(57)【要約】【課題】極めて高い移動度を有し、且つ、ストレス耐性にも優れると共に、ウェットエッチング特性なども良好な薄膜トランジスタを提供する。【解決手段】本発明の薄膜トランジスタは、基板上にゲート電極、ゲート絶縁膜、酸化物半導体層、ソース−ドレイン電極、およびソース−ドレイン電極を保護する保護膜をこの順序で有しており、酸化物半導体層は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ、およびＯの第１の酸化物半導体層と、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｎ、およびＯの第２の酸化物半導体層と、の積層構造を有し、第２の酸化物半導体層はゲート絶縁膜の上に形成され、第１の酸化物半導体層は、第２の酸化物半導体層と保護膜との間に形成されており、且つ、第１の酸化物半導体層および第２の酸化物半導体層を構成する各金属元素の含有量の、全金属元素の含有量に対する原子比は、いずれも、所定の比率に制御されている。【選択図】図３
2015156482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくともゲート電極、ゲート絶縁膜、酸化物半導体層、ソース−ドレイン電極、および前記ソース−ドレイン電極を保護する保護膜をこの順序で有する薄膜トランジスタであって、
前記酸化物半導体層は、
Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ、およびＯから構成される第１の酸化物半導体層と、
Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｎ、およびＯから構成される第２の酸化物半導体層と、を有する積層体であり、
前記第２の酸化物半導体層は、前記ゲート絶縁膜の上に形成されていると共に、
前記第１の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層と前記保護膜との間に形成されており、且つ
前記第１の酸化物半導体層中、全金属元素の含有量に対する各金属元素の含有量の比（原子比、以下、同じ。）は、
Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）＝０．５０以上０．８０以下、
Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ）＝０．１５以上０．４５以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ）＝０．０５以上０．２５以下
を満足すると共に、
前記第２の酸化物半導体層中、全金属元素の含有量に対する各金属元素の含有量の比は、
Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）＝０．６０以上０．７５以下、
Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）＝０．３０以上０．５８以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）＝０．１５以上０．３８以下
を満足することを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２】
基板上に少なくともゲート電極、ゲート絶縁膜、酸化物半導体層、エッチストッパー層、ソース−ドレイン電極、および前記ソース−ドレイン電極を保護する保護膜をこの順序で有する薄膜トランジスタであって、
前記酸化物半導体層は、
Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ、およびＯから構成される第１の酸化物半導体層と、
Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｎ、及びＯから構成される第２の酸化物半導体層と、を有する積層体であり、
前記第２の酸化物半導体層は、前記ゲート絶縁膜の上に形成されていると共に、
前記第１の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層と前記エッチストッパー層との間に形成されており、且つ
前記第１の酸化物半導体層中、全金属元素の含有量に対する各金属元素の含有量の比は、
Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）＝０．５０以上０．８０以下、
Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ）＝０．１５以上０．４５以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ）＝０．０５以上０．２５以下
を満足すると共に、
前記第２の酸化物半導体層中、全金属元素の含有量に対する各金属元素の含有量の比は、
Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）＝０．６０以上０．７５以下、
Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）＝０．３０以上０．５８以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）＝０．１５以上０．３８以下
を満足することを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記第２の酸化物半導体層の厚さが５ｎｍ以上である請求項１または２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記ソース−ドレイン電極を、前記ソース−ドレイン電極用膜のエッチングおよびフォトリソグラフィ法により形成するとき、レジスト剥離液を用いるものである請求項２または３に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記エッチングを、ウェットエッチングまたはドライエッチングで行うものである請求項４に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記エッチングを、酸系エッチング液を用いたウェットエッチングで行うものである請求項５に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記ソース−ドレイン電極用膜は、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｔｉ、Ｔｉ合金よりなる群から選択される少なくとも一種の金属膜からなる請求項１〜６のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
【請求項８】
前記ソース−ドレイン電極用膜は、酸化物半導体層側から順に、
Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｔｉ、Ｔｉ合金よりなる群から選択される少なくとも一種の金属膜と、
Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、およびＣｕ合金よりなる群から選択される少なくとも一種の金属膜と、の積層構造を含む積層膜である請求項１〜７のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の薄膜トランジスタを備えた表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示装置に用いられる薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化物半導体は、汎用のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）に比べて移動度が高く、光学バンドギャップが大きく、低温で成膜できる。そのため、大型・高解像度・高速駆動が要求される次世代ディスプレイや、耐熱性の低い樹脂基板などへの適用が期待されている。例えば、上記酸化物半導体として、インジウム、ガリウム、亜鉛、および酸素からなるアモルファス酸化物半導体（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ、以下「ＩＧＺＯ」と呼ぶ場合がある。）が汎用されている（特許文献１）。
【０００３】
近年、酸化物半導体において、更なる高移動度化への要求特性が強くなっている。例えば、酸化物半導体の移動度を、低温ポリシリコン半導体（Ｌｏｗ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｐｏｌｙ  Ｓｉｌｉｃｏｎ、ＬＴＰＳ）の移動度レベル（おおむね、４０〜１００ｃｍ2／Ｖｓ程度）まで高められれば、ＰＭＯＳ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタや、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタを上記酸化物半導体で作製することができる。その結果、液晶パネルを囲む額縁の幅をより狭くできる狭額縁化、パネルの低コスト化などが得られるなど、非常に有用である。
【０００４】
更に酸化物半導体を用いたＴＦＴには、電圧印加や光照射などのストレス印加前後のしきい値電圧の変化量が少ないこと、すなわち、ストレス耐性に優れていることが要求される。例えば、ゲート電極に電圧を印加し続けたときや、光吸収が始まる青色帯を照射し続けたときに、ＴＦＴのゲート絶縁膜と酸化物半導体層との界面にチャージがトラップされ、酸化物半導体層内部の電荷の変化から、しきい値電圧が負側へ大幅に変化（シフト）し、これにより、ＴＦＴのスイッチング特性が変化することが指摘されている。また、液晶パネル駆動の際や、ゲート電極に負バイアスをかけて画素を点灯させる際などに液晶セルから漏れた光がＴＦＴに照射されるが、この光がＴＦＴにストレスを与えて、画像ムラやＴＦＴ特性劣化の原因となる。実際にＴＦＴを使用する際、光照射や電圧印加によるストレスによりスイッチング特性が変化すると、表示装置自体の信頼性低下を招く。
【０００５】
また、有機ＥＬディスプレイにおいても同様に、発光層からの漏れ光が半導体層に照射され、しきい値電圧などの値がばらつくという問題が生じる。
【０００６】
このように特にしきい値電圧のシフトは、ＴＦＴを備えた液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示装置自体の信頼性低下を招くため、ストレス耐性の向上が強く切望されている。
【０００７】
更に酸化物半導体薄膜と、その上にソース−ドレイン電極を備えたＴＦＴ基板を作製する際、酸化物半導体薄膜は種々の薬液に曝されるため、これらの薬液に対して耐性を有することも要求される。例えば酸化物半導体薄膜の上にソース−ドレイン電極を形成するとき、ドライエッチングまたはウェットエッチングによるエッチング、およびフォトリソグラフィが行われる。ウェットエッチングでは、ウェットエッチング液が用いられる。また、フォトリソグラフィでは、レジストの除去、洗浄のためにレジスト剥離液が使用される。
【０００８】
例えばウェットエッチングを用いて酸化物半導体薄膜およびソース−ドレイン電極を形成する場合、上記酸化物半導体薄膜には、下記（Ａ）および（Ｂ１）の二つの特性が要求される。
【０００９】
（Ａ）酸化物半導体薄膜は、酸化物半導体加工用ウェットエッチング液に対して優れた可溶性を有すること
すなわち、酸化物半導体薄膜を加工する際に用いられるシュウ酸などの有機酸系ウェットエッチング液により、上記酸化物半導体薄膜が適切な速度でエッチングされ、残渣なくパターニングできることが要求される。
【００１０】
（Ｂ１）酸化物半導体薄膜は、ソース−ドレイン電極用ウェットエッチング液に対して不溶性であること
すなわち、酸化物半導体薄膜の上に成膜されるソース−ドレイン電極用配線膜を加工する際に用いられるウェットエッチング液（例えばリン酸、硝酸、酢酸などを含む無機酸）により、ソース−ドレイン電極は適切な速度でエッチングされる。その際、上記酸化物半導体薄膜の表面（バックチャネル）側が上記ウェットエッチング液によって削れたり、ダメージが入ってＴＦＴ特性やストレス耐性が低下しないようにすることが要求される。
【００１１】
