JP5322530B2 - Thin film field effect transistor manufacturing method and thin film field effect transistor manufactured by the manufacturing method - Google Patents

Thin film field effect transistor manufacturing method and thin film field effect transistor manufactured by the manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP5322530B2
JP5322530B2 JP2008199671A JP2008199671A JP5322530B2 JP 5322530 B2 JP5322530 B2 JP 5322530B2 JP 2008199671 A JP2008199671 A JP 2008199671A JP 2008199671 A JP2008199671 A JP 2008199671A JP 5322530 B2 JP5322530 B2 JP 5322530B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resistance
thin film
effect transistor
field effect
active layer
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.)
Active
Application number
JP2008199671A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010040645A (en
Inventor
裕之 八重樫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2008199671A priority Critical patent/JP5322530B2/en
Publication of JP2010040645A publication Critical patent/JP2010040645A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5322530B2 publication Critical patent/JP5322530B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、活性層に酸化物半導体を用いた薄膜電界効果型トランジスタの製造方法に関する。特に駆動安定性に優れた薄膜電界効果型トランジスタの製造方法に関する。更には該製造方法によって製造された薄膜電界効果型トランジスタに関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a thin film field effect transistor using an oxide semiconductor in an active layer. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a thin film field effect transistor excellent in driving stability. Furthermore, the present invention relates to a thin film field effect transistor manufactured by the manufacturing method.

近年、液晶やエレクトロルミネッセンス(ElectroLuminescence:EL)技術等の進歩により、平面薄型画像表示装置(Flat Panel Display:FPD)が実用化されている。特に、電流を通じることによって励起され発光する薄膜材料を用いた有機電界発光素子(以後、「有機EL素子」と記載する場合がある)は、低電圧で高輝度の発光が得られるために、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モニター、あるいは一般照明を含む広い分野で、デバイスの薄型化、軽量化、小型化、および省電力のなどが期待されている。
これらFPDは、ガラス基板上に設けた非晶質シリコン薄膜や多結晶シリコン薄膜を活性層に用いる電界効果型薄膜トランジスタ(以後の説明で、Thin Film Transistor、もしくはTFTと記載する場合がある)のアクティブマトリクス回路により駆動されている。
2. Description of the Related Art In recent years, flat and thin image display devices (Flat Panel Displays: FPD) have been put into practical use due to advances in liquid crystal and electroluminescence (EL) technologies. In particular, an organic electroluminescent device using a thin film material that emits light when excited by passing an electric current (hereinafter sometimes referred to as “organic EL device”) can emit light with high luminance at a low voltage. Device thinning, lightening, miniaturization, and power saving are expected in a wide range of fields including mobile phone displays, personal digital assistants (PDAs), computer displays, automobile information displays, TV monitors, or general lighting. ing.
These FPDs are active field-effect thin film transistors (hereinafter referred to as “Thin Film Transistor” or “TFT”) that use an amorphous silicon thin film or a polycrystalline silicon thin film provided on a glass substrate as an active layer. It is driven by a matrix circuit.

一方、これらFPDのより一層の薄型化、軽量化、耐破損性の向上を求めて、ガラス基板の替わりに軽量で可撓性のある樹脂基板を用いる試みも行われている。
しかし、上述のシリコン薄膜を用いるトランジスタの製造は、比較的高温の熱工程を要し、一般的に耐熱性の低い樹脂基板上に直接形成することは困難である。
そこで、低温での成膜が可能な酸化物半導体、例えば、InGaZnOを用いたTFTは、室温成膜が可能であり、フイルム上に作製が可能であるので、フレキシブルデイスプレイ用TFTとして期待が高まっている。特に、酸化物半導体は高い移動度を得ることができるため、有機EL素子の画素駆動TFTとしての期待されている(例えば、特許文献1参照)。
On the other hand, in order to further reduce the thickness, weight, and breakage resistance of these FPDs, an attempt has been made to use a lightweight and flexible resin substrate instead of a glass substrate.
However, the manufacture of the transistor using the above-described silicon thin film requires a relatively high temperature thermal process and is generally difficult to form directly on a resin substrate having low heat resistance.
Therefore, an oxide semiconductor that can be formed at a low temperature, for example, a TFT using InGaZnO can be formed at room temperature and can be formed on a film. Yes. In particular, since an oxide semiconductor can obtain high mobility, it is expected as a pixel driving TFT of an organic EL element (see, for example, Patent Document 1).

酸化物半導体を活性層に用いたTFTの製造方法として、該酸化物半導体の所定の領域にエネルギー線を照射して酸化物半導体の導電性を変化させ、該領域をソース電極及びドレイン電極とすることが開示されている(例えば、特許文献2参照)。   As a method for manufacturing a TFT using an oxide semiconductor as an active layer, a predetermined region of the oxide semiconductor is irradiated with energy rays to change the conductivity of the oxide semiconductor, and the region is used as a source electrode and a drain electrode. (For example, refer to Patent Document 2).

一方、酸化物半導体を活性層に用いたTFTが有する問題も指摘されている。
例えば、雰囲気の変化に起因する不安定動作を起こす問題があり、TFT素子上に金属酸化膜、シリコン窒化物膜、シリコン炭化物膜、有機物あるいは有機物と金属膜の積層膜による保護膜を形成することが開示されている(例えば、特許文献3参照)。
On the other hand, problems with TFTs using an oxide semiconductor as an active layer have been pointed out.
For example, there is a problem of causing unstable operation due to change in atmosphere, and a protective film is formed on the TFT element by a metal oxide film, a silicon nitride film, a silicon carbide film, an organic material, or a laminated film of an organic material and a metal film. Is disclosed (for example, see Patent Document 3).

また、酸化物半導体を用いた活性層が一般的な非フッ素化樹脂(エポキシ樹脂やアクリル樹脂等)に接触すると、TFTの電圧−電流曲線における閾値が駆動によって−30V程度変動する問題が指摘され、フッ素化樹脂を保護膜として設置することが開示されている(例えば、特許文献4参照)。
特開2006−165529号公報 特開2007−73699号公報 特開2007−73705号公報 特開2007−299913号公報
In addition, when an active layer using an oxide semiconductor is in contact with a general non-fluorinated resin (such as an epoxy resin or an acrylic resin), the threshold value in the voltage-current curve of the TFT fluctuates by about -30 V due to driving. It is disclosed that a fluorinated resin is installed as a protective film (see, for example, Patent Document 4).
JP 2006-165529 A JP 2007-73699 A JP 2007-73705 A JP 2007-299913 A

本発明の目的は、高ON/OFF比を有し、且つ動作安定性に優れた酸化物半導体を用いた薄膜電界効果型トランジスタの製造方法を提供することにある。特に、可撓性のある樹脂基板上に作製が可能な高性能の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法を提供することにある。更には該製造方法によって製造された薄膜電界効果型トランジスタを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a thin film field effect transistor using an oxide semiconductor having a high ON / OFF ratio and excellent operational stability. In particular, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a high-performance thin-film field effect transistor that can be fabricated on a flexible resin substrate. Furthermore, it is providing the thin film field effect transistor manufactured by this manufacturing method.

本発明の上記課題は下記の手段によって解決された。
<1> 絶縁基板上に少なくとも、
(1)ゲート電極を形成する工程、
(2)該ゲート電極を被覆してゲート絶縁膜を形成する工程、
(3)該ゲート絶縁膜に接して酸化物半導体よりなる活性層を形成する工程、
(4)該活性層に接して該活性層より低い電気伝導度を有する酸化物半導体よりなる電気伝導度が10 −9 Scm −1 以下である抵抗層を形成する工程、
(5)該抵抗層の一部を電気伝導度が10 −8 Scm −1 以上となるように、UV処理又は酸素によるプラズマ処理である低抵抗化処理することにより所定の間隔を離して少なくとも2つの低抵抗領域を形成する低抵抗化処理工程であって、該2つの低抵抗領域に挟まれた低抵抗化処理が施されなかった領域(未低抵抗化領域)が、平面上、前記ゲート電極の内側に形成され、及び
(6)前記2つの低抵抗領域の一方と接してソース電極及び他方と接してドレイン電極を形成するソース・ドレイン電極形成工程を有することを特徴とする薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。
2> 前記活性層の電気伝導度が10−6Scm−1以上10Scm−1未満であることを特徴とする<1>に記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。
> 前記抵抗層の膜厚が前記活性層の膜厚より厚いことを特徴とする<1>又は2>に記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。
> 前記酸化物半導体がアモルファス酸化物半導体であることを特徴とする<1>〜<>のいずれか1つに記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。
> 前記活性層の酸素濃度が前記抵抗層の酸素濃度より低いことを特徴とする<>に記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。
> 前記酸化物半導体がIn、GaおよびZnからなる群より選ばれる少なくとも1種若しくはこれらの複合酸化物を含むことを特徴とする<>又は<>に記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。
> 前記酸化物半導体が前記InおよびZnを含有し、前記抵抗層のZnとInの組成比(Inに対するZnの比率Zn/Inで表す)が前記活性層の組成比Zn/Inより大きいことを特徴とする<>に記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。
> 前記基板が可撓性樹脂基板であることを特徴とする<1>〜<>のいずれか1つに記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。
> <1>〜<>のいずれか1つに記載の製造方法によって製造された薄膜電界効果型トランジスタ。
The above-described problems of the present invention have been solved by the following means.
<1> At least on an insulating substrate,
(1) forming a gate electrode;
(2) forming a gate insulating film by covering the gate electrode;
(3) forming an active layer made of an oxide semiconductor in contact with the gate insulating film;
(4) A step of forming a resistance layer in contact with the active layer and having an electrical conductivity of 10 −9 Scm −1 or less made of an oxide semiconductor having a lower electrical conductivity than the active layer,
(5) A part of the resistance layer is subjected to a low resistance process such as a UV process or a plasma process using oxygen so that the electric conductivity is 10 −8 Scm −1 or more, and at least 2 at a predetermined interval. A low resistance treatment step for forming two low resistance regions, and a region between the two low resistance regions that has not been subjected to the low resistance treatment (non-low resistance region) And (6) a thin film field effect comprising a source / drain electrode forming step of forming a source electrode in contact with one of the two low resistance regions and a drain electrode in contact with the other. Type transistor manufacturing method.
<2> The method for producing a thin film field effect transistor according to <1>, wherein the electric conductivity of the active layer is 10 −6 Scm −1 or more and less than 10 2 Scm −1 .
< 3 > The method for manufacturing a thin film field effect transistor according to <1> or <2>, wherein the thickness of the resistance layer is larger than the thickness of the active layer.
<4> the method of manufacturing a thin film field effect transistor according to any one of <1> to <3>, wherein the oxide semiconductor is an amorphous oxide semiconductor.
< 5 > The method for producing a thin film field effect transistor according to < 4 >, wherein the oxygen concentration of the active layer is lower than the oxygen concentration of the resistance layer.
< 6 > The thin film field effect transistor according to < 4 > or < 5 >, wherein the oxide semiconductor includes at least one selected from the group consisting of In, Ga, and Zn, or a composite oxide thereof. Manufacturing method.
< 7 > The oxide semiconductor contains the In and Zn, and the composition ratio of Zn and In (represented by the ratio of Zn to In, Zn / In) of the resistance layer is larger than the composition ratio Zn / In of the active layer < 6 > The method for producing a thin-film field effect transistor according to < 6 >.
<8> method of manufacturing a thin film field effect transistor according to any one of <1> to <7>, wherein the substrate is a flexible resin substrate.
<9> <1> to thin film field effect transistor manufactured by the manufacturing method according to any one of <8>.

