(57)【要約】【課題】半導体層として酸化物半導体層を用いたＴＦＴを備え、かつ反射電極にＡｌ系膜を用いた有機ＥＬディスプレイであって、前記反射電極に要求される特性（高い反射率、小さい表面粗さ、および低い電気抵抗率）を示すと共に、ＴＦＴ特性に優れて安定的に駆動する有機ＥＬディスプレイを実現する。【解決手段】本発明の有機ＥＬディスプレイは、基板上に少なくとも、酸化物半導体層と、ソース−ドレイン電極と、該ソース−ドレイン電極を保護する保護膜と、反射電極と、発光層を含む有機層とを有する有機ＥＬディスプレイであって、前記反射電極が、希土類元素を０．６原子％以上４．０原子％以下含むＡｌ合金膜を有するものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも、酸化物半導体層と、ソース−ドレイン電極と、該ソース−ドレイン電極を保護する保護膜と、反射電極と、発光層を含む有機層とを有する有機ＥＬディスプレイであって、
前記反射電極は、希土類元素を０．６原子％以上４．０原子％以下含むＡｌ合金膜を有することを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
【請求項２】
前記保護膜の厚さが１００ｎｍ以上である請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬディスプレイに関する。特には、酸化物半導体層を含む薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬディスプレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自発光型のフラットパネルディスプレイの１つである有機エレクトロルミネッセンス（以下、「有機ＥＬ」と記載する）ディスプレイは、ガラス板などの基板上に有機ＥＬ素子をマトリックス状に配列して形成した全固体型のフラットパネルディスプレイである。有機ＥＬディスプレイでは、陽極（アノード）と陰極（カソード）がストライプ状に形成されており、それらが交差する部分が画素（有機ＥＬ素子）にあたる。この有機ＥＬ素子に外部から数Ｖの電圧を印加して電流を流すことで、有機分子を励起状態に押し上げ、それが元の基底状態（安定状態）へ戻るときにその余分なエネルギーを光として放出する。この発光色は有機材料に固有のものである。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、自己発光型かつ電流駆動型の素子であり、その駆動方式にはパッシブ型とアクティブ型がある。このうちアクティブ型は、大型化が可能であり、フルカラー化にも適している。アクティブ型の有機ＥＬ素子は、サブピクセルごとにＴＦＴ（薄膜トランジスタ）と有機ＥＬ素子が電気的に接続されており、ＴＦＴがスイッチングすると電荷が有機ＥＬ素子に注入され、サブピクセルが発光する。上記ＴＦＴを構成する半導体には、従来、低温多結晶Ｓｉ（ＬＴＰＳ）やアモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ）等が使用されてきた。
【０００４】
前記ＬＴＰＳは、電圧駆動型の液晶ディスプレイと異なり、電流駆動型である有機ＥＬディスプレイにおいて、移動度が高く、より大きな電流を流すことができるとして用いられてきた。しかし前記ＬＴＰＳは、ディスプレイの製造工程数が多いため、高い製造コストが課題の一つである。また、シリコンの結晶化工程で用いるレーザーアニール装置は、ガラス基板の大面積化への対応が容易ではなく、大規模な設備投資が必要になることも製造者の負担となっていた。
【０００５】
最近では、ＴＦＴにおける半導体として、上記ａ−Ｓｉ等よりも移動度の高い（移動度が１０ｃｍ2／Ｖｓ以上である）酸化物半導体の適用が検討されている（例えば特許文献１や特許文献２）。酸化物半導体は、スパッタ装置で成膜することが可能であり、大面積化への対応が容易であり、また大規模な設備投資の必要がないといったメリットを有する。
【０００６】
前記酸化物半導体には、インジウム、ガリウム、亜鉛、スズの酸化物を組み合わせたアモルファス酸化物半導体が一般によく知られている。中でも、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ（以下「ＩＧＺＯ」と呼ぶ）は、高いキャリア移動度とＴＦＴ特性が安定的なため、広く用いられている。例えば非特許文献１には、半導体層（活性層）として、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１．１：１．１：０．９（原子比）の酸化物薄膜を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が示されている。また、上記ＩＧＺＯの他に、移動度が３０ｃｍ2／Ｖｓを超えるＩｎ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏも開発されており、有機ＥＬディスプレイに要求される半導体特性を備えた酸化物半導体の開発が進んでいる。
【０００７】
ＴＦＴの半導体層には、次の特性が要求される。即ち、キャリア移動度（濃度）が高いことに加え、ＴＦＴのスイッチング特性（トランジスタ特性、ＴＦＴ特性）に優れていることが要求される。具体的には、（１）オン電流（ゲート電極とドレイン電極に正電圧をかけたときの最大ドレイン電流）が高く、（２）オフ電流（ゲート電極に負電圧を、ドレイン電圧に正電圧を夫々かけたときのドレイン電流）が低く、（３）Ｓ値（Ｓｕｂｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  Ｓｗｉｎｇ、サブスレッショルド  スィング、ドレイン電流を１桁あげるのに必要なゲート電圧）が低く、（４）しきい値（ドレイン電極に正電圧をかけ、ゲート電圧に正負いずれかの電圧をかけたときにドレイン電流が流れ始める電圧であり、しきい値電圧とも呼ばれる）が時間的に変化せず安定であること（基板面内で均一であることを意味する）などが要求される。
【０００８】
