薄膜晶体管及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及用于液晶显示器或有机化显示器等显示装置的薄膜晶体管（Thin FilmTransistor、TFT)及其制造方法。 技术背景
[0002] 非晶（非晶质）氧化物半导体与通用的非晶娃（a-Si)相比，具有高载流子迁移度 (也称为场效应迁移率。W下，有时仅称为"迁移率"。），光学带隙大，能够W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。
[0003]作为所述氧化物半导体，由铜（In)、嫁（Ga)、锋狂n)及氧（0)构成的非晶氧化物 半导体化-Ga-化-0、W下有时称作"IGZ0"。）、由铜化）、锋姑）、锡（Sn)及氧做构成 的非晶氧化物半导体（In-化-Sn-〇、W下有时称作"IZT0"。）由于具有高的迁移率而被使 用。
[0004] 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的蚀刻阻挡型巧化型）、和图1化）所示的不具有蚀刻阻挡层的背沟道蚀刻型 炬CE型）该两种。
[0005] 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。
[0006] 但是，该BCE型TFT的制造工序中存在W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 磯酸、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特性降低该样的问题。
[0007] 例如前述的IGZ0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IGZ0膜消失而TFT的制作变得困难、或者 TFT特性降低等问题。另外，对于源-漏电极用薄膜，在图案化时进行干蚀刻的情况下，认为 氧化物半导体层也会受到损伤，而TFT特性降低。需要说明的是，W下对进行湿蚀刻的情况 进行叙述。
[0008] 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。该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W均匀地除去该损伤层。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1 ;日本特开2012-146956号公报
[0012] 专利文献2;日本特开2011-54812号公报
[0013] 专利文献3 ;日本特开2009-4787号公报
[0014] 非专利文献
[0015] 非专利文献 1 ;C.-J.Kimet.al，Electrochem.Solid-StateLett. 12 (4)， H95-H97(2009)
【发明内容】
[0016] 发明要解决的课题
[0017] 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阔值电压的变化量小）。
[0018] 用于解决课题的手段
[0019] 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、W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由Sn;选自In、Ga及化中的1种W上的元素；和0构 成，在薄膜晶体管的层叠方向截面中，通过[100X(源-漏电极端正下方的氧化物半导体层 的膜厚-氧化物半导体层中央部的膜厚）/源-漏电极端正下方的氧化物半导体层的膜厚] 求得的值为5%W下。
[0020] 在本发明的优选实施方式中，利用X射线光电子能谱法测定所述氧化物半导体层 的表面时，氧Is光谱的强度最高的峰的能量在529. 0~531. 3eV的范围内。
[0021] 在本发明的优选实施方式中，所述氧化物半导体层满足Sn的含量相对于全部金 属元素为5原子％W上且50原子％W下。
