(57)【要約】  本発明は、薄膜トランジスタアレイパネルに関するものである。半導体装置は、基板（１０１）上に設置され、且つ複合側面のエッチングプロファイルを定義する多層構造を含む。前記多層構造は、基板上（１０１）上に設置され、且つインジウム及び亜鉛を含む金属酸化物材料を含み、インジウム及び亜鉛の含有量は基本的に第一インジウムと亜鉛の含有率を定義する下サブレイヤ（１０５−１）と；前記下サブレイヤ（１０５−１）上に設置され、金属材料を含む中間サブレイヤ（１０５−２）と；前記中間サブレイヤ（１０５−２）上に設置され、インジウム及び亜鉛を含む金属酸化物材料を含み、インジウム及び亜鉛の含有量は、基本的に第一インジウムと亜鉛の含有率より小さい第二インジウムと亜鉛の含有率を定義する上サブレイヤ（１０５−３）と、及び側面のエッチング表面上に形成され、基本的に中間サブレイヤ（１０５−２）中の金属材料の金属酸化物を含む。
2019518322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トタンジスタアレイパネルを提供する方法であって、
基板上にチャネル材料層が設置され、前記チャネル材料層は酸化物半導体材料を含み、
下サブレイヤが、チャネル材料層によって限定された垂直投影と少なくとも部分的に重なるよう設置され、前記下サブレイヤはインジウムと亜鉛を含む金属酸化物材料を含み、
前記底サブレイヤ中のインジウムと亜鉛の含有量は基本的に第一インジウムと亜鉛の含有率を定義し、
前記下サブレイヤ上には中間サブレイヤが設置され、前記中間サブレイヤは金属材料を含み、
前記中間サブレイヤ上には上サブレイヤが設置され、前記上サブレイヤはインジウム及び亜鉛を含む導電金属酸化物材料を含み、前記上サブレイヤ中のインジウム及び亜鉛の含有量は基本的に、前記第一インジウムと亜鉛の含有率より小さい第二インジウムと亜鉛の含有率を定義し、
前記多層導電構造はパターン化されて、複合側面のエッチングプロファイルが形成され、及び
前記多層導電構造と前記チャネル材料層の露出エリア上にはパッシベーション層が設置されることを特徴とする薄膜トタンジスタアレイパネルを提供する方法。
【請求項２】
前記第一と前記第三サブレイヤとの間の前記インジウムと亜鉛の含有率の差異は２０％より大きく設定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記多層導電構造をパターン化することは、ウェットエッチング工程を実行し、同時に前記チャネル材料層、前記下、前記中間及び前記上サブレイヤをパターン化することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記下と前記上サブレイヤとの間の前記インジウムと亜鉛の含有率の差異は、前記側面のエッチングプロファイルに影響し、前記上サブレイヤ中のエッチングプロファイルに関連する間隙の幅は、下サブレイヤ中のエッチングプロファイルに関連する間隙の幅より大きいことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
パッシベーション層を設置することは、第一工程パラメータの設定下において、初期工程条件下でパッシベーション層が設置され、且つその後、工程条件を第一工程パラメータ設定から第二工程パラメータ設定まで調整することを含み、工程パラメータの調整は、前記中間サブレイヤの側面の露出部分の且つ前記複合側面のエッチングプロファイルの上に形成される側面の副産物層のプロファイルに影響を与えることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
パッシベーション層を設置することは、化学気相成長法を実行し、前記第一工程パラメータの設定は前記第二工程パラメータ設定に対応する第二電力密度より低い第一電力密度に対応することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
パッシベーション層を設置することは、前記工程パラメータの調整を実施して、前記側面の副産物層のプロファイルに影響し、前記側面の副産物層は、基本的に前記下サブレイヤで定められた下レイヤ境界に到達させないことを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記工程パラメータの調整は、側面の副産物層のプロファイルに影響し、前記側面の副産物層の垂直延伸を前記下サブレイヤの少なくとも半分の厚さ以上に保持させることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
パッシベーション層を設置することは、前記工程パラメータの調整を実施して、前記側面の副産物層のプロファイルに影響し、側面の厚さの三点の平均値は４００Ａより小さいことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記工程パラメータ調整は、側面の副産物層のプロファイルに影響し、局部の最大の側面の厚さは４００Ａより小さいことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
さらに前記チャネル材料層と前記中間サブレイヤとの間に追加サブレイヤを設置することを含み、前記追加サブレイヤはインジウム及び亜鉛を含む金属酸化物材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
追加サブレイヤを設置することは、前記チャネル材料層と電気的に接触する追加サブレイヤを設置することを含み、前記追加サブレイヤは、前記上及び前記下サブレイヤ中のいずれか一つよりさらに高いインジウム含有量を有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記追加サブレイヤ中のインジウム含有量と前記上及び前記下サブレイヤにおける比較的前記チャネル材料層に近接するある層のインジウム含有量との比率は、１〜約１．５の範囲内であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
半導体装置であって、
基板上に設置され並びに複合側面のエッチングプロファイルの多層構造を定義し、
基板上に設置され、インジウム及び亜鉛を含む金属酸化物材料を含み、前記底サブレイヤ中のインジウム及び亜鉛の含有量は基本的に第一インジウムと亜鉛の含有率を定義する下サブレイヤと、
前記底サブレイヤ上に設置され、金属材料を含む中間サブレイヤと、
前記中間サブレイヤ上に設置され、インジウム及び亜鉛を含む金属酸化物材料を含み、インジウム及び亜鉛の含有量は、基本的に前記第一インジウムと亜鉛の含有率より小さい第二インジウムと亜鉛の含有率を定義する上サブレイヤと、及び
側面のエッチング表面上に形成され、基本的に前記中間サブレイヤ中の金属材料の金属酸化物を含み、基本的に、前記下サブレイヤで定められた下層境界までは到達しない側面の副産物層と、を含み、
前記側面の副産物層の三点の平均の厚さは４００Ａを超えないことを特徴とする半導体装置。
【請求項１５】
前記下と前記上サブレイヤとの間の前記インジウムと亜鉛の含有率の差異は２０％より大きいことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記下と前記上サブレイヤとの間の前記インジウムと亜鉛の含有率の差異は、基本的に前記複合側面のエッチングプロファイルにおいて傾斜した側面のエッチング表面の形成に影響することを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記傾斜した側面のエッチング表面は基本的に平滑で線状であることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記傾斜した側面のエッチング表面は、基本的に前記基板により定義された表面に対して成される約４０度〜約８５度の傾斜角度に対応することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記第一サブレイヤ中の前記インジウムと亜鉛の含有率は、約２５％〜約８０％の範囲内であることを特徴する請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記第一サブレイヤ中の前記インジウムと亜鉛の含有率は、約４５％〜約７０％の範囲内であることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記第三サブレイヤ中の前記インジウムと亜鉛の含有率は、約５％〜約４０％の範囲内であることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２２】
前記第三サブレイヤ中の前記インジウムと亜鉛の含有率は、約１０％〜約３５％の範囲内であることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記第二サブレイヤはアルミニウム、銅、マンガン、モリブデンタングステン（ＭｏＷ）材料中の少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２４】
さらに少なくとも一部が前記多層構造の垂直投影と重なり合い、並びに、電気接触するチャネル材料層を含み、前記チャネル層は、アモルファス、結晶及び多結晶状態中の少なくとも一種の酸化物半導体、元素半導体、化合物半導体及び合金半導体材料中の少なくも一種を含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２５】
前記チャネル材料層は、インジウム−ガリウム−亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）、インジウム−亜鉛−錫酸化物（ＩＺＴＯ）、ＩＧＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）の少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
さらに、前記チャネル材料層と前記中間サブレイヤとの間に設置され追加サブレイヤを含み、前記追加サブレイヤはインジウムと亜鉛を含む金属酸化物材料を含むことを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
