(57)【要約】【課題】素子の劣化及び均一度の低下を防止する酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供する。【解決手段】酸化物薄膜トランジスタの製造方法は、基板１１０上にゲート電極１２１を形成する段階と、基板１１０上にゲート絶縁膜１１５を形成する段階と、ゲート絶縁膜１１５上にチャネル領域の側面にテーパを有する１次アクティブ層１２４ａを形成し、１次アクティブ層１２４ａ上にソース／ドレイン電極を形成する段階と、ソース／ドレイン電極１２２、１２３の上部に、非晶質酸化亜鉛系半導体からなる２次アクティブ層１２４ｂを、１次アクティブ層１２４ａのテーパと接触するように形成する段階とを含み、１次アクティブ層１２４ａは、ソース／ドレイン電極１２２、１２３のウェットエッチング中に低い選択比でエッチングされることにより、側面にテーパが形成される。【選択図】図１
2010278412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にゲート電極を形成する段階と、
前記基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜上にチャネル領域の側面にテーパを有する１次アクティブ層を形成し、前記１次アクティブ層上にソース／ドレイン電極を形成する段階と、
前記ソース／ドレイン電極の上部に、非晶質酸化亜鉛系半導体からなる２次アクティブ層を、前記１次アクティブ層のテーパと接触するように形成する段階と、を含み、
前記１次アクティブ層は、前記ソース／ドレイン電極のウェットエッチング中に低い選択比でエッチングされることにより、側面にテーパが形成される
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２】
前記基板は、ガラス基板又はプラスチック基板で形成され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の製造方法。
【請求項３】
前記１次アクティブ層及び前記２次アクティブ層は、非晶質酸化亜鉛（ＺｎＯ）系半導体で形成され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の製造方法。
【請求項４】
前記１次アクティブ層は、非晶質酸化亜鉛系半導体を用いて１０〜２０００Åの厚さに形成され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の製造方法。
【請求項５】
前記ソース／ドレイン電極は、
前記１次アクティブ層上に形成された第１ソース／ドレイン電極と、
前記第１ソース／ドレイン電極上に形成され、上部の前記２次アクティブ層と電気的に接続される第２ソース／ドレイン電極と、
を含む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の製造方法。
【請求項６】
基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極が形成された基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成され、チャネル領域の側面にテーパを有する１次アクティブ層と、
前記１次アクティブ層上に形成されたソース／ドレイン電極と、
前記ソース／ドレイン電極の上部に形成され、非晶質酸化亜鉛系半導体からなる２次アクティブ層と、を含み、
前記２次アクティブ層が前記１次アクティブ層のテーパと接触することにより、前記ソース／ドレイン電極の段差による前記２次アクティブ層の断線を防止する
ことを特徴とする酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記１次アクティブ層及び前記２次アクティブ層は、非晶質酸化亜鉛（ＺｎＯ）系半導体からなることを特徴とする請求項６に記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項８】
前記１次アクティブ層は、非晶質酸化亜鉛系半導体を用いて１０〜２０００Åの厚さに形成されることを特徴とする請求項６に記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項９】
