(57)【要約】【課題】アルミニウムの酸化物半導体への拡散を抑えると共に、酸化物半導体と酸化アルミニウムを選択的にエッチングすることが可能な薄膜トランジスタおよびその製造方法を提供する。【解決手段】基板１１上にゲート電極１３、ゲート絶縁膜１４、チャネル層１５および封止層１６を備える。チャネル層１５は導電性の酸化物半導体により形成されている。封止層１６は第１絶縁膜１６ａおよび第２絶縁膜１６ｂからなる。第１絶縁膜１６ａは酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3 ）により形成されている。第２絶縁膜１６ｂは第１絶縁膜１６ａ中のアルミニウム（Ａｌ）のチャネル層１５内への拡散を防止する機能を有する。第２絶縁膜１６ｂはチャネル層１５を構成する酸化物半導体および第１絶縁材料それぞれに対して同一ガス（あるいは溶液）によるエッチング選択性の良好な材料（酸化シリコン（ＳｉＯx）、窒化シリコン（ＳｉＮx）等）により構成されている。【選択図】図１
2010205987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極と、
酸化物半導体を主成分とするチャネル層と、
前記ゲート電極とチャネル層との間に設けられたゲート絶縁膜と、
前記チャネル層の前記ゲート電極とは反対側に設けられた封止層と、
前記チャネル層に接触し、ソース・ドレインとなる一対の電極とを備え、
前記封止層は少なくとも、
第１絶縁材料により形成された第１絶縁膜と、
前記酸化物半導体および第１絶縁材料それぞれに対してエッチング選択性を有する第２絶縁材料により形成され、前記第１絶縁膜と前記チャネル層との間に設けられた第２絶縁膜とを含む薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記酸化物半導体は、ＺｎＯ，ＩＴＯおよびＩｎ−Ｍ−Ｚｎ−Ｏ（ＭはＧａ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｓｎのうち少なくとも１種）のうちの少なくとも１種である、請求項１記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記第１絶縁材料はＡｌ2Ｏ3 であり、前記第２絶縁材料はＳｉＯx，ＳｉＮx，Ｙ2 Ｏ3 ，ＴａＯ，ＨｆＯおよびその酸窒化物のうちの少なくとも１種である、請求項２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記ゲート電極、ゲート絶縁膜、チャネル層および封止層を基板上にこの順で備えた、請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記封止層、チャネル層、ゲート絶縁膜およびゲート電極を基板上にこの順で備えた、請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記第１絶縁膜の膜厚は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項７】
基板上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成したのち、前記ゲート絶縁膜上に、酸化物半導体を主成分とするチャネル層を形成する工程と、
前記チャネル層上に第２絶縁材料により形成された第２絶縁膜および第１絶縁材料により形成された第１絶縁膜をこの順に形成する工程と、
前記第１絶縁膜上にチャネル保護膜を形成したのち、前記第１絶縁膜を前記第２絶縁膜をストッパとしてエッチングし加工する工程と、
前記加工された第１絶縁膜をマスクとすると共に前記チャネル層をストッパとして前記第２絶縁膜をエッチングし加工する工程と、
前記チャネル層に接するようにソース・ドレインとなる一対の電極を形成する工程とを含み、
前記第２絶縁材料を、前記酸化物半導体および第１絶縁材料それぞれに対してエッチング選択性を有するものとする
薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
基板上に、第１絶縁材料からなる第１絶縁膜および第２絶縁材料からなる第２絶縁膜をこの順に形成する工程と、
前記第２絶縁膜上にソース・ドレインとなる一対の電極を形成する工程と、
前記第２絶縁膜および前記一対の電極上に酸化物半導体を主成分とするチャネル層を形成する工程と、
前記チャネル層上にゲート絶縁膜を形成したのち、前記チャネル層を前記一対の電極をストッパとしてエッチングし加工する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程とを含み、
前記第２絶縁材料を、前記酸化物半導体および第１絶縁材料それぞれに対してエッチング選択性を有するものとする
薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記酸化物半導体は、ＺｎＯ，ＩＴＯおよびＩｎ−Ｍ−Ｚｎ−Ｏ（ＭはＧａ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｓｎのうち少なくとも１種）のうちの少なくとも１種である、請求項７または８に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記第１絶縁材料はＡｌ2Ｏ3 であり、前記第２絶縁材料はＳｉＯx，ＳｉＮx，Ｙ2 Ｏ3 ，ＴａＯ，ＨｆＯおよびその酸窒化物のうちの少なくとも１種である、請求項９に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
少なくとも前記チャネル層と前記第２絶縁膜とを真空中で連続して形成する、
請求項７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
前記チャネル層と前記第２絶縁膜と前記第１絶縁膜とを真空中で連続して形成する、請求項７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１３】
前記第２絶縁膜をストッパとして前記第１絶縁膜を塩素系のガスでドライエッチングした後、前記チャネル層をストッパとして前記第２絶縁膜をフッ素系のガスでドライエッチングする、請求項７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１４】
前記第２絶縁膜をストッパとして前記第１絶縁膜をリン酸系の溶液でエッチングした後、前記チャネル層をストッパとして前記第２絶縁膜をフッ素系のガスでドライエッチングする、請求項７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１５】
薄膜トランジスタおよび表示素子を備えた表示装置であって、
前記薄膜トランジスタは、
ゲート電極と、
酸化物半導体を主成分とするチャネル層と、
前記ゲート電極とチャネル層との間に設けられたゲート絶縁膜と、
前記チャネル層の前記ゲート電極とは反対側に設けられた封止層と、
前記チャネル層に接触し、ソース・ドレインとなる一対の電極とを備え、
前記封止層は少なくとも、
第１絶縁材料により形成された第１絶縁膜と、
前記酸化物半導体および第１絶縁材料それぞれに対してエッチング選択性を有する第２絶縁材料により形成され、前記第１絶縁膜と前記チャネル層との間に設けられた第２絶縁膜とを含む表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャネル（能動層）として酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）およびその製造方法、並びにこの薄膜トランジスタを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化亜鉛または酸化インジウム・ガリウム・亜鉛（ＩｎＧａＺｎＯ）等の酸化物半導体は、半導体デバイスの活性層として優れた性質を示し、近年、ＴＦＴ，発光デバイス，透明導電膜などへの応用を目指して開発が進められている。例えば、酸化物半導体を用いたＴＦＴは、従来の液晶表示装置に用いられているアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を用いたものと比較して電子移動度が大きく、優れた電気特性を有している。また、室温付近の低温でも高い移動度が期待できるという利点もある。
【０００３】
一方、酸化物半導体は耐熱性が充分でなく、ＴＦＴ製造プロセス中の熱処理により酸素や亜鉛などが脱離して格子欠陥を形成することが知られている。この格子欠陥は、電気的には浅い不純物準位を形成し、酸化物半導体層の低抵抗化を引き起こす。これによりゲート電圧を印加しなくてもドレイン電流が流れるノーマリーオン型すなわちデプレッション型の動作となり、欠陥準位の増大と共に閾電圧が小さくなり、リーク電流が増大する。そのため、酸化物半導体を用いたＴＦＴは特性変動が大きいという問題があった（非特許文献１）。
【０００４】
そのため、従来では、例えば、酸化物半導体よりなるチャネル層に接するゲート絶縁膜をアモルファス状の酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）により構成し、界面の欠陥準位を低減する封止膜として用いる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】J.NON-CRYATALLINE SOLIDS３５４（２００８）２８２６
