタン合金等をゲート電極の材料としてもよい。本実施例では、ガラスを基板として、モリブデンをゲート電極の材料として技術案を説明する。図８に示すように、ガラス基板８０１上にスパッタ法によってモリブデン薄膜を１層堆積し、そして、フォトエッチング及びウェットエッチング工程によってゲート電極８０２を製造し、次いでステップ７０２に入る。
ステップ７０２では、上述したステップが完了した基板上にゲート絶縁層を形成する。
本ステップでは、図９に示すように、上述したステップが完了した基板８０１上に、例えば熱成長、ＰＥＣＶＤ、スパッタ等の方法によってゲート絶縁層８０３を１層堆積する。ゲート絶縁層８０３の材料は、ＳｉＯｘ、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘまたはＨｆＯ２等であってもよい。そして、ゲート絶縁層が堆積された基板を、窒素ガス、酸素ガスまたは真空でアニールし、アニール温度が４００℃であってよく、次いでステップ７０３に入る。
本ステップでは、図９に示すように、上述したステップが完了した基板８０１上に、例えば熱成長、ＰＥＣＶＤ、スパッタ等の方法によってゲート絶縁層８０３を１層堆積する。ゲート絶縁層８０３の材料は、ＳｉＯｘ、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘまたはＨｆＯ２等であってもよい。そして、ゲート絶縁層が堆積された基板を、窒素ガス、酸素ガスまたは真空でアニールし、アニール温度が４００℃であってよく、次いでステップ７０３に入る。
ステップ７０３では、上述したステップが完了した基板上にチャネル層を形成する。
本ステップでは、図１０に示すように、上述したステップが完了した基板８０１上に、チャネル層８０４として、１層の金属酸化物を再び堆積し、チャネル層８０４は、一般的に中心領域及び中心領域の両側の接触領域を備え、２つの接触領域は、薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極をそれぞれ接続するものである。金属酸化物は、純酸化亜鉛、純酸化スズ、或いは、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）またはハフニウム（Ｈｆ）等の元素を適当に追加してなる酸化亜鉛系金属酸化物または酸化スズ系金属酸化物等であってもい。本実施例では、チャネル層８０４として、ＩＧＺＯを用い、次いでステップ７０４に入る。
本ステップでは、図１０に示すように、上述したステップが完了した基板８０１上に、チャネル層８０４として、１層の金属酸化物を再び堆積し、チャネル層８０４は、一般的に中心領域及び中心領域の両側の接触領域を備え、２つの接触領域は、薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極をそれぞれ接続するものである。金属酸化物は、純酸化亜鉛、純酸化スズ、或いは、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）またはハフニウム（Ｈｆ）等の元素を適当に追加してなる酸化亜鉛系金属酸化物または酸化スズ系金属酸化物等であってもい。本実施例では、チャネル層８０４として、ＩＧＺＯを用い、次いでステップ７０４に入る。
ステップ７０４では、チャネル層に対して、セルフアライメントのプラズマ処理を行う。
本ステップでは、図１１に示すように、まず、フォトエッチング及びドライエッチング工程によってチャネル層８０４上にストッパ層８０５を１層形成してセルフアライメント構造を形成し、ストッパ層８０５は、チャネル層８０４の中心領域を覆い、チャネル層８０４をプラズマ処理するときに、プラズマが中心領域に入ることを防止する。ストッパ層８０５は、ＳｉＯｘ、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＨｆＯ２またはそれらの組合せ構造等であってもよい。