前記１次アクティブ層は、前記ソース／ドレイン電極のウェットエッチング中に低い選択比でエッチングされることにより、側面にテーパが形成されることを特徴とする請求項６に記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【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し、特にアクティブ層として非晶質酸化亜鉛系半導体を使用したボトムゲート構造の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】
近年、情報ディスプレイへの関心が高まり、携帯可能な情報機器への要求が高まるにつれて、既存の表示装置であるブラウン管（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ：ＣＲＴ）に代わる軽量、薄型のフラットパネルディスプレイ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＰＤ）に関する研究及び商業化が重点的に行われている。特に、このようなフラットパネルディスプレイのうち、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）は、液晶の光学的異方性を利用して画像を表現する装置であって、解像度、カラー表示、画質などに優れており、ノートパソコンやデスクトップパソコンのモニタなどに盛んに適用されている。
【０００３】
液晶表示装置は、カラーフィルタ基板と、アレイ基板と、カラーフィルタ基板とアレイ基板との間に形成された液晶層とを含む。
液晶表示装置に主として用いられる駆動方式であるアクティブマトリクス（Ａｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｒｉｘ：ＡＭ）方式は、スイッチング素子として非晶質シリコン薄膜トランジスタ（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ａ−Ｓｉ  ＴＦＴ）を使用して画素部の液晶分子を駆動する方式である。
【０００４】
以下、図８を参照して、一般的な液晶表示装置の構造について詳細に説明する。
図８は、一般的な液晶表示装置を概略的に示す分解斜視図である。
図８に示すように、液晶表示装置は、カラーフィルタ基板５と、アレイ基板１０と、カラーフィルタ基板５とアレイ基板１０との間に形成された液晶層３０とを含む。
【０００５】
カラーフィルタ基板５は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色を実現する複数のサブカラーフィルタ７から構成されるカラーフィルタＣと、サブカラーフィルタ７を区分して液晶層３０を透過する光を遮断するブラックマトリクス６と、液晶層３０に電圧を印加する透明な共通電極８とからなる。
【０００６】
また、アレイ基板１０は、縦横に配列されて複数の画素領域Ｐを定義する複数のゲートライン１６及びデータライン１７と、ゲートライン１６とデータライン１７との交差領域に形成されたスイッチング素子である薄膜トランジスタＴと、画素領域Ｐ上に形成された画素電極１８とからなる。
【０００７】
カラーフィルタ基板５とアレイ基板１０とは、画像表示領域の外郭に形成されたシーラント（図示せず）により対向して貼り合わせられて液晶表示パネルを構成し、カラーフィルタ基板５とアレイ基板１０との貼り合わせは、カラーフィルタ基板５又はアレイ基板１０に形成された貼り合わせキー（図示せず）を用いて行われる。
【０００８】
前述した液晶表示装置は、軽くて電力消費が小さく、注目されているディスプレイ素子であるが、自ら発光する装置ではなく、光を受ける装置であるため、明るさ、コントラスト比、視野角などに技術的限界がある。そこで、これらの欠点を克服できる新しいディスプレイ素子の開発が活発に展開されている。
【０００９】
新しいフラットパネルディスプレイの１つである有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＯＬＥＤ）は、自発光型であるため、液晶表示装置に比べて視野角やコントラスト比などに優れ、バックライトを必要としないため、軽量、薄型が可能である。また、消費電力面でも有利であるという利点がある。また、直流低電圧駆動が可能であり、応答速度が速く、特に製造コスト面でも有利であるという利点がある。
【００１０】
近年、有機ＥＬディスプレイの大面積化に関する研究が盛んに行われており、これを達成するために、有機発光ダイオードの駆動トランジスタとして、定電流特性を備え、安定した動作及び耐久性を実現するトランジスタの開発が求められている。