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９１３７５６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、酸化アルミニウムを封止膜（ゲート絶縁膜）として用いると、酸化アルミニウム中のアルミニウム（Ａｌ）が酸化物半導体中に拡散し、長期特性が低下するという問題があった。加えて、酸化アルミニウムと酸化物半導体との選択的エッチングが難しく、プロセスマージンが狭く歩留まりが低くなるという問題もあった。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、封止膜を構成する元素のチャネル層（酸化物半導体）への拡散を抑制することのできる薄膜トランジスタおよびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の第２の目的は、封止膜とチャネル層（酸化物半導体）との選択的エッチングを可能とする薄膜トランジスタおよびその製造方法を提供することにある。また、この薄膜トランジスタを用いて安定した表示が可能な表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による薄膜トランジスタは、ゲート電極と、酸化物半導体を主成分とするチャネル層と、ゲート電極とチャネル層との間に設けられたゲート絶縁膜と、チャネル層のゲート電極とは反対側に設けられた封止層と、チャネル層に接触し、ソース・ドレインとなる一対の電極と、を備えたものである。ここで、封止層は少なくとも、第１絶縁材料により形成された第１絶縁膜と第２絶縁材料により形成された第２絶縁膜との２層構造を有するものである。第２絶縁材料は、酸化物半導体および第１絶縁材料それぞれに対してエッチング選択性を有するものであり、第１絶縁膜とチャネル層との間に設けられる。
【００１１】
酸化物半導体としては、ＺｎＯ，ＩＴＯおよびＩｎ−Ｍ−Ｚｎ−Ｏ（ＭはＧａ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｓｎのうち少なくとも１種）のうちの少なくとも１種が用いられる。また、第１絶縁材料は例えばＡｌ2Ｏ3 、第２絶縁材料はＳｉＯx，ＳｉＮx，Ｙ2 Ｏ3 ，ＴａＯ，ＨｆＯおよびその酸窒化物のうちの少なくとも１種である。
【００１２】
この薄膜トランジスタでは、酸化物半導体を主成分とするチャネル層とＡｌ2Ｏ3 などの第１絶縁膜との間に、酸化物半導体および第１絶縁材料それぞれに対してエッチング選択性を有する第２絶縁膜が設けられている。よって、第１絶縁膜中の元素のチャネル層内への拡散が抑制されると共に、第２絶縁膜を間にして、第１絶縁膜とチャネル層との選択的エッチングが可能となる。
【００１３】
本発明の第１の薄膜トランジスタの製造方法は、ボトムゲート型の薄膜トランジスタを製造するためのものであり、以下の工程（要件）を備えている。
（Ａ１）基板上にゲート電極を形成する工程
（Ｂ１）ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成したのち、ゲート絶縁膜上に、酸化物半導体を主成分とするチャネル層を形成する工程
（Ｃ１）チャネル層上に第２絶縁材料により形成された第２絶縁膜および第１絶縁材料により形成された第１絶縁膜をこの順に形成する工程
（Ｄ１）第１絶縁膜上にチャネル保護膜を形成したのち、第１絶縁膜を第２絶縁膜をストッパとしてエッチングし加工する工程
（Ｅ１）加工された第１絶縁膜をマスクとすると共にチャネル層をストッパとして第２絶縁膜をエッチングし加工する工程
（Ｆ１）チャネル層に接するようにソース・ドレインとなる一対の電極を形成する工程
（Ｇ１）第２絶縁材料を、酸化物半導体および第１絶縁材料それぞれに対してエッチング選択性を有するものとすること
【００１４】
本発明の第２の薄膜トランジスタの製造方法は、トップゲート型の薄膜トランジスタを製造するためのものであり、以下の工程（要件）を備えている。
（Ａ２）基板上に、第１絶縁材料からなる第１絶縁膜および第２絶縁材料からなる第２絶縁膜をこの順に形成する工程
（Ｂ２）第２絶縁膜上にソース・ドレインとなる一対の電極を形成する工程
（Ｃ２）第２絶縁膜および一対の電極上に酸化物半導体を主成分とするチャネル層を形成する工程
（Ｄ２）チャネル層上にゲート絶縁膜を形成したのち、チャネル層を一対の電極をストッパとしてエッチングし加工する工程
（Ｅ２）ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程
（Ｆ２）第２絶縁材料を、酸化物半導体および第１絶縁材料それぞれに対してエッチング選択性を有するものとすること
【発明の効果】
【００１５】
