專利名稱：薄膜晶體管的半導(dǎo)體層用氧化物和濺射靶以及薄膜晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器和有機EL顯示器等的顯示裝置所使用的薄膜晶體管(TFT)的半導(dǎo)體層用氧化物和用于成膜上述氧化物的濺射靶，以及薄膜晶體管。
背景技術(shù)：
非晶質(zhì)(amorphous)氧化物半導(dǎo)體與通用的非晶娃(a_Si)相比，因為具有高載流子遷移率(也稱為場效應(yīng)遷移率。以下有僅稱為“遷移率”的情況。)，光學(xué)帶隙大，能夠以低溫成膜，所以期待其面向要求大型/高分辨率/高速驅(qū)動的劃時代顯示器和耐熱性低的樹脂基板等的應(yīng)用。作為氧化物半導(dǎo)體的例子，例如可列舉含In的非晶質(zhì)氧化物半導(dǎo)體(In-Ga-Zn-0, In-Zn-O等)，但使用作為稀有金屬的In，在大量生產(chǎn)過程中有材料成本上升的可能。因此，作為不含In而能夠降低材料成本，適于大量生產(chǎn)的氧化物半導(dǎo)體，提出有在Zn中添加Sn而非晶質(zhì)化的Zn-Sn-O(以下有由ZTO代表的情況。)系的氧化物半導(dǎo)體(例如專利文獻I)。

以氧化物半導(dǎo)體作為薄膜晶體管的半導(dǎo)體層而使用時，不僅要求載流子濃度(遷移率)高，而且還要求TFT的開關(guān)特性(晶體管特性，TFT特性)優(yōu)異。具體來說，有如下等要求(1)通態(tài)電流(對柵極電極和漏極電極施加正電壓時的最大漏電流)高；(2)斷態(tài)電流(對柵電極施加負電壓，對漏電壓施加正電壓時的漏電流)低；(3)S值(SubthresholdSwing，亞閾值擺幅，使漏電流提高一個數(shù)量級所需要的柵極電壓)低；(4)閾值(對漏極電極施加正電壓，對柵極電壓施加正負任意電壓時漏電流開始流通的電壓，也稱為閾值電壓)在時間上不發(fā)生變化而保持穩(wěn)定(意思是在基板面內(nèi)均勻)；并且，(5)遷移率高。上述之中作為表示TFT的性能的，特別重要的是(5)遷移率，遷移率越高，TFT的開關(guān)速度越快，能夠得到更高性能的晶體管。近年來，在液晶顯示器等的顯示器件中，大畫面化，高清晰度，高速驅(qū)動化等急速推進，隨之而來的是渴望具有高遷移率的半導(dǎo)體材料。在此遷移率μ (cm2/Vs)使用電子和空穴這樣的載流子的速度V (cm/s)和電場E (V)，定義為V=μΕ。因此為了提高遷移率，需要減少半導(dǎo)體膜中的缺陷而抑制載流子的散亂，并延長平均自由行程。在此，載流子密度能夠通過控制氧化物半導(dǎo)體膜中所含的氧欠缺量來進行調(diào)整。作為控制氧欠缺量的方法，例如可列舉如下等方法調(diào)整由濺射對于氧化物半導(dǎo)體進行成膜時所使用的生產(chǎn)氣體的氧分壓；或在成膜氧化物半導(dǎo)體膜后，在氧或大氣氣氛中進行熱處理。另一方面，在將氧化物半導(dǎo)體應(yīng)用于顯示器件時，為了確保穩(wěn)定的TFT特性，需要在氧化物半導(dǎo)體表面形成保護膜。作為保護膜，一般使用SiOx，SiNx, SiON, AlOx等的絕緣體氧化物。在上述保護膜的成膜中，通用的是等離子體CVD法和濺射法等。例如為了以等離子體CVD法成膜SiOx保護膜，例如所進行的方法是，在工業(yè)用頻率13. 56MHz的高頻等離子體中，使SiH4和N2O的混合氣體反應(yīng)而形成SiOx，使之堆積在氧化物半導(dǎo)體膜上。