しかし酸化物半導体を用いた場合、その特性は、有機ＥＬディスプレイの製造条件の影響を受けやすい。よって、特性の変動をいかに制御するかが重要な課題である。具体的には、酸化物半導体層の成膜時や、製造工程途中の熱履歴を受けたときに、周辺の材料から酸化物半導体層中に拡散する水素や水分の影響を受けて酸素欠損や準位が形成され、キャリアがトラップされてキャリア濃度が変動するといった問題がある。例えば非特許文献２には、トランジスタの特性を変動させる要因として、水素が挙げられている。プラズマＣＶＤ法を用いて形成したゲート絶縁膜や保護膜は、一般的に水素を数ａｔ．％〜数十ａｔ．％含有している。この水素量は、成膜条件によって変動する。ゲート絶縁膜や保護膜に含まれる水素は、成膜後の熱履歴を受けると拡散し、接している酸化物半導体層へも拡散するといわれる。酸化物半導体層へ拡散した水素の挙動は明確ではないが、水素イオンの場合はアクセプタとして振る舞い、酸化物半導体層中で還元反応により酸素欠損の起因となる可能性があり、信頼性を劣化させるといわれる。あるいは、酸化物半導体層中で生じたダングリングボンドを拡散した水素が終端するともいわれる。いずれにせよ、水素は非常に活性で拡散しやすく、特に酸化物半導体層の電気的特性に影響を与える物質である。同様に大気中に存在する水分も酸化物半導体層の特性に影響を与えることがわかっている。これらの影響を受けて酸化物半導体層の膜質が劣化すると、ＴＦＴの信頼性を損ない、ディスプレイの表示品位が低下する。さらに影響が大きな場合は、ＴＦＴそのものの駆動が損なわれる場合がある。
【０００９】
一方、有機ＥＬディスプレイで用いられるアノード電極には、有機ＥＬ素子から放射された光を反射する目的を兼ねて、ＩＴＯやＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）に代表される透明酸化物導電膜と反射膜との積層構造が用いられる（反射兼アノード電極）。この反射兼アノード電極で用いられる反射膜として、モリブデン、クロム、アルミニウムや銀などの反射性金属膜が一般に用いられる。反射率のみを考慮すれば、銀が反射膜の理想的な材料である。しかし銀は、表示装置の作製プロセスで用いるプラズマやエッチング液により凝集が生じ易いといった問題や材料コストが高いなど実用上克服すべき課題が多い。
【００１０】
一方、反射率のみを考慮すれば、アルミニウムも反射膜として良好である。例えば特許文献３には、反射膜として純Ａｌ膜またはＡｌ−Ｎｄ膜が開示されている。この特許文献３には、Ａｌ−Ｎｄ膜が優秀な反射特性を示す旨も記載されている。しかしながら、半導体層として酸化物半導体層を形成した技術ではない。従って、半導体層として酸化物半導体層を具備したＴＦＴを用いる場合、上記反射電極の材料選択には、酸化物半導体層の特性を考慮した検討が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４５６８８２８号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０８８７３号公報
【特許文献３】特開２００５−２５９６９５号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】固体物理、ＶＯＬ４４、Ｐ６２１（２００９）
【非特許文献２】Ｎ．Ｓａｉｔｏ ｅｔ ａｌ．，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ２０１０  Ｄｉｇ．（ＩＤＷ’１０），ｐｐ．１８５５−１８５８（２０１０）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、半導体層として酸化物半導体層を用いたＴＦＴを備え、かつ反射電極にＡｌ系膜を用いた有機ＥＬディスプレイであって、前記反射電極に要求される特性（高い反射率、小さい表面粗さ、および低い電気抵抗率）を示すと共に、ＴＦＴ特性に優れて安定的に駆動する有機ＥＬディスプレイを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決し得た本発明の有機ＥＬディスプレイは、基板上に少なくとも、酸化物半導体層と、ソース−ドレイン電極と、該ソース−ドレイン電極を保護する保護膜と、反射電極と、発光層を含む有機層とを有する有機ＥＬディスプレイであって、前記反射電極が、希土類元素を０．６原子％以上４．０原子％以下含むＡｌ合金膜を有する点に特徴を有する。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態において、前記保護膜の厚さは１００ｎｍ以上である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、反射電極に要求される特性（反射率や電気抵抗率など）を満たすと共に、優れたＴＦＴ特性（特には、酸化物半導体層のキャリア濃度が低いこと）を満たす、Ａｌ系反射電極を実現できる。そしてこのＡｌ系反射電極と、酸化物半導体層を有するＴＦＴとが備わった有機ＥＬディスプレイとして、ＴＦＴ特性に優れて安定的に駆動し、表示品位の高い有機ＥＬディスプレイを、製造コストを抑えて提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１（ａ）】図１（ａ）は、本発明に係るエッチストッパー型ＴＦＴを備えた有機ＥＬ素子の概略断面図である。
【図１（ｂ）】図１（ｂ）は、実施例で用いたホール素子の概略断面図である。
【図２】図２は、実施例１における反射電極（Ａｌ合金膜）のＮｄ量とキャリア濃度との関係を示した図である。
【図３】図３は、実施例１における反射電極（Ａｌ合金膜）の、Ｎｄ量と反射率の関係を示した図である。
【図４】図４は、実施例１における反射電極（Ａｌ合金膜）の、Ｎｄ量と表面粗さ（Ｒａ）の関係を示した図である。
【図５】図５は、実施例１における反射電極（Ａｌ合金膜）の、Ｎｄ量と電気抵抗率の関係を示した図である。
【図６】図６は、実施例２における反射電極（Ａｌ合金膜）のＮｄ量と、マイクロ波光導電減衰法により求めたピーク値との関係を示した図である。
【図７】図７は、実施例２におけるエッチストッパー層の膜厚と、マイクロ波光導電減衰法により求めたピーク値との関係を示した図である。
【図８】図８は、実施例２における熱処理温度（アニール温度）と、マイクロ波光導電減衰法により求めたピーク値との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、本発明に至った経緯から説明する。上述の通り、従来の有機ＥＬディスプレイでは、反射電極として銀（Ａｇ）系膜が用いられてきた。しかし銀は、材料コストが高く、銀薄膜は酸化や硫化、またはハロゲンと反応して凝集し、反射率が低下するといった課題がある。そのため、表示装置の長期信頼性を確保するための高度な工程管理が必要であった。そこで、銀の次に高い反射率を有するアルミニウム系の材料を、有機ＥＬディスプレイの反射電極に適用する動きがある。銀薄膜と比較するとアルミニウム薄膜の反射率は低く、発光効率が低下するため、これまであまり検討されていなかった。しかしながら、発光層に用いられる有機ＥＬ材料の特性が改善されて、従来よりも高い発光特性を確保できるようになったことや、ＴＶなど室内で使用するディスプレイは、輝度が抑えられることやスマートフォンと比べて低消費電力化の要求がそれほど高くないといった実情から、銀よりも材料コストが低く、歩留まり改善を期待できるＡｌ系材料の使用が見直されている。