本発明の薄膜トランジスタおよびその製造方法では、酸化物半導体を主成分とするチャネル層と封止膜（第１絶縁膜）との間に第２絶縁膜を設け、この第２絶縁膜を酸化物半導体および第１絶縁膜それぞれに対してエッチング選択性を有するものとした。これにより、封止膜を構成する元素のチャネル層（酸化物半導体）への拡散を抑制することができると共に、封止膜とチャネル層（酸化物半導体）との選択的エッチングが可能になる。これにより、酸化アルミニウムなどの封止膜による封止効果と歩留まりの向上の両立が可能となると共に薄膜トランジスタの長期特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＴＦＴの構成を表す断面図である。
【図２】図１に示したＴＦＴの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図３】図２に続く工程を表す断面図である。
【図４】図３に続く工程を表す断面図と平面図である。
【図５】図３（Ｂ）の工程に対応する平面図である。
【図６】図４（Ａ）の工程に対応する平面図である。
【図７】第２の実施の形態に係るＴＦＴの形成方法を表す断面図である。
【図８】図７に続く工程を表す断面図である。
【図９】図８に続く工程を表す断面図である。
【図１０】表示装置の構成例を表す図である。
【図１１】図１０に示した画素駆動回路の一例を表す等価回路図である。
【図１２】上記表示装置を含むモジュールの概略構成を表す平面図である。
【図１３】上記表示装置の適用例１の外観を表す斜視図である。
【図１４】（Ａ）は適用例２の表側から見た外観を表す斜視図であり、（Ｂ）は裏側から見た外観を表す斜視図である。
【図１５】適用例３の外観を表す斜視図である。
【図１６】適用例４の外観を表す斜視図である。
【図１７】（Ａ）は適用例５の開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（ボトムゲート型ＴＦＴの例）
（１）ＴＦＴの全体構成
（２）ＴＦＴの製造方法
２．第２の実施の形態（トップゲート型ＴＦＴの例）
３．ＴＦＴを用いた表示装置の構成例
４．表示装置を含むモジュールの構成例
５．具体的な適用例１〜５
【００１８】
［第１の実施の形態］
（ＴＦＴの全体構成）
図１は本発明の第１の実施の形態に係るボトムゲート型薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の断面構成を表したものである。このＴＦＴ１は、基板１１上に絶縁膜１２を間にして、ゲート電極１３、ゲート絶縁膜１４、チャネル層１５および封止層１６（第１絶縁膜１６ａ，第２絶縁膜１６ｂ）をこの順に備えたものである。
【００１９】
基板１０は例えばシリコン基板であるが、その他、合成石英、ガラス、金属、樹脂または樹脂フィルムなどの材料からなるものでもよい。絶縁膜１２は例えばシリコン（Ｓｉ）を含む絶縁膜材料から構成されている。
【００２０】
ゲート電極１３は、ＴＦＴ１に印加されるゲート電圧によりチャネル層（酸化物半導体層）１５中の電子密度を制御するものであり、例えば、厚みが５０ｎｍのモリブデン（Ｍｏ）層と、厚みが４００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）層またはアルミニウム合金層との２層構造を有している。アルミニウム合金層としては、例えばアルミニウム−ネオジム合金層が挙げられる。
【００２１】
ゲート絶縁膜１４は、例えば上記絶縁膜１２と同様にシリコン（Ｓｉ）を含む絶縁膜材料から構成されている。このゲート絶縁膜１４はゲート電極１３を覆うものであり、例えばゲート電極１３上を含む基板１０の表面全体に渡って形成されている。
【００２２】
チャネル層１５は導電性の酸化物半導体、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ），酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide），Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ−Ｏ（ＭはＧａ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｓｎのうち少なくとも１種）などを主成分として含む酸化物半導体層である。
【００２３】
封止層１６は、ここでは例えば第１絶縁膜１６ａおよび第２絶縁膜１６ｂからなる２層構造となっている。第１絶縁膜１６ａは、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3 ）を主成分として構成されたものである。この第１絶縁膜１６ａは、酸化アルミニウムの優れたガスバリア耐性により、酸化物半導体を主成分とするチャネル層１５から酸素などが脱離することを抑え、酸化物半導体中のキャリア濃度が変化するのを抑制してＴＦＴ１の電気特性を安定化させるためのものである。第１絶縁膜１６ａの膜厚は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲が好ましい。１０ｎｍ未満であれば封止能力が低下し、５００ｎｍより厚くなると、必要以上にエッチングのプロセス時間が長くなるからであり、より好ましくは５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲である。
