(57)【要約】【課題】高品質且つ低コストで製造が可能な薄膜トランジスタ及びその製造方法と、薄膜トランジスタを備える画像表示装置を提供する。【解決手段】絶縁基板上に、少なくともゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極及びドレイン電極と、同一金属酸化物から成る半導体領域と絶縁領域を有する金属酸化物層と、絶縁性保護層と、を備えた薄膜トランジスタであって、半導体領域はソース電極とドレイン電極の間の領域を含み、かつソース電極及びドレイン電極の一部と重なっており、半導体領域は少なくともゲート絶縁層又は絶縁性保護層のいずれかと接するようゲート絶縁層及び絶縁性保護層の間に形成され、ゲート絶縁層又は絶縁性保護層の半導体領域と接する部分の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３以上５×１０２２／ｃｍ３以下であり、ゲート絶縁層又は絶縁性保護層の半導体領域と接しない部分の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３未満とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に、少なくともゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極及びドレイン電極と、同一金属酸化物から成る半導体領域と絶縁領域を有する金属酸化物層と、絶縁性保護層と、を備えた薄膜トランジスタであって、
前記半導体領域は前記ソース電極とドレイン電極の間の領域を含み、かつ前記ソース電極及びドレイン電極の一部と重なっており、
前記半導体領域は少なくとも前記ゲート絶縁層又は前記絶縁性保護層のいずれかと接するよう前記ゲート絶縁層及び前記絶縁性保護層の間に形成され、
前記ゲート絶縁層又は前記絶縁性保護層の前記半導体領域と接する部分の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３以上５×１０２２／ｃｍ３以下であり、
前記ゲート絶縁層又は前記絶縁性保護層の前記半導体領域と接しない部分の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３未満であることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２】
請求項１に記載の薄膜トランジスタであって、
前記ゲート電極は前記絶縁基板上に設けられ、前記ゲート絶縁層は前記ゲート電極及び前記絶縁基板上に設けられ、前記金属酸化物層は前記ゲート絶縁層上に設けられ、前記ソース電極及びドレイン電極は前記半導体領域と接続するよう前記金属酸化物層上に設けられ、前記絶縁性保護層は前記ソース電極、ドレイン電極及び金属酸化物層上に設けられ、
前記ゲート絶縁層は、前記金属酸化物層の半導体領域に接する第一ゲート絶縁層と、前記金属酸化物層の絶縁領域に接する第二ゲート絶縁層と、からなり、
前記第一ゲート絶縁層中の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３以上５×１０２２／ｃｍ３以下であり、
前記第二ゲート絶縁層中の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３未満であることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記第一ゲート絶縁層は窒化シリコンからなることを特徴とする請求項２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記第二ゲート絶縁層は少なくとも酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、酸化アルミ二ウムのうちいずれかの化合物を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
請求項１に記載の薄膜トランジスタであって、
前記ゲート電極は前記絶縁基板上に設けられ、前記ゲート絶縁層は前記ゲート電極及び前記絶縁基板上に設けられ、前記ソース電極及びドレイン電極は前記ゲート絶縁層上に設けられ、前記金属酸化物は前記ゲート絶縁層、前記ソース電極及びドレイン電極上に設けられ、前記絶縁性保護層は前記ソース電極、ドレイン電極及び金属酸化物層上に設けられ、
前記絶縁性保護層は、前記金属酸化物層の半導体領域に接する第一の絶縁性保護層と、前記金属酸化物層の絶縁領域に接する第二の絶縁性保護層と、からなり、
前記第一の絶縁性保護層中の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３以上５×１０２２／ｃｍ３以下であり、
前記第二の絶縁性保護層中の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３未満であることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記第一の絶縁性保護層は窒化シリコンからなることを特徴とする請求項５に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記第二の絶縁性保護層は少なくとも酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、酸化アルミ二ウムのうちいずれかの化合物を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項８】
前記半導体領域の導電率は、１０−７Ｓ／ｃｍ以上１０−３Ｓ／ｃｍ以下の範囲内であり、
前記絶縁領域の導電率は、１０−９Ｓ／ｃｍ未満であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項９】
前記金属酸化物材料は、インジウム、亜鉛、ガリウムのうちいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
前記絶縁基板は、樹脂基板であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタを備える薄膜トランジスタアレイと、画像表示媒体と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１２】
前記画像表示媒体は、電気泳動方式の表示媒体であることを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
絶縁基板上に、少なくともゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極及びドレイン電極と、同一金属酸化物から成る半導体領域と絶縁領域を有する金属酸化物層と、絶縁性保護層と、を備えた薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記金属酸化物層の半導体領域及び前記絶縁領域を、同一の金属酸化物材料を用いて同時に形成し、
前記半導体領域を少なくとも前記ゲート絶縁層又は前記絶縁性保護層のいずれかと接するよう前記ゲート絶縁層及び前記絶縁性保護層の間に形成し、
前記ゲート絶縁層又は前記絶縁性保護層のうち、前記半導体領域と接する部分をＣＶＤ法を用いて形成すること
を特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記ゲート電極を前記絶縁基板上に形成する工程と、
前記ゲート絶縁層を前記ゲート電極及び前記絶縁基板上に形成する工程と、
前記金属酸化物層を前記ゲート絶縁層上に形成する工程と、
前記ソース電極及びドレイン電極を前記半導体領域と接続するよう前記金属酸化物層上に形成する工程と、
前記絶縁性保護層を前記ソース電極、ドレイン電極及び金属酸化物層上に形成する工程と、
をこの順に行い、
前記ゲート絶縁層を形成する工程は、
前記金属酸化物層の半導体領域に接する第一ゲート絶縁層を、ＣＶＤ法を用いて前記絶縁基板及びゲート電極上に形成する工程と、
前記金属酸化物層の絶縁領域に接する第二ゲート絶縁層を、ＣＶＤ法を用いて前記絶縁基板及びゲート電極上に形成する工程と、
からなることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記ゲート電極を前記絶縁基板上に形成する工程と、
前記ゲート絶縁層を前記ゲート電極及び前記絶縁基板上に形成する工程と、
前記ソース電極及びドレイン電極を前記ゲート絶縁層上に形成する工程と、
前記金属酸化物層を前記ゲート絶縁層、前記ソース電極及びドレイン電極上に形成する工程と、
前記絶縁性保護層を前記ソース電極、ドレイン電極及び金属酸化物層上に形成する工程と、
をこの順に行い、
前記絶縁性保護層を形成する工程は、
前記金属酸化物層の半導体領域に接する第一の絶縁性保護層を、ＣＶＤ法を用いて前記半導体領域上に形成する工程と、
前記金属酸化物層の絶縁領域に接する第二の絶縁性保護層を、ＣＶＤ法を用いて前記絶縁領域に形成する工程と、
からなることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ及びその製造方法、薄膜トランジスタを備える画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、一般的な平面薄型画像表示装置（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＦＰＤ）としては、チャネル層に非晶質シリコンや多結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタにより駆動する、アクティブマトリックスタイプのものが主流となっている。
しかしながら、高品質なアモルファスシリコンや多結晶シリコンの作成には、３００℃前後の成膜温度を必要とするため、フレキシブルなデバイスを実現するためには、基材として、耐熱性の優れたポリイミドのような、極めて高価で且つ吸水率が高いフィルム、すなわち、扱い難いフィルムを使わざるを得なかった。【０００３】
また、近年では、有機半導体材料を用いた薄膜トランジスタが盛んに研究されている。
このような有機半導体材料は、真空プロセスを用いることなく、印刷プロセスで作成することが可能であるため、大幅にコストを下げられる可能性があり、また、可撓性のプラスチック基材上に設けられる等の利点を有する。
しかしながら、有機半導体材料の移動度は極めて低く、また経時劣化にも弱いという難点があり未だ広範な実用に至っていないという状況がある。【０００４】
以上のような状況に対し、低温形成が可能な金属酸化物半導体材料が、近年では、非常に注目を浴びている。
低温形成が可能な金属酸化物半導体材料としては、例えば、非特許文献１に記載されているように、アモルファスＩｎＧａＺｎＯ系材料をチャネル層として用いて、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）基板上に形成した薄膜トランジスタが、移動度１０ｃｍ２／Ｖｓ前後の優れた特性を持つことが報告されている。【０００５】
室温作製でこのような高い移動度を実現できることを実証したことで、ＰＥＴ等の安価な汎用プラスチック基材上にトランジスタを形成することが可能となり、軽量で壊れにくいフレキシブルディスプレイの広範な普及への期待が大きく高まってきた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｋ．Ｎｏｍｕｒａ、ｅｔ  ａｌ  「Ｎａｔｕｒｅ」、４３２、４８    ８、（２００４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献１に記載されているように、金属酸化物半導体をチャネル層として用いる場合、一般的に、ウェットエッチング法が用いられる。
しかしながら、ウェットエッチング法は、微細加工精度の低下や、乾燥プロセスが加わることによるスループットの低下等が懸念されるという問題がある。
本発明では、上記の課題を解決するため、金属酸化物半導体を用いたボトムゲート型の薄膜トランジスタにおいて、半導体層のパターニング工程を省略することで、高品質且つ低コストで製造が可能な薄膜トランジスタ及びその製造方法と、薄膜トランジスタを備える画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のうち、請求項１に記載した発明は、絶縁基板上に、少なくともゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極及びドレイン電極と、同一金属酸化物から成る半導体領域と絶縁領域を有する金属酸化物層と、絶縁性保護層と、を備えた薄膜トランジスタであって、前記半導体領域は前記ソース電極とドレイン電極の間の領域を含み、かつ前記ソース電極及びドレイン電極の一部と重なっており、前記半導体領域は少なくとも前記ゲート絶縁層又は前記絶縁性保護層のいずれかと接するよう前記ゲート絶縁層及び前記絶縁性保護層の間に形成され、前記ゲート絶縁層又は前記絶縁性保護層の前記半導体領域と接する部分の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３以上５×１０２２／ｃｍ３以下であり、前記ゲート絶縁層又は前記絶縁性保護層の前記半導体領域と接しない部分の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３未満であることを特徴とする薄膜トランジスタである。【０００９】