【００１１】
前述した液晶表示装置に使用される非晶質シリコン薄膜トランジスタは、低温工程で製造することができるが、移動度が非常に低くて定電流バイアス（ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｂｉａｓ）条件を満たさない。これに対して、多結晶シリコン薄膜トランジスタは、移動度が高くて定電流バイアス条件を満たす反面、均一な特性の確保が難しく、大面積化が困難であり、高温工程を必要とする。
【００１２】
そこで、アクティブ層を酸化物半導体で形成した酸化物半導体薄膜トランジスタが開発されているが、酸化物半導体を既存のボトムゲート構造の薄膜トランジスタに適用した場合、ソース／ドレイン電極のエッチング工程中に酸化物半導体が損傷して変性を起こすという問題があった。
【００１３】
図９は、一般的な酸化物薄膜トランジスタの構造を概略的に示す断面図である。
図９に示すように、一般的なボトムゲート構造の酸化物薄膜トランジスタにおいては、まず、基板１０上にゲート電極２１及びゲート絶縁膜１５が形成され、ゲート絶縁膜１５上に酸化物半導体からなるアクティブ層２４が形成される。
【００１４】
次に、アクティブ層２４上にソース／ドレイン電極２２、２３が形成されるが、ここで、ソース／ドレイン電極２２、２３を蒸着してエッチングする過程において、その下部のアクティブ層２４（特に、図のＡ部分）が損傷して変性することがある。これにより、素子の信頼性に問題が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
つまり、ソース／ドレイン電極用金属は、酸化物半導体との接触抵抗を考慮してモリブデン系金属に限られる。しかしながら、ソース／ドレイン電極をウェットエッチングで形成した場合は、エッチング液に脆弱な酸化物半導体の物性によりアクティブ層が損失あるいは損傷し、ソース／ドレイン電極をドライエッチングで形成した場合も、酸化物半導体のバックスパッタリング及び酸素欠乏によりアクティブ層が変性する。
【００１６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、アクティブ層として非晶質酸化亜鉛系半導体を使用した酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明の他の目的は、ソース／ドレイン電極のエッチング時に発生する、非晶質酸化亜鉛系半導体の変性を防止することができる酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明に係る酸化物薄膜トランジスタは、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極が形成された基板上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成され、チャネル領域の側面にテーパを有する１次アクティブ層と、１次アクティブ層上に形成されたソース／ドレイン電極と、ソース／ドレイン電極の上部に形成され、非晶質酸化亜鉛系半導体からなる２次アクティブ層とを含み、２次アクティブ層が１次アクティブ層のテーパと接触することにより、ソース／ドレイン電極の段差による２次アクティブ層の断線を防止するものである。
【００１９】
また、本発明に係る酸化物薄膜トランジスタの製造方法は、基板上にゲート電極を形成する段階と、基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、ゲート絶縁膜上にチャネル領域の側面にテーパを有する１次アクティブ層を形成し、１次アクティブ層上にソース／ドレイン電極を形成する段階と、ソース／ドレイン電極の上部に、非晶質酸化亜鉛系半導体からなる２次アクティブ層を、１次アクティブ層のテーパと接触するように形成する段階とを含み、１次アクティブ層は、ソース／ドレイン電極のウェットエッチング中に低い選択比でエッチングされることにより、側面にテーパが形成されるものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法は、アクティブ層として非晶質酸化亜鉛系半導体を使用することにより、均一度に優れて大面積ディスプレイに適用可能であるという効果がある。
