JP2017098536A - 電界効果型トランジスタ、表示素子、表示装置、システム、及び電界効果型トランジスタの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電界効果型トランジスタ(10A〜10C)は、ゲート電極12と、ゲート電極への電圧の印加に応じて電流を取り出すためのソース電極24及びドレイン電極25と、ソース電極とドレイン電極に接して配置され、ソース電極とドレイン電極の間にチャネルを形成する半導体層19と、半導体層とゲート電極の間に位置するゲート絶縁膜13としての第1絶縁層と、半導体層の表面の少なくとも一部を覆う第2絶縁層17と、を有する。第2絶縁層は、ケイ素とアルカリ土類金属とを含有する金属酸化物を含有する。
【選択図】図1
Description
ゲート電極と、
前記ゲート電極への電圧の印加に応じて電流を取り出すためのソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極に接して配置され、前記ソース電極と前記ドレイン電極の間にチャネルを形成する半導体層と、
前記半導体層と前記ゲート電極の間に位置するゲート絶縁膜としての第1絶縁層と、
前記半導体層の表面の少なくとも一部を覆う第2絶縁層と、
を有し、前記第2絶縁層は、ケイ素とアルカリ土類金属とを含有する酸化物を含有することを特徴とする。
半導体層を形成し、
前記半導体層の表面を覆って、ケイ素とアルカリ土類金属とを含有する酸化物を含有する絶縁層を形成し、
前記半導体層及び前記絶縁層を覆って導電層を形成し、
前記絶縁層をエッチングストッパとして前記導電層をエッチングして前記半導体層に接するソース電極とドレイン電極を形成する、
ことを特徴とする。
電極材料は、ITO、モリブデン、アルミニウム、ZnO(酸化物亜鉛)のうち少なくともいずれかの材料である。その際、ITO、ZnO(酸化物亜鉛)は蓚酸系のエッチング液でエッチングする。モリブデン、アルミニウムは、PAN系のエッチング液でエッチングする。そうすることで、下層の酸化物半導体層上のエッチングストッパ層に対して選択比をたもちつつ(エッチングストッパ層が除去されることなく下地の酸化物半導体層が保護でき)、ソース電極24とドレイン電極25をエッチングすることができる。
エッチングストッパ層の除去方法としては、例えば、ソース電極及びドレイン電極をマスクとして、エッチング液(例えば、フッ化水素アンモニウム水溶液、フッ化アンモニウム水溶液、アルカリ性エッチング液(TMAH水溶液)など)を用い酸化物半導体上にあるエッチングストッパ層を除去する方法が挙げられる。
例えば、図5に示すような電界効果型トランジスタを作製する場合、例えば、PAN系エッチング液でのエッチングにより導電層からゲート電極12を作製する際に、ゲート絶縁膜13を、In−Ga−Zn−O、I−Z−O、In−Mg−O等の半導体層19のエッチングストッパ層として利用してしてもよい。その場合、ソース電極・ドレイン電極を作製する際にアルカリ性エッチング液(TMAH水溶液)など)を用い、ゲート絶縁膜13(エッチングストッパ層)を除去し、酸化物半導体とソース・ドレイン電極とのコンタクト領域を形成する。
表1の実施例1〜4に示す分量にて、SiO2源としてのテトラブトキシシラン(T5702−100G、Aldrich社製)、Al2O3源としてのアルミニウムジ(s−ブトキシド)アセト酢酸エステルキレート(Al含量8.4%、Alfa89349、Alfa Aesar社製)、B2O3源としてのホウ酸トリイソプロピル(Wako320−41532、株式会社ワコーケミカル製)、CaO源としての2−エチルヘキサン酸カルシウムミネラルスピリット溶液(Ca含量5%、Wako351−01162、株式会社ワコーケミカル製)、及びSrO源としての2−エチルヘキサン酸ストロンチウムトルエン溶液(Sr含量2%、Wako195−09561、和光純薬工業株式会社製)をトルエンで希釈し、エッチングストッパ層15の形成に用いる塗布液を得た。
エッチングストッパ塗布液0.4mLをガラス基板上へ滴下し、所定の条件でスピンコートした(300rpmで5秒間回転させた後、3000rpmで20秒間回転させ、5秒間で0rpmとなるように回転を止めた)。
実施例1〜4の組成によるエッチングストッパ塗布液を用いた絶縁層(誘電層)の比誘電率を測定するため、キャパシタを生成した。
実施例1〜4の組成のエッチングストッパ塗布液を1L作製し、溶媒除去した後、白金坩堝に入れて1600℃に加熱及び溶融後、フロート法により直径5mm、高さ10mmの円柱を作製した。作製した円柱について、20℃〜300℃の温度範囲における平均線膨張係数を熱機械分析装置(8310シリーズ、株式会社リガク製)を用いて測定した。作製した円柱は、実施例1〜4のエッチングストッパ塗布液を、ボトムゲート型の電界効果型トランジスタ10Aのエッチングストッパ層15に使用する場合と同じ組成であり、線膨張係数に関しても同じ値をとる。測定結果は、表1の「線膨張係数」の欄に示す。
比較例として、従来技術のようにSiOx、SiOxNyをエッチングストッパとして用いる場合の外観検査と、比誘電率及び線膨張係数の測定を行った。検査結果を表2に示す。
図6は、実施形態の電界効果型トランジスタ10を適用した表示装置500の回路構成図である。表示装置500に用いる電界効果型トランジスタ10としては、図1(A)のボトムゲート型の電界効果型トランジスタ10Aを用いてもよいし、図1(B)のトップゲート型の電界効果型トランジスタ10Bを用いてもよい。