本ステップでは、図１１に示すように、まず、フォトエッチング及びドライエッチング工程によってチャネル層８０４上にストッパ層８０５を１層形成してセルフアライメント構造を形成し、ストッパ層８０５は、チャネル層８０４の中心領域を覆い、チャネル層８０４をプラズマ処理するときに、プラズマが中心領域に入ることを防止する。ストッパ層８０５は、ＳｉＯｘ、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＨｆＯ２またはそれらの組合せ構造等であってもよい。
実施例では、Ｆ基ガスがＣＦ４である場合、ＣＦ４とＯ２の混合ガスの圧力がＹであり、混合ガスにおけるＯ２の含量がηであり、処理チャンバーにおける電源が出力する高周波のパワーがＰであり、金属酸化物をプラズマ処理する時間がｔである。１つの例示では、ＣＦ４とＯ２の混合ガスの圧力Ｙの範囲が４０〜４００ｍｔｏｒｒであり、混合ガスにおけるＯ２の含量ηの範囲が一般的に０〜３８％である。Ｏ２の含量が高すぎると、金属酸化物２０３表面の酸素原子に対する処理が影響され、処理チャンバーにおける電源が出力する高周波のパワーＰの範囲は２００〜１５００Ｗであり、金属酸化物をプラズマ処理する時間ｔの範囲が５〜１２０秒である。
本実施例では、処理チャンバーにＣＦ４とＯ２の混合ガスが充満される。混合ガスの圧力が２００ｍｔｏｒｒであり、混合ガスにおけるＯ２の含量が３０％であり、処理チャンバーにおける電源が出力する高周波のパワーが７００Ｗであり、チャネル層８０４に対してプラズマ処理を行う時間が１０秒であることが好ましい。次いで、ステップ７０５に入る。
ステップ７０５では、上述したステップが完了した基板上にソース電極及びドレイン電極を形成する。
本ステップでは、図１２に示すように、上述したステップを完了した基板上に一層の金属薄膜をスパッタし、金属薄膜の材料がインジウム（Ｉｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等であってもよい。そして、ソース電極８０６及びドレイン電極８０７を得るように、上述した金属薄膜をフォトエッチング及びウェットエッチングする。そして、真空、窒素または酸素ガスの雰囲気下で上述した製品をアニールし、アニール温度が１２０〜４００℃であってよく、次いでパッシベーション層を１層堆積し、薄膜トランジスタを得る。
本ステップでは、図１２に示すように、上述したステップを完了した基板上に一層の金属薄膜をスパッタし、金属薄膜の材料がインジウム（Ｉｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等であってもよい。そして、ソース電極８０６及びドレイン電極８０７を得るように、上述した金属薄膜をフォトエッチング及びウェットエッチングする。そして、真空、窒素または酸素ガスの雰囲気下で上述した製品をアニールし、アニール温度が１２０〜４００℃であってよく、次いでパッシベーション層を１層堆積し、薄膜トランジスタを得る。
本実施例では、薄膜トランジスタを製造する際に、ストッパ層によってセルフアライメント構造を形成し、Ｆ基ガスとＯ２の混合ガスによるプラズマでチャネル層を処理することによって、チャネル層のおける酸素空孔の濃度が向上され、チャネル層の接触特性が改善され、チャネル層とソース電極やドレイン電極との間の接触抵抗が低下され、チャネル層のホール移動度及びキャリアー濃度が向上され、金属酸化物デバイスのワット損の低下に有利である。
当業者にとって、本発明の技術範囲を逸脱しない前提で行われる改善や変更は、本発明の保護範囲に入る。
２０１ ベース
２０２ 絶縁層
２０３ 金属酸化物
２０４ 電極
８０１ 基板
８０２ ゲート電極
８０３ ゲート絶縁層
８０４ チャネル層
８０５ ストッパ層
８０６ ソース電極
８０７ ドレイン電極
２０２ 絶縁層
２０３ 金属酸化物
２０４ 電極
８０１ 基板
８０２ ゲート電極
８０３ ゲート絶縁層
８０４ チャネル層
８０５ ストッパ層
８０６ ソース電極
８０７ ドレイン電極
Claims (10)
- プラズマによって処理しようとするデバイスの表面処理を行う工程を備える金属酸化物の表面処理方法であって、
前記プラズマは、Ｆ基ガスとＯ２の混合ガスを備え、前記処理しようとするデバイスは金属酸化物または金属酸化物をメッキした製品であることを特徴とする金属酸化物の表面処理方法。 - 前記処理しようとするデバイスは、酸化亜鉛と、酸化スズと、インジウム、アルミニウム及びガリウムの中の少なくとも１つの元素を含有する酸化亜鉛系金属酸化物層と、またはインジウム、アルミニウム及びガリウムの中の少なくとも１つの元素を含有する酸化スズ系金属酸化物層と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の金属酸化物の表面処理方法。
