WO2013108301A1 - 薄膜トランジスタ - Google Patents

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佐藤　栄一
俊之 青山
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Definitions

  • the present invention relates to a thin film transistor used in a liquid crystal display device or an organic EL display device.
  • a thin film transistor including an oxide semiconductor film has a channel etching stopper structure in order to suppress damage to the oxide semiconductor when a source electrode and a drain electrode are formed.
  • a SiO 2 thin film is used for the channel etching stopper in order to prevent the oxide semiconductor from changing characteristics due to the reducing gas when the channel etching stopper is formed.
  • the present invention includes a gate electrode formed on a substrate, a gate insulating film formed so as to cover the gate electrode, an oxide semiconductor layer formed on the gate insulating film, and an end portion of the oxide semiconductor layer.
  • a source electrode and a drain electrode which are formed so as to cover; and a passivation film which is formed so as to cover the source and drain electrodes and the oxide semiconductor layer.
  • the passivation film is made of an insulating film material that can attenuate light having a wavelength of 450 nm or less.
  • FIG. 1 is a perspective view of an EL display device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating an example of a pixel bank of an EL display device according to an embodiment.
  • FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a circuit configuration of a pixel circuit of a thin film transistor in one embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a thin film transistor in one embodiment.
  • FIG. 5A is a schematic cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the thin film transistor in one embodiment.
  • FIG. 5B is a schematic cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the thin film transistor in one embodiment.
  • FIG. 5C is a schematic cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the thin film transistor in one embodiment.
  • FIG. 5A is a schematic cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the thin film transistor in one embodiment.
  • FIG. 5B is a schematic cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the thin film transistor in one embodiment.
  • FIG. 5D is a schematic cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the thin film transistor in one embodiment.
  • FIG. 5E is a schematic cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the thin film transistor in one embodiment.
  • FIG. 5F is a schematic cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the thin film transistor in one embodiment.
  • FIG. 5G is a schematic cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the thin film transistor in one embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view of an EL display device according to an embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating an example of a pixel bank of the EL display device according to the embodiment
  • FIG. 3 is a circuit of a pixel circuit of a thin film transistor according to the embodiment. It is a figure which shows a structure.
  • the EL display device is a thin film transistor array device 1 in which a plurality of thin film transistors 10 or thin film transistors 11 are arranged from the lower layer, an anode 2 as a lower electrode, and a light emitting layer made of an organic material. It is constituted by a laminated structure of a light emitting part composed of an EL layer 3 and a cathode 4 which is a transparent upper electrode. The light emission part is controlled to emit light by the thin film transistor array device 1.
  • the light emitting part has a configuration in which an EL layer 3 is disposed between an anode 2 and a cathode 4 which are a pair of electrodes.
  • a hole transport layer is laminated between the anode 2 and the EL layer 3, and an electron transport layer is laminated between the EL layer 3 and the transparent cathode 4.
  • the thin film transistor array device 1 has a plurality of pixels 5 arranged in a matrix.
  • the thin film transistor array device 1 includes a plurality of gate wirings 7 arranged in a row, a plurality of signal wirings arranged in a row so as to intersect the gate wirings 7, and a parallel to the source wiring 8. And a plurality of power supply wires 9 (not shown in FIG. 1).
  • the gate wiring 7 connects the gate electrode 10g of the thin film transistor 10 operating as a switching element included in each pixel circuit 6 for each row.
  • the source wiring 8 connects the source electrodes 10 s of the thin film transistors 10 that operate as switching elements included in each of the pixel circuits 6 for each column.
  • the power supply wiring 9 connects the drain electrode 11d of the thin film transistor 11 operating as a driving element included in each of the pixel circuits 6 for each column.
  • each pixel 5 of the EL display device is configured by sub-pixels 5R, 5G, and 5B of three colors (red, green, and blue), and these sub-pixels 5R, 5G, and 5B are displayed on the display surface. It is formed so as to be arranged in a matrix on the top (hereinafter referred to as a sub-pixel column).
  • the sub-pixels 5R, 5G, and 5B are separated from each other by the bank 5a.
  • the bank 5a is formed such that a ridge extending in parallel with the gate wiring 7 and a ridge extending in parallel with the source wiring 8 intersect each other.
  • subpixels 5R, 5G, and 5B are formed in a portion surrounded by the protrusions (that is, an opening of the bank 5a).