本発明によると、高ON/OFF比を示し、且つ駆動安定性に優れた薄膜電界効果型トランジスタの製造方法およびそれを用いた薄膜電界効果型トランジスタを提供することができる。特に、可撓性基板を用いたフイルム(フレキシブル)TFTとして有用な薄膜電界効果型トランジスタの製造方法およびそれを用いた薄膜電界効果型トランジスタを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a thin film field effect transistor that exhibits a high ON / OFF ratio and excellent driving stability, and a thin film field effect transistor using the same. In particular, a method of manufacturing a thin film field effect transistor useful as a film (flexible) TFT using a flexible substrate and a thin film field effect transistor using the same can be provided.

1.薄膜電界効果型トランジスタ
本発明の薄膜電界効果型トランジスタは、絶縁基板上に少なくとも、ゲート電極を形成する工程、該ゲート電極を被覆してゲート絶縁膜を形成する工程、該ゲート絶縁膜に接して酸化物半導体よりなる活性層を形成する工程、該活性層に接して該活性層より低い電気伝導度を有する酸化物半導体よりなる電気伝導度が10 −9 Scm −1 以下である抵抗層を形成する工程、該抵抗層の一部を電気伝導度が10 −8 Scm −1 以上となるように、UV処理又は酸素によるプラズマ処理である低抵抗化処理することにより所定の間隔を離して少なくとも2つの低抵抗領域を形成する低抵抗化処理工程であって、該2つの低抵抗領域に挟まれた低抵抗化処理が施されなかった領域(未低抵抗化領域)が、平面上、前記ゲート電極の内側に形成され、前記2つの低抵抗領域の一方と接してソース電極及び他方と接してドレイン電極を形成するソース・ドレイン電極形成工程を有する薄膜電界効果型トランジスタの製造方法によって製造される。
1. Thin Film Field Effect Transistor A thin film field effect transistor according to the present invention includes at least a step of forming a gate electrode on an insulating substrate, a step of covering the gate electrode to form a gate insulating film, and contacting the gate insulating film. A step of forming an active layer made of an oxide semiconductor, and forming a resistance layer in contact with the active layer and having an electric conductivity of 10 −9 Scm −1 or less made of an oxide semiconductor having a lower electric conductivity than the active layer A step of reducing the resistance of a part of the resistance layer by a UV treatment or a plasma treatment with oxygen so that the electric conductivity becomes 10 −8 Scm −1 or more. Is a low resistance treatment process for forming two low resistance regions, and a region between the two low resistance regions that has not been subjected to the low resistance treatment (non-low resistance region) A thin film field effect transistor is formed by a source / drain electrode forming step formed inside a gate electrode and having a source electrode in contact with one of the two low resistance regions and a drain electrode in contact with the other. Is done.

本発明に於ける抵抗層は、活性層に対する保護層として機能し、雰囲気の変化に起因するTFTの動作変動を防止し、あるいは薄膜電界効果型トランジスタの保護に用いられる非フッ素化樹脂に直接接触するのを防止し、閾値変動を防止する機能を発揮する。一方、抵抗層のソース電極及びドレイン電極に接触する領域は低抵抗化処理により電気伝導度が増大し、活性層とソース電極及びドレイン電極との十分な電気的導通性を有する。   The resistance layer in the present invention functions as a protective layer for the active layer, prevents fluctuations in the operation of the TFT due to changes in the atmosphere, or is in direct contact with a non-fluorinated resin used for protecting a thin film field effect transistor. Function to prevent threshold fluctuations. On the other hand, the electric conductivity of the region of the resistance layer that contacts the source electrode and the drain electrode is increased by the resistance reduction process, and the active layer has sufficient electric conductivity between the source electrode and the drain electrode.

さらに、本発明によれば、活性層の酸化物半導体が高い移動度であっても、OFF電流を抑制し高いON/OFF比のTFTを提供することができる。   Furthermore, according to the present invention, even when the oxide semiconductor of the active layer has high mobility, it is possible to provide a TFT having a high ON / OFF ratio while suppressing the OFF current.

本発明の製造方法に拠れば、特開2007−73705号公報や特開2007−299913号公報に開示されているような新たな保護層を設ける必要がなく、製造工程が簡易である。   According to the manufacturing method of the present invention, there is no need to provide a new protective layer as disclosed in JP 2007-73705 A or JP 2007-299913 A, and the manufacturing process is simple.

また、本発明者らによる検討の結果、酸化物半導体層は、プラズマ照射やUVオゾン処理によってその電気伝導度を高くできることが見出され、低抵抗化処理工程が、工業的に高い生産性で実現できることが見出された。   In addition, as a result of investigations by the present inventors, it has been found that the oxide semiconductor layer can be increased in electrical conductivity by plasma irradiation or UV ozone treatment, and the low resistance treatment process is industrially highly productive. It has been found that it can be realized.

抵抗層の未抵抗化領域の電気伝導度が10−9Scm−1以下であり、より好ましくは、10−10Scm−1以下である。
低抵抗化処理によって、低抵抗化処理工程後の電気伝導度が10−8Scm−1以上に上昇する。より好ましくは、10−6Scm−1以上、さらに好ましくは10Scm−1以上である。
より低抵抗な程、活性層とソース電極及びドレイン電極のコンタクト抵抗が小さくなるので、より好ましい。
The electric conductivity of the non-resistance region of the resistance layer is 10 −9 Scm −1 or less, more preferably 10 −10 Scm −1 or less.
The low resistance Koka treatment, electrical conductivity after resistance reduction processing steps is increased to 10 -8 Scm -1 or higher. More preferably, it is 10 < -6 > Scm < -1 > or more, More preferably, it is 10 < 0 > Scm < -1 > or more.
A lower resistance is more preferable because the contact resistance between the active layer and the source and drain electrodes is reduced.

好ましくは、活性層の電気伝導度が10−6Scm−1以上10Scm−1未満であり、より好ましくは10−4Scm−1以上10Scm−1未満であり、さらに好ましくは10−1Scm−1以上10Scm−1未満である。
活性層の電気伝導度が10−6Scm−1未満ではTFTとして動作しなくなるので好ましくなく、10Scm−1以上では導電体となる為好ましくない。
Preferably, the electric conductivity of the active layer is 10 −6 Scm −1 or more and less than 10 2 Scm −1 , more preferably 10 −4 Scm −1 or more and less than 10 2 Scm −1 , and even more preferably 10 − 1 Scm −1 or more and less than 10 2 Scm −1 .
It is not preferable because not operate as a TFT in the electric conductivity of the active layer is less than 10 -6 Scm -1, undesirable since the conductor at 10 2 Scm -1 or more.

本発明に於ける未低抵抗化領域とゲート電極の平面上の位置関係は、断面模式図(例えば図1)では、それぞれ未低抵抗化領域とゲート電極の幅と相対的位置関係によって表される。「未低抵抗化領域が、平面上、前記ゲート電極の内側に形成される」とは、断面模式図上で、未低抵抗化領域の幅がゲート電極の幅と同一若しくはそれより狭く、且つ、ゲート電極の直上に形成され、未低抵抗化領域の端部がゲート電極の端部と一致するか若しくはそれより内部に位置することを意味する。
未低抵抗化領域とゲート電極の幅の差(図1では(d+d’)で表される)は、0μm以上50μm以下が好ましく、より好ましくは0μm以上20μm以下、さらに好ましくは、0μm以上5μm以下である。
未低抵抗化領域がゲート電極面を超えてゲート電極が存在しない領域まで伸びて形成した場合、TFT動作時のON電流が低くなる、或いは動作できなくなるので好ましくない。
The positional relationship on the plane of the non-low resistance region and the gate electrode in the present invention is represented by the relative positional relationship between the width of the non-low resistance region and the gate electrode in the schematic sectional view (for example, FIG. 1), respectively. The “The unreduced region is formed on the plane and inside the gate electrode” means that the width of the unreduced region is the same as or narrower than the width of the gate electrode on the schematic cross-sectional view. , Which is formed immediately above the gate electrode, and means that the end portion of the non-low resistance region coincides with or is located inside the end portion of the gate electrode.
The difference between the width of the unreduced resistance region and the gate electrode (represented by (d + d ′) in FIG. 1) is preferably 0 μm to 50 μm, more preferably 0 μm to 20 μm, and still more preferably 0 μm to 5 μm. It is.
If the non-low resistance region extends beyond the gate electrode surface to a region where the gate electrode does not exist, it is not preferable because the ON current during TFT operation becomes low or cannot be operated.

好ましくは、抵抗層の膜厚が前記活性層の膜厚より厚い。
好ましくは、酸化物半導体がアモルファス酸化物半導体である。
好ましくは、活性層の酸素濃度が前記抵抗層の酸素濃度より低い。
好ましくは、酸化物半導体がIn、GaおよびZnからなる群より選ばれる少なくとも1種若しくはこれらの複合酸化物を含む。より好ましくは、酸化物半導体が前記InおよびZnを含有し、抵抗層のZnとInの組成比(Inに対するZnの比率Zn/Inで表す)が活性層の組成比Zn/Inより大きい。
好ましくは、基板が可撓性樹脂基板である。
Preferably, the resistance layer is thicker than the active layer.
Preferably, the oxide semiconductor is an amorphous oxide semiconductor.
Preferably, the oxygen concentration of the active layer is lower than the oxygen concentration of the resistance layer.
Preferably, the oxide semiconductor includes at least one selected from the group consisting of In, Ga, and Zn, or a composite oxide thereof. More preferably, the oxide semiconductor contains In and Zn, and the composition ratio of Zn and In (represented by the ratio of Zn to In, Zn / In) of the resistance layer is larger than the composition ratio Zn / In of the active layer.
Preferably, the substrate is a flexible resin substrate.

1)構造
次に、図面を用いて、詳細に本発明における薄膜電界効果型トランジスタの構造及びその製造方法を説明する。
図1は、本発明の製造方法によって得られる薄膜電界効果型トランジスタであって、逆スタガ構造の一例を示す模式図である。絶縁基板1は、プラスチックフィルムなどの可撓性基板の場合、基板の一方の面に絶縁層を配した絶縁基板が用いられる。該絶縁層の上にゲート電極2、ゲート絶縁膜3、活性層4、及び抵抗層6が設置される。抵抗層6の内のソース電極及びドレイン電極と接触する領域は、低抵抗化処理されて低抵抗化層7−1、7−2を形成する。低抵抗化処理されなかった未低抵抗化領域6−2の幅は、ゲート電極2の幅に比べて狭く(隙間d、d’:(ゲート電極の幅)−(未低抵抗化領域の幅)>0)、ゲート電極面内に配置される。
1) Structure Next, the structure of the thin film field effect transistor according to the present invention and the manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an inverted staggered structure, which is a thin film field effect transistor obtained by the manufacturing method of the present invention. When the insulating substrate 1 is a flexible substrate such as a plastic film, an insulating substrate having an insulating layer disposed on one surface of the substrate is used. A gate electrode 2, a gate insulating film 3, an active layer 4, and a resistance layer 6 are provided on the insulating layer. Regions of the resistance layer 6 that are in contact with the source electrode and the drain electrode are subjected to a resistance reduction treatment to form the resistance reduction layers 7-1 and 7-2. The width of the non-low resistance region 6-2 not subjected to the low resistance treatment is narrower than the width of the gate electrode 2 (gap d, d ′: (gate electrode width) − (width of the non-low resistance region). )> 0), arranged in the gate electrode plane.

