[发明专利]薄膜晶体管及其制造方法

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(Thin Film Transistor、TFT)及其制造方法。

技术背景

非晶(非晶质)氧化物半导体与通用的非晶硅(a-Si)相比，具有高载流子迁移度(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、耐热性低的树脂基板等的应用。

作为所述氧化物半导体，由铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)及氧(O)构成的非晶氧化物半导体(In-Ga-Zn-O、以下有时称作“IGZO”。)、由铟(In)、锌(Zn)、锡(Sn)及氧(O)构成的非晶氧化物半导体(In-Zn-Sn-O、以下有时称作“IZTO”。)由于具有高的迁移率而被使用。

另外，使用了所述氧化物半导体的底栅型TFT的结构大致分为图1(a)所示的具有蚀刻阻挡层9的蚀刻阻挡型(ESL型)、和图1(b)所示的不具有蚀刻阻挡层的背沟道蚀刻型(BCE型)这两种。

上述图1(b)的不具有蚀刻阻挡层的BCE型TFT在制造工序中，不需要蚀刻阻挡层形成的工序，因此生产率优异。

但是，该BCE型TFT的制造工序中存在以下那样的问题。即，在氧化物半导体层上形成源-漏电极用薄膜，在对该源-漏电极用薄膜进行图案化时使用湿蚀刻液(例如包含磷酸、硝酸、醋酸等的酸系蚀刻液)。氧化物半导体层的暴露于所述酸系蚀刻液的部分被削去或受到损伤，其结果是，可能产生TFT特性降低这样的问题。

例如前述的IGZO对于用作源-漏电极的湿蚀刻液的无机酸系湿蚀刻液的可溶性高，极容易被无机酸系湿蚀刻液蚀刻。因此，存在IGZO膜消失而TFT的制作变得困难、或者TFT特性降低等问题。

在上述BCE型TFT中，作为抑制氧化物半导体层的损伤的技术，提出有例如下述的专利文献1～3的技术。这些技术是通过在氧化物半导体层与源-漏电极之间形成牺牲层(或陷入部)，从而抑制对氧化物半导体层的损伤的技术。但是，为了形成上述牺牲层(或陷入部)，需要增加工序。另外，非专利文献1中虽然示出了除去氧化物半导体层表面的损伤层，但难以均匀地除去该损伤层。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-146956号公报

专利文献2：日本特开2011-54812号公报

专利文献3：日本特开2009-4787号公报

非专利文献

非专利文献1：C.-J.Kim et.al，Electrochem.Solid-State Lett.12(4)，H95-H97(2009)

发明内容

发明要解决的课题

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种不具有蚀刻阻挡层的BCE型TFT，其具备氧化物半导体层，所述氧化物半导体层保持高的场效应迁移率，并且应力耐受性优异(即，相对于光或偏压应力等来说阈值电压的变化量小)。

用于解决课题的手段

能够解决上述课题的本发明的薄膜晶体管的特征在于，是一种在基板上至少依次具有栅电极、栅极绝缘膜、氧化物半导体层、源-漏电极、以及保护所述源-漏电极的保护膜的薄膜晶体管，

所述氧化物半导体层是具有由Sn及In、以及选自Ga和Zn中的至少1种和O构成的第1氧化物半导体层；以及由选自In、Zn、Sn及Ga中的1种以上的元素和O构成的第2氧化物半导体层的层叠体，

所述第2氧化物半导体层在所述栅极绝缘膜上形成，并且，所述第1氧化物半导体层在所述第2氧化物半导体层与所述保护膜或所述源-漏电极之间形成，

且在薄膜晶体管的层叠方向截面中，通过[100×(源-漏电极端正下方的第1氧化物半导体层的膜厚-第1氧化物半导体层中央部的膜厚)/源-漏电极端正下方的第1氧化物半导体层的膜厚]求出的值为5％以下。

在本发明的优选实施方式中，用X射线光电子能谱法测定所述第1氧化物半导体层的表面时，氧1s光谱的强度最高的峰的能量在529.0～531.3eV的范围内。

在本发明的优选实施方式中，所述第1氧化物半导体层满足Sn的含量相对于全部金属元素为9原子％以上且50原子％以下。