  • the anode 2 is formed for each of the sub-pixels 5R, 5G, and 5B on the interlayer insulating film on the thin film transistor array device 1 and in the opening of the bank 5a.
  • the EL layer 3 is formed for each of the sub-pixels 5R, 5G, and 5B on the anode 2 and in the opening of the bank 5a.
  • the transparent cathode 4 is continuously formed on the plurality of EL layers 3 and the banks 5a so as to cover all the subpixels 5R, 5G, and 5B.
  • a pixel circuit 6 is formed for each of the sub-pixels 5R, 5G, and 5B.
  • Each of the sub-pixels 5R, 5G, and 5B and the corresponding pixel circuit 6 are electrically connected by a contact hole and a relay electrode that will be described later.
  • the subpixels 5R, 5G, and 5B have the same configuration except that the emission color of the EL layer 3 is different. Therefore, in the following description, the sub-pixels 5R, 5G, and 5B are all referred to as pixels 5 without being distinguished.
  • the pixel circuit 6 includes a thin film transistor 10 that operates as a switch element, a thin film transistor 11 that operates as a drive element, and a capacitor 12 that stores data to be displayed in the corresponding pixel.
  • the thin film transistor 10 includes a gate electrode 10g connected to the gate wiring 7, a source electrode 10s connected to the source wiring 8, a drain electrode 10d connected to the gate electrode 11g of the capacitor 12 and the thin film transistor 11, and a semiconductor film (FIG. Not shown).
  • the thin film transistor 10 stores the voltage value applied to the source wiring 8 in the capacitor 12 as display data.
  • the thin film transistor 11 includes a gate electrode 11g connected to the drain electrode 10d of the thin film transistor 10, a drain electrode 11d connected to the power supply wiring 9 and the capacitor 12, a source electrode 11s connected to the anode 2, and a semiconductor film (not shown). Z).
  • the thin film transistor 11 supplies a current corresponding to the voltage value held by the capacitor 12 from the power supply wiring 9 to the anode 2 through the source electrode 11s. That is, the EL display device having the above configuration employs an active matrix system in which display control is performed for each pixel 5 located at the intersection of the gate line 7 and the source line 8.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a thin film transistor according to an embodiment.
  • a gate electrode 22 is formed on a substrate 21, and a gate insulating film 23 is formed so as to cover the gate electrode 22.
  • An oxide semiconductor layer 24 is formed in an island shape over the gate insulating film 23.
  • a source electrode 25s and a drain electrode 25d are formed so as to cover the end portion of the oxide semiconductor layer 24.
  • a passivation film 26 is formed on the source electrode 25s, the drain electrode 25d, and the oxide semiconductor layer 24 to insulate them from the electrode of the light emitting layer formed as an upper layer so as to cover them.
  • a contact hole is formed in the passivation film 26 and is electrically connected to the electrode of the upper light emitting layer through the contact hole.
  • a glass substrate is used as the substrate 21.
  • a resin substrate for example, a metal such as Ti, Mo, W, Al, or Au, or a conductive oxide such as ITO (indium tin oxide) can be used.
  • a metal such as Ti, Mo, W, Al, or Au
  • a conductive oxide such as ITO (indium tin oxide)
  • an alloy such as MoW can also be used.
  • a metal laminate having good adhesion to the oxide for example, a metal sandwiching Ti, Al, Au, or the like can be used as the electrode.
  • an oxide thin film such as a silicon oxide film or a hafnium oxide film, a nitride film such as a silicon nitride film, a single layer film or a laminated film of a silicon oxynitride film, or the like is used.
  • an oxide semiconductor containing In, Zn, and Ga is used for the oxide semiconductor layer 24, but it is more preferable if it is amorphous.
  • a method for forming the oxide semiconductor layer 24 a DC sputtering method, a high frequency sputtering method, a plasma CVD method, a pulse laser deposition method, an ink jet printing method, or the like can be used.
  • the film thickness is preferably 10 nm to 150 nm. When the film thickness is less than 10 nm, pinholes are likely to occur, and when the film thickness is more than 150 nm, there is a problem that the leakage current at the time of turning off the transistor characteristics and the subthreshold swing value (S value) increase. .
  • a metal such as Ti, Mo, W, Al, Au, or a conductive oxide such as ITO can be used.