前記追加サブレイヤは前記チャネル材料層付近に設置され、並びに電気接触し、前記追加サブレイヤは、各前記上と前記下サブレイヤ中のインジウム含有量よりさらに高いインジウム含有量を含むことを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記追加サブレイヤ中のインジウム含有量と前記上及び前記下サブレイヤ中の比較的チャネル材料層に近接するある層の含有量との比率は１〜約１．５の範囲内であることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ技術に関し、特に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、２０１６年１月１４日に提出された米国仮出願６２／２７８４４８、６２／２７８４６７、６２／２７８４６９及び２０１６年３月２１日に提出された米国仮出願優先権を主張しており、当該米国仮出願は参照により本文に加えられる。
【０００３】
フラットパネルディスプレイにおいて、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は画素電極のスイッチ素子として使用される。薄型ディスプレイパネル装置は、通常、薄膜トランジスタを制御する走査信号を伝送するように設置されたゲート電極線及び画素電極まで印加される信号を伝送するように設置されたデータ線を含む。さらに良好なパネル装置の機能を実現するために、研究において、信号伝達能力を向上することが追求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上の問題点に鑑みて、本発明は、薄膜トランジスタアレイパネルを提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
ここで図面を参照して、例を挙げながら本技術の実現を説明する。
【０００６】
【図１】図１は本願で開示されている一つの実施例に基づく薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイパネルの一部の例示的な平面図である。
【図２】図２は本願で開示されている一つの実施例に基づく例示的なアレイパネル中のＴＦＴ装置の断面図である。
【図３】図３はパターン化処理された後の多層導電層における異なる例示的なエッチングプロファイルを示す図である。
【図４】図４はパターン化処理された後の多層導電層における異なる例示的なエッチングプロファイルを示す図である。
【図５】図５はパターン化処理された後の多層導電層における異なる例示的なエッチングプロファイルを示す図である。
【図６】図６はパターン化処理された後の多層導電層における異なる例示的なエッチングプロファイルを示す図である。
【図７】図７は本願で開示されている一つの実施例に基づく例示的なアレイパネル中のＴＦＴ装置の断面図である。
【図８】図８は本願で開示されている一つの実施例に基づく例示的なＴＦＴ装置の製造過程における各段階を示す図である。
【図９】図９は本願で開示されている一つの実施例に基づく例示的なＴＦＴ装置の製造過程における各段階を示す図である。
【図１０】図１０は本願で開示されている一つの実施例に基づく例示的なＴＦＴ装置の製造過程における各段階を示す図である。
【図１１】図１１は本願で開示されている一つの実施例に基づく例示的なＴＦＴ装置の製造過程における各段階を示す図である。
【図１２】図１２は本願で開示されている一つの実施例に基づく例示的なＴＦＴ装置の製造過程における各段階を示す図である。
【図１３】図１３は本願で開示されている一つの実施例に基づく例示的なＴＦＴ装置の製造過程における各段階を示す図である。
【図１４】図１４は本願で開示されている一つの実施例に基づく例示的なＴＦＴ装置の製造過程における各段階を示す図である。
【図１５】図１５は各タイプの例示的な第二導電層における側面のエッチングプロファイルの顕微鏡断面図である。
【図１６】図１６は各タイプの例示的な第二導電層における側面のエッチングプロファイルの顕微鏡断面図である。
【図１７】図１７は各タイプの例示的な第二導電層における側面のエッチングプロファイルの顕微鏡断面図である。
【図１８】図１８は側面の副産物層プロファイルにより引き起こされる潜在的な影響を示す図である。
【図１９】図１９は側面の副産物層プロファイルにより引き起こされる潜在的な影響を示す図である。
【図２０】図２０は側面の副産物層プロファイルにより引き起こされる潜在的な影響を示す図である。
【図２１】図２１は本願で開示されている一つの実施例に基づく例示的な半導体装置を示す断面図である。
【図２２】図２２は本願で開示されている一つの実施例に基づく例示的な半導体装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
説明を簡潔に且つ明確にするために、適当な状況の下、異なる図面中に同じ符号を用いて、対応するまたは類似する素子を示す。また、本文で説明されている実施例が明確に理解されるように、多くの具体的な詳細が順序立てて述べられているが、当業者はこのような具体的な詳細な内容がなくとも、本文で説明されている実施例を実施できることがわかる。その他の実施例において、説明されている互いに関連する特徴が混乱しないよう、方法、工程及び部品は詳細には記載されていない。また、当該説明は、本文に説明されている実施例の範囲を制限するものではない。図面は必ずしも比率に基づいて作成されたものではなく、ある部分の比率は拡大されて本文で開示されている詳細な内容及び特徴をより良く示している。
【０００８】
用語の“接続”は、直接または間接的であっても中間の部品を通して接続することを意味するが、必ずしも物理的な接続を限定しているのではない。接続は、即ち、物体の永久接続または解除できる接続のことである。また、用語の“約”は、当該装置が精確である必要がないよう、基本的に補正された特定のサイズ、形状またはその他の用語に適するよう定義されている。例えば、基本円柱を意味する物体は円柱体に類似するが、本当の円柱体からは一つ以上のずれを有してもよい。用語の“含む”は、使用する際の意味は“含むがそれに限定されない”であり、この用語は開放的な「含む」を示すまたは説明されている結合、組み合わせなどの何れかを含むことを示す。
【０００９】
一貫性を目的として並びに容易に理解できるよう、類似する特徴は例示的な図面において同様の符号で表示する（ある状況においては図示していない）。しかしながら、異なる実施例中の特徴は、その他の方面において恐らく異なる。したがって、図面に表示されている内容を狭くして限定してはならない。
【００１０】
図１は本願で開示されている一つの実施例に基づく薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイパネルの一部の例示的な平面図を示している。図１でしめされているのはＴＦＴ画素素子１０の[３×５]マトリクスの例示的なＴＦＴアレイパネルの一部である。各画素素子１０はＴＦＴスイッチ装置１００及び画素電極１２０を備える。ＴＦＴスイッチ装置（例、装置１００）は、半導体、導電及び誘導体層の薄膜により製造された特殊なタイプの薄型電界効果トランジスタである。異なる材料の薄膜は通常支持構造上、例えば、非導電性基板（単独で図示せず）に設置される。前記ＴＦＴ装置１００は通常ゲート電極１０２及び一対の機能において互換可能なソース電極及びドレイン電極１０５ａ／ｂの三端子素子を含む。画素電極１２０はディスプレイパネルにおいて液晶（図示せず）を制御するのに用いられる。画素電極１２０はＴＦＴ装置１００のソース電極／ドレイン電極端子（例、端子１０５ｂ）中の一つに接続される。ＴＦＴ装置１００は接続された画素電極１２０を選択的にオン及びオフにするスイッチとして用いられ、これにより、電荷キャリア（例えば、正孔または電子）の流量が画素電極エリアに入るのを制御する。
【００１１】
画素素子１０のマトリクスは、信号伝送線のネットワークにより互いに接続され、信号伝送線は、一行のゲート電極端子（例、端子１０２）を接続する複数のゲート電極線１１１（ページの横方向に沿って穿通するように表示されている）及び一列のＴＦＴ装置１００のソース電極／ドレイン電極端子（例、端子１０５ａ）中のいずれかに接続される複数のデータ線１１２（ページの縦方向に沿って穿通している）を含む。構造上、前記ゲート電極線１１１及び前記データ線１１２は基板上に設置された一つまたは複数のパターン化された導電層により形成される。基板上において貴重な平面面積のバジェット（ｂｕｄｇｅｔ）を節約するために、前記ゲート線１１１及び前記データ線１１２はカバーの方法により前記基板上の異なる高さ（即ち、垂直水平面）に設置される。例えば、信号伝送線は前記基板上並びに第一エリアと第二エリアとの間において横方向（例えば、主な表面における平面方向に）に穿通するように設置された導電層を含んでもよい。ゲート電極線１１１は信号の通信方法によりＴＦＴ装置１００と基板（図示せず）上の第一平面エリアのゲート電極線駆動装置ＩＣを接続するのに用いてもよい。データ線１１２はもう一方で、ＴＦＴ装置１００と基板（図示せず）上に位置する限定されたもう一つの平面エリアのソース電極線駆動装置ＩＣを接続して信号伝送できる。現代のフラットパネルディスプレイにおいて、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイパネルは、大型のマトリクス配列された数千または数百万個のＴＦＴ画素素子１０を含むことにより、高い画像解像度を提供している。
【００１２】
信号伝送線のネットワークが画素素子と制御ＩＣとの間において制御信号の伝送を行うという役割を担うため、信号伝送線の信号伝送能力はフラットパネル装置の機能面において重要な作用、特に、大型及び／または高精細装置に対する応用で発揮される。例を挙げると、導電線は基板上において貴重な平面エリアを割り当てる必要がある。装置の機能を保持すると同時に高画素密度を実現するために、導電線中の幅を小さくし、電気抵抗／インピダースも低くなるようにしなければならない。
【００１３】
図２は、本願で開示されている一つの実施例に基づく例示的なアレイパネル中の半導体装置の断面図を示している。特に、図２は、ソース電極及びドレイン電極端子（例、Ｓ／Ｄ電極１０５ａ、１０５ｂ）を超えた例示的な半導体装置（例、ＴＦＴ装置１００）の横断面を示している。前記ＴＦＴ装置１００は、支持構造を提供する基板１０１の主表面上に設置される。基板１０１は通常絶縁材料を含む。基板１０１に用いられる適当な材料は、十分な光学透明度を有するガラス、石英及びプラスチック（例、視覚ディスプレイの応用に用いられる可視スペクトル中の電磁放射線に用いられる）を含んでもよい。一つの実施例において、基板１０１は、セラミック及び／またはシリコン材料を含むことができる。一つの応用において、フレキシブルな基板材料を採用してもよい。フレキシブルな基板に用いられる材料の選択は、例えば、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びステンレスまたは前記物質の組み合わせを含んでもよい。