但是，若以等離子體CVD法和濺射法等形成保護膜，則因等離子體等而高速化的基團和分子在氧化物半導(dǎo)體表面碰撞，所以會在氧化物半導(dǎo)體表面形成缺陷。具體來說，就是由等離子體CVD法和濺射法進行成膜時使用的氣體成分，和受到濺射而加速到高速的分子等在氧化物半導(dǎo)體表面碰撞，產(chǎn)生氧化物半導(dǎo)體中所含的氧脫離的現(xiàn)象(氧欠缺)。該氧欠缺成為使氧化物半導(dǎo)體膜中的載流子過剩增加的原因，使氧化物半導(dǎo)體膜導(dǎo)體化而無法獲得穩(wěn)定的開關(guān)特性，或者閾值電壓向負側(cè)大幅偏移等，對TFT特性造成深刻的影響。上述雖是對于氧欠缺造成的載流子的過剩增加進行了闡述，但關(guān)于氫也可見同樣的問題。例如若SiOx和SiNx等的保護膜所含的氫在氧化物半導(dǎo)體膜中擴散，載流子成為過剩生成的要因，因此給TFT特性帶來不良影響。為了減少這樣的由氧和氫造成的TFT特性的劣化，例如在非專利文獻I中提出有，在形成保護膜之前對于氧化物半導(dǎo)體表面照射N2O等離子體，預(yù)先使氧化物半導(dǎo)體表面過剩氧化的方法等。但是，該方法難以進行N2O等離子體的照射條件(投入電功率、時間、基板溫度等)等的調(diào)整，而且針對保護膜的成膜條件和膜質(zhì)、還有氧化物半導(dǎo)體的膜質(zhì)在內(nèi)，都需要調(diào)整上述的照射條件，因此調(diào)整非常困難。另外，上述方法因其制程范圍也不寬，所以由大型的基板制作TFT時會在基板面內(nèi)產(chǎn)生偏差，或每批TFT特性發(fā)生變化等，成品率有可能降低。此外 在上述方法中，在保護膜形成前需要追加N2O等離子體處理用室等，也有生產(chǎn)率降低和生產(chǎn)成本增加等的問題。先行技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:特開2007-142196號公報非專利文獻非專利文獻I J.Park 等，Appl. Phys. Lett.，1993，053505 (2008)

發(fā)明內(nèi)容
如上述在ZTO等的氧化物半導(dǎo)體中，在TFT元件的保護膜(絕緣膜)形成加工時，存在半導(dǎo)體層導(dǎo)體化而得不到穩(wěn)定的開關(guān)性能這樣的問題。本發(fā)明鑒于上述情況而形成，其目的在于，提供一種具備ZTO系氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的開關(guān)特性優(yōu)異，特別是能夠抑制由保護膜形成和源-漏電極形成等帶來的TFT特性的劣化，可以穩(wěn)定取得良好的TFT特性，而且可以低成本實現(xiàn)成品率提高的薄膜晶體管半導(dǎo)體層用氧化物，和用于上述氧化物的成膜的濺射靶，以及使用了該氧化物的薄膜
晶體管。本發(fā)明提供以下的薄膜晶體管的半導(dǎo)體層用氧化物、薄膜晶體管和濺射靶。(I) 一種用于薄膜晶體管的半導(dǎo)體層的氧化物，其特征在于，所述氧化物含有Zn、Sn 和 Si。(2)根據(jù)(I)所述的氧化物，其中，設(shè)半導(dǎo)體層用氧化物中所含的Zn和Sn的含量(原子％ )分別為[Zn]和[Sn]時，[Zn]/([Zn]+ [Sn])的比為O. 8以下。(3)根據(jù)⑴所述的氧化物，其中，若設(shè)半導(dǎo)體層用氧化物中所含的Si的含量(原子％ )為[Si]，則[Si]/([Zn] + [Sn] + [Si])的比為 O. 01 以上、O. 30 以下。(4)根據(jù)⑵所述的氧化物，其中，若設(shè)半導(dǎo)體層用氧化物中所含的Si的含量(原子％ )為[Si]，則[Si]/([Zn] + [Sn] + [Si])的比為 O. Ol 以上、O. 30 以下。(5) 一種具備⑴ ⑷中任一項所述的氧化物作為薄膜晶體管的半導(dǎo)體層的薄
