专利名称：薄膜晶体管及其制造方法、以及显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有氧化物半导体层作为沟道(活性层)的薄膜晶体管(TFT)、制造该 薄膜晶体管的方法、以及利用薄膜晶体管的显示装置。
背景技术：
诸如氧化锌、氧化铟镓锌(InGaAnO)等的氧化物半导体显示了作为半导体器件的 活性层的优良属性。近年来，针对TFT、发光器件、透明导电膜等的应用，正在对氧化物半导 体进行研发。例如，利用氧化物半导体的TFT比现有的液晶显示装置中使用的利用无定形 硅(a-Si:H)的TFT具有更高的电子迁移率，并具有优良的电气属性。还存在即使在室温附 近的低温情况下也可以预期到较高的电子迁移率。另一方面，公知的是，氧化物半导体的热阻抗是不足的，通过TFT制造工艺中的热 处理，氧、锌等析出，并发生晶格缺陷。该晶格缺陷在电气方面引起氧化物半导体层中较 浅的杂质水平和较低的阻抗。因此，其操作成为常开型的操作，即，其中在不施加栅极电 压的情况下漏极电流流动的耗尽型。缺陷水平变得较高，阈值电压降低，并且泄漏电流增 大。因此存在利用氧化物半导体的TFT的特性波动较大的缺点(J. Non-CrystallineSolids 354(2008)2826)。为了克服此缺点，提出了一种技术，例如，与由氧化物半导体制成的沟道层接触的 栅极绝缘膜由无定形氧化铝(Al2O3)制成，并被用作减小界面中的缺陷水平的密封膜(例 如，见日本专利No. 3,913, 756)。
发明内容
但是，当氧化铝用于密封膜(栅极绝缘膜)时，发生如下问题氧化铝中的铝(Al) 在氧化物半导体中扩散，并且长期属性劣化。此外，还存在另一个问题难以执行在氧化铝 和氧化物半导体之间的选择性刻蚀，处理边界较窄，并且成品率较低。期望提供一种薄膜晶体管及其制造方法，能够抑制密封膜的元素扩散到沟道层 (氧化物半导体)中。还期望提供一种薄膜晶体管及其制造方法，其实现了对密封膜和沟道层(氧化物 半导体)的选择性刻蚀，并期望提供一种通过利用该薄膜晶体管实现稳定显示的显示装置。根据本发明的实施例，提供了一种薄膜晶体管，包括栅极电极；沟道层，其主要 成分是氧化物半导体；栅极绝缘膜，其设置在所述栅极电极和所述沟道层之间；密封层，其 设置在所述沟道层的与所述栅极电极相对的一侧上；以及一对电极，其与所述沟道层接触 并用作源极和漏极。所述密封层具有两层结构，所述两层结构至少由和第二绝缘膜形成，第 一绝缘膜由第一绝缘材料制成，第二绝缘膜由第二绝缘材料制成。所述第二绝缘材料具有 对所述氧化物半导体和所述第一绝缘材料每一者的刻蚀选择性，并且设置在所述第一绝缘 膜和所述沟道层之间。
所述氧化物半导体是ZnO、ITO和In-M-Zn-O中的至少一者(其中M表示Ga、Al、 Fe和Sn中的至少一者)。例如，所述第一绝缘材料是Al2O3，并且所述第二绝缘材料是SiOx、 SiNx, Y2O3> TaO和HfO及其氮氧化合物中的至少一者。在该薄膜晶体管中，具有对所述氧化物半导体和所述第一绝缘材料每一者的刻蚀选择性的第二绝缘膜被设置在其主要成分为氧化物半导体的沟道层和诸如Al2O3之类的第 一绝缘膜之间。因此，抑制了第一绝缘膜中的元素扩散到沟道层中，并且能够用第一绝缘膜 和沟道层之间的第二绝缘膜进行对第一绝缘膜和沟道层的选择性刻蚀。