【００２４】
第２絶縁膜１６ｂは第１絶縁膜１６ａとチャネル層１５との間に介在しており、第１絶縁膜１６ａ中のアルミニウム（Ａｌ）のチャネル層１５内への拡散を防止する機能を有している。また、この第２絶縁膜１６ｂは、チャネル層１５を構成する酸化物半導体および第１絶縁材料それぞれに対して同一ガス（あるいは溶液）によるエッチング選択性の良好な材料により形成されている。具体的には、例えば酸化シリコン（ＳｉＯx）、窒化シリコン（ＳｉＮx）、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）、酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ6 ）および酸化ハフニウム（ＨｆＯ2 ）などを主成分とするものである。
【００２５】
封止層１６上のゲート電極１３と対向する領域には、例えば上記絶縁膜１２と同一材料によりなるチャネル保護膜１７が設けられている。このチャネル保護膜１７の表面から封止層１６の側面を介してチャネル層１５の表面に至る領域には、一対のソース・ドレイン電極１８Ａ，１８Ｂが設けられている。ソース・ドレイン電極１８Ａ，１８Ｂは、例えばモリブデン（Ｍｏ），アルミニウム，チタン等の金属あるいはそれらの多層膜により構成されている。
【００２６】
封止層１６およびソース・ドレイン電極１８Ａ，１８Ｂの上には例えば上記絶縁膜１２と同一材料によりなる保護膜１９が設けられている。保護膜１９にはソース・ドレイン電極１８Ａ，１８Ｂに対応して貫通孔１９Ａ，１９Ｂが設けられている。ソース・ドレイン電極１８Ａ，１８Ｂにはそれぞれ貫通孔１９Ａ，１９Ｂを介して配線２０Ａ，２０Ｂが電気的に接続されている。
【００２７】
このＴＦＴ１は、例えば次のようにして製造することができる。
【００２８】
（製造方法）
まず、図２（Ａ）に示したように、ガラスよりなる基板１１上に、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ；化学気相成長）法によりＳｉＯxを成膜し絶縁膜１２を形成する。続いて、例えばスパッタ法により、例えばモリブデン（Ｍｏ）層を成膜した後、フォトリソグラフィおよびドライエッチングによりゲート電極１３を形成する。次に、基板１０の全面に例えばプラズマＣＶＤ法によりゲート絶縁膜１４を形成する。ゲート絶縁膜１４を形成したのち、真空中において例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎの酸化物ターゲットを用いたスパッタ法によりチャネル層１５を形成する。続いて、同真空中での連続してスパッタ法により第２絶縁膜１６ｂとして例えばＳｉＯxを１０ｎｍ成膜し、更に、連続して第１絶縁膜１６ａとして例えばＡｌ2Ｏ3 をスパッタ法にて５０ｎｍ成膜する。
【００２９】
次に、図２（Ｂ），（Ｃ）に示したように、例えばＣＶＤ法によりＳｉＯxを３００ｎｍ成膜する。続いて、フォトリソグラフィによりレジスト（感光性樹脂膜）をパターニングしたのち、酸素を添加したＣ2 ＨＦ5 ガスを用いてＳｉＯxをドライエッチングすることによりチャネル保護膜１７を形成する。このとき第１絶縁膜１６ａ（Ａｌ2Ｏ3 ）とチャネル保護膜１７（ＳｉＯx）との間のエッチング選択性により第１絶縁膜１６ａがストッパ（エッチングストップ層）となる。
【００３０】
続いて、図３（Ａ）に示したように、フォトリソグラフィによりレジストをパターニングした後、塩素ガスを用いたドライエッチングにより第１絶縁膜１６ａ（Ａｌ2Ｏ3 ）を所定の形状に加工する。このとき第１絶縁膜１６ａと第２絶縁膜１６ｂ（ＳｉＯx層）との間のエッチング選択性により第２絶縁膜１６ｂがストッパとなる。続いて、図３（Ｂ）に示したように、水素添加のＣ4 Ｆ8 ガスを用いたドライエッチングにより第２絶縁膜１６ｂ（ＳｉＯx層）を加工する。このとき第２絶縁膜１６ｂ（ＳｉＯx層）とチャネル層１５（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎの酸化物層）とのエッチング選択性によりチャネル層１５がストッパとなる。このように第１絶縁膜１６ａとチャネル層１５との間に第２絶縁膜１６ｂを介在させておくことにより、本実施の形態では、チャネル層１５のエッチングプロセスでのプロセスマージンが広くなり、歩留まりが向上するものである。