特に、本発明による酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法においては、酸化物半導体からなる１次半導体層を形成した後、ソース／ドレイン電極のウェットエッチングによりテーパを有するように１次アクティブ層を形成し、その上に酸化物半導体からなるチャネル用２次アクティブ層を形成することにより、ソース／ドレイン電極のエッチング時に発生する酸化物半導体の変性及び均一度の低下を防止することができる。この場合、２次アクティブ層がテーパを有する１次アクティブ層と接触する一方、二重層のソース／ドレイン電極を適用することにより、オーミックコンタクト特性を向上させ、優れた素子特性を確保できるという効果がある。
また、本発明による酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法は、エッチストッパを使用する方式に適用して工程を単純化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１による酸化物薄膜トランジスタの構造を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２による酸化物薄膜トランジスタの構造を概略的に示す断面図である。
【図３Ａ】図２に示す酸化物薄膜トランジスタの製造工程を順に示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに続く工程の断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｂに続く工程の断面図である。
【図４Ａ】図３Ｂに示す本発明の実施の形態２による第２マスク工程を具体的に示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに続く工程の断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｂに続く工程の断面図である。
【図５】２次アクティブ層のみからなるアクティブ層を含む酸化物薄膜トランジスタにおけるソース／ドレイン電極の段差による半導体層の断線を示すＳＥＭ写真である。
【図６】本発明による酸化物薄膜トランジスタにおけるソース／ドレイン電極のウェットエッチングにより１次アクティブ層にテーパが形成された状態を示すＳＥＭ写真である。
【図７】本発明による酸化物薄膜トランジスタにおける２次アクティブ層がテーパを有する１次アクティブ層と接触する状態を示すＳＥＭ写真である。
【図８】一般的な液晶表示装置を概略的に示す分解斜視図である。
【図９】一般的な酸化物薄膜トランジスタの構造を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明による酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法の好ましい実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による酸化物薄膜トランジスタの構造を概略的に示す断面図であり、アクティブ層として非晶質酸化亜鉛系半導体を使用した酸化物薄膜トランジスタの構造を概略的に示す。
【００２４】
図１に示すように、本発明の実施の形態１による酸化物薄膜トランジスタは、所定の基板１１０上に形成されたゲート電極１２１と、ゲート電極１２１が形成された基板１１０上に形成されたゲート絶縁膜１１５と、ゲート絶縁膜１１５上に形成された１次アクティブ層１２４ａと、ソース／ドレイン電極１２２、１２３と、２次アクティブ層１２４ｂとからなる。ここで、２次アクティブ層１２４ｂは、非晶質酸化亜鉛系半導体で形成され、ソース／ドレイン電極１２２、１２３と電気的に接続する。
【００２５】
このように構成された本発明の実施の形態１による酸化物薄膜トランジスタは、非晶質酸化亜鉛系半導体を用いてチャネル用２次アクティブ層１２４ｂを形成することにより、移動度が高く定電流バイアス条件を満たすとともに、均一な特性が確保されて大面積ディスプレイに適用可能であるという利点がある。
【００２６】
酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、酸素含有量によって導電性、半導体性、及び抵抗性の３つの性質を全て実現する物質であり、２次アクティブ層１２４ｂとして非晶質酸化亜鉛系半導体物質を適用した酸化物薄膜トランジスタは、液晶表示装置及び有機ＥＬディスプレイを含む大面積ディスプレイに適用可能である。
【００２７】