根据本发明的实施例的薄膜晶体管的第一制造方法涉及底栅极型薄膜晶体管的 制造方法，并包括以下步骤(要素)(Al)在衬底上形成栅极电极；(Bi)在所述栅极电极上形成栅极绝缘膜，此后，在所述栅极绝缘膜上形成其主要 成分为氧化物半导体的沟道层；(Cl)在所述沟道层上按顺序形成由第二绝缘材料制成的第二绝缘膜和由第一绝 缘材料制成的第一绝缘膜；(Dl)在所述第一绝缘膜上形成沟道保护膜，此后，利用所述第二绝缘膜作为停止 层来刻蚀所述第一绝缘膜；(El)利用处理后的所述第一绝缘膜作为掩模并利用所述沟道层作为停止层来刻 蚀所述第二绝缘膜；(Fl)形成用作源极和漏极的一对电极以与所述沟道层接触，以及(Gl)使用的所述第二绝缘材料具有对所述氧化物半导体和所述第一绝缘材料每 一者的刻蚀选择性。根据本发明的实施例的薄膜晶体管的第二制造方法涉及顶栅极型薄膜晶体管的 制造方法，并包括以下步骤(要素)(A2)在衬底上按顺序形成由第二绝缘材料制成的第二绝缘膜和由第一绝缘材料 制成的第一绝缘膜；(B2)在所述第二绝缘膜上形成用作源极和漏极的一对电极；(C2)在所述第二绝缘膜以及所述一对电极上形成其主要成分为氧化物半导体的 沟道层；(D2)在所述沟道层上形成栅极绝缘膜，此后，利用所述一对电极作为停止层来刻 蚀所述沟道层；以及(E2)在所述栅极绝缘膜上形成栅极电极，(F2)其中，所述第二绝缘材料具有对所述氧化物半导体和所述第一绝缘材料每一 者的刻蚀选择性。在本发明的实施例的薄膜晶体管及其制造方法中，第二绝缘膜被设置在其主要成 分为氧化物半导体的沟道层和密封膜(第一绝缘膜)之间，并且第二绝缘膜具有对所述氧 化物半导体和所述第一绝缘膜每一者的刻蚀选择性。利用该构造，抑制了密封膜中的元素 扩散到沟道层(氧化物半导体)中，并且能够进行对密封膜和沟道层(氧化物半导体)的 选择性刻蚀。因此，满足了由氧化铝等制成的密封膜的密封效果和成品率的提高两者，并且 薄膜晶体管的长期属性得到改善。
根据以下说明，本发明的其他和进一步的目的、特征和优点将更完整地得到展现。
图1是图示根据本发明的第一实施例的TFT的构造的截面图。图2A至2C是按照工艺图示制造图1所示的TFT的方法的截面图。图3A至3C是图示与图2A至2C相继的工艺的截面图。图4A至4C是图示与图3A至3C相继的工艺的截面图。图5是与图3B的工艺相对应的平面图。图6是与图4A的工艺相对应的平面图。图7A至7C是图示根据第二实施例形成TFT的方法的截面图。图8A和8B是图示与图7A至7C相继的工艺的截面图。图9A和9B是图示与图8A和8B相继的工艺的截面图。图10是图示显示装置的构造的示例的图。图11是图示图10所示的像素驱动电路的示例的等效电路图。图12是图示包括显示装置的模组的示意性构造的平面图。图13是图示显示装置的应用示例1的外观的立体图。图14A是图示应用示例2的表面侧的外观的立体图，并且图14B是图示背侧的外 观的立体图。图15是图示应用示例3的外观的立体图。图16是图示应用示例4的外观的立体图。图17A是应用示例5的打开状态的正视图，图17B是侧视图，图17C是图示关闭状 态的正视图，图17D是左侧视图，图17E是右侧视图，图17F是俯视图，并且图17G是仰视图。
具体实施例方式以下将参照附图详细说明本发明的实施例。将以下述顺序来给出说明。1.第一实施例(底栅极型TFT)(I)TFT的总体构造(2) TFT的制造方法2.第二实施例(顶栅极型TFT)3.利用TFT的显示装置的构造示例4.包括显示装置的模组的构造示例5.具体应用示例1至5第一实施例TFT的总体构造图1图示了根据本发明的第一实施例的底栅极型薄膜晶体管(TFT)的横截面构 造。TFT 1具有隔着绝缘膜12位于衬底11上的按顺序的栅极电极13、栅极绝缘膜14、沟道 层15和密封层16 (第一绝缘膜16a和第二绝缘膜16b)。衬底11例如是硅衬底并可以由诸如石英、玻璃、金属、树脂、树脂膜等的其他材料 制成。绝缘膜12由诸如硅(Si)之类的绝缘膜材料制成。
