(57)【要約】【課題】薄膜トランジスタの半導体チャンネル層の特性を劣化させずに、光反射率の低いチャンネル遮光層を形成する。【解決手段】基板上に、ゲート電極と、前記基板の面上と前記ゲート電極の面上を覆うゲート絶縁層と、その上にＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏから成る半導体の半導体チャンネル層と、その上のチャンネル保護層と、ソース電極及びドレイン電極と、前記チャンネル保護層を覆う、ＲがＬａ又はＮｄ又はそれらの固溶すなわちＲ＝Ｌａ１−ｙＮｄｙであるＲ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３の化学式であらわされ、Ｓｒの割合ｘが０．２以上０．５以下の、ペロブスカイト型酸化物のチャンネル遮光層と、その上層に設けられたパッシベーション用保護層とを備えた薄膜トランジスタ装置を製造する。【選択図】図２
2015153902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられたゲート電極と、
前記基板の面上と前記ゲート電極の面上を覆うゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に設けられたＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏから成る半導体の半導体チャンネル層と、
前記半導体チャンネル層上に設けられたチャンネル保護層と、
前記半導体チャンネル層上に電気接続して形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記チャンネル保護層を覆い、ＲがＬａ又はＮｄ又はそれらの固溶すなわちＲ＝Ｌａ１−ｙＮｄｙであるＲ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３の化学式であらわされ、Ｓｒの割合ｘが０．２以上０．５以下の、ペロブスカイト型酸化物のチャンネル遮光層と、
前記ソース電極及びドレイン電極の上層に設けられたパッシベーション用保護層と
を備えたことを特徴とする薄膜トランジスタ装置。
【請求項２】
基板上に設けられたゲート電極と、
前記基板の面上と前記ゲート電極の面上を覆うゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に設けられたＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏから成る半導体の半導体チャンネル層と、
前記半導体チャンネル層上に設けられたチャンネル保護層と、
前記半導体チャンネル層上に電気接続して形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記チャンネル保護層と前記ソース電極及びドレイン電極を覆うパッシベーション用保護層と、
前記パッシベーション用保護層の面上に、前記チャンネル保護層の上方を覆う、ＲがＬａ又はＮｄ又はそれらの固溶すなわちＲ＝Ｌａ１−ｙＮｄｙであるＲ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３の化学式であらわされ、Ｓｒの割合ｘが０．２以上０．５以下の、ペロブスカイト型酸化物のチャンネル遮光層と
を備えたことを特徴とする薄膜トランジスタ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の薄膜トランジスタ装置であって、前記チャンネル保護層がＳｉＯ２であることを特徴とする薄膜トランジスタ装置。
【請求項４】
基板上にゲート電極を形成する工程と、
前記基板の面上と前記ゲート電極の面上を覆うゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層上にＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏから成る半導体の半導体チャンネル層を形成する工程と、
前記半導体チャンネル層上にチャンネル保護層を形成する工程と、
前記半導体チャンネル層に電気接続するソース電極及びドレイン電極とを形成する工程と、
前記チャンネル保護層を覆い、ＲがＬａ又はＮｄ又はそれらの固溶すなわちＲ＝Ｌａ１−ｙＮｄｙであるＲ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３の化学式であらわされ、Ｓｒの割合ｘが０．２以上０．５以下の、ペロブスカイト型酸化物のチャンネル遮光層を塗布法で形成する工程と、
前記ソース電極及びドレイン電極の上層にパッシベーション用保護層を形成する工程とを有することを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法。