  • a metal laminate having good adhesion to the oxide for example, a metal sandwiching Ti, Al, Au, or the like can be used as the electrode.
  • a resin-coated photosensitive insulating film material including silsesioxene, acrylic, and siloxane that can attenuate light having a wavelength of 450 nm or less is used as the passivation film 26 . Accordingly, a structure in which light having a wavelength of 450 nm or less is not irradiated on the channel portion of the oxide semiconductor layer 24 can be obtained. It was confirmed by experiments that the photosensitive insulating material should have a light transmittance of 20% or less for light having a wavelength of 450 nm or less.
  • the passivation film 26 can be processed by photolithography, and a processing process such as a dry etching method or a wet etching method is not necessary, so that the cost can be reduced. It becomes.
  • the passivation film 26 may be a laminated film of the photosensitive insulating material and the inorganic insulating material.
  • silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, or the like is used as the inorganic insulating material.
  • CVD, sputtering, ALD, or the like is used for film formation.
  • a gate electrode 22 is processed into a desired gate shape on a substrate 21, and then a gate insulating film 23 is formed so as to cover the gate electrode 22. After that, the oxide semiconductor layer 24 is formed over the gate insulating film 23.
  • a resist mask 27 is formed on the oxide semiconductor layer 24.
  • the oxide semiconductor layer 24 is patterned as shown in FIG. 5C.
  • a wet etching method is used for processing the oxide semiconductor layer 24.
  • an acid mixed solution such as phosphoric acid, nitric acid, and acetic acid, oxalic acid, hydrochloric acid, and the like are used.
  • the resist mask 27 is removed.
  • a wet etching process using a resist stripping solution, a dry etching process using O 2 plasma, or the like is used.
  • a resist mask 28 is formed.
  • the electrode layer 25 is patterned using the resist mask 28 to process the source electrode 25s and the drain electrode 25d, and then the resist mask 28 is removed.
  • a wet etching method is used for processing the source electrode 25s and the drain electrode 25d.
  • the oxide semiconductor layer 24 is heat-treated at 150 to 450 ° C. for 0.5 to 1200 minutes. By performing the heat treatment, the contact resistance value with the source electrode 25s and the drain electrode 25d can be reduced, and the characteristics of the oxide semiconductor layer 24 can be stabilized.
  • a passivation film 26 is formed. As described above, contact holes are formed in the passivation film 26 in order to form electrical contacts with the source electrode 25 s and the drain electrode 25 d and electrical contact with the gate electrode 22.
  • the contact hole can be formed by photolithography using a photosensitive material for the passivation film 26.
  • a resin-coated photosensitive insulating film material that can attenuate light having a wavelength of 450 nm or less is used as the passivation film 26 on the oxide semiconductor layer 24. Accordingly, a structure in which light having a wavelength of 450 nm or less is not irradiated on the channel portion of the oxide semiconductor layer 24 can be formed, and the thin film transistor 10 or the thin film transistor 11 using an oxide semiconductor that does not generate photoconduction can be formed. Become. Accordingly, it is possible to provide the thin film transistor 10 or the thin film transistor 11 having desired transistor characteristics while suppressing variation in characteristics.
  • the present invention is useful for stabilizing characteristics of a thin film transistor using an oxide semiconductor.