【００３１】
次に、希塩酸を用いたウェットエッチングにより、トランジスタごとのチャネル層１５のアイソレーションを行う。
【００３２】
続いて、フォトリソグラフィにてレジストをパターニングした後、塩素ガスを用いたドライエッチングによりチャネル層１５を選択的に除去する。続けて、酸素を添加したＣ2 ＨＦ5 ガスを用いたドライエッチングによりゲート絶縁膜１４を選択的に除去することにより図５の平面図に示したように電極取り出し部におけるゲート電極１３を露出させる。
【００３３】
次に、図３（Ｃ）に示したように、例えばスパッタ法を用いてＭｏを１００ｎｍ成膜し、酸素添加のＣｌ2 ＣＦ4 ガスによるドライエッチングによりソース・ドレイン電極１８Ａ，１８Ｂを形成する。
【００３４】
次に、図４（Ａ）および図６に示したように、全面に例えばＣＶＤ法によりＳｉＮ膜を成膜して保護膜１９を形成する。続いて、酸素添加のＣ2 ＨＦ5 ガスを用いたドライエッチングにより保護膜１９（ＳｉＮ）を選択的に除去することにより貫通孔１９Ａ，１９Ｂを形成をする。そののちスパッタ法を用いて配線２０Ａ，２０Ｂを形成する。以上により図１に示したボトムゲート型のＴＦＴ１が完成する。
【００３５】
このように本実施の形態は、チャネル層１５（酸化物半導体層）上の封止層１６として、第１絶縁膜１６ａ（酸化アルミニウム）に加え、この第１絶縁膜１６ａとチャネル層１５との間に酸化アルミニウム以外の絶縁材料（ＳｉＯxなど）からなる第２絶縁膜１６ｂを介在させるようにしたものである。このようにチャネル層１５と第１絶縁膜１６ａとの間に第２絶縁膜１６ｂが存在することにより、酸化アルミニウムと酸化物半導体の選択的エッチングが可能となる。更に、この第２絶縁膜１６ｂにより、酸化アルミニウム中のアルミニウムのチャネル層１５（酸化物半導体）への拡散を防止すると共に、酸化物半導体層の界面の欠陥準位を低減することができる。これにより酸化アルミニウムによる封止効果と歩留まりの向上とを両立させることができ、ＴＦＴの長期特性を向上させることが可能となる。
【００３６】
以上は本発明をボトムゲート型ＴＦＴに適用した例であるが、本発明はトップゲート型ＴＦＴにも適用可能である。以下、その製造プロセスを第２の実施の形態として説明する。なお、上記実施の形態と同一構成部分については同一符号を付してその説明は省略する。
【００３７】
［第２の実施の形態］
本実施の形態のトップゲート型のＴＦＴは、図９（Ｂ）に示したように、基板１１上に、絶縁膜１２を間にして、封止層１６（第１絶縁膜１６ａおよび第２絶縁膜１６ｂ）、チャネル層１５、ゲート絶縁膜１４およびゲート電極１３をこの順に備えたものである。
【００３８】
まず、図７（Ａ）に示したように、ガラスよりなる基板１１上に例えばＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍの絶縁膜１２（ＳｉＯx）を形成したのち、第１絶縁膜１６ａとして例えばＡｌ2Ｏ3 をスパッタ法により５０ｎｍ、第２絶縁膜１６ｂとして例えばＳｉＯxを１００ｎｍ成膜する。続いて、図７（Ｂ）に示したようにスパッタ法を用いてチタン（Ｔｉ）１０ｎｍ／Ｍｏ１００ｎｍを成膜した後、フォトリソグラフィにより酸素添加のＣｌ2 ＣＦ4ガスを用いたドライエッチングによりＴｉ／Ｍｏ膜を選択的に除去する。これによりソース・ドレイン電極１８Ａ，１８Ｂを形成する。次に、図７（Ｃ）に示したように、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎの酸化物ターゲットを用いたスパッタ法により、第２絶縁膜１６ｂおよびソース・ドレイン電極１８Ａ，１８Ｂ上にチャネル層１５を形成する。
【００３９】
次に、図８（Ａ）に示したように、例えばＣＶＤ法によりＳｉＯｘを３００ｎｍ成膜し、ゲート絶縁膜１４を形成する。続いて、酸素添加のＣ2 ＨＦ5 ガスを用いたドライエッチングによりゲート絶縁膜１４（ＳｉＯx）を選択的に除去し、そののち希塩酸によるウエットエッチングによりチャネル層１５のアイソレーションを行う。ここで、ゲート絶縁膜１４（ＳｉＯx層）とチャネル層１５（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎの酸化物層）とのエッチング選択性により、ゲート絶縁膜１４のエッチングの際にはチャネル層１５がストッパとなる。また、チャネル層１５のエッチングの際には、チャネル層１５（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎの酸化物層）と下地のソース・ドレイン電極１８Ａ，１８Ｂとのエッチング選択性によりソース・ドレイン電極１８Ａ，１８Ｂがストッパとなる。
【００４０】