【請求項５】
基板上にゲート電極を形成する工程と、
前記基板の面上と前記ゲート電極の面上を覆うゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層上にＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏから成る半導体の半導体チャンネル層を形成する工程と、
前記半導体チャンネル層上にチャンネル保護層を形成する工程と、
前記半導体チャンネル層に電気接続するソース電極及びドレイン電極とを形成する工程と、
前記チャンネル保護層と前記ソース電極及びドレイン電極を覆うパッシベーション用保護層を形成する工程と、
前記パッシベーション用保護層の面上に、前記チャンネル保護層の上方を覆う、ＲがＬａ又はＮｄ又はそれらの固溶すなわちＲ＝Ｌａ１−ｙＮｄｙであるＲ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３の化学式であらわされ、Ｓｒの割合ｘが０．２以上０．５以下の、ペロブスカイト型酸化物のチャンネル遮光層を塗布法で形成する工程と
を有することを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の薄膜トランジスタ装置の製造方法であって、前記チャンネル遮光層を塗布法で形成する工程が、Ｌａ又はＮｄ又はそれらの混合物の硝酸塩とＳｒの硝酸塩とＭｎの硝酸塩を塗布した後に昇温して硝酸を熱分解することで前記ＲがＬａ又はＮｄ又はそれらの固溶すなわちＲ＝Ｌａ１−ｙＮｄｙであるＲ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３の化学式であらわされるペロブスカイト型酸化物のチャンネル遮光層を形成することを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系アモルファス半導体を半導体チャンネル層とした薄膜トランジスタ装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、電界効果型トランジスタは、半導体メモリ集積回路、高周波信号増幅素子等として広く用いられている。その中でも薄膜トランジスタは、液晶表示装置（ＬＣＤ）、有機ＥＬエレクトロルミネッセンス表示装置（ＯＬＥＤ）等の平面薄型画像表示装置（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＰＤ）のスイッチング素子として用いられている。ＦＰＤに用いられるＴＦＴは、ガラス基板上に形成する半導体チャンネル層には多くの場合アモルファスシリコン薄膜が使用されている。しかしながら、その半導体チャンネル層の電界効果移動度が１ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ未満と小さい欠点を有する。
【０００３】
これに対して、近年、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系（以下ＩＧＺＯと表記）のアモルファス酸化物半導体を半導体チャンネル層とした薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の開発が活発に行われている（非特許文献１）。この半導体は、アモルファスであるにも関わらず、その移動度が１０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃに達する場合もあり、高精細化に向けて、今後も期待の大きな半導体デバイスである。
【０００４】
しかし、このアモルファスＩＧＺＯのＴＦＴでは、Ｎａｇａｔｉｖｅ  ｂｉａｓ  ｌｉｇｈｔｓｔｒｅｓｓ（ＮＢＬＳ）試験でＴＦＴの閾値電圧値Ｖｔｈが大きく負側に動く問題があり、それが実用化に向けて大きな問題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２３２５９８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｋ．Ｎｏｍｕｒａ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｎａｔｕｒｅ，  ４３２，  ４８８（２００４）
【非特許文献２】Ｋ．Ｎｏｍｕｒａ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９９，  ０５３５０５（２０１１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