また、近年、透明電子回路への多大な関心と期待が寄せられているが、２次アクティブ層１２４ｂとして非晶質酸化亜鉛系半導体物質を適用した酸化物薄膜トランジスタは、高い移動度を有するとともに、低温で製造が可能であり、透明電子回路に使用することができるという利点がある。
【００２８】
特に、本発明の実施の形態１による酸化物薄膜トランジスタは、２次アクティブ層１２４ｂを、酸化亜鉛（ＺｎＯ）にインジウム（Ｉｎ）やガリウム（Ｇａ）などの重金属を含有させたａ−ＩＧＺＯ半導体で形成することを特徴とする。
【００２９】
ａ−ＩＧＺＯ半導体は、可視光線を透過させることができて透明であり、ａ−ＩＧＺＯ半導体で製造された酸化物薄膜トランジスタは、１〜１００ｃｍ2／Ｖｓの移動度を有し、非晶質シリコン薄膜トランジスタと比べて高い移動度特性を示す。
【００３０】
また、ａ−ＩＧＺＯ半導体は、広いバンドギャップを有し、高い色純度を有するＵＶ  ＬＥＤ、白色ＬＥＤや、その他の部品を製造することができ、低温工程が可能であり、軽くて柔軟な製品を生産することができるという特徴を有する。
【００３１】
さらに、ａ−ＩＧＺＯ半導体で製造された酸化物薄膜トランジスタは、非晶質シリコン薄膜トランジスタと類似した均一な特性を示し、部品構造も非晶質シリコン薄膜トランジスタのように簡単であり、大面積ディスプレイに適用可能であるという利点がある。
【００３２】
このような特徴を有する本発明の実施の形態１による酸化物薄膜トランジスタは、スパッタリングにおける反応ガス中の酸素濃度を調節することにより、２次アクティブ層１２４ｂのキャリア濃度を調節することができ、薄膜トランジスタの素子特性を調節することができることを特徴とする。
【００３３】
また、本発明の実施の形態１による１次アクティブ層１２４ａは、その上部の２次アクティブ層１２４ｂと同様に、ａ−ＩＧＺＯ半導体を含む非晶質酸化亜鉛系半導体で形成されている。酸化物半導体からなる１次半導体層が形成された後に、ソース／ドレイン電極１２２、１２３がウェットエッチングされる。その後、酸化物半導体が低い選択比でエッチングされてチャネル領域の側面に所定のテーパが形成される。ここで、１次アクティブ層１２４ａの側面に形成されたテーパは、その上部の２次アクティブ層１２４ｂと接触するコンタクト領域として作用することによって、ソース／ドレイン電極１２２、１２３の段差による２次アクティブ層１２４ｂの断線を防止する。
【００３４】
さらに、本発明の実施の形態１による酸化物薄膜トランジスタにおいては、ソース／ドレイン電極１２２、１２３を形成した後に、ａ−ＩＧＺＯ酸化物半導体を蒸着してチャネル用２次アクティブ層１２４ｂを形成することにより、前述したソース／ドレイン電極１２２、１２３のエッチング時に発生する酸化物半導体の変性の問題を根本的に解決することができる。
【００３５】
つまり、酸化物半導体は、素子製造工程、とりわけソース／ドレイン電極のドライエッチングなどの工程にさらされることによってその特性が変性し、素子の劣化や均一度の低下が発生する。このような問題を解決するために、本発明は、ソース／ドレイン電極１２２、１２３を形成した後、その上にチャネルとして２次アクティブ層１２４ｂを形成する構造を適用する。このような構造は、ソース／ドレイン電極１２２、１２３の段差により２次アクティブ層１２４ｂの断線やコンタクトなどが問題となり、実効性が低いという欠点があるが、本発明では、酸化物半導体からなる１次半導体層を形成した後、ソース／ドレイン電極１２２、１２３のウェットエッチングによりテーパを有するように１次アクティブ層１２４ａを形成して、２次アクティブ層１２４ｂとのコンタクト領域を確保することにより、この欠点を改善する。
【００３６】
なお、ソース／ドレイン電極のエッチング工程を制限なく自由に適用し、酸化物半導体とソース／ドレイン電極間のオーミックコンタクト特性を向上させるために、ソース／ドレイン電極を二重層で形成してもよい。これを以下の本発明の実施の形態２で詳細に説明する。
【００３７】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２による酸化物薄膜トランジスタの構造を概略的に示す断面図であり、ソース／ドレイン電極を二重層で構成したことを除いては、本発明の実施の形態１による酸化物薄膜トランジスタと同様の構成要素からなる。
【００３８】