ウェットエッチング液によるエッチングの程度（エッチング速度）は、ウェットエッチング液の種類によっても相違する。前述したＩＧＺＯは、シュウ酸などの有機酸系ウェットエッチング液に対して優れた可溶性を有するが、例えばリン酸、硝酸、酢酸などのような無機酸系ウェットエッチング液に対する可溶性も高く、無機酸系ウェットエッチング液によって極めて容易にエッチングされてしまう。すなわち、ＩＧＺＯは、上記（Ａ）の酸化物半導体薄膜加工時のウェットエッチング性に優れるが、上記（Ｂ１）のソース−ドレイン電極加工時のウェットエッチング耐性に劣る。そのため、ソース−ドレイン電極のウェットエッチング液による加工時に、ＩＧＺＯ膜が消失してＴＦＴの作製が困難であったり、ＴＦＴ特性などが低下するという問題がある。このような問題を解決するため、ソース−ドレイン電極用ウェットエッチング液として、ＩＧＺＯをエッチングしない薬液、例えばＮＨ４ＦとＨ２Ｏ２の混合液を用いることも検討されているが、上記薬液の寿命は短く、不安定であるため、量産性に劣る。
【００１２】
上述した（Ｂ１）のソース−ドレイン電極のウェットエッチングに伴うＴＦＴ特性などの低下は、特に、図１に示すようなエッチストッパー層を有しないバックチャネルエッチ（Ｂａｃｋ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｅｔｃｈ、ＢＣＥ）構造のＴＦＴで見られる。
【００１３】
すなわち、酸化物半導体を用いたボトムゲートＴＦＴの構造は、図１に示す、エッチストッパー層を有しないバックチャネルエッチ型（以下、ＢＣＥ型ＴＦＴと呼ぶ。）と、図２に示す、エッチストッパー層８を有するエッチストップ型（Ｅｔｃｈ  Ｓｔｏｐ  Ｌａｙｅｒ型、以下、ＥＳＬ型ＴＦＴと呼ぶ。）の２種類に大別される。
【００１４】
図２のＥＳＬ型ＴＦＴにおけるエッチストッパー層８は、ソース−ドレイン電極５にエッチングを施す際に酸化物半導体層４がダメージを受けてトランジスタ特性が低下するのを防止する目的で形成される。図２によれば、ソース−ドレイン電極加工時に半導体層表面へのダメージが少ないため、良好なＴＦＴ特性が得られ易い。上記エッチストッパー層としては、一般的にＳｉＯ2などの絶縁膜が用いられる。
【００１５】
これに対し、図１のＢＣＥ型ＴＦＴでは、エッチストッパー層を有しないため、工程数を簡略化でき、生産性に優れている。すなわち、製造方法によってはエッチングの際にエッチストッパー層を設けなくても酸化物半導体層４にダメージを与えないこともある。例えば、リフトオフ法によってソース−ドレイン電極５を加工する場合は、酸化物半導体層４へのダメージがないため、エッチストッパー層は不要である。その場合は、図１のＢＣＥ型ＴＦＴが用いられる。或いは、エッチストッパー層なしでも良好なＴＦＴ特性を発揮し得るように開発された特別なウェットエッチング液を用いる場合、図１のＢＣＥ型ＴＦＴを用いることができる。
【００１６】
上述したようにＴＦＴの作製コスト低減や工程簡略化の観点からは、エッチストッパー層を有しない図１のＢＣＥ型ＴＦＴの使用が推奨されるが、前述したウェットエッチング時の問題が強く懸念される。勿論、図２のＥＳＬ型ＴＦＴにおいても、ウェットエッチング液の種類によっては、上記問題が生じる恐れがある。
【００１７】
なお、上記（Ｂ１）ではソース−ドレイン電極をウェットエッチング液でウェットエッチングするときの問題を記載したが、上記と同じ問題は、ソース−ドレイン電極をドライエッチングでエッチングしたときにも見られる。また、ソース−ドレイン電極はフォトリソグラフィおよびエッチングによって形成されるが、レジスト剥離液（例えば、アミンを含むアルカリ性の水系レジスト剥離液や、非水系のレジスト剥離液）を用いてレジストを除去したり、洗浄する際にも見られる。
【００１８】
ＢＣＥ型ＴＦＴにおいて、酸化物半導体層のダメージを抑制する技術として、例えば下記の特許文献２〜４の技術が提案されている。これらの技術では、酸化物半導体層とソース−ドレイン電極との間に、犠牲層または陥入部を形成することによって、酸化物半導体層へのダメージを抑制している。しかし、上記犠牲層または陥入部を形成するためには、工程を増加させる必要がある。また、非特許文献１には、酸化物半導体層表面のダメージ層を除去することが示されているが、ダメージ層を均一に除去することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特許第４５６８８２８号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４６９５６号公報
【特許文献３】特開２０１１−５４８１２号公報
【特許文献４】特開２００９−４７８７号公報
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】Ｃ．−Ｊ．Ｋｉｍ ｅｔ．ａｌ，Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｌｅｔｔ．１２（４），Ｈ９５−Ｈ９７（２００９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エッチストッパー層を有しないＢＣＥ型のＴＦＴにおいて、極めて高い移動度を有し、且つ、光やバイアスストレスなどに対してしきい値電圧の変化量が小さくストレス耐性に優れると共に、（Ａ）酸化物半導体加工用ウェットエッチング液に対しては優れた可溶性を有し、（Ｂ）ソース−ドレイン電極を、エッチング（ウェットエッチング、ドライエッチングの両方を含む）およびフォトリソグラフィ法により形成するとき、エッチング耐性、およびレジスト剥離液に対する耐性の両方に優れた半導体層用酸化物を備えたＴＦＴを提供することにある。
【００２２】
またエッチストッパー層を有するＥＳＬ型のＴＦＴにおいても、極めて高い移動度を有し、且つ、ストレス耐性に優れると共に、（Ａ）酸化物半導体加工用ウェットエッチング液に対しては優れた可溶性を有する半導体層用酸化物を備えたＴＦＴを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決することのできた本発明に係る第１のＢＣＥ型ＴＦＴは、基板上に少なくともゲート電極、ゲート絶縁膜、酸化物半導体層、ソース−ドレイン電極、および前記ソース−ドレイン電極を保護する保護膜をこの順序で有するＴＦＴであって、前記酸化物半導体層は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ、およびＯから構成される第１の酸化物半導体層と、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｎ、およびＯから構成される第２の酸化物半導体層と、を有する積層体であり、前記第２の酸化物半導体層は、前記ゲート絶縁膜の上に形成されていると共に、前記第１の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層と前記保護膜との間に形成されており、且つ、前記第１の酸化物半導体層中、全金属元素の含有量に対する各金属元素の含有量の比（原子比、以下同じ）は、
Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）＝０．５０以上０．８０以下、
Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ）＝０．１５以上０．４５以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ）＝０．０５以上０．２５以下
を満足すると共に、
前記第２の酸化物半導体層中、全金属元素の含有量に対する各金属元素の含有量の比は、
Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）＝０．６０以上０．７５以下、
Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）＝０．３０以上０．５８以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）＝０．１５以上０．３８以下
を満足するところに要旨を有する。
【００２４】
また、上記課題を解決することのできた本発明に係る第２のＥＳＬ型ＴＦＴは、基板上に少なくともゲート電極、ゲート絶縁膜、酸化物半導体層、エッチストッパー層、ソース−ドレイン電極、および前記ソース−ドレイン電極を保護する保護膜をこの順序で有するＴＦＴであって、前記酸化物半導体層は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ、およびＯから構成される第１の酸化物半導体層と、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｎ、及びＯから構成される第２の酸化物半導体層と、を有する積層体であり、前記第２の酸化物半導体層は、前記ゲート絶縁膜の上に形成されていると共に、前記第１の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層と前記エッチストッパー層との間に形成されており、且つ、前記第１の酸化物半導体層中、全金属元素の含有量に対する各金属元素の含有量の比は、
Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）＝０．５０以上０．８０以下、
Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ）＝０．１５以上０．４５以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ）＝０．０５以上０．２５以下
を満足すると共に、
前記第２の酸化物半導体層中、全金属元素の含有量に対する各金属元素の含有量の比は、
Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）＝０．６０以上０．７５以下、
Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）＝０．３０以上０．５８以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）＝０．１５以上０．３８以下
を満足するところに要旨を有する。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態において、前記第２の酸化物半導体層の厚さは５ｎｍ以上である。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態において、前記ソース−ドレイン電極を、前記ソース−ドレイン電極用膜のエッチングおよびフォトリソグラフィ法により形成するとき、レジスト剥離液を用いるものである。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態において、前記エッチングを、ウェットエッチングまたはドライエッチングで行うものである。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態において、前記エッチングを、酸系エッチング液を用いたウェットエッチングで行うものである。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態において、前記ソース−ドレイン電極用膜は、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｔｉ、Ｔｉ合金よりなる群から選択される少なくとも一種の金属膜からなる。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態において、前記ソース−ドレイン電極用膜は、酸化物半導体層側から順に、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｔｉ、Ｔｉ合金よりなる群から選択される少なくとも一種の金属膜と；Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、およびＣｕ合金よりなる群から選択される少なくとも一種の金属膜と、の積層構造を含む積層膜である。
【００３１】
本発明には、上記のいずれかに記載のＴＦＴを備えた表示装置も含まれる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、エッチストッパー層を有しないＢＣＥ型ＴＦＴにおいて、移動度が４０ｃｍ2／Ｖｓ以上と極めて高く、且つ、ストレス耐性（光照射および負バイアス印加前後のしきい値電圧のシフト量が少ないこと）に優れると共に、（Ａ）酸化物半導体加工用ウェットエッチング液に対しては優れた可溶性（ウェットエッチング性）を有し、（Ｂ）ソース−ドレイン電極用ウェットエッチング液を用いたウェットエッチング、またはドライエッチングによるエッチング、更にはフォトリソグラフィの際に用いられるレジスト剥離液に対して優れた耐性（エッチング耐性、フォトレジスト剥離液耐性）を有する半導体層用酸化物を備えたＴＦＴを提供することができる。