【００１４】
例示的なＴＦＴ装置１００は、基板１０１の主表面の上方に設置される第一導電層１０２、第一導電層１０２の上方に且つ絶縁層１０３により絶縁して設置されたアクティブなチャネル層１０４、及びチャネル層１０４上に且つ電気接触して設置された第二導電層（例、電極１０５ａ、１０５ｂの層）を含む。基板１０１上に設置された第一導電層１０２はパターン化されて第一レベル信号の伝送線のアレイを形成することができる。例えば、第一導電層１０２はパターン化されて基板１０１上に第一レベル信号の伝送アレイ／ネットワーク（例、図１に示すゲート電極線１１１）を形成し、その一部は基板上で定義された第一エリア（例、第一エリア、ＴＦＴ装置１００のゲート電極エリア）と第二エリア（例、ゲート電極線駆動ＩＣ）との間の平面を穿通している。一つの実施例において、第一導電層１０２の一部はパターン化されて、ＴＦＴ装置１００のゲート電極（例、図１に示すゲート電極端子）を定義できる。集積された信号伝送線（例、ゲート電極線）及びＴＦＴ装置のゲート電極端子（例、ゲート電極１０２）は、装置の複雑性を低減することができる（このようにして製造における複雑性を低減する）。第一導電層は選択的にアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、亜鉛（Ｚｎ）、その他適当な導電材料及び適当な前記物質の混合物／合金を含むことができる。より良好な光学効率を実現するために、一つの実施例において、第一導電層１０２は例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）の透明導電材料または適当な前記物質の組み合わせを含んでもよい。
【００１５】
前記絶縁層１０３は、構造上においてゲート電極１０２（及び／または第一レベル信号伝送線）を保護し、並びに電気的にＴＦＴ装置１００のゲート電極エリアを遮蔽して、その他の装置との短絡を防止するために、第一導電層１０２の選択的なエリア上に提供されてもよい。絶縁層１０３は選択的に適当な誘電材料、例えば、二酸化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｉｄｅ，ＳｉＯＸ）、窒化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ，ＳｉＮＸ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＸＮＹ）、酸化アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ，ＡｌＯＸ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ｈａｆｎｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ，ＨｆＯＸ）、酸化ジルコニウム（ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ，ＺｒＯＸ）、窒化アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｎｉｔｒｉｄｅ，ＡｌＮ）、酸窒化物（ＡｌＯＮ）、酸化チタン（ＴｉＯＸ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）を含むことができる。一つの実施例において、一つまたは複数のｈｉｇｈ−ｋ誘電体材料は、ＴＦＴ装置１００のゲート電極の絶縁体として使用できる。ｈｉｇｈ−ｋ誘電体材料は、例えば、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｓｃ、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ及びその混合物の酸化物含んでもよい。ｈｉｇｈ−ｋ誘電体材料を含むゲート電極絶縁層は、金属ゲート電極材料と組み合わせて使用でき、当該金属ゲート電極材料は、通常、常用のポリシリコン材料より優れた電気的性能を提供する。
【００１６】
一つの実施例において、絶縁層１０３は多層構造を含んでもよい。応用及び操作の要求に基づいて、多層絶縁層は異なる誘電材料及び異なる厚さのサブレイヤを含んでもよい。ゲート電極絶縁体中の追加の誘電体サブレイヤは、構造界面特性の調整、例えば、異なる材料層間の界面の損傷を低減するまたは追加の構造の保護を実現する。例えば、一つの実施例において、絶縁層１０３ゲート電極絶縁体の上方に設置され且つ基本的に窒化ケイ素（ＳｉＮＸ）材料により構成される第一誘電体サブレイヤ及び第一誘電体サブレイヤ上に且つ基本的に二酸化ケイ素（ＳｉＯＸ）材料から形成される第二誘電体サブレイヤを含む。チャネル層１０４上のゲート電極誘電体層のカバーは、ＴＦＴ装置１００中のゲート電極とソース電極／ドレイン電極エリアとの間の潜在的な短絡を防止することに対して特別に重要な意義を有する。
【００１７】
チャネル層１０４は、電荷キャリアが穿通できるＴＦＴ装置１００の半導体／活性エリアを定義する。ゲート電極構造（例、第一導電層１０２により定義される）に真っ直ぐにチャネル層１０４の下に形成されるので、このタイプの装置の構造はボトムゲート配置と称することができる。チャネル層１０４は適当な半導体材料を含むことができ、それは選択的に酸化物半導体、元素半導体、化合物半導体及び合金半導体材料を含んでもよい。半導体材料は選択的にアモルファス状態、結晶状態、多結晶状態のうちの一つまたはこれらの状態の組み合わせを含むことができる。一つの実施例において、チャネル層１０４は一種または多種の酸化物類の化合物半導体材料、例えば、インジウム−ガリウム−亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）、インジウム−亜鉛−錫酸化物（ＩＺＴＯ）、ＩＧＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）を含む。一つの実施例において、チャネル層１０４は基本的に水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を含む。アモルファスシリコンチャネルの材料は、良好な電荷キャリアのモビリティ（例、約０．１ｃｍ０．１−１ｃｍ２ｖ−１ｓ−１）及び高薄膜均一性を備え、経済的に大規模な製造に用いることができる。一つの実施例において、チャネル１０４は低温工程によって製造されるポリシリコン材料（例、低温ポリシリコン、ＬＴＰＳ）を含む。ＬＴＰＳチャネル材料は優れた電荷キャリアモビリティ（例、約１００−２００ｃｍ＾２ｖ＾−１ｓ＾−１）を提供する。しかし、特に大型のディスプレイパネル装置の応用において、高い製造コストを必要とする。
【００１８】
一つの実施例において、前記チャネル１０４は、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ハフニウム（Ｈｆ）中の一種または多種を含む酸化物半導体材料を含む。本願の例示的な実施例において、前記チャネル層１０４は、インジウム−ガリウム−亜鉛に基づく酸化物材料（例、ＩＧＴＯ）を含む。半導体酸化物材料の成分比は特別な制限はなく、酸化物中にはその他の成分が存在してもよい。ＩＧＺＯチャネル材料は高い膜の均一性および電荷キャリアモビリティ（例、その化合物の成分間の比率により、１０ｃｍ２ｖ−１ｓ−１より大きい電荷キャリアモビリティ及び低いリーク電流を実現できるよう調整できる）を有し、これは、大面積の応用に適している。ＩＧＺＯ材料の高電荷キャリアモビリティ特性及び低漏電特性は、ディスプレイアレイパネル中の装置の特性をさらに最小化し、画面解像度の向上を実現する。
【００１９】
第二導電層（例、パターン化されて、ＴＦＴ装置１００のソース／ドレイン電極１０５ａ／ｂを定義する。ソース／ドレイン電極１０５ａ／ｂは統一して導電層１０５と称される）は、チャネル層１０４上に設置される。例えば、導電層１０５の選択された部分はチャネル層１０４上に且つ電気接触されて配置されてもよい。導電層１０５は第二レベル信号伝送線のアレイを形成するように設置されてもよい。図１に示すように、導電層１０５は互いに接続された画素素子のアレイの信号伝送ネットワークの一部であってもよい。例えば、第二導電層１０４はパターン化されて、基板１０１上に第二レベル信号の伝送アレイ／ネットワーク（例、図１に示すデータ線１１２）を形成することができ、その一部は基板上に限定された一つのエリア（例、ＴＦＴ装置１００のソース／ドレイン電極エリア）ともう一つのエリア（例、データ線駆動ＩＣ）との間を水平に穿通する。また、導電層１０５の一部はパターン化されて、ＴＦＴ装置１００のソース電極及びドレイン電極（例、図１に示すソース電極／ドレイン電極端子）を定義してもよい。全体に形成された信号伝送線（例えばデータ線）及びＴＦＴ装置端子（例、ソース電極／ドレイン電極１０５ａ／ｂ）は、装置の構造の複雑性を低減することができる（このようにして製造の複雑性及びコストを低減する）。
【００２０】
図２に示すように、導電層１０５はパターン化されて、ＴＦＴ装置１００のゲート電極エリア（例、ゲート電極１０２上方）上に電気的に分離されたソース電極／ドレイン電極端子（例、ソース電極／ドレイン電極１０５ａ、１０５ｂ）を形成する。導電層１０５のパターン化は、適当なエッチング工程（例えば、ウェットエッチング）によって行われてもよく、エッチング工程において、導電層１０５中で、導電層１０５の一部ともう一部を電気的に分離する間隙１０６を形成する。これにより、ＴＦＴ装置１００のソース電極エリア（例えば電極１０５ａ）及びドレイン電極エリア（例えば電極１０５ｂ）を定義する（当然、トランジスタ装置のソース電極とドレイン電極とは互換できる）。特に、図２には、ソース電極１０５ａとドレイン電極１０５ｂとの間の大まかな規則且つ徐々に細くなっている間隙のプロファイルを示している。さらに説明すると、通常、基本的に、ＴＦＴ装置１００においてさらに高い構造の完全性及びさらに良好な電気的性能を実現するために、平滑で且つ徐々に細くなっているプロファイルが望まれる。
【００２１】