該低抵抗化層7−1、7−2の上にパターン化されてソース電極5−2とドレイン電極5−1が設置される。ソース電極5−2の電気的接続部分を除いて、得られた積層体の表面全体を保護膜8が被覆している。活性層4の表面は、抵抗層6によって保護膜6と直接接触が断たれている。また、活性層4とソース電極5−2,ドレイン電極5−1との間は低抵抗化層7−1,7−2によって電気的に接続されている。
従って、該構成に拠れば保護膜にエポキシ樹脂やアクリル樹脂等の封止樹脂を用いても、TFT動作の閾値変動を小さく保持することができる。
さらに、活性層に、特開2006−165529号公報に開示されている酸化物半導体、例えばIn−Ga−Zn−O系の酸化物半導体を用いることにより、高い電子移動度を得ることができる。本発明における活性層と抵抗層の積層構造によれば、薄膜電界効果型トランジスタがゲート電極に電圧が印加されたONの状態では、チャネルとなる活性層が大きい電気伝導度を有しているため、トランジスタの電界効果移動度は高くなり、高ON電流が得られる。OFFの状態では抵抗層の電気伝導度が小さい為に、抵抗層の抵抗が高いことから、OFF電流が低く保たれるために、ON/OFF比特性が改良される。
A source electrode 5-2 and a drain electrode 5-1 are disposed on the low resistance layers 7-1 and 7-2. The protective film 8 covers the entire surface of the obtained laminate except for the electrical connection portion of the source electrode 5-2. The surface of the active layer 4 is disconnected from the protective film 6 directly by the resistance layer 6. Further, the active layer 4 and the source electrode 5-2 and the drain electrode 5-1 are electrically connected by the low resistance layers 7-1 and 7-2.
Therefore, according to this configuration, even if a sealing resin such as an epoxy resin or an acrylic resin is used for the protective film, the threshold fluctuation of the TFT operation can be kept small.
Further, by using an oxide semiconductor disclosed in JP-A-2006-165529, for example, an In—Ga—Zn—O-based oxide semiconductor for the active layer, high electron mobility can be obtained. According to the stacked structure of the active layer and the resistance layer in the present invention, the active layer serving as a channel has a large electric conductivity when the thin film field effect transistor is in an ON state where a voltage is applied to the gate electrode. The field effect mobility of the transistor is increased, and a high ON current can be obtained. Since the electric resistance of the resistance layer is small in the OFF state and the resistance of the resistance layer is high, the OFF current is kept low, so that the ON / OFF ratio characteristics are improved.

図2〜図9は、本発明による薄膜電界効果型トランジスタの製造工程の一例を示す模式図である。
絶縁基板1の絶縁面の上にゲート電極2がパターン化され設置される(図3)。その上に、順に、ゲート絶縁膜3、活性層4、抵抗層6が設置される(図4〜図6)。続いて、フォトリソグラフィー法によりレジスト膜からなるマスクを形成する。該マスクを介して酸素プラズマ放射やUVオゾン照射等の低抵抗化処理を行う(図7)。該低抵抗化処理工程を経ると該照射を被爆した箇所の電気抵抗が低下し、低抵抗化領域7−1,7−2が形成される。低抵抗化領域7−1と7−2に挟まれて、レジストで保護されて低抵抗化処理を受けなかった領域(未低抵抗化領域6−2)が形成される。低抵抗化領域の抵抗の低下率は、照射エネルギー強度及び照射時間によって制御することができる(図8)。本発明においては、電気抵抗は電気伝導度の逆数であり、抵抗の低下は電気伝導度の増加を意味し、電気伝導度の値によって低抵抗化を定量的に表現することができる。
2 to 9 are schematic views showing an example of a manufacturing process of a thin film field effect transistor according to the present invention.
The gate electrode 2 is patterned and installed on the insulating surface of the insulating substrate 1 (FIG. 3). On top of this, a gate insulating film 3, an active layer 4, and a resistance layer 6 are sequentially provided (FIGS. 4 to 6). Subsequently, a mask made of a resist film is formed by photolithography. Through the mask, a resistance reduction process such as oxygen plasma radiation or UV ozone irradiation is performed (FIG. 7). When the resistance reduction treatment process is performed, the electrical resistance of the portion exposed to the irradiation is lowered, and the resistance reduction regions 7-1 and 7-2 are formed. A region (unreduced resistance region 6-2) that is protected by the resist and not subjected to the resistance reduction treatment is formed between the resistance reduction regions 7-1 and 7-2. The rate of decrease in resistance in the low resistance region can be controlled by the irradiation energy intensity and the irradiation time (FIG. 8). In the present invention, electric resistance is the reciprocal of electric conductivity, and a decrease in resistance means an increase in electric conductivity, and a reduction in resistance can be quantitatively expressed by the value of electric conductivity.

低抵抗化工程の後に、低抵抗化された領域に接してドレイン電極5−1、及びソース電極5−2が設置される。本発明に於いて、ドレイン電極5−1、及びソース電極5−2はそれぞれ少なくとも一部が低抵抗化領域に接していれば良い。   After the low resistance process, the drain electrode 5-1 and the source electrode 5-2 are provided in contact with the low resistance region. In the present invention, the drain electrode 5-1 and the source electrode 5-2 may be at least partially in contact with the low resistance region.

図10〜図13は、本発明の別の態様の低抵抗化工程による製造工程を示す模式図である。図2〜図6の工程は上記の第1の態様と共通である。抵抗層6を形成した後、ソース電極及びドレイン電極が設置される領域のみ露出したレジストパターンをフォトリソグラフィー法により形成する(図10)。該レジストパターンをマスクにして酸素プラズマ放射やUVオゾン照射等の低抵抗化処理を行う(図10)。該照射を被爆した箇所の電気抵抗が低下する(図11)。その上から、ソース電極及びドレイン電極を形成する電極層を全面に形成する(図12)。その後にリフトオフ法によりレジスト膜を剥離すると、レジスト上に形成された電極層はレジストと共に除去されるので、低抵抗化処理された箇所にのみ電極層が残留し、それぞれドレイン電極15−1、及びソース電極15−2が形成される(図13)。   10 to 13 are schematic views showing a manufacturing process by a resistance reduction process according to another aspect of the present invention. 2 to 6 are the same as those in the first aspect. After the resistance layer 6 is formed, a resist pattern in which only a region where the source electrode and the drain electrode are provided is formed by photolithography (FIG. 10). Using the resist pattern as a mask, a resistance reduction process such as oxygen plasma radiation or UV ozone irradiation is performed (FIG. 10). The electrical resistance of the location exposed to the irradiation decreases (FIG. 11). Then, an electrode layer for forming a source electrode and a drain electrode is formed on the entire surface (FIG. 12). Thereafter, when the resist film is peeled off by the lift-off method, the electrode layer formed on the resist is removed together with the resist, so that the electrode layer remains only in the portion subjected to the resistance reduction treatment, and the drain electrode 15-1, A source electrode 15-2 is formed (FIG. 13).

図14は、本発明の製造方法によって得られる別の態様の薄膜電界効果型トランジスタである。図1と同様の構成を有するが、ゲート電極と未低抵抗化領域が平面上重なり合っている(隙間d、d’=0;(ゲート電極の幅)−(未低抵抗化領域の幅)=0)。
図15は、比較の態様の薄膜電界効果型トランジスタである。図1と同様の構成を有するが、ゲート電極面の幅より未低抵抗化領域の幅が広い(隙間d、d’:(ゲート電極の幅)−(未低抵抗化領域の幅)<0)。
FIG. 14 shows a thin film field effect transistor according to another embodiment obtained by the manufacturing method of the present invention. Although the structure is the same as that in FIG. 1, the gate electrode and the non-low resistance region overlap on a plane (gap d, d ′ = 0; (gate electrode width) − (non-low resistance region width)) = 0).
FIG. 15 shows a thin film field effect transistor according to a comparative example. 1 has the same configuration, but the width of the unreduced region is wider than the width of the gate electrode surface (gap d, d ′: (gate electrode width) − (unreduced region width)) <0. ).

2)電気伝導度
本発明における活性層及び抵抗層の電気伝導度について説明する。
電気伝導度とは、物質の電気伝導のしやすさを表す物性値であり、物質のキャリア濃度n、電気素量をe、キャリア移動度μとすると物質の電気伝導度σは以下の式で表される。
σ=neμ
活性層又は抵抗層がn型半導体である時はキャリアは電子であり、キャリア濃度とは電子キャリア濃度を、キャリア移動度とは電子移動度を示す。同様に又は抵抗層がp型半導体ではキャリアは正孔であり、キャリア濃度とは、正孔キャリア濃度を、キャリア移動度とは正孔移動度を示す。尚、物質のキャリア濃度とキャリア移動度とは、ホール測定により求めることができる。
2) Electric conductivity The electric conductivity of the active layer and the resistance layer in the present invention will be described.
The electrical conductivity is a physical property value indicating the ease of electrical conduction of a substance. When the carrier concentration n of the substance is e, the elementary charge is e, and the carrier mobility is μ, the electrical conductivity σ of the substance is expressed by the following equation. expressed.
σ = neμ
When the active layer or the resistance layer is an n-type semiconductor, the carriers are electrons, the carrier concentration indicates the electron carrier concentration, and the carrier mobility indicates the electron mobility. Similarly, when the resistance layer is a p-type semiconductor, the carriers are holes, the carrier concentration indicates the hole carrier concentration, and the carrier mobility indicates the hole mobility. The carrier concentration and carrier mobility of the substance can be obtained by Hall measurement.

<電気伝導度の求め方>
厚みが分かっている膜のシート抵抗を測定することにより、膜の電気伝導度を求めることができる。半導体の電気伝導度は温度より変化するが、本文記載の電気伝導度は、室温(20℃)での電気伝導度を示す。
<How to find electrical conductivity>
By measuring the sheet resistance of a film whose thickness is known, the electrical conductivity of the film can be determined. Although the electrical conductivity of a semiconductor varies with temperature, the electrical conductivity described in the text indicates the electrical conductivity at room temperature (20 ° C.).