膜晶體管。(6)根據(jù)(5)所述的薄膜晶體管，其中，所述半導(dǎo)體層的密度為5. 8g/cm3以上。(7) 一種用于形成⑴ ⑷中任一項所述的氧化物的濺射靶，其特征在于，含有Zn、Sn 和 Si。(8)根據(jù)(J)所述的濺射靶，其中，設(shè)濺射靶中所含的Zn和Sn的含量(原子％)分別為[Zn]和[Sn]時，[Zn]/([Zn]+ [Sn])的比為0.8以下。(9)根據(jù)(7)所述的濺射靶，其中，若設(shè)濺射靶中所含的Si的含量(原子％ )為，則[Si]/([Zn] + [Sn] + [Si])的比為 O. 01 以上、O. 30 以下。

(10)根據(jù)⑶所述的濺射靶，其中，若設(shè)濺射靶中所含的Si的含量(原子％ )為，則[Si]/([Zn] + [Sn] + [Si])的比為 O. 01 以上、O. 30 以下。根據(jù)本發(fā)明，能夠得到薄膜晶體管的開關(guān)特性優(yōu)異的半導(dǎo)體層用ZTO系氧化物。如果使用本發(fā)明的半導(dǎo)體層用氧化物，則能夠提供一種薄膜晶體管，其在氧化物半導(dǎo)體膜上成膜保護膜時，可以抑制等離子體損害造成的氧欠缺和來自保護膜的氫擴散等造成的TFT特性的劣化，可以穩(wěn)定獲得良好的特性。其結(jié)果是，如果使用上述薄膜晶體管，則能夠得到可靠性高的顯示裝置。


圖1是用于說明具備氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的概略剖面圖。圖2是說明實施例1的晶體管特性、閾值電壓，S值和遷移率的測量位置的圖。圖3是表示使用現(xiàn)有例(Zn-Sn-0、ΖΤ0)時的保護膜成膜前后的TFT特性的圖。圖4是表示使用本發(fā)明例(Zn-Sn-S1-O)時的保護膜成膜前后的TFT特性的圖。圖5是表示Zn-Sn-X-O(X = Si或Ni)中，X添加量與遷移率的關(guān)系的標(biāo)繪圖。
具體實施例方式本發(fā)明者們，為了使含有Zn和Sn的氧化物(Zn-Sn-O)用于TFT的活性層(半導(dǎo)體層)時的TFT特性(特別是保護膜形成后的TFT特性)提高，而反復(fù)進行了各種研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果將ZTO中含有Si的氧化物(Zn-Sn-S1-O)用于TFT的半導(dǎo)體層，則可達成預(yù)期的目的，從而達成了本發(fā)明。如后述的實施例所示，將Zn-Sn-S1-O用于氧化物半導(dǎo)體的TFT，與使用沒有添加Si的現(xiàn)有的Zn-Sn-O的情況相比，可知特別是保護膜形成后的TFT特性極其優(yōu)異。S卩，本發(fā)明的薄膜晶體管(TFT)的半導(dǎo)體層用氧化物，在含有Zn、Sn和Si方面具有特征。在本說明書中，在由ZTO-Si或ZTO+Si表示本發(fā)明的氧化物的情況。首先，對于作為構(gòu)成本發(fā)明的氧化物的母材成分的金屬(Zn和Sn)進行說明。關(guān)于上述金屬(Zn、Sn)，只要含有這些金屬的氧化物(Zn-Sn-O)具有非晶質(zhì)相，并且處于顯示半導(dǎo)體特性的范圍，則各金屬間的比率沒有特別限定。若形成結(jié)晶相，則產(chǎn)生晶體管特性的偏差變大等的問題。