【００１９】
ところが本発明者らは、酸化物半導体層を備えたＴＦＴを使用し、かつ反射電極に純Ａｌ膜を用いた場合に、上記酸化物半導体層のキャリア濃度が増加し、ＴＦＴ特性が劣化することを確認した。銀薄膜を反射電極に使用した場合には見られない現象である。この現象を受けて、Ａｌ系材料を反射電極に適用するには、優れたＴＦＴ特性を確保することのできる（特には、酸化物半導体層のキャリア濃度増加を抑制する）材料を見出す必要があるとの認識に至った。
【００２０】
本発明者らは、上記事情に鑑みて、ＴＦＴに酸化物半導体層の備わった有機ＥＬディスプレイにおいて、反射電極用材料として、反射電極に要求される基本特性（反射率が高いこと、表面粗さが小さいこと、および電気抵抗率が小さいこと）を満たすと共に、優れたＴＦＴ特性（特には、酸化物半導体層のキャリア濃度が低い）を満たすＡｌ系材料を得るべく、種々の検討を重ねてきた。
【００２１】
その結果、反射電極用のＡｌ系材料として、希土類元素を０．６原子％（ａｔ％）以上４．０原子％以下含むＡｌ合金を用いれば、反射電極に要求される基本特性（反射率が高いこと、表面粗さが小さいこと、および電気抵抗率が小さいこと）を満たしつつ、ＴＦＴの特性改善（特には、酸化物半導体層のキャリア濃度を低くすること）にも有効であることを見出し、本発明を完成させた。
【００２２】
本発明では、酸化物半導体層を有するＴＦＴの特性（特には、酸化物半導体層のキャリア濃度の変動）に着目して、Ａｌ合金中の希土類元素量を検討し、その結果、キャリア濃度の変動抑制効果（本発明においてはキャリア濃度を低く抑える効果）が得られることを見出した点に最大の特徴を有する。
【００２３】
上記キャリア濃度の変動抑制効果を得るため、反射電極を構成するＡｌ合金膜に含まれる希土類元素量を０．６原子％以上とする。前記希土類元素量は、好ましくは０．８原子％以上、より好ましくは１．０原子％以上、更に好ましくは１．２原子％以上である。一方、希土類元素量が多過ぎると、反射電極に要求される基本特性（反射率や表面粗さ、電気抵抗率）が低下する傾向にある。よって、希土類元素量は４．０原子％以下とする。該希土類元素量は、好ましくは３．０原子％以下、より好ましくは２．０原子％以下である。
【００２４】
前記希土類元素とは、ランタノイド元素（周期表において、原子番号５７のＬａから原子番号７１のＬｕまでの１５元素）に、Ｓｃ（スカンジウム）とＹ（イットリウム）とを加えた元素群であり、これらを単独で、または二種以上を併用することができる。例えば、Ｎｄ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｄｙなどを使用することができる。
【００２５】
上記Ａｌ合金膜は、上記希土類元素の他に、（ａ）Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、およびＣｏよりなる群から選択される１種以上の元素や、（ｂ）ＴｉおよびＢよりなる群から選択される１種以上の元素を含んでいてもよい。上記（ａ）の元素は、透明画素電極との接続において、接続抵抗を抑える（ダイレクトコンタクトを実現する）等の効果を有する元素であり、合計で例えば０．１〜２原子％を含有させることができる。また、上記（ｂ）の元素は、例えばスパッタリング法で膜質の良好なＡｌ合金膜を得るべく、組織の微細なターゲットを得るのに有用な元素であり、合計で例えば１０〜２００質量ｐｐｍを含有させることができる。
【００２６】
本発明の反射電極を構成する上記Ａｌ合金膜は、上記希土類元素（更には必要に応じて上記Ｎｉ等）を含み、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなる。
【００２７】
上記Ａｌ合金膜の膜厚は、例えば５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることができる。
【００２８】
本発明に係る反射電極は、上記Ａｌ合金膜のみからなる場合の他、該Ａｌ合金膜とその他の膜との積層膜からなるものであってもよい。前記その他の膜として、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ等の純金属または合金からなる下地層（膜厚は例えば１０〜５０ｎｍ）が、上記Ａｌ合金膜の保護膜側の面に形成されていてもよい。
【００２９】
次に、本発明の有機ＥＬディスプレイのＴＦＴ中の酸化物半導体層について述べる。
【００３０】
上記酸化物半導体層として、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、およびＧａよりなる群から選択される１種以上の金属元素の酸化物からなるものを用いることができる。例えば、Ｉｎ、Ｇａ、ＺｎおよびＯから構成されるＩＧＺＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ（原子比）＝１：１：１）を用いることができる。その他、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏ、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ、ＺｎＯ、Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏ等を用いることもできる。これらの組成比は特に限定されず、通常用いられる範囲のものを使用することができる。
【００３１】
上記酸化物半導体層の密度は６．０ｇ／ｃｍ3以上であることが好ましい。酸化物半導体層の密度が高くなると膜中の欠陥が減少して膜質が向上するため、ＴＦＴ素子の電界効果移動度が大きく増加し、電気伝導性も高くなり、安定性が向上する。上記酸化物半導体層の密度は高い程良く、６．１ｇ／ｃｍ3以上であることがより好ましく、６．２ｇ／ｃｍ3以上であることが更に好ましい。上記酸化物半導体層の密度は、特開２０１２−１６４９６３号公報に記載の「酸化物膜の密度」の測定方法によって求めることができる。