次に、本発明のうち、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の薄膜トランジスタであって、前記ゲート電極は前記絶縁基板上に設けられ、前記ゲート絶縁層は前記ゲート電極及び前記絶縁基板上に設けられ、前記金属酸化物層は前記ゲート絶縁層上に設けられ、前記ソース電極及びドレイン電極は前記半導体領域と接続するよう前記金属酸化物層上に設けられ、前記絶縁性保護層は前記ソース電極、ドレイン電極及び金属酸化物層上に設けられ、前記ゲート絶縁層は、前記金属酸化物層の半導体領域に接する第一ゲート絶縁層と、前記金属酸化物層の絶縁領域に接する第二ゲート絶縁層と、からなり、前記第一ゲート絶縁層中の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３以上５×１０２２／ｃｍ３以下であり、前記第二ゲート絶縁層中の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３未満であることを特徴とする薄膜トランジスタである。
次に、本発明のうち、請求項３に記載した発明は、前記第一ゲート絶縁層は窒化シリコンからなることを特徴とする請求項２に記載の薄膜トランジスタである。
次に、本発明のうち、請求項４に記載した発明は、前記第二ゲート絶縁層は少なくとも酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、酸化アルミ二ウムのうちいずれかの化合物を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の薄膜トランジスタである。【００１０】
次に、本発明のうち、請求項５に記載した発明は、請求項１に記載の薄膜トランジスタであって、前記ゲート電極は前記絶縁基板上に設けられ、前記ゲート絶縁層は前記ゲート電極及び前記絶縁基板上に設けられ、前記ソース電極及びドレイン電極は前記ゲート絶縁層上に設けられ、前記金属酸化物は前記ゲート絶縁層、前記ソース電極及びドレイン電極上に設けられ、前記絶縁性保護層は前記ソース電極、ドレイン電極及び金属酸化物層上に設けられ、前記絶縁性保護層は、前記金属酸化物層の半導体領域に接する第一の絶縁性保護層と、前記金属酸化物層の絶縁領域に接する第二の絶縁性保護層と、からなり、前記第一の絶縁性保護層中の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３以上５×１０２２／ｃｍ３以下であり、前記第二の絶縁性保護層中の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３未満であることを特徴とする薄膜トランジスタである。【００１１】
次に、本発明のうち、請求項６に記載した発明は、前記第一の絶縁性保護層は窒化シリコンからなることを特徴とする請求項５に記載の薄膜トランジスタである。
次に、本発明のうち、請求項７に記載した発明は、前記第二の絶縁性保護層は少なくとも酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、酸化アルミ二ウムのうちいずれかの化合物を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の薄膜トランジスタである。【００１２】
次に、本発明のうち、請求項８に記載した発明は、前記半導体領域の導電率は、１０−７Ｓ／ｃｍ以上１０−３Ｓ／ｃｍ以下の範囲内であり、前記絶縁領域の導電率は、１０−９Ｓ／ｃｍ未満であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタである。
次に、本発明のうち、請求項９に記載した発明は、前記金属酸化物材料は、インジウム、亜鉛、ガリウムのうちいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタである。【００１３】
次に、本発明のうち、請求項１０に記載した発明は、前記絶縁基板は、樹脂基板であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタである。
次に、本発明のうち、請求項１１に記載した発明は、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタを備える薄膜トランジスタアレイと、画像表示媒体と、を備えることを特徴とする画像表示装置である。
次に、本発明のうち、請求項１２に記載した発明は、前記画像表示媒体は、電気泳動方式の表示媒体であることを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置である。【００１４】
次に、本発明のうち、請求項１３に記載した発明は、絶縁基板上に、少なくともゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極及びドレイン電極と、同一金属酸化物から成る半導体領域と絶縁領域を有する金属酸化物層と、絶縁性保護層と、を備えた薄膜トランジスタの製造方法であって、前記金属酸化物層の半導体領域及び前記絶縁領域を、同一の金属酸化物材料を用いて同時に形成し、前記半導体領域を少なくとも前記ゲート絶縁層又は前記絶縁性保護層のいずれかと接するよう前記ゲート絶縁層及び前記絶縁性保護層の間に形成し、前記ゲート絶縁層又は前記絶縁性保護層のうち、前記半導体領域と接する部分をＣＶＤ法を用いて形成することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法である。
次に、本発明のうち、請求項１４に記載した発明は、請求項１３に記載の薄膜トランジスタの製造方法であって、前記ゲート電極を前記絶縁基板上に形成する工程と、前記ゲート絶縁層を前記ゲート電極及び前記絶縁基板上に形成する工程と、前記金属酸化物層を前記ゲート絶縁層上に形成する工程と、前記ソース電極及びドレイン電極を前記半導体領域と接続するよう前記金属酸化物層上に形成する工程と、前記絶縁性保護層を前記ソース電極、ドレイン電極及び金属酸化物層上に形成する工程と、をこの順に行い、前記ゲート絶縁層を形成する工程は、前記金属酸化物層の半導体領域に接する第一ゲート絶縁層を、ＣＶＤ法を用いて前記絶縁基板及びゲート電極上に形成する工程と、前記金属酸化物層の絶縁領域に接する第二ゲート絶縁層を、ＣＶＤ法を用いて前記絶縁基板及びゲート電極上に形成する工程と、からなることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法である。
次に、本発明のうち、請求項１５に記載した発明は、請求項１３に記載の薄膜トランジスタの製造方法であって、前記ゲート電極を前記絶縁基板上に形成する工程と、前記ゲート絶縁層を前記ゲート電極及び前記絶縁基板上に形成する工程と、前記ソース電極及びドレイン電極を前記ゲート絶縁層上に形成する工程と、前記金属酸化物層を前記ゲート絶縁層、前記ソース電極及びドレイン電極上に形成する工程と、前記絶縁性保護層を前記ソース電極、ドレイン電極及び金属酸化物層上に形成する工程と、をこの順に行い、前記絶縁性保護層を形成する工程は、前記金属酸化物層の半導体領域に接する第一の絶縁性保護層を、ＣＶＤ法を用いて前記半導体領域上に形成する工程と、前記金属酸化物層の絶縁領域に接する第二の絶縁性保護層を、ＣＶＤ法を用いて前記絶縁領域に形成する工程と、からなることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に記載した発明によれば、金属酸化物半導体を用いたボトムゲート型の薄膜トランジスタにおいて、金属酸化物層のパターニング工程、特に、ウェットエッチング工程を省略することが可能となるため、薄膜トランジスタ製造工程を簡略化することが可能となる。
これにより、高品質且つ低コストで製造が可能な薄膜トランジスタ及びその製造方法と、薄膜トランジスタを備える画像表示装置を提供することが可能となる。【００１６】
また、本発明の請求項２に記載した発明によれば、第一ゲート絶縁層上に形成された金属酸化物層である半導体領域の導電率を、第二ゲート絶縁層上に形成された金属酸化物層である絶縁領域の導電率よりも高くすることが可能となる。【００１７】
ここで、本発明は、金属酸化物層の導電率が、膜中の組成を変えることで容易に制御可能であることを利用したものである。そして、金属酸化物層の下地層となるゲート絶縁層が水素を含む場合には、金属酸化物層にゲート絶縁層から水素が拡散し、ドナーとして働くため、導電率が増加する。
したがって、第一ゲート絶縁層と第二ゲート絶縁層の水素濃度を変えることで、ゲート絶縁層上に、薄膜トランジスタを構成する金属酸化物層を成膜した際に、水素濃度が高いゲート絶縁層上に設けられた、高導電率で半導体特性を示す半導体領域と、水素濃度が低いゲート絶縁層上に設けられた低導電率で絶縁特性を示す絶縁領域を、同時に形成することが可能となり、半導体層のパターニングプロセスを省略することが可能となる。【００１８】
また、本発明の請求項５に記載した発明によれば、第一の絶縁性保護層の下に形成された金属酸化物層の導電率を、第二の絶縁性保護層の下に形成された金属酸化物層の導電率よりも高くすることができる。【００１９】
ここで、本発明は、金属酸化物の膜中の組成を変えることで、金属酸化物の導電率が容易に制御可能であることを利用したものである。これは金属酸化物層に接する絶縁性保護層が水素原子を含む場合、水素原子が絶縁性保護層から金属酸化物層へ拡散し、水素原子があたかもドナーのように振る舞い金属酸化物の導電率を上昇させるためである。
したがって、金属酸化物層に接する第一の絶縁性保護層の水素原子濃度と第二の絶縁性保護層の水素原子濃度を変えることで、絶縁性保護層下に成膜された一層の金属酸化物層に導電率特性の異なる領域を形成することが可能となる。つまり金属酸化物層は一層であるにも関わらず、水素原子濃度の高い第一の絶縁性保護層下には半導体領域が形成され、水素原子濃度の低い第二の絶縁性保護層下には絶縁体領域が形成される。【００２０】
また、本発明の請求項８に記載した発明によれば、半導体領域の導電率が１０−７Ｓ／ｃｍ以上１０−３Ｓ／ｃｍ以下であり、絶縁領域の導電率が１０−９Ｓ／ｃｍ未満以下となるようにゲート絶縁層及び金属酸化物層（半導体領域、絶縁領域）を成膜することにより、高い信頼性を持つ薄膜トランジスタを得ることが可能となる。
また、本発明の請求項９に記載した発明によれば、金属酸化物材料が、インジウム、亜鉛、ガリウムのうちいずれか一つを含むことにより、優れたトランジスタ特性を有する薄膜トランジスタを得ることが可能となる。【００２１】
また、本発明の請求項１０に記載した発明によれば、絶縁基板を、樹脂基板とすることにより、軽量でフレキシブルな薄膜トランジスタを得ることが可能となる。
また、本発明の請求項５に記載した発明によれば、第一ゲート絶縁層を、ＣＶＤ法で形成した窒化シリコンを用いて形成することにより、第一ゲート絶縁層中の水素原子の濃度を、１×１０２０／ｃｍ３以上５×１０２２／ｃｍ３以下の範囲内とすることが容易となるとともに、ゲート絶縁層に十分な耐電圧を持たせることが可能となる。【００２２】
また、本発明の請求項１３に記載した発明によれば、ＣＶＤ法を用いて、１５０℃程度の低温で形成された窒化シリコン層は、原料由来、特に、原料として一般的に用いられるＮＨ３由来の水素を多く含むため、この層と接する金属酸化物層（半導体領域）に水素が拡散しやすくなり、半導体領域の導電率を容易に増加させることが可能となる。
また、本発明の請求項１４に記載した発明によれば、第二ゲート絶縁層を、ＣＶＤ法で形成した酸化シリコンを用いて形成することにより、金属酸化物層（絶縁領域）中の水素原子の濃度を、１０２０／ｃｍ３以下へ容易に制御することが可能となり、また、ゲート絶縁層として十分な耐電圧を持たせることが可能となる。【００２３】
