(57)【要約】【課題】  安定した特性を有する酸化物薄膜トランジスタ、およびその製造方法を提供すること。【解決手段】  酸化物半導体層９上面に積層するゲート絶縁層５を、酸化物半導体層９を覆う非フッ素系有機樹脂層５１と、非フッ素系有機樹脂層５１を覆うアモルファスパーフルオロ樹脂層５２とから構成した。ゲート絶縁層５の構成要素としてアモルファスパーフルオロ樹脂層５２を用いることにより、安定した特性を有する酸化物薄膜トランジスタ１が得られることが確認された。また、非フッ素系有機樹脂層５１の材質として、アモルファスパーフルオロ樹脂よりも誘電率の高いＰＶＰを採用したことにより、駆動電圧の低い酸化物薄膜トランジスタ１が得られることが確認された。これにより、性能の良い酸化物薄膜トランジスタ１を、簡単、且つ安価に得ることができる。【選択図】  図１
2010062276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上面において、チャネル部を形成する酸化物半導体層と
前記チャネル部を介して互いに離間して設けられているソース電極及びドレイン電極と、
前記酸化物半導体層の上面に設けられた第２の絶縁層と
を備え、
前記第２の絶縁層は、非フッ素系有機高分子からなる非フッ素系有機高分子層と、アモルファスパーフルオロ樹脂からなるアモルファスパーフルオロ樹脂層とからなることを特徴とする酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記非フッ素系有機高分子層は、ポリビニルフェノールを含有することを特徴とする請求項１に記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記酸化物半導体層は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物により形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記第２の絶縁層は、
前記酸化物半導体層の上面に設けられ、前記非フッ素系有機高分子からなる前記非フッ素系有機高分子層と、
前記非フッ素系有機高分子層の上面に設けられ、前記アモルファスパーフルオロ樹脂からなる前記アモルファスパーフルオロ樹脂層と
からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記第２の絶縁層は、
前記酸化物半導体層の上面に設けられ、前記アモルファスパーフルオロ樹脂からなる前記アモルファスパーフルオロ樹脂層と、
前記アモルファスパーフルオロ樹脂層の上面に設けられ、前記非フッ素系有機高分子からなる前記非フッ素系有機高分子層と
からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記酸化物薄膜トランジスタはトップゲート型であって、
前記第１の絶縁層は基板であり、前記第２の絶縁層の上面には、ゲート電極が設けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記酸化物薄膜トランジスタはボトムゲート型であって、
前記第１の絶縁層はゲート絶縁層であり、前記第２の絶縁層の上面には、画素電極が設けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項８】
第１の絶縁層の上面に酸化物半導体層を形成させる酸化物半導体層形成工程と、
前記酸化物半導体層により形成されるチャネル部を介して互いに離間するソース電極及びドレイン電極を形成させるソース・ドレイン電極形成工程と、
前記酸化物半導体層の上面に第２の絶縁層を形成させる第２絶縁層形成工程と
を備え、
前記第２絶縁層形成工程は、
非フッ素系有機高分子からなる非フッ素系有機高分子層を形成させる非フッ素系有機高分子層形成工程と、
アモルファスパーフルオロ樹脂からなるアモルファスパーフルオロ樹脂層を形成させるアモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程と
からなることを特徴とする酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記非フッ素系有機高分子層形成工程では、ポリビニルフェノールを含有する溶液を塗布することにより前記非フッ素系有機高分子層を形成させることを特徴とする請求項８に記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記第２絶縁層形成工程は、
前記酸化物半導体層の上面に、前記非フッ素系有機高分子からなる前記非フッ素系有機高分子層を形成させる前記非フッ素系有機高分子層形成工程と、
前記非フッ素系有機高分子層の上面に、前記アモルファスパーフルオロ樹脂からなる前記アモルファスパーフルオロ樹脂層を形成させる前記アモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程と
からなることを特徴とする請求項８又は９に記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記第２絶縁層形成工程は、
前記酸化物半導体層の上面に、前記アモルファスパーフルオロ樹脂からなる前記アモルファスパーフルオロ樹脂層を形成させる前記アモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程と、
前記アモルファスパーフルオロ樹脂層の上面に、前記非フッ素系有機高分子からなる前記非フッ素系有機高分子層を形成させる前記非フッ素系有機高分子層形成工程と
からなることを特徴とする請求項８又は９に記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
前記酸化物薄膜トランジスタはトップゲート型であって、
前記第１の絶縁層は基板であり、
前記第２の絶縁層の上面にゲート電極を形成させるゲート電極形成工程を、さらに備えることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１３】
前記酸化物薄膜トランジスタはボトムゲート型であって、
基板上にゲート電極を形成させるゲート電極形成工程と、
前記ゲート電極上面に、前記第１の絶縁層を形成させる第１絶縁層形成工程と、
前記第２の絶縁層の上面に、画素電極を形成させる画素電極形成工程とを
さらに備えることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載の酸化物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、酸化物薄膜トランジスタ、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機ＥＬ、フィルム液晶、電子ペーパ等のフレキシブルディスプレイの各画素には、薄膜トランジスタを備えたアクティブ駆動回路が埋め込まれている。近年、薄膜トランジスタの半導体層の材質として、酸化物を用いる酸化物薄膜トランジスタの開発が行われている。酸化物半導体層は低温で製膜が可能であり、高い電界効果移動度をもつことが知られている。しかも、酸化物半導体のなかには、透明な酸化物半導体もあり、透明酸化物半導体と、周知の透明基板材料などとを材料として選択すれば、透明な薄膜トランジスタが形成できるなど、従来にはなかった特性が期待できる。
【０００３】
ところで、酸化物半導体層の上面に形成される絶縁層は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法のような真空プロセスにより形成されるのが一般的である。しかしながら、これらの方法は、装置が大掛かりとなってしまい、コストがかかってしまう上、工程が煩雑であるという問題点があった。その上、これらの方法で絶縁層が形成される場合には、形成過程で装置から発生するプラズマイオンが、酸化物半導体層などにダメージを与えてしまうという問題点があった。
【０００４】
そこで、例えば、酸化物半導体層上面の絶縁層の材質として、ポリイミド、ポリアミドのような有機高分子を採用した半導体デバイスが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この半導体デバイス（本願における酸化物薄膜トランジスタ）では、酸化物半導体層上面の絶縁層の材質として高分子樹脂を採用したため、絶縁層を塗布法によって形成することができる。これにより、酸化物半導体層にダメージを与えることなく、絶縁層を形成することができる。
【特許文献１】特開２００７−１５８１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この半導体デバイスでも、以下の問題点があった。上述の絶縁層上面には、ゲート電極や画素電極が形成されるが、その形成工程において純水による洗浄が行われる。この半導体デバイスのように、絶縁層が、ポリイミド、ポリアミドのような有機高分子樹脂層のみからなる場合、洗浄処理の際に、純水が絶縁層を透過して、酸化物半導体層まで達してしまうおそれがある。酸化物半導体層が水分を取り込んだ場合には、その酸化物薄膜トランジスタは、特性を安定化させることが困難であるという問題点があった。また、酸化物薄膜トランジスタは、特性を安定化させるために、形成後に熱処理を行い、酸化物半導体層から水分を除去するのが一般的である。しかしながら、上述の半導体デバイスのように、絶縁層がポリイミド、ポリアミドのような有機高分子樹脂層のみからなる場合には、この熱処理の際に酸化物半導体層がダメージを受けてしまう場合がある。そのため、熱処理をすることで、結果的に酸化物半導体層の半導体特性が低下してしまい、トランジスタ特性が悪くなってしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、安定した特性を有する酸化物薄膜トランジスタ、およびその製造方法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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の酸化物薄膜トランジスタは、第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上面において、チャネル部を形成する酸化物半導体層と、前記チャネル部を介して互いに離間して設けられているソース電極及びドレイン電極と、前記酸化物半導体層の上面に設けられた第２の絶縁層とを備え、前記第２の絶縁層は、非フッ素系有機高分子からなる非フッ素系有機高分子層と、アモルファスパーフルオロ樹脂からなるアモルファスパーフルオロ樹脂層とからなることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記非フッ素系有機高分子層は、ポリビニルフェノールを含有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明の酸化物薄膜トランジスタは、請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記酸化物半導体層は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物により形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第２の絶縁層は、前記酸化物半導体層の上面に設けられ、前記非フッ素系有機高分子からなる前記非フッ素系有機高分子層と、前記非フッ素系有機高分子層の上面に設けられ、前記アモルファスパーフルオロ樹脂からなる前記アモルファスパーフルオロ樹脂層とからなることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る発明の酸化物薄膜トランジスタは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第２の絶縁層は、前記酸化物半導体層の上面に設けられ、前記アモルファスパーフルオロ樹脂からなる前記アモルファスパーフルオロ樹脂層と、前記アモルファスパーフルオロ樹脂層の上面に設けられ、前記非フッ素系有機高分子からなる前記非フッ素系有機高分子層とからなることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記酸化物薄膜トランジスタはトップゲート型であって、前記第１の絶縁層は基板であり、前記第２の絶縁層の上面には、ゲート電極が設けられることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記酸化物薄膜トランジスタはボトムゲート型であって、前記第１の絶縁層はゲート絶縁層であり、前記第２の絶縁層の上面には、画素電極が設けられることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、第１の絶縁層の上面に酸化物半導体層を形成させる酸化物半導体層形成工程と、前記酸化物半導体層により形成されるチャネル部を介して互いに離間するソース電極及びドレイン電極を形成させるソース・ドレイン電極形成工程と、前記酸化物半導体層の上面に第２の絶縁層を形成させる第２絶縁層形成工程とを備え、前記第２絶縁層形成工程は、非フッ素系有機高分子からなる非フッ素系有機高分子層を形成させる非フッ素系有機高分子層形成工程と、アモルファスパーフルオロ樹脂からなるアモルファスパーフルオロ樹脂層を形成させるアモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程とからなることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項８に記載の発明の構成に加え、前記非フッ素系有機高分子層形成工程では、ポリビニルフェノールを含有する溶液を塗布することにより前記非フッ素系有機高分子層を形成させることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項８又は９に記載の発明の構成に加え、前記第２絶縁層形成工程は、前記酸化物半導体層の上面に、前記非フッ素系有機高分子からなる前記非フッ素系有機高分子層を形成させる前記非フッ素系有機高分子層形成工程と、前記非フッ素系有機高分子層の上面に、前記アモルファスパーフルオロ樹脂からなる前記アモルファスパーフルオロ樹脂層を形成させる前記アモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程とからなることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１１に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項８又は９に記載の発明の構成に加え、前記第２絶縁層形成工程は、前記酸化物半導体層の上面に、前記アモルファスパーフルオロ樹脂からなる前記アモルファスパーフルオロ樹脂層を形成させる前記アモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程と、前記アモルファスパーフルオロ樹脂層の上面に、前記非フッ素系有機高分子からなる前記非フッ素系有機高分子層を形成させる前記非フッ素系有機高分子層形成工程とからなることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１２に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項８乃至１１のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記酸化物薄膜トランジスタはトップゲート型であって、前記第１の絶縁層は基板であり、前記第２の絶縁層の上面にゲート電極を形成させるゲート電極形成工程を、さらに備えることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１３に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項８乃至１１のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記酸化物薄膜トランジスタはボトムゲート型であって、基板上にゲート電極を形成させるゲート電極形成工程と、前記ゲート電極上面に、前記第１の絶縁層を形成させる第１絶縁層形成工程と、前記第２の絶縁層の上面に、画素電極を形成させる画素電極形成工程とをさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、酸化物半導体層上面に積層する第２の絶縁層を、非フッ素系有機高分子からなる非フッ素系有機高分子層と、アモルファスパーフルオロ樹脂からなるアモルファスパーフルオロ樹脂層とから構成した。第２の絶縁層の構成要素として、アモルファスパーフルオロ樹脂層を採用することにより、良好かつ安定した特性を有する酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。また、形成後に熱処理を行った場合にも、特性の変化が殆どない酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。また、非フッ素系有機高分子には、比誘電率の高いものがある。第２の絶縁層の構成要素として、比誘電率の高い非フッ素系有機高分子を採用することにより、第２の絶縁層の静電容量を向上させることができる。トランジスタでは、駆動電圧は、ゲート絶縁層の静電容量の反比例に近似することが知られている。よって、特に第２の絶縁層がゲート絶縁層として機能する場合、駆動電圧の低い良好な特性の酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。
【００２１】
また、請求項２に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１に記載の発明の効果に加え、非フッ素系有機高分子層は、ポリビニルフェノールを含有している。非フッ素系有機高分子層の材質として、アモルファスパーフルオロ樹脂よりも比誘電率の高いポリビニルフェノールを採用したため、第２の絶縁層の静電容量を向上させることができる。よって、第２の絶縁層がゲート絶縁層として機能する場合、駆動電圧の低い酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。また、ポリビニルフェノールは、酸化物半導体に対する反応性が低く、酸化物半導体にダメージを与えにくい。よって、酸化物半導体層に非フッ素系有機高分子層が接触する場合にも、酸化物半導体層はダメージを受けることがない。従って、酸化物半導体層の半導体特性の劣化を抑制し、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを形成することができる。
【００２２】
また、請求項３に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、半導体層は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物により形成されているため、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２３】
また、請求項４に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の効果に加え、第２の絶縁層は、非フッ素系有機高分子層が酸化物半導体層の上面に設けられ、アモルファスパーフルオロ樹脂層が非フッ素系有機高分子層の上面に設けられている。非フッ素系有機高分子の中には、酸化物半導体に対する反応性が低いものがある。そのような非フッ素系有機高分子樹脂層を採用した場合には、酸化物半導体層の上面に非フッ素系有機高分子層が形成される際にも、酸化物半導体層はダメージを受けることない。従って、第２の絶縁層を形成させる際の酸化物半導体層の半導体特性の劣化を抑制し、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを形成することができる。
【００２４】
また、請求項５に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の効果に加え、第２の絶縁層は、アモルファスパーフルオロ樹脂層が酸化物半導体層の上面に設けられ、非フッ素系有機高分子層が非フッ素系有機高分子層の上面に設けられている。よって、アモルファスパーフルオロ樹脂層が非フッ素系有機高分子層に覆われて、外部に露出しない。非フッ素系有機高分子の中には、アモルファスパーフルオロ樹脂よりも、硬度の高いものがある。硬度の高い非フッ素系有機高分子を採用した場合、第２の絶縁層の物理的耐性を向上させることができる。よって、第２の絶縁層がダメージを受けることによるトランジスタ特性の悪化を防止することができる。
【００２５】
請求項６に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の効果に加え、非フッ素系有機高分子層とアモルファスパーフルオロ樹脂層とから構成された第２の絶縁層が、ゲート絶縁層として機能する。比誘電率の高い非フッ素系有機高分子を非フッ素系有機高分子層の材質として採用することにより、ゲート絶縁層として機能する第２の絶縁層の静電容量を向上させて、駆動電圧の低い酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。また、ゲート絶縁層の構成要素として、撥水性のアモルファスパーフルオロ樹脂層を用いている。そのため、ゲート絶縁層の上面にゲート電極を形成させる際の洗浄工程において、洗浄水が、ゲート絶縁層を透過して、ゲート絶縁層の下面の酸化物半導体層まで到達することがない。酸化物半導体層に水分が吸着してしまうと、酸化物薄膜トランジスタの特性は不安定になることが知られている。本発明の酸化物薄膜トランジスタでは、洗浄水が酸化物半導体層に到達することを防止して、酸化物薄膜トランジスタの特性を安定化させることができる。
【００２６】
請求項７に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の効果に加え、第２の絶縁層の上面に画素電極が設けられる。第２の絶縁層の構成要素として、撥水性のアモルファスパーフルオロ樹脂層を用いているため、第２の絶縁層の上面に画素電極を形成させる際の洗浄工程において、洗浄水が、第２の絶縁層を透過して酸化物半導体層まで到達することがない。よって、洗浄水が酸化物半導体層に到達することを防止して、酸化物薄膜トランジスタの特性を安定化させることができる。
【００２７】