Abstract

本発明は、基板（２１）上に形成したゲート電極（２２）と、このゲート電極（２２）を覆うように形成したゲート絶縁膜（２３）と、このゲート絶縁膜（２３）上に形成した酸化物半導体層（２４）と、この酸化物半導体層（２４）の端部を覆うように形成したソース電極（２５ｓ）及びドレイン電極（２５ｄ）と、ソース電極（２５ｓ）及びドレイン電極（２５ｄ）と酸化物半導体層（２４）上にこれらを覆うように形成したパッシベーション膜（２６）を有する。パッシベーション膜（２６）は、４５０ｎｍ以下の波長の光を減衰させることが可能な絶縁膜材料により構成している。

Description

薄膜トランジスタ
　本発明は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置に用いられる薄膜トランジスタに関する。
　液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置に用いられる薄膜トランジスタにおいて、酸化物半導体膜を含む薄膜トランジスタには、ソース電極、ドレイン電極を形成する際の酸化物半導体へのダメージを抑制するため、チャネルエッチングストッパー構造が用いられる。また、チャネルエッチングストッパー形成時、酸化物半導体が還元性ガスにより特性変動を起こすのを防止するため、特許文献１に示すようにチャネルエッチングストッパーにはＳｉＯ2薄膜が用いられる。
特開２０１０－１６１２２７号公報
　本発明は、基板上に形成したゲート電極と、このゲート電極を覆うように形成したゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜上に形成した酸化物半導体層と、この酸化物半導体層の端部を覆うように形成したソース電極及びドレイン電極と、ソース電極及びドレイン電極と酸化物半導体層上にこれらを覆うように形成したパッシベーション膜とを有する。パッシベーション膜は、４５０ｎｍ以下の波長の光を減衰させることが可能な絶縁膜材料により構成している。
　この構成により、特性の変動を抑制し、所望のトランジスタ特性を有する薄膜トランジスタを提供することが可能となる。
図１は一実施の形態におけるＥＬ表示装置の斜視図である。 図２は一実施の形態におけるＥＬ表示装置のピクセルバンクの例を示す斜視図である。 図３は一実施の形態における薄膜トランジスタの画素回路の回路構成を示す電気回路図である。 図４は一実施の形態における薄膜トランジスタを示す概略断面図である。 図５Ａは一実施の形態における薄膜トランジスタの製造方法を説明するための概略断面図である。 図５Ｂは一実施の形態における薄膜トランジスタの製造方法を説明するための概略断面図である。 図５Ｃは一実施の形態における薄膜トランジスタの製造方法を説明するための概略断面図である。 図５Ｄは一実施の形態における薄膜トランジスタの製造方法を説明するための概略断面図である。 図５Ｅは一実施の形態における薄膜トランジスタの製造方法を説明するための概略断面図である。 図５Ｆは一実施の形態における薄膜トランジスタの製造方法を説明するための概略断面図である。 図５Ｇは一実施の形態における薄膜トランジスタの製造方法を説明するための概略断面図である。
　以下、本発明の一実施の形態における薄膜トランジスタについて、図面を用いて説明する。
　図１は一実施の形態におけるＥＬ表示装置の斜視図、図２は一実施の形態におけるＥＬ表示装置のピクセルバンクの例を示す斜視図、図３は一実施の形態における薄膜トランジスタの画素回路の回路構成を示す図である。
　図１～図３に示すように、ＥＬ表示装置は、下層より、複数個の薄膜トランジスタ１０または薄膜トランジスタ１１を配置した薄膜トランジスタアレイ装置１と、下部電極である陽極２と有機材料からなる発光層であるＥＬ層３と透明な上部電極である陰極４とからなる発光部との積層構造により構成されている。この発光部は薄膜トランジスタアレイ装置１により発光制御される。また、発光部は、一対の電極である陽極２と陰極４との間にＥＬ層３を配置した構成である。陽極２とＥＬ層３の間には正孔輸送層が積層形成され、ＥＬ層３と透明な陰極４の間には電子輸送層が積層形成されている。薄膜トランジスタアレイ装置１には、複数の画素５がマトリックス状に配置されている。
　各画素５は、それぞれに設けられた画素回路６によって駆動される。また、薄膜トランジスタアレイ装置１は、行状に配置される複数のゲート配線７と、ゲート配線７と交差するように列状に配置される複数の信号配線としてのソース配線８と、ソース配線８に平行に延びる複数の電源配線９（図１では省略）とを備える。
　ゲート配線７は、画素回路６のそれぞれに含まれるスイッチング素子として動作する薄膜トランジスタ１０のゲート電極１０ｇを行毎に接続する。ソース配線８は、画素回路６のそれぞれに含まれるスイッチング素子として動作する薄膜トランジスタ１０のソース電極１０ｓを列毎に接続する。電源配線９は、画素回路６のそれぞれに含まれる駆動素子として動作する薄膜トランジスタ１１のドレイン電極１１ｄを列毎に接続する。