在此，設(shè)半導(dǎo)體層用氧化物中所含的Zn和Sn的含量(原子％)分別為[Zn]和[Sn]時，[Zn]/([Zn]+ [Sn])的優(yōu)選的比(以下，有由Zn比代表的情況。)為0. 8以下，由此，在保護膜成膜后也能夠得到期望的TFT特性。另一方面，若上述比變小，則有蝕刻性降低等問題，因此優(yōu)選使上述比為0. 2以上。更優(yōu)選上述比為0. 3以上、0. 75以下。本發(fā)明的氧化物，在Zn-Sn-O中含有Si的方面具有特征。通過Si的添加，能夠抑制由等離子體損害而形成的氧化物表面的氧缺陷，和來自保護膜的氫擴散等造成的TFT特性的劣化，在保護膜形成后也能夠維持良好的特性。具體來說，Si是共價性強的元素，并且，與Zn和Sn比較，其與氧更強地結(jié)合，通過添加Si，可推測氧化物半導(dǎo)體層的構(gòu)造穩(wěn)定化。另外，通過Si的添加，也可抑制雜質(zhì)導(dǎo)入帶來的遷移率的降低。若Zn-Sn-O系氧化物半導(dǎo)體中混入雜質(zhì)，則由于雜質(zhì)散亂導(dǎo)致電子的平均自由程變短，因此伴隨雜質(zhì)量的增加，遷移率降低。但是，如果使用在Zn-Sn-O系氧化物半導(dǎo)體中添加有Si的本發(fā)明的Zn-Sn-S1-O氧化物半導(dǎo)體，則如后述的實施例所示，遷移率的降低難以發(fā)生，能夠在維持高遷移率的狀態(tài)下發(fā)揮上述效果(上述的氧缺陷和氫擴散的防止效果)。構(gòu)成本發(fā)明的氧化物(ZTO-Si)的全部金屬元素(Zn、Sn、Si)中所含的Si的優(yōu)選的比率[Si]/([Zn] + [Sn] + [Si])(以下，有以Si比代表的情況。)，雖然能夠考慮保護膜形成的成膜條件和載流子密度等而決定，但大體上優(yōu)選為0. 01以上、0. 30以下。還有，若上述Si比過多，則半導(dǎo)體中的載流子密度降低或遷移率降低，因此通態(tài)電流容易減少，所以上述Si比的更優(yōu)選的上限為0. 2以下，進一步優(yōu)選為0.1以下。還有，在本發(fā)明中，遷移率的優(yōu)選的范圍在線性區(qū)為10cmVVs以上，更優(yōu)選為13cm2/Vs以上，進一步優(yōu)選為15cm2/Vs以上。以上，對于本發(fā)明的氧化物進行了說明。上述氧化物，優(yōu)選以濺射法使用濺射靶(以下稱為“靶”。)成膜。雖然也能夠通過涂布法等的化學(xué)的成膜法形成氧化物，但根據(jù)濺射法，能夠容易地形成成分和膜厚的膜面內(nèi)均勻性優(yōu)異的薄膜。作為用于濺射法的靶，優(yōu)選使用含有前述的元素，與期望的氧化物具有相同組成的靶，由此，能夠形成與期望的氧化物具有相同組成的薄膜。具體來說作為靶，能夠使用含有Zn、Sn、Si的氧化物靶，優(yōu)選為上述Zn比和上述Si比率得到適當(dāng)控制的靶。或者，采用使組成不同的兩個靶同時放電的共濺射法(Co-Sputter法也可以進行成膜，通過在放電時調(diào)整各個靶的投入電功率密度，能夠形成有期望組成的氧化物半導(dǎo)體膜?；蛘撸瑴?zhǔn)備例如ZnO的靶、SnO2的靶和含有Si的SiO2等的三個靶，通過共濺射法，能夠成膜期望的Zn-Sn-S1-O的氧化物膜。上述靶能夠通過例如粉末燒結(jié)法制造。使用上述靶進行濺射時，優(yōu)選使基板溫度為室溫，適當(dāng)控制氧添加量而進行。氧添加量根據(jù)濺射裝置的構(gòu)成和靶組成等適切控制即可，大體上優(yōu)選使氧化物半導(dǎo)體的載流子濃度為1015 1016CnT3而添加氧量。本實施例中的氧添加量以添加流量比計為02/(Ar+02)