また、請求項８に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、酸化物半導体層形成工程において、第１の絶縁層の上面に酸化物半導体層が形成され、ソース・ドレイン電極形成工程において、酸化物半導体層により形成されるチャネル部を介して互いに離間するソース電極及びドレイン電極が形成され、第２絶縁層形成工程において、酸化物半導体層の上面に第２の絶縁層が形成される。また、第２絶縁層形成工程は、非フッ素系有機高分子層形成工程とアモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程とを備える。非フッ素系有機高分子層形成工程では、非フッ素系有機高分子からなる非フッ素系有機高分子層が形成され、アモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程では、アモルファスパーフルオロ樹脂からなるアモルファスパーフルオロ樹脂層が形成される。非フッ素系有機高分子には、比誘電率の高いものがある。非フッ素系有機高分子層形成工程において、非フッ素系有機高分子層を形成させることにより、第２の絶縁層の静電容量を向上させることができる。トランジスタでは、駆動電圧は、ゲート絶縁層の静電容量の反比例に近似することが知られている。よって、特に第２の絶縁層がゲート絶縁層として機能する場合、駆動電圧の低い酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。また、アモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程で、アモルファスパーフルオロ樹脂層が形成されることにより、良好かつ安定した特性を有するとともに、形成後に熱処理を行った場合にも、特性の変化が殆どない酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。
【００２８】
請求項９に記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項８に記載の発明の効果に加え、非フッ素系有機高分子層形成工程において、非フッ素系有機高分子層がポリビニルフェノールを含有する溶液を塗布することにより形成される。非フッ素系有機高分子層が塗布法により形成されるため、大がかりな装置を用いることなく、簡単、且つ安価に、非フッ素系有機高分子樹脂層を形成することが可能である。また、耐熱性の低い可撓性プラスチック基板を基板として採用することができ、その場合には可撓性を備える酸化物薄膜トランジスタの製造が可能となる。さらに、非フッ素系有機高分子層の材質として、アモルファスパーフルオロ樹脂よりも比誘電率の高いポリビニルフェノールを採用したため、第２の絶縁層の静電容量を向上させることができる。トランジスタでは、駆動電圧は、ゲート絶縁層の静電容量の反比例に近似することが知られている。よって、第２の絶縁層がゲート絶縁層として機能する場合、駆動電圧の低い酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。また、ポリビニルフェノールは、酸化物半導体に対する反応性が低く、酸化物半導体にダメージを与えにくい。よって、酸化物半導体層に非フッ素系有機高分子層が接触する場合にも、酸化物半導体層はダメージを受けることがなく、半導体特性を維持することができる。従って、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを形成することができる。
【００２９】
また、請求項１０に記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項８又は９に記載の発明の効果に加え、非フッ素系有機高分子層形成工程において、酸化物半導体層の上面に非フッ素系有機高分子層を形成させて、アモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程において、非フッ素系有機高分子層の上面にアモルファスパーフルオロ樹脂層を形成させる。非フッ素系有機高分子の中には、酸化物半導体に対する反応性が低いものがある。そのような非フッ素系有機高分子樹脂層を採用した場合には、非フッ素系有機高分子層形成工程において、酸化物半導体層がダメージを受けることがない。従って、酸化物半導体層の半導体特性を維持して、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを形成することができる。
【００３０】
また、請求項１１記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項８又は９に記載の発明の効果に加え、アモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程において、前記酸化物半導体層の上面にアモルファスパーフルオロ樹脂層を形成させ、非フッ素系有機高分子層形成工程において、アモルファスパーフルオロ樹脂層の上面に非フッ素系有機高分子層を形成させる。よって、アモルファスパーフルオロ樹脂層が非フッ素系有機高分子層に覆われて、外部に露出しない。非フッ素系有機高分子として硬度の高い非フッ素系有機高分子を採用した場合、第２の絶縁層の物理的耐性を向上させることができる。この場合、第２の絶縁層がダメージを受けることによってトランジスタ特性が悪化することを防止できる。
【００３１】
また、請求項１２記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項８乃至１１のいずれかに記載の発明の効果に加え、酸化物薄膜トランジスタはトップゲート型であって、第２の絶縁層の上面にゲート電極を形成させるゲート電極形成工程をさらに備えている。第２の絶縁層は、撥水性のアモルファスパーフルオロ樹脂層を備えているため、ゲート電極形成工程において洗浄処理を行った場合にも、洗浄水が、第２の絶縁層を透過して酸化物半導体層まで到達することがない。酸化物半導体層に水分が吸着してしまうと、酸化物薄膜トランジスタの特性は不安定になることが知られているが、本発明では、洗浄水が酸化物半導体層に到達することを防止して、酸化物薄膜トランジスタの特性を安定化させることができる。また、非フッ素系有機高分子層形成工程において、非フッ素系有機高分子の材質として、比誘電率の高い材質を採用することにより、ゲート絶縁層として機能する第２の絶縁層の静電容量を向上させることができる。こうして、駆動電圧の低い酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。
【００３２】
また、請求項１３記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項８乃至１１のいずれかに記載の発明の効果に加え、酸化物薄膜トランジスタはボトムゲート型であって、第２の絶縁層の上面に画素電極を形成させる画素電極形成工程をさらに備えている。第２の絶縁層の構成要素として、撥水性のアモルファスパーフルオロ樹脂層を用いているため、画素電極形成工程において洗浄処理を行った場合にも、洗浄水が、第２の絶縁層を透過して酸化物半導体層まで到達することがない。酸化物半導体層に水分が吸着してしまうと、酸化物薄膜トランジスタの特性は不安定になることが知られているが、本発明では、洗浄水が酸化物半導体層に到達することを防止して、酸化物薄膜トランジスタの特性を安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の第一実施形態である酸化物薄膜トランジスタ１について説明する。はじめに、酸化物薄膜トランジスタ１の断面構造について、図１を参照して説明する。図１は、酸化物薄膜トランジスタ１の縦断面図である。
【００３４】
第一実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１は、ゲート電極６が、ソース電極３及びドレイン電極４より上側に位置する、所謂「トップゲート型」の酸化物薄膜トランジスタである。本実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１は、トップゲート型であることのほか、ゲート絶縁層５が非フッ素系有機樹脂層５１とアモルファスパーフルオロ樹脂層５２との二層により形成されることに特徴を有する。以下の説明では、図１の下側（基板２側）を酸化物薄膜トランジスタ１の下側、図１の上側を酸化物薄膜トランジスタ１の上側として説明する。
【００３５】
酸化物薄膜トランジスタ１は、板状の基板２を有し、基板２の上面にはソース電極３及びドレイン電極４が離間して設けられている。ソース電極３の上面及びドレイン電極４の上面と、ソース電極３及びドレイン電極４に挟まれる基板２の上面とには、酸化物半導体層９が連続して設けられている。そして、酸化物半導体層９とソース電極３とドレイン電極４と基板２とを覆うように、ゲート絶縁層５が設けられている。ゲート絶縁層５は、少なくとも酸化物半導体層９を覆う下側の非フッ素系有機樹脂層５１と、非フッ素系有機樹脂層５１の上面を覆う上側のアモルファスパーフルオロ樹脂層５２とから構成されている。アモルファスパーフルオロ樹脂層５２の上面には、酸化物半導体層９に対向する位置に、ゲート電極６が設けられている。尚、第一実施形態においては、基板２が本発明の第１の絶縁層に相当し、ゲート絶縁層５が本発明の第２の絶縁層に相当し、非フッ素系有機樹脂層５１が本発明の非フッ素系有機高分子層に相当する。
【００３６】
基板２は、表面が平坦である板状部材である。基板２の材質としては、各種材質が適用可能であるが、導電性の材質が採用される場合には、基板２の表面に絶縁膜が設けられる必要がある。基板２の材質として絶縁性の材質が用いられる場合には、ガラス基板や熱酸化膜付シリコン基板のほか、プラスチック基板が用いられる。基板２に可撓性を
付与したい場合には、特に、基板２の材質としてプラスチックが採用される。プラスチックの材質としては、例えば、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等が挙げられる。基板２の耐水性を向上させる場合には、基板２の表面にＳｉＯ２やＳｉＮｘなどからなるガラスバリア膜が形成される。本実施形態では、基板２としてガラス基板が用いられる。
【００３７】
基板２の上面には、ソース電極３及びドレイン電極４が、所定のチャネル長の離間幅をもって各々設けられている。このソース電極３及びドレイン電極４の材質には、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ（タングステン）等の金属単体、または少なくともいずれかの金属を含む複合体、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの導電性酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性ポリマーが適用可能である。本実施形態のソース電極３及びドレイン電極４は、Ｎｉよりなる。
【００３８】
ソース電極３、ドレイン電極４の各上面及びソース電極３及びドレイン電極４に挟まれる基板２の上面には、酸化物半導体層９が連続して設けられている。酸化物半導体層９の材質は公知の酸化物半導体材料が採用可能であり、好ましくは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物半導体材料が採用される。Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物半導体材料としては、具体的には、ＩｎＧａＺｎＯ４、ＺｎＯ、ＺｎＩｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３が挙げられる。本実施形態の酸化物半導体層９は、ＩｎＧａＺｎＯ４からなる。