【００３２】
上記酸化物半導体層の厚さは特に限定されない。例えば該厚さを、好ましくは１０ｎｍ以上、より好ましくは２０ｎｍ以上、更に好ましくは３０ｎｍ以上、好ましくは２００ｎｍ以下、より好ましくは１００ｎｍ以下とすることが挙げられる。
【００３３】
以上、酸化物半導体層について説明した。以下では、本発明の有機ＥＬディスプレイのＴＦＴにおけるその他の部分について説明する。
【００３４】
ソース−ドレイン電極を保護する保護膜（「層間絶縁膜」ともいう）は、厚いほどキャリア濃度の変動が抑制されるため好ましく、この観点からは、保護膜の厚さを１００ｎｍ以上とすることが好ましい。上記保護膜の厚さは、より好ましくは１５０ｎｍ以上、更に好ましくは２００ｎｍ以上であり、上限はおおよそ４００ｎｍである。上記保護膜が薄くなるとキャリア濃度の変動が生じやすい傾向にあるが、本発明によれば、上記保護膜が、例えば２００ｎｍ以下、更には１５０ｎｍ以下であっても、上記反射電極を有しているため、キャリア濃度の変動が抑えられる。
【００３５】
有機ＥＬディスプレイのＴＦＴにおけるその他の部分として、ソース−ドレイン電極、発光層を含む有機層は、一般的に用いられているものを使用することができる。
【００３６】
次に、図１（ａ）を参照しながら、本発明の有機ＥＬディスプレイおよびその製造工程の実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば図１（ａ）は、エッチストッパー型と呼ばれるＴＦＴ構造であるが、下記エッチストッパー層９を有さないバックチャネルエッチ（ＢＣＥ）構造のＴＦＴにも適用可能である。
【００３７】
図１（ａ）において、まず、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、その上に酸化物半導体層４が形成されている。酸化物半導体層４上にはエッチストッパー層９（絶縁膜）が形成され、その上にソース−ドレイン電極５と、このソース−ドレイン電極５を保護する保護膜（絶縁膜）６を形成し、コンタクトホール７を介して反射電極８がドレイン電極５に電気的に接続されている。反射電極８の表面にはアノード電極１０としてＩＴＯ膜またはＩＺＯ膜が形成される。その後、図１（ａ）には示していないが、感光性樹脂で隔壁を形成し、有機層（例えばホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層）、更にはカソード電極の順にマスク蒸着して有機ＥＬ素子が完成する。
【００３８】
以下、各工程について説明する。
【００３９】
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。これらを形成する方法は限定されず、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とゲート絶縁膜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２として、電気抵抗率の低いＡｌやＣｕ、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、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜などが代表的に例示される。その他、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。
【００４０】
次いで酸化物半導体層４（例えばＩＧＺＯ）を形成する。酸化物半導体層４は、薄膜と同組成のスパッタリングターゲット（例えばＩＧＺＯ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好ましい。あるいは、複数の種類のスパッタリングターゲットを用いたコスパッタ法により成膜してもよい。
【００４１】
酸化物半導体層４のキャリア濃度を制御するには、スパッタリング時の酸素添加量（酸素分圧）を制御することが好ましい。最適な酸素添加量はスパッタ装置やＴＦＴ作製プロセスにより異なるため、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。
【００４２】
また、上述の通り酸化物半導体層４の密度を制御する（好ましくは６．０ｇ／ｃｍ3以上とする）には、スパッタリング成膜時のガス圧、投入パワー、基板温度を適切に制御することが好ましい。例えば成膜時のガス圧を低くすると、スパッタ原子同士の散乱が少なくなるため、緻密（高密度）な膜を成膜できると考えられる。よって成膜時のガス圧は低い程よく、おおむね１〜３ｍＴｏｒｒの範囲内に制御することが推奨される。また、投入パワーも低い程よく、おおむね２．０Ｗ／ｃｍ2以上に設定することが推奨される。成膜時の基板温度は、おおむね室温〜２００℃の範囲内に制御することが推奨される。
【００４３】
酸化物半導体層４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４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い。この熱処理（プレアニール）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。また、このプレアニール処理を行うことによって、酸化物半導体層４の密度を高めることができる。プレアニールは、例えば、大気雰囲気下にて、おおむね２５０〜４００℃（好ましくは３００℃以上、より好ましくは３３０℃以上）で１０分〜３時間行うことが推奨される。
【００４４】
プレアニールの後、エッチストッパー層９を形成する。エッチストッパー層９はソース−ドレイン電極５の加工の際に、酸化物半導体層４のチャネル表面を保護するために形成される。エッチストッパー層９として例えばＳｉＯ2膜を、シランとＮ2Ｏを用いてＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって形成することが挙げられる。上記エッチストッパー層９の膜厚は、２００ｎｍ以上とすることが好ましく、より好ましくは２５０ｎｍ以上であり、その上限は例えば４００ｎｍ以下とすることができる。
【００４５】