[0022] 在本发明的优选实施方式中，所述氧化物半导体层由In、Ga、化及Sn和0构成，且 将In、Ga、化及Sn的合计量设为100原子％时，满足In的含量为15原子％W上且25原 子％W下、Ga的含量为5原子％W上且20原子％ ^下、化含量为40原子％W上且60原 子％W下、W及Sn的含量为5原子％W上且25原子％W下。
[0023] 在本发明的优选实施方式中，所述氧化物半导体层包含化，且其表层的化浓度 (单位：原子％ )为该氧化物半导体层的化含量（单位：原子％ )的1. 0~1. 6倍。
[0024] 在本发明的优选实施方式中，所述源-漏电极包含导电性氧化物层，且该导电性 氧化物层与所述氧化物半导体层直接接合。
[0025] 在本发明的优选实施方式中，所述源-漏电极包含所述导电性氧化物层。
[0026] 在本发明的优选实施方式中，所述源-漏电极具有如下层叠结构；从所述氧化物 半导体层侧开始依次为所述导电性氧化物层；和包含选自A1、化、Mo、化、Ti、化及W中的1 种W上的元素的1层W上的金属层狂层，包括A1合金层）。
[0027] 在本发明的优选实施方式中，所述金属层狂层）具有如下层叠结构；从所述氧化 物半导体层侧开始依次为包含选自Mo、化、Ti、化及W中的1种W上的元素的金属层狂2 层）；和选自纯A1层、A1合金层、纯化层及化合金层中的1个W上的金属层狂1层）。
[0028] 在本发明的优选实施方式中，所述金属层狂层）具有如下层叠结构；从所述氧化 物半导体层侧开始依次为选自纯A1层、A1合金层、纯化层及化合金层中的1个W上的金 属层狂1层）；和包含选自Mo、化、Ti、化及W中的1种W上的元素的金属层狂2层）。
[0029] 在本发明的优选实施方式中，所述金属层狂层）具有如下层叠结构；从所述氧化 物半导体层侧开始依次为包含选自Mo、化、Ti、化及W中的1种W上的元素的金属层狂2 层）；选自纯A1层、A1合金层、纯化层及化合金层中的1个W上的金属层狂1层）；和包 含选自Mo、化、Ti、化及W中的1种W上的元素的金属层狂2层）。
[0030] 在本发明的优选实施方式中，所述A1合金层包含0. 1原子％ ^上的选自Ni、Co、 化、Ge、化、Mo、Hf、Zr、Ti、佩、W及稀±元素中的1种W上的元素。
[0031] 在本发明的优选实施方式中，所述导电性氧化物层为非晶结构。
[0032] 在本发明的优选实施方式中，所述导电性氧化物层由选自In、Ga、化及Sn中的1 种W上的元素、和0构成。
[0033] 在本发明的优选实施方式中，所述源-漏电极具有如下层叠结构；从所述氧化物 半导体层侧开始依次为由选自Mo、化、Ti、化及W中的1种W上的元素构成的阻挡金属层； 和A1合金层。
[0034] 在本发明的优选实施方式中，所述源-漏电极中的所述阻挡金属层由纯Mo或Mo 合金构成。
[00巧]在本发明的优选实施方式中，所述源-漏电极中的所述A1合金层合计包含0. 1~ 4原子％的选自Ni和Co中的1种W上的元素。
[0036] 在本发明的优选实施方式中，所述源-漏电极中的所述A1合金层合计包含 0. 05~2原子％的选自化和Ge中的1种W上的元素。
[0037] 在本发明的优选实施方式中，所述源-漏电极中的所述A1合金层还包含选自化I、 Y、Fe、Ti、V、Zr、佩、Mo、Hf、化、Mg、化、Mn、Ru、化、Pd、Ir、Pt、La、Gd、化、Dy、Sr、Sm、Ge及 Bi中的至少1种元素。
[003引在本发明的优选实施方式中，所述源-漏电极中的所述A1合金层包含选自化ULa及Gd中的至少1种元素。
[0039] 本发明中，还包括所述薄膜晶体管的制造方法。该制造方法的特征在于，使用酸系 蚀刻液进行形成在所述氧化物半导体层上的所述源-漏电极的图案化，然后，对所述氧化 物半导体层的至少暴露于所述酸系蚀刻液的部分进行氧化处理后，形成所述保护膜。
[0040] 在本发明的优选实施方式中，所述氧化处理是热处理和馬0等离子处理中的至少 一种（更优选为热处理和馬0等离子处理）。
[0041] 在本发明的优选实施方式中，所述热处理在130°CW上（更优选为250°cw上）且 700°CW下的加热温度下进行。
