[发明专利]薄膜晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及用于液晶显示器或有机EL显示器等显示装置的薄膜晶体管(TFT)。

背景技术

非晶(非晶质)氧化物半导体与通用的非晶硅(a－Si)相比，具有高载流子迁移率(也称为场效应迁移率。以下，有时仅称为“迁移率”。)，光学带隙大，能够以低温成膜。因此，期待其面向要求大型、高分辨率、高速驱动的新一代显示器或耐热性低的树脂基板等的应用。

在使用氧化物半导体作为薄膜晶体管的半导体层时，不仅要求载流子浓度(迁移率)高，而且还要求TFT的开关特性(晶体管特性、TFT特性)优异。即，要求(1)通态电流(对栅电极和漏电极施加正电压时的最大漏电流)高；(2)断态电流(分别对栅电极施加负电压，对漏电极施加正电压时的漏电流)低；(3)S值(Subthreshold Swing，亚阈值摆幅，使漏电流提高1位数量级所需要的栅电压)低；(4)阈值(向漏电极施加正电压，向栅电压施加正负任意一种电压时，漏电流开始流通的电压，也称为阈值电压)在时间上不发生变化而保持稳定(意味着在基板面内均匀)；并且，(5)迁移率高；等。

作为具有这样的特性的氧化物半导体，通用的是由铟、镓、锌、以及氧构成的非晶氧化物半导体(In－Ga－Zn－O、以下有时称作“IGZO”。)(专利文献1、非专利文献1、非专利文献2)。

另外，作为具有比IGZO高的迁移率的材料，使用的是由铟、锌、锡、以及氧构成的非晶氧化物半导体(In－Zn－Sn－O、以下有时称作“IZTO”。)(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4568828号公报

专利文献2：日本特开2008－243928号公报

非专利文献

非专利文献1：固体物理、VOL44、P621(2009)

非专利文献2：Nature、VOL432、P488(2004)

发明内容

发明所要解决的课题

进一步要求使用了上述氧化物半导体层的薄膜晶体管对于电压施加或光照射等应力的耐受性(应力施加前后的阈值电压的变化量少)优异。例如指出的有：在对于栅电极持续施加电压时、或持续照射光吸收开始的蓝色波段时，在薄膜晶体管的栅极绝缘膜与半导体层界面，电荷被捕获，由于体层内部的电荷的变化而使阈值电压向负侧大幅地变化(偏移)，由此，TFT的开关特性变化。另外，在液晶面板驱动之时、或对栅电极施加负偏压而使像素点亮时等情况下，从液晶元件泄漏的光会照射到TFT上，而该光对于TFT施加应力而成为使图像不匀或特性劣化的原因。在实际使用薄膜晶体管时，若由于光照射或电压施加造成的应力导致开关特性发生变化，则会招致显示装置自身的可靠性降低。

另外，对于有机EL显示器也同样，从发光层泄漏的光会照射到半导体层上，导致阈值电压等值散乱这样的问题。

由此，尤其是阈值电压的偏移会招致具备TFT的液晶显示器或有机EL显示器等显示装置自身的可靠性降低，因此强烈希望提高应力耐受性。

进而，在制作氧化物半导体层和在其上具备源-漏电极的薄膜晶体管基板时，还要求上述氧化物半导体层相对于湿蚀刻液等药液具有较高的特性(湿蚀刻特性)。具体来说，在制作TFT时的各工序中，由于所使用的湿蚀刻液的种类也不同，因此，上述氧化物半导体层需要以下两个特性。

(A)氧化物半导体层相对于氧化物半导体加工用湿蚀刻液具有优异的可溶性

即，需要下述特性：利用在加工氧化物半导体层时所使用的草酸等有机酸系湿蚀刻液，以适宜的速度蚀刻上述氧化物半导体层，且能够无残渣地图案化。

(B)氧化物半导体层相对于源-漏电极用湿蚀刻液为不溶性的

即，需要下述特性：利用在加工成膜于氧化物半导体层之上的源-漏电极用配线膜时所使用的湿蚀刻液(例如包括磷酸、硝酸、醋酸等的无机酸)，可以以适宜的速度来蚀刻源-漏电极，但是，上述氧化物半导体层的表面(背沟道)侧不会被上述湿蚀刻液的切削或受到损伤，从而不会使TFT特性和应力耐受性降低。