栅极电极13通过施加到TFT 1的栅极电压来控制沟道层(氧化物半导体层)15中的电子密度，并具有例如厚度为50nm的钼层和厚度为400nm的铝(Al)层或铝合金层的 双层结构。铝合金层的示例是铝钕合金层。栅极绝缘膜14例如与绝缘膜12相似由包括硅(Si)的绝缘膜材料制成。栅极绝 缘膜14覆盖栅极电极13，并例如被形成为覆盖衬底11的包括栅极电极13的表面在内的整 个表面。沟道层15是包含诸如氧化锌(ZnO)、氧化铟锡(ITO)、或In-M-Zn-O(M是Ga、Al、 Fe和Sn中的至少一者)之类的导电氧化物半导体作为主要成分的氧化物半导体层。密封层16具有例如第一绝缘膜16a和第二绝缘膜16b的双层结构。第一绝缘 膜16a由作为主要成分的氧化铝(Al2O3)制成。第一绝缘膜16a通过氧化铝的优良气体阻 挡阻力来抑制氧等从主要成分为氧化物半导体的沟道层15析出，并抑制氧化物半导体中 的载流子浓度的变化以稳定TFT 1的电气属性。第一绝缘膜16a的厚度优选地在IOnm至 500nm并包括IOnm和500nm的范围内。当膜厚度小于IOnm时，密封能力降低。当膜厚度大 于500nm时，刻蚀工艺时间变得超过必要地长。更优选地，膜厚度在50nm至300nm并包括 50nm和300nm的范围内。第二绝缘膜16b被置于第一绝缘膜16a和沟道层15之间，并具有防止第一绝缘 膜16a中的铝(Al)扩散到沟道层15中的功能。第二绝缘膜16b由具有用相同气体(或溶 液)对沟道层15的氧化物半导体和第一绝缘材料优良的刻蚀选择性的材料制成。氧化物 半导体的作为主要成分的具体示例是氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧化钇(Y2O3)、氧化钽 (Ta2O6)以及氧化铪(HfO2)。在密封层16中与栅极电极13相对的区域中，设置由与绝缘膜12相同的材料制成 的沟道保护膜17。在从沟道保护膜17的表面经由密封层16的侧表面延伸到沟道层15的 表面的区域中，设置一对源极和漏极电极18A和18B。源极和漏极电极18A和18B由诸如 钼、铝和钛之类的金属或者这些元素的多层膜形成。在密封层16以及源极和漏极电极18A和18B上，例如设置由与绝缘膜12相同材 料制成的保护膜19。保护膜19具有分别与源极和漏极电极18A和18B相对应的通孔19A 禾口 19B。布线20A和20B经由通孔19A和19B分别电连接到源极和漏极电极18A和18B。例如如下制造TFT 1。制造方法首先，如图2A所示，在由玻璃制成的衬底11上，通过例如CVD (化学汽相沉积)沉 积SiOx来形成绝缘膜12。随后，例如通过溅射形成钼(Mo)层，此后，通过光刻和干法刻蚀 来形成栅极电极13。接着，通过例如等离子CVD在衬底11的整个表面上形成栅极绝缘膜 14。在形成栅极绝缘膜14之后，例如通过在真空环境中利用In-Ga-Zn的氧化物靶进行溅 射来形成沟道层15。随后，例如通过在同一真空环境中连续地溅射，沉积具有IOnm厚度的 SiOx作为第二绝缘膜16b，并例如进一步连续地通过溅射沉积具有50nm厚度的Al2O3作为 第一绝缘膜16a。例如，如图2B和2C所示，通过CVD沉积具有300nm厚度的SiOx。