【００３９】
酸化物半導体層９、ソース電極３、ドレイン電極４、基板２の各上面はゲート絶縁層５によって覆われている。ゲート絶縁層５は、少なくとも酸化物半導体層９を覆う下側の非フッ素系有機樹脂層５１と、非フッ素系有機樹脂層５１の上面を覆う上側のアモルファスパーフルオロ樹脂層５２とから構成されている。
【００４０】
非フッ素系有機樹脂層５１の材質は、絶縁性を有する非フッ素系の有機高分子であればよい。具体的には、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエステル（ＰＥ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、シアノエチルプルラン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、アクリル樹脂、または前記樹脂のポリマーアロイ、あるいは共重合樹脂を用いることができる。本実施形態の非フッ素系有機樹脂層５１は、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）が、メラニン樹脂により架橋される、架橋ＰＶＰにより形成される。
【００４１】
非フッ素系有機樹脂層５１の上面は、アモルファスパーフルオロ樹脂層５２で覆われている。アモルファスパーフルオロ樹脂層５２は、アモルファスパーフルオロ樹脂からなり、具体的には、例えば、旭硝子株式会社製のサイトップ（登録商標）が用いられる。
【００４２】
ここで、アモルファスパーフルオロ樹脂について説明する。パーフルオロ樹脂は、炭素骨格とフッ素と微量の酸素からなるフッ素樹脂であり、その構造は、非晶質（アモルファス）である。アモルファスパーフルオロ樹脂は、耐火性、耐薬品性、撥水性などのフッ素樹脂としての特性を有するとともに、そのアモルファス構造により、透明性が非常に高い（可視光線透過率９５％以上）。アモルファスパーフルオロ樹脂は、所定のフッ素系溶媒に溶解させることで、液体材料として取り扱うことができる。よって、塗布法による、アモルファスパーフルオロ樹脂薄膜の形成が可能である。
【００４３】
アモルファスパーフルオロ樹脂層５２の上面には、酸化物半導体層９に対向する位置に、ゲート電極６が設けられている。ゲート電極６の材質には、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ（タングステン）等の金属単体、または少なくともいずれかの金属を含む複合体、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの導電性酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性ポリマーが適用可能である。本実施形態のゲート電極６は、Ｎｉよりなる。
【００４４】
次に、上記構造の酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程について、図２乃至図６を参照して説明する。図２は、酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程を示すフローチャートである。また、図３は、基板２の上面にソース電極３とドレイン電極４とが形成された状態の縦断面図であり、図４は、図３に示すソース電極３とドレイン電極４との間に酸化物半導体層９が形成された状態の縦断面図である。また、図５は、ソース電極３とドレイン電極４と酸化物半導体層９との上面に、非フッ素系有機樹脂層５１が形成された状態の縦断面図であり、図６は、非フッ素系有機樹脂層５１の上面にアモルファスパーフルオロ樹脂層５２が形成された状態の縦断面図である。
【００４５】
酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程は、図２に示すように、基板２の上面にソース電極３及びドレイン電極４を各々形成するソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１）と、ソース電極３及びドレイン電極４の間の基板２上面に酸化物半導体層９を形成する半導体層形成工程（Ｓ２）と、少なくとも酸化物半導体層９の上面にゲート絶縁層５を形成するゲート絶縁層形成工程（Ｓ３）と、ゲート絶縁層５の上面にゲート電極６を形成するゲート電極形成工程（Ｓ４）とから構成されている。ゲート絶縁層形成工程（Ｓ３）は、少なくとも酸化物半導体層９の上面を覆うように非フッ素系有機樹脂層５１を形成する非フッ素系有機樹脂層形成工程（Ｓ３１）と、非フッ素系有機樹脂層５１の上面を覆うようにアモルファスパーフルオロ樹脂層５２を形成するアモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程（Ｓ３２）とからなる。
【００４６】
はじめに、Ｓ１のソース・ドレイン電極形成工程が行われる。このソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１）では、図３に示すように、基板２の上面にソース電極３、ドレイン電極４が形成される。ソース電極３、ドレイン電極４の形成方法は、特に限定されない。基板２の上面に、電極を形成する材質の薄膜を形成した後、パターニングして不要部分を除去する方法が一般的であるが、製膜方法、パターニング方法に関しても、各種方法を適用可能である。具体的には、製膜方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、めっき法などが適用可能であるし、パターニング法としては、フォトリソグラフィ法やスクリーン印刷法などが適用可能である。
【００４７】
本実施形態では、ガラスからなる基板２を洗浄後、基板２の上面にＮｉ薄膜を形成した。そして、形成したＮｉ薄膜のパターニングを行い、不要部分を除去することにより、ソース電極３、ドレイン電極４を形成した。Ｎｉ薄膜の製膜は、スパッタリング法により行った。このときのターゲットとしてはＮｉを使用し、装置としてはＤＣスパッタ装置を用いた。形成されたＮｉ薄膜の上面に、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た後、エッチング法を用いてＮｉ薄膜をエッチングした。不要となったフォトレジストは、アセトン洗浄により除去した。こうして、図３に示すように、基板２の上面に、Ｎｉからなるソース電極３及びドレイン電極４を形成させた。形成されたソース電極３及びドレイン電極４の厚さは、１５０ｎｍであった。
【００４８】
次に、Ｓ２の半導体層形成工程が行われる。半導体層形成工程（Ｓ２）では、図４に示すように、ソース電極３及びドレイン電極４の間の基板２上面、及びソース電極３とドレイン電極４との上面に酸化物半導体層９が連続して形成される。酸化物半導体層９の形成方法は、半導体薄膜を形成した後、パターニングして不要部分を除去する方法が一般的である。製膜方法としてはスパッタリング法が好適であるが、これに制限されるものではない。パターニング法としては、フォトリソグラフィ法やスクリーン印刷法等を用いることができる。
【００４９】
本実施形態では、図３に示すソース電極３の上面、ドレイン電極４の上面、及び基板２の上面のうちのソース電極３、ドレイン電極４の設けられていない部位を覆うように、ＩｎＧａＺｎＯ４膜を形成した後、ＩｎＧａＺｎＯ４膜をパターニングして不要部分を除去することにより、ＩｎＧａＺｎＯ４からなる酸化物半導体層９を形成する。ＩｎＧａＺｎＯ４膜の製膜は、スパッタリング法により行われ、ターゲットとしてＩｎＧａＺｎＯ４が用いられるとともに、ＡｒとＯ２との混合ガスを流しながら行われる。ＩｎＧａＺｎＯ４膜を形成した後、フォトリソグラフィ法によりレジストパターンを形成し、有機酸系のＩＴＯエッチャントを用いて、エッチング法によりＩｎＧａＺｎＯ４膜をエッチングする。不要となったフォトレジストは、アセトン洗浄により除去する。こうして、図４に示すように、ソース電極３及びドレイン電極４の間の基板２上面、ソース電極３の上面、ドレイン電極４の上面に、ＩｎＧａＺｎＯ４からなる酸化物半導体層９を連続して形成させることができる。形成された酸化物半導体層９の厚さは、３０ｎｍであった。
【００５０】
次に、Ｓ３のゲート絶縁層形成工程が行われる。ゲート絶縁層形成工程（Ｓ３）は、図２に示すように、ソース電極３、ドレイン電極４、酸化物半導体層９を備えた基板２の上面を覆うように、非フッ素系有機樹脂層５１が形成される非フッ素系有機樹脂層形成工程（Ｓ３１）と、非フッ素系有機樹脂層５１の上面にアモルファスパーフルオロ樹脂層５２が形成されるアモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程（Ｓ３２）とからなる。
【００５１】
非フッ素系有機樹脂層形成工程（Ｓ３１）では、図５に示すように、ソース電極３、ドレイン電極４、酸化物半導体層９の各上面、及び基板２の上面のうちのソース電極３、ドレイン電極４、酸化物半導体層９が設けられていない部位を覆うように、非フッ素系有機樹脂層５１が形成される。非フッ素系有機樹脂層５１の形成方法に関しては特に限定するものではないが、塗布法を用いることがコストの面から好ましい。塗布法としては、各種方法が適用可能であり、具体的には、スピンコート法、スリットコート法、ディップコート法、スプレー法、ロールコート法、カーテンコート法、印刷法、液滴吐出法等のいずれをも用いることができる。
【００５２】
本実施形態では、ポリビニルフェノールを含有する非フッ素系有機樹脂層形成用溶液を、スピンコート法により、図４に示す酸化物半導体層９、ソース電極３、ドレイン電極４の各上面、及び基板２の上面のうちの酸化物半導体層９、ソース電極３、ドレイン電極４の設けられていない部位を覆うように塗布した後、熱処理を行った。非フッ素系有機樹脂層形成用溶液は、ＰＶＰ、メラミン−ホルムアルデヒド、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの混合溶液であり、各材料の重量比は、ＰＶＰ：メラミン−ホルムアルデヒド：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート＝１：２：１０である。熱処理は、ホットプレートを用いて行い、７０℃で１０分間加熱した後、１５０℃で１０分間加熱し、最後に２００℃で３０分間加熱することにより行った。熱処理後の非フッ素系有機樹脂層５１の厚さは、７００ｎｍであった。
【００５３】
アモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程（Ｓ３２）では、図６に示すように、非フッ素系有機樹脂層５１を覆うように、アモルファスパーフルオロ樹脂層５２を形成する。アモルファスパーフルオロ樹脂層５２の形成は、塗布法を用いて行われる。
【００５４】
本実施形態では、アモルファスパーフルオロ樹脂層形成用溶液を、スピンコート法により、図５に示す非フッ素系有機樹脂層５１の上面を覆うように塗布した後、熱処理を行った。アモルファスパーフルオロ樹脂層形成用溶液は、スピンコート法用に調整された、旭硝子株式会社製「サイトップ（登録商標）溶液」を用いた。熱処理は、ホットプレートを用いて行い、一例として、７０℃で１０分間加熱した後、１２０℃で１０分間加熱し、最後に２００℃で１０分間加熱することにより行った。熱処理後のアモルファスパーフルオロ樹脂層５２の厚さは、１００ｎｍであった。