　図２に示すように、ＥＬ表示装置の各画素５は、３色（赤色、緑色、青色）のサブ画素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂによって構成され、これらのサブ画素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは、表示面上に複数個マトリクス状に配列されるように形成されている（以下、サブ画素列と表記する）。各サブ画素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは、バンク５ａによって互いに分離されている。バンク５ａは、ゲート配線７に平行に延びる突条と、ソース配線８に平行に延びる突条とが互いに交差するように形成されている。そして、この突条で囲まれる部分（すなわち、バンク５ａの開口部）にサブ画素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂが形成されている。
　陽極２は、薄膜トランジスタアレイ装置１上の層間絶縁膜上でかつバンク５ａの開口部内に、サブ画素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ毎に形成されている。同様に、ＥＬ層３は、陽極２上でかつバンク５ａの開口部内に、サブ画素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ毎に形成されている。透明な陰極４は、複数のＥＬ層３及びバンク５ａ上で、かつ全てのサブ画素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを覆うように、連続的に形成されている。
　さらに、薄膜トランジスタアレイ装置１には、各サブ画素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ毎に画素回路６が形成されている。そして、各サブ画素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂと、対応する画素回路６とは、後述するコンタクトホール及び中継電極によって電気的に接続されている。なお、サブ画素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは、ＥＬ層３の発光色が異なることを除いて同一の構成である。そこで、以降の説明では、サブ画素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを区別することなく、全て画素５と表記する。
　図３に示すように、画素回路６は、スイッチ素子として動作する薄膜トランジスタ１０と、駆動素子として動作する薄膜トランジスタ１１と、対応する画素に表示するデータを記憶するキャパシタ１２とで構成される。
　薄膜トランジスタ１０は、ゲート配線７に接続されるゲート電極１０ｇと、ソース配線８に接続されるソース電極１０ｓと、キャパシタ１２及び薄膜トランジスタ１１のゲート電極１１ｇに接続されるドレイン電極１０ｄと、半導体膜（図示せず）とで構成される。この薄膜トランジスタ１０は、接続されたゲート配線７及びソース配線８に電圧が印加されると、当該ソース配線８に印加された電圧値を表示データとしてキャパシタ１２に保存する。
　薄膜トランジスタ１１は、薄膜トランジスタ１０のドレイン電極１０ｄに接続されるゲート電極１１ｇと、電源配線９及びキャパシタ１２に接続されるドレイン電極１１ｄと、陽極２に接続されるソース電極１１ｓと、半導体膜（図示せず）とで構成される。この薄膜トランジスタ１１は、キャパシタ１２が保持している電圧値に対応する電流を電源配線９からソース電極１１ｓを通じて陽極２に供給する。すなわち、上記構成のＥＬ表示装置は、ゲート配線７とソース配線８との交点に位置する画素５毎に表示制御を行うアクティブマトリックス方式を採用している。
　図４は一実施の形態における薄膜トランジスタを示す概略断面図である。
　図４に示すように、基板２１上にゲート電極２２を形成し、このゲート電極２２を覆うようにゲート絶縁膜２３が形成されている。ゲート絶縁膜２３上には、酸化物半導体層２４が島状に形成されている。酸化物半導体層２４の端部を覆うようにソース電極２５ｓ、ドレイン電極２５ｄが形成されている。
　また、ソース電極２５ｓ、ドレイン電極２５ｄ及び酸化物半導体層２４上には、これらを覆うように上層に形成する発光層の電極との絶縁のためのパッシベーション膜２６が形成されている。なお、図示していないが、このパッシベーション膜２６にはコンタクトホールが形成され、このコンタクトホールを通して上層の発光層の電極と電気的に接続される。
　ここで、基板２１としては、例えば、ガラス基板が用いられる。また、フレキシブルディスプレイに用いる場合には樹脂基板を用いてもよい。また、ゲート電極２２には、例えばＴｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ａｕ等の金属やＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等の導電酸化物を使用することができる。また、金属に関しては、例えばＭｏＷのような合金も使用することができる。また、膜の密着性を高めるために、酸化物との密着性が良い金属、例えばＴｉ、ＡｌやＡｕ等を挟んだ金属の積層体を電極として使用することができる。
　また、ゲート絶縁膜２３には、例えば酸化シリコン膜、酸化ハフニウム膜等の酸化物薄膜、窒化シリコン膜などの窒化膜、シリコン酸窒化膜の単層膜もしくは積層膜などが用いられる。
　さらに、酸化物半導体層２４には、Ｉｎ、Ｚｎ及びＧａを含む酸化物半導体が用いられるが、アモルファスであれば、より好ましい。酸化物半導体層２４の形成方法としては、ＤＣスパッタリング法、高周波スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、パルスレーザー堆積法、またはインクジェットプリンティング法等を用いることができる。膜厚は、１０ｎｍ～１５０ｎｍが好ましい。膜厚が１０ｎｍより薄い場合、ピンホールが発生しやすくなり、膜厚が１５０ｎｍより厚い場合、トランジスタ特性のオフ動作時のリーク電流や、サブスレッシュホルドスウィング値（Ｓ値）が増大する問題が生じる。