=2% ο另外，將上述氧化物作為TFT的半導(dǎo)體層時，氧化物半導(dǎo)體層的優(yōu)選的密度為5.8g/cm3以上(后述。)，但為了成膜這樣的氧化物，優(yōu)選適切控制濺射成膜時的氣壓、對濺射靶的投入功率、基板溫度等。例如若降低成膜時的氣壓，則濺射原子之間不會散亂，認為能夠形成致密(高密度)的膜，因此成膜時的總氣壓在濺射的放電穩(wěn)定的程度下，越低越好，優(yōu)選大體上控制在0. 5 5mTorr的范圍內(nèi)，更優(yōu)選為1 3mTorr的范圍內(nèi)。另外,投入功率越高越好，以DC或RF計推薦大體設(shè)定在2. 0ff/cm2以上。成膜時的基板溫度也越高越好，推薦大體上控制在室溫 200°C的范圍內(nèi)。如上述而成膜的氧化物的優(yōu)選的膜厚為30nm以上、200nm以下，更優(yōu)選為30nm以上、150nm以下。 在本發(fā)明中，也包括具備上述氧化物作為TFT的半導(dǎo)體層的TFT。TFT在基板上至少具有柵極電極、柵極絕緣膜、上述氧化物的半導(dǎo)體層、源極電極、漏極電極、保護膜(絕緣膜)即可，其構(gòu)成只要是通常使用的則沒有特別限定。在此，優(yōu)選上述氧化物半導(dǎo)體層的密度為5. 8g/cm3以上。若氧化物半導(dǎo)體層的密度變高，則膜中的缺陷減少，膜質(zhì)提高，另外原子間距變小，因此TFT元件的場效應(yīng)遷移率大幅增加，電傳導(dǎo)性也變高，面向?qū)τ诠庹丈涞膽?yīng)力的穩(wěn)定性提高。上述氧化物半導(dǎo)體層的密度越高越好，更優(yōu)選為5. 9g/cm3以上,進一步優(yōu)選為6. 0g/cm3以上。還有,氧化物半導(dǎo)體層的密度，根據(jù)后述的實施例所述的方法測量。以下，一邊參照圖1，一邊說明上述TFT的制造方法的實施方式。圖1和以下的制造方法，表示本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式的一例，并沒有限定于此的意圖。例如在圖1中，展示的是底柵型構(gòu)造的TFT，但并不限于此，也可以是在氧化物半導(dǎo)體層之上順序具備柵極絕緣膜和柵極電極的頂柵型的TFT。如圖1所示，在基板I上形成柵極電極2和柵極絕緣膜3，在其上形成氧化物半導(dǎo)體層4。在氧化物半導(dǎo)體層4上形成源-漏電極5，在其上形成保護膜(絕緣膜)6，透明導(dǎo)電膜8經(jīng)由接觸孔7與漏極電極5電連接。在基板I上形成柵極電極2和柵極絕緣膜3的方法未特別限定，能夠采用通常所使用的方法。另外，柵極電極2和柵極絕緣膜3的種類也未特別限定，能夠使用通用的。例如作為柵極電極2，能夠優(yōu)選使用電阻率低的Al和Cu的金屬及其合金。另外，作為柵極絕緣膜3，可代表性地例示硅氧化膜、硅氮化膜、硅氧氮化膜等。除此之外，也能夠使用Al2O3和Y2O3等的氧化物或?qū)⑵鋵盈B。其欠形成氧化物半導(dǎo)體層4。氧化物半導(dǎo)體層4，如上述，優(yōu)選通過使用了與薄膜具有同組成的濺射靶的DC濺射法或RF濺射法進行成膜?；蛘?，也可以通過共濺射法成膜。對于氧化物半導(dǎo)體層4實施濕蝕刻后，形成圖案。形成圖案之后，為了改善氧化物半導(dǎo)體層4的膜質(zhì)而優(yōu)選進行熱處理(預(yù)先退火)，由此，將使晶體管特性的通態(tài)電流和場效應(yīng)遷移率上升，晶體管性能提聞。