され、有機EL素子350に電流が流れてオン状態となる。
2 画像データ生成装置
3 データ出力回路
10 電界効果型トランジスタ
10A、10B 電界効果型トランジスタ
11 基板
12 ゲート電極
13 ゲート絶縁膜
14 酸化物半導体層
15 エッチングストッパ層
17 絶縁層
19 半導体層
20 パッシベーション層
21 導電層
24 ソース電極
25 ドレイン電極
27 層間絶縁膜
300、301 表示素子
310、311 表示部
320、321 駆動回路
350 有機EL素子(光制御素子)
370 液晶素子(光制御素子)
400 表示制御装置
402 画像データ処理回路
404 走査線駆動回路
406 データ線駆動回路
500 表示装置
Claims (15)
- ゲート電極と、
前記ゲート電極への電圧の印加に応じて電流を取り出すためのソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極に接して配置され、前記ソース電極と前記ドレイン電極の間にチャネルを形成する半導体層と、
前記半導体層と前記ゲート電極の間に位置するゲート絶縁膜としての第1絶縁層と、
前記半導体層の表面の少なくとも一部を覆う第2絶縁層と、
を有し、
前記第2絶縁層は、ケイ素とアルカリ土類金属とを含有する酸化物を含有することを特徴とする電界効果型トランジスタ。 - 前記第2絶縁層は、前記半導体層の少なくとも前記チャネルが形成される領域を覆う形状に加工されたエッチングストッパーレイヤであることを特徴とする請求項1に記載の電界効果型トランジスタ。
- 前記第2絶縁層はエッチングにより所定の形状に加工されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電界効果型トランジスタ。
- 前記半導体層は、前記基板の積層方向の上側表面で前記ソース電極及び前記ドレイン電極と接し、
前記第2絶縁層は、前記半導体層と前記ソース電極の接続界面の一部、及び前記半導体層と前記ドレイン電極の接続界面の一部に設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電界効果型トランジスタ。 - 前記第2絶縁層は、アルミニウムとボロンの少なくとも一方をさらに含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電界効果型トランジスタ。
- 前記半導体層は、酸化物半導体で形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電界効果型トランジスタ。
- 駆動回路と、
前記駆動回路からの駆動信号に応じて光出力が制御される光制御素子と、
を有し、
前記駆動回路は、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電界効果型トランジスタにより前記光制御素子を駆動することを特徴とする表示素子。 - 前記光制御素子は、エレクトロルミネッセンス素子、エレクトロクロミック素子、液晶素子、電気泳動素子、またはエレクトロウェッティング素子であることを特徴とする請求項7に記載の表示素子。
- 複数の請求項7または8に記載の表示素子をマトリクス状に配置した表示部と、
前記表示素子の各々を個別に制御する表示制御装置と、
を有することを特徴とする表示装置。 - 請求項9に記載の表示装置と、
前記表示装置に画像データを供給する画像データ生成装置と、
を有するシステム。 - 半導体層を形成し、
前記半導体層の表面を覆って、ケイ素とアルカリ土類金属とを含有する酸化物を含有する絶縁層を形成し、
前記半導体層及び前記絶縁層を覆って導電層を形成し、
前記絶縁層をエッチングストッパとして前記導電層をエッチングして前記半導体層に接するソース電極とドレイン電極を形成する、
ことを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。 - 前記絶縁層をエッチングで第1の形状に加工し、
前記第1の形状に加工された前記絶縁層を前記エッチングストッパとして、前記導電層をエッチングすることを特徴とする請求項11に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。 - 前記絶縁層のエッチングの後に、前記半導体層をエッチングにて第2の形状に加工する、
工程をさらに有し、
前記ソース電極と前記ドレイン電極は、前記第2の形状に加工された前記半導体層の両端部で前記半導体層と接するように形成されることを特徴とする請求項12に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。 - 前記絶縁層のエッチングは、少なくともふっ化水素アンモニウム又はふっ化アンモニウム又はふっ化水素のうち一つ以上が含有したエッチング液、を用いて行うことを特徴とする請求項12または13に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
- 前記導電層のエッチングは、ドライエッチングであることを特徴とする請求項11〜14のいずれか1項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
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