薄膜トランジスタの構造をアモルファスシリコンの場合と同様にボトムゲート型にする場合、その構造は、例えば図１のように、非アルカリガラスの基板１上にゲート電極２を作り、その上面にゲート絶縁層３、アモルファス酸化物半導体ＩｎＧａＺｎＯ４の半導体チャンネル層４、チャンネル保護層１０、ソース電極５とドレイン電極６、更にその上にパッシベーション機能を有する絶縁層２０となる。
【０００８】
又、これまで述べてきたように、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系アモルファス酸化物半導体、例えばＩｎＧａＺｎＯ４を半導体チャンネル層４とした薄膜トランジスタにおける実用化の鍵はＮＢＬＳ試験における閾値電圧値Ｖｔｈのシフト量（ΔＶｔｈ）の低減にある。
【０００９】
ΔＶｔｈを低減するためのチャンネル遮光層１１として、クロム（Ｃｒ）などの金属を使用すると、チャンネル遮光層１１が金属の場合は、反射率が高いために、視認の妨害や
コントラストの低下を引き起こして、表示品質の低下をもたらす。非特許文献２によれば、このΔＶｔｈを引き起こす光は量子エネルギーが２．５ｅＶ以上の光である。したがって、チャンネル遮光層１１としては金属以外の材料の、プラズマ端が赤外領域にあって可視光領域では反射率の低い半金属や、バンドギャップが２．５ｅＶ以下の半導体が望ましい。
【００１０】
薄膜トランジスタの構造をボトムゲート型にする場合、実デバイスでは、アモルファス半導体チャンネル層４の上面に厚さ１００ｎｍ程度のチャンネル保護層１０を設けることが多い。又、ソース電極５とドレイン電極５の上面には厚さ３００−４００ｎｍ程度のパッシベーション用保護層２０を設けることが多い。
【００１１】
プラズマＣＶＤで作られるＳｉＯ２膜をチャンネル保護層１０にする場合に、成膜中などに水素がＩＧＺＯの半導体チャンネル層４に取り込まれ、閾値電圧が負の側にシフトする。このような負の側への閾値電圧のシフトを避けるために、プラズマＣＶＤの成膜において、ＳｉＯ２膜中の水素が少なくなるような条件で成膜することが望ましい。
【００１２】
しかしながら、このような条件で作製したチャンネル保護層１０上にチャンネル遮光層１１を設けるために、上述したように、可視光領域では反射率の低い半金属やバンドギャップが２．５ｅＶ以下の半導体、例えばＩＴＯ膜などをスパッタ装置で成膜した場合、チャンネル保護層１０下部の例えばＩｎＧａＺｎＯ４の酸化物半導体から成る半導体チャンネル層４に影響を与え、それがＴＦＴの閾値電圧値Ｖｔｈの負の側への変化をもたらす。
【００１３】
このような変化は、パッシベーション機能を有する絶縁層２０上にチャンネル遮光層１１をスパッタ成膜した場合も同様に発生する。したがって、プラズマＣＶＤで作られるＳｉＯ２膜成膜後のチャンネル遮光層１１のスパッタ成膜は望ましくない。
【００１４】
一方、特許文献１等では、塗布プロセスや印刷プロセス、すなわち真空を必要としないプロセス、例えば塗布法で酸化物半導体を形成する方法が提案されており、安価な製造手段の開発が進められている。
【００１５】
本発明は、上記状況を鑑みてなされたもので、本発明の課題は、チャンネル遮光層１１の反射率を低くすることにあり、更に、そのチャンネル遮光層１１の形成による半導体チャンネル層の特性の劣化を防ぐために、薄膜トランジスタのチャンネル遮光層１１を塗布法で形成する技術を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するために、基板上に設けられたゲート電極と、
前記基板の面上と前記ゲート電極の面上を覆うゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に設けられたＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏから成る半導体の半導体チャンネル層と、
前記半導体チャンネル層上に設けられたチャンネル保護層と、
前記半導体チャンネル層上に電気接続して形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記チャンネル保護層を覆い、ＲがＬａ又はＮｄ又はそれらの固溶すなわちＲ＝Ｌａ１−ｙＮｄｙであるＲ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３の化学式であらわされ、Ｓｒの割合ｘが０．２以上０．５以下の、ペロブスカイト型酸化物のチャンネル遮光層と、
前記ソース電極及びドレイン電極の上層に設けられたパッシベーション用保護層と
を備えたことを特徴とする薄膜トランジスタ装置である。
【００１７】
本発明は、この構成により、半導体チャンネル層の特性を劣化させない、塗布法で成膜したチャンネル遮光層が形成できる効果があり、また、そのチャンネル遮光層の光の反射
率が低い良好な光学特性を持つ薄膜トランジスタ装置を得ることができる効果がある。
【００１８】
また、本発明は、基板上に設けられたゲート電極と、