預(yù)先退火的后，形成源-漏電極5。源-漏電極5的種類沒有特別限定，能夠使用通用的。例如可以與柵極電極2同樣使用Al和Cu等的金屬或合金，也可以如后述的實施例而使用純Ti。作為源-漏電極5的形成方法，例如能夠通過磁控管濺射法成膜金屬薄膜后，再由剝離法形成?；蛘?，也有不像上述那樣通過剝離法形成電極，而是預(yù)先通過濺射法形成規(guī)定的金屬薄膜后，再通過圖案形成百形成電極的方法，在此方法中，因為在電極的蝕刻之時有損傷進入氧化物半導(dǎo)體層，所以晶體管特性降低。因此，為了避免這一問題，也可采用在氧化物半導(dǎo)體層之上預(yù)先形成保護膜之后，再形成電極，進行圖案形成的方法，在后述的實施例中采用了這一方法。
接著,在氧化物半導(dǎo)體層4之上通過CVD (Chemical Vapor Deposition :化學(xué)氣相沉積)法形成保護膜(絕緣膜)6。在氧化物半導(dǎo)體層4的表面，由于CVD帶來的等離子體損害而容易導(dǎo)通化(推測恐怕是由于在氧化物半導(dǎo)體表面所生成的氧欠缺成為電子供體。)，所以為了避免上述問題，在后述的實施例中，在保護膜的成膜前進行N2O等離子體照射。N2O等離子體的照射條件，采用前述的非專利文獻I所述的條件。接著，基于常規(guī)方法，經(jīng)由接觸孔7使透明導(dǎo)電膜8與漏極電極5電連接。透明導(dǎo)電膜和漏極電極的種類沒有特別限定，能夠使用通常所使的。作為漏極電極，例如能夠使用以前述的源-漏電極例示的。實施例以下，列舉實施例更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受下述實施例限制，在能夠符合前/后述的宗旨的范圍也可以加以變更實施，這些均包含在本發(fā)明的技術(shù)的范圍內(nèi)。實施例1基于前述的方法，制作圖1所示的薄膜晶體管(TFT)，評價保護膜形成前后的TFT特性。首先，在玻璃基板(- 一二 >夕'' 社制4 一夕'' 2000，直徑100_X厚O. 7mm)上，作為柵極電極，依次成膜Ti薄膜IOOnm和柵極絕緣膜Si02 (200nm)。柵極電極使用純Ti的濺射靶，通過DC濺射法，以成膜溫度室溫、成膜功率300W、載氣Ar、氣壓2mTorr進行成膜。另外，柵極絕緣膜使用等離子體CVD法，以載氣SiH4和N2O的混合氣體、成膜功率100W、成膜溫度300°C進行成膜。其次，使用濺射靶(后述。)，通過濺射法，成膜表I和表2所述的各種組成的氧化物薄膜。作為氧化物薄膜，除了在Zn-Sn-O中含有Si的ZTO-Si (本發(fā)明例)之外，為了進行比較，還成膜不含Si的ZTO (現(xiàn)有例)和含有Ni而取代Si的ZTO-Ni (比較例)。濺射所使用的裝置是(株)了 ;ws'y々制“CS-200”，濺射條件如下?；鍦囟仁覝貧鈮?mTorr氧分壓02/(Ar+02)= 2%膜厚50nm
使用革巴尺寸Φ4英寸X5mm在Zn-Sn-O(現(xiàn)有例)的成膜時，采用使Zn Sn的比(原子％比)為6 4的氧化物祀(Zn-Sn-O)和ZnO的氧化物祀同時放電的Co-Sputter法進行成膜。另外，在Zn-Sn-S1-O或Zn-Sn-N1-O的成膜時，使用在上述ZTO的成膜中所用的靶[S卩，Zn Sn的比(原子％比)為6 4的氧化物靶(ZTO)和ZnO的靶]，和SiO2或NiO的氧化物靶，運用使之同時放電的Co-Sputter法進行成膜。還有,Zn-Sn-S1-O中的Si比,或Zn-Sn-N1-O中的Ni比，使Si比或Ni比處于表I或表2所述的范圍而調(diào)整投入電功率密度。如此得到的氧化物薄膜中的金屬元素的各含量，通過XPS (X-ray PhotoelectronSpectroscopy :X射線光電子能譜)法進行分析。詳細地說，就是以Ar離子對于從最表面至Inm左右深度的范圍進行濺射后，以下述條件進行分析。X 射線源A1 K αX射線出力350W