随后，通过光刻 来图案化光刻胶(光敏树脂膜)，并用添加了氧的C2HF5气体来干法刻蚀SiOx,从而形成沟 道保护膜17。通过在第一绝缘膜Iea(Al2O3)和沟道保护膜17(Si0x)之间的刻蚀选择性，第一绝缘膜16a成为停止层(刻蚀停止层)。随后，如图3A所示，通过光刻来图案化光刻胶，此后，通过利用氯气进行的干法刻蚀来将第一绝缘膜Iea(Al2O3)处理成预定形状。此时，通过第一绝缘膜16a和第二绝缘膜 16b (SiOx层)之间的刻蚀选择性，第二绝缘膜16b成为停止层。如图3B所示，通过利用添 加了氢的C4F8气体进行的干法刻蚀，对第二绝缘膜^!^^^、层)进行处理。此时，通过第 二绝缘膜16b (SiOx层)和沟道层15 (In-Ga-Zn的氧化层)之间的刻蚀选择性，沟道层15成 为停止层。在本实施例中，通过使第二绝缘膜16b置于第一绝缘膜16a和沟道层15之间， 在对沟道层15进行刻蚀的处理中的处理余量变宽，成品率提高。接着，通过利用稀盐酸进行的湿法刻蚀，将沟道层15按照一个个晶体管的方式隔离。通过光刻来图案化光刻胶，此后，通过利用氯气进行的干法刻蚀来选择性地去除 沟道层15。随后，通过利用添加了氧的C2HF5气体进行的干法刻蚀来选择性地去除栅极绝 缘膜14，如图5的平面图所示，使电极引出部分中的栅极电极13暴露。如图3C所示，例如通过利用溅射来沉积具有IOOnm厚度的Mo，并通过利用添加了 氧的Cl2CF4气体进行的干法刻蚀来形成源极和漏极电极18A和18B。如图4A和图6所示，例如通过CVD将SiN膜形成在整个表面上，以形成保护膜19。 随后，通过利用添加了氧的C2HF5气体进行的干法刻蚀来选择性地去除保护膜19 (SiN)，从 而形成通孔通孔19A和19B。此后，通过溅射形成布线20A和20B。通过以上处理，完成了 如图1所示的底栅极型TFT 1。在本实施例中，作为沟道层15(氧化物半导体层)上的密封层16，除了第一绝缘 膜16a(氧化铝)之外，还将由非氧化铝的绝缘材料(例如SiOx)制成的第二绝缘膜16b置 于第一绝缘膜16a和沟道层15之间。通过使第二绝缘膜16b位于沟道层15和第一绝缘膜 16a之间，能够进行氧化铝和氧化物半导体之间的选择性刻蚀。此外，通过第二绝缘膜16b， 防止氧化铝中的铝扩散到沟道层15(氧化物半导体)中，并降低了氧化物半导体层的界面 中的缺陷水平。因此，满足了由氧化铝带来的密封效果和成品率的提高两者，并改善了 TFT 的长期属性。虽然以上已经描述了将本发明应用于底栅极型TFT的示例，但是本发明还可应用 于顶栅极型TFT。将描述顶栅极型TFT的制造处理作为第二实施例。相同的附图标记用于 表示与前述实施例中相同的部件，并且不再重复其说明。第二实施例如图9B所示，第二实施例的顶栅极型TFT具有隔着绝缘膜12位于衬底11上的按 顺序的密封层16 (第一绝缘膜16a和第二绝缘膜16b)、沟道层15、栅极绝缘膜14和栅极电 极13。首先，如图7A所示，例如通过CVD将具有IOOnm厚度的绝缘膜12 (SiOx)形成在由 玻璃制成的衬底11上，例如沉积具有50nm厚度的Al2O3作为第一绝缘膜16a，并例如沉积具 有IOOnm厚度的SiOx作为第二绝缘膜16b。随后，如图7B所示，通过利用溅射来沉积具有 IOnm厚度的钛(Ti)，并沉积具有IOOnm厚度的Mo，此后，通过光刻，利用添加了氧的Cl2CF4 进行的干法刻蚀，来选择性地去除Ti/Mo膜。通过该操作，形成了源极和漏极电极18A和 ISB0接着，如图7C所示，通过利用In-Ga-Zn的氧化物靶进行的溅射，在第二绝缘膜16b以及源极和漏极电极18A和18B上形成沟道层15。