[发明专利]半导体薄膜、薄膜晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体薄膜、薄膜晶体管及其制造方法。

背景技术

场效应型晶体管被广泛用作半导体存储集成电路的单元电子元件、高频信号放大元件、液晶驱动用元件等，目前是最多地被实际使用的电子设备。

不仅在液晶显示装置(LCD)中，而且在电致发光(EL)显示装置、场致发光显示器(FED)等各种显示装置中，薄膜晶体管(TFT)多被用作对显示元件施加驱动电压而使显示装置驱动的开关元件。

作为TFT驱动元件，目前最广泛使用的是硅系半导体薄膜。与此相对，高迁移率且稳定性优异的包含金属氧化物的透明半导体薄膜受到关注。

近年来，将导电性的氧化物半导体用作沟道的薄膜晶体管已经被用作有机EL面板、液晶面板的驱动晶体管。

但是，已知该薄膜晶体管对气氛敏感，因而在工作时、保管时的气氛的作用下会导致特性发生变化。作为其原因，可举出通常作为该薄膜晶体管的氧化物半导体而使用的、以ZnO为主成分的氧化物半导体(例如专利文献1)、以In-M-Zn-O(M为Ga，Al，Fe中的至少1种)为主成分的氧化物半导体，容易与气氛中的水或其他的气体分子等发生吸附脱附。

因此，例如在专利文献2中提出了用保护膜覆盖沟道层的方案。

可是，就上述薄膜晶体管而言，由于CVD等工艺而产生氧缺失，从而有时会引起TFT特性的劣化。在产生这样的劣化的情况下，需要在大气中或在导入有氧的气氛中进行热处理。

但是，如专利文献2所述，在用保护膜覆盖沟道层的情况下，当该保护膜由不通过氧的膜(例如含有SiNx、金属的膜)构成时，即使进行了上述热处理，氧也无法扩散至沟道层，因而存在TFT特性不能恢复这样的问题。

另一方面，当上述保护膜由通过氧的膜(例如含有SiO₂的膜)构成时，氧会扩散至沟道层，因此能够使TFT特性恢复。但是，SiO₂与SiNx相比而言致密性差，因此，存在受到工作时的气氛的影响而导致TFT特性发生变化这样的问题。

因此，为了同时实现沟道层的保护和TFT特性的恢复这两者，而提出了在沟道层上层叠氧透过性的膜(例如SiO₂)、再在其上层叠氧非透过膜(例如含有SiNx、金属的膜)的方案(例如专利文献3)。但是，工艺复杂，成为高成本的主要原因。

另外，专利文献4中公开了IGZO(非晶质的金属氧化物)作为氧化物半导体膜，公开了氮化硅(SiNx)作为保护膜。另外，在附图中，在氧化物半导体膜上形成了保护膜。

但是，IGZO与SiNx的层叠结构的具体实施例、半导体层的具体成膜方法并没有记载。进而，通过通常的成膜方法形成IGZO的沟道层后，若层叠SiNx，则IGZO被还原而有可能丧失半导体特性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-76356号公报

专利文献2：日本特开2007-73705号公报

专利文献3：日本特开2010-73894号公报

专利文献4：日本特开2009-260378号公报

发明内容

本发明的目的在于提供耐还原性优异的半导体薄膜及其制造方法。

本发明的另一目的在于提供即使不在沟道层上设置氧透过性膜等缓冲层，也可获得稳定的TFT特性的薄膜晶体管及其制造方法。

根据本发明，可提供以下的半导体薄膜和薄膜晶体管等。

1.一种半导体薄膜，其含有1种以上的无定形的金属氧化物，且在所述金属氧化物的至少一部分金属原子上键合有OH基。

2.根据1所述的半导体薄膜，其含有选自In和Zn中的至少1种以上的金属。

3.根据2所述的半导体薄膜，其至少含有In。

4.根据2所述的半导体薄膜，其含有In和Zn。

5.根据2所述的半导体薄膜，其含有In、Zn和第三元素，其中，上述第三元素为选自Sn，Ga，Hf，Zr，Ti，Al，Mg，Ge，Sm，Nd，La中的至少1种以上的金属元素。

6.根据5所述的半导体薄膜，其中，上述第三元素为Sn。

7.根据6所述的半导体薄膜，其以以下的原子数比含有In、Sn和Zn。

0.2＜[In]/([In]+[Sn]+[Zn])＜0.8

0＜[Sn]/([In]+[Sn]+[Zn])＜0.2

0.2＜[Zn]/([In]+[Sn]+[Zn])＜0.8