導電層１０５の少なくとも一部は、多層構造（例、本実施例では三層構造が示されている）を含んでもよい。例えば、ＴＦＴ装置１００のソース／ドレイン電極のエリアにおいて、導電層１０５は多層構造を含む。当該多層構造は、チャネル層１０４と電気接触して配置された第一サブ（例えば、下）レイヤ１０５−１と、第一サブレイヤ１０５−１の上方に設置される第二（例えば、中間）サブレイヤ１０５−２と、第二サブレイヤ１０５−２の上方に設置される第三（例えば、上）サブレイヤ１０５−３を含む。しかしながら、一つの実施例において、導電層１０５全体に多層配置を加える必要はない。例えば、第二導電層１０５中のあるエリアには二層または特に一つのサブレイヤを含む構造配置に設置してもよく、特定の装置の要求および／またはその他の操作設計の要求によって決められる。
【００２２】
前記上及び下サブレイヤ１０５−１、１０５−３は概ね特定の含有率により配合された一種より多いタイプの化学元素を含む複合導電体から製造される。一つの実施例において、第一サブレイヤ１０５−１（底部阻止層と称することができる。即ち、ＢＢＬ）は、基本的に透明導電性酸化物（ＴＣＯ）材料を含む。透明導電性酸化物の実例において、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウム添加酸化亜鉛（ＧＺＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）及びその他の適当な組み合わせを含むことができる。第二サブレイヤ１０５−２（中間導電層と称することができる。即ち、ＭＣＬ）は、概ね効果的な導電材料によって製造される。例えば、第二サブレイヤは、金属及び金属合金材料中の少なくとも一種を含む。一つの実施例において、第二サブレイヤは、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）及びモリブデンタングステン（ＭｏＷ）材料中の少なくとも一種を含む。第三サブレイヤ１０５−３（頂部カバー層と称することができる。即ち、ＴＣＬ）は、第一サブレイヤ１０５−１中で使用される材料に相当する材料により製造されてもよいが、異なる材料の成分比を提供することができる。
【００２３】
一つの実施例において、前記多層導電構造も第一レベル信号伝送アレイ中で実現できる（例、ゲート電極線／またはゲート電極を定義する）。しかし、第一レベル導電層（例、ゲート電極線１１２）中で使用される材料及び含有率の選択は、第二レベル導電層中で採用される材料（例、データ線１１１及びＳ／Ｄ電極）と同じである必要はない。また、具体的な設計の要求にまたはその他の実際の問題に基づいて選択できる。また、本願で開示されている多層導電構造は、“ボトムゲート”装置（図２に記載）中に使用されるだけでなく、“トップゲート”の応用にも用いることができる。
【００２４】
上及び下サブレイヤ１０５−１／１０５−３の提供は、ＭＣＬとその追加の装置の構造間との間の粘着性を増加することができ、これにより、ＴＦＴ装置１００中の構造の完全性のレベルを向上する。また、上及び下サブレイヤ１０５−１／１０５−３は、高い導伝性及び自発的な自己拡散する特性を有する適当な材料の実現を許可できるよう、拡散阻止層として使用するのに適する材料を含むことができる。例えば、銅（Ｃｕ）金属（またはその合金）は低い電気抵抗／インピーダンスを有し、その優れた電気特性は高導電率の応用に用いられる。しかしながら、銅も製造過程において装置の構造内の自己拡散／マイグレーションする傾向にある活性材料である。銅原子は装置中のある位置（例えば、チャネルエリア）に拡散されて、装置の性能（即ち銅汚染）の低下を引き起こす。上及び下サブレイヤ１０５−１／１０５−３は、拡散阻止層として銅原子を電子装置中の所望のエリア内に制限できる。したがって、装置の信号の伝送品質を向上できると共に、装置の信頼性を保持できる。また、下サブレイヤ１０５−１は、ＭＣＬ（例えば、このような状況下において、基本的に銅材料によって構成される）とチャネル層（例えば、このような状況下において、基本的にＩＧＺＯ材料により構成される）との間で、オーミック接触緩衝界面（Ｏｈｍｉｃ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｂｕｆｆｅｒｉｎｇ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供できる。導電層１０５の第一サブレイヤ１０５−１及び第二サブレイヤ１０５−３中の材料は、エッチングの特性（例えば、エッチング速度及び選択性）に基づいて選択することができる。例えば、上サブレイヤ１０５−１及び下サブレイヤ１０５−３においてＭＣＬ（例えば、サブレイヤ１０５−２）と同じエッチング速度を有する導電性酸化物材料を採用してもよい。例えば、中間サブレイヤ１０５−２は基本的に銅により製造された場合、上サブレイヤ１０５−１及び下サブレイヤ１０５−３は基本的にＩＴＯまたはＩＺＯを含んでもよい。多層導電構造（例えば、１０５）に対する材料の正確な選択は、製造コストを明らかに低減することができる。例を挙げると、ウェットエッチングに適する材料（一つの実例として、ＩＺＯ）を選択して、高価な製造装置（例、ドライエッチング）への依存性及び／または時間効率が低い処理過程を軽減できる。
【００２５】
一つの実施例について、チャネル層１０４は約２００−３５０Ａ（オングストローム）範囲内の平均的な厚さを有する。一つの実施例において、第一サブレイヤ（ＢＢＬ１０５−１）は約２００−３００Ａの範囲内の平均的な厚さを含む。一つの実施例において、第二サブレイヤ（ＭＣＬ１０５−２）は約２０００−３５０００Ａの範囲内の平均的な厚さを含む。一つの実施例において、第三サブレイヤ（ＴＣＬ１０５−３）は約２００−３５０Ａの平均的な厚さを含む。しかし、実際に、層の厚さは応用の要求及び／またはその他の実際の問題によって決められる。
【００２６】
図３〜６は、パターン化処理された多層導電層１０５中の異なるエッチングプロファイル（例、図２に記載されている円部分の局部拡大図に対応する）を示している。特に、図３〜６は、上及び下サブレイヤ（例、ＴＣＬ１０５−３及びＢＢＬ１０５−１）中の材料成分の異なる成分比が導電層１０５中の異なる側面のエッチングプロファイルに影響するのを説明している。導電層１０５の異なるサブレイヤ中の素子のコンポーネントは、その内の側面のエッチングプロファイルに影響してもよい。したがって、上及び下サブレイヤ１０５−１、１０５−３中の含有率の調整（例、これらの間の含有率の差異）は、ＴＦＴ装置（例、装置１００）において所望の側面のエッチングプロファイルを形成する中で重要な作用を発揮する。
【００２７】
図３は、第一の状況下（第一サブレイヤ含有率の配列下）の導電層１０５中の第一タイプの側面エッチングプロファイルを示している。図３に示されているエッチングプロファイルは基本的に均一に傾斜した側面のエッチング表面に対応しており、多くの応用において、ＴＦＴ装置中で有益な構造及び電気的特性を提供することができる。図３に示す実施例において、第一及び第三サブレイヤの各々は、インジウム（Ｉｎ）及び亜鉛（Ｚｎ）を含む金属酸化物材料を含む。一つの状況下において、パターン化処理期間に採用するエッチング剤について、導電層１０５中のインジウム（Ｉｎ）成分のエッチング速度は、明らかに亜鉛（Ｚｎ）成分のエッチング速度よりも遅い。インジウム（Ｉｎ）は通常良好な導電性を提供するが、インジウム（Ｉｎ）及び亜鉛（Ｚｎ）の含有率は、サブレイヤの導電特性とその加工性との間の実用的な妥協を達成するために僅かにバランスが必要である。
【００２８】
本実施例において、第一サブレイヤ１０５−１中のインジウム及び亜鉛の含有率（即ちインジウムの含有量と亜鉛の含有量との比率は、原子含有率またはその他の適当な測定方法によって計算される）は、第三サブレイヤ１０５−３中のインジウムと亜鉛の含有率より大きい（薄膜層中の物質の含有率は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分析ＥＤＳにより測定される）。カバーと底部サブレイヤ１０５−３／１０５−１との間のこのタイプのインジウムと亜鉛の含有率の差異は、側面のエッチングプロファイルを定形するのを助け、当該側面のエッチングプロファイルは、ソース電極とドレイン電極との間の導電層１０５中の間隙に関連し、第三サブレイヤに関連する間隙の幅は、第一サブレイヤ中の間隙の幅よりさらに広い。
【００２９】
図４は、もう一つの状況下（異なるサブレイヤ含有率の配合下）、導電層１０５中の第二タイプ側面のエッチングプロファイルを示している。図４に示されているエッチングプロファイルにおいて、カバーサブレイヤ１０５−３に対応する部分がエッチングされていない場合、導電層１０５のエッチングされている部分においてオーバーハング構造が発生するのを引き起こす。本実施例において、オーバーハング特徴は主に上サブレイヤ１０５−３で発生する。これは恐らく上サブレイヤ１０５−３中の過剰なインジウム含有量の結果である。したがって、頂部カバー層中のエッチング速度が遅くなる。このような幾何学形状は、半導体装置（例、ＴＦＴ装置１００）の全体的な構造の完全性を損なう傾向があるので、オーバーハング特徴は恐らく望ましくない。例を挙げると、導電層１０５のＴＣＬ１０５−３中のオーバーハング特徴は必然的に下層サブレイヤ（例、ＭＣＬ１０５−２及び／またはＢＢＬ１０５−１）に近接するあるエリアを遮蔽する。したがって、潜在的に後続の装置の特徴の堆積／形成を妨げる。例えば、オーバーハング特徴の結果として、ＴＦＴ装置中のＴＣＬとＭＣＬ／ＢＢＬとの間に近づくサブレイヤ界面のエリアには空間が形成される。ＴＦＴ装置中の空間は構造の完全性に対して不利な影響を与える恐れがある。例えば、上サブレイヤ１０５−３（及び後でその上に形成されるその他の装置の特徴）は、下層（特にフレキシブルパネル装置の応用）から物理的に切断できる（例、剥離）。しかも、導電構造（例、第二レベル金属層、例えば導電層１０５）中の空間は、装置の電気的性能を変更することができる（例、寄生容量特性）。
【００３０】
図５は、もう一つの状況下（異なるサブレイヤの含有率の配合下）、導電層１０５中の第三タイプのエッチングプロファイルを示している。図５に示されているエッチングプロファイルに下サブレイヤ１０５−１に対応する部分がエッチングされていない場合、底部の残留した末端部の特徴は導電層１０５中に残る。これは、恐らく下サブレイヤ１０５中の過剰なインジウム含有量の結果である。したがって、底部の阻止層において極めて遅いエッチング速度を引き起こす。ＴＦＴ装置において、チャネルエリア（例、チャネル層１０４上方のエリア）に近接する第二導電層（例えば層１０５）中の長い残留した末端部の特徴はＴＦＴ装置のチャネルの長さに影響してもよい。例えば、ＢＢＬ１０５−１中の残留した末端部は恐らく効果的にチャネルの長さの減少をもたらす。したがって、ＴＦＴ装置の電気的性能に影響する。しかも、底部の残留の特徴は恐らくチャネルエリア(例、ソース電極とドレイン電極１０５ａ／１０５との間)の側面のエッチングプロファイル中の極めて浅い傾斜を引き起こす。これは、さらに高い寄生容量を引き起こす。
