[发明专利]制造使用氧化物半导体的薄膜晶体管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造使用氧化物半导体的场效应薄膜晶体管的方法。

背景技术

近年来，使用金属氧化物半导体薄膜的半导体器件受到关注。该薄膜可在低温下被淀积，并具有诸如光带隙大和对可见光光学透明的特性。这种薄膜也可在塑料衬底或膜或类似的衬底上形成柔性透明的薄膜晶体管(TFT)。

例如，在Nature，Vol.432，25November 2004(488-492)中公开了涉及对于沟道层(活性层)使用包含铟、锌和镓的非晶氧化物膜的TFT的技术。

此外，在Journal of Non-Crystalline Solids，352，(2006)，2311中公开了对于TFT沟道层使用以氧化铟作为主要成分的氧化物薄膜。但是，氧化物薄膜中的铟和氧的原子成分比(O/In)为约2.7，该值远远偏离1.5的化学计量比。

在Nature materials，Vol.5，November 2006(893-900)中也公开了对于TFT沟道层使用以氧化铟作为主要成分的氧化物薄膜。通过离子辅助淀积形成氧化铟膜，并且，对于栅绝缘膜使用热硅氧化物膜和有机薄膜。

虽然在Nature，Vol.432，25November 2004(488-492)中公开的TFT具有约10³的低电流通/断比(on/off ratio)，但是它具有6～9cm²/Vs的相对较高的场效应迁移率，并由此可望被应用于使用液晶或电致发光的平板显示器中的希望的有源矩阵(active matrix)。但是，通过该TFT，包含铟、锌、镓和氧的各种元素被用作用于沟道层的非晶氧化物膜的主要构成元素。因此，TFT特性取决于成分而变化很大。

从成分比可控性的观点看，氧成分元素的类型优选尽可能地少。

另一方面，在Journal of Non-Crystalline Solids，352，(2006)，2311中公开的对于沟道层使用氧化铟薄膜的TFT具有约10⁴的低电流通/断比和约0.02cm²/Vs的场效应迁移率。结果，该TFT不适于高速操作，并由此仅可被用于有限的应用。

在Nature materials，VOL.5，November 2006，(893-900)公开的对于沟道层使用氧化铟薄膜的TFT中，对于栅绝缘膜使用具有高介电常数的有机薄膜。所获得的TFT表现出优异的特性，其中S值(“S值”为在漏极电压保持恒定情况下漏极电流改变一个数量级时阈值下(subthreshold)区域中的栅极电压)为0.09～0.15V/decade，并且场效应迁移率为120～140cm²/Vs。但是，如上面讨论的那样，由于栅绝缘膜由有机材料形成，因此存在其环境稳定性比由无机材料形成的TFT的环境稳定性低的问题。此外，虽然Nature materials，Vol.5，November 2006说明了对于栅绝缘膜使用热氧化硅的TFT，并且虽然这种情况下的场效应迁移率为相对较高的约10cm²/Vs，但是在阈值下特性方面，其具有5.6V/decade的大的S值。因此，其作为开关TFT的应用受到限制。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明提供一种薄膜晶体管的制造方法，该薄膜晶体管包括包含氧化铟的沟道层，该方法包括形成要成为所述沟道层的氧化铟膜，并在氧化气氛中对形成的氧化铟膜进行退火(热处理)。

注意，“包含氧化铟”的意思包括以不本质上影响电特性的程度包含杂质的情况。

通过参照附图对示例性实施例的以下说明，本发明的其它特征将变得十分明显。

附图说明

图1是示出根据本发明的薄膜晶体管的结构例子的示图(截面图)；

图2是示出根据本发明的薄膜晶体管的结构例子的示图(截面图)；

图3是示出根据本发明的非晶氧化铟薄膜的X射线衍射谱的示图；

图4是示出退火之后的根据本发明的氧化铟薄膜的X射线衍射谱的示图；

图5是示出根据本发明的薄膜晶体管的典型TFT特性的示图；

图6是示出紧接在淀积之后在例子1中形成的氧化铟薄膜的X射线衍射谱的示图；

图7是示出在退火之后在例子1中形成的氧化铟薄膜的X射线衍射谱的示图；

图8是示出在例子1中制造的薄膜晶体管的典型TFT特性的示图；以及

图9是在例子中获得的氧化铟膜的SEM照片。

具体实施方式