次に、図８（Ｂ）に示したように、スパッタ法を用いてＴｉ１０ｎｍ／Ｍｏ１００ｎｍを成膜した後、酸素添加のＣｌ2 ＣＦ4 ガスを用いたドライエッチングによりこれら金属膜を選択的に除去することによりゲート電極１３を形成する。
【００４１】
続いて、図９（Ａ）に示したように、例えばスパッタ法によりゲート電極１３、ゲート絶縁膜１４およびソース・ドレイン電極１８Ａ，１８Ｂ上に例えばＡｌ2Ｏ3 を１００ｎｍ成膜して保護膜１９を形成する。続いて、塩素ガスを用いたドライエッチングにより貫通孔１９Ａ，１９Ｂを形成したのち、図９（Ｂ）に示したように配線２０Ａ，２０Ｂを形成する。以上によりトップゲート型のＴＦＴ２が完成する。
【００４２】
本実施の形態においては、チャネル層１５（酸化物半導体層）下の封止層１６として、第１絶縁膜１６ａ（酸化アルミニウム）に加え、この第１絶縁膜１６ａとチャネル層１５との間に酸化アルミニウム以外の絶縁材料（ＳｉＯxなど）からなる第２絶縁膜１６ｂを介在させるようにしたものである。このようにチャネル層１５と第１絶縁膜１６ａとの間に第２絶縁膜１６ｂが存在することにより、第１の実施の形態と同様に、酸化アルミニウム中のアルミニウムのチャネル層１５（酸化物半導体）への拡散を防止すると共に、酸化物半導体層の界面の欠陥準位を低減することができる。
【００４３】
以下、上記薄膜トランジスタを適用例について説明する。
【００４４】
図１０は極薄型の有機発光カラーディスプレイとして用いられる表示装置の構成を表すものである。この表示装置は、例えば、後述するＴＦＴ基板１に、表示素子として後述する複数の有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂよりなる画素ＰＸＬＣがマトリクス状に配置されてなる表示領域１１０を有する。この表示領域１１０の周辺には、信号部である水平セレクタ（ＨＳＥＬ）１２１と、スキャナ部であるライトスキャナ（ＷＳＣＮ）１３１および電源スキャナ（ＤＳＣＮ）１３２とが形成されている。
【００４５】
表示領域１１０において、列方向には信号線ＤＴＬ１０１〜１０ｎが配置され、行方向には走査線ＷＳＬ１０１〜１０ｍおよび電源ラインＤＳＬ１０１〜１０ｍが配置されている。各信号線ＤＴＬと各走査線ＷＳＬとの交差点に、有機発光素子ＰＸＬＣ（赤色、青色および緑色のいずれか一つ（サブピクセル））を含む画素回路１４０が設けられている。各信号線ＤＴＬは、水平セレクタ１２１に接続され、この水平セレクタ１２１から信号線ＤＴＬに映像信号が供給される。各走査線ＷＳＬは、ライトスキャナ１３１に接続されている。各電源ラインＤＳＬは、電源ラインスキャナ１３２に接続されている。
【００４６】
図１１は、画素回路１４０の一例を表したものである。画素回路１４０は、サンプリング用トランジスタ３Ａおよび駆動用トランジスタ３Ｂと、保持容量３Ｃと、有機発光素子ＰＸＬＣよりなる発光素子３Ｄとを有するアクティブ型の駆動回路である。これらトランジスタ３Ａ，３Ｂは上記本発明の薄膜トランジスタにより構成されている。
【００４７】
サンプリング用トランジスタ３Ａは、そのゲートが対応する走査線ＷＳＬ１０１に接続され、そのソースおよびドレインの一方が対応する信号線ＤＴＬ１０１に接続され、他方が駆動用トランジスタ３Ｂのゲートｇに接続されている。駆動用トランジスタ３Ｂは、そのドレインｄが対応する電源線ＤＳＬ１０１に接続され、ソースｓが発光素子３Ｄのアノードに接続されている。発光素子３Ｄのカソードは接地配線３Ｈに接続されている。なお、この接地配線３Ｈは全ての画素ＰＸＬＣに対して共通に配線されている。保持容量３Ｃは駆動用トランジスタ３Ｂのソースｓとゲートｇとの間に接続されている。
【００４８】
サンプリング用トランジスタ３Ａは、走査線ＷＳＬ１０１から供給される制御信号に応じて導通し、信号線ＤＴＬ１０１から供給された映像信号の信号電位をサンプリングして保持容量３Ｃに保持するものである。駆動用トランジスタ３Ｂは、第１電位にある電源線ＤＳＬ１０１から電流の供給を受け、保持容量３Ｃに保持された信号電位に応じて駆動電流を発光素子３Ｄに供給するものである。発光素子３Ｄは、供給された駆動電流により、映像信号の信号電位に応じた輝度で発光するようになっている。
【００４９】
この表示装置では、走査線ＷＳＬから供給される制御信号に応じてサンプリング用トランジスタ３Ａが導通し、信号線ＤＴＬから供給された映像信号の信号電位がサンプリングされて保持容量３Ｃに保持される。また、第１電位にある電源線ＤＳＬから駆動用トランジスタ３Ｂに電流が供給され、保持容量３Ｃに保持された信号電位に応じて、駆動電流が発光素子３Ｄ（赤色、青色および緑色の各有機発光素子）に供給される。各発光素子３Ｄは供給された駆動電流により映像信号の信号電位に応じた輝度で発光する。
【００５０】
（モジュールおよび適用例）