また、本発明の請求項１５に記載した発明によれば、第二の絶縁性保護層を、ＣＶＤ法で形成した酸化シリコンを用いて形成することにより、金属酸化物層（絶縁領域）中の水素原子の濃度を、１０２０／ｃｍ３以下へ容易に制御することが可能となり、また、ゲート絶縁層として十分な耐電圧を持たせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一実施形態における、薄膜トランジスタの概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態における、実施例１、２及び比較例２における薄膜トランジスタの概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態における、実施例３における薄膜トランジスタアレイ基板の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態における、実施例３における画像表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第一実施形態における、比較例１、３における薄膜トランジスタの概略構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第二実施形態を示す薄膜トランジスタの構造を表す概略断面図である。
【図７】本発明の第二実施形態における、実施例４、６、７および比較例１に係る薄膜トランジスタの構造を表す概略断面図である。
【図８】本発明の第二実施形態における、実施例４、６、７および比較例１に係る薄膜トランジスタを用いた画像表示装置の一画素を示す概略断面図である。
【図９】本発明の第二実施形態における、実施例５および比較例５に係る薄膜トランジスタの構造を表す概略断面図である。
【図１０】本発明の第二実施形態における、実施例５および比較例５に係る薄膜トランジスタを用いた画像表示装置の一画素を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の薄膜トランジスタは、絶縁基板上に少なくとも、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極及びドレイン電極と、同一金属酸化物から成る半導体領域と絶縁領域を有する金属酸化物層と、絶縁性保護層と、を備えており、半導体領域はソース電極とドレイン電極の間の領域を含んで、かつ前記ソース電極及びドレイン電極の一部と重なるよう形成されている。
そして、半導体領域は少なくともゲート絶縁層又は絶縁性保護層のいずれかと接するように、ゲート絶縁層及び絶縁性保護層の間に形成されている。
そして、ゲート絶縁層又は絶縁性保護層の半導体領域と接する部分の水素原子の濃度を１×１０２０／ｃｍ３以上５×１０２２／ｃｍ３とし、ゲート絶縁層又は絶縁性保護層の半導体領域と接しない部分の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３未満とすることにより、後述するように、ゲート絶縁層又は絶縁性保護層の水素原子濃度が高いところと接する金属酸化物層は半導体領域になり、ゲート絶縁層又は絶縁性保護層の水素原子濃度が低いところと接する金属酸化物層は絶縁領域となるので、金属酸化物層をパターン形成することなく半導体領域と絶縁領域を作り分けることが出来る。
【００２６】
次に、本発明の具体的な構成例として、第一の実施形態と第二の実施形態を説明する。
【００２７】
＜第一の実施形態＞
以下、本発明の第一の実施形態（以下、「第一実施形態」と記載する）について、図面を参照しつつ、第一実施形態に係る薄膜トランジスタの構成と、薄膜トランジスタを備える画像表示装置の構成と、薄膜トランジスタの製造方法について説明する。
【００２８】
（構成）
まず、図１を用いて、第一実施形態の薄膜トランジスタ１の構成を説明する。
【００２９】
図１は、第一実施形態における薄膜トランジスタ１の概略構成を示す断面図である。
図１中に示すように、薄膜トランジスタ１は、絶縁基板２と、ゲート電極４と、ゲート絶縁層６と、半導体領域８と、絶縁領域１０と、ソース電極１２と、ドレイン電極１４を備えている。
すなわち、第一実施形態の薄膜トランジスタ１は、ボトムゲート‐トップコンタクト型の薄膜トランジスタ１である。
【００３０】
（絶縁基板２の詳細な構成）
以下、図１を参照して、絶縁基板２の詳細な構成について説明する。
絶縁基板２の材料としては、例えば、ガラスやプラスチック基板を用いることが可能である。
第一実施形態では、絶縁基板２の材料としてプラスチック基板を用い、絶縁基板２を、樹脂基板とする。
ここで、プラスチック基板としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフェン、トリアセチルセルロース、ポリビニルフルオライドフィルム、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合樹脂、耐候性ポリエチレンテレフタレート、耐候性ポリプロピレン、ガラス繊維強化アクリル樹脂フィルム、ガラス繊維強化ポリカーボネート、透明性ポリイミド、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂等を用いることが可能である。
【００３１】
これらの基板は、単独で用いることも可能であるが、二種以上を積層した複合基板を用いることも可能である。また、ガラスやプラスチック基板上に、樹脂層、例えば、カラーフィルタが形成された基板を積層することも可能である。
【００３２】
（ゲート電極４の詳細な構成）
以下、図１を参照して、ゲート電極４の詳細な構成について説明する。
ゲート電極４は、絶縁基板２上の一部を覆うように形成されている。
ゲート電極４の材料としては、例えば、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化インジウムカドミウム（ＣｄＩｎ２Ｏ４）、酸化カドミウムスズ（Ｃｄ２ＳｎＯ４）、酸化亜鉛スズ（Ｚｎ２ＳｎＯ４）、酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）等の酸化物材料を用いることが好適である。
【００３３】
また、ゲート電極４の材料としては、例えば、上記の酸化物材料に不純物をドープした材料を用いることも、導電率を上げるために好適である。この場合、例えば、酸化インジウムに、スズやモリブデン、チタンをドープしたもの、酸化スズに、アンチモンやフッ素をドープしたもの、酸化亜鉛に、インジウム、アルミニウム、ガリウムをドープしたもの等を用いることが可能である。これらの中では、特に、酸化インジウムにスズをドープした酸化インジウムスズ（通称ＩＴＯ）が、低い抵抗率のため、特に好適である。
【００３４】
また、ゲート電極４の材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ等の低抵抗金属材料を用いることも好適である。
また、ゲート電極４の材料としては、例えば、導電性酸化物材料と低抵抗金属材料を複数積層したものを用いることも可能である。この場合、金属材料の酸化や経時劣化を防ぐために、導電性酸化物薄膜、金属薄膜、導電性酸化物薄膜の順に積層した三層構造が、特に好適である。
また、ゲート電極４の材料としては、例えば、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）等の有機導電性材料を用いることも好適である。
【００３５】
（ゲート絶縁層６の詳細な構成）
以下、図１を参照して、ゲート絶縁層６の詳細な構成について説明する。
ゲート絶縁層６は、絶縁基板２及びゲート電極４上に形成されて、ゲート電極４を覆うように設けられており、第一ゲート絶縁層６ａと、第二ゲート絶縁層６ｂを有している。
また、ゲート絶縁層６の厚さ（膜厚）は、例えば、５０ｎｍ以上２μｍ以下の範囲内とすることが好適である。
第一ゲート絶縁層６ａは、絶縁基板２及びゲート電極４上のうち、ゲート電極４の一部を覆うように形成されており、半導体領域８に接する位置に形成されている。
【００３６】
第一ゲート絶縁層６ａの材料としては、例えば、ＣＶＤ法により形成された窒化シリコンを用いる。この場合、ＣＶＤ法により形成された窒化シリコンの出発原料としては、ＳｉＨ４／ＮＨ３等が挙げられる。なお、第一ゲート絶縁層６ａの材料は、ＣＶＤ法により形成された窒化シリコンに限定するものではない。
第一ゲート絶縁層６ａ中の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３以上５×１０２２／ｃｍ３以下の範囲内である。
第一ゲート絶縁層６ａ中の水素原子の濃度を、１×１０２０／ｃｍ３以上５×１０２２／ｃｍ３以下の範囲内とする理由は、第一ゲート絶縁層６ａ上に形成された半導体領域８の導電率を高くすることが可能となるためである。
【００３７】
これは、水素を多く含むゲート絶縁層６は、その上に形成された金属酸化物層である半導体領域８に、ゲート絶縁層６から水素が拡散しやすくなるため、拡散した水素が金属酸化物中でｐ型ドーパントとして働き、金属酸化物層である半導体領域８の導電率が増加するためである。
したがって、第一ゲート絶縁層６ａ中の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３未満であると、金属酸化物中に拡散する水素の量が少ないため、金属酸化物の導電性が増加せず、第一ゲート絶縁層６ａ上に形成された半導体領域８を、半導体層とすることができなくなる。
【００３８】
また、第一実施形態では、後述するように、第一ゲート絶縁層６ａを、ＣＶＤ法を用いて形成した材料により形成する。このため、第一ゲート絶縁層６ａ中の水素原子は、原料ガスとして一般的に用いられるＮＨ３ガスに由来するものとなる。
このため、第一ゲート絶縁層６ａ中の水素原子の濃度が５×１０２２／ｃｍ３より大きくになるように形成すると、原料ガス濃度におけるＮＨ３ガス濃度が高すぎるため、ＳｉＮ膜が形成できず、ゲート絶縁層６をＣＶＤ法により成膜することができなくなる。
【００３９】
また、第一ゲート絶縁層６ａの抵抗値は、１０１１Ω・ｃｍ以上が好適であり、より好適には、１０１２Ω・ｃｍ以上である。これは、第一ゲート絶縁層６ａの抵抗値が１０１１Ω・ｃｍより小さいと、ゲート絶縁層６全体として十分な絶縁性を発揮することができず、ゲートリーク電流が増大するため、良好な素子特性を得ることができないためである。
【００４０】
第二ゲート絶縁層６ｂは、絶縁基板２及びゲート電極４上のうち、絶縁基板２と、ゲート電極４の、第一ゲート絶縁層６ａが覆っていない部分を覆うように形成されており、絶縁領域１０に接する位置に形成されている。
第二ゲート絶縁層６ｂの材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、酸化アルミニウムを用いることが特に好適である。
【００４１】
ここで、第一実施形態では、第二ゲート絶縁層６ｂの材料として、ＣＶＤ法で形成した酸化シリコンを用いる。
さらに、第一実施形態では、第二ゲート絶縁層６ｂを、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、酸化アルミニウムのうちいずれかの化合物を含んだ層として形成する。
【００４２】
また、第二ゲート絶縁層６ｂの材料としては、例えば、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア、酸化チタン等も用いることも可能であり、これらの材料を用いることによって、ゲートリーク電流を抑制するために十分な絶縁性を得ることができる。
なお、第二ゲート絶縁層６ｂの材料は、上記の材料に限定するものではない。
第二ゲート絶縁層６ｂ中の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３未満である。
第二ゲート絶縁層６ｂ中の水素原子の濃度を、１×１０２０／ｃｍ３未満とする理由は、第二ゲート絶縁層６ｂ上に形成された金属酸化物層である絶縁領域１０の導電率を、第一ゲート絶縁層６ａ上に形成された金属酸化物層である半導体領域８の導電率よりも低くすることが可能となり、これにより、隣接するＴＦＴの金属酸化物からなる半導体層同士を、第二ゲート絶縁層６ｂにより絶縁することが可能となるためである。
【００４３】
このため、第二ゲート絶縁層６ｂ中の水素原子の濃度が、１０２０／ｃｍ３以上であると、第二ゲート絶縁層６ｂ上の金属酸化物である絶縁領域１０に、第二ゲート絶縁層６ｂ中の水素原子が拡散し、第二ゲート絶縁層６ｂ上の金属酸化物である絶縁領域１０の導電性が増加して、絶縁層としての働きが損なわれることとなる。
また、第二ゲート絶縁層６ｂの抵抗値は、第一ゲート絶縁層６ａと同様、１０１１Ω・ｃｍ以上が好適であり、より好適には、１０１２Ω・ｃｍ以上である。これは、第二ゲート絶縁層６ｂの抵抗値が１０１１Ω・ｃｍより小さいと、ゲート絶縁層６全体として十分な絶縁性を発揮することができず、ゲートリーク電流が増大するため、良好な素子特性を得ることができないためである。
【００４４】
（半導体領域８の詳細な構成）
以下、図１を参照して、半導体領域８の詳細な構成について説明する。
半導体領域８は、チャネルを含んでおり、ゲート絶縁層６のうち、第一ゲート絶縁層６ａに接する部分に形成されている。