前記基板の面上と前記ゲート電極の面上を覆うゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に設けられたＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏから成る半導体の半導体チャンネル層と、
前記半導体チャンネル層上に設けられたチャンネル保護層と、
前記半導体チャンネル層上に電気接続して形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記チャンネル保護層と前記ソース電極及びドレイン電極を覆うパッシベーション用保護層と、
前記パッシベーション用保護層の面上に、前記チャンネル保護層の上方を覆う、ＲがＬａ又はＮｄ又はそれらの固溶すなわちＲ＝Ｌａ１−ｙＮｄｙであるＲ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３の化学式であらわされ、Ｓｒの割合ｘが０．２以上０．５以下の、ペロブスカイト型酸化物のチャンネル遮光層と
を備えたことを特徴とする薄膜トランジスタ装置である。
【００１９】
また、本発明は、上記の薄膜トランジスタ装置であって、前記チャンネル保護層がＳｉＯ２であることを特徴とする薄膜トランジスタ装置である。
【００２０】
また、本発明は、基板上にゲート電極を形成する工程と、
前記基板の面上と前記ゲート電極の面上を覆うゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層上にＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏから成る半導体の半導体チャンネル層を形成する工程と、
前記半導体チャンネル層上にチャンネル保護層を形成する工程と、
前記半導体チャンネル層に電気接続するソース電極及びドレイン電極とを形成する工程と、
前記チャンネル保護層を覆い、ＲがＬａ又はＮｄ又はそれらの固溶すなわちＲ＝Ｌａ１−ｙＮｄｙであるＲ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３の化学式であらわされ、Ｓｒの割合ｘが０．２以上０．５以下の、ペロブスカイト型酸化物のチャンネル遮光層を塗布法で形成する工程と、
前記ソース電極及びドレイン電極の上層にパッシベーション用保護層を形成する工程とを有することを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法である。
【００２１】
また、本発明は、基板上にゲート電極を形成する工程と、
前記基板の面上と前記ゲート電極の面上を覆うゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層上にＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏから成る半導体の半導体チャンネル層を形成する工程と、
前記半導体チャンネル層上にチャンネル保護層を形成する工程と、
前記半導体チャンネル層に電気接続するソース電極及びドレイン電極とを形成する工程と、
前記チャンネル保護層と前記ソース電極及びドレイン電極を覆うパッシベーション用保護層を形成する工程と、
前記パッシベーション用保護層の面上に、前記チャンネル保護層の上方を覆う、ＲがＬａ又はＮｄ又はそれらの固溶すなわちＲ＝Ｌａ１−ｙＮｄｙであるＲ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３の化学式であらわされ、Ｓｒの割合ｘが０．２以上０．５以下の、ペロブスカイト型酸化物のチャンネル遮光層を塗布法で形成する工程と
を有することを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法である。
【００２２】
また、本発明は、上記の薄膜トランジスタ装置の製造方法であって、前記チャンネル遮光層を塗布法で形成する工程が、Ｌａ又はＮｄ又はそれらの混合物の硝酸塩とＳｒの硝酸
塩とＭｎの硝酸塩を塗布した後に昇温して硝酸を熱分解することで前記ＲがＬａ又はＮｄ又はそれらの固溶すなわちＲ＝Ｌａ１−ｙＮｄｙであるＲ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３の化学式であらわされるペロブスカイト型酸化物のチャンネル遮光層を形成することを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系（以下ＩＧＺＯと表記）のアモルファス酸化物半導体の半導体チャンネル層の上方に、ＲがＬａ又はＮｄ又はそれらの固溶すなわちＲ＝Ｌａ１−ｙＮｄｙであるＲ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３の化学式であらわされ、Ｓｒの割合ｘが０．２以上０．５以下の、ペロブスカイト型酸化物のチャンネル遮光層を形成する。このチャンネル遮光層が、塗布法で成膜できるので、半導体チャンネル層の特性に悪影響を与えないチャンネル遮光層が形成できる効果がある。