【００３１】
図６は、もう一つの状況下（異なるサブレイヤの含有率の設定下）、導電層１０５中の第四タイプの側面のエッチングプロファイルを示している。図６に示されているエッチングプロファイルは底部サブレイヤ１０５−３に対応する部分が過度にエッチングされた場合、導電層１０５のエッチング部分にアンダーカット構造が形成される。本例示において、アンダーカットの特徴は、主に底部サブレイヤエリアで表されている。これは恐らく下サブレイヤ１０５−１中の過剰な亜鉛含有量及びＴＣＬ１０５−３とＢＢＬ１０５−１との間のインジウムと亜鉛含有率の差異の不足による。上述したように、構造の完全性から見て、アンダーカットの特徴は、半導体装置（例、ＴＦＴ装置１００）の全体的な構造の完全性を損なう傾向があるので、恐らく望ましくない。例を挙げると、アンダーカットの特徴に近接（または下方）するＴＦＴ装置中に空白が形成される可能性がある。これは恐らくＴＦＴ装置の構造及び電気特性に不利である。結果、上サブレイヤ（例、ＭＣＬ１０５−２、ＴＣＬ１０５−３及び後でその上で形成されるその他の装置の特徴）は、さらに容易に物理的な損傷を（例、下層から切断される）、特に、フレキシブルパネル装置の応用において受ける。
【００３２】
再度図３を参照すると、半導体装置（例えば装置１００）を製造する期間、図３に示される構造のプロファイルを形成するために、ある工程条件に注意する必要がある。その中で、基本的な規則に傾斜した側面のエッチングプロファイル（例えば、図２及び図３に示すように）が形成されるのを確保するために、インジウムと亜鉛の含有率の差異は十分な差に保持されてもよいことがわかった。再度図２を参照すると、導電層１０５中に形成された一対の相対する側表面（その間には間隙１０６が限定されている）には、ソース電極１０５ａとドレイン電極１０５ｂとの間で基本的に次第に細くなる間隙プロファイルが形成され、上サブレイヤに関連する間隙の幅（例えば、層１０５−３）は下サブレイヤ（例えば、層１０５−１）に関連する間隙の幅より広い。
【００３３】
上述したように、第一サブレイヤ１０５−１中のインジウムと亜鉛の含有率は、第三サブレイヤ１０５−３中のインジウムと亜鉛の含有率より大きい。さらなる実施例を提供するために、下サブレイヤ１０５−１中のインジウムと亜鉛の含有量は基本的に第一インジウム亜鉛比である（即ち、Ｉｎ（ＢＢＬ）：Ｚｎ（ＢＢＬ）＝Ｒ１であり、これは％により表示された比率である）。同様に、上サブレイヤ１０５−３中のインジウム及び亜鉛の含有量は基本的に第二インジウム亜鉛比である（即ち、Ｉｎ（ＴＣＬ）：Ｚｎ（ＴＣＬ）＝Ｒ２であり、これは％により表示される）。本実施例において、図２及び図３に示されている側面のエッチングプロファイルに相当する側面のエッチングプロファイル（言い換えれば、Ｒ１＞Ｒ２）を実現するために、多層導電層１０５には第二含有率Ｒ２より大きい第一含有率Ｒ１が提供される。
【００３４】
例えば、一つの実施例において、上サブレイヤ１０５−３中のインジウム含有量は約０．１５ユニットであり、インジウム含有量は約０．８５ユニットである。したがって、上サブレイヤ１０５−３中のインジウムと亜鉛の含有率（即ち、Ｒ２＝Ｉｎ（ＴＣＬ）：Ｚｎ（ＴＣＬ）＝０．１５／０．８５）は約１７．６％である。一方で、下サブレイヤ１０５−１中のインジウム含有量及び亜鉛含有量はそれぞれ約０.３５及び０．６５である。したがって、下サブレイヤ１０５−１中のインジウムと亜鉛の含有率（即ち、Ｒ１＝Ｉｎ（ＢＢＬ）：Ｚｎ（ＢＢＬ）＝０．３５／０．６５）は約５３．８％である。したがって、サブレイヤ（Ｒ１＞Ｒ２）中の含有率の条件は、導電層１０５において基本的に下方に向かって次第に細くなる側面のエッチングプロファイルを形成し、図２に示すのに相当する。
【００３５】
所望の側面のエッチングプロファイルをもたらす有利な工程条件を保持するために、下サブレイヤと上サブレイヤとの間の含有率の差は閾値より大きくてもよい。第一サブレイヤ１０５−１と第三サブレイヤ１０５−３との間のインジウムと亜鉛の含有率の差は、２０％より大きいかまたは等しく、導電層１０５中で有利な特性を有する側面のエッチングプロファイルが形成される。上述の実施例を例にすると、下サブレイヤ１０５−１と上サブレイヤ１０５−３との間のインジウムと亜鉛含有率の差の値は約３６％（Ｒ１−Ｒ２＝５３．８％−１７．６％）であり、上述の条件を満たす。最小閾値の条件を満たす十分な含有率の差異は、例えば、図６に示すように、所望しないアンダーカットの特徴が形成されるのを防止するのを助ける。
【００３６】
もう一つの実施例として、一つの実施例において、下サブレイヤ１０５−１中のインジウムと亜鉛の含有率は約２５％から約８０％の範囲内である。さらなる実施例において、下サブレイヤ１０５−１中のインジウムと亜鉛の含有率は約４５％から約７０％の範囲内である。一方で、一つの実施例において、上サブレイヤ１０５−３中のインジウムと亜鉛の原子比は約５％から約４０％の範囲内である。もう一つの実施例において、上サブレイヤ１０５−３中のインジウムと亜鉛の原子比は、約１０％から約３５％の範囲内である。本願で開示されている実施例に基づくと、下及び上サブレイヤ１０５−１、１０５−３間のインジウムと亜鉛の含有率の差異の調整は、ソース電極１０５ａとドレイン電極１０５ｂ間に設けられた間隙の基本的に平滑で且つ次第に細くなっている側面のプロファイルの形成に影響する(例えば間隙１０６)。また、一つの実施例において、導電層１０５中に設けられているエッチングされた間隙に関連する側面のプロファイルは、チャネル層により定義された表面に対して約４０度から８５度の円錐角に対応する。ここで注意したいのは、上述したように、導電層（例えば層１０５）の側面のエッチングプロファイル中の鈍角の円錐角は、恐らく後の装置の特徴が集積されている中でもたらされるオーバーハング／アンダーカットの特徴を生じることである。もう一方で、導電層の側面のエッチングプロファイル中における過度の鋭角の円錐角は、恐らく高機能密度装置中の追加の平面バジェットを消耗し、且つチャネルの長さに不利な影響を与える。また、極めて浅い円錐角は対応するエリアの周囲において、さらに高い寄生容量を生成する。一つの実施例において、導電層（例えば、層１０５）の側面のエッチングプロファイル中の約６０〜７０度の円錐角は、適当な工程条件を調整することによって、装置の信頼性を確保できる。
【００３７】
図７は、本願で開示されている一つの実施例の例示的なアレイパネル中のＴＦＴ装置の断面図を示す。特に、図７はソース電極及びドレイン電極端子（例、Ｓ／Ｄ電極１０５ａ’、１０５ｂ’）の例示的なＴＦＴ装置１００’の断面図を示している。図７に示すように、一つの実施例において、導電層１０５は一つまたは複数の追加のサブレイヤを設置してもよい。例えば、本実施例において、導電層１０５はさらに第一サブレイヤ１０５−１と第二サブレイヤ１０５−２との間に設置されている追加サブレイヤ１０５−４が設置されている。追加サブレイヤ１０５−４もインジウム及び亜鉛を含む金属酸化物層により構成されてもよく、追加サブレイヤ１０５−４中のインジウム及び亜鉛の含有率は第三サブレイヤ１０５−３中のインジウム及び亜鉛の含有率より大きい（また、第一サブレイヤ１０５−１中のインジウム及び亜鉛の含有率より小さい）。ＢＢＬ中に追加のサブレイヤを挿入することにより、第二レベル導電層（例、層１０５）中のエッチング特性を保留でき、比較的高いインジウム含有量はＢＢＬの最低層のサブレイヤ中（例えば、サブレイヤ１０５−１）に使用されて、導電層１０５とチャネル層１０４との間の接触界面部分の電気的性能（例、オーミック接触の減少に用いられる）をさらに改善する。したがって、一つの実施例において、第一サブレイヤ１０５−１中のインジウム含有量は、追加サブレイヤ１０５−４中のインジウム含有量より大きい。一つの実施例において、第一サブレイヤ１０５−１中のインジウム含有量と追加サブレイヤ１０５−４中のインジウム含有量の比率は約１〜１．５の範囲内にある。ＢＢＬ中に、二つ以上の追加のサブレイヤを提供するその他の実施例において、さらに第一層１０５−１に近接する追加サブレイヤ中の一つにおけるインジウム含有量（または、一つの状況下におけるインジウムと亜鉛の含有率）は、原因は上述した内容と同様に、第一層１０５−１から離れるどの追加サブレイヤ中のインジウム含有量より高くなければならない。
【００３８】
図８〜１４を参照すると、図８〜１４は、本願で開示されている一つの実施例の例示的な半導体装置（例、ＴＦＴ装置１００）の製造過程の各段階を示している。
【００３９】
図８は、基板（例、基板１０１）の一つの主表面に第一導電層（例えば層１０２）が堆積されている一つの例示的な局部の断面図を提供している。基板１０１は絶縁材料を含んでもよい。一つの応用において、基板に用いられる適当な材料は、ガラス、石英及び十分な光学透明度を有するプラスチック（例えば、視覚表示の応用に用いられる可視スペクトルに対する電磁放射）を含んでもよい。一つの応用において、基板は、セラミック及び／またはシリコン材料を含んでもよい。ある応用において、フレキシブルな基板材料を採用することができる。フレキシブルな基板の材料に適当な選択は、例えばポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びステンレスまたは上述の物質の組み合わせを含むことができる。
【００４０】
第一導電層は、適当な堆積技術を使用して基板上に設置されてもよく、例えば、物理薄膜堆積方法、例えば、スパッタリング（例えばＰＶＤ、ＰＥＰＶＤ）含む。次いで、適当なエッチング技術を使用して、第一レベル導電層に対してパターン化して、第一レベル信号導電ラインのアレイを定義する（例、図１に示すゲート電極線１１１）。例えば、第一エリア（例えばＴＦＴ装置のゲート電極エリア）と基板の主表面上に限定されている第二エリア（例えば、デートライン（ｄａｔｅ  ｌｉｎｅ）駆動ＩＣ）との間で、電気／信号接続を確立するために、第一導電層はパターン化することができる。一つの応用において、第一導電層の部分は、ＴＦＴ装置のゲート電極を定義するために、パターン化される。集積された信号伝送線（例、ゲート電極線）及びＴＦＴ装置端子（例、ゲート電極１０２）は装置の構造の複雑性を低減できるため、製造の複雑性を低減できる。
【００４１】