また、半導体領域８は、絶縁領域１０と共に、上記の金属酸化物層１６を形成している。具体的には、半導体領域８と絶縁領域１０は、同時に成膜された一つの層である金属酸化物層１６の膜中に存在している。
【００４５】
半導体領域８の材料としては、例えば、亜鉛、インジウム、スズ、タングステン、マグネシウム、ガリウムのうち一種類以上の元素を含む酸化物を用いることが可能である。
ここで、第一実施形態では、半導体領域８の材料として、インジウム、亜鉛、ガリウムのうち、いずれか一つを含む材料を用いる。
また、半導体領域８の材料としては、例えば、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛、酸化スズ、酸化タングステン、酸化亜鉛ガリウムインジウム（Ｉｎ―Ｇａ―Ｚｎ―Ｏ）等公知の材料を用いることが可能である。
【００４６】
なお、半導体領域８の材料は、上述した材料に限定するものではない。
半導体領域８の厚さ（膜厚）は、少なくとも、１０ｎｍ以上とすることが好適である。これは、半導体領域８の膜厚が１０ｎｍ未満であると、島状成長により、半導体領域８中に半導体が形成されていない部分が生じるという問題が起こりうるためである。
【００４７】
（絶縁領域１０の詳細な構成）
以下、図１を参照して、絶縁領域１０の詳細な構成について説明する。
絶縁領域１０は、ゲート絶縁層６のうち、第二ゲート絶縁層６ｂに接する部分に形成されている。
絶縁領域１０の材料としては、上述した半導体領域８と同様、例えば、亜鉛、インジウム、スズ、タングステン、マグネシウム、ガリウムのうち一種類以上の元素を含む酸化物を用いることが可能である。
【００４８】
ここで、第一実施形態では、絶縁領域１０の材料として、インジウム、亜鉛、ガリウムのうち、いずれか一つを含む材料を用いる。
また、絶縁領域１０の材料としては、上述した半導体領域８と同様、例えば、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛、酸化スズ、酸化タングステン、酸化亜鉛ガリウムインジウム（Ｉｎ―Ｇａ―Ｚｎ―Ｏ）等公知の材料を用いることが可能である。
【００４９】
なお、絶縁領域１０の材料は、上述した材料に限定するものではない。
絶縁領域１０の厚さ（膜厚）は、上述した半導体領域８と同様、少なくとも、１０ｎｍ以上とすることが好適である。これは、絶縁領域１０の膜厚が１０ｎｍ未満であると、上述した半導体領域８と同様、島状成長により、絶縁領域１０中に半導体が形成されていない部分が生じるという問題が起こりうるためである。なお、絶縁領域１０の導電率は、１０−９Ｓ／ｃｍ未満であることが望ましい。その理由は、絶縁領域１０の導電率が１０−９Ｓ／ｃｍ以上であると、絶縁領域１０としての機能が発揮されず、半導体領域８からリーク電流が流れるおそれがあるためである。
【００５０】
（ソース電極１２の詳細な構成）
以下、図１を参照して、ソース電極１２の詳細な構成について説明する。
ソース電極１２は、金属酸化物層１６上の一部を覆うように形成されている。
ソース電極１２の材料としては、上述したゲート電極４と同様、例えば、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化インジウムカドミウム（ＣｄＩｎ２Ｏ４）、酸化カドミウムスズ（Ｃｄ２ＳｎＯ４）、酸化亜鉛スズ（Ｚｎ２ＳｎＯ４）、酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）等の酸化物材料を用いることが好適である。
【００５１】
また、ソース電極１２の材料としては、上述したゲート電極４と同様、例えば、上記の酸化物材料に不純物をドープした材料を用いることも、導電率を上げるために好適である。この場合、例えば、酸化インジウムに、スズやモリブデン、チタンをドープしたもの、酸化スズに、アンチモンやフッ素をドープしたもの、酸化亜鉛に、インジウム、アルミニウム、ガリウムをドープしたもの等を用いることが可能である。これらの中では、特に、酸化インジウムにスズをドープした酸化インジウムスズ（通称ＩＴＯ）が、低い抵抗率のため、特に好適である。
【００５２】
また、ソース電極１２の材料としては、上述したゲート電極４と同様、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ等の低抵抗金属材料を用いることも好適である。
また、ソース電極１２の材料としては、上述したゲート電極４と同様、例えば、導電性酸化物材料と低抵抗金属材料を複数積層したものを用いることも可能である。この場合、金属材料の酸化や経時劣化を防ぐために、導電性酸化物薄膜、金属薄膜、導電性酸化物薄膜の順に積層した三層構造が、特に好適である。
また、ソース電極１２の材料としては、上述したゲート電極４と同様、例えば、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）等の有機導電性材料を用いることも好適である。
【００５３】
（ドレイン電極１４の詳細な構成）
以下、図１を参照して、ドレイン電極１４の詳細な構成について説明する。
ドレイン電極１４は、金属酸化物層１６上のうち、ソース電極１２が覆っていない部分の少なくとも一部を覆うように形成されている。
ドレイン電極１４の材料としては、上述したゲート電極４と同様、例えば、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化インジウムカドミウム（ＣｄＩｎ２Ｏ４）、酸化カドミウムスズ（Ｃｄ２ＳｎＯ４）、酸化亜鉛スズ（Ｚｎ２ＳｎＯ４）、酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）等の酸化物材料を用いることが好適である。
【００５４】
また、ドレイン電極１４の材料としては、上述したゲート電極４と同様、例えば、上記の酸化物材料に不純物をドープした材料を用いることも、導電率を上げるために好適である。この場合、例えば、酸化インジウムに、スズやモリブデン、チタンをドープしたもの、酸化スズに、アンチモンやフッ素をドープしたもの、酸化亜鉛に、インジウム、アルミニウム、ガリウムをドープしたもの等を用いることが可能である。これらの中では、特に、酸化インジウムにスズをドープした酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）が、低い抵抗率のため、特に好適である。
【００５５】
また、ドレイン電極１４の材料としては、上述したゲート電極４と同様、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ等の低抵抗金属材料を用いることも好適である。
また、ドレイン電極１４の材料としては、上述したゲート電極４と同様、例えば、導電性酸化物材料と低抵抗金属材料を複数積層したものを用いることも可能である。この場合、金属材料の酸化や経時劣化を防ぐために、導電性酸化物薄膜、金属薄膜、導電性酸化物薄膜の順に積層した三層構造が、特に好適である。
【００５６】
また、ドレイン電極１４の材料としては、上述したゲート電極４と同様、例えば、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）等の有機導電性材料を用いることも好適である。
なお、ゲート電極４の材料と、ソース電極１２の材料と、ドレイン電極１４の材料は、全て同じ材料を用いてもよく、また、全て違う材料を用いてもよい。しかしながら、薄膜トランジスタ１の製造において、その製造工程数を減らすためには、ソース電極１２の材料とドレイン電極１４の材料は、同一の材料であることが、より好適である。
【００５７】
（画像表示装置）
次に、図１を参照して、上述した薄膜トランジスタ１を備える画像表示装置の構成について説明する。
画像表示装置（図示せず）は、例えば、カラーディスプレイであり、薄膜トランジスタ１を備える薄膜トランジスタアレイ（図示せず）と、画像表示媒体（図示せず）を備えている。
また、画像表示装置が備える画像表示媒体は、電気泳動方式の表示媒体である。
なお、画像表示装置が備える薄膜トランジスタ１としては、後述する薄膜トランジスタ１の製造方法により製造したものを用いてもよい。
【００５８】
（薄膜トランジスタ１の製造方法）
以下、図１を参照して、薄膜トランジスタ１の製造方法を説明する。
薄膜トランジスタ１を製造する際には、まず、絶縁基板２上にゲート電極４を形成する、ゲート電極形成工程を行う。すなわち、薄膜トランジスタ１の製造方法には、ゲート電極形成工程を含む。
ゲート電極形成工程において、ゲート電極４を形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、光ＣＶＤ、ホットワイヤーＣＶＤ法等を用いることが可能である。
【００５９】
また、ゲート電極４を形成する方法としては、例えば、上述の導電性材料を、インキ状や、ペースト状にしたものを、スクリーン印刷、凸版印刷、凹版印刷、反転オフセット印刷、インクジェット法等で塗布し、焼成して形成する方法を用いることが可能である。
なお、ゲート電極４を形成する方法は、上述した方法に限定するものではない。
そして、絶縁基板２上にゲート電極４を形成した後、絶縁基板２及びゲート電極４上にゲート絶縁層６を形成する、ゲート絶縁層形成工程を行う。すなわち、薄膜トランジスタ１の製造方法には、ゲート絶縁層形成工程を含む。
【００６０】
ゲート絶縁層形成工程において、第一ゲート絶縁層６ａを形成する方法としては、ＣＶＤ法を用いる。
また、ゲート絶縁層形成工程において、第二ゲート絶縁層６ｂを形成する方法としては、例えば、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法、または、原子層堆積法を用いることが好適であるが、真空蒸着法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法等の方法を用いてもよい。
【００６１】
また、第二ゲート絶縁層６ｂを形成する際には、膜の成長方向に向けて組成を傾斜させてもよい。
ゲート絶縁層形成工程により、絶縁基板２及びゲート電極４上にゲート絶縁層６を形成した後、ゲート絶縁層６上に金属酸化物層１６を形成する、金属酸化物層形成工程を行う。すなわち、薄膜トランジスタ１の製造方法には、金属酸化物層形成工程を含む。
【００６２】
金属酸化物層形成工程では、半導体領域８を形成する半導体領域形成工程と、絶縁領域１０を形成する絶縁領域形成工程を含む。
ここで、第一実施形態の金属酸化物層形成工程では、半導体領域形成工程と絶縁領域形成工程を、同時に行う。すなわち、第一実施形態の薄膜トランジスタ１の製造方法では、半導体領域８と絶縁領域１０を、同時に成膜する。
【００６３】
金属酸化物層形成工程において、半導体領域８と絶縁領域１０を形成する方法としては、例えば、スパッタ法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法等の方法を用いる。
金属酸化物層形成工程において、半導体領域８と絶縁領域１０を形成する方法として、より好適には、スパッタ法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法、ＣＶＤ法を用いる。
【００６４】
この場合、スパッタ法としては、ＲＦマグネトロンスパッタ法、ＤＣスパッタ法、イオンビームスパッタ法を用いる。また、真空蒸着法としては、加熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンプレーティング法を用いる。また、ＣＶＤ法としては、ホットワイヤーＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等を用いる。
なお、半導体領域８及び絶縁領域１０を形成する方法は、上述した方法に限定するものではない。
【００６５】
また、金属酸化物層形成工程において、半導体領域８を形成する際には、半導体領域８の導電率が、１０−７Ｓ／ｃｍ以上１０−３Ｓ／ｃｍ以下の範囲内となるように成膜する。
このとき、特に、パターニング等はせずに、半導体領域８をゲート絶縁層６上に均一に成膜するだけで、第一ゲート絶縁層６ａからの水素原子の拡散により、第一ゲート絶縁層６ａ上に位置する半導体領域８が半導体層となる。
【００６６】
一方、金属酸化物層形成工程において、絶縁領域１０を形成する際には、絶縁領域１０の導電率が、１０−７Ｓ／ｃｍ未満となるように成膜する。
このとき、第二ゲート絶縁層６ｂ上に位置する絶縁領域１０は、導電率が１０−７Ｓ／ｃｍ未満の絶縁層のままであるため、特に、半導体層のパターニング工程を設けることなく、隣接するＴＦＴの半導体層同士を絶縁することが可能となり、半導体層のパターニング工程を省略することが可能となる。
【００６７】
また、上述したように、半導体領域８の導電率を１０−７Ｓ／ｃｍ以上１０−３Ｓ／ｃｍ以下の範囲内とし、絶縁領域１０の導電率を１０−９Ｓ／ｃｍ未満とするようにゲート絶縁層６及び金属酸化物層１６を成膜することで、高い信頼性を持つ薄膜トランジスタ１を得ることが可能となり、また、半導体層のパターニング工程が必要ないため、生産性に優れる薄膜トランジスタ１の製造方法を得ることが可能となる。