酸化物半導体層４のチャネル部分にエッチストッパー層９を残すように、パターニングを行い、さらにソース−ドレイン電極５を形成する。ソース−ドレイン電極５を構成する材料の種類は特に限定されず、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２と同様に、Ａｌ、ＭｏやＣｕなどの金属または合金を用いてもよいし、純Ｔｉを用いてもよい。ソース−ドレイン電極５の形成方法としては、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（例えば純Ｍｏ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を行って電極を形成することができる。
【００４６】
次に、ソース−ドレイン電極５の上に保護膜（絶縁膜）６をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって成膜する。該保護膜６として、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）、またはこれらを積層したものを用いることができる。上記保護膜６は、スパッタリング法で形成してもよい。
【００４７】
更に、常法に基づき、コンタクトホール７を形成する。次いで、本発明で規定のＡｌ合金膜で構成される反射電極８を形成し、このコンタクトホール７を介して、前記反射電極８をドレイン電極５に電気的に接続させる。前記Ａｌ合金膜の形成方法として、例えば、スパッタリング法（例えばＤＣスパッタリング法）や真空蒸着法などが挙げられる。
【００４８】
前記Ａｌ合金膜を例えばスパッタリング法で形成する場合、形成条件として、例えば、以下の条件を採用することができる。
・キャリアガス：アルゴンガス
・基板温度：室温〜１５０℃
・到達真空度：１×１０-5Ｔｏｒｒ以下（１．３×１０-3Ｐａ以下）
・成膜時の（Ａｒ）ガス圧：１〜４ｍＴｏｒｒ
・ＤＣスパッタリングパワー密度（ターゲットの単位面積当たりのＤＣスパッタリングパワー）：１．０〜２０Ｗ／ｃｍ2
【００４９】
更に反射電極８上にアノード電極１０（例えば膜厚５０〜２００ｎｍ）を形成し、次いで、有機層（発光層等）を塗り分けるために、感光性の樹脂を用いて隔壁を反射電極上に形成する。フォトリソグラフィによって隔壁パターンを形成した後、隔壁をキュアする（樹脂層のアニール硬化を行う）ために、例えば窒素雰囲気中にて、おおむね２００〜２５０℃で１０分〜２時間の熱処理を行うことが推奨される。
【００５０】
本発明では、キャリア濃度は、規定の反射電極を形成後に１０14ｃｍ-3から１０17ｃｍ-3の間であることが好ましい。より好ましくはキャリア濃度が１０15ｃｍ-3から１０16ｃｍ-3の間である。また、本発明に係る反射電極は、基本特性として、２５０℃で３０分間の熱処理後に、波長４５０ｎｍでの反射率が８８％以上であること、有機層におけるリークや短絡などのトラブルを抑えるために、反射電極の表面粗さ（算術平均粗さ、Ｒａ）は１．２ｎｍ以下（より好ましくは１．０ｎｍ以下）であること、更にサブピクセルに均一に電流を流すために、電気抵抗率は１５μΩｃｍ以下（より好ましくは１０μΩｃｍ以下）であることを満たす。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００５２】
［実施例１］
実施例１では、図１（ａ）に示す反射電極を備えた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、ＴＦＴ特性（電界効果移動度、Ｓ値およびしきい値電圧）を評価すると共に、上記ＴＦＴの形成工程を模擬した工程で、図１（ｂ）に示すホール素子（図１（ｂ）において、図１（ａ）と同じ構成部分には、同一の番号を付している）を同一基板上に作製し、キャリア濃度を測定・評価した。更には、反射電極の基本特性（反射率、表面粗さ、および電気抵抗率）も評価した。
【００５３】
以下では、図１（ａ）に示すＴＦＴの製造工程を示すが、図１（ｂ）における図１（ａ）と同じ構成部分は、図１（ａ）のＴＦＴと同様にして形成した。
【００５４】
まず、ガラス基板１（コーニング社製イーグル２０００、直径約１００ｍｍ×厚さ０．７ｍｍ）上に、ゲート電極２として純Ｍｏ膜（１００ｎｍ）、およびゲート絶縁膜３としてＳｉＯ2膜（２００ｎｍ）を順次成膜した。前記ゲート電極２は、純Ｍｏのスパッタリングターゲットを使用し、ＤＣスパッタ法により形成した。スパッタリングの条件は、室温にて、成膜パワー密度：３．８Ｗ／ｃｍ2、ガス圧：２ｍＴｏｒｒ、Ａｒガス流量：２０ｓｃｃｍとした。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、成膜温度：３２０℃、成膜時のガス圧：１３３Ｐａの条件で成膜した。
【００５５】
次に、ＩＧＺＯターゲットを用い、直流放電を用いたスパッタリング法によって、酸化物半導体層４（膜厚２００ｎｍ）として、Ｉｎ、Ｇａ、ＺｎおよびＯから構成されるＩＧＺＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ（原子比）＝１：１：１）を形成した。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（酸素添加量）：１００×Ｏ2／（Ａｒ＋Ｏ2）＝４％
・成膜パワー密度（投入パワー）：２．５５Ｗ／ｃｍ2
【００５６】
この様にして得られた酸化物半導体層の密度は、いずれも６．０ｇ／ｃｍ3以上であった。
【００５７】
上記のようにして酸化物半導体層４を形成した後、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。ウェットエッチャント液としては、関東化学製「ＩＴＯ−０７Ｎ」を使用した。本実施例では、形成した全ての酸化物半導体層４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。
【００５８】
上記酸化物半導体層４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。プレアニール処理は、大気雰囲気にて、３５０℃で１時間行った。
【００５９】
次に、エッチストッパー層９として、ＳｉＯｘ（膜厚１００ｎｍ）をＣＶＤ法で形成した。ＳｉＯｘ膜の形成にはＮ2ＯおよびＳｉＨ4の混合ガスを用い、成膜パワーを１００Ｗ、成膜温度を２００℃とした。
【００６０】
次に、ソース−ドレイン電極５として、純Ｍｏ膜（１００ｎｍ）を、酸化物半導体層４上に形成した。上記純Ｍｏ膜の成膜条件は、投入パワー：ＤＣ３００Ｗ、ガス圧：２ｍＴｏｒｒ、基板温度：室温とした。電極のパターニングはフォトリソグラフィを使用し、混酸エッチャント（燐酸、硝酸および酢酸の混合液）を用いてウェットエッチングにより加工した。
