[发明专利]具有结晶质氧化铟半导体膜的薄膜晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有以氧化铟为主成分、且含有含正3价的金属氧化物的结晶质氧化铟的半导体膜的薄膜晶体管。

背景技术

近年，显示装置的发展备受瞩目，液晶显示装置、EL显示装置等各种显示装置被积极地应用于个人电脑、文字处理机等OA机器中。这些显示装置都具有利用透明导电膜夹持显示元件的夹层结构。

用于驱动上述显示装置的开关元件中，目前硅系的半导体膜占主流地位。这是因为，硅系薄膜的稳定性、加工性优异，而且开关速度快等良好的性质。该硅系薄膜一般通过化学蒸气析出法(CVD法)来制作。

然而，硅系薄膜为非晶质的情况下，开关速度较慢，显示高速运动图像等时，存在不能显示图像的难点。另外，在为结晶质的硅系薄膜的情况下，开关速度较快，但是为了进行结晶化，需要800℃以上的高温或利用激光的加热等，制造时需要巨大的能量和工序。另外，硅系的薄膜虽然作为电压元件的性能优异，但是在流过电流时，其特性的经时变化会成为问题。

作为用于得到比硅系薄膜稳定性更优异且与ITO膜具有同等的光透射率的透明半导体膜的材料等，提出了包含氧化铟、氧化镓和氧化锌的溅射靶或包含氧化锌和氧化镁的透明半导体薄膜(例如，专利文献1)。包含氧化铟、氧化镓和氧化锌或包含氧化锌和氧化镁的透明半导体膜，具有基于弱酸的蚀刻性非常快速的特征。然而，在利用金属薄膜的蚀刻液进行蚀刻，对透明半导体膜上的金属薄膜进行蚀刻时，有时透明半导体膜也会同时被蚀刻，不适用于选择性地仅对透明半导体膜上的金属薄膜进行蚀刻的情况。

另一方面，含有氧化铟的结晶质的膜，特别是多晶膜容易产生氧缺失、即使在成膜时提高氧分压或进行氧化处理等，也难以将载流子密度设为2×10⁺¹⁷cm^-3。因此，几乎没有将其作为半导体膜或TFT的尝试。

另外，专利文献2中记载了在氧化铟中含有正2价的金属氧化物而成的具有红绿柱石(Bixbite)结构的氧化铟半导体膜。正在尝试通过含有正2价的金属氧化物来降低载流子浓度。然而，在为正2价的金属氧化物的情况下，有时在红绿柱石结构的能带结构的能带隙内形成杂质能级，有时这会降低迁移率。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2004-119525号公报

【专利文献2】国际公开第WO2007/058248

发明内容

本发明的目的在于提供具有能够仅对半导体膜上的金属薄膜进行选择性地蚀刻的氧化铟系的半导体膜的薄膜晶体管。

为了实现上述目的，本发明人等不断深入研究，结果发现，通过使用在氧化铟中含有正3价的金属氧化物而形成的半导体膜，可以选择性地仅对半导体膜上的金属薄膜进行蚀刻，还可以得到高性能的薄膜晶体管，从而完成了本发明。

根据本发明，可以提供以下的薄膜晶体管等。

1、一种薄膜晶体管，其具有以氧化铟作为主成分，且含有正3价的金属氧化物的结晶质氧化铟半导体膜。

2、根据上述1所述的薄膜晶体管，其中，

所述正3价的金属氧化物为选自氧化硼、氧化铝、氧化镓、氧化钪、氧化钇、氧化镧、氧化镨、氧化钕、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化铥、氧化镱和氧化镥中的1种或2种以上的氧化物。

3、根据上述1或2所述的薄膜晶体管，其中，

所述正3价的金属氧化物的金属元素M相对于所述氧化铟的铟元素In与所述金属元素M的合计量的比率M/(M+In)为0.0001～0.1，其中M/(M+In)以原子比计。

4、一种上述1～3中任一项所述的薄膜晶体管的制造方法，包括：

将含有氧化铟和正3价的金属氧化物的半导体膜进行成膜的成膜工序；

对所述半导体膜进行氧化处理的工序；和/或

将所述半导体膜结晶化的工序。

5、根据上述4所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，

在氧的存在下，将所述半导体膜在150～450℃热处理0.5～1200分钟。

6、根据上述4或5所述的薄膜晶体管的制造方法，其是沟道蚀刻型薄膜晶体管的制造方法。

7、根据上述4或5所述的薄膜晶体管的制造方法，其是蚀刻阻挡型薄膜晶体管的制造方法。

根据本发明，通过使用在氧化铟中含有正3价的金属氧化物而形成的半导体膜，可以选择性地仅对半导体膜上的金属薄膜进行蚀刻。另外，可以得到高性能的薄膜晶体管。

附图说明

图1是表示本发明的薄膜晶体管的实施方式的简截面图。