続いて表示装置の適用例について説明する。上記表示装置は、テレビジョン装置，デジタルカメラ，ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
【００５１】
（モジュール）
例えば図１２に示したようなモジュールとして、後述する適用例１〜５などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、基板１１の一辺に、封止用基板７１および接着層６０から露出した領域２１０を設け、この露出した領域２１０に、信号線駆動回路１２０および走査線駆動回路１３０の配線を延長して外部接続端子（図示せず）を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ；Flexible Printed Circuit）２２０が設けられていてもよい。
【００５２】
（適用例１）
図１３は上記表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル３１０およびフィルターガラス３２０を含む映像表示画面部３００を有しており、この映像表示画面部３００は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【００５３】
（適用例２）
図１４は上記表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部４１０、表示部４２０、メニュースイッチ４３０およびシャッターボタン４４０を有しており、その表示部４２０は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【００５４】
（適用例３）
図１５は上記表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５１０，文字等の入力操作のためのキーボード５２０および画像を表示する表示部５３０を有しており、その表示部５３０は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【００５５】
（適用例４）
図１６は上記表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部６１０，この本体部６１０の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ６２０，撮影時のスタート／ストップスイッチ６３０および表示部６４０を有しており、その表示部６４０は上記表示装置により構成されている。
【００５６】
（適用例５）
図１７は上記表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０は、上記表示装置により構成されている。
【００５７】
以上、実施の形態を挙げて本発明の薄膜トランジスタについて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の薄膜トランジスタの構成は、上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能な限りにおいて自由に変形可能である。
【００５８】
例えば、上記第１の実施の形態では、チャネル層１５、第２絶縁膜１６ｂ、第１絶縁膜１６ａをこの順に真空中で連続成膜したが、チャネル層１５および第２絶縁膜１６ｂのみを連続成膜した後、一旦、大気に戻したのち、改めて第１絶縁層１６ａを成膜してもよい。また、第１絶縁膜１６ａの成膜後も更に上層の膜を連続して真空中で成膜してもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態では、第１絶縁膜１６ａとして酸化アルミニウム膜を用いた例について説明したが、その他、例えば酸化ガリウム（Ｇａ2 Ｏ3 ）あるいは酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）を用いてもよい。この場合においても、上記第２絶縁膜１６ｂと酸化物半導体からなるチャネル層１５との間でエッチングの選択性をもたせて加工することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１…ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、１１…基板、１２…絶縁膜、１３…ゲート電極、１４…ゲート絶縁膜、１５…チャネル層、１６…封止層、１６ａ…第１絶縁膜、１６ｂ…第２絶縁膜、１７…チャネル保護膜、１８…ソース・ドレイン電極、１９…保護膜、２０…配線、３０…ＴＦＴ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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