第一導電層は選択的に、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、亜鉛（Ｚｎ）、その他の適当な導電材料及び上述の物質に適する混合物／合金を含むことができる。さらに高い光学効率を実現するために、一つの実施例において、第一導電層は透明導電材料、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）または前記物質の適当な組み合わせを含んでもよい。
【００４２】
図９は、第一導電層上にゲート電極絶縁層（例、層１０３）が堆積された例示的な局部の断面図を提供している。ゲート電極絶縁層は一種または多種の適当な薄膜堆積技術（物理及び／または化学薄膜堆積方法を含んでもよい）により配置されて、導電ゲート電極ライン構造（例えば層１０２）と後続の装置の短絡防止に用いられる保護層を形成する。絶縁層は、一種または多種の適当な誘電材料、例えば、二酸化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｉｄｅ，ＳｉＯＸ）、窒化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ，ＳｉＮＸ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＸＮＹ）、酸化アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ，ＡｌＯＸ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ｈａｆｎｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ，ＨｆＯＸ）、酸化ジルコニウム（ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ，ＺｒＯＸ）、窒化アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｎｉｔｒｉｄｅ，ＡｌＮ）、酸窒化物（ＡｌＯＮ）、酸化チタン（ＴｉＯＸ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）から製造されてもよい。一つの応用において、一つまたは複数のｈｉｇｈ−ｋ誘電体材料は、ＴＦＴ装置（例、装置１００）のゲート電極絶縁体として使用できる。ｈｉｇｈ−ｋ誘電体材料は、例えば、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｓｃ、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕの酸化物及び上述の物質の混合物を含むことができる。ｈｉｇｈ−ｋ誘電体材料を含むゲート電極絶縁層は、従来のポリシリコン材料より優れた電気的性能を提供することができる金属ゲート電極材料と組み合わせて使用でき。一つの応用において、絶縁層１０３は多層構造を有するよう配置されてもよい。
【００４３】
図１０は、チャネル材料層（例、層１０４）の堆積の例示的な局部の断面図を提供している。チャネル材料層は適当な堆積技術を使用してゲート電極絶縁層（例、層１０３）上に設置されてもよく、物理薄膜堆積方法、例えば、スパッタリング（例、ＰＶＤ、ＰＥＰＶＤ）を備える。チャネル層は適当な半導体材料を含んでもよく、酸化物半導体、元素半導体、化合物半導体及び合金半導体材料中の少なくとも一種から選択される。半導体材料は選択的にアモルファス、結晶及び多結晶状態の一つ、または上述の状態の組み合わせに配置することができる。一つの応用において、一種または多種の酸化物型の化合物半導体材料、例えば、インジウム−ガリウム−亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）、インジウム−亜鉛−錫酸化物（ＩＺＴＯ）、ＩＧＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）材料は、チャネル材料層中に使用される。
【００４４】
次いで、チャネル層はパターン化されて、ＴＦＴ装置（例、装置１００）の半導体／活性エリアを定義し、電荷キャリアは当該半導体／活性エリアを穿通する。チャネル材料の選択に基づいて、チャネル層はこの段階において、単独のエッチング工程を用いてパターン化することができる（例えば、例示的な図面に示すように、第一エッチングマスクに対応することができる）。このような状況において、後で設置される第二レベル導電層（例、図１３に示す層１０５）は、第二エッチング工程（第二エッチングマスクに対応することができる）を用いて単独でパターン化してもよい。しかしながら、一つの実施例において、チャネル層及び第二レベル導電層の材料は、同等のエッチング性能を有するように選択される。チャネル層と後で設置される第二導電層との間の材料の相当性は、単一のエッチングマスクを使用すると同時に、エッチング工程において二層に対してパターン化させることができる。エッチングマスクの要求の減少は、明らかに工程の複雑性及び製造コストを低減させる。例を挙げると、一つの実施例において、同等のエッチング性能を利用するために、半導体ＩＧＺＯ材料及びＩＺＯ材料はそれぞれ、チャネル材料及び第二導電層材料として選択される。
【００４５】
図１１は、多層第二導電構造（例、導電層１０５の下部サブレイヤの堆積）における初期の堆積段階の局部断面図を提供している。例示的な過程において、第一（底）サブレイヤ（例、ＢＢＬ１０５−１）は適当な堆積技術（例、ＰＶＤ、ＰＥＶＤ）によりチャネル層（例、層１０４）上に配置される。一つの応用において、ＢＢＬは基本的に一種または多種の透明導電酸化物（ＴＣＯ）材料、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウム添加酸化亜鉛（ＧＺＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）または上述の物質の適当な組み合わせを含む。ＢＢＬはチャネル層（例、ＩＧＺＯ材料）とその後で配置される導電層（例、Ｃｕ材料）との間において、オーミック接触緩衝界面を提供することができるが、これは、サブレイヤ界面部分の電気的性能（例、界面電気抵抗の減少）を改善することができる。
【００４６】
図１１は、ＢＢＬ１０５−１の選択可能な処理も示している。上述したように、導電層１０５も多層部分を含んでもよく、その中で、中間導電層（ＭＣＬ）はＢＢＬ１０５−１（例、図１２に示す層１０５−２）上に配置される。下及び中間サブレイヤは何れも基本的に導電材料によって製造されるが、電気的性能は恐らく異なる。例えば、例示的な実施例において、下サブレイヤは基本的にＴＣＯ材料(例、ＩＺＯ)により製造され、中間サブレイヤは主に金属物質（例えばＣｕ）によって製造される。下と中間サブレイヤとの間の材料界面部分の電気的性能をさらに改善するために、中間サブレイヤ（ＭＣＬ）堆積前に、追加の水素（Ｈ）の含有量をサブレイヤ（ＢＢＬ）中に導入する選択的処理を実施するすることができる。追加の水素含有量を導入することは、アンモニア等のプラズマ処理、アニール処理及び／またはその他の適当な方法によって完了することができる。
【００４７】
選択な可能な処理（水素含有量濃度は通常１０２lｃｍ−３）を受けない阻止サブレイヤと比較して測定されており（例、四探針プローブ電気抵抗率測定を使用）、処理後の下サブレイヤは水素含有量を２０％またはそれ以上増加できる。下サブレイヤにおいて増加された水素含有量は薄膜構造中において比較的高い電荷キャリア濃度に対応する。したがって、異質材料サブレイヤ間の界面エリアの電気的性能（例、さらに低減される接触電気抵抗）を改善するのを助ける。一つの実施例において、水素処理を受けるＢＢＬは導電率の１０パーセントまたはそれ以上の増加を反映することができる。
【００４８】
上述したように、多層導電構造（例、層１０５）の材料に対する賢明な選択も製造コストの低下を助けることができる。例を挙げると、ウェットエッチングに効果的な材料（例、ＩＺＯ／Ｃｕ／ＩＺＯ）を選択して、高い製造装置（例えばドライエッチング装置）への依存及び／または関連する時間を消費する処理過程を減少させることができる。
【００４９】
図１２は、第二導電層の残りのサブレイヤ（例、層１０５−２、１０５−３）の堆積の局部断面図を提供している。当該図面はさらに、第二導電層の上サブレイヤ（例えば層１０５−３）の選択可能な第二タイプの処理を示している。示している過程において、第二（中間）サブレイヤ１０５−２及び第三（上）サブレイヤ１０５−３はそれぞれ分けられ、並びに順に下サブレイヤ（層１０５−１）上に配置される。各中間サブレイヤ（ＭＣＬ）及び上サブレイヤ（ＴＣＬ）は、適当な堆積技術、例えば、スパッタリング（例、ＰＶＤ、ＰＥＰＶＤ）を使用して形成することができる。第二サブレイヤは主に良好な導電性の材料、例えば、金属または金属合金によって製造することができる。一つの応用において、第二サブレイヤはアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）及びモリブデンタングステン（ＭｏＷ）材料中の少なくとも一種を含む。一方で、一つの応用において、第三サブレイヤは主に透明導電性酸化物（ＴＣＯ）材料、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウム添加酸化亜鉛（ＧＺＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）及び上述の物質に適当な組み合わせを含む。第三サブレイヤは第一サブレイヤ中で使用される材料に相当する材料から製造できるが、異なる組成比を有してもよい。
【００５０】
もう一つの導電特性（例、導電線／ビア）は、上サブレイヤ（ＴＣＬ）上に配置されて、並びに上サブレイヤと電気接続（図示せず）されて、例示的な半導体装置（例、装置１００）から／への信号伝送ルートを確立するために用いられる。したがって、上サブレイヤと後続の導電特性との間の材料界面部分の電気的特性をさらに改善するために、第二の選択可能な処理は、類似する方法により追加の水素（Ｈ）の含有量を上サブレイヤ（ＴＣＬ）中に導入するのを実施することができる。上述したように、選択可能な処理を受けない（その水素含有量濃度は通常１０２lｃｍ−３）カバーサブレイヤと比較して、処理後の下サブレイヤは２０％またはそれ以上水素含有量を増加できる。下サブレイヤにおいて増加された水素含有量は、薄膜構造においてさらに高い電荷キャリア濃度に対応する。したがって、異質材料サブレイヤ間の界面エリア部分の電気的性能を改善するのを助ける（例、さらに接触電気抵抗を低減する）。一つの実施例において、水素処理を受けたＴＣＬは、１０％またはそれ以上の導電率の増加を反映することができる。