【００６８】
金属酸化物層形成工程により、ゲート絶縁層６上に金属酸化物層１６を形成した後、金属酸化物層１６上に、ソース電極１２とドレイン電極１４を形成する、ソース電極形成工程及びドレイン電極形成工程を行う。すなわち、薄膜トランジスタ１の製造方法には、ソース電極形成工程及びドレイン電極形成工程を含む。
ソース電極形成工程及びドレイン電極形成工程において、ソース電極１２とドレイン電極１４を形成する方法としては、上述したゲート電極形成工程においてゲート電極４を形成する方法と同様、例えば、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ、ホットワイヤーＣＶＤ法等を用いることが可能である。
【００６９】
また、ソース電極１２とドレイン電極１４を形成する方法としては、例えば、上述の導電性材料を、インキ状や、ペースト状にしたものを、スクリーン印刷、凸版印刷、凹版印刷、反転オフセット印刷、インクジェット法等で塗布し、焼成して形成する方法を用いることが可能である。
なお、ソース電極１２とドレイン電極１４を形成する方法は、上述した方法に限定するものではない。
ソース電極１２とドレイン電極１４を形成すると、薄膜トランジスタ１の製造を終了する。
【００７０】
金属酸化物の半導体領域上には必要に応じて絶縁性の封止層を形成することが好ましい。封止層を構成する無機材料としては、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、酸化アルミニウムが特に望ましい。また酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア、酸化チタン等も挙げることができ、これらの材料を用いることで封止層として充分な機能を発揮することができる。これらの無機材料はスパッタ法、プラズマＣＶＤ法または原子堆積法により形成することができる。しかし、真空蒸着法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法等の方法を用いても構わない。
【００７１】
さらに、封止層を構成する有機材料としては、フッ素樹脂や、フッ素を側鎖に有するシリコン樹脂等の、高分子樹脂の水素をフッ素に置き換えたフッ素化樹脂を用いることもできる。具体的には、フッ素化エポキシ、フッ素化アクリル、フッ素化ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、フッ素化オレフィン・プロピレン共重合体、フッ素化オレフィン・ビニルエーテル共重合体、フッ素化オレフィン・ビニルエステル共重合体、フッ素化エーテル環化重合体等を用いることができる。また、フッ素化樹脂には、一部の水素をフッ素に置き換えた部分フッ素化樹脂と、全ての水素をフッ素に置き換えた全フッ素化樹脂があるが、全フッ素化樹脂の方がより望ましい。通常の非フッ素化樹脂（エポキシやアクリル等）と異なり、フッ素化樹脂は安定性に優れた物質であり、半導体層に影響を及ぼさない。無機絶縁膜の場合、パターニングにはリフトオフ法が好適である。
フッ素化樹脂の場合、パターニングは印刷（スクリーン印刷、フレキソ印刷、反転印刷、インクジェット印刷等）で行うことができるが、スピンコートやダイコートによって全面に形成後、コンタクト部のみをピンセット等で剥がしてもよい。
【００７２】
（前記薄膜トランジスタ１を用いた画像表示装置）
第一実施形態の画像表示装置は、図３や図４に一例を示すように、前記構成の薄膜トランジスタの上に、少なくとも層間絶縁層２２、画素電極２４、電気泳動体３２、及び対向電極３０が配置されて構成されている。
層間絶縁層２２は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ、ホットワイヤーＣＶＤ法等のドライ製膜や、スピンコート法、ディップコート法、スクリーン印刷法等のウェット成膜法を材料に応じて適宜使用して形成される。層間絶縁層２２は、ドレイン電極１４上に開口部を有しており、この開口部を介して、ドレイン電極１４と画素電極２４を接続させことができる。開口部は、層間絶縁層１８０の形成と同時または形成後にフォトリソグラフィ法やエッチング等の公知の方法を用いて設けることができる。
【００７３】
その層間絶縁層２２上に導電性材料を成膜し、所定の画素形状にパターニングして画素電極２４を形成する。ドレイン電極１４が露出するように開口部が形成されている前記層間絶縁層２２上に画素電極２４を形成することによりドレイン電極１４と画素電極２４の導通をとることができる。
さらに、前記画素電極２４上に、電気泳動体３２を介して対向電極３０を設ける。電気泳動体３２は、電気泳動方式を利用した画像表示媒体である。
各電極および絶縁性保護層のパターニング方法としては、公知一般の方法を用いることができる。たとえば、フォトリソグラフィ法を用いてパターン形成部分をレジストなどにより保護し、エッチングによって不要部分を除去して行うことができるが、この方法に限定されない。
【００７４】
（第一実施形態の効果）
以下、第一実施形態の効果を列挙する。
第一実施形態の薄膜トランジスタ１及び薄膜トランジスタ１の製造方法であれば、金属酸化物層１６のパターニング工程、特に、ウェットエッチング工程を省略することが可能となるため、薄膜トランジスタ１の製造工程を、簡略化することが可能となる。
これにより、高品質且つ低コストで製造が可能な薄膜トランジスタ１及びその製造方法と、薄膜トランジスタ１を備える画像表示装置を提供することが可能となる。
【００７５】
＜第二の実施形態＞
次に、本発明の第二の実施形態（以下、「第二実施形態」と記載する）について、図面を参照しつつ、第二実施形態に係る薄膜トランジスタの構成と、薄膜トランジスタを備える画像表示装置の構成と、薄膜トランジスタの製造方法を説明する。
【００７６】
（構成）
図６に、本発明の実施形態を説明する薄膜トランジスタの一例を示す。
第二実施形態の薄膜トランジスタは、図６に示すように、絶縁基板１００上にゲート電極１１０、ゲート絶縁層１２０、ソース電極１３０、ドレイン電極１４０、金属酸化物層１５０、絶縁性保護層１６０を順に積層して形成されたボトムゲートボトムコンタクト型の薄膜トランジスタである。そして、前記絶縁性保護層１６０は、第一の絶縁性保護層１６０ａと第二の絶縁性保護層１６０ｂから成り、前記金属酸化物層１５０は、第一の絶縁性保護層１６０ａの下に形成される半導体領域１５０ａと第二の絶縁性保護層１６０ｂの下に形成される絶縁体領域１５０ｂから成る。チャネルを含む半導体領域１５０ａに接する第一の絶縁性保護層１６０ａは、ＣＶＤ法により形成された窒化シリコンで構成される。
【００７７】
第二実施形態の絶縁基板として、ガラスやプラスチック基板を用いることができる。プラスチック基板の具体例として、ポリメチレンメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフォン、トリアセチルセルロース、ポリビニルフルオライドフィルム、エチレン−テトラフルオロエチレン、共重合樹脂、耐候性ポリエチレンテレフタレート、耐候性ポリプロピレン、ガラス繊維強化アクリル樹脂フィルム、ガラス繊維強化ポリカーボネート、透明性ポリイミド、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン樹脂等を例示出来る。但し、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。これらは単独でも、二種以上が積層された複合基板としても使用することができる。またガラスやプラスチック基板上にカラーフィルタのような樹脂層を有する基板も使用することができる。
【００７８】
第二実施形態のゲート電極１１０、ソース電極１３０、ドレイン電極１４０には、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化インジウムカドミウム（ＣｄＩｎ２Ｏ４）、酸化カドミウムスズ（Ｃｄ２ＳｎＯ４）、酸化亜鉛スズ（Ｚｎ２ＳｎＯ４）、酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）等の酸化物材料が好適に用いられる。またこの酸化物材料に不純物をドープしたものも好ましい。一例として酸化インジウムにモリブデンやチタンをドープしたもの、酸化スズにアンチモンやフッ素をドープしたもの、酸化亜鉛にインジウム、アルミニウム、ガリウムをドープしたものなどが挙げられる。なかでも酸化インジウムにスズをドープした酸化インジウムスズ（通称ＩＴＯ）がとりわけ低い抵抗率を示すため、最も適した電極材料であるといえる。
またＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉなどの低抵抗金属材料も好んで用いられる。
またＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）等の有機導電性材料も好適であり、単体の場合も導電性酸化物材料との複数積層の場合も好んで用いられる。ゲート電極１１０、ソース電極１３０およびドレイン電極１４０は、すべて同じ材料から形成しても、違う材料から形成しても問題ない。しかし、工程を減らす観点からは、ソース電極１３０とドレイン電極１４０に同一の材料を使用することが望ましい。
【００７９】
これらの電極１１０，１３０，１４０は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、ホットワイヤーＣＶＤ法等により形成すればよい。また上述の導電性材料をインキ状、ペースト状にしたものをスクリーン印刷、凸版印刷、凹版印刷、反転オフセット印刷、インクジェット法等により塗布し、焼成することでも各電極の形成は可能である。ただし、電極１１０，１３０，１４０の形成方法は、これらに限定されるものではない。
【００８０】
第二実施形態のゲート絶縁層１２０を形成する絶縁膜には、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア、酸化チタン等の無機材料、またはＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等のポリアクリレート、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＶＰ（ポリビニルフェノール）等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。またゲートリーク電流を抑えるために、絶縁材料の好ましい低抗率は、１０１１Ωｃｍ以上、より好ましくは１０１４Ωｃｍ以上である。
【００８１】
第二実施形態の金属酸化物層１５０を形成する半導体領域１５０ａと絶縁体境域１５０ｂは、同時に成膜された一層の膜中に存在する。金属酸化物層１５０の構成成分の一例として、亜鉛、インジウム、スズ、タングステン、マグネシウム、ガリウムなどのうち一種類以上の元素を含む酸化物であることが挙げられる。これには酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛、酸化スズ、酸化タングステン、酸化亜鉛ガリウムインジウム（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）等公知の材料が挙げられる。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。金属酸化物層は膜厚１０ｎｍ以上を有することが望ましい。膜厚が１０ｎｍ未満の場合は、膜全体に均一な半導体層を形成することが難しいためである。
【００８２】
前記金属酸化物層１５０は、スパッタ法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法などの方法を用いて形成可能である。前記金属酸化物層１５０の形成方法としては、スパッタ法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法、ＣＶＤ法が望ましい。さらに、スパッタ法ではＲＦマグネトロンスパッタ法、ＤＣスパッタ法、イオンビームスパッタ法、真空蒸着では加熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法ではホットワイヤーＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法が望ましい。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００８３】
第二実施形態の絶縁性保護層１６０は、第一の絶縁性保護層１６０ａと第二の絶縁性保護層１６０ｂで構成される。絶縁性保護層１６０の膜厚は３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが望ましい。膜厚が３０ｎｍ未満の場合は充分な耐電圧性がとれず、膜厚が５００ｎｍを越える場合は生産性が低下するためである。