3)ゲート絶縁膜
ゲート絶縁膜としては、SiO、SiN、SiON、Al、Y、Ta、HfO等の絶縁体、又はそれらの化合物を少なくとも二つ以上含む混晶化合物が用いられる。また、ポリイミドのような高分子絶縁体もゲート絶縁膜として用いることができる。
3) Gate insulating film As the gate insulating film, at least two or more insulators such as SiO 2 , SiN x , SiON, Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , Ta 2 O 5 , and HfO 2 are used. A mixed crystal compound is used. A polymer insulator such as polyimide can also be used as the gate insulating film.

ゲート絶縁膜の膜厚としては10nm〜10μmが好ましい。ゲート絶縁膜はリーク電流を減らす、電圧耐性を上げる為に、ある程度膜厚を厚くする必要がある。しかし、ゲート絶縁膜の膜厚を厚くすると、TFTの駆動電圧の上昇を招く結果となる。その為、ゲート絶縁膜の膜厚は無機絶縁体だと50nm〜1000nm、高分子絶縁体だと0.5μm〜5μmで用いられることが、より好ましい。特に、HfOのような高誘電率絶縁体をゲート絶縁膜に用いると、膜厚を厚くしても、低電圧でのTFT駆動が可能であるので、特に好ましい。 The thickness of the gate insulating film is preferably 10 nm to 10 μm. The gate insulating film needs to be thickened to some extent in order to reduce leakage current and increase voltage resistance. However, increasing the thickness of the gate insulating film results in an increase in the driving voltage of the TFT. Therefore, it is more preferable that the film thickness of the gate insulating film is 50 nm to 1000 nm for an inorganic insulator and 0.5 μm to 5 μm for a polymer insulator. In particular, it is particularly preferable to use a high dielectric constant insulator such as HfO 2 for the gate insulating film because TFT driving at a low voltage is possible even if the film thickness is increased.

4)活性層、抵抗層
本発明に用いられる活性層及び抵抗層には、酸化物半導体を用いることが好ましい。特にアモルファス酸化物半導体がさらに好ましい。酸化物半導体、特にアモルファス酸化物半導体は、低温で成膜可能である為に、プラスティックのような可撓性のある樹脂基板に作製が可能である。低温で作製可能な良好なアモルファス酸化物半導体としては、特開2006−165529号公報に開示されているような、Inを含む酸化物、InとZnを含む酸化物、In、Ga及びZnを含有する酸化物であり、組成構造としては、InGaO(ZnO)(mは6未満の自然数)のものが好ましいことが知られている。これらは、キャリアが電子のn型半導体である。もちろん、ZnO・Rh、CuGaO、SrCuのようなp型酸化物半導体を活性層及び抵抗層に用いても良い。
4) Active layer and resistance layer It is preferable to use an oxide semiconductor for the active layer and the resistance layer used in the present invention. In particular, an amorphous oxide semiconductor is more preferable. An oxide semiconductor, particularly an amorphous oxide semiconductor, can be formed at a low temperature, and thus can be formed over a flexible resin substrate such as a plastic. Good amorphous oxide semiconductors that can be manufactured at low temperatures include oxides containing In, oxides containing In and Zn, In, Ga, and Zn as disclosed in JP-A-2006-165529. It is known that InGaO 3 (ZnO) m (m is a natural number of less than 6) is preferable as the composition structure. These are n-type semiconductors whose carriers are electrons. Of course, a p-type oxide semiconductor such as ZnO.Rh 2 O 3 , CuGaO 2 , or SrCu 2 O 2 may be used for the active layer and the resistance layer.

具体的に本発明に係るアモルファス酸化物半導体は、In−Ga−Zn−Oを含み構成され、結晶状態における組成がInGaO(ZnO)(mは6未満の自然数)で表されるアモルファス酸化物半導体が好ましい。特に、InGaZnOがより好ましい。この組成のアモルファス酸化物半導体の特徴としては、電気伝導度が増加するにつれ、電子移動度が増加する傾向を示す。また、電気伝導度を制御するには、成膜中の酸素分圧より制御が可能であることが特開2006−165529号公報に開示されている。
もちろん、活性層及び抵抗層には酸化物半導体だけではなく、Si、Geなどの無機半導体、GaAs等の化合物半導体、ペンタセン、ポリチオフェン等の有機半導体材料、カーボンナノチューブ等にも適応可能である。
Specifically, the amorphous oxide semiconductor according to the present invention includes In—Ga—Zn—O, and the composition in the crystalline state is represented by InGaO 3 (ZnO) m (m is a natural number of less than 6). A physical semiconductor is preferred. In particular, InGaZnO 4 is more preferable. As an amorphous oxide semiconductor having this composition, the electron mobility tends to increase as the electrical conductivity increases. Japanese Patent Laid-Open No. 2006-165529 discloses that the electric conductivity can be controlled by the oxygen partial pressure during film formation.
Of course, the active layer and the resistance layer can be applied not only to oxide semiconductors but also to inorganic semiconductors such as Si and Ge, compound semiconductors such as GaAs, organic semiconductor materials such as pentacene and polythiophene, carbon nanotubes, and the like.

<活性層及び抵抗層の電気伝導度>
本発明における活性層は、ゲート絶縁膜に近接し、ソース電極及びドレイン電極に近接する抵抗層より高い電気伝導度を有することを特徴とする。
好ましくは、前記活性層の電気伝導度が10−6Scm−1以上10Scm−1未満である。より好ましくは10−4Scm−1以上10Scm−1未満であり、さらに好ましくは10−1Scm−1以上10Scm−1未満である。
抵抗層の電気伝導度は、低抵抗化処理を受ける以前には、1−9Scm−1以下であり、より好ましくは10−10Scm−1以下である。
<Electrical conductivity of active layer and resistance layer>
In the present invention, the active layer is close to the gate insulating film and has a higher electric conductivity than the resistance layer close to the source electrode and the drain electrode.
Preferably, the electric conductivity of the active layer is 10 −6 Scm −1 or more and less than 10 2 Scm −1 . More preferably less than 10 -4 Scm -1 or more 10 2 Scm -1, more preferably less than 10 -1 Scm -1 or more 10 2 Scm -1.
Electrical conductivity of the resistive layer is previously subjected to resistance reduction processing is the 1 0 -9 Scm -1 or less, more preferably 10 -10 Scm -1 or less.

<活性層と抵抗層の膜厚>
抵抗層の膜厚が活性層の膜厚より厚いことが好ましい。より好ましくは、抵抗層の膜厚/活性層の膜厚比が1を越え100以下、さらに好ましくは1を越え10以下である。
活性層の膜厚は、1nm以上100nm以下が好ましく、より好ましくは2.5nm以上30nm以下である。抵抗層の膜厚は、5nm以上500nm以下が好ましく、より好ましくは10nm以上100nm以下である。低抵抗化処理された領域の厚みは、抵抗層の厚み、即ち未低抵抗化領域の厚みに等しい。
<Thickness of active layer and resistance layer>
The resistance layer is preferably thicker than the active layer. More preferably, the ratio of the thickness of the resistance layer to the thickness of the active layer is more than 1 and 100 or less, more preferably more than 1 and 10 or less.
The thickness of the active layer is preferably 1 nm to 100 nm, more preferably 2.5 nm to 30 nm. The thickness of the resistance layer is preferably 5 nm or more and 500 nm or less, and more preferably 10 nm or more and 100 nm or less. The thickness of the region subjected to the resistance reduction treatment is equal to the thickness of the resistance layer, that is, the thickness of the non-resistance reduction region.

上記の構成の活性層及び抵抗層を用いることにより、ON/OFF比が10以上のトランジスタ特性を実現できる。 By using the active layer and the resistance layer having the above structure, transistor characteristics with an ON / OFF ratio of 10 6 or more can be realized.

<電気伝導度の調整手段>
電気伝導度の調整手段としては、活性層及び抵抗層が酸化物半導体である場合は下記の手段を挙げることが出来る。
<Measuring means for electrical conductivity>
As a means for adjusting electric conductivity, the following means can be cited when the active layer and the resistance layer are oxide semiconductors.

(1)酸素欠陥による調整
酸化物半導体において、酸素欠陥ができると、キャリア電子が発生し、電気伝導度が大きくなることが知られている。よって、酸素欠陥量を調整することにより、酸化物半導体の電気伝導度を制御することが可能である。酸素欠陥量を制御する具体的な方法としては、成膜中の酸素分圧、成膜後の後処理時の酸素濃度と処理時間等がある。ここでいう後処理とは、具体的に100℃以上の熱処理、酸素プラズマ、UVオゾン処理がある。これらの方法の中でも、生産性の観点から成膜中の酸素分圧を制御する方法が好ましい。成膜中の酸素分圧を調整することにより、酸化物半導体の電気伝導度の制御ができることは、特開2006−165529号公報に開示されており、本手法を利用することができる。
(1) Adjustment by oxygen defect It is known that when an oxygen defect is formed in an oxide semiconductor, carrier electrons are generated and electric conductivity is increased. Therefore, the electric conductivity of the oxide semiconductor can be controlled by adjusting the amount of oxygen defects. Specific methods for controlling the amount of oxygen defects include oxygen partial pressure during film formation, oxygen concentration and treatment time during post-treatment after film formation, and the like. Specific examples of post-treatment include heat treatment at 100 ° C. or higher, oxygen plasma, and UV ozone treatment. Among these methods, a method of controlling the oxygen partial pressure during film formation is preferable from the viewpoint of productivity. JP-A 2006-165529 discloses that the electric conductivity of an oxide semiconductor can be controlled by adjusting the oxygen partial pressure during film formation, and this technique can be used.

(2)組成比による調整
酸化物半導体の金属組成比を変えることにより、電気伝導度が変化することが知られている。例えば、InGaZn1−XMgにおいて、Mgの比率が増えていくと、電気伝導度が小さくなることが、特開2006−165529号公報に開示されている。また、(In1−X(ZnO)の酸化物系において、Zn/In比が10%以上では、Zn比率が増加するにつれ、電気伝導度が小さくなることが報告されている(「透明導電膜の新展開II」シーエムシー出版 P.34−35)。これら組成比を変える具体的な方法としては、例えば、スパッタによる成膜方法においては、組成比が異なるターゲットを用いる。または、多元のターゲットにより、共スパッタし、そのスパッタレートを個別に調整することにより、膜の組成比を変えることが可能である。
(2) Adjustment by composition ratio It is known that the electrical conductivity changes by changing the metal composition ratio of an oxide semiconductor. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-165529 discloses that in InGaZn 1-X Mg X O 4 , the electrical conductivity decreases as the Mg ratio increases. In addition, in the oxide system of (In 2 O 3 ) 1-X (ZnO) X , it has been reported that when the Zn / In ratio is 10% or more, the electrical conductivity decreases as the Zn ratio increases. ("New development of transparent conductive film II" CMC Publishing Co., Ltd. P.34-35). As specific methods for changing these composition ratios, for example, in a film formation method by sputtering, targets having different composition ratios are used. Alternatively, it is possible to change the composition ratio of the film by co-sputtering with a multi-target and adjusting the sputtering rate individually.