【００５１】
図１３は、例示的な半導体装置のソース電極及びドレイン電極を定義するのに用いられる第二導電層のパターン化された局部断面図を提供している。本例示的な過程において、第二導電層（例えば層１０５）はパターン化されて、装置のゲート電極エリアの上方（例、ゲート電極１０２の上方）に電気的に分離されたソース電極及びドレイン電極端子（例、ソース電極／ドレイン電極１０５ａ、１０５ｂ）が形成される。第二導電層のパターン化は、適当なエッチング工程（例、ウェットエッチング）により実行されて、当該適当なエッチング工程は、第二導電層中において第二導電層の一部ともう一部が電気的に分離された間隙（例、凹部１０６）を形成し、これにより、装置のソース電極エリア及びドレイン電極エリアを定義する。上述したように、第二導電層の異なるサブレイヤ中の素子の成分含有率は、凹構造１０６に関連する側面のエッチングプロファイルに影響してもよい。例を挙げると、上及び下サブレイヤ１０５−１、１０５−３中の成分含有率（例えば、これらの間の含有率の差異）を調整することは、ＴＦＴ装置中の所望の側面のエッチングプロファイルの形成において重要な作用を起こすことができる。
【００５２】
本例示的な工程において、第一及び第三サブレイヤ中の各々は、何れもインジウム（Ｉｎ）及び亜鉛（Ｚｎ）を含む金属酸化物材料を有する。また、第一サブレイヤ中のインジウムと亜鉛の含有率は、第三サブレイヤ中のインジウムと亜鉛の含有率より大きい。上述したように、カバーと底部サブレイヤとの間のこの種のインジウムと亜鉛の含有率の差異は、第二導電層中で形成される間隙に関連する側面のエッチングプロファイルの形成を助ける。また、インジウムと亜鉛の含有率の差異は、特定の閾値以上で保持されて、適当な側面のエッチングプロファイルの形成を確保する。本実施例において、第一と第三サブレイヤとの間では、２０％より大きいまたは等しいインジウムと亜鉛の含有率の差が提供され、第二導電層において適当な側面のエッチングプロファイルを形成するのを助ける。一つの実施例において、第二導電層において定義されるエッチング間隙に関連する側面のプロファイルは、チャネル層により限定された表面に対して成される約４０度〜８５度の円錐角に対応する。
【００５３】
図１３は、ソース電極とドレイン電極エリア１０５ａ、１０５ｂ間の平滑で且つ下方に向けて次第に細くなっているエッチングプロファイルを示しており、頂部（例、ＴＣＰエリア）は比較的広い分離幅を有し、底部は比較的狭い幅を有する（例、ＢＢＬエリア）。ここで注意したいのは、異なる拡大倍数の状況下、実際に精確な／普遍的な線形の側面のエッチング表面（例えば、常に傾斜した直線の側面のプロファイル）を探すのは難しいことである。しかしながら、上述したように、第二導電層中の材料含有率の適当な調整は、第二導電層中において基本的に均一に傾斜する傾斜側面のエッチング表面（例えば、基本的に、明確に観察できるプロファイル、例えば、オーバーハングおよび／またはアンダーカットの中断なしに連続して傾斜した側面斜面を保持する）を形成することができる。
【００５４】
同様に、実際の状況において、側面のエッチングプロファイル中における固定された円錐角の精確な定義は恐らく容易ではない。しかしながら、側面のエッチング表面の傾斜面は基本的に規則的であり、且つ中断されない（例えば、基本的に、オーバーハング及び／またはアンダーカットの形成はない）状況下で、円錐角を確定する実際の方法として、側面のエッチングプロファイルに関連する円錐角は一つの平均値として取ることができる。例えば、基板の主表面と、ＭＣＬ（例、層１０５−２）中で定義された傾斜したエッチングプロファイルの下端及びその上端との間のライン間で定義される角とみなされる。しかし、ある状況下においては、恐らく局部の方法を採用して対応する円錐角を確定する。
【００５５】
上述したように、一つの実施例において、第二導電層は一つまたは複数の追加サブレイヤを提供する。例えば、追加サブレイヤ（図示せず）は、第一サブレイヤ（ＢＢＬ）１０５−１と第二サブレイヤ（ＭＣＬ）１０５−２との間に設置してもよい。追加サブレイヤはさらにインジウム及び亜鉛を含む金属酸化物材料を含んでもよく、その中で、追加サブレイヤ中のインジウムと亜鉛の含有率は第三サブレイヤ（ＴＣＬ）１０５−３中のインジウムと亜鉛の含有率より大きい（ただし、依然として第一サブレイヤ１０５−１中のインジウムと亜鉛の含有率より小さい）。追加のサブレイヤの挿入は、第二レベル導電層中のエッチング特性を保持できると同時に、さらに高いインジウム含有量（例、ＢＢＬの最底層のサブレイヤ部分）の採用を許可する。これにより、さらに導電層１０５とチャネル層１０４との間の接触界面部分の電気的性能（例、オーミック接触の減少に用いられる）を改善する。ＢＢＬに複数の追加サブレイヤを提供する応用において、第一サブレイヤ１０５−１さらに近接する一つの追加サブレイヤ中のインジウム含有量は、恐らく第一層１０５−１に対してさらに離れた追加サブレイヤ中のインジウム含有量より高い。
【００５６】
図１４は、例示的な半導体装置（例、ＴＦＴ装置１００）のソース電極／ドレイン電極の構造上において堆積された後のパッシベーション層の局部断面図を提供している。例えば、一つまたは複数のパッシベーション層（例えば層１０７）は、第二導電層（例えば層１０５）の露出した頂表面と側面のエッチングプロファイルの露出した表面、及びチャネル材料層（例えば層１０４）の露出エリアに設置することができる。パッシベーション層は、後続の製造期間において、ＴＦＴ装置を損傷から保護する。また、あるチャネル材料（例、ＩＧＺＯ）は環境条件(例、酸素及び湿気／水)に対して敏感である。ＴＦＴ装置１００の上方において十分な厚さを有する適当な誘電材料（例、二酸化ケイ素／窒化物）のパッシベーション層は、脆弱なデバイス構造を潜在的な環境の危険から保護するのを助けることができる。一つの実施例において、一種または多種の適当な堆積技術（例、ＣＶＤ／ＰＥＣＶＤ／ＭＯＣＶＤ等の化学堆積方法）を使用して、パッシベーション層をＴＦＴ装置の露出した表面上に共形に設置してもよい。適当なパッシベーション層により、半導体装置は、後続で、チャネルを活性化するのに用いられるアニールプロセスを経てもよい。
【００５７】
一つの状況において、パッシベーション層を堆積する期間に、側面の副産物層は半導体装置（例、ＴＦＴ装置１００）のある露出したエリア（例えば、図１５〜１７及び図２１〜２２に示す）の層に形成することができる。例として、パッシベーション層（例、二酸化ケイ素材料の）は、ＰＥＣＶＤ工程を利用して設置され、当該ＰＥＣＶＤ工程は量産に応用する際に、効率が高いエネルギー増強薄膜堆積方法を提供する。しかしながら、堆積過程において、高エネルギーのプラズマは、半導体装置のある露出エリアにおいて化学反応を起こして副産物層の形成を引き起こす。例えば、高導電（並びに、化学的に活性化した）銅材料は、第二導電層（例、層１０５−２）のＭＣＬ中のある実施例に用いられ、パッシベーション過程期間における高エネルギープラズマは、酸化銅（ＣｕＯ）副産物層が側面のエッチングプロファイルエリアにおける露出した銅材料の表面上に形成されるのを引き起こす。ある状況において、側面の副産物(例えば側面のＣｕＯ層)の形成は恐らく避けることができず、且つこのタイプの層を意図的に除去することは、工程の複雑性を増加させ、並びに追加コストを招く。
【００５８】
図１５〜１７は、各タイプの例示的な第二導電層中における側面のエッチングプロファイルの顕微鏡断面図を示している。
【００５９】
図１５は、一つの例示的な多層導電構造（例、層１０５）における側面のエッチングエリアを示したＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真を提供している。特に、顕微鏡拡大図は、多層構造におけるＭＣＬ材料の側表面エリアを示しており、顕著な表面起伏を有し、層の厚さの均一性が不規則であり、観察するとぼやけている副産物層（側面の副産物層、即ちＬＢＬと称される）に変換される。また、チャネル層に近接する副産物層の下部は、明らかにさらに大きい厚さを有し、且つＭＣＬにより限定された下部の水平境界の下方に垂直に延伸することがわかる。
【００６０】
図１６は、一つの例示的な多層導電構造（例、層１０５）における側面のエッチングエリアを示すＴＥＭ（透過型電気顕微鏡）写真を提供している。参照の一貫性を保つために、ＬＢＬの厚さを定義する中で、側面の測量方法を採用する。即ち、側面の副産物のエリア層の厚さは、通常、基本的には、下面の基板（本図からは見られない）の主表面の方向に平行に測量された厚さにより確定される。特に、図１６は、多層導電構造における側面のエッチング表面上における側面の副産物層の理想的ではない構造結果が示されている。例えば、本図中のＬＢＬは、厚さの大きな変化、特にその下部（チャネル層に近接している）を示している。また、副産物層の全体の厚さは極めて大きい（例えば６００Ａを超える）。且つ、比較的厚い下部は、観察すると、過度にＭＣＬにより限定された比較的低い水辺境界以下まで延伸して、チャネル層に極めて近接する。
【００６１】
図１７は、もう一つの例示的な多層導電構造（例、層１０５）における側面のエッチングエリアを示すＴＥＭ（透過型電気顕微鏡）写真を提供している。特に、図１７は、多層導電構造における側面のエッチング表面上のＬＢＬのさらに受け入れることができる結果を示している。本図において、例示的なＬＢＬは、観察すると垂直スパン全体の厚さは一致しており、明らかな表面起伏（例えば、不明確さ）は示されていない。しかしながら、副産物層の全体の厚さは依然として、極めて大きく（例えば６００Ａに近い）、且つその下部は依然として過度に多層導電構造のＭＣＬにより限定された下水平境界の下方まで延伸する。
【００６２】
図１８〜２０は、側面の副産物層プロファイルにより引き起こされる潜在的な影響を示す図である。
【００６３】
図１８は、例示的に、厚くなり且つ下方に過度に広がっている副産物層によりカバーされた側面のエッチング表面の断面図を示している。対照的に、図１９は、例示的に、比較的薄く且つさらに制限された副産物層によりカバーされた側面のエッチング表面の断面図を示している。各本実施例において、例示的な半導体装置の多層導電構造は二つのパッシベーション層によってカバーされる。内部のパッシベーション層は主に、二酸化ケイ素誘電材料を含み、外部層は主に窒化ケイ素を含む。同様に本例において、銅は中間導電サブレイヤとして用いられる。したがって、例示的なＬＢＬは主に酸化銅を含む。
【００６４】