【００３３】
また、エッチストッパー層を有するＥＳＬ型のＴＦＴにおいても、移動度が４０ｃｍ2／Ｖｓ以上と極めて高く、且つ、ＴＦＴのスイッチング特性およびストレス耐性に優れると共に、ウェットエッチング特性、すなわち、（Ａ）酸化物半導体加工用ウェットエッチング液に対しては優れた可溶性（ウェットエッチング性）を有する半導体層用酸化物を備えたＴＦＴを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、従来の酸化物半導体層（単層）を備えたＢＣＥ型ＴＦＴを説明するための概略断面図である。
【図２】図２は、従来の酸化物半導体層（単層）を備えたＥＳＬ型ＴＦＴを説明するための概略断面図である。
【図３】図３は、本発明に用いられる酸化物半導体層として第２の酸化物半導体層（基板側からみて下側）と第１の酸化物半導体層の積層体（基板側からみて上側）を備えたＢＣＥ型ＴＦＴを説明するための概略断面図である。
【図４】図４は、本発明に用いられる酸化物半導体層として第２の酸化物半導体層（基板側からみて下側）と第１の酸化物半導体層の積層体（基板側からみて上側）を備えたＥＳＬ型ＴＦＴを説明するための概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明者らは、上記課題を解決するため、検討を重ねてきた。その結果、ゲート絶縁膜と、ソース−ドレイン電極を保護する保護膜またはエッチストッパー層との間に形成される酸化物半導体層の材料として、ゲート絶縁膜側から順に、所定の金属比組成からなるＩｎ、Ｇａ、およびＳｎの酸化物（以下、「ＩＧＴＯ」と略記するか、「第２の酸化物半導体層」と表記する場合がある。）と、所定の金属比組成からなるＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＳｎの酸化物（以下、「ＩＧＺＴＯ」と略記するか、または「第１の酸化物半導体層」と表記する場合がある。）がこの順序で積層された積層体を用いれば所期の目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。
【００３６】
本明細書において、第１または第２の酸化物半導体層中、全金属元素の含有量に対する各金属元素の含有量の比（原子比）を、単に「金属元素比」と略記する場合がある。
【００３７】
また、本明細書では、ソース電極とドレイン電極をまとめて、ソース−ドレイン電極と呼ぶ。
【００３８】
本明細書において「移動度が高い」とは、後記する実施例に記載の方法で移動度を測定したとき、移動度が４０ｃｍ2／Ｖｓ以上のものを意味する。
【００３９】
本明細書において「ストレス耐性に優れた」とは、後記する実施例に記載の方法で、試料に白色光を照射しながら、ゲート電極に負バイアスを印加し続けるストレス印加試験を２時間行ったとき、ストレス印加試験前後のしきい値電圧（Ｖｔｈ）のシフト量ΔＶｔｈ（絶対値）が５．０Ｖ以下のものを意味する。
【００４０】
本明細書において「ウェットエッチング特性に優れた」とは、エッチストッパー層を有しないＢＣＥ型ＴＦＴの場合、下記（Ａ）ウェットエッチング性に優れること、及び（Ｂ１）ウェットエッチング耐性に優れること、の両方を意味する。また、エッチストッパー層を有するＥＳＬ型ＴＦＴの場合は、下記（Ａ）ウェットエッチング性に優れることを意味する。尚、以下では、ウェットエッチング性とウェットエッチング耐性を「ウェットエッチング特性」と総称する場合がある。
【００４１】
（Ａ）酸化物半導体加工用ウェットエッチング液に対して優れた可溶性を有すること（ウェットエッチング性に優れる）
具体的には、酸化物半導体薄膜を加工する際に用いられるシュウ酸などの有機酸系ウェットエッチング液により、本発明の積層構造を有する酸化物半導体薄膜の第１、第２の酸化物半導体層がほぼ同程度（０．１〜４倍）のエッチングレートでエッチングされ、残渣なくパターニングできることを意味する。酸化物半導体加工用ウェットエッチング液としては、上記の他、塩酸および硝酸の混合系ウェットエッチング液などが例示される。これらは市販品を用いても良く、例えば、関東化学社製「ＩＴＯ−０７Ｎ」（シュウ酸と水の混合液）などが例示される。
【００４２】
（Ｂ１）ソース−ドレイン電極をウェットエッチング液でパターニングしたとき、ソース−ドレイン電極はエッチングされるが、酸化物半導体層は上記ウェットエッチング液に対して不溶性であること（ウェットエッチング耐性に優れる）
本明細書では、測定の簡便化のため、基板に第１の酸化物半導体薄膜のみを成膜し、ソース−ドレイン電極用ウェットエッチング液でパターニングしたときのエッチング速度を測定し、このときの第１の酸化物半導体層のエッチング速度がソース−ドレイン電極のエッチング速度の１／２以下であれば、ソース−ドレイン電極用ウェットエッチング液に対してウェットエッチング耐性に優れていると評価する。上記範囲のエッチング速度を有するものは、酸化物半導体薄膜が上記ウェットエッチング液によってエッチングされ難いため、酸化物半導体層の表面（バックチャネル）側が上記ウェットエッチング液によって削れたり、ダメージが入ってＴＦＴ特性やストレス耐性が低下しない。
【００４３】
本発明に用いられるソース−ドレイン電極用ウェットエッチング液の種類は特に限定されず、酸系のエッチング液（例えばリン酸、硝酸、酢酸などを含む無機酸；硫酸、硝酸などを含む無機酸；、過酸化水素系のエッチング液）などが例示される。例えば後記する実施例に示すように、燐酸：硝酸：酢酸：水の混酸液（ＰＡＮ系）を用いることもできる。これらの組成は適宜調整することができる。これらは市販品を用いても良く、例えば、関東化学社製の混酸エッチャント（燐酸、硝酸および酢酸の混合液）などが例示される。
【００４４】
本明細書において「エッチング耐性に優れた」とは、ウェットエッチング法、ドライエッチング法の両方に対するエッチング耐性に優れていることを意味する。後記する実施例で実証したように本発明のＢＣＥ型ＴＦＴは、ウェットエッチング耐性に優れるのみならず、ドライエッチング法でエッチングしたときも膜減りが生じない。よって、エッチングによるＴＦＴ特性の劣化は生じない。
【００４５】
本明細書において「レジスト剥離液耐性に優れた」とは、フォトリソグラフィ法の際、レジストの剥離、洗浄に用いられるレジスト剥離液に対する耐性に優れていることを意味する。後記する実施例で実証したように本発明のＢＣＥ型ＴＦＴは、酸化物半導体層が汎用のレジスト剥離液に曝されても、所定の第１酸化物半導体層を設けているため、酸化物半導体層は溶出せず、酸化物半導体層の膜厚が均一なＴＦＴを得ることができる。その結果、ＴＦＴ特性の劣化を防止することができる。
【００４６】
本発明に用いられるレジスト剥離液の種類は特に限定されず、例えば、アルカリ性水系レジスト剥離液、非水系レジスト剥離液、レジスト剥離後の水洗リンス（洗浄工程）に用いられる現像液などが例示される。アルカリ性水系レジスト剥離液は、アミンを含むものが好ましく用いられ、例えば、モノエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ)などが挙げられる。これらは市販品を用いても良い。市販品として、例えば、以下のものが例示される。アルカリ性水系レジスト剥離液を用いる場合、これらの市販品を、例えばｐＨ１１〜１４程度のアルカリ溶液となるように調整して用いることができる。勿論、これに限定されない。
非水系レジスト剥離液として、東京応化工業株式会社製の「ＴＯＫ１０６」および「ＰＲＳ２０００」（いずれも、モノエタノールアミンとジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）の混合溶液）
アルカリ性水系レジスト剥離液として、ナガセケムテックス製のＮ−３２１、東京応化製の「ＮＭＤ−Ｗ」、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製の「ＡＺ−３００ＭＩＦ」、Ｄｏｎｇｗｏｏ  Ｆｉｎｅｃｈｅｍ社製の「ＰＲＳ２０００」
【００４７】
以下、本発明に至った経緯を説明しつつ、本発明について詳述する。
【００４８】
前述したように、特許文献１などに記載のＩＧＺＯは、高い移動度を有する酸化物半導体層材料として有用である。しかし、本発明者らは、汎用のＩＧＺＯよりも更に移動度の高い材料を提供するため、検討を重ねてきた。その結果、所定の金属元素比で構成されるＩＧＴＯを用いれば、４０ｃｍ2／Ｖｓ以上の高移動度を達成できることを見出した。
【００４９】
但し、上記ＩＧＴＯは、プロセス条件によっては、ストレス耐性がＩＧＺＯよりも低くなり、ストレス耐性の安定性が低下する虞がある。そこで、本発明者らは、上記ＩＧＴＯの使用による極めて高い移動度を維持しつつ、且つ、プロセス条件の影響を受け難く、ストレス耐性が安定する酸化物半導体層材料を提供するため、更に検討を重ねた。
【００５０】
その結果、上記ＩＧＴＯを、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＨｆＯ2などの絶縁体で構成されている保護膜（ＢＣＥ型ＴＦＴの場合）、或いはエッチストッパー層（ＥＳＬ型ＴＦＴの場合）（以下、これらをまとめて「酸化物系絶縁体」ということがある。）に直接接触させる構造とした場合、ＩＧＴＯと酸化物系絶縁体との界面は異種材料の接触に起因して、ＩＧＺＯとの界面に酸素欠陥による捕獲準位が形成されやすいことがわかった。
【００５１】
そこで更に検討した結果、ＩＧＴＯと酸化物絶縁体との間に、所定金属元素比のＩＧＺＴＯを介在させて、ＩＧＴＯとＩＧＺＴＯの積層構造とすれば、ＩＧＺＴＯは酸化物系絶縁体との界面で酸素欠損を生じにくいため、上記の問題を解決できることを突き止めた。
【００５２】
すなわち、本発明は、酸化物系絶縁体と上記ＩＧＴＯ（第２の酸化物半導体層）との間に、当該ＩＧＴＯの保護層として、所定金属元素比のＩＧＺＴＯ（第１の酸化物半導体層）を設けた点に特徴がある。特に種々の薬液などに直接曝される酸化物半導体層として、上記第１の酸化物半導体層を設けた結果、上記ＩＧＴＯは酸化物系絶縁体と直接接触しなくなり、酸素欠損に起因する捕獲準位の形成を抑制できることが確認された。
【００５３】
なお、第１の酸化物半導体層を構成するＩＧＺＴＯと、第２の酸化物半導体層を構成するＩＧＴＯとは、Ｚｎの有無の点で構成元素は厳密には異なるが、Ｚｎを除く元素は重複している。本発明では、以下に詳述するように、ＩＧＺＴＯの金属元素比を適切に制御することによって、上述したＩＧＴＯと酸化物系絶縁体との接触界面での捕獲準位の形成を抑制できる。その結果、ＩＧＴＯの界面構造が安定化する。
【００５４】
また、酸化物半導体層全体の移動度は、第２の酸化物半導体層を構成するＩＧＴＯにより十分に確保できるため、上記ＩＧＺＴＯの使用により、酸化物半導体層全体の移動度等のＴＦＴ特性をほとんど低減させることはない。よって、上述したＩＧＴＯ（第２の酸化物半導体層）とＩＧＺＴＯ（第１の酸化物半導体層）との積層構造とすれば、ＩＧＴＯの使用による高移動度を維持しつつ、且つ、ＩＧＺＴＯの存在によってストレス耐性も向上すると考えられる。
【００５５】
更に本発明では、上記積層構造によって酸化物半導体層のウェットエッチング特性を阻害することはなく、ウェットエッチング特性にも優れている。すなわち、ＢＣＥ型ＴＦＴ、ＥＳＬ型ＴＦＴ共に、本発明の酸化物半導体層は、酸化物半導体加工用ウェットエッチング液に対して優れた可溶性を有する（ウェットエッチング性に優れる）。酸化物半導体層を積層構造とすると、金属の種類や含有量の相違に起因して配線パターンを形成する際に、第１層と第２層とでサイドエッチング量が異なるなど所望の形状にパターニングできなくなるなどの問題が生じる。しかしながら、本発明では、第１の酸化物半導体層として用いられるＩＧＺＴＯと、第２の酸化物半導体層として用いられるＩＧＴＯのそれぞれについて、金属元素比を適切に制御しているため、第１の酸化物半導体層と第２の酸化物半導体層のエッチングレートを同等にすることができる。その結果、酸化物加工用ウェットエッチング液に対して可溶で、上記積層構造を一括でエッチングすることが可能である。
【００５６】
また、ＢＣＥ型ＴＦＴの場合、ソース−ドレイン電極に直接接触する上記第１の酸化物半導体層（ＩＧＺＴＯ）は、ソース−ドレイン電極用ウェットエッチング液に対して不溶性が高い（ウェットエッチング耐性に優れる）。すなわち、上記第１の酸化物半導体層は、無機酸系ウェットエッチング液によってエッチングされ難いため、酸化物半導体層の表面（バックチャネル）側が上記ウェットエッチング液によって削れたり、ダメージが入ってＴＦＴ特性やストレス耐性が低下されない。