(3)不純物による調整
酸化物半導体に、Li,Na,Mn,Ni,Pd,Cu,Cd,C,N,又はP等の元素を不純物として添加することにより、電子キャリア濃度を減少させること、つまり電気伝導度を小さくすることが可能であることが、特開2006−165529号公報に開示されている。不純物を添加する方法としては、酸化物半導体と不純物元素とを共蒸着により行う、成膜された酸化物半導体膜に不純物元素のイオンをイオンドープ法により行う等がある。
(3) Adjustment by impurities By adding an element such as Li, Na, Mn, Ni, Pd, Cu, Cd, C, N, or P to the oxide semiconductor as an impurity, reducing the electron carrier concentration, That is, it is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-165529 that electric conductivity can be reduced. As a method for adding an impurity, an oxide semiconductor and an impurity element are co-evaporated, an ion of the impurity element is added to the formed oxide semiconductor film by an ion doping method, or the like.

(4)酸化物半導体材料による調整
上記(1)〜(3)においては、同一酸化物半導体系での電気伝導度の調整方法を述べたが、もちろん酸化物半導体材料を変えることにより、電気伝導度を変えることができる。例えば、一般的にSnO系酸化物半導体は、In系酸化物半導体に比べて電気伝導度が小さいことが知られている。このように酸化物半導体材料を変えることにより、電気伝導度の調整が可能である。特に電気伝導度の小さい酸化物材料としては、Al、Ga、ZrO、Y、Ta、MgO、又はHfO等の酸化物絶縁体材料が知られており、これらを用いることも可能である。
電気伝導度を調整する手段としては、上記(1)〜(4)の方法を単独に用いても良いし、組み合わせても良い。
(4) Adjustment by oxide semiconductor material In the above (1) to (3), the method for adjusting the electric conductivity in the same oxide semiconductor system has been described. Of course, the electric conductivity can be changed by changing the oxide semiconductor material. You can change the degree. For example, it is generally known that a SnO 2 oxide semiconductor has a lower electrical conductivity than an In 2 O 3 oxide semiconductor. By changing the oxide semiconductor material in this manner, the electric conductivity can be adjusted. In particular, as an oxide material having low electrical conductivity, oxide insulator materials such as Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , ZrO 2 , Y 2 O 3 , Ta 2 O 3 , MgO, or HfO 3 are known. These can also be used.
As means for adjusting the electrical conductivity, the above methods (1) to (4) may be used alone or in combination.

<活性層及び抵抗層の形成方法>
活性層及び抵抗層の成膜方法は、酸化物半導体の多結晶焼結体をターゲットとして、気相成膜法を用いるのが良い。気相成膜法の中でも、スパッタリング法、パルスレーザー蒸着法(PLD法)が適している。さらに、量産性の観点から、スパッタリング法が好ましい。
<Method for forming active layer and resistance layer>
As a method for forming the active layer and the resistance layer, a vapor phase film formation method is preferably used with a polycrystalline sintered body of an oxide semiconductor as a target. Among vapor deposition methods, sputtering and pulsed laser deposition (PLD) are suitable. Furthermore, the sputtering method is preferable from the viewpoint of mass productivity.

例えば、RFマグネトロンスパッタリング蒸着法により、真空度及び酸素流量を制御して成膜される。酸素流量が多いほど電気伝導度を小さくすることができる。   For example, the film is formed by controlling the degree of vacuum and the oxygen flow rate by RF magnetron sputtering deposition. The greater the oxygen flow rate, the smaller the electrical conductivity.

成膜した膜は、周知のX線回折法によりアモルファス膜であることが確認できる。
また、膜厚は触針式表面形状測定により求めることができる。組成比は、RBS(ラザフォード後方散乱)分析法により求めることができる。
The formed film can be confirmed to be an amorphous film by a known X-ray diffraction method.
The film thickness can be determined by stylus surface shape measurement. The composition ratio can be determined by an RBS (Rutherford backscattering) analysis method.

5)低抵抗化処理
本発明に於ける低抵抗化処理は、抵抗層の電気伝導度を低下させ、ソース電極及びドレイン電極と活性層とを電気的接続するものである。
低抵抗化処理後の抵抗層の電気伝導度(低抵抗化領域の電気伝導度)は、10−8Scm−1以上である。より好ましくは、10−6Scm−1以上、さらに好ましくは10Scm−1以上である。
5) Low resistance treatment The low resistance treatment in the present invention is to lower the electrical conductivity of the resistance layer and to electrically connect the source and drain electrodes and the active layer.
Electrical conductivity of the resistive layer after the low resistance Koka treatment (electric conductivity of the low-resistance region) is 10 -8 Scm -1 or higher. More preferably, it is 10 < -6 > Scm < -1 > or more, More preferably, it is 10 < 0 > Scm < -1 > or more.

低抵抗化処理手段としては、酸化物半導体が酸素濃度によって電気伝導度が異なることを利用して、酸素によるプラズマ照射、UVオゾン処理を利用する。低下率は、プラズマ照射の照射エネルギー強度、UVオゾン処理におけるオゾン発生濃度及び照射時間によって制御することができる。プラズマ照射装置、UVオゾン処理装置は特に制限されるものではなく、一般に市販されている装置を利用することができる。 The resistance reduction processing means, the oxide semiconductor is based on the fact that electric conductivity varies by oxygen concentration, the oxygen plasma irradiation, it takes advantage of UV ozone treatment. The reduction rate can be controlled by the irradiation energy intensity of plasma irradiation, the ozone generation concentration in the UV ozone treatment, and the irradiation time. The plasma irradiation apparatus and the UV ozone treatment apparatus are not particularly limited, and commercially available apparatuses can be used.

6)ゲート電極
本発明におけるゲート電極としては、例えば、Al、Mo、Cr、Ta、Ti、Au、またはAg等の金属、Al−Nd、APC等の合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の金属酸化物導電膜、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロ−ルなどの有機導電性化合物、またはこれらの混合物を好適に挙げられる。
ゲート電極の厚みは、10nm以上1000nm以下とすることが好ましい。
6) Gate electrode Examples of the gate electrode in the present invention include metals such as Al, Mo, Cr, Ta, Ti, Au, or Ag, alloys such as Al-Nd and APC, tin oxide, zinc oxide, indium oxide, Preferable examples include metal oxide conductive films such as indium tin oxide (ITO) and zinc indium oxide (IZO), organic conductive compounds such as polyaniline, polythiophene, and polypyrrole, or mixtures thereof.
The thickness of the gate electrode is preferably 10 nm or more and 1000 nm or less.

電極の成膜法は特に限定されることはなく、印刷方式、コ−ティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレ−ティング法等の物理的方式、CVD、プラズマCVD法等の化学的方式、などの中から前記材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って前記基板上に形成することができる。例えば、ITOを選択する場合には、直流あるいは高周波スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレ−ティング法等に従って行うことができる。またゲート電極の材料として有機導電性化合物を選択する場合には湿式製膜法に従って行うことができる。   The electrode film formation method is not particularly limited, and may be a printing method, a wet method such as a coating method, a physical method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or an ion plating method, a CVD method, a plasma CVD method, or the like. It can be formed on the substrate according to a method appropriately selected in consideration of suitability with the material from among chemical methods. For example, when ITO is selected, it can be performed according to a direct current or high frequency sputtering method, a vacuum deposition method, an ion plating method, or the like. When an organic conductive compound is selected as the material for the gate electrode, it can be performed according to a wet film forming method.

7)ソース電極及びドレイン電極
本発明におけるソース電極及びドレイン電極材料として、例えば、Al、Mo、Cr、Ta、Ti、Au、またはAg等の金属、Al−Nd、APC等の合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の金属酸化物導電膜、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロ−ルなどの有機導電性化合物、またはこれらの混合物を好適に挙げられる。
ソース電極及びドレイン電極の厚みは、10nm以上1000nm以下とすることが好ましい。
7) Source electrode and drain electrode As the source electrode and drain electrode material in the present invention, for example, metal such as Al, Mo, Cr, Ta, Ti, Au, or Ag, alloy such as Al-Nd, APC, tin oxide, Preferred examples include metal oxide conductive films such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), and zinc indium oxide (IZO), organic conductive compounds such as polyaniline, polythiophene, and polypyrrole, or mixtures thereof. .
The thickness of the source electrode and the drain electrode is preferably 10 nm or more and 1000 nm or less.

電極の製膜法は特に限定されることはなく、印刷方式、コ−ティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレ−ティング法等の物理的方式、CVD、プラズマCVD法等の化学的方式、などの中から前記材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って前記基板上に形成することができる。例えば、ITOを選択する場合には、直流あるいは高周波スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレ−ティング法等に従って行うことができる。またソース電極及びドレイン電極の材料として有機導電性化合物を選択する場合には湿式製膜法に従って行うことができる。   The electrode film formation method is not particularly limited, and may be a printing method, a wet method such as a coating method, a physical method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or an ion plating method, a CVD method, a plasma CVD method, or the like. It can be formed on the substrate according to a method appropriately selected in consideration of suitability with the material from among chemical methods. For example, when ITO is selected, it can be performed according to a direct current or high frequency sputtering method, a vacuum deposition method, an ion plating method, or the like. Further, when an organic conductive compound is selected as a material for the source electrode and the drain electrode, it can be performed according to a wet film forming method.

8)基板
本発明に用いられる基板は特に限定されることはなく、例えばYSZ(ジルコニア安定化イットリウム)、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリブチレンテレフタレ−ト、ポリエチレンナフタレ−ト等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカ−ボネ−ト、ポリエ−テルスルホン、ポリアリレ−ト、アリルジグリコ−ルカ−ボネ−ト、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ(クロロトリフルオロエチレン)等の合成樹脂等の有機材料、などが挙げられる。前記有機材料の場合、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、加工性、低通気性、又は低吸湿性等に優れていることが好ましい。
8) Substrate The substrate used in the present invention is not particularly limited. For example, YSZ (zirconia stabilized yttrium), inorganic materials such as glass, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate Synthetic resins such as polyester such as polyester, polystyrene, polycarbonate, polyethersulfone, polyarylate, allyl diglycol carbonate, polyimide, polycycloolefin, norbornene resin, poly (chlorotrifluoroethylene), etc. Organic materials, and the like. In the case of the said organic material, it is preferable that it is excellent in heat resistance, dimensional stability, solvent resistance, electrical insulation, workability, low air permeability, or low hygroscopicity.

本発明においては特に可撓性基板が好ましく用いられる。可撓性基板に用いる材料としては、透過率の高い有機プラスチックフィルムが好ましく、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ(クロロトリフルオロエチレン)等のプラスティックフィルムを用いることができる。また、フィルム状プラスティック基板には、絶縁性が不十分の場合は絶縁層、水分や酸素の透過を防止するためのガスバリア層、フィルム状プラスティック基板の平坦性や電極や活性層との密着性を向上するためのアンダーコート層等を備えることも好ましい。   In the present invention, a flexible substrate is particularly preferably used. The material used for the flexible substrate is preferably an organic plastic film having a high transmittance. For example, polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene phthalate, polyethylene naphthalate, polystyrene, polycarbonate, polyethersulfone, polyarylate, polyimide, polycyclo Plastic films such as olefin, norbornene resin, and poly (chlorotrifluoroethylene) can be used. In addition, if the insulating property is insufficient for the film-like plastic substrate, the insulating layer, the gas barrier layer for preventing the transmission of moisture and oxygen, the flatness of the film-like plastic substrate and the adhesion with the electrode and active layer It is also preferable to provide an undercoat layer or the like for improvement.