図２に示すように、本発明の実施の形態２による酸化物薄膜トランジスタは、所定の基板２１０上に形成されたゲート電極２２１と、ゲート電極２２１が形成された基板２１０上に形成されたゲート絶縁膜２１５と、ゲート絶縁膜２１５上に形成された１次アクティブ層２２４ａと、ソース／ドレイン電極２２２、２２３と、２次アクティブ層２２４ｂとからなる。ここで、２次アクティブ層２２４ｂは、非晶質酸化亜鉛系半導体で形成され、ソース／ドレイン電極２２２、２２３と電気的に接続する。
【００３９】
このように構成された本発明の実施の形態２による酸化物薄膜トランジスタは、前述した実施の形態１による酸化物薄膜トランジスタと同様に、非晶質酸化亜鉛系半導体を用いてチャネル用２次アクティブ層２２４ｂを形成することにより、移動度が高くて定電流バイアス条件を満たすとともに、均一な特性が確保されて大面積ディスプレイに適用可能であるという利点がある。
【００４０】
特に、本発明の実施の形態２による酸化物薄膜トランジスタは、２次アクティブ層２２４ｂを酸化亜鉛にインジウムやガリウムなどの重金属を含有させたａ−ＩＧＺＯ半導体で形成することを特徴とする。
【００４１】
また、本発明の実施の形態２による酸化物薄膜トランジスタは、スパッタリングにおける反応ガス中の酸素濃度を調節することにより、２次アクティブ層２２４ｂのキャリア濃度を調節することができ、薄膜トランジスタの素子特性を調節することができることを特徴とする。
【００４２】
また、本発明の実施の形態２による１次アクティブ層２２４ａは、その上部の２次アクティブ層２２４ｂと同様に、ａ−ＩＧＺＯ半導体を含む非晶質酸化亜鉛系半導体で形成されている。酸化物半導体からなる１次半導体層が形成された後に、ソース／ドレイン電極２２２、２２３がウェットエッチングされる。その後、酸化物半導体が低い選択比でエッチングされてその側面に所定のテーパが形成される。ここで、１次アクティブ層２２４ａの側面に形成されたテーパは、その上部の２次アクティブ層２２４ｂと接触するコンタクト領域として作用することによって、ソース／ドレイン電極２２２、２２３の段差による２次アクティブ層２２４ｂの断線を防止する。
【００４３】
さらに、本発明の実施の形態２による酸化物薄膜トランジスタにおいては、ソース／ドレイン電極２２２、２２３を形成した後に、ａ−ＩＧＺＯ酸化物半導体を蒸着してチャネル用２次アクティブ層２２４ｂを形成することにより、前述したソース／ドレイン電極２２２、２２３のエッチング時に発生する酸化物半導体の変性の問題を根本的に解決することができる。
【００４４】
特に、本発明の実施の形態２による酸化物薄膜トランジスタにおいては、酸化物半導体、すなわち２次アクティブ層２２４ｂとソース／ドレイン電極２２２、２２３間のオーミックコンタクト特性を向上させるために、ソース／ドレイン電極２２２、２２３を二重層で形成される。ソース／ドレイン電極２２２、２２３は、１次アクティブ層２２４ａと接触する第１ソース／ドレイン電極２２２ａ、２２３ａと、第１ソース／ドレイン電極２２２ａ、２２３ａ上に形成されて２次アクティブ層２２４ｂと接触する第２ソース／ドレイン電極２２２ｂ、２２３ｂとからなる。
【００４５】
ここで、２次アクティブ層２２４ｂと接触する第２ソース／ドレイン電極２２２ｂ、２２３ｂは、チタン（Ｔｉ）、酸素との結合力に優れたチタン合金、又はａ−ＩＧＺＯ酸化物半導体とのオーミックコンタクト特性に優れた酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属からなるが、これを以下の酸化物薄膜トランジスタの製造方法で詳細に説明する。
【００４６】
図３Ａ〜図３Ｃは、図２に示す酸化物薄膜トランジスタの製造工程を順に示す断面図である。
まず、図３Ａに示すように、透明な絶縁物質からなる基板２１０上に所定のゲート電極２２１を形成する。
【００４７】
ここで、本発明による酸化物薄膜トランジスタに適用される非晶質酸化亜鉛系半導体は、低温蒸着が可能であり、プラスチック基板、ソーダ石灰ガラス基板などの低温工程に適用可能な基板２１０を使用してもよい。また、非晶質特性を示すので、大面積ディスプレイ用基板２１０を使用してもよい。
【００４８】
また、第１導電膜を基板２１０の全面に蒸着した後、フォトリソグラフィ工程（第１マスク工程）で選択的にパターニングしてゲート電極２２１が形成される。
【００４９】
ここで、第１導電膜としては、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）などの低抵抗の不透明導電物質を使用してもよい。また、第１導電膜としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）などの透明導電物質を使用してもよく、導電物質が２種以上積層された多層構造で形成してもよい。