【００５７】
更にＢＣＥ型ＴＦＴの場合、上記第１の酸化物半導体層（ＩＧＺＴＯ）は、エッチングの種類にかかわらずエッチング耐性に優れており、ソース−ドレイン電極をドライエッチング法でエッチングしたときも優れたＴＦＴ特性が得られる。更にＢＣＥ型ＴＦＴの場合、上記第１の酸化物半導体層（ＩＧＺＴＯ）は、レジスト剥離液耐性にも優れている。
【００５８】
以下、本発明に用いられる第１および第２の酸化物半導体層について、詳細に説明する。
【００５９】
１．第１の酸化物半導体；ＩＧＺＴＯについて
第１の酸化物半導体層を構成する各金属元素（Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ）の各金属元素比（原子比）は以下のとおりである。ここでは、主にストレス耐性、ウェットエッチング性、エッチング耐性、レジスト剥離耐性の確保という観点から、各比が設定されている。
（１）Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）＝０．５０以上０．８０以下
（２）Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ）＝０．１５以上０．４５以下
（３）Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ）＝０．０５以上０．２５以下
【００６０】
まず、上式（２）の設定理由について説明する。
【００６１】
Ｇａは、酸素欠損の発生を抑制し、ストレス耐性の向上に有効な元素である。このような作用を有効に発揮させるため、全金属元素に対するＧａ比の下限を上式（２）のように０．１５以上とする。好ましくは０．２０以上、より好ましくは０．２５以上である。但し、Ｇａが過剰になると、成膜時に用いられるスパッタリングターゲットの電気伝導率が低下し、直流スパッタでの放電が困難となり、放電不良や異常放電の原因となる。また、Ｇａ量が多すぎると、相対的に電子の電導パスを担っているＩｎ量やＳｎ量が低下し、結果的に移動度が低下する虞がある。そのため、Ｇａ比の上限を０．４５以下とする。好ましくは０．４０以下である。
【００６２】
次に、上式（３）の設定理由について説明する。
【００６３】
Ｓｎは、ウェットエッチング特性、エッチング耐性およびレジスト剥離液耐性の向上、更には移動度の増加に有用な元素である。特にＢＣＥ型ＴＦＴへの適用を考慮すると、ソース−ドレイン電極用ウェットエッチング液に対して不溶性が高いことが要求される。更にはソース−ドレイン電極をドライエッチング法によってエッチングしたときの耐性、レジスト剥離液に対する耐性にも優れていることが要求される。本発明では、エッチング選択性などを考慮して、全金属元素に対するＳｎ比の下限を０．０５以上とする。好ましくは０．１０以上、より好ましくは０．１５以上である。但し、Ｓｎが過剰になると、エッチング耐性、レジスト剥離液耐性が低下し、例えば、酸化物半導体加工用ウェットエッチング液に対するウェットエッチングレートが低下することがある。特に酸化物半導体加工用ウェットエッチング液として汎用されるシュウ酸等の有機酸に不溶となり、酸化物半導体層の加工ができなくなる。よって、Ｓｎ比の上限を０．２５以下とする。好ましくは０．２０以下である。
【００６４】
次に、上式（１）の設定理由について説明する。
【００６５】
本発明では、第１の酸化物半導体層として用いられるＩＧＺＴＯ中のＧａについて、上式（２）を満足すると共に、ＳｎおよびＺｎを除くＩｎとＧａに対するＧａの比が上式（１）を満足することが必要である。これにより、高い移動度と良好なストレス耐性が確保される。
【００６６】
すなわち、Ｉｎは酸化物半導体層の導電性向上に有効な元素であり、移動度の増加に寄与する。導電性はＩｎおよびＧａの影響を強く受け、ＳｎやＺｎの含有量にかかわらず、Ｉｎが多くなると導電性が高くなり、Ｇａが多いと導電性が低下する。そのため、本発明では、上式（２）の左辺で表されるＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）の比の上限を０．８０以下とする。好ましくは０．７５以下、より好ましくは０．７２以下である。一方、ストレス耐性についても、ＧａおよびＩｎの影響を強く受け、Ｇａが多くなるとストレス耐性が向上し、Ｉｎが多いとストレス耐性が低下する。そのため、本発明では、上式（２）の左辺で表されるＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）の比の下限を０．５０以上とする。好ましくは０．６０以上である。
【００６７】
本発明では、上式（１）〜（３）を満足することを前提にして、全金属元素に対するＩｎおよびＺｎの比は以下の範囲を満足することが好ましい。
Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ）：好ましくは０．１０以上、０．２５以下；より好ましくは０．１５以上、０．２０以下
Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ）：好ましくは０．２０以上、０．６０以下；より好ましくは０．２５以上、０．５０以下
【００６８】
２．第２の酸化物半導体；ＩＧＴＯについて
第２の酸化物半導体層を構成する各金属元素（Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｎ）の各金属元素比（原子比）は以下のとおりである。ここでは主に、本発明で規定する高移動度の確保という観点から、各比が設定されている。
（４）Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）＝０．６０以上０．７５以下、
（５）Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）＝０．３０以上０．５８以下、
（６）Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）＝０．１５以上０．３８以下
【００６９】
まず、上式（５）の設定理由について説明する。
【００７０】
上述したようにＩｎは移動度の向上に寄与する元素である。本発明で規定する高移動度を得るため、全金属元素に対するＩｎ比の下限を０．３０以上とする。好ましくは０．３５以上、より好ましくは０．４０以上である。但し、Ｉｎの含有量が多すぎると導体化してしまうため、Ｉｎ比の上限を０．５８以下とする。好ましくは０．５５以下、より好ましくは０．５０以下である。
【００７１】
次に、上式（６）の設定理由について説明する。
【００７２】
まず、Ｓｎの含有量が多すぎると、Ｉｎ量が相対的に低下し、高移動度が得られなくなるため、全金属元素に対するＳｎ比の上限を０．３８以下とする。好ましくは０．３５以下、より好ましくは０．３０以下である。一方、Ｓｎ比の下限は、主にウェットエッチング特性および移動度との関係で決定される。前述したようにＳｎはウェットエッチング性の向上に寄与する元素であり、Ｓｎ量が多いとエッチング加工性（エッチング速度）は低下する。しかし、本発明の酸化物半導体層は、第２の酸化物半導体層（ＩＧＴＯ）を上層、前述した第１の酸化物半導体層（ＩＧＺＴＯ）をその下層にして構成されるため、第１の酸化物半導体のエッチング速度＞第２の酸化物半導体層のエッチング速度を満足すれば、エッチング形状は順テーパ形状となり、ウェットエッチング特性が阻害されることはない。ドライエッチングの場合も同様である。これらを考慮して、Ｓｎ比の下限を０．１５以上とする。好ましくは０．１８以上である。
【００７３】
次に、上式（４）の設定理由について説明する。
【００７４】
本発明では、第２の酸化物半導体層として用いられるＩＧＴＯ中のＩｎについて、上式（５）を満足すると共に、Ｓｎを除くＩｎとＧａに対するＩｎの比が上式（４）を満足することが必要である。Ｉｎ量は高い移動度を確保するのに有用であるが、Ｇａ量が多くなると、移動度が低下する虞があり、ＩｎとＧａに対するＩｎの比を適切に制御することも極めて重要だからである。
【００７５】
高い移動度を安定して確保するため、上式（４）の左辺で表されるＩｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）の比の下限を０．６０以上とする。好ましくは０．６２以上、より好ましくは０．６５以上である。一方、過剰のＩｎ量による導体化を抑えるため、上記Ｉｎの比を０．７５以下とする。好ましくは０．７３以下、より好ましくは０．７１以下である。
【００７６】
本発明では、上式（４）〜（６）を満足することを前提にして、全金属元素に対するＧａの比は以下の範囲を満足することが好ましい。
Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）：好ましくは０．２０以上、０．３５以下；より好ましくは０．２４以上、０．３０以下；更に好ましくは０．２７以下
【００７７】
以上、本発明を特徴付ける第１および第２の酸化物半導体層の金属元素比について説明した。
【００７８】
本発明において、上記第２の酸化物半導体層の厚さはＢＣＥ型ＴＦＴ、ＥＳＬ型ＴＦＴ共に、特に限定されないが、第２の酸化物半導体層が薄すぎると基板面内の特性（移動度、Ｓ値、ＶｔｈなどのＴＦＴ特性）にばらつきが生じる虞がある。よって、特性のばらつきを十分に抑える観点からは、第２の酸化物半導体層の厚さを、好ましくは５ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上、更に好ましくは２０ｎｍ以上とする。一方、厚すぎると酸化物半導体層の加工性が悪くなったり、エッチング成膜に時間を要して生産コストが増加することがあるため、好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましく５０ｎｍ以下とする。
【００７９】
また、上記第１の酸化物半導体層の厚さもＢＣＥ型ＴＦＴ、ＥＳＬ型ＴＦＴ共に特に限定されないが、第１の酸化物半導体層の厚さが薄すぎると上記第１の酸化物半導体層を形成した効果が十分に発揮されないことがある。そのため、いずれの場合も、好ましくは２０ｎｍ以上、より好ましくは３０ｎｍ以上とする。一方、厚すぎると移動度が低下する虞があるため、いずれの場合も、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは４０ｎｍ以下とする。
【００８０】
上述した第２の酸化物半導体層と第１の酸化物半導体層との合計の膜厚は、ＢＣＥ型ＴＦＴ、ＥＳＬ型ＴＦＴ共に、上記範囲内で適宜組み合わせればよい。但し、酸化物半導体層全体の膜厚が厚くなりすぎると生産コストが増加したり、ＴＦＴの薄型化を阻害するため、いずれの場合も、好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下である。合計膜厚の下限は特に限定されず、上記各酸化物半導体層の効果を発揮し得る程度の膜厚を採用すればよい。
【００８１】
次に、上記第１の酸化物半導体層（ＩＧＺＴＯ）と第２の酸化物半導体層（ＩＧＴＯ）の積層構造からなる酸化物半導体層を備えたＴＦＴの好ましい実施態様について、従来例と対比しつつ説明する。図１および図２は従来例、図３および図４は本発明例である。
【００８２】
まず、従来例では図１（エッチストッパー層なしのＢＣＥ型ＴＦＴ）、図２（エッチストッパー層有りのＥＳＬ型ＴＦＴ）に示すようにＩＧＴＯからなる第２の酸化物半導体層４（単層）で構成されており、第２の酸化物半導体層４が保護膜６（図１）、又はエッチストッパー層８（図２）、及びゲート絶縁膜３と直接接触する構成であった。
【００８３】
図３は、本発明のＢＣＥ型の好ましい実施態様の一例である。前述したように第２の酸化物半導体層４（ＩＧＴＯ）は保護膜６との界面で酸素欠損による捕獲準位を形成しやすい。そのため、本発明では、第１の酸化物半導体層４Ａ（ＩＧＺＴＯ）を第２の酸化物半導体層（ＩＧＴＯ）と保護膜６との間に形成することによって、酸素欠損による問題、ソース−ドレイン電極のエッチング（ソース−ドレイン電極用エッチング液を用いたウェットエッチング法、およびドライエッチング法の両方を含む）およびその後のレジスト剥離液に曝されることによる膜減りなどの問題から第２の酸化物半導体層を保護する。
【００８４】
図示例では、第１の酸化物半導体層４Ａが保護膜６と直接接触するように構成されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１の酸化物半導体層４Ａと保護膜６との間に他の層を介在させることもできる。