【００８４】
第二実施形態における第一の絶縁性保護層１６０ａの水素原子濃度は１×１０２０／ｃｍ３以上５×１０２２／ｃｍ３以下であり、第二の絶縁性保護層１６０ｂの水素原子濃度は１×１０２０／ｃｍ３未満である。
第一の絶縁性保護層１６０ａの水素原子濃度を１×１０２０／ｃｍ３以上５×１０２２／ｃｍ３以下とする。
これは、水素を多く含む絶縁性保護層は、その上に形成された金属酸化物層である半導体領域に、絶縁性保護層から水素が拡散しやすくなるため、拡散した水素が金属酸化物中でｐ型ドーパントとして働き、金属酸化物層である半導体領域の導電率が増加するためである。
したがって、第一の絶縁性保護層１６０ａ中の水素原子の濃度は、１×１０２０／ｃｍ３未満であると、金属酸化物中に拡散する水素の量が少ないため、金属酸化物の導電性が増加せず、第一の絶縁性保護層１６０ａ上に形成された半導体領域を、半導体層とすることができなくなる。
また、第二実施形態では、後述するように、第一の絶縁性保護層１６０ａを、ＣＶＤ法を用いて形成した材料により形成する。このため、第一の絶縁性保護層１６０ａ中の水素原子は、原料ガスとして一般的に用いられるＮＨ３ガスに由来するものとなる。
このため、第一の絶縁性保護層１６０ａ中の水素原子の濃度が５×１０２２／ｃｍ３より大きくになるように形成すると、原料ガス濃度におけるＮＨ３ガス濃度が高すぎるため、ＳｉＮ膜が形成できず、絶縁性保護層をＣＶＤ法により成膜することができなくなる。
【００８５】
次に、前記金属酸化物１５０からなる絶縁体領域１５０ｂに接する第二の絶縁性保護層１６０ｂの水素原子濃度を１×１０２０／ｃｍ３未満とすることで、第一の絶縁性保護層１６０ａの下に形成された金属酸化物層の導電率を、第二の絶縁性保護層１６０ｂの下に形成された金属酸化物層の導電率よりも高くすることができる。これにより、隣接するＴＦＴの金属酸化物からなる半導体層同士を、第二の絶縁性保護層１６０ｂにより絶縁することが可能となる。
【００８６】
このため、第二の絶縁性保護層１６０ｂ中の水素原子の濃度が、１０２０／ｃｍ３以上であると、第二の絶縁性保護層１６０ｂ上の金属酸化物である絶縁領域１０に、第二の絶縁性保護層１６０ｂ中の水素原子が拡散し、第二の絶縁性保護層１６０ｂ上の金属酸化物である絶縁領域１０の導電性が増加して、絶縁層としての働きが損なわれることとなる。
【００８７】
第一の絶縁性保護膜１６０ａとして、ＣＶＤ法により形成された窒化シリコン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ＣＶＤ法により形成された窒化シリコンの出発原料としてはＳｉＨ４／ＮＨ３などが挙げられる。
第二の絶縁性保護層１６０ｂを構成する材料としては、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、酸化アルミニウムが特に望ましい。また酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア、酸化チタン等も挙げることができ、これらの材料を用いることで保護層として充分な機能を発揮することができる。
第二の絶縁性保護層１６０ｂは、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法または原子堆積法で形成されることが望ましい。しかし、真空蒸着法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法等の方法を用いても構わない。
【００８８】
（前記薄膜トランジスタを用いた画像表示装置）
第二実施形態の画像表示装置は、図８や図１０に一例を示すように、前記構成の薄膜トランジスタの上に、少なくとも層間絶縁層１８０、画素電極１９０、電気泳動体２２０、及び対向電極２１０が配置されて構成されている。
層間絶縁層１８０は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ、ホットワイヤーＣＶＤ法等のドライ製膜や、スピンコート法、ディップコート法、スクリーン印刷法等のウェット成膜法を材料に応じて適宜使用して形成される。層間絶縁層１８０は、ドレイン電極１４０上に開口部を有しており、この開口部を介して、ドレイン電極１４０と画素電極１９０を接続させことができる。開口部は、層間絶縁層１８０の形成と同時または形成後にフォトリソグラフィ法やエッチング等の公知の方法を用いて設けることができる。
【００８９】
その層間絶縁層１８０上に導電性材料を成膜し、所定の画素形状にパターニングして画素電極１９０を形成する。ドレイン電極１４０が露出するように開口部が形成されている前記層間絶縁層１８０上に画素電極１９０を形成することによりドレイン電極１４０と画素電極１９０の導通をとることができる。
さらに、前記画素電極１９０上に、電気泳動体２２０を介して対向電極２１０を設ける。電気泳動体２２０は、電気泳動方式を利用した画像表示媒体である。
各電極および絶縁性保護層のパターニング方法としては、公知一般の方法を用いることができる。たとえば、フォトリソグラフィ法を用いてパターン形成部分をレジストなどにより保護し、エッチングによって不要部分を除去して行うことができるが、この方法に限定されない。
【００９０】
（第二施形態の効果）
以下、第二実施形態の効果を列挙する。
第二実施形態の薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの製造方法であれば、金属酸化物層１５０のパターニング工程、特に、ウェットエッチング工程を省略することが可能となるため、薄膜トランジスタの製造工程を、簡略化することが可能となる。
これにより、高品質且つ低コストで製造が可能な薄膜トランジスタ及びその製造方法と、薄膜トランジスタを備える画像表示装置を提供することが可能となる。
【００９１】
＜変形例＞
以下、第一実施形態及び第二実施形態の変形例を列挙する。
（１）第一、第二実施形態の薄膜トランジスタでは、半導体領域の導電率を、１０−７Ｓ／ｃｍ以上１０−３Ｓ／ｃｍ以下の範囲内とし、絶縁領域の導電率を、１０−９Ｓ／ｃｍ未満としたが、半導体領域及び絶縁領域の導電率は、上記の値に限定するものではない。
（２）第一、第二実施形態の薄膜トランジスタでは、金属酸化物材料を、インジウム、亜鉛、ガリウムのうちいずれか一つを含むものとしたが、金属酸化物材料の構成は、これに限定するものではない。
【００９２】
（３）第一、第二実施形態の薄膜トランジスタでは、絶縁基板を樹脂基板としたが、絶縁基板の構成は、これに限定するものではない。
（４）第一実施形態の薄膜トランジスタの製造方法では、第二ゲート絶縁層６ｂを、ＣＶＤ法で形成した酸化シリコンを用いて形成したが、これに限定するものではなく、第二ゲート絶縁層６ｂを、ＣＶＤ法で形成した酸化シリコン以外を用いて形成してもよい。また、第一実施形態の薄膜トランジスタ１の製造方法では、第二ゲート絶縁層６ｂを、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、酸化アルミ二ウムのうちいずれかの化合物を含んだ層としたが、これに限定するものではなく、第二ゲート絶縁層６ｂを、前述した化合物を含まない層としてもよい。
【００９３】
（５）第二実施形態の薄膜トランジスタの製造方法では、第二の絶縁性保護層を、ＣＶＤ法で形成した酸化シリコンを用いて形成したが、これに限定するものではなく、第二の絶縁性保護層を、ＣＶＤ法で形成した酸化シリコン以外を用いて形成してもよい。また、第二実施形態の薄膜トランジスタの製造方法では、第二の絶縁性保護層を、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、酸化アルミ二ウムのうちいずれかの化合物を含んだ層としたが、これに限定するものではなく、第二の絶縁性保護層を、前述した化合物を含まない層としてもよい。
【００９４】
（６）第一実施形態の薄膜トランジスタではボトムゲート・トップコンタクト型である場合、第二実施形態の薄膜トランジスタではボトムゲート・ボトムコンタクト型である場合を説明したが、これに限定するものではなく、ゲート絶縁層又は絶縁性保護層により金属酸化物層を半導体領域と絶縁体領域できればよく、絶縁基板、ソース・ドレイン電極、金属酸化物層、ゲート絶縁層、ゲート電極の順に積層したトップゲート・ボトムコンタクト型でも良く、絶縁基板、絶縁性保護層、金属酸化物層、ソース・ドレイン電極、ゲート絶縁層、ゲート電極の順に積層したトップゲート・トップコンタクト型としても良い。
【００９５】
（７）第一、第二実施形態の薄膜トランジスタを備える画像表示装置では、画像表示媒体を、電気泳動方式の表示媒体としたが、これに限定するものではなく、画像表示媒体を、電気泳動方式以外の表示媒体としてもよい。
【実施例】
【００９６】
以下、本発明に係る実施形態について、実施例と比較例を用いて説明する。【００９７】
（第一実施形態の実施例）
以下、図１を参照しつつ、図２から図５を用いて、三種類の第一実施形態の薄膜トランジスタ１と、三種類の比較例の薄膜トランジスタ１を製造し、両者に対する物性の評価を行った結果について説明する。【００９８】
（実施例１）
実施例１の薄膜トランジスタ１としては、図２中に示す薄膜トランジスタ１（薄膜トランジスタ素子）を製造した。なお、図２は、実施例における薄膜トランジスタ１の概略構成を示す断面図である。
実施例１の薄膜トランジスタ１を製造する際には、絶縁基板２としてＰＥＮ基材（厚さ１２５μｍ）上に、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ｍｏを８０ｎｍの膜厚で、室温にて成膜した。
次に、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、ドライエッチング、剥離を行い、ゲート電極４とキャパシタ電極１８を形成した。【００９９】
ここで、Ｍｏ成膜時の投入電力は１００Ｗとし、ガス流量はＡｒ＝５０ＳＣＣＭとし、成膜圧力は１．０Ｐａとした。
次に、プラズマＣＶＤ装置を用いて、ＳｉＮｘを５００ｎｍの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、ドライエッチング、剥離を行い、第一ゲート絶縁層６ａを形成した。【０１００】
ここで、原料ガスとして、ＳｉＨ４＝１０ＳＣＣＭ、ＮＨ３＝５ＳＣＣＭを流し、投入電力を２００Ｗとし、成膜圧力を３Ｐａとし、基板温度１５０℃として成膜した。
次に、プラズマＣＶＤ装置を用いて、ＳｉＯｘを５００ｎｍの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、ドライエッチング、剥離を行い、第二ゲート絶縁層６ｂを形成した。【０１０１】
ここで、原料ガスとして、ＳｉＨ４＝１０ＳＣＣＭ、Ｎ２Ｏ＝１０ＳＣＣＭを流し、投入電力を３００Ｗとし、成膜圧力を１Ｐａとし、基板温度を１５０℃として成膜した。
次に、スパッタ法を用いて、ＩｎＧａＺｎＯからなる金属酸化物層１６を４０ｎｍの膜厚で、室温にて成膜した。【０１０２】
ここで、成膜時の投入電力は１００Ｗであり、ガス流量はＡｒ＝１００ＳＣＣＭであり、Ｏ２＝２ＳＣＣＭ、成膜圧力は１．０Ｐａとした。
最後に、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ｍｏを８０ｎｍの膜厚で、室温にて成膜し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、ドライエッチング、剥離を行い、ソース電極１２とドレイン電極１４を形成して、実施例１の薄膜トランジスタ１を得た。【０１０３】
ここで、ソース電極１２とドレイン電極１４との間の長さは２０μｍであり、ソース電極１２とドレイン電極１４との間の幅は５μｍである。
上記のように製造した実施例１の薄膜トランジスタ１に対し、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析装置）を用いて測定した、第一ゲート絶縁層６ａ中の水素原子の濃度は、５．２×１０２１／ｃｍ３であり、第二ゲート絶縁層６ｂ中の水素原子の濃度は、９．０×１０１９／ｃｍ３であった。【０１０４】
また、半導体パラメータアナライザを用いて測定した、薄膜トランジスタ１の金属酸化物層１６の半導体領域８の導電率は、１．７×１０−４Ｓ／ｃｍであり、絶縁領域１０の導電率は、９．０×１０−１０Ｓ／ｃｍであった。
また、薄膜トランジスタ１の移動度は、１１ｃｍ２／Ｖｓであり、ソース電極１２とドレイン電極１４との間に１０Ｖの電圧が印加されたときのＯＮ／ＯＦＦ比は５桁であり、ｓｕｂｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｓｗｉｎｇ値（ｓ値）は、１．１Ｖ／ｄｅｃａｄｅであった。【０１０５】