【００５５】
次に、Ｓ４のゲート電極形成工程が行われる。ゲート電極形成工程（Ｓ４）では、図１に示すように、アモルファスパーフルオロ樹脂層５２の上面に、ゲート電極６が形成される。ゲート電極６の形成方法は、特に限定されない。ゲート電極６を形成する材質の薄膜を形成した後、パターニングして不要部分を除去する方法が一般的であるが、製膜方法、パターニング方法に関しても、各種方法を適用可能である。具体的には、製膜方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、めっき法などが適用可能であるし、パターニング法としては、フォトリソグラフィ法やスクリーン印刷法などが適用可能である。
【００５６】
本実施形態では、Ｎｉ薄膜を形成した後、Ｎｉ薄膜のパターニングを行い、不要部分を除去することにより、Ｎｉからなるゲート電極６を形成した。Ｎｉ薄膜の形成は、真空蒸着法により行った。Ｎｉ薄膜が形成された後、フォトリソグラフィ法により、レジストパターンを形成し、エッチング法により、Ｎｉ薄膜をエッチングした。不要となったフォトレジストは、アセトン洗浄により除去した。こうして、図１に示すように、アモルファスパーフルオロ樹脂層５２の上面に、Ｎｉからなるゲート電極６を形成した。形成されたゲート電極６の厚さは、２００ｎｍであった。
【００５７】
次に、上述の製造方法によって形成された酸化物薄膜トランジスタ１の効果を確認するため、酸化物薄膜トランジスタ１の性能評価を行った。この性能評価では、比較例１として、ゲート絶縁層５を非フッ素系有機樹脂層５１の一層のみで構成した酸化物薄膜トランジスタ１ａ、及び、比較例２として、ゲート絶縁層５をアモルファスパーフルオロ樹脂層５２の一層のみで構成した酸化物薄膜トランジスタ１ｂについても、性能評価を行った。以下、この性能評価について説明する。
【００５８】
はじめに、比較例１の酸化物薄膜トランジスタ１ａ、および比較例２の酸化物薄膜トランジスタ１ｂの断面構造について、図７および図８を参照して説明する。図７は、比較例１の酸化物薄膜トランジスタ１ａの縦断面図であり、図８は、比較例２の酸化物薄膜トランジスタ１ｂの縦断面図である。
【００５９】
図７に示す比較例１の酸化物薄膜トランジスタ１ａの構成は、ゲート絶縁層５を膜厚８００ｎｍの非フッ素系有機樹脂層５１の一層のみで構成したこと以外は、酸化物薄膜トランジスタ１と同様である。酸化物薄膜トランジスタ１ａは、第一実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程のうち、アモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程（Ｓ３２）のみを省いて製造することにより得られる。
【００６０】
また、図８に示す比較例２の酸化物薄膜トランジスタ１ｂは、ゲート絶縁層５を膜厚８００ｎｍのアモルファスパーフルオロ樹脂層５２の一層のみで構成したこと以外は、第一実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１と同様である。また、酸化物薄膜トランジスタ１ｂは、第一実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程のうち、非フッ素系有機樹脂層形成工程（Ｓ３１）のみを省いて製造することにより得られる。
【００６１】
次に、性能評価の方法および性能評価の結果について、図９乃至１１を参照して説明する。図９は、酸化物薄膜トランジスタ１のソース・ドレイン間に所定の電圧を印加して、ゲート電圧を変化させた際のソース・ドレイン間に流れる電流のグラフ（以下、電圧−電流特性という）である。図１０は、酸化物薄膜トランジスタ１ａの電圧−電流特性である。図１１は、酸化物薄膜トランジスタ１ｂの電圧−電流特性である。なお、図９乃至１１において、曲線ａは、熱処理前の酸化物薄膜トランジスタ１、１ａ、１ｂの電圧−電流特性を示し、曲線ｂは、熱処理後の酸化物薄膜トランジスタ１、１ａ、１ｂの電圧−電流特性を示す。
【００６２】
性能評価は、図９乃至１１に示す電圧−電流特性より求められる酸化物薄膜トランジスタの電界効果移動度と、ターンオン電圧とを指標として行った。電界効果移動度は、下記の式を用いて算出される。
Ｉｄｓ＝μＣｉｎＷ（Ｖｇ−Ｖｔｈ）２／２Ｌ
ただし、μは電界効果移動度、Ｉｄｓは飽和領域においてソース・ドレイン間に流れる電流（以下、ドレイン電流）、Ｃｉｎはゲート絶縁膜の単位面積当たりのキャパシタンス、Ｗはチャネル幅、Ｖｇはゲート電圧、Ｖｔｈは閾値電圧、Ｌはチャネル長である。また、ターンオン電圧は、酸化物薄膜トランジスタにおいて、オフ状態からオン状態になるときの境界となるゲート電圧である。ソース電極３、ドレイン電極４間に所定の電圧を印加して、ゲート電圧を変化させた際にソース電極３、ドレイン電極４間に流れる電流を測定し、得られた値から、電界効果移動度とターンオン電圧とを算出した。
【００６３】
また、性能評価は、形成後の酸化物薄膜トランジスタ１、１ａ、１ｂ、および形成後さらに熱処理が行われた酸化物薄膜トランジスタ１、１ａ、１ｂを対象として行った。熱処理は、形成後の酸化物薄膜トランジスタ１、１ａ、１ｂを、ホットプレートを用いて、２００℃で５分間加熱することにより行った。酸化物半導体層を有する酸化物薄膜トランジスタでは、酸化物半導体層中に水分が取り込まれると、その特性が不安定になる場合がある。そのため、トランジスタ特性を安定化させるために、形成後、熱処理を行い、酸化物半導体層中の水分を除去するのが一般的である。
【００６４】
はじめに、酸化物薄膜トランジスタ１における熱処理前後の電界効果移動度およびターンオン電圧について評価した。図９に示す酸化物薄膜トランジスタ１の電圧−電流特性に基づき、電界効果移動度およびターンオン電圧を求めると、熱処理前は、電界効果移動度が７．２ｃｍ２／Ｖｓ、ターンオン電圧が−１０Ｖであった（曲線ａ）。また、熱処理後には、電界効果移動度が７．６ｃｍ２／Ｖｓ、ターンオン電圧が−１０Ｖであった（曲線ｂ）。これにより、第一実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１では、熱処理を行うことにより、電界効果移動度がやや向上することが判明した。また、熱処理前後で、ターンオン電圧はほとんど変化しないことが判明した。これにより、高い電界効果移動度を有し、かつ熱処理によるターンオン電圧の変動のない安定した特性を有する酸化物薄膜トランジスタ１が得られることが示された。
【００６５】
なお、酸化物薄膜トランジスタ１について、同様の実験を複数回行い、電界効果移動度、およびターンオン電圧を求めたところ、再現性の良い結果が得られた。これにより、酸化物薄膜トランジスタ１は、安定したトランジスタ特性を有することが確認された。
【００６６】
次に、酸化物薄膜トランジスタ１ａにおける熱処理前後の電界効果移動度およびターンオン電圧について評価した。図１０に示す酸化物薄膜トランジスタ１ａの電圧−電流特性に基づき、電界効果移動度およびターンオン電圧を求めると、熱処理前は、電界効果移動度が４．９ｃｍ２／Ｖｓ、ターンオン電圧が−７．５Ｖであった（曲線ａ）。また、熱処理後には、電界効果移動度が５．２ｃｍ２／Ｖｓ、ターンオン電圧が−５０Ｖ以下であった（曲線ｂ）。これにより、比較例１の酸化物薄膜トランジスタ１ａでは、熱処理を行うことにより、ターンオン電圧が大幅に負にシフトすることが示された。トランジスタの駆動電圧を低くするためには、ターンオン電圧の絶対値を小さくする必要があるが、酸化物薄膜トランジスタ１ａでは、熱処理を行うことにより、ターンオン電圧の絶対値が大きくなってしまう場合があることが示された。
【００６７】
なお、酸化物薄膜トランジスタ１ａについて、同様の実験を複数回行い、電界効果移動度、およびターンオン電圧を求めたところ、熱処理前、熱処理後ともに、結果に再現性が得られなかった。これにより、酸化物薄膜トランジスタ１ａのトランジスタ特性は、安定していないことが確認された。
【００６８】
次に、酸化物薄膜トランジスタ１ｂにおける熱処理前後の電界効果移動度およびターンオン電圧について評価した。図１１に示す酸化物薄膜トランジスタ１ｂの電圧−電流特性に基づき、電界効果移動度およびターンオン電圧を求めると、熱処理前は、電界効果移動度が０．３２ｃｍ２／Ｖｓ、ターンオン電圧が−２０Ｖであった（曲線ａ）。また、熱処理後には、電界効果移動度が０．３１ｃｍ２／Ｖｓ、ターンオン電圧が−２０Ｖであった（曲線ｂ）。これにより、比較例２の酸化物薄膜トランジスタ１ｂでは、第一実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１と比較して、電界効果移動度が低く、ターンオン電圧の絶対値が大きいことが示された。薄膜トランジスタのターンオン電圧は、ゲート絶縁層の静電容量の反比例に近似することが知られている。また、ゲート絶縁層の静電容量は、ゲート絶縁層を形成する材料の比誘電率に比例する。比較例２の酸化物薄膜トランジスタ１ｂでは、ゲート絶縁層５が、誘電率の低いアモルファスパーフルオロ樹脂層５２のみから形成されているため、ターンオン電圧の絶対値が大きくなったものと推測される。
【００６９】
一方、第一実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１では、ゲート絶縁層５が、アモルファスパーフルオロ樹脂よりも比誘電率の高い架橋ＰＶＰからなる非フッ素系有機樹脂層５１と、アモルファスパーフルオロ樹脂層５２との積層構造であるため、ターンオン電圧の絶対値を小さくすることができたものと推測される。
【００７０】
以上説明したように、第一実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１は、酸化物半導体層９上面に積層するゲート絶縁層５を、酸化物半導体層９を覆う非フッ素系有機樹脂層５１と、非フッ素系有機樹脂層５１を覆うアモルファスパーフルオロ樹脂層５２とから構成した。アモルファスパーフルオロ樹脂層５２をゲート絶縁層５の構成要素とすることにより、良好かつ安定した特性を有するとともに、熱処理を行った場合にも、特性の変化が殆どない酸化物薄膜トランジスタ１が得られる。
【００７１】
また、ゲート絶縁層５が、撥水性のアモルファスパーフルオロ樹脂層５２を備えている。そのため、ゲート絶縁層５の上面にゲート電極６を形成させる際に行われるパターニング中の洗浄処理において、洗浄水が、ゲート絶縁層５を透過して、ゲート絶縁層５の下面の酸化物半導体層９まで到達することがない。酸化物半導体層９に水分が吸着してしまうと、酸化物薄膜トランジスタ１の特性は不安定になることが知られている。酸化物薄膜トランジスタ１では、洗浄水が酸化物半導体層９に到達することを防止して、酸化物薄膜トランジスタ１の特性を安定させることができる。
【００７２】
また、非フッ素系有機樹脂層５１の材質として、誘電率の高いポリビニルフェノール（ＰＶＰ）を採用したため、ゲート絶縁層５の誘電率を向上させ、酸化物薄膜トランジスタ１のターンオン電圧の絶対値を小さくすることができる。よって、駆動電圧の小さい酸化物薄膜トランジスタ１を得ることができる。
【００７３】
また、非フッ素系有機樹脂層５１、およびアモルファスパーフルオロ樹脂層５２は、ともに塗布法により、低温形成することが可能である。そのため、大がかりな装置を用いることなく、簡単、且つ安価に、ゲート絶縁層５を形成することが可能である。しかも、下面側に形成された酸化物半導体層９にダメージを与えることなく、ゲート絶縁層５を形成させることが可能である。さらに、耐熱性の低い可撓性プラスチック基板を基板として採用することができ、その場合には可撓性を備える酸化物薄膜トランジスタの製造が可能となる。