光電子飛離角20°如上述這樣形成氧化物薄膜后，通過光刻法和濕蝕刻進行圖案形成。作為濕蝕刻液，使用關(guān)東科學(xué)制“IT0-07N”。在本實施例中，對于進行了實驗的氧化物薄膜，通過光學(xué)顯微鏡觀察評價濕蝕刻性。由評價結(jié)果確認，進行了實驗的全部的組成中沒有來自濕蝕刻的殘渣，能夠恰當(dāng)?shù)剡M行蝕刻。對氧化物半導(dǎo)體膜進行圖案形成后，為了使膜質(zhì)提高而進行預(yù)先退火處理。預(yù)先退火在大氣壓下，以350°C進行I小時。 接著，使用純Ti，通過剝離法形成源-漏電極。具體來說就是使用光致抗蝕劑而進行圖案形成后，通過DC濺射法成膜Ti薄膜(膜厚為lOOnm)。源-漏電極用Ti薄膜的成膜方法，與前述的柵極電極的情況相同。接著，在丙酮中放入超音波洗浄器而除去不需要光致抗蝕劑，使TFT的溝道長度為10 μ m,溝道寬度為200 μ m。如此形成源-漏電極后，再形成用于保護氧化物半導(dǎo)體層的保護膜。作為保護膜，使用SiO2 (膜厚200nm)和SiN (膜厚200nm)的層疊膜(合計膜厚400nm)。上述SiO2和SiN的形成，使用寸1-制“ro-220NL”，運用等離子體CVD法進行。在本實施例中，由N2O氣進行等離子體處理后，依次形成SiO2膜和SiN膜。在SiO2膜的形成中使用N2O和SiH4的混合氣體，在SiN膜的形成中使用SiH4、N2, NH3的混合氣體。任何情況下，成膜功率均為100W，成膜溫度均為150°C。接著通過光刻法和干蝕刻，在保護膜上形成用于晶體管特性評價用探測的接觸孔。接著，使用DC濺射法，以載氣氬和氧氣的混合氣體、成膜功率200W，氣壓5mTorr成膜ITO膜(膜厚80nm)，制作圖1的TFT。對于如此得到的各TFT，以如下方式，測量保護膜形成前后的⑴晶體管特性(漏極電流-柵極電壓特性、Id-Vg特性)；(2)閾值電壓；(3) S值；和(4)場效應(yīng)遷移率。在本實施例中，如圖2所示,對于6英寸基板面內(nèi)(Φ = 150mm)的9處進行下述(I) ⑷的測量時，求得其最小值和最大值，評價基板面內(nèi)的偏差。(1)晶體管特性的測量晶體管特性的測量使用National Instruments社制“4156C”的半導(dǎo)體參數(shù)分析儀。詳細的測量條件如下。源極電壓0V漏極電壓10V柵極電壓_30 30V (測量間隔1V)(2)閾值電壓(Vth)所謂閾值電壓，如果粗略地說，就是晶體管從斷態(tài)(漏極電流低的狀態(tài))過渡到通態(tài)(漏極電流高的狀態(tài))時的柵極電壓的值。在本實施例中，漏極電流是將通態(tài)電流和斷態(tài)電流之間的InA附近時的電壓定義為閾值電壓，并測量各TFT的每個的閾值電壓。(3) S 值S值是使漏極電流增加一個數(shù)量級所需要的柵極電壓的最小值。(4)場效應(yīng)遷移率場效應(yīng)遷移率由TFT特性在作為Vg > Vd-Vth的線性區(qū)導(dǎo)出。在線性區(qū)，設(shè)\、Vd分別為柵極電壓、漏極電壓，Id為漏極電流，L、W分別為TFT元件的溝道長度、溝道寬度，Ci為柵極絕緣膜的靜電容量，μFE為場效應(yīng)遷移率由以下的式導(dǎo)出。在本實施例中，根據(jù)滿足線性區(qū)的柵極電壓附近的漏極電流-柵極電壓特性(Id-Vg特性)的傾斜度導(dǎo)出場效應(yīng)遷移率U FE。算式I