以上の測定結果より、実施例１の薄膜トランジスタ１は、良好なトランジスタ特性を示すことが確認された。
次に、上記と同様の方法を用いて、ソース電極１２とドレイン電極１４まで形成した薄膜トランジスタ１に対し、図３中に示すように、ソース電極１２及びドレイン電極１４上に、ＳｉＯxからなる封止層２０と、ポリマーからなる層間絶縁層２２と、ＩＴＯからなる画素電極２４を形成して、薄膜トランジスタアレイ基板２６（薄膜トランジスタアレイ）を得た。なお、図３は、実施例における薄膜トランジスタアレイ基板２６の概略構成を示す断面図である。【０１０６】
この薄膜トランジスタアレイ基板２６は、一画素のサイズが１２５μｍ×１２５μｍであり、この画素が４８０×６４０個あるものである。
次に、図４中に示すような画像表示装置２８を、薄膜トランジスタアレイ基板２６と、対向電極３０との間に電気泳動媒体３２を挟んで作製し、駆動を行ったところ、良好な表示が可能であることが確認された。なお、図４は、実施例における画像表示装置２８の概略構成を示す断面図である。【０１０７】
（実施例２）
実施例２の薄膜トランジスタ１としては、第二ゲート絶縁層６ｂとして、スパッタ装置を用いてＳｉＮｘを形成した以外は、実施例１と同様に、図２中に示す構成の薄膜トランジスタ１を製造した。
ここで、ＳｉＮｘの成膜時における投入電力は５００Ｗとし、ガス流量はＡｒ＝５０ＳＣＣＭとし、成膜圧力は１．０Ｐａとした。
上記のように製造した実施例２の薄膜トランジスタ１に対し、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析装置）を用いて測定した、第一ゲート絶縁層６ａ中の水素原子の濃度は、５．１×１０２１／ｃｍ３であり、第二ゲート絶縁層６ｂ中の水素原子の濃度は、８．１×１０１９／ｃｍ３であった。【０１０８】
また、半導体パラメータアナライザを用いて測定した、薄膜トランジスタ１の金属酸化物層１６の半導体領域８の導電率は、１．１×１０−４Ｓ／ｃｍであり、絶縁領域１０の導電率は、５．５×１０−１０Ｓ／ｃｍであった。
また、薄膜トランジスタ１の移動度は、９ｃｍ２／Ｖｓであり、ソース電極１２とドレイン電極１４との間に１０Ｖの電圧が印加されたときのＯＮ／ＯＦＦ比は６桁であり、ｓｕｂｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｓｗｉｎｇ値（ｓ値）は、０．９Ｖ／ｄｅｃａｄｅであった。【０１０９】
以上の測定結果より、実施例２の薄膜トランジスタ１は、良好なトランジスタ特性を示すことが確認された。
次に、上記と同様の方法を用いて、ソース電極１２とドレイン電極１４まで形成した薄膜トランジスタ１に対し、図３中に示すように、ソース電極１２及びドレイン電極１４上に、ＳｉＯxからなる封止層２０と、ポリマーからなる層間絶縁層２２と、ＩＴＯからなる画素電極２４を形成して、薄膜トランジスタアレイ基板２６を得た。【０１１０】
この薄膜トランジスタアレイ基板２６は、一画素のサイズが１２５μｍ×１２５μｍであり、この画素が４８０×６４０個あるものである。
次に、図４中に示すような画像表示装置２８を、薄膜トランジスタアレイ基板２６と、対向電極３０との間に電気泳動媒体３２を挟んで作製し、駆動を行ったところ、良好な表示が可能であることが確認された。【０１１１】
（実施例３）
実施例３の薄膜トランジスタ１としては、第二ゲート絶縁層６ｂとして、原子層堆積装置を用いてＡｌ２Ｏ３を形成した以外は、実施例１と同様に、図２中に示す構成の薄膜トランジスタ１を製造した。
ここで、Ａｌ２Ｏ３は、基板温度を１５０℃とし、トリメチルアルミニウムとＨ２Ｏを原料として成膜した。
上記のように製造した実施例３の薄膜トランジスタ１に対し、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析装置）を用いて測定した、第一ゲート絶縁層６ａ中の水素原子の濃度は、５．０×１０２１／ｃｍ３であり、第二ゲート絶縁層６ｂ中の水素原子の濃度は、４．０×１０１９／ｃｍ３であった。【０１１２】
また、半導体パラメータアナライザを用いて測定した、薄膜トランジスタ１の金属酸化物層１６の半導体領域８の導電率は、１．２×１０−４Ｓ／ｃｍであり、絶縁領域１０の導電率は、３．１×１０−１０Ｓ／ｃｍであった。
また、薄膜トランジスタ１の移動度は、１０ｃｍ２／Ｖｓであり、ソース電極１２とドレイン電極１４との間に１０Ｖの電圧が印加されたときのＯＮ／ＯＦＦ比は６桁であり、ｓｕｂｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｓｗｉｎｇ値（ｓ値）は、０．９Ｖ／ｄｅｃａｄｅであった。【０１１３】
以上の測定結果より、実施例３の薄膜トランジスタ１は、良好なトランジスタ特性を示すことが確認された。
次に、上記と同様の方法を用いて、ソース電極１２とドレイン電極１４まで形成した薄膜トランジスタ１に対し、図３中に示すように、ソース電極１２及びドレイン電極１４上に、ＳｉＯｘからなる封止層２０と、ポリマーからなる層間絶縁層２２と、ＩＴＯからなる画素電極２４を形成して、薄膜トランジスタアレイ基板２６を得た。【０１１４】
この薄膜トランジスタアレイ基板２６は、一画素のサイズが１２５μｍ×１２５μｍであり、この画素が４８０×６４０個あるものである。
次に、図４中に示すような画像表示装置２８を、薄膜トランジスタアレイ基板２６と、対向電極３０との間に電気泳動媒体３２を挟んで作製し、駆動を行ったところ、良好な表示が可能であることが確認された。【０１１５】
（比較例１）
比較例１の薄膜トランジスタ１としては、ゲート絶縁層６を上記の第二ゲート絶縁層６ｂと同様の条件で形成し、金属酸化物層１６を上記の半導体領域８と同様の条件で形成した以外は、実施例１と同様の方法を用いて、図５中に示す構成の薄膜トランジスタ１を製造した。なお、図５は、実施例における薄膜トランジスタ１の概略構成を示す断面図である。
上記のように製造した比較例１の薄膜トランジスタ１に対し、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析装置）を用いて測定した、ゲート絶縁層６中の水素原子の濃度は、９．２×１０１９／ｃｍ３であった。
また、半導体パラメータアナライザを用いて測定した、薄膜トランジスタ１の金属酸化物層１６の導電率は、９．１×１０−１０Ｓ／ｃｍであった。【０１１６】
また、薄膜トランジスタ１のトランジスタ特性を測定した結果、オン状態での電流値が小さかった。
以上の測定結果より、比較例１の薄膜トランジスタ１は、良好なトランジスタ特性を得られないことが確認された。【０１１７】
（比較例２）
比較例２の薄膜トランジスタ１としては、第一ゲート絶縁層６ａの成膜時の基板加熱温度を８０℃とした以外は、実施例１と同様に、図２中に示す構成の薄膜トランジスタ１を製造した。
上記のように製造した比較例２の薄膜トランジスタ１に対し、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析装置）を用いて測定した、第一ゲート絶縁層６ａ中の水素原子の濃度は、６．０×１０２２／ｃｍ３であり、第二ゲート絶縁層６ｂ中の水素原子の濃度は、９．０×１０１９／ｃｍ３であった。
また、半導体パラメータアナライザを用いて測定した、薄膜トランジスタ１の金属酸化物層１６の半導体領域８の導電率は、５．３×１０−２Ｓ／ｃｍであり、絶縁領域１０の導電率は、８．９×１０−１０Ｓ／ｃｍであった。【０１１８】
また、薄膜トランジスタ１のトランジスタ特性を測定した結果、オン状態での電流値が小さかった。
以上の測定結果より、比較例２の薄膜トランジスタ１は、良好なトランジスタ特性を得られないことが確認された。【０１１９】
（比較例３）
比較例３の薄膜トランジスタ１としては、ゲート絶縁層６を上記の第一ゲート絶縁層６ａと同様の条件で形成し、金属酸化物層１６を上記の半導体領域８と同様の条件で形成した以外は、実施例１と同様の方法を用いて、図５中に示す構成の薄膜トランジスタ１を製造した。
上記のように製造した比較例３の薄膜トランジスタ１に対し、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析装置）を用いて測定した、ゲート絶縁層６中の水素原子の濃度は、５．１×１０２１／ｃｍ３であった。
また、半導体パラメータアナライザを用いて測定した、薄膜トランジスタ１の金属酸化物層１６の導電率は、１．９×１０−４Ｓ／ｃｍであった。【０１２０】
また、薄膜トランジスタ１の移動度は、１０ｃｍ２／Ｖｓであり、ソース電極１２とドレイン電極１４との間に１０Ｖの電圧が印加されたときのＯＮ／ＯＦＦ比は５桁であり、ｓｕｂｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｓｗｉｎｇ値（ｓ値）は、１．２Ｖ／ｄｅｃａｄｅであった。
以上の測定結果より、比較例３の薄膜トランジスタ１は、良好なトランジスタ特性を示すことが確認された。【０１２１】
次に、上記と同様の方法を用いて、ソース電極１２とドレイン電極１４まで形成した薄膜トランジスタ１に対し、図３中に示すように、ソース電極１２及びドレイン電極１４上に、ＳｉＯxからなる封止層２０と、ポリマーからなる層間絶縁層２２と、ＩＴＯからなる画素電極２４を形成して、薄膜トランジスタアレイ基板２６を得た。
この薄膜トランジスタアレイ基板２６は、一画素のサイズが１２５μｍ×１２５μｍであり、この画素が４８０×６４０個あるものである。【０１２２】
次に、図４中に示すような画像表示装置２８を、薄膜トランジスタアレイ基板２６と、対向電極３０との間に電気泳動媒体３２を挟んで作製し、駆動を行ったところ、隣り合う画素間で電気的相互作用が生じて、良好な駆動ができないことが確認された。【０１２３】
（第二実施形態の実施例）
次に、図６を参照しつつ、図７から図１０を用いて、三種類の第二実施形態の薄膜トランジスタ１と、三種類の比較例の薄膜トランジスタ１を製造し、両者に対する物性の評価を行った結果について説明する。【０１２４】
（実施例４）
実施例４では、図７に示すような薄膜トランジスタ素子、および図８に示すような画像表示装置を作製した。
実施例４の薄膜トランジスタ素子の作製は次の通りである。
洗浄したＰＥＮ基材（厚さ１２５μｍ）を絶縁基板１００とした。絶縁基板１００上に、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いてＭｏを１００ｎｍ成膜後、フォトリソグラフィ法によりゲート電極１１０、キャパシタ電極１７０を形成した。Ｍｏ成膜時の投入電力は１００Ｗ、Ａｒガス流量５０ＳＣＣＭ、成膜圧力１．０Ｐａとした。フォトリソグラフィ工程としては、Ｍｏ膜に感光性フォトレジストを塗布後、フォトマスクを介して露光を行い、現像液によりレジストパターンを形成し、エッチングによりゲートパターンを形成後、レジスト剥離を行った。次にプラズマＣＶＤ装置を用いてＳｉＯｘを５００ｎｍ成膜し、ゲート絶縁膜１２０とした。ＳｉＯx成膜時の投入電力は３００Ｗ、ＳｉＨ４ガス流量１０ＳＣＣＭ、Ｎ２Ｏガス流量１０ＳＣＣＭ、成膜圧力１．０Ｐａ、基板温度１５０℃とした。次にＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いてＭｏを１００ｎｍ成膜後、フォトリソグラフィ法を用いてソース電極１３０、ドレイン電極１４０を形成した。Ｍｏ成膜条件、フォトリソグラフィ工程はゲート電極１１０の形成に等しい。ソース／ドレイン電極間の長さは２０μｍ、ソース／ドレイン間の電極の幅は５μｍとした。次にスパッタ法によりＩｎＧａＺｎＯから成る金属酸化物層１５０を４０ｎｍ室温成膜した。投入電力は１００Ｗ、Ａｒガス流量１００ＳＣＣＭ、Ｏ２ガス流量２ＳＣＣＭ、成膜圧力１．０Ｐａとした。次にプラズマＣＶＤ装置を用いてＳｉＯｘを８０ｎｍ成膜した。ＳｉＯｘ成膜時の投入電力は３００Ｗ、ＳｉＨ４ガス流量１０ＳＣＣＭ、Ｎ２Ｏガス流量１０ＳＣＣＭ、成膜圧力１．０Ｐａ、基板温度１５０℃とした。成膜後、フォトリソグラフィ法を用いてレジストパターンを形成し、ドライエッチング、剥離によって絶縁性保護層１６０ｂを形成した。最後にプラズマＣＶＤ装置を用いてＳｉＮｘを８０ｎｍ成膜し絶縁性保護層１６０ａを形成し、図７に示すような薄膜トランジスタ素子を得た。ＳｉＮｘ成膜時の投入電力２００Ｗ、ＳｉＨ４ガス流量１０ＳＣＣＭ、ＮＨ3ガス流量５ＳＣＣＭ、成膜圧力３．０Ｐａ、基板温度１５０℃とした。【０１２５】
そして、前記のように作製した実施例４の薄膜トランジスタ素子の絶縁性保護層１６０ａ、１６０ｂの水素原子濃度をＳＩＭＳ（二次イオン質量分析装置）を用いて測定した。