例如，如图8A所示，通过CVD，沉积具有300nm厚度的SiOx,从而形成栅极绝缘膜14。随后，通过利用添加了氧的C2HF5气体进行的干法刻蚀来选择性地去除栅极绝缘 膜H(SiOx)。此后，通过利用稀盐酸进行的湿法刻蚀，将沟道层15隔离。通过栅极绝缘膜 H(SiOx)和沟道层15(In-Ga-Zn的氧化层)之间的刻蚀选择性，在对栅极绝缘膜14进行刻 蚀时，沟道层15用作停止层。在对沟道层15进行刻蚀时，通过沟道层15(In-Ga-Zn的氧化 层)与其下层的源极和漏极电极18A和18B之间的刻蚀选择性，源极和漏极电极18A和18B 用作停止层。如图8B所示，通过溅射，沉积具有IOnm厚度的Ti，并沉积具有IOOnm厚度的Mo。 此后，通过利用添加了氧的Cl2CF4气体进行的干法刻蚀，来选择性地清楚这些金属膜，从而 形成栅极电极13。随后，如图9A所示，在栅极电极13、栅极绝缘膜14、以及源极和漏极电极18A和 18B上例如通过溅射沉积IOOnm厚的Al2O3，从而形成保护膜19。随后，通过利用氯气进行的 干法刻蚀来形成通孔19A和19B，此后，如图9B所示形成布线20A和20B。通过以上处理， 完成了顶栅极型TFT 2。在本实施例中，作为在沟道层15(氧化物半导体层)下方的密封层16，除了第一绝 缘膜16a(氧化铝)之外，还将由非氧化铝的绝缘材料(例如SIOx)制成的第二绝缘膜16b 置于第一绝缘膜16a和沟道层15之间。以与第一实施例相似的方式，通过使第二绝缘膜 16b位于沟道层15和第一绝缘膜16a之间，防止氧化铝中的铝扩散到沟道层15(氧化物半 导体)中，并降低了氧化物半导体层的界面中的缺陷水平。以下将描述薄膜晶体管的应用示例。图10图示了用作超薄有机发光彩色显示器的显示装置的构造。该显示装置具有 显示区域110，由将在下文作为显示元件进行描述的多个有机发光元件10RU0G和IOB制成 的像素PXLC以矩阵方式布置在所述显示区域110中。在显示区域110的周围，形成有作为 信号单元的水平选择器(HSEL) 121、作为扫描单元的写入扫描器(WSCN) 131和电源扫描器 (DSCN)132。在显示区域110中，信号线DTLlOl至DTLlOn在列方向上布置，并且扫描线WSLlOl 至WSLlOm和电源线DSLlOl至DSLlOm在行方向上布置。在信号线DTL和扫描线WSL之间 的交点处，设置有包括有机发光元件PXLC(红色、蓝色和绿色(子像素)中的任一者)的像 素电路140。信号线DTL连接到水平选择器121，并且视频信号从水平选择器121供应到信 号线DTL。扫描线WSL连接到写入扫描器131。电源线DSL连接到电源扫描器132。图11图示了像素电路140的示例。像素电路140是具有采样晶体管3A、驱动晶 体管3B、保持电容器3C、以及由有机发光元件PXLC形成的发光元件3D的有源型驱动电路。 晶体管3A和3B是上述本发明的薄膜晶体管。采样晶体管3A的栅极连接到扫描线WSL101，采样晶体管3A的源极和漏极中的一 者连接到信号线DTL101，另一者连接到驱动晶体管3B的栅极“g”。驱动晶体管3B的漏极 “d”连接到电源线DSL101，并且源极“S”连接到发光元件3D的阳极。发光元件3D的阴极 连接到接地布线3H。接地布线3H被设置为对于全部像素PXLC共用。保持电容器3C连接 在驱动晶体管3B的源极“S”和栅极“g”之间。