【００８５】
図４は、本発明のＥＳＬ型の好ましい実施態様の他の一例である。第１の酸化物半導体層４Ａは、第２の酸化物半導体層４とエッチストッパー層８との間に形成されている。図示例では、第１の酸化物半導体層４Ａがエッチストッパー層８と直接接触するように構成されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１の酸化物半導体層４Ａとエッチストッパー層８との間に他の層を介在させることもできる。第２の酸化物半導体層４（ＩＧＴＯ）はエッチストッパー層８との界面で酸素欠損による捕獲準位を形成しやすいが、第１の酸化物半導体層４Ａ（ＩＧＺＴＯ）を第２の酸化物半導体層４（ＩＧＴＯ）とエッチストッパー層との間に形成することによって、このような問題を解消できる。また、第２の酸化物半導体層４は移動度が極めて高いため、エッチストッパー層８側ではなく、電流が多く流れるゲート絶縁膜３側に配置することで、高移動度を実現できる。
【００８６】
次に、本発明の酸化物半導体層の製造方法について説明する。
【００８７】
上記ＩＧＴＯからなる第２の酸化物半導体層とＩＧＺＴＯからなる第１の酸化物半導体層は、スパッタリング法にてスパッタリングターゲット（以下、「ターゲット」ということがある。）を用いて成膜することが好ましい。スパッタリング法によれば、成分や膜厚の膜面内均一性に優れた薄膜を容易に形成できる。また、塗布法などの化学的成膜法によって酸化物を形成しても良い。
【００８８】
スパッタリング法に用いられるターゲットとして、前述した元素を含み、所望の酸化物と同一組成のスパッタリングターゲットを用いることが好ましく、これにより、組成ズレが少なく、所望の成分組成の薄膜を形成できる。具体的には、第２の酸化物半導体層を成膜するターゲットとして、Ｉｎ、Ｇａ、及びＳｎから構成される酸化物ターゲット（ＩＧＴＯターゲット）を使用することができる。
【００８９】
また、第１の酸化物半導体層を成膜するターゲットとして、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＳｎから構成される酸化物ターゲット（ＩＧＺＴＯターゲット）を使用することができる。
【００９０】
あるいは、組成の異なる二つのターゲットを同時放電するコスパッタ法（Ｃｏ−Ｓｐｕｔｔｅｒ法）を用いても成膜しても良い。または上記元素の少なくとも２種以上を含む混合物の酸化物ターゲットを用いることもできる。
【００９１】
上記ターゲットは、例えば粉末焼結法によって製造することができる。
【００９２】
第２の酸化物半導体層と第１の酸化物半導体層をスパッタリング法で成膜する場合、真空状態を保ったまま連続的に成膜することが望ましい。第２の酸化物半導体層と第１の酸化物半導体層を成膜する際に大気中に暴露すると、空気中の水分や有機成分が薄膜表面に付着し、コンタミ（品質不良）の原因となるからである。
【００９３】
上記ターゲットを用いてスパッタリング法で成膜する場合、スパッタリング成膜時に薄膜中から離脱する酸素を補間し、酸化物半導体層の密度をできるだけ高くするためには、成膜時のガス圧、酸素添加量（酸素の分圧）、スパッタリングターゲットへの投入パワー、基板温度、Ｔ−Ｓ間距離（スパッタリングターゲットと基板との距離）などを適切に制御することが好ましい。
【００９４】
具体的には、例えば、下記スパッタリング条件で成膜することが好ましい。
【００９５】
上記ターゲットを用いてスパッタリングするに当たっては、基板温度をおおむね、室温〜２００℃程度に制御し、酸素添加量を適切に制御して行うことが好ましい。
【００９６】
酸素添加量は、半導体として動作を示すよう、スパッタリング装置の構成やターゲット組成などに応じて適切に制御すればよいが、おおむね半導体キャリア濃度が１０15〜１０16ｃｍ-3となるように酸素量を添加することが好ましい。
【００９７】
また、スパッタリング成膜時のガス圧、スパッタリングターゲットへの投入パワー、Ｔ−Ｓ間距離（スパッタリングターゲットと基板との距離）などを適切に制御して、酸化物半導体層の密度を調整することが好ましい。例えば、成膜時の全ガス圧は、スパッタ原子同士の散乱が抑制されるため低いほどよく、緻密（高密度）な膜を成膜できる。好ましいガス圧は、おおむね１〜３ｍＴｏｒｒの範囲内である。また、投入パワーも高いほどよく、おおむね２００Ｗ以上に設定することが推奨される。
【００９８】
また、酸化物半導体層の密度は、成膜後の熱処理条件によっても影響を受けるため、成膜後の熱処理条件も適切に制御することが好ましい。成膜後の熱処理は、例えば大気雰囲気および水蒸気雰囲気下にて、おおむね２５０〜４００℃で１０分〜３時間程度行うことが好ましい。このような熱処理は、例えばＴＦＴの製造過程における熱履歴においても制御することが可能である。例えば、プレアニール処理（酸化膜半導体層をウェットエッチングした後のパターニング後の熱処理）を行うことによって密度を高めることができる。
【００９９】
本発明には、上記酸化物をＴＦＴの半導体層として備えたＴＦＴも包含される。ＴＦＴの半導体層では、本発明で規定する上記第２の酸化物半導体層と第１の酸化物半導体層の積層構造を備えていればよく、ゲート絶縁膜を含めて他の構成については特に限定されない。例えば、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、上記酸化物半導体層、ソース電極、ドレイン電極、保護膜、及びエッチストッパー層を設ける場合はエッチストッパー層（ＥＳＬ型）を少なくとも有していれば良く、その構成は通常用いられるものであれば特に限定されない。なお、保護膜は、上記図においても示されるようにソース−ドレイン電極の上側に形成されるが、ゲート絶縁膜、上記酸化物半導体層、ソース−ドレイン電極を保護する趣旨で形成されるものである。
【０１００】
以下、図３を参照しながら、エッチストッパー層を有しないＢＣＥ型ＴＦＴの製造方法の実施形態を説明する。図３および以下の製造方法は、本発明の好ましい実施形態の一例を示すものであり、これに限定する趣旨ではない。例えば図３には、ボトムゲート型構造のＴＦＴを示しているがこれに限定されず、例えば、酸化物半導体層の上にゲート絶縁膜とゲート電極を順に備えるトップゲート型のＴＦＴであっても良い。
【０１０１】
図３では、基板１上にゲート電極２およびゲート絶縁膜３が形成され、その上に第２の酸化物半導体層４が形成されている。第２の酸化物半導体層４上には第１の酸化物半導体層４Ａが形成され、更にその上にはソース−ドレイン電極５が形成され、その上に保護膜（絶縁膜）６が形成され、コンタクトホール７を介して透明導電膜（図示せず）がドレイン電極５に電気的に接続されている。
【０１０２】
基板１上にゲート電極２およびゲート絶縁膜３を形成する方法は特に限定されず、通常用いられる方法を採用することができる。また、ゲート電極２およびゲート絶縁膜３の種類も特に限定されず、汎用されているものを用いることができる。例えばゲート電極として、電気抵抗率の低いＡｌやＣｕの金属や、耐熱性の高いＭｏ、Ｃｒ、Ｔｉなどの高融点金属や、これらの合金を好ましく用いることができる。また、ゲート絶縁膜３としては、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）などが代表的に例示される。そのほか、Ａｌ2Ｏ3やＹ2Ｏ3などの酸化物や、これらを積層したものを用いることもできる。
【０１０３】
次いで酸化物半導体層（基板側から順に第２の酸化物半導体層４、第１の酸化物半導体層４Ａ）を形成する。第２の酸化物半導体層４もＩＧＴＯターゲットを用いたＤＣスパッタリング法またはＲＦスパッタリング法により成膜することができる。同様に第１の酸化物半導体層４Ａは、第１の酸化物半導体層４Ａを構成するＩＧＺＴＯターゲットを用いたＤＣスパッタリング法またはＲＦスパッタリング法により成膜することができる。
【０１０４】
第２の酸化物半導体層４、第１の酸化物半導体層４Ａを順次、真空一環で連続成膜するのが好ましい。この際、第１の酸化物半導体を上記した組成を満たすように制御すると、スパッタリングレートが向上すると共にウェットエッチング特性も向上する。
【０１０５】
酸化物半導体層をウェットエッチングした後、パターニングする。上述したとおり、酸化物半導体層のウェットエッチングに用いられるエッチング液は表示装置などの分野で汎用されているものを用いることができ、例えば、シュウ酸などの有機酸系ウェットエッチング液が用いられる。
【０１０６】
パターニングの直後に、酸化物半導体層の膜質改善のために熱処理（プレアニール）を行うことが好ましく、これにより、トランジスタ特性のオン電流および電界効果移動度が上昇し、トランジスタ性能が向上するようになる。プレアニール条件としては、例えば、温度：約２５０〜４００℃、時間：約１０分〜１時間などが挙げられる。
【０１０７】
プレアニールの後、ソース−ドレイン電極を形成する。ソース−ドレイン電極５の種類は特に限定されず、汎用されているもの用いることができる。例えばゲート電極と同様、Ｍｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕなどの金属またはこれらの合金（Ｍｏ合金、Ｔｉ合金、Ａｌ合金、Ｃｕ合金）を用いても良い。具体的には、上記金属または合金の少なくとも一種の金属膜（単層）を用いることができる。或は、酸化物半導体層側から順に、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｔｉ、Ｔｉ合金よりなる群から選択される少なくとも一種の金属膜と；Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、およびＣｕ合金よりなる群から選択される少なくとも一種の金属膜と、の積層構造を含む積層膜を用いることもできる。後者の積層膜を用いれば、電気抵抗の低減効果が得られる。
【０１０８】
上記積層膜の層数は、上記積層構造を有する限り特に限定されず、例えば上記の二層構造であっても良いし、或は、その上（Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、およびＣｕ合金よりなる群から選択される少なくとも一種の金属膜）に、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｔｉ、Ｔｉ合金よりなる群から選択される少なくとも一種の金属膜を有する三層構造であっても良い。
【０１０９】
ソース−ドレイン電極５の形成方法としては、スパッタリング法が広く用いられている。具体的には、例えばマグネトロンスパッタリング法によって金属薄膜を成膜した後、フォトリソグラフィによりパターニングし、ウェットエッチングまたはドライエッチングを行なって電極を形成することができる。ソース−ドレイン電極のウェットエッチングに用いられるエッチング液の種類は特に限定されず、例えば、酸系のエッチング液（例えばリン酸、硝酸、酢酸などを含む無機酸）が用いられる。
【０１１０】
次に、酸化物半導体層４Ａ、ソース−ドレイン電極５の上に保護膜６をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって成膜する。保護膜６はＳｉＯ2やＳｉＯＮ、ＳｉＮなどが用いられる。また、スパッタリング法を用いて保護膜６を形成しても良い。酸化物半導体層４Ａの表面は、ＣＶＤによるプラズマダメージによって容易に導通化してしまうため（おそらく第１の酸化物半導体表面に生成される酸素欠損が電子ドナーとなるためと推察される。）、保護膜６の成膜前にＮ2Ｏプラズマ照射を行ってもよい。Ｎ2Ｏプラズマの照射条件は、例えば下記文献に記載の条件を採用すればよい。
Ｊ．Ｐａｒｋら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，１９９３，０５３５０５（２００８）
【０１１１】
次に、常法に基づき、コンタクトホール７を介して透明導電膜をドレイン電極５に電気的に接続する。透明導電膜およびドレイン電極の種類は特に限定されず、通常用いられるものを使用することができる。ドレイン電極としては、例えば前述したソース−ドレイン電極で例示したものを用いることができる。
【０１１２】
以下、図４を参照しながら、エッチストッパー層を有するＥＳＬ型ＴＦＴの製造方法の実施形態を説明する。図４および以下の製造方法は、本発明の好ましい実施形態の一例を示すものであり、これに限定する趣旨ではない。例えば図４には、ボトムゲート型構造のＴＦＴを示しているがこれに限定されず、酸化物半導体層の上にゲート絶縁膜とゲート電極を順に備えるトップゲート型のＴＦＴであっても良い。トップゲート型ＴＦＴにおいても、第２の酸化物半導体層とエッチストッパー層との間に第１の酸化物半導体層を介在させればよい。
