[发明专利]使用氧化物半导体的薄膜晶体管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用氧化物半导体的薄膜晶体管的制造方法。

背景技术

最近几年，在用作诸如有源矩阵型液晶显示元件或有机电致发光 元件的显示设备的切换元件的薄膜晶体管中，下一代薄膜晶体管已被 积极开发。也就是说，使用主要由ZnO形成的透明导电氧化物多晶 薄膜作为沟道层的薄膜晶体管被开发。这种薄膜与非晶硅相比是高迁 移性的，能在低温下沉积，并能在诸如塑料板和膜的基板上形成柔性 透明薄膜晶体管。此外，由于它对于可见光是透明的，所以不需要遮 蔽层等。

以下将描述如上所述主要由ZnO形成的薄膜晶体管的制造方法 的示例。在栅绝缘膜上形成包括本征氧化锌的半导体层，并形成与半 导体层的端面具有相同形状的保护膜，并且在其上表面上，形成上层 绝缘膜，在此之后，形成接触孔。通过这个接触孔暴露的半导体层上 表面形成有n型ZnO的欧姆接触层，或者对在其中半导体层和电极 彼此接触的区域进行低电阻化处理，在此之后，在该上面上，形成源 极电极和漏极电极(公开号为2006/043447A1的美国专利申请)。然 而，在上述薄膜晶体管中，在多晶薄膜中难以形成平坦的、均匀性高 的薄膜。因此，大量引起质量波动。

因此，尝试开发将透明的非晶氧化物半导体膜用于沟道层的薄膜 晶体管。在非晶薄膜中，可形成平坦的、均匀性高的薄膜。在“Applied Physics Letters，89，112123，(2006)”中，公开了在室温下通过磁控管溅 射法将透明的非晶氧化物半导体膜(a-IGZO)沉积为薄膜晶体管的 沟道层，从而获得平坦性和均匀性良好的半导体层。这种薄膜晶体管 具有12cm2V-1s-1的电场效应迁移率，是一种优良的薄膜晶体管。

发明内容

然而，在上述传统技术中，作为薄膜晶体管的构造，没有提供欧 姆接触层等，并且根据电极材料的选择，存在由与氧化物半导体和源 极电极以及漏极电极的非欧姆接触性质引起的问题。

鉴于上述问题提出本发明。也就是说，在使用非晶氧化物半导体 的薄膜晶体管中，本发明的目的是提供一种具有与源极电极和漏极电 极以及非晶氧化物半导体层的欧姆接触性质良好的晶体管特性的薄 膜晶体管。

本发明人等对使用透明氧化物半导体的薄膜晶体管进行了努力 的研究和开发，结果，获得以下知识，该知识能够通过以下构造解决 上述问题。也就是说，将覆盖氧化物半导体层的第一绝缘膜作为氧化 物绝缘体，并且在不包括氧化气体的气氛中在氧化物半导体层上形成 第一绝缘膜。当在不包括氧化气体的气氛中在氧化物半导体层上形成 绝缘膜时，氧化物半导体层受到损坏，电阻减小到薄膜晶体管不能关 断这样的程度。因此，通过构图移除第一绝缘膜，并使氧化物半导体 层的沟道区暴露，在此之后，在包括氧化气体的气氛中形成覆盖沟道 区的第二绝缘膜。结果，使电阻减小的沟道区的电阻增加到能够使薄 膜晶体管关断这样的程度。因此，能使氧化物半导体层形成有电阻高 度增加的沟道区和电阻减小的区域。通过将氧化物半导体层的电阻减 小的区域作为与电极的接触区，形成源极电极或漏极电极，从而能制 造欧姆接触良好的薄膜晶体管。如下所述，源极电极和漏极电极的形 成可以在氧化物半导体上形成第二绝缘膜之前或之后。此外，可制造 底栅型和顶栅型的任何类型的薄膜晶体管。

具体地讲，本发明如下。

本发明是一种在基板上至少具有栅极电极、栅绝缘膜、氧化物半 导体层、第一绝缘膜、源极电极、漏极电极和第二绝缘膜的薄膜晶体 管的制造方法，包括以下步骤：形成栅极电极；在栅极电极上形成栅 绝缘膜；在栅绝缘膜上形成包括非晶氧化物的半导体层；对栅绝缘膜 进行构图；对氧化物半导体层进行构图；通过在不包括氧化气体的气 氛中在氧化物半导体层上形成第一绝缘膜来减小氧化物半导体层的 电阻；对第一绝缘膜进行构图，并形成在源极电极和漏极电极与氧化 物半导体层之间的接触孔；通过接触孔在氧化物半导体层上形成源极 电极层和漏极电极层；通过对第一绝缘膜进行构图并使第一绝缘膜暴 露来形成源极电极和漏极电极；对暴露的第一绝缘膜进行构图，并使 氧化物半导体层的沟道区暴露；和通过在基板上在包括氧化气体的气 氛中在包括氧化物半导体层的沟道区的表面上形成第二绝缘膜来增 加沟道区的电阻。