JP5617174B2 - トランジスタ素子の製造方法 - Google Patents
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Description
酸素分子量が半導体と導体との中間的な性質を呈するのに適した量に設定されたインジウム・ガリウム・亜鉛の複合酸化物からなる層状構造体を、基板上に直接、もしくは他の層を介して間接的に形成する段階と、
この層状構造体を、中央部と、中央部の一方の側面に接する第1の脇部と、中央部の他方の側面に接する第2の脇部と、に分け、第1の脇部および第2の脇部に対して、酸素分子量が導体の性質を呈するのに適した量まで減少するように、酸素脱離プロセスを行い、中央部に対して、酸素分子量が半導体の性質を呈するのに適した量まで増加するように、酸素注入プロセスを行う段階と、
を行い、
中央部により半導体チャネル層を形成し、第1の脇部によりソース電極層を形成し、第2の脇部によりドレイン電極層を形成するようにしたものである。
酸素脱離プロセスを行う際に、層状構造体の中央部の露出面に被覆層を形成して被覆し、層状構造体に熱を加えることにより、第1の脇部および第2の脇部の露出面から酸素を脱離させるようにしたものである。
酸素脱離プロセスを行う際に、層状構造体の中央部の露出面に被覆層を形成して被覆した上で、層状構造体を酸素脱離作用のあるプラズマに晒すことにより、第1の脇部および第2の脇部の露出面から酸素を脱離させるようにしたものである。
酸素脱離プロセスを行う際に、層状構造体の第1の脇部表面および第2の脇部表面に対して、紫外光を照射することにより、第1の脇部および第2の脇部から酸素を脱離させるようにしたものである。
酸素分子量が半導体の性質を呈するのに適した量に設定されたインジウム・ガリウム・亜鉛の複合酸化物からなる層状構造体を、基板上に直接、もしくは他の層を介して間接的に形成する段階と、
この層状構造体を、中央部と、中央部の一方の側面に接する第1の脇部と、中央部の他方の側面に接する第2の脇部と、に分け、第1の脇部および第2の脇部に対して、酸素分子量が導体の性質を呈するのに適した量まで減少するように、酸素脱離プロセスを行う段階と、
を行い、
中央部により半導体チャネル層を形成し、第1の脇部によりソース電極層を形成し、第2の脇部によりドレイン電極層を形成するようにし、
酸素脱離プロセスを行う際に、層状構造体の第1の脇部表面および第2の脇部表面に対して、紫外光を照射することにより、第1の脇部および第2の脇部から酸素を脱離させるようにしたものである。
少なくとも上面が絶縁性を有する基板上に、ゲート電極層を形成する第1の段階と、
ゲート電極層を含めた基板上に、ゲート絶縁層を形成する第2の段階と、
ゲート絶縁層の上面に、インジウム・ガリウム・亜鉛の複合酸化物からなる層状構造体を形成する第3の段階と、
層状構造体の所定部分に対して、酸素脱離プロセスもしくは酸素注入プロセスを行い、ソース電極層、半導体チャネル層、ドレイン電極層を形成する第4の段階と、
を行うようにしたものである。
少なくとも上面が絶縁性を有する基板上に、インジウム・ガリウム・亜鉛の複合酸化物からなる層状構造体を形成する第1の段階と、
層状構造体の所定部分に対して、酸素脱離プロセスもしくは酸素注入プロセスを行い、ソース電極層、半導体チャネル層、ドレイン電極層を形成する第2の段階と、
半導体チャネル層の上面にゲート絶縁層を形成する第3の段階と、
ゲート絶縁層の上面にゲート電極層を形成する第4の段階と、
を行うようにしたものである。
既に述べたとおり、薄膜トランジスタは、半導体チャネル層(半導体活性層)を介してソース・ドレイン間を流れる電流を、ゲート電極への印加電圧により制御する電界効果型トランジスタである。