采样晶体管3A根据从扫描线WSLlOl供应的控制信号而导通，对从信号线DTLlOl 供应的视频信号的信号电位进行采样，并将信号电位保持在保持电容器3C中。驱动晶体管 3B从位于第一电位的电源线DSLlOl接收电流的供应，并根据保持电容器3C中保持的信号 电位将驱动电流供应到发光元件3D。发光元件3D通过所供应的驱动电流以基于视频信号 的信号电位的亮度发光。在显示装置中，采样晶体管3A根据从扫描线WSL供应的控制信号而导通，对从信 号线DTL供应的视频信号的信号电位进行采样，并将信号电位保持在保持电容器3C中。电 流从处于第一电位的电源线DSL供应到驱动晶体管3B。根据在保持电容器3C中保持的信 号电位，驱动电流被供应到发光元件3D (红色、蓝色和绿色的有机发光元件)。发光元件3D 中的每个通过所供应的驱动电流以基于视频信号的信号电位的亮度发光。模组和应用示例
接着，将描述显示装置的应用示例。显示装置可以应用为各个领域中的电子装置 的显示装置以用于显示作为图像或影像从外部输入或内部产生的视频信号，这些电子装置 例如是电视设备、数字相机、笔记本式个人计算机、诸如蜂窝电话之类的便携式终端设备、 以及摄影机。模组在将在下文描述的应用示例1至5等的各种电子设备中，本实施例的显示装置被 组装为例如如图12所示的模组。该模组例如在衬底11的一侧处具有从密封衬底50 (以及 粘接剂层60)暴露的区域210。信号线驱动电路120和扫描线驱动电路130的布线延伸到 区域210，并且外部连接端子(未示出)形成于区域210。外部连接端子可以设置有用于输 入输出信号的柔性印刷电路(FPC) 220。应用示例1图13图示显示装置所应用的电视设备的外观。电视设备例如具有影像显示屏 300，影像显示屏300包括前面板310和滤光玻璃320。影像显示屏300由根据任意实施例 的显示装置构造。应用示例2图14A和14B图示了显示装置所应用的数字相机的外观。数字相机具有例如用于 闪光的发光单元410、显示单元420、菜单开关430、以及快门按钮440。显示单元420由根 据任意前述实施例的显示装置构造。应用示例3图15图示了前述实施例的显示装置所应用的笔记本式个人计算机的外观。笔记 本式个人计算机具有例如主体510、用于输入字符等的操作的键盘520、以及用于显示图像 的显示单元530。显示单元530由根据任意前述实施例的显示装置构造。应用示例4图16图示了显示装置所应用的摄影机的外观。摄影机具有例如主体610、设置在 主体610的前表面上并用于拍摄物体的镜头620、拍摄开始-停止开关630、以及显示单元 640。显示单元640由根据任意前述实施例的显示装置构造。应用示例5图17A至17G图示了显示装置所应用的蜂窝电话的外观。蜂窝电话通过例如经由 连接单元(枢轴)730将上侧壳体710和下侧壳体720连接而获得，并具有显示屏740、副显示屏750、图像灯760和相机770。显示屏740或副显示屏750由根据任意前述实施例的显
示装置构造。已经如上通过实施例描述了本发明的薄膜晶体管。但是，本发明不限于这些实施例。只要能获得与前述实施例相似的效果，本发明的薄膜晶体管的构造可以自由地修改。例如，在第一实施例中，在真空环境中，沟道层15、第二绝缘膜16b、以及第一绝缘 膜16a按此顺序被连续地形成。可以仅沟道层15和第二绝缘膜16b被连续地形成并暂时 地暴露于大气。此后，可以新形成第一绝缘膜16a。而且在形成第一绝缘膜16a之后，可以 在真空环境中连续地形成上层。虽然在前述实施例中已经描述了利用氧化铝膜作为第一绝缘膜16a的情况，但是 例如可以使用氧化镓(Ga2O3)或氧化锆(ZrO2)。