【００５０】
次に、図３Ｂに示すように、ゲート電極２２１が形成された基板２１０の全面にゲート絶縁膜２１５を形成する。
そして、ゲート絶縁膜２１５が形成された基板２１０の全面に非晶質酸化亜鉛系半導体層、第２導電膜及び第３導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程（第２マスク工程）で第２導電膜及び第３導電膜を選択的にパターニングすることにより、ゲート絶縁膜２１５の上部に、第１ソース／ドレイン電極２２２ａ、２２３ａと第２ソース／ドレイン電極２２２ｂ、２２３ｂとからなる二重層のソース／ドレイン電極２２２、２２３を形成する。
【００５１】
このとき、第１ソース／ドレイン電極２２２ａ、２２３ａの下部には、非晶質酸化亜鉛系半導体からなる１次アクティブ層２２４ａが形成されるが、ソース／ドレイン電極２２２、２２３のウェットエッチング中に酸化物半導体が低い選択比でエッチングされ、１次アクティブ層２２４ａの側面に所定のテーパが形成される。
【００５２】
図４Ａ〜図４Ｃは、図３Ｂに示す本発明の実施の形態２による第２マスク工程を具体的に示す断面図である。
まず、図４Ａに示すように、ゲート電極２２１が形成された基板２１０の全面に、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）などの無機絶縁膜、又は酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）などの高誘電性酸化膜からなるゲート絶縁膜２１５を形成する。
【００５３】
ここで、ゲート絶縁膜２１５は、化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）又はプラズマ化学気相蒸着（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＥＣＶＤ）で形成してもよい。
【００５４】
そして、ゲート絶縁膜２１５が形成された基板２１０の全面に、非晶質酸化亜鉛系半導体からなる非晶質酸化亜鉛系半導体層２２０、並びに所定の第２導電膜２３０及び第３導電膜２４０を形成する。
ここで、非晶質酸化亜鉛系半導体層２２０は、約１０〜２０００Åの厚さを有するように形成してもよい。
【００５５】
また、第２導電膜２３０は、第１ソース／ドレイン電極を形成するために非晶質酸化亜鉛系半導体層２２０上に形成するもので、金属の種類に関係なく使用可能であり、第３導電膜２４０は、第２ソース／ドレイン電極を形成するために第２導電膜２３０上に形成するもので、チタン、酸素との結合力に優れたチタン合金、又はａ−ＩＧＺＯ酸化物半導体とのオーミックコンタクト特性に優れた酸化インジウムスズ、モリブデンなどの金属で形成してもよい。なお、ソース／ドレイン電極は、二重層以上の多層構造で形成してもよい。
【００５６】
次に、図４Ｂに示すように、基板２１０の全面にフォトレジストなどの感光性物質からなる感光膜を形成した後、本発明の実施の形態２による第２マスク工程で所定の感光膜パターン２７０を形成する。
【００５７】
次に、図４Ｃに示すように、感光膜パターン２７０をマスクとしてその下部に形成された第２導電膜及び第３導電膜を選択的に除去すると、ゲート絶縁膜２１５の上部に第１ソース／ドレイン電極２２２ａ、２２３ａと第２ソース／ドレイン電極２２２ｂ、２２３ｂとからなる二重層のソース／ドレイン電極２２２、２２３が形成される。
【００５８】
ここで、ソース／ドレイン電極２２２、２２３のエッチングとしてはウェットエッチングを用いるが、ソース／ドレイン電極２２２、２２３のウェットエッチング中に、酸化物半導体が第２導電膜及び第３導電膜に比べて相対的に低い選択比でエッチングされることにより、側面に所定のテーパを有する１次アクティブ層２２４ａが形成される。
【００５９】
１次アクティブ層２２４ａの側面に形成されたテーパは、その上部の２次アクティブ層（図示せず）と接触するコンタクト領域として作用することによって、ソース／ドレイン電極２２２、２２３の段差による２次アクティブ層の断線を防止する役割を果たす。
【００６０】
次に、図３Ｃに示すように、二重層のソース／ドレイン電極２２２、２２３が形成された基板２１０の全面に非晶質酸化亜鉛系半導体を蒸着して、所定の非晶質酸化亜鉛系半導体層を形成し、フォトリソグラフィ工程（第３マスク工程）で選択的にパターニングすることにより、第２ソース／ドレイン電極２２２ｂ、２２３ｂと電気的に接続する２次アクティブ層２２４ｂを形成する。