【００６１】
このようにしてソース−ドレイン電極５を形成した後、該ソース−ドレイン電極５を保護する保護膜６として、ＳｉＯｘ膜（膜厚１００ｎｍ）をＣＶＤ法で形成した。上記ＳｉＯｘ膜の形成にはＮ2ＯおよびＳｉＨ4の混合ガスを用いた。また成膜条件は、成膜パワー：１００Ｗ、成膜温度：１５０℃とした。
【００６２】
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、反射電極８を電気的に接続するためのコンタクトホール７を保護膜６に形成した。同時に、図１（ａ）には示していないが、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を保護膜６に形成した。
【００６３】
尚、ホール素子の形成では、図１（ｂ）に示す通り、上記エッチストッパー層９および保護膜６を形成後に、ソース−ドレイン電極５と酸化物半導体層４を接続するためのコンタクトホール７を上記と同様にして形成した。
【００６４】
次に反射電極８として表１に示す成分組成のＡｌ系膜（膜厚１００ｎｍ）を形成した。該Ａｌ系膜の形成は、ＤＣスパッタリング法を用い、キャリアガス：アルゴンガス、成膜パワー：２００Ｗ、ガス圧：２ｍＴｏｒｒの条件で行った。
【００６５】
本実施例における評価にあたっては、アノード電極１０と隔壁（図示せず）の形成以降は実施していない。ただし隔壁形成後の熱処理（キュア工程）を模擬して、窒素雰囲気にて２５０℃で３０分間の熱処理を行った。次いで、前記反射電極８にエッチングを施して、パターンを形成し、反射電極８を備えたＴＦＴを得た。同一基板上には図１（ｂ）のホール素子を形成するが、ホール特性を評価するため、キュア工程を模擬した前記熱処理後にエッチング液を用いて、ホール素子上の電極（ソース−ドレイン電極５、および反射電極８）の除去を行った。
【００６６】
また、参考例として反射電極に純Ａｇ膜を用いた試料、比較例として反射電極に純Ａｌ膜を用いた試料も作製した。
【００６７】
表１に示す通り、上記参考例および比較例を含めた合計８種類の試料を用いて、下記（１）〜（４）に示す通りＴＦＴ特性と、下記（５）に示す通りホール素子のキャリア濃度を評価した。尚、反射電極を構成する膜の組成は、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ発光分析法）で同定した。
【００６８】
（１）トランジスタ特性の測定
トランジスタ特性の測定は、Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製「ＨＰ４１５６Ｃ」の半導体パラメータアナライザーを使用した。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
【００６９】
（２）しきい値電圧（ＶT）
しきい値電圧とは、おおまかにいえば、トランジスタがオフ状態（ドレイン電流の低い状態）からオン状態（ドレイン電流の高い状態）に移行する際のゲート電圧の値である。本実施例では、ドレイン電流が、オン電流とオフ電流の間の１ｎＡ付近であるときの電圧をしきい値電圧と定義した。
【００７０】
（３）Ｓ値
Ｓ値は、Ｉd−Ｖg特性においてオフ状態からオン状態に立ち上がる際のドレイン電流を一桁増加させるのに必要なゲート電圧の最小値である。このＳ値が低いほどドレイン電流の増加が急峻となり、デバイス特性が良好であることを示す。
【００７１】
（４）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。μFEは下記式（１）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。
【００７２】
【数１】
2015032520.tif 000002
【００７３】
上記（２）〜（４）で求めたＶT、Ｓ値およびμFEを表１に示す。
【００７４】
【表１】
2015032520.tif 000003
【００７５】
（５）キャリア濃度
キャリア濃度はホール特性を測定して求めた。ホール素子は５ｍｍ角にパターン形成された酸化物半導体層の四隅に、ソース−ドレイン電極と同じ工程で、ソース−ドレイン電極と同じ材料を用いて電極を形成した。ホール素子は磁場と電流の相互作用によるホール効果によって、固体内で両者に直角な方向に発生する電圧（ホール起電力）を利用する。酸化物半導体の膜面と垂直に磁束を加え、直交する電極に電圧、電流を加え、ホール係数を測定することによって、キャリアの種類と濃度を決定することができる。本発明では酸化物半導体層の特性に強く相関があるキャリア濃度に着目し、導出した。その結果を図２に示す。図２における縦軸の、例えば「１．００Ｅ＋１８」は「１．００×１０18」を意味する。尚、反射電極に純Ａｇ膜を用いた参考例のキャリア濃度は、１０14ｃｍ-3程度であった。
【００７６】
（ＴＦＴ特性（スイッチング特性）について）
表１より次のことがわかる。Ｎｏ．１は、ＩＧＺＯを半導体層に用いたＴＦＴであって、反射電極に純Ａｇ膜を用いた参考例である。また、Ｉd−Ｖg特性から算出したＮｏ．１の電界効果移動度等は表１に示す通りであり、良好なＴＦＴ特性を示しているが、上述した通り純Ａｇ膜を反射電極に用いた場合、有機ＥＬディスプレイの製造工程で凝集が生じたり、コスト高となるなどの問題がある。
【００７７】
Ｎｏ．２は、反射電極に純Ａｌ膜を用いた例であるが、表１に示す通り導体化し、スイッチング特性を全く示さなかった。またＮｏ．３は、反射電極にＮｄを含むＡｌ合金膜を用いているが、Ｎｄ量が少なすぎるため、導体化し、スイッチング特性を全く示さなかった。これに対しＮｏ．４〜８は、反射電極に規定量のＮｄを含むＡｌ合金膜を用いているため、優れたＴＦＴ特性が得られた。ただしＮｏ．８は、ＴＦＴ特性は優れているが、Ｎｄ量が過剰であるため、後述する通り電気抵抗率がかなり高くなった。
【００７８】
（キャリア濃度について）
Ｎｏ．１（反射電極が純Ａｇ膜）は、上述の通りキャリア濃度が１０14ｃｍ-3程度であったが、図２に示す通り、Ｎｏ．２（反射電極が純Ａｌ膜）は、１０19ｃｍ-3と急増している。キャリア濃度が高いと酸化物半導体は導体化し、ＴＦＴはスイッチング特性を示さない。Ｎｏ．３〜７は、反射電極として、Ｎｄ量を０．２〜４．０ａｔ％（原子％）の範囲で変化させたＡｌ−Ｎｄ膜を用いた例である。これらのキャリア濃度を評価すると、Ｎｏ．３はＮｄ量が不足しているため、キャリア濃度が高く酸化物半導体は導体化した。これに対し、Ｎｏ．４〜７の通りＮｄ量を０．６原子％以上が含有させることによって、キャリア濃度が１０17ｃｍ-3以下となり、ＴＦＴはスイッチング特性を示した。