同样，在此情况下，可以在提供第二绝缘膜 16b和由氧化物半导体制成的沟道层15之间的刻蚀选择性的同时执行处理。本申请包含与2009年3月4日递交给日本专利局的日本在先专利申请JP 2009-050741中揭示的主题相关的主题，其全文通过引用结合于此。本领域的技术人员应该理解，只要各种修改、组合、子组合和替换落在所附权利要 求或其等同方案内，就可以根据设计要求和其他因素进行这些修改、组合、子组合和替换。
权利要求
一种薄膜晶体管，包括栅极电极；沟道层，其主要成分是氧化物半导体；栅极绝缘膜，其设置在所述栅极电极和所述沟道层之间；密封层，其设置在所述沟道层的与所述栅极电极相对的一侧上；以及一对电极，其与所述沟道层接触并用作源极和漏极，其中，所述密封层至少包括第一绝缘膜，其由第一绝缘材料制成，以及第二绝缘膜，其由具有对所述氧化物半导体和所述第一绝缘材料每一者的刻蚀选择性的第二绝缘材料制成，并且设置在所述第一绝缘膜和所述沟道层之间。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述氧化物半导体是ZnO、ITO和 In-M-Zn-O中的至少一者，其中M表示Ga、Al、Fe和Sn中的至少一者。
3.根据权利要求2所述的薄膜晶体管，其中，所述第一绝缘材料是Al2O3，并且所述第二 绝缘材料是SiOx、SiNx, Y203、TaO和HfO及其氮氧化合物中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述栅极电极、所述栅极绝缘膜、所述沟 道层和所述密封层按此顺序设置在衬底上。
5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述密封层、所述沟道层、所述栅极绝缘 膜和所述栅极电极按此顺序设置在衬底上。
6.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述第一绝缘膜的厚度在从IOnm至 500nm并包括IOnm和500nm的范围内。
7.一种薄膜晶体管的制造方法，包括以下步骤 在衬底上形成栅极电极；在所述栅极电极上形成栅极绝缘膜，此后，在所述栅极绝缘膜上形成其主要成分为氧 化物半导体的沟道层；在所述沟道层上按顺序形成由第二绝缘材料制成的第二绝缘膜和由第一绝缘材料制 成的第一绝缘膜；在所述第一绝缘膜上形成沟道保护膜，此后，利用所述第二绝缘膜作为停止层来刻蚀 所述第一绝缘膜；利用处理后的所述第一绝缘膜作为掩模并利用所述沟道层作为停止层来刻蚀所述第 二绝缘膜；以及形成用作源极和漏极的一对电极以与所述沟道层接触，其中，所述第二绝缘材料具有对所述氧化物半导体和所述第一绝缘材料每一者的刻蚀 选择性。
8.根据权利要求7所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，所述氧化物半导体是ZnO、ITO 和In-M-Zn-O中的至少一者，其中M表示Ga、Al、Fe和Sn中的至少一者。
9.根据权利要求8所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，所述第一绝缘材料是Al2O3，并 且所述第二绝缘材料是SiOx、SiNx, Y203、TaO和HfO及其氮氧化合物中的至少一者。