[004引发明效果
[0043] 根据本发明，能够提供一种应力耐受性优异的BCE型TFT，其在BCE型TFT的制造 工序中，使在源-漏电极形成时暴露于使用的酸系蚀刻液的氧化物半导体层包含Sn，并且 该氧化物半导体层在暴露于所述酸系蚀刻液后实施氧化处理，因此该氧化物半导体层的膜 厚均匀且该氧化物半导体层的表面状态良好。
[0044] 另外，根据本发明的方法，能够W湿蚀刻进行源-漏电极的形成，因此能够容易且 W低成本得到特性高的显示装置。
[0045] 而且，本发明的TFT由于如上所述不具有蚀刻阻挡层，TFT制造工序阻挡掩膜形成 工序数少，能够充分削减成本。另外，BCE型TFT由于不像E化型TFT那样具有蚀刻阻挡层 与源-漏电极的重叠部分，因此比起E化型TFT能够实现TFT的小型化。
【附图说明】
[0046] 图1 (a)是用于说明现有的薄膜晶体管巧化型）的示意截面图，图1化）是用于说 明本发明的薄膜晶体管炬CE型）的示意截面图。
[0047] 图2(a)~（e)是示意性示出本发明的薄膜晶体管中的源-漏电极的截面结构的 图。
[004引图3是用于说明本发明的薄膜晶体管的示意截面图。
[0049] 图 4 是实施例中的本发明例的FE-SEM(Field血ission-ScanningElectron Microscope)观察照片，图4(b)是将图4(a)的虚线框放大的照片。
[0050] 图5是实施例中的比较例的阳-SEM观察照片，图5化）是将图5 (a)的虚线框放大 的照片。
[0051] 图6表示实施例中的应力耐受性试验结果（比较例、未氧化处理）。
[0052] 图7表示实施例中的应力耐受性试验结果（本发明例、氧化处理为热处理）。
[0053] 图8表示实施例中的应力耐受性试验结果（本发明例、氧化处理为馬0等离子处 理）。
[0054] 图9表示实施例中的应力耐受性试验结果（本发明例、氧化处理为热处理和馬0等 离子处理）。
[0055] 图10表示实施例中的X射线光电子能谱分析狂-ray化otoelectron Spectroscopy、XP巧观察结果。
[0056] 图11是表示实施例中的TFT(No. 1)的Id-Vg特性的图。
[0057] 图12是表示实施例中的TFT(No. 2)的Id-Vg特性的图。
[0058] 图13是表示实施例中的TFT(No. 4)的Id-Vg特性的图。
[0059] 图14是表示实施例中的TFT(No. 5)的Id-Vg特性的图。
[0060] 图15表示实施例中的应力耐受性试验结果（No. 4)。
[0061] 图16表示实施例中的应力耐受性试验结果（No. 5)。
[0062] 图17是在实施例中，使用纯Mo电极作为源-漏电极时的、热处理温度与（迁移率、 AVth)的关系的图。
[006引图18是在实施例中，使用IZ0电极作为源-漏电极时的、热处理温度与（迁移率、AVth)的关系的图。
[0064] 图19表示实施例中的分析试样1的XPS狂射线光电子能谱分析）观察结果。
[0065] 图20表示实施例中的分析试样2的XPS狂射线光电子能谱分析）观察结果。
[0066] 图21表示实施例中的XPS狂射线光电子能谱分析）观察结果（氧化物半导体层 的膜厚方向的组成分布测定结果）。
[0067] 图22是表示实施例中的热处理温度与表层化浓度比的关系的图。
【具体实施方式】
[006引本发明人等在BCE型TFT中，为了解决上述课题而反复深入研究。其结果是，通过
[0069] ?使源-漏电极形成时暴露于酸系蚀刻液的氧化物半导体层包含Sn;W及
[0070] ?在TFT制造工序中，在源-漏电极形成后（即，进行酸蚀刻后），对所述氧化物半 导体层的至少暴露于酸系蚀刻液的部分实施后述的氧化处理，
[0071] 由此能够利用湿蚀刻（酸蚀刻）除去污染物、损伤。而且发现其结果能够得到氧 化物半导体层的膜厚均匀且具有良好的应力耐受性的TFT，从而完成本发明。
[0072] 首先，对本发明的氧化物半导体层的成分组成和构成进行说明。
[0073] 本发明的TFT中的氧化物半导体层的特征在于，包含Sn作为必须成分。通过像该 样包含Sn，能够抑制酸