ここで、可撓性基板の厚みは、50μm以上500μm以下とすることが好ましい。これは、可撓性基板の厚みを50μm未満とした場合には、基板自体が十分な平坦性を保持することが難しいためである。また、可撓性基板の厚みを500μmよりも厚くした場合には、基板自体を自由に曲げることが困難になる、すなわち基板自体の可撓性が乏しくなるためである。   Here, the thickness of the flexible substrate is preferably 50 μm or more and 500 μm or less. This is because it is difficult for the substrate itself to maintain sufficient flatness when the thickness of the flexible substrate is less than 50 μm. Further, when the thickness of the flexible substrate is more than 500 μm, it is difficult to bend the substrate itself freely, that is, the flexibility of the substrate itself is poor.

9)保護絶縁膜
必要によって、TFT上に保護絶縁膜を設けても良い。保護絶縁膜は、活性層または抵抗層の半導体層を大気による劣化から保護する目的や、TFT上に作製される電子デバイスとを絶縁する目的がある。
9) Protective insulating film If necessary, a protective insulating film may be provided on the TFT. The protective insulating film has a purpose of protecting the semiconductor layer of the active layer or the resistance layer from deterioration due to the atmosphere and a purpose of insulating the electronic device manufactured on the TFT.

その具体例としては、MgO、SiO、SiO、Al、GeO、NiO、CaO、BaO、Fe、Y、又はTiO等の金属酸化物、SiN、SiN等の金属窒化物、MgF、LiF、AlF、又はCaF等の金属フッ化物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも1種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率1%以上の吸水性物質、吸水率0.1%以下の防湿性物質等が挙げられる。 Specific examples thereof include MgO, SiO, SiO 2 , Al 2 O 3 , GeO, NiO, CaO, BaO, Fe 2 O 3 , Y 2 O 3 , or metal oxides such as TiO 2 , SiN x , SiN x. Metal nitride such as O y , metal fluoride such as MgF 2 , LiF, AlF 3 , or CaF 2 , polyethylene, polypropylene, polymethyl methacrylate, polyimide, polyurea, polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, polydichloro Difluoroethylene, a copolymer of chlorotrifluoroethylene and dichlorodifluoroethylene, a copolymer obtained by copolymerizing a monomer mixture containing tetrafluoroethylene and at least one comonomer, and a cyclic structure in the copolymer main chain Fluorine-containing copolymer having water absorption of 1% or more And moisture-proof substances having a water absorption rate of 0.1% or less.

保護絶縁膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、MBE(分子線エピタキシ)法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法(高周波励起イオンプレーティング法)、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、ガスソースCVD法、コーティング法、印刷法、又は転写法を適用できる。   The method for forming the protective insulating film is not particularly limited. For example, a vacuum deposition method, a sputtering method, a reactive sputtering method, an MBE (molecular beam epitaxy) method, a cluster ion beam method, an ion plating method, a plasma polymerization method ( High-frequency excitation ion plating method), plasma CVD method, laser CVD method, thermal CVD method, gas source CVD method, coating method, printing method, or transfer method can be applied.

10)後処理
必要によって、TFTの後処理として、熱処理を行っても良い。熱処理としては、温度100℃以上で、大気下または窒素雰囲気下で行う。熱処理を行う工程としては、半導体層を成膜の後でも良いし、TFT作製工程の最後に行っても良い。熱処理を行うことにより、TFTの特性の面内バラつきが抑制される、駆動安定性が向上する等の効果がある。
10) Post-treatment If necessary, heat treatment may be performed as a post-treatment of the TFT. The heat treatment is performed at a temperature of 100 ° C. or higher in the air or in a nitrogen atmosphere. As a process of performing the heat treatment, the semiconductor layer may be formed after the film formation or may be performed at the end of the TFT manufacturing process. By performing the heat treatment, there are effects such as suppression of in-plane variation in TFT characteristics and improvement in driving stability.

2.表示装置
本発明の電界効果型薄膜トランジスタは、液晶やEL素子を用いた画像表示装置、特に平面薄型表示装置(Flat Panel Display:FPD)に好ましく用いられる。より好ましくは、基板に有機プラスチックフィルムのような可撓性基板を用いたフレキシブル表示装置に用いられる。特に、本発明の電界効果型薄膜トランジスタは、移動度が高いことから有機EL素子を用いた表示装置、フレキシブル有機EL表示装置に最も好ましく用いられる。
2. Display Device The field effect thin film transistor of the present invention is preferably used for an image display device using liquid crystal or an EL element, in particular, a flat panel display (FPD). More preferably, it is used for a flexible display device using a flexible substrate such as an organic plastic film as the substrate. In particular, the field effect thin film transistor of the present invention is most preferably used for a display device using an organic EL element and a flexible organic EL display device because of its high mobility.

(応用)
本発明の電界効果型薄膜トランジスタは、上記表示装置、特にFPDのスイッチング素子、駆動素子として用いられ、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モニター、あるいは一般照明を含む広い分野で幅広い分野で応用される。
また、本発明の電界効果型薄膜トランジスタは、表示装置以外にも、有機プラスチックフィルムのような可撓性基板上に本発明の電界効果型薄膜トランジスタを形成し、ICカードやIDタグなどに幅広く応用が可能である。
(application)
The field effect thin film transistor of the present invention is used as a switching device and a driving device of the above display device, particularly an FPD, and is a mobile phone display, personal digital assistant (PDA), computer display, automobile information display, TV monitor, or general illumination. It is applied in a wide range of fields including
In addition to the display device, the field effect thin film transistor of the present invention can be widely applied to IC cards, ID tags, etc. by forming the field effect thin film transistor of the present invention on a flexible substrate such as an organic plastic film. Is possible.

以下に、本発明の薄膜電界効果型トランジスタについて、実施例により説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the thin film field effect transistor of the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1
1.TFT素子の作製
1)比較のTFT素子Aの作製
下記により基準となる低抵抗化処理を施さないTFT素子Aを作製した。
基板としては、無アルカリガラス板(コーニング社、品番NO.1737)を用いた。
純水15分→アセトン15分→純水15分の順で超音波洗浄を行った前記基板上に、ゲート電極としてMoを40nmに成膜した。Moの成膜には、DCマグネトロンスパッタリング法(スパッタリング条件:DCパワー380W、スパッタガスAr=13sccm、圧力0.4Pa、144sec)にて行った。フォトリソグラフィー+エッチング法によりパターン化した。
Example 1
1. Production of TFT Element 1) Production of Comparative TFT Element A A TFT element A not subjected to a resistance reduction treatment as a reference was produced as follows.
As the substrate, an alkali-free glass plate (Corning, product number NO. 1737) was used.
On the substrate that had been subjected to ultrasonic cleaning in the order of 15 minutes of pure water → 15 minutes of acetone → 15 minutes of pure water, a film of Mo was formed to a thickness of 40 nm as a gate electrode. The Mo film was formed by DC magnetron sputtering (sputtering conditions: DC power 380 W, sputtering gas Ar = 13 sccm, pressure 0.4 Pa, 144 sec). Patterning was performed by photolithography + etching.

次にゲート電極上に、下記のゲート絶縁膜の形成を行った。
ゲート絶縁膜:SiOをRFマグネトロンスパッタ真空蒸着法(条件:ターゲットSiO、成膜温度54℃、スパッタガスAr/O=12/2sccm、RFパワー400W、成膜圧力0.4Pa、4172sec)にて200nm形成し、ゲート絶縁膜を設けた。ゲート絶縁膜SiOのパターニングには、リフトオフ法により行った。
Next, the following gate insulating film was formed on the gate electrode.
Gate insulating film: RF 2 by RF magnetron sputtering vacuum deposition method (conditions: target SiO 2 , film forming temperature 54 ° C., sputtering gas Ar / O 2 = 12/2 sccm, RF power 400 W, film forming pressure 0.4 Pa, 4172 sec) And a gate insulating film was provided. The gate insulating film SiO 2 was patterned by a lift-off method.

次に、ゲート絶縁膜上に、下記条件でIGZOからなる活性層を厚み30nmに設けた。
活性層:InGaZnOの組成を有する多結晶焼結体をターゲットとして、RFマグネトロンスパッタリング法により、Ar流量97sccm、O流量1.5sccm、RFパワー200W、圧力0.4Pa、432secの条件で行った。
Next, an active layer made of IGZO was provided to a thickness of 30 nm on the gate insulating film under the following conditions.
Active layer: The target was a polycrystalline sintered body having a composition of InGaZnO 4 , and was performed by RF magnetron sputtering under the conditions of Ar flow rate 97 sccm, O 2 flow rate 1.5 sccm, RF power 200 W, pressure 0.4 Pa, 432 sec. .

次に、上記活性層上に、下記条件でIGZOからなる抵抗層を厚み40nmに設けた。
抵抗層:InGaZnOの組成を有する多結晶焼結体をターゲットとして、RFマグネトロンスパッタリング法により、Ar流量13sccm、O流量1.5sccm、RFパワー200W、圧力0.4Pa、720secの条件で行った。
Next, a resistance layer made of IGZO was provided on the active layer to a thickness of 40 nm under the following conditions.
Resistance layer: A polycrystalline sintered body having a composition of InGaZnO 4 was used as a target, and was performed by RF magnetron sputtering under the conditions of Ar flow rate 13 sccm, O 2 flow rate 1.5 sccm, RF power 200 W, pressure 0.4 Pa, 720 sec. .

次いで、上記抵抗層の上にソース電極及びドレイン電極としてITOを40nmの厚みにRFマグネトロンスパッタリング法(条件:成膜温度43℃、スパッタガスAr=13sccm、RFパワー40W、成膜圧力0.4Pa、1573sec)にて、形成した。ソース電極およびドレイン電極のパターニングには、リフトオフ法により行った。   Next, ITO is used as a source electrode and a drain electrode on the resistance layer to a thickness of 40 nm by RF magnetron sputtering (conditions: film formation temperature 43 ° C., sputtering gas Ar = 13 sccm, RF power 40 W, film formation pressure 0.4 Pa, 1573 sec). The patterning of the source electrode and the drain electrode was performed by a lift-off method.

2)低抵抗化処理を施したTFTの作製
図1で示される構成のTFTの作製例である。
上記の基準となるTFT素子の作製において、抵抗層を設置後、ソース電極及びドレイン電極を設置する前に、フォトリソグラフィー法によりレジストパターンを形成し、ソース電極及びドレイン電極が設置される領域に低抵抗化処理工程を施した。
TFTのサイズは、チャネル長を200μm、チャネル幅を1000μmとなるように、レジストにより保護される抵抗層の幅はゲート絶縁膜より5μm狭く形成した(d、d’=5μm)。
2) Fabrication of TFT subjected to resistance reduction treatment This is a fabrication example of a TFT having the configuration shown in FIG.
In the fabrication of the above-mentioned reference TFT element, a resist pattern is formed by a photolithography method after the resistance layer is installed and before the source electrode and the drain electrode are installed, and the resist pattern is formed in the region where the source electrode and the drain electrode are installed. A resistance treatment process was performed.
The width of the resistance layer protected by the resist was 5 μm narrower than the gate insulating film (d, d ′ = 5 μm) so that the TFT had a channel length of 200 μm and a channel width of 1000 μm.