10.一种薄膜晶体管的制造方法，包括以下步骤在衬底上按顺序形成由第二绝缘材料制成的第二绝缘膜和由第一绝缘材料制成的第一绝缘膜；在所述第二绝缘膜上形成用作源极和漏极的一对电极；在所述第二绝缘膜以及所述一对电极上形成其主要成分为氧化物半导体的沟道层； 在所述沟道层上形成栅极绝缘膜，此后，利用所述一对电极作为停止层来刻蚀所述沟 道层；以及在所述栅极绝缘膜上形成栅极电极，其中，所述第二绝缘材料具有对所述氧化物半导体和所述第一绝缘材料每一者的刻蚀 选择性。
11.根据权利要求10所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，所述氧化物半导体是ZnO、 ITO和In-M-Zn-O中的至少一者，其中M表示Ga、Al、Fe和Sn中的至少一者。
12.根据权利要求11所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，所述第一绝缘材料是Al2O3， 并且所述第二绝缘材料是SiOx、SiNx, Y203、TaO和HfO及其氮氧化合物中的至少一者。
13.根据权利要求7所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，至少所述沟道层和所述第二 绝缘膜在真空环境下连续地形成。
14.根据权利要求7所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，所述沟道层、所述第二绝缘 膜和所述第一绝缘膜在真空环境下连续地形成。
15.根据权利要求7所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，利用所述第二绝缘膜作为停 止层来用氯系气体对所述第一绝缘膜进行干法刻蚀，此后，利用所述沟道层作为停止层来 用氟系气体对所述第二绝缘膜进行干法刻蚀。
16.根据权利要求7所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，利用所述第二绝缘膜作为停 止层来用磷酸系溶液对所述第一绝缘膜进行刻蚀，此后，利用所述沟道层作为停止层来用 氟系气体对所述第二绝缘膜进行干法刻蚀。
17.—种显示装置，包括薄膜晶体管和显示元件，其中，所述薄膜晶体管包括 栅极电极；沟道层，其主要成分是氧化物半导体；栅极绝缘膜，其设置在所述栅极电极和所述沟道层之间；密封层，其设置在所述沟道层的与所述栅极电极相对的一侧上；以及一对电极，其与所述沟道层接触并用作源极和漏极，其中，所述密封层至少包括第一绝缘膜，其由第一绝缘材料制成，以及第二绝缘膜，其由具有对所述氧化物半导体和所述第一绝缘材料每一者的刻蚀选择性 的第二绝缘材料制成，并且设置在所述第一绝缘膜和所述沟道层之间。
全文摘要
本发明提供了薄膜晶体管及其制造方法、以及显示装置，其能够抑制铝扩散到氧化物半导体中，并选择性地刻蚀氧化物半导体和氧化铝。薄膜晶体管包括栅极电极；沟道层，其主要成分是氧化物半导体；栅极绝缘膜，其设置在栅极电极和沟道层之间；密封层，其设置在沟道层的与栅极电极相对的一侧上；以及一对电极，其与沟道层接触并用作源极和漏极。密封层至少包括第一绝缘膜，其由第一绝缘材料制成；以及第二绝缘膜，其由具有对氧化物半导体和第一绝缘材料每一者的刻蚀选择性的第二绝缘材料制成，并且设置在第一绝缘膜和沟道层之间。
文档编号H01L27/02GK101826557SQ201010125208
公开日2010年9月8日 申请日期2010年2月25日 优先权日2009年3月4日
发明者宫下宽子, 寺井康浩, 山口典彦, 谷口理 申请人:索尼公司