　また、ソース電極２５ｓ、ドレイン電極２５ｄには、前記ゲート電極２２と同様に、例えばＴｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ａｕ等の金属やＩＴＯ等の導電酸化物を使用することができる。また、金属に関しては、たとえばＭｏＷのような合金も使用することができる。また、膜の密着性を高めるために、酸化物との密着性が良い金属、例えばＴｉ、ＡｌやＡｕ等を挟んだ金属の積層体を電極として使用することができる。
　パッシベーション膜２６としては、４５０ｎｍ以下の波長の光を減衰させることが可能なシルセスシオキセン、アクリル、シロキサンを含む樹脂塗布型の感光性絶縁膜材料が用いられる。これにより、酸化物半導体層２４のチャネル部分に４５０ｎｍ以下の波長の光が照射されない構造とすることができる。なお、感光性絶縁材料は、４５０ｎｍ以下の波長の光の透過率は２０％以下であればよいことが実験により確認した。また、感光性絶縁膜材料を用いることにより、パッシベーション膜２６の加工をフォトリソグラフィーにて行うことが可能となり、ドライエッチング法やウエットエッチング法などによる加工工程が必要でなくなるため、低コスト化が可能となる。また、パッシベーション膜２６は、前記感光性絶縁材料と、無機絶縁材料との積層膜であってもよい。無機絶縁材料としては、例えば酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタンなどが用いられる。また成膜にはＣＶＤ法、スパッタリング法、ＡＬＤ法などが用いられる。
　次に、図５Ａ～図５Ｇを用いて、一実施の形態における薄膜トランジスタの製造方法について説明する。
　まず、図５Ａに示すように、基板２１上にゲート電極２２を所望のゲート形状に加工を行い、次にゲート電極２２を覆うようにゲート絶縁膜２３を形成する。その後、ゲート絶縁膜２３上に酸化物半導体層２４を形成する。
　次に、図５Ｂに示すように、酸化物半導体層２４上にレジストマスク２７を形成し、このレジストマスク２７を用いて、図５Ｃに示すように、酸化物半導体層２４のパターニングを行う。酸化物半導体層２４の加工には、例えばウエットエッチング法を用いる。ウエットエッチング法には、燐酸、硝酸、酢酸などの酸混合液、シュウ酸、塩酸などが用いられる。
　次に、図５Ｄに示すように、レジストマスク２７を除去する。レジストマスク２７の除去にはレジスト剥離液を用いたウエットエッチング処理や、Ｏ2プラズマを用いたドライエッチング処理などが用いられる。
　次に、図５Ｅに示すように、ソース電極２５ｓ、ドレイン電極２５ｄとなる電極層２５を形成した後、レジストマスク２８を形成する。
　次に、図５Ｆに示すように、レジストマスク２８を用いて電極層２５のパターニングを行って、ソース電極２５ｓ、ドレイン電極２５ｄを加工した後、レジストマスク２８を除去する。ソース電極２５ｓ、ドレイン電極２５ｄの加工には、ウエットエッチング法が用いられる。ソース電極２５ｓ、ドレイン電極２５ｄを形成した後、酸化物半導体層２４を１５０～４５０℃で０．５～１２００分間熱処理する。熱処理を行うことにより、ソース電極２５ｓ、ドレイン電極２５ｄとのコンタクト抵抗値を低減することができ、しかも酸化物半導体層２４の特性を安定化することができる。
　次に、図５Ｇに示すように、パッシベーション膜２６を形成する。上述したように、パッシベーション膜２６には、ソース電極２５ｓ、ドレイン電極２５ｄとの電気的コンタクト及びゲート電極２２との電気的コンタクトを形成するためにコンタクトホールが形成される。コンタクトホールの形成はパッシベーション膜２６に感光性材料を用いることにより、フォトリソグラフィー法により形成することができる。
　以上のように本実施の形態においては、酸化物半導体層２４上にパッシベーション膜２６として、４５０ｎｍ以下の波長の光を減衰させることが可能な樹脂塗布型の感光性絶縁膜材料を用いており、これにより、酸化物半導体層２４のチャネル部分に４５０ｎｍ以下の波長の光が照射されない構造とすることができ、光伝導の発生がない酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタ１０または薄膜トランジスタ１１の形成が可能となる。そして、これにより特性の変動を抑制し、所望のトランジスタ特性を有する薄膜トランジスタ１０または薄膜トランジスタ１１を提供することが可能となる。
　以上のように本発明は、酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタの特性の安定化に有用である。
　１０　　薄膜トランジスタ
　１０ｄ　　ドレイン電極
　１０ｇ　　ゲート電極
　１０ｓ　　ソース電極
　１１　　薄膜トランジスタ
　１１ｄ　　ドレイン電極
　１１ｇ　　ゲート電極
　１１ｓ　　ソース電極
　２１　　基板
　２２　　ゲート電極
　２３　　ゲート絶縁膜
　２４　　酸化物半導体層
　２５ｄ　　ドレイン電極
　２５ｓ　　ソース電極
　２６　　パッシベーション膜

Claims (2)