【０１１３】
図４では、基板１上にゲート電極２およびゲート絶縁膜３が形成され、その上に第２の酸化物半導体層４が形成されている。第２の酸化物半導体層４上には第１の酸化物半導体層４Ａが形成され、更にその上にはエッチストッパー層８、ソース−ドレイン電極５が形成され、その上に保護膜（絶縁膜）６が形成され、コンタクトホール７を介して透明導電膜（図示せず）がドレイン電極５に電気的に接続されている。
【０１１４】
基板１上にゲート電極２およびゲート絶縁膜３を形成する方法は特に限定されず、通常用いられる方法を採用することができる。また、ゲート電極２およびゲート絶縁膜３の種類も特に限定されず、汎用されているものを用いることができる。例えばゲート電極として、電気抵抗率の低いＡｌやＣｕの金属や、耐熱性の高いＭｏ、Ｃｒ、Ｔｉなどの高融点金属や、これらの合金を好ましく用いることができる。また、ゲート絶縁膜３としては、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）などが代表的に例示される。そのほか、Ａｌ2Ｏ3やＹ2Ｏ3などの酸化物や、これらを積層したものを用いることもできる。
【０１１５】
次いで酸化物半導体層（基板側から順に第２の酸化物半導体層４、第１の酸化物半導体層４Ａ）を形成する。第２の酸化物半導体層４もＩＧＴＯターゲットを用いたＤＣスパッタリング法またはＲＦスパッタリング法により成膜することができる。同様に第１の酸化物半導体層４Ａは、第１の酸化物半導体層４Ａを構成するＩＧＺＴＯターゲットを用いたＤＣスパッタリング法またはＲＦスパッタリング法により成膜することができる。
【０１１６】
第２の酸化物半導体層４、第１の酸化物半導体層４Ａを順次、真空一環で連続成膜するのが好ましい。この際、第１の酸化物半導体を上記した組成を満たすように制御すると、スパッタリングレートが向上すると共にウェットエッチング特性も向上する。
【０１１７】
酸化物半導体層をウェットエッチングした後、パターニングする。パターニングの直後に、酸化物半導体層の膜質改善のために熱処理（プレアニール）を行うことが好ましく、これにより、トランジスタ特性のオン電流および電界効果移動度が上昇し、トランジスタ性能が向上するようになる。プレアニール条件としては、例えば、温度：約２５０〜４００℃、時間：約１０分〜１時間などが挙げられる。
【０１１８】
プレアニールの後、エッチストッパー層８を形成する。エッチストッパー層８は一般的にＳｉＯ2などの絶縁膜が用いられる。エッチストッパー層８を形成せずに、ソース−ドレイン電極５を形成すると、ソース−ドレイン電極５にエッチングを施す際に酸化物半導体層がダメージを受けてトランジスタ特性が低下する恐れがある。エッチストッパー層８の種類は特に限定されず、汎用されているものを用いればよく、例えば保護膜と同様、ＳｉＯ2などで形成すればよい。
【０１１９】
ソース−ドレイン電極５の種類は特に限定されず、前述したものを使用することができる。
【０１２０】
ソース−ドレイン電極５の形成方法としては、スパッタリング法が広く用いられている。具体的には、例えばマグネトロンスパッタリング法によって金属薄膜を成膜した後、フォトリソグラフィによりパターニングし、ウェットエッチングまたはドライエッチングを行なって電極を形成することができる。
【０１２１】
次に、酸化物半導体層４Ａ、ソース−ドレイン電極５の上に保護膜６をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって成膜する。保護膜６はＳｉＯ2やＳｉＯＮ、ＳｉＮなどが用いられる。また、スパッタリング法を用いて保護膜６を形成しても良い。
【０１２２】
次に、常法に基づき、コンタクトホール７を介して透明導電膜をドレイン電極５に電気的に接続する。透明導電膜およびドレイン電極の種類は特に限定されず、通常用いられるものを使用することができる。ドレイン電極としては、例えば前述したソース−ドレイン電極で例示したものを用いることができる。
【実施例】
【０１２３】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で改変して実施することも可能であり、それらはいずれも、本発明の技術的範囲に包含される。
【０１２４】
実施例１（ＥＳＬ型ＴＦＴ）
本実施例では、種々の酸化物半導体層を有するＥＳＬ型ＴＦＴ（図４）を作製し、各特性を評価した。
【０１２５】
本実施例では、第１の酸化物半導体層として、表１に記載のＡおよびＢの二種類のＩＧＺＴＯを用いた。これらはいずれも、本発明で規定する金属元素比を満足する例である。
【０１２６】
また、本実施例では、第２の酸化物半導体層として、表２に記載のａ〜ｋの合計１１種類のＩＧＺＴＯを用いた。これらのうち、ａ〜ｃ、ｋは、本発明で規定する金属元素比を満足する例であり、ｄ〜ｊは、本発明で規定する金属元素比のいずれかを満足しない例である。
【０１２７】
まず、ガラス基板１（コーニング社製イーグル２０００、直径１００ｍｍ×厚さ０．７ｍｍ）上に、ゲート電極２としてＭｏ薄膜を１００ｎｍ、およびゲート絶縁膜３としてＳｉＯ2（２００ｎｍ）を順次成膜した。ゲート電極２は純Ｍｏのスパッタリングターゲットを使用し、ＤＣスパッタ法により、成膜温度：室温、成膜パワー：３００Ｗ、キャリアガス：Ａｒ、ガス圧：２ｍＴｏｒｒ、Ａｒガス流量：２０ｓｃｃｍにて成膜した。また、ゲート絶縁膜３はプラズマＣＶＤ法を用い、キャリアガス：ＳｉＨ4とＮ2Ｏの混合ガス、成膜パワー：１．２７Ｗ／ｃｍ2、成膜時のガス圧：１３３Ｐａ、成膜温度：３２０℃にて成膜した。
【０１２８】
次に、ゲート絶縁膜３上に、直流放電を用いたスパッタリング法によって、第２の酸化物半導体層４（ＩＧＴＯ、表２に記載のａ〜ｋ）を成膜した（膜厚１０ｎｍ）。具体的には、Ｉｎ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3、およびＳｎＯ2の３つのターゲットを基板の周囲に配置し、静止している基板に、上述した第２の酸化物半導体層を、ＤＣスパッタリング法により成膜した。
【０１２９】
このような成膜方法によれば、ＩＧＴＯの組成比を基板上の位置によって変えることができる。すなわち、ターゲットから遠ざかるにしたがって膜中のターゲット構成元素の比率が低下する。例えばＩｎ2Ｏ3ターゲットに近い位置では、組成はＩｎ：Ｇａ：Ｓｎ＝６５：３０：５となるが（表４のＮｏ．７）、基板中央ではＩｎ：Ｇａ：Ｓｎ＝４３：２７：３０となる（表４のＮｏ．１）。
【０１３０】
なお、このような成膜方法は従来から最適な組成比を調べる手法として確立されている。
【０１３１】
次いで、連続して、直流放電を用いたスパッタリング法によって、第１の酸化物半導体層４（ＩＧＺＴＯ、表１に記載のＡ、Ｂ）を成膜した（膜厚３０ｎｍ）。具体的には、Ｉｎ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3、ＺｎＯ、およびＳｎＯ2の４つのターゲットを基板の周囲に配置し、静止している基板に、上述した第１の酸化物半導体層を、ＤＣスパッタリング法により成膜した。
【０１３２】
このような成膜方法によれば、ＩＧＺＴＯの組成比を基板上の位置によって変えることができる。すなわち、ターゲットから遠ざかるにしたがって膜中のターゲット構成元素の比率が低下する。例えばＧａ2Ｏ3ターゲットに近い位置では、組成はＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ：Ｓｎ＝１７：４０：３３：１０となる（表１のＮｏ．Ａ）。またＺｎＯターゲットに近い位置では、組成はＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ：Ｓｎ＝１７：１７：４７：１９となる（表１のＮｏ．Ｂ）。
【０１３３】
上述した第１および第２のいずれの酸化物半導体層を成膜する場合においても、各スパッタリングに使用した装置は（株）アルバック製「ＣＳ−２００」であり、スパッタリング条件は以下のとおりである。
基板温度：室温
ガス圧：１ｍＴｏｒｒ
酸素分圧：Ｏ２／（Ａｒ＋Ｏ2）＝４％
成膜パワー密度：２．５５Ｗ／ｃｍ2
【０１３４】
上記第２の酸化物半導体層４と第１の酸化物半導体層４Ａの成膜に当たっては、途中でチャンバーを大気開放せず、連続的に成膜を行った。
【０１３５】
このようにして得られた酸化物半導体層中の金属元素の各含有量は、ＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法によって分析した。第１、第２の酸化物半導体層の金属元素比は、成膜に用いた各酸化物スパッタリングターゲット中の金属元素の金属元素比と同じであった。
【０１３６】
第２の酸化物半導体層４、第１の酸化物半導体層４Ａの成膜はいずれもＤＣスパッタリング法を用いて成膜した。スパッタリングに使用した装置は（株）アルバック社製「ＣＳ−２００」であり、スパッタリング条件は以下の通りである。
基板温度：室温
ガス圧：１ｍＴｏｒｒ
酸素分圧：Ｏ2／（Ａｒ＋Ｏ2）×１００＝４％
成膜パワー密度：２．５５Ｗ／ｃｍ2
【０１３７】
上記のようにして酸化物半導体層を成膜した後、フォトリソグラフィおよびウェットエッチングによりパターニングを行った。（ア）ウェットエッチャント液としては、関東化学社製「ＩＴＯ−０７Ｎ」を使用した。
【０１３８】
酸化物半導体層をパターニングした後、膜質を向上させるためプレアニール処理を行った。プレアニールは、大気雰囲気にて３５０℃で１時間行なった。
【０１３９】
次に、チャネル層（酸化物半導体層）上に、エッチストッパー層８として、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）を１００ｎｍ成膜した。具体的には、プラズマＣＶＤ法を用いて、基板温度：２００℃、成膜パワー：１００Ｗ、キャリアガス：ＳｉＨ4とＮ2Ｏの混合ガスにて成膜した。なお、エッチストッパー層８は、ゲート絶縁膜と同じ装置を用いて成膜した。
【０１４０】
次に、酸化物半導体層上に、ソース−ドレイン電極５として純Ｍｏ（膜厚２００ｎｍ）を成膜した。具体的には、純Ｍｏのスパッタリングターゲットを使用し、ＤＣスパッタ法により、成膜温度：室温、成膜パワー：３００Ｗ、キャリアガス：Ａｒ、ガス圧：２ｍＴｏｒｒ、Ａｒガス流量：２０ｓｃｃｍ、基板温度：室温にて成膜した。次いで、フォトリソグラフィおよびウェットエッチングにより、上記Ｍｏ電極をパターニングした。ウェットエッチャント液としては、関東化学社製の混酸エッチャント（燐酸、硝酸および酢酸の混合液）を用いた。次いで、東京応化製剥離液１０６を用いて不要なフォトレジストを除去し、ＴＦＴのチャネル長を２０μｍ、チャネル幅を２１０μｍとした。
【０１４１】
このようにしてソース−ドレイン電極５を形成した後、酸化物半導体ＴＦＴを保護するための保護膜６を形成した。保護膜６として、ＳｉＯ2（膜厚１００ｎｍ）、およびＳｉＮ（膜厚１００ｎｍ）を順次形成した。上記ＳｉＯ2およびＳｉＮの形成は、サムコ社製「ＰＤ−２２０ＮＬ」を用い、プラズマＣＶＤ法を用いて行なった。本実施例では、Ｎ2Ｏガスによってプラズマ処理を行った後、ＳｉＯ2膜、およびＳｉＮ膜を順次形成した。ＳｉＯ2膜の形成にはＮ2ＯおよびＳｉＨ4の混合ガスを用い、ＳｉＮ膜の形成にはＳｉＨ4、Ｎ2、ＮＨ3の混合ガスを用いた。いずれの場合も成膜パワーを１００Ｗ、成膜温度を１５０℃とした。
【０１４２】
次にフォトリソグラフィ、およびドライエッチングにより、保護膜６にトランジスタ特性評価用プロービングのためのコンタクトホール７を形成した。
【０１４３】
このようにして得られた各ＴＦＴについて、以下の条件でトランジスタ特性（しきい値電圧Ｖｔｈ、電界効果移動度（μFE）、光照射と負バイアスによるストレス耐性）を評価した。
【０１４４】
（１）トランジスタ特性の測定
トランジスタ特性は、Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製「ＨＰ４１５６Ｃ」の半導体パラメータアナライザーを用いて測定した。詳細な測定条件は以下のとおりである。
ソース電圧  ：０Ｖ
ドレイン電圧：１０Ｖ
ゲート電圧  ：−３０〜３０Ｖ（測定間隔：０．２５Ｖ）
基板温度：室温
【０１４５】
（２）電界効果移動度μFE
電界効果移動度μFEは、ＴＦＴ特性からＶd＞Ｖg−ＶTである飽和領域にて導出した。