【００７９】
（反射電極としての特性（反射率、表面粗さ、および電気抵抗率）の評価）
また、反射電極を構成する皮膜は、反射電極として必要な特性（高い反射率、小さい表面粗さ、および小さい電気抵抗率）も求められるため、これらの特性を、以下の手順で評価した。
【００８０】
［試料の作製］
ガラス基板（コーニング社製イーグル２０００、直径１００ｍｍ×厚さ０．７ｍｍ）上に、反射電極を模擬して表１に示すＡｌ−Ｎｄ膜（膜厚１００ｎｍ）を、ＤＣスパッタリング法を用い、キャリアガス：アルゴンガス、成膜パワー：２００Ｗ、ガス圧：２ｍＴｏｒｒの条件で成膜した。
【００８１】
この基板上にＡｌ−Ｎｄ膜の形成された試料を用いて、下記に示す通り、波長４５０ｎｍでの反射率（熱処理前）および電気抵抗率（熱処理前）を測定した。次いで、上記試料に対し、窒素雰囲気中にて２５０℃で３０分間の熱処理（反射電極形成後のキュア工程を模擬した熱処理）を施し、熱処理後の上記反射率、熱処理後の電気抵抗率、および表面粗さ（Ｒａ）を測定した。
【００８２】
［反射率の測定］
上記試料を用い、ＪＩＳ Ｒ ３１０６に基づき、Ｄ６５光源での波長３８０〜７８０ｎｍの光によって可視光反射率を分光光度計（日本分光株式会社製：可視・紫外分光光度計「Ｖ−５７０」）を用いて測定した。具体的には、基準ミラーの反射光強度に対して、上記作製した試料の反射光強度（測定値）を「反射率」（＝［試料の反射光強度／基準ミラーの反射光強度］×１００％）とした。そして本実施例では、上記熱処理後の試料について、λ＝４５０ｎｍでの反射率が８８％以上の場合を、高い反射率を示すと評価した。上記反射率と反射電極中のＮｄ量との関係を整理した図を図３に示す。
【００８３】
図３から、Ｎｄ量（合金元素量）が増加すると共に反射率は低下する傾向にあるが、上記熱処理によって反射率低下の勾配はゆるやかとなる。熱処理後に８８％以上の反射率を確保するには、Ｎｄ量を６．０原子％以下、特には４．０原子％以下に抑えるのがよいことがわかる。
【００８４】
［表面粗さの測定］
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による測定を行い、表面粗さとして、算術平均粗さ（Ｒａ）を算出した。そして上記熱処理後の試料について、上記Ｒａが１．２ｎｍ以下の場合を表面粗さが小さいと評価した。上記Ｒａと反射電極中のＮｄ量との関係を整理した図を図４に示す。
【００８５】
図４から、Ｒａ：１．２ｎｍ以下を達成するには、Ｎｄ量を０．６原子％以上と増加させるのがよく、Ｒａを更に１．０ｎｍ以下にするには、Ｎｄ量を１．０原子％以上とするのが好ましいことがわかる。
【００８６】
［電気抵抗率の測定］
各試料のシート抵抗を測定した。詳細には、一般に用いられる四探針法でシート抵抗を測定した。このシート抵抗と前記の膜厚から電気抵抗率を算出した。そして上記熱処理後の試料について、上記電気抵抗率が１５μΩｃｍ以下の場合を、電気抵抗率が低いと評価した。上記電気抵抗率と反射電極中のＮｄ量との関係を整理した結果を図５に示す。尚、Ｎｄ量が６．０％のＡｌ−Ｎｄ膜の電気抵抗率は図５に示していないが、熱処理前後ともに１５μΩｃｍを超えて高くなった。
【００８７】
図５から、熱処理後の電気抵抗率：１５μΩｃｍ以下を達成するには、Ｎｄ量を４．０原子％以下とするのがよく、熱処理後の電気抵抗率：１０μΩｃｍ以下を達成するには、Ｎｄ量を３．０原子％以下、更には２．０原子％以下とするのがよいことがわかる。
【００８８】
以上の結果から、Ｎｄ量：０．６〜４．０原子％を含むＡｌ合金膜を反射電極として用いれば、反射電極としての基本特性を満たすと共に、半導体層として酸化物半導体層を用いた場合のＴＦＴ特性も良好であることがわかる。
【００８９】
［実施例２］
実施例２では、下記に説明するマイクロ波光電導減衰法を用いて得られる、酸化物半導体層の特性と相関の高いピーク値と、Ａｌ−Ｎｄ膜（反射電極）中のＮｄ量、エッチストッパー層の膜厚、または熱処理温度との関係について調べた。
【００９０】
（１）マイクロ波光電導減衰法について
半導体薄膜の特性の非接触型評価方法として、マイクロ波光導電減衰法による評価方法が提案されている（特開２００８−１９１１２３号公報等参照）。この技術は、結晶質（多結晶ポリシリコンなど）の半導体薄膜を形成した試料にレーザを照射し、該レーザ照射で励起された過剰キャリアに応じて変化するマイクロ波の反射率を測定することによって、半導体薄膜の結晶性を評価する手法である。
【００９１】
この手法を酸化物半導体層の電気的特性評価に応用し、酸化物半導体の品質管理を行う方法が提案されている（特開２０１２−３３８５７号公報等参照）。この手法は、酸化物半導体層が形成された試料に励起光及びマイクロ波を照射し、前記励起光の照射により変化する前記マイクロ波の前記酸化物半導体層からの反射波の最大値を測定した後、前記励起光の照射を停止し、前記励起光の照射停止後の前記マイクロ波の前記酸化物半導体層からの反射波の反射率の変化を測定し、前記測定した値から、反射波のピーク値およびライフタイム値を算出することによって、前記酸化物半導体層の移動度などの特性を判定するといった、酸化物半導体層の評価方法である。
【００９２】
マイクロ波光導電減衰法では、酸化物半導体層（試料）に照射した励起光が、酸化物半導体層に吸収されて過剰キャリア（励起キャリア）が生成され、この過剰キャリア濃度が増加すると共にその消失速度が増える。そして、キャリア注入速度とキャリア消失速度が等しくなったときに過剰キャリア濃度は一定のピーク値を示す。この様に過剰キャリアの生成と消滅の速度が等しくなると、飽和して一定の値を維持するようになるが、励起光の照射を停止すると、過剰キャリアの再結合や消滅により、過剰キャリアが減少し、最終的には励起光照射前の値に戻ることが知られている。
【００９３】
このようなマイクロ波光導電減衰法を利用して、ピーク値、またはライフタイム値（ピークが生じてから所定レベルに減衰するまでの時間）を測定することによって、酸化物半導体層の特性を判定することができるのは、以下の理由によると考えられる。
【００９４】
酸化物半導体層に照射されたマイクロ波は、酸化物半導体層の自由キャリア濃度で決まる抵抗率に基づいた反射率で反射される。励起光の照射によって過剰キャリアが生成すると酸化物半導体層の抵抗率が減少するため、該抵抗率の減少に伴ってマイクロ波の反射率は増加する。また励起光の照射停止により、過剰キャリア数が減少するに従って抵抗率が上昇するため、マイクロ波の反射率は減少する。