【００６１】
ここで、非晶質酸化亜鉛系半導体、例えばａ−ＩＧＺＯ半導体は、ガリウム酸化物（Ｇａ2Ｏ3）、インジウム酸化物（Ｉｎ2Ｏ3）、及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）の複合酸化物ターゲットを用いて、スパッタリング法により形成してもよい。また、この他に、化学気相蒸着や原子層蒸着（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）などの化学的蒸着法を用いてもよい。
【００６２】
また、ａ−ＩＧＺＯ半導体は、ガリウム、インジウム、及び亜鉛の原子比がそれぞれ１：１：１、２：２：１、３：２：１、４：２：１となる複合酸化物ターゲットを用いて形成してもよい。
【００６３】
本発明の実施の形態２による酸化物薄膜トランジスタにおいては、非晶質酸化亜鉛系半導体層を形成するためのスパッタリングにおける反応ガス中の酸素濃度を調節することにより、２次アクティブ層２２４ｂのキャリア濃度を調節することができるが、この場合、酸素濃度１〜１０％及び厚さ５００〜１０００Åの条件で素子特性の確保が可能である。
【００６４】
ここで、本発明の実施の形態２による２次アクティブ層２２４ｂは、テーパを有する１次アクティブ層２２４ａのコンタクト領域と接触することによって、ソース／ドレイン電極２２２、２２３の段差による２次アクティブ層２２４ｂの断線を防止するが、これを図５〜図７を参照して詳細に説明する。
【００６５】
図５は、２次アクティブ層のみからなるアクティブ層を含む酸化物薄膜トランジスタにおけるソース／ドレイン電極の段差による半導体層の断線を示すＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真であり、ａ−ＩＧＺＯ半導体薄膜トランジスタのチャネル領域を拡大して示している。
【００６６】
図５を参照すると、ソース／ドレイン電極を約５００Åの厚さに形成した後、非晶質酸化亜鉛系半導体層を蒸着して２次アクティブ層を形成した場合、２次アクティブ層は、ソース／ドレイン電極の段差によりソース／ドレイン電極のエッジ部で断線するという問題が発生する。
【００６７】
図６は、本発明による酸化物薄膜トランジスタにおけるソース／ドレイン電極のウェットエッチングにより１次アクティブ層にテーパが形成された状態を示すＳＥＭ写真であり、図７は、本発明による酸化物薄膜トランジスタにおける２次アクティブ層がテーパを有する１次アクティブ層と接触する状態を示すＳＥＭ写真である。
【００６８】
図６を参照すると、１次酸化物半導体層とソース／ドレイン電極用導電膜とを蒸着した後、感光膜パターンをマスクとして選択的にパターニングすると、ソース／ドレイン電極の下部に所定のテーパを有する１次アクティブ層が形成されることが分かる。
【００６９】
さらに、これに２次酸化物半導体層を蒸着して２次アクティブ層を形成した場合、図７を参照すると、１次アクティブ層と２次アクティブ層との間に十分なコンタクト領域が確保され、優れた接合性を発揮することが分かる。
【００７０】
以上のように、本発明は、液晶表示装置だけでなく、薄膜トランジスタを利用して製造する他の表示装置、例えば駆動トランジスタに有機発光ダイオードが接続された有機ＥＬディスプレイ装置にも用いることができる。
【００７１】
また、本発明は、高い移動度を有するとともに、低温工程が可能な非晶質酸化亜鉛系半導体物質をアクティブ層に適用することにより、透明電子回路やフレキシブルディスプレイに使用することができるという利点がある。
【符号の説明】
【００７２】
１１０、２１０  基板、１２１、２２１  ゲート電極、１２２、２２２  ソース電極、１２３、２２３  ドレイン電極、１２４ａ、２２４ａ  １次アクティブ層、１２４ｂ、２２４ｂ  ２次アクティブ層。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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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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