<抵抗化処理条件>
A)UVオゾン処理
条件:60mW/cmの強度でUVオゾン照射を行った。
B)Oプラズマ処理
条件:O0.2Sccm、RFパワー50Wの条件でOプラズマ処理を行った。
<Resistance treatment conditions>
A) UV ozone treatment Conditions: UV ozone irradiation was performed at an intensity of 60 mW / cm 2 .
B) O 2 plasma treatment conditions: O 2 0.2 sccm, the O 2 plasma treatment under conditions of RF power 50W was carried out.

低抵抗化処理による抵抗層の電気伝導度の変化については、基板上に抵抗層のみを設置した測定用試料を作製し、TFT素子作製におけると同じ条件で抵抗化処理工程を施して得られたサンプルについて測定し、得られた値から計算し抵抗層の電気伝導度と代用した。   The change in electrical conductivity of the resistance layer due to the low resistance treatment was obtained by preparing a measurement sample in which only the resistance layer was provided on the substrate and performing the resistance treatment process under the same conditions as in the TFT device production. It measured about the sample, calculated from the obtained value, and substituted with the electrical conductivity of the resistance layer.

−電気伝導度の測定方法−
物性測定用サンプルの電気伝導度は、サンプルの測定されたシート抵抗と膜厚から計算し求めた。ここで、シート抵抗をρ(Ω/□)、膜厚をd(cm)とすると、電気伝導度σ(Scm−1)は、σ=1/(ρ*d)として算出される。
本実施例において、物性測定用サンプルのシート抵抗10Ω/□未満の領域ではロレスタ−GP(三菱化学社製)、シート抵抗10Ω/□以上の領域ではハイテスタ−UP(三菱化学社製)を用いて20℃の環境下で行った。物性測定用サンプルの膜厚測定には触針式表面形状測定器DekTak−6M(ULVAC社製)を用いた。
-Measuring method of electrical conductivity-
The electrical conductivity of the sample for measuring physical properties was calculated from the measured sheet resistance and film thickness of the sample. Here, when the sheet resistance is ρ (Ω / □) and the film thickness is d (cm), the electrical conductivity σ (Scm −1 ) is calculated as σ = 1 / (ρ * d).
In this example, (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) Loresta -GP in sheet resistance 10 7 Ω / □ of less than area of the sample for measuring physical properties, high tester -UP (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation in sheet resistance 10 7 Ω / □ or more regions ) In an environment of 20 ° C. A stylus type surface shape measuring device DekTak-6M (manufactured by ULVAC) was used for measuring the film thickness of the sample for measuring physical properties.

得られたUVオゾン処理、及びOプラズマ処理時間と電気伝導度の関係を図16、17及び表1に示した。UVオゾン処理工程によって、電気伝導度は2.8×10−10Scm−1から照射時間とともに上昇し、30minで8.0×10−5Scm−1まで上昇した。一方、Oプラズマ処理工程によって、電気伝導度は2.8×10−10Scm−1から照射時間とともに上昇し、7minで3.6×10Scm−1まで上昇した。
以上より、UVオゾン処理、及びOプラズマ処理時間の処理条件を変えることにより所望の値の電気伝導度まで上昇させることができることが判る。
The relationship between the obtained UV ozone treatment and O 2 plasma treatment time and electric conductivity is shown in FIGS. By the UV ozone treatment step, the electrical conductivity increased from 2.8 × 10 −10 Scm −1 with the irradiation time, and increased to 8.0 × 10 −5 Scm −1 in 30 minutes. On the other hand, the electrical conductivity increased from 2.8 × 10 −10 Scm −1 with the irradiation time by the O 2 plasma treatment step, and increased to 3.6 × 10 0 Scm −1 in 7 minutes.
From the above, it can be seen that the electrical conductivity can be increased to a desired value by changing the treatment conditions of the UV ozone treatment and the O 2 plasma treatment time.

同様に活性層についても電気伝導度を測定した結果、1.0×10−4Scm−1であった。 Similarly, the electrical conductivity of the active layer was measured and found to be 1.0 × 10 −4 Scm −1 .

本発明のTFT素子1は、上記実験No.1の条件、即ちUVオゾン5分の低抵抗化処理を施した。その他の工程は比較のTFT素子Aの作製と全く同様に行った。   The TFT element 1 of the present invention has the above-mentioned experiment No. 1. The resistance reduction treatment was performed under the condition 1, that is, UV ozone for 5 minutes. Other steps were performed in exactly the same manner as the fabrication of the comparative TFT element A.

2.性能評価
得られた各TFT素子について、ソース電極を0(ゼロ)Vとして、飽和領域ドレイン電圧Vd=+40V(ゲート電圧(Vg):−20V≦Vg≦+40V)でのTFT伝達特性の測定を行い、TFTの性能を評価した。TFT伝達特性の測定は、半導体パラメータ・アナライザー4156C(アジレントテクノロジー社製)を用いて行った。
2. Performance Evaluation With respect to each of the obtained TFT elements, the TFT transfer characteristics were measured at a saturation region drain voltage Vd = + 40 V (gate voltage (Vg): −20 V ≦ Vg ≦ + 40 V) with the source electrode set to 0 (zero) V. The performance of the TFT was evaluated. The measurement of TFT transfer characteristics was performed using a semiconductor parameter analyzer 4156C (manufactured by Agilent Technologies).

図18は、比較Aの素子と本発明の素子1のTFT伝達特性を示す電流−電圧特性曲線である。横軸はゲート電圧Vg、縦軸はドレイン電流Idである。   FIG. 18 is a current-voltage characteristic curve showing TFT transfer characteristics of the device of Comparative A and the device 1 of the present invention. The horizontal axis represents the gate voltage Vg, and the vertical axis represents the drain current Id.

−ON/OFF比の算出方法−
ON/OFF比はTFT伝達特性からドレイン電流Idにおける最大値Idmaxと最小値Idminとの比Idmax/Idminから求めた。
-ON / OFF ratio calculation method-
The ON / OFF ratio was determined from the ratio Id max / Id min between the maximum value Id max and the minimum value Id min in the drain current Id from the TFT transfer characteristics.

図18のTFT伝達特性の測定結果から得られたTFT特性を表2に示した。表2の結果より、本発明の素子1は、ON/OFF比が高く優れた性能を示した。
一方、抵抗の電気伝導度の小さい比較素子AはTFTとして動作しなかった。
Table 2 shows the TFT characteristics obtained from the measurement results of the TFT transfer characteristics shown in FIG. From the results shown in Table 2, the element 1 of the present invention showed excellent performance with a high ON / OFF ratio.
On the other hand, the comparative element A having a low resistance electrical conductivity did not operate as a TFT.

以上より明らかなように、活性層上に電気伝導度の小さい抵抗層を設けた後、ソース電極及びドレイン電極と接続する部分を低抵抗化処理することにより、活性層とソース電極及びドレイン電極間のコンタクト抵抗が低くなり、良好なTFT特性を示すこと、さらにON/OFF比が高い性能を示すことが見出された。また、ここで得られた抵抗層の電気伝導度は10−6オーダーであり、表1に示すように処理時間等で10−6以上の電気伝導度にすることが可能で、その場合にコンタクト抵抗をさらに低くすることが可能である。 As is clear from the above, a resistance layer having a low electrical conductivity is provided on the active layer, and then a resistance reduction treatment is performed on a portion connected to the source electrode and the drain electrode, so that the active layer is connected to the source electrode and the drain electrode. It has been found that the contact resistance is low, the TFT characteristics are good, and the ON / OFF ratio is high. Further, the electrical conductivity of the resistance layer obtained here is on the order of 10 −6 , and as shown in Table 1, the electrical conductivity can be made 10 −6 or more in the processing time or the like. The resistance can be further reduced.

実施例2
本発明の素子1の作製と同様にして、但し、ゲート電極の幅と未低抵抗化領域の幅を同一にし、ゲート電極と未低抵抗化領域とが重なり合った構成のTFT素子2を作製した(図14に示す構成)。
また、本発明の素子1の作製と同様にして、但し、ゲート電極の幅より未低抵抗化領域の幅が広く、未低抵抗化領域がゲート電極の領域をはみ出した構成の比較のTFT素子Bを作製した(図15に示す構成)。
得られた素子について、実施例1と同様にTFT性能を評価した結果、本発明の素子2はON/OFF比が高く、優れた性能を示したが、比較の素子BはON電流が低く、ON/OFF比が低い結果であった。
Example 2
Similar to the fabrication of the device 1 of the present invention, except that the gate electrode and the unreduced resistance region were made the same in width, and the TFT device 2 having a configuration in which the gate electrode and the unreduced resistance region overlapped was fabricated. (Configuration shown in FIG. 14).
Further, as in the manufacture of the element 1 of the present invention, a comparative TFT element having a configuration in which the width of the non-low resistance region is wider than the width of the gate electrode, and the non-low resistance region protrudes from the gate electrode region. B was produced (configuration shown in FIG. 15).
As a result of evaluating the TFT performance of the obtained device in the same manner as in Example 1, the device 2 of the present invention had a high ON / OFF ratio and showed excellent performance, but the comparative device B had a low ON current, The result was a low ON / OFF ratio.

本発明のTFT素子構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the TFT element structure of this invention. 本発明のTFT素子の製造方法について工程順を追って図2〜図9に示す。図2は基板である。The manufacturing order of the TFT element of the present invention is shown in FIGS. FIG. 2 shows a substrate. ゲート電極の形成工程である。It is a formation process of a gate electrode. ゲート絶縁膜の形成工程である。This is a step of forming a gate insulating film. 活性層の形成工程である。This is a process of forming an active layer. 抵抗層の形成工程である。It is a formation process of a resistance layer. 低抵抗化処理工程である。This is a low resistance treatment process. 低抵抗化処理された後の構成である。This is the configuration after the low resistance treatment. ソース電極、ドレイン電極の形成工程である。This is a process of forming a source electrode and a drain electrode. 本発明の別の態様のTFT素子の製造方法について工程順を追って図10〜図13に示す。図10は低抵抗化処理工程である。A manufacturing method of a TFT device according to another aspect of the present invention is shown in FIGS. FIG. 10 shows a process for reducing resistance. 低抵抗化処理された後の構成である。This is the configuration after the low resistance treatment. ソース電極、ドレイン電極の形成工程である。This is a process of forming a source electrode and a drain electrode. リフトオフ工程後の構成である。It is the structure after a lift-off process. 本発明の別の態様のTFT素子構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the TFT element structure of another aspect of this invention. 比較のTFT素子構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the comparative TFT element structure. UV照射法による低抵抗化処理条件と電気抵抗の関係を示す実験データである。It is experimental data which shows the relationship between the resistance reduction process conditions by a UV irradiation method, and electrical resistance. プラズマ法による低抵抗化処理条件と電気抵抗の関係を示すデータである。Is data showing the relationship between resistance reduction processing conditions and the electrical resistance due to O 2 plasma process. 性能評価におけるTFTの閾値電圧(Vth)の求め方を示すグラフの模式図である。横軸はゲート電圧(Vg)を表し、縦軸はIsd(ソース・ドレイン間電流)を表す。It is a schematic diagram of the graph which shows how to obtain | require the threshold voltage (Vth) of TFT in performance evaluation. The horizontal axis represents the gate voltage (Vg), and the vertical axis represents Isd (source-drain current).