【００９５】
もっとも、マイクロ波の反射波の強度は、励起光の照射により測定部位に生じる過剰キャリアの影響を受けるが、その影響度合いは、試料中の欠陥等の程度にも依存することが分かっている。即ち、酸化物半導体層（試料）に照射したマイクロ波の反射波の強度は、励起光の照射によって一時的に強くなった後に減衰するが、試料中の欠陥等が多いほど、その反射波の強度のピーク値は小さくなり、その減衰時間（キャリア寿命）も短くなる。そのため酸化物半導体層に照射したマイクロ波の反射波の強度は、試料のキャリア移動度の指標となる。すなわち過剰キャリアの再結合、消滅には、酸化物半導体の電子状態に強く依存しているといえる。欠陥が減衰時間を短くする理由は、励起光を停止した後に過剰キャリアは欠陥等を原因に形成された局所準位にトラップされるためと考えられる。下記の（２）で測定するピーク値は、励起光を照射しない領域のマイクロ波強度と、励起光を照射した領域のマイクロ波強度との差分であるため、ピーク値の大小は、励起光によって発生したキャリア濃度の大小と相関がある（但し、キャリア濃度が小さいとピーク値は小さくなるが、元々キャリアが過剰な薄膜の場合にも、励起光を照射しても十分なキャリア生成に至らず、ピーク値が小さくなるために注意が必要である）。ピーク値は酸化物半導体の移動度や膜質に相関するため、薄膜の電気的な特性と相関づけることが可能と考えられる。
【００９６】
本発明者らのこれまでの検討では、内部に過剰欠陥を保有する薄膜では、ピーク値が小さいと酸化物半導体層が劣化し、さらには導体化するなどの特性変化が観察されることが分かっている。このためピーク値がある程度大きい値であれば、良好な薄膜トランジスタ特性が得られる傾向にあることを把握している。
【００９７】
（２）試料の作製および上記マイクロ波光導電減衰法による測定
実施例１のＴＦＴと同様にして、ガラス基板１（直径約１００ｍｍ）上にゲート絶縁膜３を形成し、酸化物半導体層４、エッチストッパー層９（エッチストッパー層の膜厚を一定とする場合（下記図６および図８）は、膜厚１００ｎｍ）、保護膜６、および反射電極８（Ａｌ−Ｎｄ膜のＮｄ量を一定とする場合（下記図７および図８）は、Ａｌ−１原子％Ｎｄ膜）を形成した。実際のディスプレイの製造工程では、反射電極形成後に、樹脂層をアニール硬化させるために窒素中で熱処理を行う。この工程を模擬して、上記反射電極８の形成後、窒素雰囲気にてアニール温度：２００℃または２３０℃で１時間（アニール温度を一定とする場合（下記図６および図７）は、２３０℃で１時間）の熱処理を施した。
【００９８】
得られた各試料を用い、前記特開２０１２−３３８５７号公報の図１に示す様な構成を有する装置（具体的には、株式会社コベルコ科研製：ＬＡＴ−１８２０ＳＰ）を用い、マイクロ波光導電減衰法によってマイクロ波の反射率の変化を測定した。測定条件は下記の通りである。
【００９９】
レーザ波長：３４９ｎｍ（紫外光）
パルス幅：１５ｎｓ
パルスエネルギー：１μＪ／ｐｕｌｓｅ
ビーム径：１．５ｍｍφ
１測定におけるパルス数＝６４ショット
【０１００】
そして前記特開２０１２−３３８５７号公報の図２に示されるような減衰波形からピーク値を求めた。このピーク値は、基板の中心部（センター）と周辺部（エッジ）の２箇所について測定した。この測定を、Ａｌ合金反射電極として用いたＡｌ−Ｎｄ膜のＮｄ量、エッチストッパー層の厚さ、または隔壁形成後の熱処理温度（アニール温度）を変えた試料を用いて行った。
【０１０１】
図６は、反射電極として形成したＡｌ−Ｎｄ膜のＮｄ量と、前記ピーク値との関係を示した図である。この図６から、Ｎｄの含有量を０．２〜４．０原子％の範囲内で変化させたときに、基板の中心部（センター）と周辺部（エッジ）のどちらにおいても、ピーク値は、Ｎｄ量が０．２原子％の場合が最も小さく、Ｎｄ量が４．０原子％の場合が最も大きくなった。この図６の結果と、実施例１で求めたＴＦＴのスイッチング特性とを比較すると、ピーク値の適切な範囲は必ずしも明確ではないが、良好なスイッチング特性を示すＡｌ−Ｎｄ膜は、ピーク値が大きくなる傾向にあることが分かる。
【０１０２】
図７は、酸化物半導体層と反射電極との間に形成されるエッチストッパー層の膜厚とピーク値の関係を示している。この図７から、エッチストッパー層の膜厚が厚くなるとピーク値が増加する傾向にある。これは、酸化物半導体層と反射電極との間隔が大きくなるほど、酸化物半導体層の特性が改善することを推測させる結果である。特に、エッチストッパー層の膜厚が１５０ｎｍから２５０ｎｍに厚くなると、ピーク値は急速に増加することが分かる。このことから、エッチストッパー層の膜厚は、２００ｎｍ以上とすることが好ましく、より好ましくは２５０ｎｍ以上であると考えられる。尚、上記エッチストッパー層を有さないバックチャネルエッチ（ＢＣＥ）構造のＴＦＴの場合、保護膜（層間絶縁膜）の膜厚は、上記エッチストッパー層の膜厚と同様の傾向を示すと思われる。よって、ＢＣＥ型ＴＦＴにおける保護膜（層間絶縁膜）の膜厚は、上記範囲内（好ましくは２００ｎｍ以上、より好ましくは２５０ｎｍ以上）とするのがよいといえる。
【０１０３】
図８は、製造工程における樹脂層のアニール硬化を模擬した熱処理温度（アニール温度が２００℃、２３０℃の場合）と、ピーク値との関係を示している。この図８から、アニール温度が高い方がピーク値は小さくなることがわかる。前記図６や前記図７に示された結果から、ピーク値が大きいほど酸化物半導体層の特性は良好であるとの傾向がみられる。よって図８は、アニール温度が高くなると、酸化物半導体層の特性は劣化する傾向にあることを表している。図８と前記図６および前記図７とを比較すると、熱処理温度の違いによるピーク値の差が大きいことから、図８は、熱処理温度の低温化による酸化物半導体層の特性向上効果が高いことを示しているといえる。また図８の結果から、熱処理温度はおおよそ２００℃に下げることが好ましいことが分かる。
【図２】
2015032520.tif 000004
【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】
2015032520.tif 000009
【図８】
2015032520.tif 000010
【図１（ａ）】
2015032520.tif 000011
【図１（ｂ）】
2015032520.tif 000012