【００７４】
また、酸化物半導体層９の上面には、非フッ素系有機樹脂層５１のみが接触する構成とし、非フッ素系有機樹脂層５１の材質として、酸化物半導体に対する反応性の低いポリビニルフェノール（ＰＶＰ）を採用した。よって、ゲート絶縁層５の形成過程において、酸化物半導体層９はダメージを受けることがない。そのため、酸化物半導体層９の半導体特性を維持することができ、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタ１を形成することができる。
【００７５】
また、ソース電極３とドレイン電極４とが形成された後で、酸化物半導体層９が形成されている。そのため、ソース電極３やドレイン電極４が形成される際に、酸化物半導体層９がダメージを受けることがない。
【００７６】
その上、酸化物半導体層９の材料として、ＩｎＧａＺｎＯ４を採用しているため、半導体層形成工程（Ｓ２）における製膜は、室温で行うことが可能である。そのため、可撓性を有するプラスチック基板を基板として採用することができ、その場合には可撓性を備える酸化物薄膜トランジスタの製造が可能となる。しかも、高い電界効果移動度を持つ酸化物薄膜トランジスタを実現できる。
【００７７】
次に、第二実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１２について、図１２および図１３を参照して説明する。図１２は、第二実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１２の縦断面図であり、図１３は、酸化物薄膜トランジスタ１２の製造工程を示すフローチャートである。第二実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１２は、ゲート絶縁層５０において、非フッ素系有機樹脂層５１がアモルファスパーフルオロ樹脂層５２よりも上側に形成されることのほかは、第一実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１と同様の構成である。したがって、ゲート絶縁層５０における非フッ素系有機樹脂層５１とアモルファスパーフルオロ樹脂層５２との積層順のみを重点的に説明し、その他の構成については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７８】
初めに、第二実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１２の断面構造について説明する。酸化物薄膜トランジスタ１２では、図１２に示すように、基板２の上面にソース電極３及びドレイン電極４が離間して設けられている。ソース電極３の上面及びドレイン電極４の上面と、ソース電極３及びドレイン電極４に挟まれる基板２の上面とには、酸化物半導体層９が連続して設けられている。そして、酸化物半導体層９とソース電極３とドレイン電極４と基板２とを覆うように、ゲート絶縁層５０が設けられている。ゲート絶縁層５０は、少なくとも酸化物半導体層９を覆う下側のアモルファスパーフルオロ樹脂層５２と、アモルファスパーフルオロ樹脂層５２を覆う上側の非フッ素系有機樹脂層５１とから構成されている。非フッ素系有機樹脂層５１の上面には、酸化物半導体層９に対向する位置に、ゲート電極６が設けられている。酸化物薄膜トランジスタ１２の各構成要素の材質は、第一実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１と同様である。
【００７９】
次に、第二実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１２の製造工程について説明する。第二実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１２の製造工程は、図１３に示すように、基板２の上面にソース電極３及びドレイン電極４を各々形成するソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１）と、ソース電極３及びドレイン電極４の間の基板２上面に酸化物半導体層９を形成する半導体層形成工程（Ｓ２）と、少なくとも酸化物半導体層９の上面にゲート絶縁層５を形成するゲート絶縁層形成工程（Ｓ３０）と、ゲート絶縁層５の上面にゲート電極６を形成するゲート電極形成工程（Ｓ４）とから構成されている。ソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１）、半導体層形成工程（Ｓ２）、およびゲート電極形成工程（Ｓ４）については、第一実施形態と同様であるため、説明を省略し、ゲート絶縁層形成工程（Ｓ３０）についてのみ説明する。
【００８０】
第二実施形態におけるゲート絶縁層形成工程（Ｓ３０）は、少なくとも酸化物半導体層９の上面を覆うようにアモルファスパーフルオロ樹脂層５２を形成するアモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程（Ｓ３０１）と、アモルファスパーフルオロ樹脂層５２の上面を覆うように非フッ素系有機樹脂層５１を形成する非フッ素系有機樹脂層形成工程（Ｓ３０２）とからなる。
【００８１】
アモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程（Ｓ３０１）について説明する。アモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程（Ｓ３０１）では、はじめに、アモルファスパーフルオロ樹脂層形成用溶液を、スピンコート法により、酸化物半導体層９、ソース電極３、ドレイン電極４の各上面、及び基板２の上面のうちの酸化物半導体層９、ソース電極３、ドレイン電極４の設けられていない部位を覆うように塗布した後、熱処理を行った。アモルファスパーフルオロ樹脂層形成用溶液は、スピンコート法用に調整された、旭硝子株式会社製の「サイトップ（登録商標）溶液」を用いた。熱処理は、ホットプレートを用いて行い、７０℃で１０分間加熱した後、１２０℃で１０分間加熱し、最後に２００℃で１０分間加熱することにより行った。熱処理の後、酸素、アルゴン、窒素などのプラズマ処理により、アモルファスパーフルオロ樹脂層５２の上面を親水化した。第二実施形態のアモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程（Ｓ３０１）は、熱処理の後、上面の親水化のためにプラズマ処理をおこなう点で、第一実施形態におけるアモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程（Ｓ３２）とは異なる。
【００８２】
次に、非フッ素系有機樹脂層形成工程（Ｓ３０２）について説明する。非フッ素系有機樹脂層形成工程（Ｓ３０２）では、ポリビニルフェノールを含有する非フッ素系有機樹脂層形成用溶液を、スピンコート法により、アモルファスパーフルオロ樹脂層の上面に塗布した後、熱処理を行った。非フッ素系有機樹脂層形成用溶液は、ＰＶＰ、メラミン−ホルムアルデヒド、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの混合溶液であり、各材料の重量比は、ＰＶＰ：メラミン−ホルムアルデヒド：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート＝１：２：１０である。熱処理は、ホットプレートを用いて行い、７０℃で１０分間加熱した後、１５０℃で１０分間加熱し、最後に２００℃で３０分間加熱することにより行った。
【００８３】
第二実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１２でも、第一実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１と同様の効果が得られる。また、第二実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１２では、アモルファスパーフルオロ樹脂層５２が非フッ素系有機樹脂層５１に覆われて、外部に露出しない。非フッ素系有機樹脂層５１を形成する架橋ＰＶＰは、アモルファスパーフルオロ樹脂よりも硬度が高いことから、ゲート絶縁層５０の物理的耐性を向上させることができる。これにより、ゲート絶縁層５０がダメージを受けることによる、酸化物薄膜トランジスタ１２の特性の悪化を抑制できる。特に、ゲート絶縁層５０を形成した後に行われるゲート電極形成工程（Ｓ４）におけるゲート絶縁層５０へのダメージを軽減させ、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタ１２を得ることができる。
【００８４】
次に、第三実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１００について説明する。第三実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１００は、第一実施形態、第二実施形態とは異なり、ゲート電極１０６がソース電極１０３やドレイン電極１０４より下側に位置する、所謂「ボトムゲート型」の酸化物薄膜トランジスタである。第三実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１００は、ボトムゲート型であることの他、層間絶縁層１０５が非フッ素系有機樹脂層１５１とアモルファスパーフルオロ樹脂層１５２の二層により形成されることに特徴を有する。また、層間絶縁層１０５を貫通するコンタクトホール１１１が設けられている点、画素電極１１２が設けられている点で第一実施形態、第二実施形態と異なる。なお、第一実施形態と同一部分の説明については省略する。
【００８５】
はじめに、酸化物薄膜トランジスタ１００の断面構造について、図１４を参照して説明する。図１４は、第三実施形態である酸化物薄膜トランジスタ１００の縦断面図である。酸化物薄膜トランジスタ１００は、板状の基板１０２を有し、基板１０２上にゲート電極１０６が設けられている。そして、基板１０２とゲート電極１０６とを覆うように、第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０が設けられている。第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面には、ソース電極１０３とドレイン電極１０４とが離間して設けられている。また、ソース電極１０３とドレイン電極１０４との間の第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面、ソース電極１０３の上面、ドレイン電極１０４の上面には、酸化物半導体層１０９が連続して設けられている。
【００８６】
そして、酸化物半導体層１０９の上面と、ソース電極１０３及びドレイン電極１０４の各上面と、第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面とは、層間絶縁層１０５により覆われている。層間絶縁層１０５は、下側の非フッ素系有機樹脂層１５１と上側のアモルファスパーフルオロ樹脂層１５２とからなる。層間絶縁層１０５の上面には画素電極１１２が設けられている。また、画素電極１１２とドレイン電極１０４との間には、層間絶縁層１０５を貫通するコンタクトホール１１１が設けられている。なお、第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０が本発明の第１の絶縁層に相当し、層間絶縁層１０５が本発明の第２の絶縁層に相当する。