ここでは、本発明に係る薄膜トランジスタの基本構造を説明する。§1で説明したとおり、一般的な薄膜トランジスタ素子には、基板上にソース電極およびドレイン電極を形成する「順スタガード型」と、基板上にゲート電極を形成する「逆スタガード型」の2通りの構造が知られている。本発明は、半導体チャネル層を介してソース・ドレイン間を流れる電流をゲート電極への印加電圧により制御するトランジスタ素子である点においては、従来の一般的な薄膜トランジスタ素子と同様であり、上記2通りの型のいずれについても適用可能である。
さて、§2では、本発明を「逆スタガード型」の薄膜トランジスタ素子300に適用した実施形態の構造(図3,図4)と、本発明を「順スタガード型」の薄膜トランジスタ素子400に適用した実施形態の構造(図5,図6)とを説明した。ここでは、このような構造をもつトランジスタ素子を製造する基本原理を述べる。
前掲の§3では、本発明に係るトランジスタ素子の製造方法の基本原理を説明した。ここでは、この基本原理に基づいて基板上に個々の層を形成する具体的な方法を、その実例に基づいてを説明する。
電流路形成層340,440の元になる層状構造体500は、「IGZO」からなる層であり前述したとおり、一般的なスパッタリング法を実行することによって、比較的簡単に成膜することが可能である。以下に、具体的な成膜例を挙げておく。
ここでは、図10に示す原理に基づいて、酸素分子量が半導体の性質を呈するのに適した量に設定された「IGZO」からなる層状構造体501における第1の脇部Aおよび第2の脇部Bに対して、酸素脱離プロセスを行う具体的な方法のいくつかを例示する(もちろん、この方法は、図12に示す原理に基づく酸素脱離にも利用可能である)。
ここでは、図11示す原理に基づいて、酸素分子量が導体の性質を呈するのに適した量に設定された「IGZO」からなる層状構造体502における中央部Cに対して、酸素注入プロセスを行う具体的な方法のいくつかを例示する(もちろん、この方法は、図12に示す原理に基づく酸素注入にも利用可能である)。
100:逆スタガード型の薄膜トランジスタ素子
110:ガラス基板
120:ゲート電極層
130:ゲート絶縁層
140:半導体チャネル層
141,142:高濃度不純物拡散層
150:ソース電極層
160:ドレイン電極層
200:順スタガード型の薄膜トランジスタ素子
210:ガラス基板
220:ソース電極層
230:ドレイン絶縁層
240:半導体チャネル層
241,242:高濃度不純物拡散層
250:ゲート絶縁層
260:ゲート電極層
300:逆スタガード型の薄膜トランジスタ素子
310:ガラス基板
320:ゲート電極層
330:ゲート絶縁層
340:電流路形成層
341:第1の脇部(ソース電極層)
342:第2の脇部(ドレイン電極層)
345:中央部(半導体チャネル層)
400:順スタガード型の薄膜トランジスタ素子
410:ガラス基板
420:ゲート電極層
430:ゲート絶縁層
440:電流路形成層
441:第1の脇部(ソース電極層)
442:第2の脇部(ドレイン電極層)
445:中央部(半導体チャネル層)
500:層状構造体(IGZO)
501:層状構造体(半導体の性質を呈するIGZO)
502:層状構造体(導体の性質を呈するIGZO)
503:層状構造体(半導体と導体との中間的な性質を呈するIGZO)
510:支持体
540:電流路形成層(IGZO)
541:第1の脇部(ソース電極層)
542:第2の脇部(ドレイン電極層)
545:中央部(半導体チャネル層)
610:被覆層
620:フォトマスク
630:被覆層
A:第1の脇部
B:第2の脇部
C:中央部
Claims (7)
- 半導体チャネル層を介してソース・ドレイン間を流れる電流をゲート電極への印加電圧により制御するトランジスタ素子を製造する方法であって、
酸素分子量が半導体と導体との中間的な性質を呈するのに適した量に設定されたインジウム・ガリウム・亜鉛の複合酸化物からなる層状構造体を、基板上に直接、もしくは他の層を介して間接的に形成する段階と、