その結果、絶縁性保護層１６０ａの水素原子濃度は４．８×１０２１／ｃｍ３、絶縁性保護層１６０ｂの水素原子濃度は８．２×１０１９／ｃｍ３であった。また金属酸化物層の半導体領域１５０ａ及び絶縁体領域１５０ｂの導電率を半導体パラメータアナライザを用いて測定した。その結果、半導体領域１５０ａの導電率は２．０×１０−４Ｓ／ｃｍであり、絶縁体領域１５０ｂの導電率は９．０×１０−１０Ｓ／ｃｍであった。また、作製した薄膜トランジスタ素子の移動度は９ｃｍ２／Ｖｓ、ソース−ドレイン電極間に１０Ｖの電圧が印加されたときのＯＮ／ＯＦＦ比は５桁、ｓｕｂｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｓｗｉｎｇ値（Ｓ値）は１．２Ｖ／ｄｅｃａｄｅであり、良好なトランジスタ特性を示した。【０１２６】
また実施例４の画像表示装置の作製は次の通りである。
前記のような実施例４の薄膜トランジスタ素子と同様の方法で絶縁性保護層まで形成し、その上にポリマーから成る層間絶縁層１８０を形成後、ドライエッチングによってビアを形成し、ＩＴＯから成る画素電極１９０を形成した。画素電極１９０まで作製した薄膜トランジスタ（サイズ：１２５μｍ×１２５μｍ）が４８０個×６４０個並んだものを薄膜トランジスタアレイ基板とし、対向電極２１０との間に電気泳動体２２を介挿して、図８に示すような、実施例４の画像表示装置とした。
この実施例４の画像表示装置の駆動を行ったところ、良好に表示されることが確認された。【０１２７】
（実施例５）
実施例５の薄膜トランジスタ素子では、実施例４の薄膜トランジスタ素子と同様の手順でソース電極１３０、ドレイン電極１４０まで形成し、その後、スパッタ法によりＩｎＧａＺｎＯから成る金属酸化物層１５０を４０ｎｍ室温成膜した。投入電力は１００Ｗ、Ａｒガス流量１００ＳＣＣＭ、Ｏ２ガス流量３ＳＣＣＭ、成膜圧力１．０Ｐａとした。次にリフトオフ法を用いて絶縁性保護層１６０ａを形成した。金属酸化物層１５０上にレジストパターン形成後、プラズマＣＶＤ装置を用いてＳｉＮｘを８０ｎｍ成膜した。ＳｉＮｘ成膜時の投入電力は３００Ｗ、ＳｉＨ４ガス流量１０ＳＣＣＭ、Ｎ２Ｏガス流量１０ＳＣＣＭ、成膜圧力１．０Ｐａ、基板温度１５０℃とした。成膜後、レジストを剥離し絶縁性保護層１６０ａを形成した。最後にプラズマＣＶＤ装置を用いてＳｉＯ２を８０ｎｍ成膜し絶縁性保護層１６０ｂを形成した。以上によって、図９に示すような薄膜トランジスタ素子を作製した。なお、ＳｉＮｘ成膜時の投入電力２００Ｗ、ＳｉＨ４ガス流量１０ＳＣＣＭ、ＮＨ３ガス流量５ＳＣＣＭ、成膜圧力３．０Ｐａ、基板温度１５０℃とした。【０１２８】
作製した実施例５の薄膜トランジスタ素子の絶縁性保護層１６０ａ、１６０ｂの水素原子濃度をＳＩＭＳ（二次イオン質量分析装置）を用いて測定した。その結果、絶縁性保護層１６０ａの水素原子濃度は４．７×１０２１／ｃｍ３、絶縁性保護層１６０ｂの水素原子濃度は８．０×１０１９／ｃｍ３であった。また金属酸化物層の半導体領域１５０ａ及び絶縁体領域１５０ｂの導電率を半導体パラメータアナライザを用いて測定した。その結果、半導体領域１５０ａの導電率は２．４×１０−４Ｓ／ｃｍであり、絶縁体領域１５０ｂの導電率は５．０×１０−１０Ｓ／ｃｍであった。また、実施例５の薄膜トランジスタ素子の移動度は９ｃｍ２／Ｖｓ、ソース−ドレイン電極間に１０Ｖの電圧が印加されたときのＯＮ／ＯＦＦ比は５桁、ｓｕｂｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｓｗｉｎｇ値（Ｓ値）は０．９Ｖ／ｄｅｃａｄｅであり、良好なトランジスタ特性を示した。【０１２９】
また実施例５の画像表示装置の作製は次の通りである。すなわち、前記薄膜トランジスタ素子と同様の方法で絶縁性保護層まで形成し、その上にポリマーから成る層間絶縁層１８０を形成し、ドライエッチングによってビアを形成後、ＩＴＯから成る画素電極１９０を形成した。画素電極１９０まで作製した薄膜トランジスタ（サイズ：１２５μｍ×１２５μｍ）が４８０個×６４０個並んだものを薄膜トランジスタアレイ基板とし、対向電極２１０との間に電気泳動体２２０を挟んだ。これによって、図１０に示すような画像表示装置２００を作製した。そして、その作製した実施例５の画像表示装置の駆動を行ったところ、良好に表示されることが確認された。【０１３０】
（実施例６）
実施例６では、第二の絶縁性保護層１６０ｂがスパッタ法により成膜されたＳｉＯ２膜８０ｎｍであることを除き、実施例４と同様の手順で作製し、図７と同一構造を持つ薄膜トランジスタ素子を得た。なお、ＳｉＯ2成膜時は、投入電力５００Ｗ、Ａｒガス流量５０ＳＣＣＭ、成膜圧力１．０Ｐａとした。【０１３１】
この実施例６の薄膜トランジスタ素子の絶縁性保護層１６０ａ、１６０ｂの水素原子濃度をＳＩＭＳ（二次イオン質量分析装置）を用いて測定した。その結果、絶縁性保護層１６０ａの水素原子濃度は４．２×１０２１／ｃｍ３、絶縁性保護層１６０ｂの水素原子濃度は７．９×１０１９／ｃｍ３であった。また金属酸化物層の半導体領域１５０ａ及び絶縁体領域１５０ｂの導電率を半導体パラメータアナライザを用いて測定した、その結果、半導体領域１５０ａの導電率は１．９×１０−４Ｓ／ｃｍであり、絶縁体領域１５０ｂの導電率は６．０×１０−１０Ｓ／ｃｍであった。薄膜トランジスタ素子の移動度は８ｃｍ２／Ｖｓ、ソース−ドレイン電極間に１０Ｖの電圧が印加されたときのＯＮ／ＯＦＦ比は５桁、ｓｕｂｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｓｗｉｎｇ値（Ｓ値）は１．３Ｖ／ｄｅｃａｄｅであり、良好なトランジスタ特性を示した。【０１３２】
また実施例６の画像表示装置の作製は次の通りである。すなわち、実施例６の薄膜トランジスタ素子と同様の方法で絶縁性保護層まで形成し、その上にポリマーから成る層間絶縁層１８０を形成し、ドライエッチングによってビアを形成後、ＩＴＯから成る画素電極１９０を形成した。画素電極１９０まで作製した薄膜トランジスタ（サイズ：１２５μｍ×１２５μｍ）を４８０個×６４０個並んだ薄膜トランジスタアレイ基板とし、対向電極２１０との間に電気泳動体２２０を介挿した。このようにして実施例６の画像表示装置を作製した。
作製した実施例６の画像表示装置の構造は図８に示すものと同一である。この実施例６の画像表示装置の駆動を行ったところ、良好に表示されることが確認された。【０１３３】
（実施例７）
薄膜トランジスタ素子において第二の絶縁性保護層１６０ｂがスパッタ装置による原子堆積法を用いて成膜されたＡｌ２Ｏ３８０ｎｍであることを除き、図７と同一構造を持ち実施例４と同様の手順で作製した実施例７の薄膜トランジスタ素子を得た。なお、Ａｌ２Ｏ３はトリメチルアルミニウムとＨ２Ｏを原料とし、基板温度１５０℃にて成膜した。【０１３４】
その実施例７の薄膜トランジスタ素子の絶縁性保護層１６０ａ、１６０ｂの水素原子濃度をＳＩＭＳ（二次イオン質量分析装置）を用いて測定した。その結果、絶縁性保護層１６０ａの水素原子濃度は２．１×１０２１／ｃｍ３、絶縁性保護層１６０ｂの水素原子濃度は９．１×１０１９／ｃｍ３であった。また金属酸化物層の半導体領域１５０ａ及び絶縁体領域１５０ｂの導電率を半導体パラメータアナライザを用いて測定した。その結果、半導体領域１５０ａの導電率は１．７×１０−４Ｓ／ｃｍであり、絶縁体領域１５０ｂの導電率は４．０×１０−１０Ｓ／ｃｍであった。薄膜トランジスタ素子の移動度は７ｃｍ２／Ｖｓ、ソース−ドレイン電極間に１０Ｖの電圧が印加されたときのＯＮ／ＯＦＦ比は５桁、ｓｕｂｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｓｗｉｎｇ値（Ｓ値）は１．５Ｖ／ｄｅｃａｄｅであり、良好なトランジスタ特性を示した。【０１３５】
また実施例７の画像表示装置の作製は次の通りである。すなわち、実施例７の薄膜トランジスタ素子と同様の方法で絶縁性保護層まで形成し、その上にポリマーから成る層間絶縁層１８０を形成し、ドライエッチングによってビアを形成後、ＩＴＯから成る画素電極１９０を形成した。画素電極１９０まで作製した薄膜トランジスタ（サイズ：１２５μｍ×１２５μｍ）が４８０個×６４０個並んだものを薄膜トランジスタアレイとし、対向電極２１０との間に電気泳動体２２０を挟んだ。このようにして実施例７の画像表示装置を作製した。
この実施例７の画像表示装置は、図８に示すものと同一構造を持つ。その実施例７の画像表示装置の駆動を行ったところ、良好に表示されることが確認された。【０１３６】
（比較例４）
図７に示す薄膜トランジスタ素子構造を持ち、第二の絶縁性保護層１６０ｂを第一の絶縁性保護層１６０ａと同一条件で形成した（すなわち絶縁性保護層１６０を第一の絶縁性保護層１６０ａと同一条件で成膜した）こと以外は、実施例４と同様の手順で薄膜トランジスタ素子を作製して、比較例４とした。【０１３７】
比較例４の薄膜トランジスタ素子の絶縁性保護層１６０ａ、１６０ｂの水素原子濃度をＳＩＭＳ（二次イオン質量分析装置）により測定した。その結果、絶縁性保護層１６０ａの水素原子濃度は３．６×１０２１／ｃｍ３、絶縁性保護層１６０ｂの水素原子濃度は３．８×１０２１／ｃｍ３であった。また金属酸化物層の半導体領域１５０ａ及び絶縁体領域１５０ｂの導電率を半導体パラメータアナライザを用いて測定した。その結果、半導体領域１５０ａの導電率は１．９×１０−４Ｓ／ｃｍであり、絶縁体領域１５０ｂの導電率は２．０×１０−４Ｓ／ｃｍであった。この比較例４の薄膜トランジスタ素子のトランジスタ特性を測定した結果、オフ状態での電流値が大きく、トランジスタ特性は得られなかった。【０１３８】
（比較例５）
図９に示す薄膜トランジスタ素子構造を持ち、第一の絶縁性保護層１６０ａを第二の絶縁性保護層１６０ｂと同一条件で形成した（すなわち絶縁性保護層１６０を第二の絶縁性保護層１６０ｂと同一条件で成膜した）こと以外は実施例５と同様の手順で、薄膜トランジスタ素子を作製して、比較例５を得た。【０１３９】
比較例５の薄膜トランジスタ素子の絶縁性保護層１６０ａ、１６０ｂの水素原子濃度をＳＩＭＳ（二次イオン質量分析装置）により測定した。その結果、絶縁性保護層１６０ａの水素原子濃度は７．０×１０１９／ｃｍ３、絶縁性保護層１６０ｂの水素原子濃度は６．９×１０１９／ｃｍ３であった。また金属酸化物層の半導体領域１５０ａ及び絶縁体領域１５０ｂの導電率を半導体パラメータアナライザにより測定した。その結果、半導体領域１５０ａの導電率は８．０×１０−１０Ｓ／ｃｍであり、絶縁体領域１５０ｂの導電率は６．８×１０−１０Ｓ／ｃｍであった。この比較例５の薄膜トランジスタ素子のトランジスタ特性を測定した結果、オン状態での電流値が小さく、トランジスタ特性は得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明の薄膜トランジスタは、電子ペーパー、ＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイ等のスイッチング素子として利用することができる。また、特に全工程中の温度を１５０℃以下にでき、半導体層のパターニングを省略できることから、フレキシブル基材を基板とするデバイスを高スループット、低コストかつ高品質に作製することが可能となる。具体的には、フレキシブルディスプレイやＩＣカード、ＩＣタグ等に広く応用することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１    薄膜トランジスタ
２    絶縁基板
４    ゲート電極
６    ゲート絶縁層
６ａ  第一ゲート絶縁層
６ｂ  第二ゲート絶縁層
８    半導体領域
１０  絶縁領域
１２  ソース電極
１４  ドレイン電極
１６  金属酸化物層
１８  キャパシタ電極
２０  封止層
２２  層間絶縁層
２４  画素電極
２６  薄膜トランジスタアレイ基板
２８  画像表示装置
３０  対向電極
３２  電気泳動媒体
１００  絶縁基板
１１０  ゲート電極
１２０  ゲート絶縁層
１３０  ソース電極
１４０  ドレイン電極
１５０  金属酸化物層
１５０ａ  金属酸化物層の半導体領域
１５０ｂ  金属酸化物層の絶縁体領域
１６０  絶縁性保護層
１６０ａ  第一の絶縁性保護層
１６０ｂ  第二の絶縁性保護層
１７０  キャパシタ電極
１８０  層間絶縁層
１９０  画素電極
２００  トランジスタアレイ基板
２１０  対向電極
２２０  電気泳動体
【図１】
2012043338.tif 000003
【図２】
2012043338.tif 000004
【図３】
2012043338.tif 000005
【図４】
2012043338.tif 000006
【図５】
2012043338.tif 000007
【図６】
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【図７】
2012043338.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2012043338.tif 000012
【国際調査報告】
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2012043338.tif 000014
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