[发明专利]薄膜晶体管构造、以及具备该构造的薄膜晶体管和显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管(TFT)构造、以及具备该构造的薄膜晶体管和显示装置。本发明的TFT构造代表性地例如用于液晶显示器(液晶显示装置)、有机EL显示器等平板显示器。以下，代表性地举例说明液晶显示装置，但是其宗旨并不限于此。

背景技术

作为用于显示装置的半导体层，关注了氧化物半导体。氧化物半导体与通用的非晶硅(a-Si)相比具有高载流子移动度，光学带隙大，可以在低温下成膜，因此期待应用于大型且分辨率高、要求高速驱动的下一代显示器、耐热性低的树脂基板等中。

氧化物半导体包括从由In、Ga、Zn及Sn构成的组中选择的至少一种元素，例如，代表性的是可列举含In氧化物半导体(In-Ga-Zn-O、In-Zn-Sn-O、In-Zn-O等)。或者，作为不包含稀有金属即In且能够降低材料成本、适合于批量生产的氧化物半导体，还提出了含Zn氧化物半导体(Zn-Sn-O、Ga-Zn-Sn-O等)(例如专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2004-163901号公报

发明内容

(发明要解决的问题)

在作为TFT的氧化物半导体层而使用氧化物半导体的情况下，不仅要求载流子浓度高，而且要求TFT的开关特性(晶体管特性)出色。具体而言，(1)除了移动度高之外，还要求(2)SS(Subthreshold Swing，亚阈值摆幅，使漏极电流提高1位所需的栅极电压)值低，且(3)能够出色地耐得住电压施加或光照射等应力(应力耐性)等。

另外，在作为TFT的氧化物半导体层而使用氧化物半导体的情况下，存在如下的问题：在制造TFT时，在氧化物半导体层的上部使源／漏电极、保护膜、蚀刻阻挡层等(以下，有时将在氧化物半导体层的上部形成为与该氧化物半导体层至少有一部分直接接触的层(膜)统称为“上部层”)成膜，但是在形成该上部层时，氧化物半导体层的表面受到较大的损坏而产生氧元素脱离等缺陷，产生阈值电压的大幅偏移或开关特性的降低的问题。

详细而言，例如通过等离子CVD(化学气相沉积，Chemical Vapor Deposition)法使保护膜成膜时，被等离子高速化的原子团(radical)或分子会冲撞氧化物半导体的表面，因此在氧化物半导体层的表面会形成缺陷(代表性的是氧元素脱离等)，或者会产生导入成膜气体所包含的氢元素。其结果，会产生氧化物半导体层的表面容易导通等问题。推测这有可能是因为，在氧化物半导体层的表面生成的氧缺损或导入到表面的氢元素在氧化物半导体内作为电子施主而进行动作。

并且若如上那样氧化物半导体层被导体化，则无法表现出开关特性、或者阈值电压向负侧的偏移很大等，会对TFT特性带来严重的影响。

因此，提出了如下的方法，即为了抑制形成上部层时导致氧化物半导体层表面的损坏，在上部层成膜前，向氧化物半导体层表面照射例如N₂O等离子，从而在该表面上形成氧化处理层(不同于经由通常的TFT制作工序的累积热(heat history)而形成的氧化层)等，由此使该表面预先过量氧化。但是，若形成上述氧化处理层，则与形成上部层前相比移动度会劣化，而且还存在应力耐性降低的问题。另外，在形成上部层前需要追加N₂O等离子处理工序，因此还存在生产性降低、生产成本的增加等问题。

本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于，提供一种新的技术，即无需在氧化物半导体层的表面上形成上述的氧化处理层，就能够简单且可靠地降低形成上部层时所产生的氧化物半导体层表面的缺陷发生(损坏)或氢元素导入以及伴随与此而产生的TFT特性的劣化。

(用于解决问题的手段)

能够解决上述问题的本发明的薄膜晶体管构造在基板上至少从基板侧开始依次具备氧化物半导体层、源／漏电极和保护膜，该薄膜晶体管构造的特征在于，

所述氧化物半导体层是第1氧化物半导体层和第2氧化物半导体层的层叠体，该第1氧化物半导体层中的Zn占金属元素整体的含有量在50原子％以上、且形成在源／漏电极及保护膜侧，该第2氧化物半导体层包含从由In、Ga及Zn构成的组中选择的至少1种元素、且形成在基板侧，并且所述第1氧化物半导体层和所述源／漏电极及保护膜直接接触