飽和領域ではＶg、ＶTをそれぞれゲート電圧、しきい値電圧、Ｉdをドレイン電流、Ｌ、ＷをそれぞれＴＦＴ素子のチャネル長、チャネル幅、Ｃiをゲート絶縁膜の静電容量、μFEを電界効果移動度とした（１式）。μFEは以下の式から導出される。本実施例では、飽和領域を満たすゲート電圧付近におけるドレイン電流−ゲート電圧特性（Ｉd−Ｖg特性）から電界効果移動度μFEを導出した。本実施例では、移動度≧４０ｃｍ２／Ｖｓのものを高移動度（表では「高」と記載）とし、上記基準を下回るものを不合格（表では「低」と記載）と評価した。
【０１４６】
【数１】
2015156482.tif 000003
【０１４７】
（３）ストレス耐性
本実施例では、ゲート電極に負バイアスをかけながら光（白色光）を照射するストレス印加試験を行った。ストレス印加条件は以下のとおりである。光の波長としては、酸化物半導体のバンドギャップに近く、トランジスタ特性が変動し易い４００ｎｍ程度を選択した。
ゲート電圧：−２０Ｖ
基板温度：６０℃
光ストレス
波長：４００ｎｍ
照度（ＴＦＴに照射される光の強度）：０．１μＷ／ｃｍ2
光源：ＯＰＴＯＳＵＰＰＬＹ社製ＬＥＤ（ＮＤフィルターによって光量を調整）
ストレス印加時間：２時間
【０１４８】
本実施例では、２時間のストレス印加におけるしきい値電圧の変動値をしきい値電圧シフト量ΔＶｔｈとし、ＴＦＴ特性におけるストレス耐性の指標とした。本発明ではΔＶｔｈ（絶対値）が５．０Ｖ以下のものをストレス耐性に優れると評価した。
【０１４９】
更に本実施例では、以下のようにしてウェットエッチング特性を評価した。
【０１５０】
（４）ウェットエッチング特性の評価
本実施例では、測定の簡略化のため、上述したＴＦＴの製造方法において、酸化物半導体層を積層構造とせずに、第１または第２の酸化物半導体層（単層構造）を成膜し、以下のようにしてウェットエッチング特性を評価した。
【０１５１】
詳細には、上述した本実施例ＴＦＴの製造方法において、ガラス基板に、第１の酸化物半導体層（表１のＡまたはＢ）、または第２の酸化物半導体層（表２のａ〜ｋ）を成膜した。次いで、このようにして得られた各酸化物半導体層を、酸化物半導体加工用エッチング液（関東化学社製「ＩＴＯ−０７Ｎ」、液温：室温）中に浸漬してエッチングを行った。各酸化物半導体層について、エッチング前後の酸化物半導体層の膜厚の変化（削れ量）を測定し、エッチング時間との関係に基づき、エッチング速度を算出した。
【０１５２】
その結果、第１の酸化物半導体層（ＩＧＺＴＯ）として、表１のＡを用いたときのエッチング速度は２６ｎｍ／分であり、表１のＢを用いたときのエッチング速度は２７ｎｍ／分であった。
【０１５３】
そして、上記第１の酸化物半導体層（表１のＡまたはＢのＩＧＺＴＯ）に対する、上記第２の酸化物半導体層（表２のａ〜ｋのＩＧＴＯ）のエッチング速度の比（エッチングレート比）が０．１〜４倍の場合、酸化物半導体加工用ウェットエッチング液に対するウェットエッチング性は良好と評価し、上記エッチングレート比が上記範囲外の場合を不良と評価した。
【０１５４】
これらの結果を表３〜表５に示す。なお、表４および表５には、総合判定の欄を設け、上記特性の全てが良好なものを「合格」、上記特性のいずれか一つでも不良なものを[不合格]と判定した。また、表４および表５の一部の例については、移動度の値を併記した。
【０１５５】
【表１】
2015156482.tif 000004
【０１５６】
【表２】
2015156482.tif 000005
【０１５７】
【表３】
2015156482.tif 000006
【０１５８】
【表４】
2015156482.tif 000007
【０１５９】
【表５】
2015156482.tif 000008
【０１６０】
まず、表３について考察する。
【０１６１】
表３のＮｏ．１は、酸化物半導体層として、第２の酸化物半導体層（表２のａ）のみ（単層）を用いた例である（膜厚４０ｎｍ）。表３に示すように、移動度は高いが、ストレス耐性が低下した。
【０１６２】
これに対し、表３のＮｏ．２は、酸化物半導体層として、第２の酸化物半導体層（表２のａ）の上に第１の酸化物半導体層（表１のＡ）を積層させた積層構造を用いた例である。表３に示すように、Ｎｏ．１に比べて移動度は若干低下したが、依然として４０ｃｍ2
／Ｖｓ以上の高移動度は維持され、しかも、ストレス耐性は著しく向上した。
【０１６３】
次に表４について考察する。
【０１６４】
表４は、第２の酸化物半導体層として表２のａ〜ｋの各酸化物を用い、その上に第１の酸化物半導体層（表１のＡ）を積層させた積層構造を用いた例である。
【０１６５】
表４のＮｏ．１〜３、１１は、本発明で規定する第２の酸化物半導体層ａ〜ｃ、ｋを用いた例であり、移動度、ストレス耐性、ウェットエッチング性の全てが良好であった。
【０１６６】
これに対し、表４のＮｏ．４〜１０は、以下の不具合を有している。
【０１６７】
表４のＮｏ．４は、第２の酸化物半導体層として、全金属元素に対するＩｎの比が本発明の上限を超える表２のｄを用いた例である。その結果、移動度は表４のＮｏ．１に比べて高くなったが、ストレス耐性が低下した。
【０１６８】
表４のＮｏ．５は、第２の酸化物半導体層として、ＩｎとＧａに対するＩｎの比が本発明の下限を下回る表２のｅを用いた例である。Ｉｎの比が小さいため、移動度が低下した。
【０１６９】
表４のＮｏ．６は、第２の酸化物半導体層として、ＩｎとＧａに対するＩｎの比、および全金属元素に対するＳｎの比が本発明の下限を下回る表２のｆを用いた例である。その結果、移動度が低下した。
【０１７０】
表４のＮｏ．７は、第２の酸化物半導体層として、全金属元素に対するＩｎの比が本発明の上限を超え、且つ、全金属元素に対するＳｎの比の下限が本発明の下限を下回る表２のｇを用いた例である。その結果、ストレス耐性が低下した。
【０１７１】
表４のＮｏ．８は、第２の酸化物半導体層として、ＩｎとＧａに対するＩｎの比が本発明の上限を超え、且つ、全金属元素に対するＳｎの比が本発明の上限を超える表２のｈを用いた例である。その結果、移動度、ストレス耐性、およびウェットエッチング性の全てが低下した。
【０１７２】
表４のＮｏ．９は、第２の酸化物半導体層として、全金属元素に対するＳｎの比が本発明の上限を超える表２のｉを用いた例である。その結果、移動度、およびウェットエッチング性が低下した。
【０１７３】
表４のＮｏ．１０は、第２の酸化物半導体層として、ＩｎとＧａに対するＩｎの比が本発明の上限を超え、且つ、全金属元素に対するＩｎの比が本発明の上限を超える表２のｊを用いた例である。その結果、ストレス耐性が低下した。
【０１７４】
次に表５について考察する。
【０１７５】
表５は、第２の酸化物半導体層として表２のａ、ｃ〜ｅ、ｊ、ｋの各酸化物を用い、その上に第１の酸化物半導体層（表１のＢ）を積層させた積層構造を用いた例である。
【０１７６】
表５のＮｏ．１、２、６は、本発明で規定する第２の酸化物半導体層ａ、ｃ、ｋを用いた例であり、移動度、ストレス耐性、ウェットエッチング性の全てが良好であった。
【０１７７】
これに対し、表５のＮｏ．３〜５は、以下の不具合を有している。
【０１７８】
表５のＮｏ．３は、第２の酸化物半導体層として、全金属元素に対するＩｎの比が本発明の上限を超える表２のｄを用いた例である。その結果、ストレス耐性が低下した。
【０１７９】
表５のＮｏ．４は、第２の酸化物半導体層として、全金属元素に対するＩｎの比が本発明の下限を下回る表２のｅを用いた例である。その結果、移動度は表４のＮｏ．１に比べて高くなったが、ストレス耐性が低下した。
【０１８０】
表５のＮｏ．５は、第２の酸化物半導体層として、ＩｎとＧａに対するＩｎの比が本発明の上限を超え、且つ、全金属元素に対するＩｎの比が本発明の上限を超える表２のｊを用いた例である。その結果、ストレス耐性が低下した。
【０１８１】
実施例２（ＢＣＥ型ＴＦＴ）
本実施例では、レジスト剥離液に対する各酸化物半導体層のエッチングレートを測定し、レジスト剥離耐性を評価した。ここでは、測定の簡略化のため、酸化物半導体層を積層構造とせずに、第１の酸化物半導体層（単層構造）を成膜し、以下のようにしてエッチングレートを測定した。
【０１８２】
本実施例では、第１の酸化物半導体層として、表６に記載のＡおよびＢの二種類のＩＧＺＴＯを用いた。これらはいずれも、本発明で規定する金属元素比を満足する例であり、前述した表１のＡおよびＢと同じである。比較のため、表６に記載のＣのＩＧＺＯ（Ｓｎなし、原子比はＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１）も用いた。
【０１８３】
【表６】
2015156482.tif 000009
【０１８４】
また、レジスト剥離液としては、下記の二種類を用いた。
レジスト剥離液Ａ：有機系の非水系レジスト剥離液として、東京応化製ＴＯＫ１０６を使用。使用時の液温は７０℃とした。
レジスト剥離液Ｂ：アルカリ性の水系レジスト剥離液として、ｐＨ１３に調整したナガセケムテックス製のＮ−３２１を使用。使用時の液温は４０℃とした。
【０１８５】
まず、ガラス基板（コーニング社製イーグルＸＧ、直径１００ｍｍ×厚さ０．７ｍｍ）上に、上記第１の酸化物半導体層（上記表６のＡ〜Ｃ）を成膜した（膜厚：４０ｎｍ）。具体的な成膜条件は以下のとおりである。
成膜方法：直流放電を用いたスパッタリング法
スパッタリング装置：（株）アルバック社製「ＣＳ−２００」
（スパッタリング条件）
基板温度：室温
ガス圧：１ｍＴｏｒｒ
酸素分圧：Ｏ２／（Ａｒ＋Ｏ2）＝４％
成膜パワー密度：２．５５Ｗ／ｃｍ2
【０１８６】
次に、各酸化物半導体層の膜質を向上させるため、プレアニール処理を行った。プレアニール処理は、大気雰囲気にて３５０℃で６０分間行った。その後、マスキングテープ（カプトンテープ）を用いて、レジスト剥離液の浸漬領域と非浸漬領域を形成した。このようにして処理した各酸化物半導体層を上記レジスト剥離液ＡまたはＢに浸漬した後、一定のエッチング時間に対する、各酸化物半導体層のエッチングされた膜厚（膜厚の減少量、膜減り）を触針式段差計（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ製Ａｌｐｈａ−Ｓｔｅｐ装置）を用いて測定した。具体的には、以下のようにようにして各酸化物半導体層のエッチングレート［Ｅｔｃｈｉｎｇ  ｒａｔｅ（ｎｍ／ｍｉｎ）；以下、Ｅ／Ｒと略記する場合がある］を測定した。
【０１８７】
本実施例では、このようにして測定された各酸化物半導体層のエッチングレート［Ｅｔｃｈｉｎｇ  ｒａｔｅ（ｎｍ／ｍｉｎ）；以下、Ｅ／Ｒと略記する場合がある］が１．０ｎｍ／ｍｉｎ未満のものを合格（レジスト剥離液耐性に優れる）と評価した。フォトリソグラフィでは通常、レジスト剥離液に１０分程度以上浸漬するが、エッチングレートＥ／Ｒ＝１．０ｎｍ／ｍｉｎであれば膜減りが１０ｎｍ以上発生し、ＴＦＴ特性の低下を招く虞があるためである。
【０１８８】
これらの結果を表７に示す。
【０１８９】
【表７】
2015156482.tif 000010
【０１９０】
表７のＮｏ．１〜４はいずれも、酸化物半導体層として本発明の要件を満足する第１の酸化物半導体層（表６のＡおよびＢ）を用いた例である。レジスト剥離液の種類にかかわらず、これらのエッチングレートＥ／Ｒは低く、レジスト剥離液耐性に優れることが分かる。
【０１９１】
これに対し、表７のＮｏ．５、６はいずれも、酸化物半導体層として従来のＩＧＺＯを（表６のＣ）を用いた例である。ＩＧＺＯを用いると、レジスト剥離液の種類によってレジスト剥離液耐性が異なり、レジスト剥離液Ａを用いたときのエッチングレートＥ／Ｒは低かったが、レジスト剥離液Ｂを用いるとエッチングレートＥ／Ｒは著しく増加した。
【０１９２】
上記の結果より、レジスト剥離液に曝される酸化物半導体層部分として本発明で規定する第１の酸化物半導体層を用いると、ＩＧＺＯと異なり、レジスト剥離液の種類にかかわらず、良好なレジスト剥離液耐性が発揮されることが実証された。
【０１９３】
実施例３（ＢＣＥ型ＴＦＴ）
本実施例では、種々の酸化物半導体層を有するＢＣＥ型ＴＦＴを作製し、各特性を評価した。本実施例では、第１の酸化物半導体層として前記表７に記載のＡ〜Ｃを用いると共に、第２の酸化物半導体として、前記表２のａに記載のＩＧＴＯを用いた。ここでは、ウェットエッチング液を用いてソース−ドレイン電極をエッチングした。
【０１９４】
まず、ガラス基板１（コーニング社製イーグルＸＧ、直径１００ｍｍ×厚さ０．７ｍｍ）上に、ゲート電極２としてＭｏ薄膜を１００ｎｍ、およびゲート絶縁膜３としてＳｉＯ2膜（膜厚２５０ｎｍ）を順次成膜した。上記ゲート電極２は、純Ｍｏのスパッタリングターゲットを使用し、ＤＣスパッタリング法により、成膜温度：室温、成膜パワー：３００Ｗ、キャリアガス：Ａｒ、ガス圧：２ｍＴｏｒｒの条件で成膜した。また、上記ゲート絶縁膜３は、プラズマＣＶＤ法を用い、キャリアガス：ＳｉＨ4とＮ2Ｏの混合ガス、成膜パワー：１．２７Ｗ／ｃｍ2、成膜時のガス圧：１３３Ｐａ、成膜温度：３２０℃にて成膜した。