【００８７】
基板１０２の材質は、第一実施形態の基板２の材質と同様である。基板１０２の上面に形成されたゲート電極１０６の材質は、第一実施形態のゲート電極６の材質と同様である。
【００８８】
基板１０２の上面、およびゲート電極１０６の上面を覆うように設けられた第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０は、一層からなり、絶縁物質により形成されている。絶縁物質として無機絶縁物質を採用する場合は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＴｉＯ２等が適用可能である。また、絶縁物質として有機絶縁物質を採用する場合は、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＶＰ（ポリパラビニルフェノール）等が適用可能である。なお、第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０の材質としては、絶縁性能、耐性の観点から、無機絶縁物質を採用する方がより好ましい。
【００８９】
第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に離間して設けられたソース電極１０３、ドレイン電極１０４の材質は、第一実施形態のソース電極３、ドレイン電極４の材質と同様である。ソース電極１０３とドレイン電極１０４との間の第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面、ソース電極１０３の上面、ドレイン電極１０４の上面に設けられた酸化物半導体層１０９の材質は、第一実施形態、第二実施形態の酸化物半導体層９の材質と同様である。
【００９０】
基板１０２、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４、酸化物半導体層１０９の上面に設けられた層間絶縁層１０５は、第一実施形態におけるゲート絶縁層５と同様の構成である。層間絶縁層１０５は、下側の非フッ素系有機樹脂層１５１と上側のアモルファスパーフルオロ樹脂層１５２とからなる。第三実施形態において層間絶縁層１０５を形成している非フッ素系有機樹脂層１５１およびアモルファスパーフルオロ樹脂層１５２の材質は、第一実施形態においてゲート絶縁層５を形成している非フッ素系有機樹脂層５１およびアモルファスパーフルオロ樹脂層５２と同様である。
【００９１】
層間絶縁層１０５の上面に形成される画素電極１１２は、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）により形成される。
【００９２】
次に、酸化物薄膜トランジスタ１００の製造方法について、図１５乃至図２２を参照して説明する。図１５は、酸化物薄膜トランジスタ１００の製造工程を示すフローチャートであり、図１６は、基板１０２の上面にゲート電極１０６が形成された状態の縦断面図である。また、図１７は、図１６に示す基板１０２、ゲート電極１０６の上面に、第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０が形成された状態の縦断面図であり、図１８は、第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４が形成された状態の縦断面図である。
【００９３】
また、図１９は、ソース電極１０３の上面、ドレイン電極１０４の上面、及びソース電極１０３とドレイン電極１０４との間の、第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に酸化物半導体層１０９が形成された状態の縦断面図である。また、図２０は、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４、酸化物半導体層１０９、及び第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に、非フッ素系有機樹脂層１５１が形成された状態の縦断面図であり、図２1は、非フッ素系有機樹脂層１５１の上面にアモルファスパーフルオロ樹脂層１５２が形成された状態の縦断面図である。図２２は、非フッ素系有機樹脂層１５１およびアモルファスパーフルオロ樹脂層１５２を貫通するコンタクトホール１１１が形成された状態の縦断面図である。
【００９４】
酸化物薄膜トランジスタ１００の製造工程は、図１５に示すように、ゲート電極形成工程（Ｓ１０１）と、ゲート絶縁層形成工程（Ｓ１０２）と、ソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１０３）と、半導体層形成工程（Ｓ１０４）と、層間絶縁層形成工程（Ｓ１０５）と、コンタクトホール形成工程（Ｓ１０６）と、画素電極形成工程（Ｓ１０７）とを備えている。層間絶縁層形成工程（Ｓ１０５）は、非フッ素系有機樹脂層形成工程（Ｓ１５１）とアモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程（Ｓ１５２）とから構成されている。以下、各工程について具体的に説明する。
【００９５】
初めに、ゲート電極形成工程（Ｓ１０１）が行われる。ゲート電極形成工程（Ｓ１０１）では、基板１０２の上面にゲート電極１０６が形成される。具体的には、まず、基板１０２を洗浄し、基板１０２の上面に、Ｎｉ薄膜が形成される。Ｎｉ薄膜の形成は、スパッタリング法により行われる。このときのターゲットとしてはＮｉが使用され、装置としてはＤＣスパッタ装置が用いられる。形成されたＮｉ薄膜の上面に、フォトリソグラフィ法により、レジストパターンが形成され、エッチング法により、Ｎｉ薄膜がエッチングされる。最後に、不要となったフォトレジストを、アセトン洗浄により除去する。こうして、図１６に示すように、基板１０２の上面に、Ｎｉからなるゲート電極１０６を形成させることができる。
【００９６】
次に、ゲート絶縁層形成工程が行われる（Ｓ１０２）。ゲート絶縁層形成工程（Ｓ１０２）では、図１６に示すゲート電極１０６の上面、及び基板１０２の上面のうちのゲート電極１０６が設けられていない部位に、ＳｉＯ２膜が形成される。ＳｉＯ２膜の製膜は、スパッタリング法により行われ、ターゲットとしてはＳｉＯ２が使用されるとともに、ＡｒとＯ２との混合ガスを流しながら行われる。こうして、図１７に示すように、ゲート電極１０６の上面、及び基板１０２の上面のうちのゲート電極１０６が設けられていない部位に、ＳｉＯ２からなる第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０が形成される。
【００９７】
次に、ソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１０３）が行われる。ソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１０３）では、図１７に示す第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に、Ｎｉ薄膜を製膜し、パターニングして不要部分を除去することにより、図１８に示すように、ソース電極１０３およびドレイン電極１０４を形成する。形成条件は、ゲート電極１０６と同様であるため、説明を省略する。
【００９８】
次に、半導体層形成工程（Ｓ１０４）が行われる。半導体層形成工程（Ｓ１０４）では、図１９に示すように、ソース電極１０３及びドレイン電極１０４の間の、第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面、ソース電極１０３の上面、ドレイン電極１０４の上面に、酸化物半導体層１０９が連続して形成される。半導体層形成工程（Ｓ１０４）では、初めに、図１８に示すソース電極１０３の上面と、ドレイン電極１０４の上面と、第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面のうちのソース電極１０３、ドレイン電極１０４が設けられていない部位とを覆うように、ＩｎＧａＺｎＯ４膜を形成する。その後、ＩｎＧａＺｎＯ４膜をパターニングして不要部分を除去することにより、ＩｎＧａＺｎＯ４からなる酸化物半導体層１０９を形成する。ＩｎＧａＺｎＯ４膜の形成は、スパッタリング法により行われ、ターゲットとしてＩｎＧａＺｎＯ４が用いられるとともに、ＡｒとＯ２との混合ガスを流しながら行われる。ＩｎＧａＺｎＯ４膜を形成した後、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、ＩｎＧａＺｎＯ４膜をエッチングする。最後に、不要となったフォトレジストを、アセトン洗浄により除去する。こうして、図１９に示すように、ソース電極１０３及びドレイン電極１０４の間の第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面、ソース電極１０３の上面、ドレイン電極１０４の上面に、ＩｎＧａＺｎＯ４からなる酸化物半導体層１０９を連続して形成させることができる。
【００９９】
次に、層間絶縁層形成工程（Ｓ１０５）が行われる。層間絶縁層形成工程（Ｓ１０５）は、図１５に示すように、下側の非フッ素系有機樹脂層１５１を形成する非フッ素系有機樹脂層形成工程（Ｓ１５１）と、上側のアモルファスパーフルオロ樹脂層１５２を形成するアモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程（Ｓ１５２）とからなる。
【０１００】
非フッ素系有機樹脂層形成工程（Ｓ１５１）では、図２０に示すように、酸化物半導体層１０９、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４の各上面、及び第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面のうち酸化物半導体層１０９、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４の設けられていない部位を覆うように、非フッ素系有機樹脂層１５１が形成される。非フッ素系有機樹脂層形成工程（Ｓ１５１）では、ＰＶＰを含有する非フッ素系有機樹脂層形成用溶液を、スピンコート法により、図１９に示す酸化物半導体層１０９、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４の各上面、及び第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面のうちの酸化物半導体層１０９、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４の設けられていない部位に塗布した後、熱処理を行う。非フッ素系有機樹脂層形成用溶液は、ＰＶＰ、メラミン−ホルムアルデヒド、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの混合溶液であり、各材料の重量比は、ＰＶＰ：メラミン−ホルムアルデヒド：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート＝１：２：１０である。熱処理は、ホットプレートを用いて行われ、７０℃で１０分間加熱した後、１５０℃で１０分間加熱し、最後に２００℃で３０分間加熱することにより行われる。