- 前記プラズマによって処理しようとするデバイスの表面処理を行う工程は、
前記処理しようとするデバイスを配置したチャンバー内に圧力がＹであるＦ基ガスとＯ２の混合ガスを充填する工程と、
プラズマを得るように、パワーがＰである高周波によって前記混合ガスに作用する工程と、を備え、
前記混合ガスにおける前記Ｏ２の含量がηであり、前記プラズマが前記処理しようとするデバイス上に作用する時間がｔであることを特徴とする請求項１または２に記載の金属酸化物の表面処理方法。 - 前記Ｆ基ガスは、ＣＦ４、ＳＦ６、ＮＦ３及びＣ２Ｆ８の中の少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属酸化物の表面処理方法。
- 前記Ｆ基ガスがＣＦ４であり、
前記ＣＦ４とＯ２の混合ガスにおける前記Ｏ２の含量ηの範囲が０〜３８％であり、
前記ＣＦ４とＯ２の混合ガスの圧力Ｙの範囲が４０〜４００ｍｔｏｒｒであり、
前記プラズマが前記処理しようとするデバイス上に作用する時間ｔの範囲が５〜１２０秒であり、
前記高周波のパワーＰの範囲が２００〜１５００Ｗであることを特徴とする請求項４に記載の金属酸化物の表面処理方法。 - 基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、チャネル層、ストッパ層、ソース電極、ドレイン電極及びパッシベーション層を順に形成する工程を備える薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記チャネル層を形成する工程は、
プラズマによって前記チャネル層の表面処理を行う工程を有し、
前記プラズマは、Ｆ基ガスとＯ２の混合ガスを備え、
前記チャネル層の材料は金属酸化物であることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記金属酸化物は、酸化亜鉛と、酸化スズと、インジウム、アルミニウム及びガリウムの中の少なくとも１つの元素を有する酸化亜鉛系金属酸化物と、または、インジウム、アルミニウム及びガリウムの中の少なくとも１つの元素を有する酸化スズ系金属酸化物と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記プラズマによって前記チャネル層の表面処理を行う工程は、
表面がチャネル層である前記製品を、圧力がＹであるＦ基ガスとＯ２との混合ガスが充填されたチャンバー内に配置する工程と、
プラズマを得るようにパワーがＰである高周波によって前記混合ガスに作用する工程と、を備え、
前記混合ガスにおける前記Ｏ２の含量がηであり、
前記プラズマが前記処理しようとするデバイス上に作用する時間がｔであることを特徴とする請求項６または７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記チャネル層は、中間領域と、中間領域の両側に位置し、ソース電極及びドレイン電極にそれぞれ接続するための２つの接触領域と、を有し、
前記ストッパ層は、前記チャネル層における中間領域上に堆積され、プラズマが前記チャネル層の中間領域に至ることを防止するものであることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記Ｆ基ガスがＣＦ４であり、
前記ＣＦ４とＯ２との混合ガスにおける前記Ｏ２の含量ηの範囲が０〜３８％であり、
前記ＣＦ４とＯ２との混合ガスの圧力Ｙの範囲が４０〜４００ｍｔｏｒｒであり、
前記プラズマが前記処理しようとするデバイス上に作用する時間ｔの範囲が５〜１２０秒であり、
前記高周波のパワーＰの範囲が２００〜１５００Ｗであることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
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