【０１９５】
次に、ゲート絶縁膜３上に、直流放電を用いたスパッタリング法によって、第２の酸化物半導体層４（ＩＧＴＯ、表２に記載のａ）を成膜した（膜厚１０ｎｍ）。次いで、連続して、直流放電を用いたスパッタリング法によって、第１の酸化物半導体層（表１に記載のＡ、Ｂ、Ｃ）を成膜した（膜厚３０ｎｍ）。前記酸化物半導体層４は、ＤＣスパッタリング法を用いて成膜した。スパッタリングに使用した装置は（株）アルバック社製「ＣＳ−２００」であり、スパッタリング条件は下記のとおりである。
（スパッタリング条件）
基板温度：室温
ガス圧：１ｍＴｏｒｒ
酸素分圧：Ｏ２／（Ａｒ＋Ｏ2）＝４％
成膜パワー密度：２．５５Ｗ／ｃｍ2
【０１９６】
上記第２の酸化物半導体層と第１の酸化物半導体層の成膜に当たっては、途中でチャンバーを大気開放せず、連続的に成膜を行った。このようにして得られた酸化物半導体層中の金属元素の各含有量は、ＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法によって分析した。第１、第２の酸化物半導体層の金属元素比は、成膜に用いた各酸化物スパッタリングターゲット中の金属元素の金属元素比と同じであった。
【０１９７】
上記のようにして酸化物半導体層４を成膜した後、フォトリソグラフィおよびウェットエッチングによりパターニングを行った。ウェットエッチングには、関東化学社製「ＩＴＯ−０７Ｎ」（シュウ酸と水の混合液）の酸系エッチング液（ウェットエッチャント液）
を使用した。本実施例では、実験を行った全ての酸化物薄膜について、ウェットエッチングによる残渣はなく、適切にエッチングできたことを確認している。
【０１９８】
上記の通り酸化物半導体層をパターニングした後、酸化物半導体層の膜質を向上させるため、プレアニール処理を行った。プレアニール処理は、大気雰囲気にて３５０℃で６０分間行った。
【０１９９】
次にソース−ドレイン電極（Ｓ／Ｄ電極）を形成した。ここでは、純Ｍｏ膜を形成した。前述したゲート電極と同様にＤＣスパッタリング法により成膜（膜厚は１００ｎｍ）とし、その後、フォトリソグラフィおよびウェットエッチングによりパターニングを行った。ウェットエッチングには、燐酸：硝酸：酢酸：水＝７０：１．９：１０：１２（体積比）の混酸（ＰＡＮ系）の酸系エッチング液を用い、エッチング時の液温は液温とした。パターニングによりＴＦＴのチャネル長を１０μｍ、チャネル幅を２００μｍとした。ソース−ドレイン電極の短絡を防いでパターニングを確実に行うため、ソース−ドレイン電極の膜厚に対して５０％相当の時間分、更に上記酸系エッチング液に浸漬（オーバーエッチ）させた。その後、レジスト剥離液Ａまたはレジスト剥離液Ｂを用いて、レジストを除去した。
【０２００】
その後、保護膜として、ＳｉＯ2（膜厚１００ｎｍ）、およびＳｉＮ（膜厚１００ｎｍ）を順次形成した。該保護膜の形成は、サムコ製「ＰＤ−２２０ＮＬ」を用い、プラズマＣＶＤ法で行った。本実施例では、前処理としてＮ2Ｏガスによってプラズマ処理を６０秒行った後に前記ＳｉＯ2膜を形成した。この時のＮ2Ｏガスによるプラズマ条件は、パワー１００Ｗ、ガス圧１３３Ｐａ、処理温度２００℃、処理時間：１分とした。ＳｉＯ2膜の形成にはＳｉＨ4およびＮ2Ｏの混合ガスを用いた。また成膜パワーを１００Ｗ、成膜温度を２００℃とした。前記ＳｉＨ4とＮ2Ｏのガス比は、ＳｉＨ4：Ｎ2Ｏ＝４０：１００（水素量４．３ａｔ％）、２０：１００、または１０：１００とした（４０：１００を標準）。その後、第２保護膜として、ＳｉＮ膜（膜厚１５０ｎｍ）を形成した。該ＳｉＮ膜の形成は、サムコ製「ＰＤ−２２０ＮＬ」を用い、プラズマＣＶＤ法を用いて行った。ＳｉＮ膜の形成にはＳｉＨ４、Ｎ２およびＮＨ３の混合ガスを用いた。また成膜パワーを１００Ｗ、成膜温度を１５０℃とした。
【０２０１】
次にフォトリソグラフィ、およびドライエッチングにより、保護膜にトランジスタ特性評価用プロービングのためのコンタクトホール７を形成してＴＦＴを得た。
【０２０２】
このようにして得られたＴＦＴを用いて、以下のように静特性［電界効果移動度（移動度）、Ｓ値］、およびストレス耐性を評価した。
【０２０３】
［静特性（移動度、Ｓ値）の評価］
上記ＴＦＴを用いてＩｄ−Ｖｇ特性を測定した。Ｉｄ−Ｖｇ特性は、ゲート電圧、ソース−ドレイン電極の電圧を以下のように設定し、プローバーおよび半導体パラメータアナライザ（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ４２００ＳＣＳ）を用いて測定を行った。
ゲート電圧：−３０〜３０Ｖ（ステップ０．２５Ｖ）
ソース電圧：０Ｖ
ドレイン電圧：１０Ｖ
測定温度：室温
【０２０４】
測定したＩｄ−Ｖｇ特性から、前記実施例１と同様にして電界効果移動度（移動度）μFE、およびＳ値を算出した。
【０２０５】
本実施例では、下記基準に基づき、移動度およびＳ値を評価した。本実施例では〇を合格とした。
（移動度について）
○（高）：移動度が４０ｃｍ2／Ｖｓ以上
△（やや低）：移動度が２０ｃｍ2／Ｖｓ超４０ｃｍ2／Ｖｓ以下
×（低）：移動度が２０ｃｍ2／Ｖｓ未満
（Ｓ値について）
○：Ｓ値が０．５Ｖ／ｄｅｃ以下
△：Ｓ値が０．５Ｖ／ｄｅｃ超１．０Ｖ／ｄｅｃ以下
×：Ｓ値が１．０Ｖ／ｄｅｃ超
【０２０６】
［ストレス耐性の評価］
次に、上記ＴＦＴを用い、以下のようにしてストレス耐性の評価を行った。ストレス耐性は、ゲート電極に負バイアスをかけながら光を照射するストレス印加試験を行って評価した。ストレス印加条件は以下のとおりである。
・ゲート電圧：−２０Ｖ
・ソース／ドレイン電圧：１０Ｖ
・基板温度：６０℃
・光ストレス条件
ストレス印加時間：２時間
光強度：２５０００ＮＩＴ
光源：白色ＬＥＤ
【０２０７】
ストレス印加前後のしきい値電圧（Ｖｔｈ）の差ΔＶｔｈ（Ｖ）を測定した。このようにして算出されたΔＶｔｈについて、下記判定基準で評価した。本実施例では○の場合をストレス耐性に優れると評価した。
（判定基準）
○：ΔＶｔｈ（絶対値）が４．５Ｖ以下
△：ΔＶｔｈ（絶対値）が４．５Ｖ超６．０以下
×：ΔＶｔｈ（絶対値）が６．０Ｖ超
【０２０８】
これらの結果を表８に示す。表８中、ＳＤ電極はソース−ドレイン電極を意味する。
【０２０９】
【表８】
2015156482.tif 000011
【０２１０】
表８のＮｏ．１〜４は、本発明で規定する第１および第２の酸化物半導体層を用いた例であり、レジスト剥離液の種類にかかわらず、静的特性（移動度およびＳ値）、およびストレス耐性の両方に優れていた。
【０２１１】
一方、第１の酸化物半導体層として表６のＢを用いた表８のＮｏ．３（レジスト剥離液Ａを使用）とＮｏ．４（レジスト剥離液Ｂを使用）を対比すると、レジスト剥離液の種類にかかわらずエッチングレートＥ／Ｒ比は０と同じである（前記表７のＮｏ．３、４を参照）ため、これらの移動度およびＳ値はいずれも同等であった。
【０２１２】
これに対し、第１の酸化物半導体層として表６のＣ（ＩＧＺＯ）を用いた場合、ウェットエッチング液による膜減りが生じたため（本実施例では示さず）、表８のＮｏ．５（レジスト剥離液Ａを使用）およびＮｏ．６（レジスト剥離液Ｂを使用）は、いずれもストレス耐性が大きく低下し、Ｓ値が大きく増加すると共に、移動度もやや低下した。なお、Ｎｏ．６では、前記表７のＮｏ．６に示すとおり、レジスト剥離液Ｂの使用による膜減りの増加も見られた（エッチングレートＥ／Ｒ比＝１．０）ため、移動度、Ｓ値、ΔＶｔｈのいずれの特性も、Ｎｏ．５に比べて低下した。
【０２１３】
なお、本実施例ではソース−ドレイン電極としてＭｏの単層膜を用いたときの結果を示したが、ソース−ドレイン電極の種類はこれに限定されず、例えば、ＭｏとＡｌの二層構造からなる積層構造、ＭｏとＡｌとＭｏの三層構造からなる電極を使用しても同様の結果が得られることを確認している。
【０２１４】
実施例４（ＢＣＥ型ＴＦＴ）
本実施例では、ドライエッチング法を用いてソース−ドレイン電極をエッチングしたこと以外は前記実施例３と同様にしてＢＣＥ型ＴＦＴを作製し、各特性を評価した。
【０２１５】
以下では、前記実施例３と異なる、ドライエッチング工程のみ説明する。本実施例では、ソース−ドレイン電極（Ｓ／Ｄ電極）を形成するため、純Ｔｉ膜を形成した。前述したゲート電極と同様にＤＣスパッタリング法により成膜（膜厚は１００ｎｍ）とした後、フォトリソグラフィおよびドライエッチングによりパターニングを行った。
【０２１６】
ドライエッチングには、特開２００４−５５８４２号公報に記載されたＩＣＰ（誘導結合プラズマ）式ドライエッチング装置を用いた。上記公報に記載のプラズマ発生装置は、誘導窓が平板タイプのいわゆるＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｆｅｒ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌｏｓｍａ）タイプのプラズマ処理装置（エッチャー）である。平板の石英誘導窓上に１ターンの１３．５６ＭＨｚのＲＦアンテナが整合器を介して設置され、石英誘導窓直下に誘導結合によって高密度プラズマが生成される。基板を載置する基板サセプタには４００ｋＨｚの基板バイアス用低周波を印加したものを用いた。この装置を用いてエッチングを行った。エッチング条件は、ガス流量：Ａｒ／Ｃｌ２＝３００／２００ｓｃｃｍ、ガス圧：１．９Ｐａ、アンテナに印加した電力（ソースＲＦ）：５００Ｗ、基板バイアス：６０Ｗ、基板温度（サセプタ温度）：２０℃とした。パターニングによりＴＦＴのチャネル長を１０μｍ、チャネル幅を２００μｍとした。ソース−ドレイン電極の短絡を防いでパターニングを確実に行うため、ソース−ドレイン電極の膜厚に対して５０％相当の時間分、上記ドライエッチング時間を更に調整（オーバーエッチ）した。ドライエッチング後には、レジストやＳ／Ｄ配線パターンに付着した反応生成物と空気中の水分が反応し、塩酸（ＨＣｌ）を発生することによって、Ａｌなどが腐食するアフターコロージョンを防止するために、チャンバーから大気開放せずに真空一貫において、酸素プラズマによる灰化処理（アッシュ）によるレジスト表面の硬化層除去を行った。その後、レジスト剥離液Ａおよびレジスト剥離液Ｂを用いて、レジストを除去した。
【０２１７】
その後、上記実施例３と同様にして保護膜、コンタクトホール７を形成してＴＦＴを得た。そして上記実施例３と同様にして各種特性を評価した。
【０２１８】
これらの結果を表９に示す。
【０２１９】
【表９】
2015156482.tif 000012
【０２２０】
表９のＮｏ．１〜４は、本発明で規定する第１および第２の酸化物半導体層を用いた例であり、レジスト剥離液の種類にかかわらず、静的特性（移動度およびＳ値）、およびストレス耐性の両方に優れていた。
【０２２１】
一方、第１の酸化物半導体層として表６のＢを用いた表９のＮｏ．３（レジスト剥離液Ａを使用）とＮｏ．４（レジスト剥離液Ｂを使用）を対比すると、前記表７に示すとおり、レジスト剥離液の種類にかかわらずエッチングレートＥ／Ｒ比は同じであるため、これらの移動度およびＳ値はいずれも同等であった。
【０２２２】
これに対し、第１の酸化物半導体層として表６のＣ（ＩＧＺＯ）を用いた場合、ウェットエッチング液による膜減りが生じたため、表９のＮｏ．５（レジスト剥離液Ａを使用）およびＮｏ．６（レジスト剥離液Ｂを使用）では、ストレス耐性が大きく低下した。なお、移動度およびＳ値の静的特性については、本実施例ではドライエッチングによる膜減りは軽微であったため（本実施例では示さず）静的特性の低下幅は少なく、Ｎｏ．５では、Ｓ値および移動度は良好であった。但し、Ｎｏ．６では、レジスト剥離液Ｂの使用により膜減りの増加が見られたため、移動度が大きく低下し、且つ、Ｓ値も大きく増加した。
【０２２３】
なお、本実施例ではソース−ドレイン電極としてＴｉの単層膜を用いたときの結果を示したが、ソース−ドレイン電極の種類はこれに限定されず、例えば、ＴｉとＡｌの二層構造からなる積層構造、ＴｉとＡｌとＴｉの三層構造からなる電極を使用しても同様の結果が得られることを確認している。
【符号の説明】
【０２２４】
１  基板
２  ゲート電極
３  ゲート絶縁膜
４  第２の酸化物半導体層
４Ａ  第１の酸化物半導体層
５  ソース−ドレイン電極
６  保護膜（絶縁膜）
７  コンタクトホール
８  エッチストッパー層
【図１】
2015156482.tif 000013
【図２】
2015156482.tif 000014
【図３】
2015156482.tif 000015
【図４】
2015156482.tif 000016