Claims (9)

絶縁基板上に少なくとも、
(1)ゲート電極を形成する工程、
(2)該ゲート電極を被覆してゲート絶縁膜を形成する工程、
(3)該ゲート絶縁膜に接して酸化物半導体よりなる活性層を形成する工程、
(4)該活性層に接して該活性層より低い電気伝導度を有する酸化物半導体よりなる電気伝導度が10 −9 Scm −1 以下である抵抗層を形成する工程、
(5)該抵抗層の一部を電気伝導度が10 −8 Scm −1 以上となるように、UVオゾン処理又は酸素によるプラズマ処理である低抵抗化処理することにより所定の間隔を離して少なくとも2つの低抵抗領域を形成する低抵抗化処理工程であって、該2つの低抵抗領域に挟まれた低抵抗化処理が施されなかった領域(未低抵抗化領域)が、平面上、前記ゲート電極の内側に形成され、及び
(6)前記2つの低抵抗領域の一方と接してソース電極及び他方と接してドレイン電極を形成するソース・ドレイン電極形成工程を有することを特徴とする薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。
At least on an insulating substrate,
(1) forming a gate electrode;
(2) forming a gate insulating film by covering the gate electrode;
(3) forming an active layer made of an oxide semiconductor in contact with the gate insulating film;
(4) A step of forming a resistance layer in contact with the active layer and having an electrical conductivity of 10 −9 Scm −1 or less made of an oxide semiconductor having a lower electrical conductivity than the active layer,
(5) At least a predetermined interval is separated by subjecting a part of the resistance layer to a low resistance treatment such as a UV ozone treatment or a plasma treatment with oxygen so that the electric conductivity becomes 10 −8 Scm −1 or more. A low-resistance treatment step for forming two low-resistance regions, and a region between the two low-resistance regions that has not been subjected to the low-resistance treatment (non-low-resistance region) is A thin film electric field comprising a source / drain electrode forming step formed inside the gate electrode and (6) forming a source electrode in contact with one of the two low resistance regions and a drain electrode in contact with the other Method for producing effect transistor.
前記活性層の電気伝導度が10−6Scm−1以上10Scm−1未満であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。 2. The method of manufacturing a thin film field effect transistor according to claim 1, wherein the electric conductivity of the active layer is 10 −6 Scm −1 or more and less than 10 2 Scm −1 . 前記抵抗層の膜厚が前記活性層の膜厚より厚いことを特徴とする請求項1又は請求項に記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。 Method of manufacturing a thin film field effect transistor according to claim 1 or claim 2 the thickness of the resistive layer is equal to or greater than the thickness of the active layer. 前記活性層及び抵抗層の酸化物半導体がアモルファス酸化物半導体であることを特徴とする請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。 The method for manufacturing a thin film field effect transistor according to any one of claims 1 to 3 , wherein the oxide semiconductor of the active layer and the resistance layer is an amorphous oxide semiconductor. 前記活性層の酸素濃度が前記抵抗層の酸素濃度より低いことを特徴とする請求項に記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。 5. The method of manufacturing a thin film field effect transistor according to claim 4 , wherein the oxygen concentration of the active layer is lower than the oxygen concentration of the resistance layer. 前記酸化物半導体がIn、GaおよびZnからなる群より選ばれる少なくとも1種若しくはこれらの複合酸化物を含むことを特徴とする請求項又は請求項に記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。 Wherein the oxide semiconductor is In, at least one or the method of manufacturing a thin film field effect transistor according to claim 4 or claim 5, characterized in that it comprises a composite oxide thereof selected from the group consisting of Ga and Zn . 前記酸化物半導体が前記InおよびZnを含有し、前記抵抗層のZnとInの組成比(Inに対するZnの比率Zn/Inで表す)が前記活性層の組成比Zn/Inより大きいことを特徴とする請求項に記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。 The oxide semiconductor contains the In and Zn, and the composition ratio of Zn and In (represented by the ratio of Zn to In, Zn / In) of the resistance layer is larger than the composition ratio Zn / In of the active layer A method for manufacturing a thin film field effect transistor according to claim 6 . 前記基板が可撓性樹脂基板であることを特徴とする請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の薄膜電界効果型トランジスタの製造方法。 Method of manufacturing a thin film field effect transistor according to any one of claims 1 to 7, wherein the substrate is a flexible resin substrate. 請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の製造方法によって製造された薄膜電界効果型トランジスタ。 The thin film field effect transistor manufactured by the manufacturing method of any one of Claims 1-8 .
JP2008199671A 2008-08-01 2008-08-01 Thin film field effect transistor manufacturing method and thin film field effect transistor manufactured by the manufacturing method Active JP5322530B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008199671A JP5322530B2 (en) 2008-08-01 2008-08-01 Thin film field effect transistor manufacturing method and thin film field effect transistor manufactured by the manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008199671A JP5322530B2 (en) 2008-08-01 2008-08-01 Thin film field effect transistor manufacturing method and thin film field effect transistor manufactured by the manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010040645A JP2010040645A (en) 2010-02-18
JP5322530B2 true JP5322530B2 (en) 2013-10-23

Family

ID=42012903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008199671A Active JP5322530B2 (en) 2008-08-01 2008-08-01 Thin film field effect transistor manufacturing method and thin film field effect transistor manufactured by the manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5322530B2 (en)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5411021B2 (en) 2010-02-25 2014-02-12 株式会社村上開明堂 Door mirror housing structure
CN105304502B (en) * 2010-03-26 2018-07-03 株式会社半导体能源研究所 The manufacturing method of semiconductor device
JP5523897B2 (en) * 2010-03-31 2014-06-18 富士フイルム株式会社 Thin film transistor and manufacturing method thereof
JP5523896B2 (en) * 2010-03-31 2014-06-18 富士フイルム株式会社 Thin film transistor and manufacturing method thereof
WO2011151955A1 (en) * 2010-05-31 2011-12-08 シャープ株式会社 Semiconductor element, thin film transistor substrate, and display device
US8642380B2 (en) * 2010-07-02 2014-02-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method of semiconductor device
JP5917035B2 (en) * 2010-07-26 2016-05-11 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
JP5687885B2 (en) * 2010-11-25 2015-03-25 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド Thin film transistor and method of manufacturing electrode substrate for display device
JP5871263B2 (en) 2011-06-14 2016-03-01 富士フイルム株式会社 Method for producing amorphous oxide thin film
KR20140024866A (en) * 2011-06-17 2014-03-03 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device and method for manufacturing the same
US8673426B2 (en) * 2011-06-29 2014-03-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Driver circuit, method of manufacturing the driver circuit, and display device including the driver circuit
US8860023B2 (en) * 2012-05-01 2014-10-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
KR20130136063A (en) 2012-06-04 2013-12-12 삼성디스플레이 주식회사 Thin film transistor, thin film transistor array panel including the same and manufacturing method thereof
JP6013084B2 (en) * 2012-08-24 2016-10-25 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
KR102290247B1 (en) * 2013-03-14 2021-08-13 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device and manufacturing method thereof
CN103715267A (en) * 2013-12-30 2014-04-09 京东方科技集团股份有限公司 TFT, TFT array substrate, manufacturing method of TFT array substrate and display device
JP2017201651A (en) * 2016-05-02 2017-11-09 株式会社神戸製鋼所 Method for manufacturing oxide semiconductor
WO2019041248A1 (en) * 2017-08-31 2019-03-07 Boe Technology Group Co., Ltd. Thin film transistor, array substrate, display apparatus, and method of fabricating thin film transistor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5138163B2 (en) * 2004-11-10 2013-02-06 キヤノン株式会社 Field effect transistor
JP5116225B2 (en) * 2005-09-06 2013-01-09 キヤノン株式会社 Manufacturing method of oxide semiconductor device
JP5376750B2 (en) * 2005-11-18 2013-12-25 出光興産株式会社 Semiconductor thin film, manufacturing method thereof, thin film transistor, active matrix drive display panel
JP5110803B2 (en) * 2006-03-17 2012-12-26 キヤノン株式会社 FIELD EFFECT TRANSISTOR USING OXIDE FILM FOR CHANNEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
JP4609797B2 (en) * 2006-08-09 2011-01-12 Nec液晶テクノロジー株式会社 Thin film device and manufacturing method thereof
WO2009093625A1 (en) * 2008-01-23 2009-07-30 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Field-effect transistor, method for manufacturing field-effect transistor, display device using field-effect transistor, and semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010040645A (en) 2010-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5322530B2 (en) Thin film field effect transistor manufacturing method and thin film field effect transistor manufactured by the manufacturing method
JP5467728B2 (en) Thin film field effect transistor and method of manufacturing the same
US8884272B2 (en) Amorphous oxide semiconductor material, field-effect transistor, and display device
JP5339792B2 (en) Thin film field effect transistor, method of manufacturing the same, and display device using the same
JP5191409B2 (en) Thin film field effect transistor and display device using the same
JP5345349B2 (en) Thin film field effect transistor
JP5371467B2 (en) FIELD EFFECT TRANSISTOR AND METHOD FOR MANUFACTURING FIELD EFFECT TRANSISTOR
JP5345456B2 (en) Thin film field effect transistor
JP5258475B2 (en) Thin film field effect transistor
JP2010103451A (en) Thin film field-effect type transistor and field light-emitting device using it
JP2009212497A5 (en)
WO2013024647A1 (en) Thin film transistor, method for producing same, display device, image sensor, x-ray sensor, and x-ray digital imaging device
JP2013030682A (en) Method of manufacturing field-effect transistor, field-effect transistor, display device, image sensor and x-ray sensor
WO2013024646A1 (en) Thin film transistor, method for producing same, display device, image sensor, x-ray sensor, and x-ray digital imaging device
JP5274165B2 (en) Thin film field effect transistor and method of manufacturing the same
JP5507133B2 (en) Manufacturing method of bottom gate thin film transistor
JP2010045159A (en) Thin film field effect transistor and process of fabricating the same
JP2010073880A (en) Thin-film field effect transistor and method for manufacturing the same
JP5489435B2 (en) Thin film field effect transistor
WO2014103323A1 (en) Thin film field effect transistor
JP5489429B2 (en) Thin film field effect transistor
JP2010045243A (en) Thin film field effect transistor and process of fabricating the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110207

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130315

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130319

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130520

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130625

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130716

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5322530

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250