チャネルを活性化する／アニールする期間、窒化ケイ素層は水素貯蔵器として用いられ、水素元素は内部の二酸化ケイ素層により、制御する、制御される方法によって下方に向けてチャネル層中まで拡散される。図１９に示すように、狭く且つ制限された側面の副産物層は、水素が拡散するルートが、基本的に、内部のパッシベーション層（下矢印に示す）を穿通するのが限定されるのを許可する。しかしながら、図１８に示すように、厚く、過度に延伸する側面の酸化銅層が存在する場合、多孔酸化銅材料は比較的小さい電気抵抗の拡散ルート（下矢印に示す）を形成することができる。したがって、水素の含有量を比較的小さい調節で移動させることを許可する。その結果、半導体装置の電気的特性は不利な影響を受ける。ここで注意したいのは、多層導電構造のＢＢＬ中のアンダーカットの存在は、上述の問題をさらに明確にしていることである。なぜならば、側面のエッチングプロファイルの底部のアンダーカット構造はＬＢＬに道を譲らせるため、妨げられることなくチャネルエリアに向けてさらに下方に延伸できる。
【００６５】
図２０は、異なる厚さの側面の副産物層における閾値電圧の特性を示している。さらに制御されるプロファイルを有するＬＢＬ（例えば、図１９に示すように、全体の厚さはさらに薄く且つさらに制限されて下方に延伸する）と比較して、さらに厚く、過度に延伸しているＬＢＬ（例えば図１８に示すように）は、水素含有量がチャネル層のあるエリアに過度に拡散するのを許可し、これにより、例示的な半導体装置の閾値電圧を左側（例、閾値電圧が低くなっている）に移動させる。閾値電圧の低減は、チャネルエリアによるさらに高いリーク電流を引き起こすため、装置の性能／信頼性に不利な影響を与える。
【００６６】
パッシベーション層の堆積過程期間（例えば、図１４に示すように）、細密な工程条件を調整することは、ＬＢＬ（例、ＣｕＯ副産物層）のプロファイルの細分化を実現でき、製造の複雑性及び／または追加コストを増加させることはない。工程条件を適当に調整することにより、ＬＢＬにおいて制御されるまたは制限されるプロファイル（例えば、全体的な層の厚さ、均一性及び垂直に延伸することについて）を実現することは可能である。例を挙げると、ＰＥＣＶＤ過程期間におけるある初期の工程条件は、副産物層プロファイルの結果を示す際に、重要な役割を果たす。例えば、一つの実施例において、ＰＥＣＶＤ工程期間において、比較的低い初期の圧力条件を与えることにより、多層導電構造における側面のエッチングプロファイルの露出エリアにおける化学反応速度を低減することができる。同様に、一つの実施例において、パッシベーション誘電体層（例、二酸化ケイ素材料）における設定厚さに基づいて、ＰＥＣＶＤ工程の初期段階の出力電力を調整してもよい。例えば、一つの実施例おいて、ＰＥＣＶＤ工程に用いられる初期電力密度の設定は、比較的低いレベルが、設置されたパッシベーション層が第一平均厚さまで到達するまで一定時間持続するよう設定することができる。パッシベーション過程期間において、比較的低い初期出力電力の設定は、プラズマの側面のエッチングプロファイル表面の露出部分の損傷を減少させ、並びにＬＢＬの形成速度を含むのを助ける。一つの実施例において、先ず二酸化ケイ素材料の第一パッシベーション層を第一工程条件（比較的低い工程パラメータを有する）により第一時間持続させて、例示的な半導体装置の露出特徴である初期共形誘電体層（例、ＴＦＴ装置１００）を形成し、並びに、その後、比較的高い設定パラメータを有する一つまたは複数の工程条件下で、全体の製造効率を加速させる。ここで注意したいのは、一つの状況下（例えば、基本的に制御されるまたは制限されるＬＢＬが提供される場合）、多層導電構造（例、第二レベル導電層１０５）における側面のエッチングプロファイルの特徴性能（例えば、円錐角及びその他の特徴のプロファイルを確定するような、幾何学的特徴の形状）を評価して装置の特徴の容易性を提供する場合、ＬＢＬは無視することができることである。
【００６７】
図２１〜２２は、本願で開示されている一つの実施例に基づく例示的な半導体装置を示す断面図である。
【００６８】
図２１は、基本的に制限されたＬＢＬプロファイルを示す図を提供しており、正確な工程の調整により、ＬＢＬの制御を受けた垂直に下方に延伸することを実現する。本実施例において、ＬＢＬの下部は、ＢＢＬとチャネル層との間に定められた下境界／界面の上で確実に分離されるよう保持される。したがって、ＬＢＬは基本的に多層導電構造（例、層１０５）の下サブレイヤ（ＢＢＬ）で定められた下層境界まで到達しない。一つの実施例において、工程条件に対する適当な調整は、ＬＢＬ（例、最も低い観察可能な先端）の下方に延伸する範囲を、基本的にＢＢＬの厚さの少なくとも半分（即ち、垂直距離“ｈ１”はＢＢＬの垂直厚さ“ｈ２”の１／２）より高くなるように保持させる。本文において、ＢＢＬの厚さは、多層導電構造の側面のエッチングプロファイルに近接するエリアにおいて測定される。しかしながら、ＢＢＬの厚さは、基本的に均一に保持されている典型的な実施例において、ＢＢＬの平均的な層の厚さはＬＢＬの垂直スパンの範囲の確定基準として用いることができる。
【００６９】
図２２は、基本的に、制御されたＬＢＬプロファイルを示す図を提供しており、適当な工程の調節により、比較的高レイヤで均一性を有する基本的により薄い全体の厚さを実現する。本実施例において、ＬＢＬの側面の厚さの均一性は、三点測量法により確定され、第一ＬＢＬ側面の厚さ（例、ｔ１）、第二ＬＢＬ側面の厚さ（例、ｔ２）及び第三ＬＢＬ側面の厚さ（例、ｔ３）の平均値は、ＬＢＬの均一性（即ち、（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）／３）を表すのに用いられる。特に、第一側面の厚さｔ１は、基本的にＭＣＬで定められた上層境界部分により測定される（基本的にＴＣＬとＭＣＬとの間の層界面に対応する）。第二側面の厚さｔ２は、基本的にＭＣＬの中間高さ位置における厚さである（即ち、基本的にＭＣＬの１／２の厚さの位置に対応し、ＭＣＬの厚さは、ローカル方法（ｌｏｃａｌ  ａｐｐｒｏａｃｈ）または平均方法（ａｖｅｒａｇｅ  ａｐｐｒｏａｃｈ）を採用することができ、前文で記載した内容と比較できる）。第三側面の厚さｔ３は基本的にＭＣＬで定められた下層境界部分で確定される（基本的に、ＭＣＬとＢＢＬとの間の層界面に対応する）。一つの実施例において、工程条件の適当な調整は、ＬＢＬの厚さの三点の平均値を基本的に４００Ａ内に保持させることができる。さらなる実施例において、ＬＢＬ中の局部の最大の側面の厚さは４００Ａ内に調整できる。
【００７０】
したがって、本願で開示されている一つの方面において、薄膜トランジスタアレイパネルを提供する方法を提供する。当該方法は、基板上に、酸化物半導体材料とするチャネル材料層が設置され；インジウム及び亜鉛を含む導電金属酸化物材料とする下サブレイヤが、チャネル材料層によって限定された垂直投影と少なくとも部分的に重なるよう設置され、前記底サブレイヤ中のインジウム及び亜鉛の含有量は、基本的に第一インジウム及び亜鉛の含有率は定義し；前記下サブレイヤ上には金属材料とする中間サブレイヤが設置され；中間サブレイヤ上にはインジウム及び亜鉛を含む導電金属酸化物材料とする上サブレイヤが設置され、上サブレイヤ中のインジウム及び亜鉛の含有率は、基本的に第一インジウムと亜鉛の含有率より小さい第二インジウムと亜鉛の含有率を定義し；多層導電構造をパターン化して、その中で、複合側面のエッチングプロファイルを形成し、及び多層導電構造及びチャネル材料層の露出エリア上にパッシベーション層を設置することを含む。
【００７１】
したがって、本願で開示されているもう一つの方面において、基板上に設置され、並びに複合側面のエッチングプロファイルの多層構造が定義された半導体装置を提供する。前記多層構造は、前記基板上に設置され、インジウム及び亜鉛を含む金属酸化物材料を含み、前記底サブレイヤ中のインジウム及び亜鉛の含有量は基本的に第一インジウムと亜鉛の含有率を定義する下サブレイヤと；前記底サブレイヤ上に設置され、金属材料を含む中間サブレイヤと；前記中間サブレイヤ上に設置され、インジウム及び亜鉛を含む金属酸化物材料を含み、インジウム及び亜鉛の含有量は、基本的に第一インジウムと亜鉛の含有率より小さい第二インジウムと亜鉛の含有率を定義する上サブレイヤと、及び側面のエッチング表面上に形成され、基本的に中間サブレイヤ中の金属材料の金属酸化物を含み、基本的に、下サブレイヤで定められた下層境界までは到達しない側面の副産物層と、を含み、側面の副産物層の三点の平均の厚さは４００Ａを超えない。
【００７２】
以上、当業者が本願で開示されている各方面をより良く理解できるよう、複数の実施例の特徴を述べた。当業者は、その他の過程及び構造の設計または補正の基礎として、同じ目的を達成する及び／または本文で紹介されている実施例と同じ利点を実現するために、本開示を容易に使用できることは理解すべきである。当業者はさらに、このような同等の構造は本願で開示されている精神及び範囲を逸脱してはならず、並びに、本願で開示されている精神及び範囲を逸脱しない状況下において、各種の改善、置き換え、変更できることは理解すべきである。
【図１】
2019518322.tif 000003
【図２】
2019518322.tif 000004
【図３】
2019518322.tif 000005
【図４】
2019518322.tif 000006
【図５】
2019518322.tif 000007
【図６】
2019518322.tif 000008
【図７】
2019518322.tif 000009
【図８】
2019518322.tif 000010
【図９】
2019518322.tif 000011
【図１０】
2019518322.tif 000012
【図１１】
2019518322.tif 000013
【図１２】
2019518322.tif 000014
【図１３】
2019518322.tif 000015
【図１４】
2019518322.tif 000016
【図１５】
2019518322.tif 000017
【図１６】
2019518322.tif 000018
【図１７】
2019518322.tif 000019
【図１８】
2019518322.tif 000020
【図１９】
2019518322.tif 000021
【図２０】
2019518322.tif 000022
【図２１】
2019518322.tif 000023
【図２２】
2019518322.tif 000024
【国際調査報告】
2019518322.tif 000025
2019518322.tif 000026
2019518322.tif 000027