【０１０１】
アモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程（Ｓ１５２）では、図２１に示すように、非フッ素系有機樹脂層１５１の上面を覆うように、アモルファスパーフルオロ樹脂層１５２が形成される。アモルファスパーフルオロ樹脂層形成工程（Ｓ１５２）では、アモルファスパーフルオロ樹脂層形成用溶液を、スピンコート法により、基板２、ソース電極３、ドレイン電極４、酸化物半導体層９の上面に塗布した後、熱処理を行った。アモルファスパーフルオロ樹脂層形成用溶液は、スピンコート法用に調製された、旭硝子株式会社製の「サイトップ（登録商標）溶液」を用いた。熱処理は、ホットプレートを用いて行い、７０℃で１０分間加熱した後、１２０℃で１０分間加熱し、最後に２００℃で１０分間加熱することにより行った。
【０１０２】
次に、コンタクトホール形成工程（Ｓ１０６）が行われる。コンタクトホール形成工程（Ｓ１０６）では、非フッ素系有機樹脂層１５１とアモルファスパーフルオロ樹脂層１５２とを貫通するコンタクトホール１１１が形成される。コンタクトホール形成工程（Ｓ１０６）では、初めに、コンタクトホール１１１に対応する箇所に開口部を備えたレジストマスクを、図２1に示すアモルファスパーフルオロ樹脂層１５２の上面に形成させる。そして、ドライエッチング法により、アモルファスパーフルオロ樹脂層１５２と非フッ素系有機樹脂層１５１とをエッチングする。エッチングガスは酸素が用いられる。こうして、図２２に示すように、コンタクトホール１１１を形成させることができる。
【０１０３】
次に、画素電極形成工程が行われる（Ｓ１０７）。画素電極形成工程（Ｓ１０７）では、アモルファスパーフルオロ樹脂層１５２の上面に、ＩＴＯ薄膜が形成された後、パターニングして不要部分が除去されることにより、ＩＴＯからなる画素電極１１２が形成される。ＩＴＯ膜の形成は、スパッタリング法により行われる。ＩＴＯ膜形成後、レジストパターンを形成し、ＩＴＯ膜をエッチングする。そして、不要となったフォトレジストを、アセトン洗浄により除去する。こうして、図１４に示すように、アモルファスパーフルオロ樹脂層１５２の上面に画素電極１１２を形成させることができる。
【０１０４】
以上詳述した、第三実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１００の製造方法によれば、酸化物半導体層１０９の上面に積層する層間絶縁層１０５を、酸化物半導体層１０９を覆う非フッ素系有機樹脂層１５１と、非フッ素系有機樹脂層１５１を覆うアモルファスパーフルオロ樹脂層１５２とから構成した。アモルファスパーフルオロ樹脂層１５２を層間絶縁層１０５の構成要素とすることにより、層間絶縁層１０５の形成後に熱処理を行った場合の酸化物薄膜トランジスタ１００の特性変化を抑制できる。
【０１０５】
また、非フッ素系有機樹脂層１５１、およびアモルファスパーフルオロ樹脂層１５２を、塗布法により、低温形成している。そのため、大がかりな装置を用いることなく、簡単、且つ安価に、層間絶縁層１０５を形成することが可能である。しかも、層間絶縁層１０５の下面側に形成された酸化物半導体層１０９にダメージを与えることなく、層間絶縁層１０５を形成させることが可能である。さらに、耐熱性の低い可撓性プラスチック基板を基板として採用することができ、その場合には可撓性を備える酸化物薄膜トランジスタの製造が可能となる。
【０１０６】
また、酸化物半導体層１０９の上面には、非フッ素系有機樹脂層１５１のみが接触する構成とし、非フッ素系有機樹脂層１５１の材質として、酸化物半導体に対する反応性の低いポリビニルフェノール（ＰＶＰ）を採用した。よって、層間絶縁層１０５の形成過程において、酸化物半導体層１０９はダメージを受けることがない。そのため、酸化物半導体層１０９の半導体特性を維持することができ、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタ１００を形成することができる。
【０１０７】
また、ソース電極１０３とドレイン電極１０４とが形成された後で、酸化物半導体層１０９が形成されている。そのため、ソース電極１０３やドレイン電極１０４が形成される際に、酸化物半導体層１０９がダメージを受けることがない。
【０１０８】
その上、酸化物半導体層１０９の材料として、ＩｎＧａＺｎＯ４を採用しているため、半導体層形成工程（Ｓ１０４）における製膜は、室温で行うことが可能である。そのため、可撓性を有するプラスチック基板を基板として採用することができ、その場合には可撓性を備える酸化物薄膜トランジスタの製造が可能となる。しかも、高い電界効果移動度を持つ酸化物薄膜トランジスタを実現できる。
【０１０９】
尚、本発明は、詳述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。例えば、酸化物薄膜トランジスタを構成する基板、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、ゲート絶縁層、酸化物半導体層の材料、大きさ、形状は実施形態の場合に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。
【０１１０】
また、第一実施形態〜第三実施形態では、ソース電極とドレイン電極とを形成させた後に酸化物半導体層を形成させたが、酸化物半導体層を形成させた後にソース電極とドレイン電極とを形成させてもよい。この場合には、酸化物半導体層の形成過程で、ソース電極、ドレイン電極が酸化されることがないので、ソース電極とドレイン電極との材料を選択する際の選択の幅を広げることができる。
【０１１１】
また、第三実施形態における層間絶縁層形成工程（Ｓ１０５）では、まず、酸化物半導体層１０９の上面に非フッ素系有機樹脂層１５１を形成し、その上面にアモルファスパーフルオロ樹脂層１５２を形成した。しかし、第二実施形態のゲート絶縁層形成工程（Ｓ３０）と同様に、まず、酸化物半導体層１０９の上面にアモルファスパーフルオロ樹脂層１５２を形成し、その上面に非フッ素系有機樹脂層１５１を形成してもよい。この場合には、硬度の低いアモルファスパーフルオロ樹脂層１５２が、非フッ素系有機樹脂層１５１に覆われて外部に露出しない。また、非フッ素系有機樹脂層１５１の材質として、高い硬度を有する材質を選択すれば、層間絶縁層１０５の物理的耐性を向上させることができる。これにより、層間絶縁層１０５がダメージを受けることによる、酸化物薄膜トランジスタ１００の特性の悪化を抑制できる。特に、層間絶縁層１０５を形成した後に行われる画素電極形成工程（Ｓ１０７）における層間絶縁層１０５へのダメージを軽減させ、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタ１００を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明の酸化物薄膜トランジスタ及び酸化物薄膜トランジスタの製造方法は、所謂ボトムゲート型またはトップゲート型の酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】第一実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１の縦断面図である。
【図２】第一実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】基板２の上面にソース電極３とドレイン電極４とが形成された状態の縦断面図である。
【図４】図３に示すソース電極３とドレイン電極４との間に酸化物半導体層９が形成された状態の縦断面図である。
【図５】基板２とソース電極３とドレイン電極４と酸化物半導体層９との上面に、非フッ素系有機樹脂層５１が形成された状態の縦断面図である。
【図６】非フッ素系有機樹脂層５１の上面にアモルファスパーフルオロ樹脂層５２が形成された状態の縦断面図である。
【図７】比較例１の酸化物薄膜トランジスタ１ａの縦断面図である。
【図８】比較例２の酸化物薄膜トランジスタ１ｂの縦断面図である。
【図９】酸化物薄膜トランジスタ１の電圧−電流特性である。
【図１０】酸化物薄膜トランジスタ１ａの電圧−電流特性である。
【図１１】酸化物薄膜トランジスタ１ｂの電圧−電流特性である。
【図１２】第二実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１２の縦断面図である。
【図１３】第二実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１２の製造工程を示すフローチャートである。
【図１４】第三実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１００の縦断面図である。
【図１５】酸化物薄膜トランジスタ１００の製造工程を示すフローチャートである。
【図１６】基板１０２の上面にゲート電極１０６が形成された状態の縦断面図である。
【図１７】基板１０２、ゲート電極１０６の上面に、第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０が形成された状態の縦断面図である。
【図１８】第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４が形成された状態の縦断面図である。
【図１９】ソース電極１０３とドレイン電極１０４との間に酸化物半導体層１０９が形成された状態の縦断面図である。
【図２０】ソース電極１０３、ドレイン電極１０４、酸化物半導体層１０９、第三実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に、非フッ素系有機樹脂層１５１が形成された状態の縦断面図である。
【図２１】非フッ素系有機樹脂層１５１の上面にアモルファスパーフルオロ樹脂層１５２が形成された状態の縦断面図である。
【図２２】非フッ素系有機樹脂層１５１およびアモルファスパーフルオロ樹脂層１５２を貫通するコンタクトホール１１１が形成された状態の縦断面図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１      酸化物薄膜トランジスタ
２      基板
３      ソース電極
４      ドレイン電極
５      ゲート絶縁層
６      ゲート電極
９      酸化物半導体層
１２    酸化物薄膜トランジスタ
５０    ゲート絶縁層
５１    非フッ素系有機樹脂層
５２    アモルファスパーフルオロ樹脂層
１００  酸化物薄膜トランジスタ
１０２  基板
１０３  ソース電極
１０４  ドレイン電極
１０５  層間絶縁層
１０６  ゲート電極
１０９  酸化物半導体層
１１０  第三実施形態におけるゲート絶縁層
１１１  コンタクトホール
１１２  画素電極
１５１  非フッ素系有機樹脂層
１５２  アモルファスパーフルオロ樹脂層
１ａ    酸化物薄膜トランジスタ
１ｂ    酸化物薄膜トランジスタ
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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