  1. 基板上に形成したゲート電極と、このゲート電極を覆うように形成したゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜上に形成した酸化物半導体層と、この酸化物半導体層の端部を覆うように形成したソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極及びドレイン電極と前記酸化物半導体層上にこれらを覆うように形成したパッシベーション膜とを有する薄膜トランジスタであって、前記パッシベーション膜は、４５０ｎｍ以下の波長の光を減衰させることが可能な絶縁膜材料により構成した薄膜トランジスタ。
  2. 前記酸化物半導体層は、Ｉｎ、Ｚｎ及びＧａを含む酸化物半導体により構成した請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150091265A (ko) * 2014-01-31 2015-08-10 고쿠리츠다이가쿠호징 나라 센탄카가쿠기쥬츠 다이가쿠인 다이가쿠 보호막을 구비한 박막 트랜지스터 기판 및 이의 제조 방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102408938B1 (ko) * 2015-07-17 2022-06-14 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
KR102475504B1 (ko) * 2015-08-20 2022-12-09 엘지디스플레이 주식회사 투명표시패널 및 이를 포함하는 투명표시장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010251735A (ja) * 2009-03-27 2010-11-04 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置およびその作製方法
JP2012009839A (ja) * 2010-05-21 2012-01-12 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 記憶装置、半導体装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003031817A (ja) * 2002-05-17 2003-01-31 Sanyo Electric Co Ltd コンタクト構造の形成方法
KR20070008099A (ko) * 2005-07-13 2007-01-17 삼성전자주식회사 표시기판, 이를 포함하는 액정표시패널 및 이의 제조방법
KR101476817B1 (ko) * 2009-07-03 2014-12-26 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 트랜지스터를 갖는 표시 장치 및 그 제작 방법
JP5685855B2 (ja) * 2009-09-08 2015-03-18 株式会社リコー 表示装置および表示装置の製造方法
JP2011222767A (ja) * 2010-04-09 2011-11-04 Sony Corp 薄膜トランジスタならびに表示装置および電子機器
WO2011148538A1 (ja) * 2010-05-24 2011-12-01 シャープ株式会社 表示パネル及び薄膜トランジスタ基板
US8710497B2 (en) * 2011-12-08 2014-04-29 LG Dispay Co., Ltd Array substrate including thin film transistor and method of fabricating the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010251735A (ja) * 2009-03-27 2010-11-04 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置およびその作製方法
JP2012009839A (ja) * 2010-05-21 2012-01-12 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 記憶装置、半導体装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150091265A (ko) * 2014-01-31 2015-08-10 고쿠리츠다이가쿠호징 나라 센탄카가쿠기쥬츠 다이가쿠인 다이가쿠 보호막을 구비한 박막 트랜지스터 기판 및 이의 제조 방법
JP2015146332A (ja) * 2014-01-31 2015-08-13 国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学 保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板およびその製造方法
TWI626511B (zh) * 2014-01-31 2018-06-11 National University Corporation NARA Institute of Science and Technology 具備保護膜之薄膜電晶體基板的製造方法
KR102302306B1 (ko) 2014-01-31 2021-09-17 고쿠리츠다이가쿠호징 나라 센탄카가쿠기쥬츠 다이가쿠인 다이가쿠 보호막을 구비한 박막 트랜지스터 기판 및 이의 제조 방법

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