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管的半導(dǎo)體層用氧化物，其特征在于，是用于薄膜晶體管的半導(dǎo)體層的氧化物，其中，所述氧化物含有Zn、Sn和Si。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化物，其中，在將半導(dǎo)體層用氧化物中所含的Zn和Sn的含量(原子％)分別設(shè)為[Zn]和[Sn]時，[Zn]/([Zn]+ [Sn])的比為O. 8以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化物，其中，在將半導(dǎo)體層用氧化物中所含的Si的含量(原子％ )設(shè)為[Si]時，[Si]/([Zn] + [Sn] + [Si])的比為 O. 01 以上 O. 30 以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧化物，其中，在將半導(dǎo)體層用氧化物中所含的Si的含量(原子％ )設(shè)為[Si]時，[Si]/([Zn] + [Sn] + [Si])的比為 O. 01 以上 O. 30 以下。
5.一種薄膜晶體管，其具備權(quán)利要求1 4中任一項所述的氧化物作為薄膜晶體管的半導(dǎo)體層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管，其中，所述半導(dǎo)體層的密度為5.8g/cm3以上。
7.一種濺射靶，其特征在于，是用于形成權(quán)利要求1 4中任一項所述的氧化物的濺射靶，其中，含有Zn、Sn和Si。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的濺射靶，其中，在將濺射靶中所含的Zn和Sn的含量(原子％ )分別設(shè)為[Zn]和[Sn]時，[Zn]/([Zn]+ [Sn])的比為O. 8以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的濺射靶，其中，在將濺射靶中所含的Si的含量(原子％)設(shè)為[Si]時，[Si]/([Zn] + [Sn] + [Si])的比為 O. 01 以上 O. 30 以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的濺射靶，其中，在將濺射靶中所含的Si的含量(原子％)設(shè)為[Si]時，[Si]/([Zn] + [Sn] + [Si])的比為 O. 01 以上 O. 30 以下。
全文摘要
提供一種薄膜晶體管的開關(guān)特性優(yōu)異，特別是在保護膜形成后也可以穩(wěn)定獲得良好的特性的薄膜晶體管半導(dǎo)體用氧化物。本發(fā)明的薄膜晶體管的半導(dǎo)體層用氧化物，是用于薄膜晶體管的半導(dǎo)體層的氧化物，所述氧化物含有Zn、Sn和Si。
文檔編號H01L21/363GK103038888SQ201180037189
公開日2013年4月10日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者森田晉也, 三木綾, 巖成裕美, 釘宮敏洋, 安野聰, 樸在佑, 李制勛, 安秉斗 申請人:株式會社神戶制鋼所, 三星顯示有限公司