前記層状構造体を、中央部と、前記中央部の一方の側面に接する第1の脇部と、前記中央部の他方の側面に接する第2の脇部と、に分け、前記第1の脇部および前記第2の脇部に対して、酸素分子量が導体の性質を呈するのに適した量まで減少するように、酸素脱離プロセスを行い、前記中央部に対して、酸素分子量が半導体の性質を呈するのに適した量まで増加するように、酸素注入プロセスを行う段階と、
を有し、
前記中央部により半導体チャネル層を形成し、前記第1の脇部によりソース電極層を形成し、前記第2の脇部によりドレイン電極層を形成することを特徴とするトランジスタ素子の製造方法。 - 請求項1に記載のトランジスタ素子の製造方法において、
酸素脱離プロセスを行う際に、層状構造体の中央部の露出面に被覆層を形成して被覆し、層状構造体に熱を加えることにより、第1の脇部および第2の脇部の露出面から酸素を脱離させることを特徴とするトランジスタ素子の製造方法。 - 請求項1に記載のトランジスタ素子の製造方法において、
酸素脱離プロセスを行う際に、層状構造体の中央部の露出面に被覆層を形成して被覆した上で、層状構造体を酸素脱離作用のあるプラズマに晒すことにより、第1の脇部および第2の脇部の露出面から酸素を脱離させることを特徴とするトランジスタ素子の製造方法。 - 請求項1に記載のトランジスタ素子の製造方法において、
酸素脱離プロセスを行う際に、層状構造体の第1の脇部表面および第2の脇部表面に対して、紫外光を照射することにより、第1の脇部および第2の脇部から酸素を脱離させることを特徴とするトランジスタ素子の製造方法。 - 半導体チャネル層を介してソース・ドレイン間を流れる電流をゲート電極への印加電圧により制御するトランジスタ素子を製造する方法であって、
酸素分子量が半導体の性質を呈するのに適した量に設定されたインジウム・ガリウム・亜鉛の複合酸化物からなる層状構造体を、基板上に直接、もしくは他の層を介して間接的に形成する段階と、
前記層状構造体を、中央部と、前記中央部の一方の側面に接する第1の脇部と、前記中央部の他方の側面に接する第2の脇部と、に分け、前記第1の脇部および前記第2の脇部に対して、酸素分子量が導体の性質を呈するのに適した量まで減少するように、酸素脱離プロセスを行う段階と、
を有し、
前記中央部により半導体チャネル層を形成し、前記第1の脇部によりソース電極層を形成し、前記第2の脇部によりドレイン電極層を形成するようにし、
前記酸素脱離プロセスを行う際に、前記層状構造体の前記第1の脇部表面および前記第2の脇部表面に対して、紫外光を照射することにより、前記第1の脇部および前記第2の脇部から酸素を脱離させることを特徴とするトランジスタ素子の製造方法。 - 請求項1〜5のいずれかに記載のトランジスタ素子の製造方法において、
少なくとも上面が絶縁性を有する基板上に、ゲート電極層を形成する第1の段階と、
前記ゲート電極層を含めた前記基板上に、ゲート絶縁層を形成する第2の段階と、
前記ゲート絶縁層の上面に、インジウム・ガリウム・亜鉛の複合酸化物からなる層状構造体を形成する第3の段階と、
前記層状構造体の所定部分に対して、酸素脱離プロセスもしくは酸素注入プロセスを行い、ソース電極層、半導体チャネル層、ドレイン電極層を形成する第4の段階と、
を有することを特徴とするトランジスタ素子の製造方法。 - 請求項1〜5のいずれかに記載のトランジスタ素子の製造方法において、
少なくとも上面が絶縁性を有する基板上に、インジウム・ガリウム・亜鉛の複合酸化物からなる層状構造体を形成する第1の段階と、
前記層状構造体の所定部分に対して、酸素脱離プロセスもしくは酸素注入プロセスを行い、ソース電極層、半導体チャネル層、ドレイン電極層を形成する第2の段階と、
前記半導体チャネル層の上面にゲート絶縁層を形成する第3の段階と、
前記ゲート絶縁層の上面にゲート電極層を形成する第4の段階と、
を有することを特徴とするトランジスタ素子の製造方法。
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