【００２４】
また、このチャンネル遮光層は光反射率が少ないので、良好な光学特性を持つ薄膜トランジスタ装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の薄膜トランジスタの構造を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態の薄膜トランジスタの構造を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施形態の薄膜トランジスタの構造を示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施形態の半導体チャンネル層に用いるＩｎＧａＺｎＯ４の吸収係数スペクトルである。
【図５】本発明の実施形態のチャンネル遮光層のＬａ０．７Ｓｒ０．３ＭｎＯ３の吸収係数スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜第１の実施形態＞
以下、図２を例として以下に本発明の第１の実施形態の薄膜トランジスタの構造を述べる。本実施形態の薄膜トランジスタは、基板１上に、ゲート電極２と、ゲート電極２上にゲート電極２を覆うように形成されたゲート絶縁層３と、ゲート絶縁層３上の半導体チャンネル層４と、半導体チャンネル層４に接続されたソース電極５とドレイン電極６とを備えた、ボトムゲート・トップコンタクト型の薄膜トランジスタである。そして半導体チャンネル層４上にチャンネル保護層１０とチャンネル遮光層１１と、更にその上にパッシベーション機能を有する絶縁層２０から成る。
【００２７】
（本発明の原理）
以下で、本発明の原理を説明する。本発明の薄膜トランジスタは、チャンネル遮光層１１にペロブスカイト型酸化物を用いる。ペロブスカイト型酸化物の内、幾つかの化合物、例えばＬａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３及びその関連化合物は、古くから電気伝導性酸化物として知られている。この組成の中で、Ｌａは他の希土類元素で置き換えることが可能であり、又  ＳｒもＰｂなどで置換することが可能である。
【００２８】
電気伝導度を司るのは、２価のマンガンと３価のマンガンである。両者の価数が存在することで、ｄ電子に起因する伝導が発生する。すなわち、ＬａＭｎＯ３の組成においてランタンは３価であり、マンガンも３価であり、電気伝導性は有しない。すなわち、３価のマンガンのみでは電気伝導は発生しないが、ランタンの一部を２価のストロンチウムで置換すると２価のマンガンと３価のマンガンの間で、ｄ電子が移動可能となる。そのために、この物質は電気伝導性を持つことになる。
【００２９】
このｄ電子の移動により、超交換相互作用が引き起こされて、この物質が強磁性となる
こともある。そのため、このチャンネル遮光層１１では、強磁性の特性も利用することができる。
【００３０】
こうして、３価のＬａの一部を２価のイオンで置換したことによる一部のＭｎの価数変化が電気伝導を引き起こす。
【００３１】
Ｍｎの価数混合によって電気伝導度が発生するため、本発明のチャンネル遮光層１１は、金属光沢を持たない効果がある。そして、プラズマ端が赤外にあるために、可視光領域の反射率が小さい効果がある。
【００３２】
図４にＩＧＺＯ膜の吸収係数スペクトルを示す。この例ではバンドギャップ（Ｔａｕｃギャップは３．１ｅＶであり、それ以上で大きな吸収係数を持つ。
【００３３】
図５に、本発明の薄膜トランジスタのチャンネル遮光層１１に用いるＬａ０．７Ｓｒ０．３ＭｎＯ３の吸収係数スペクトルを示す。図５に示すように、本発明のチャンネル遮光層１１に用いるＬａ０．７Ｓｒ０．３ＭｎＯ３は、幅広い範囲で１０００００／ｃｍの大きな吸収係数を有するために、本発明の半導体チャンネル層４のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系アモルファス半導体のチャンネル遮光層１１として適している。
【００３４】
しかも、このＬａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３膜の遮光膜１１は、後述するように塗布法で簡単に成膜可能であり、スパッタ成膜などのようにＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系（ＩＧＺＯ系）のアモルファス酸化物半導体の半導体チャンネル層４に悪影響を与えずに形成できる。更に、薄膜トランジスタの製造工程の全体又は大部分を塗布法や印刷法にする場合に、それらの製造工程と整合性が良く遮光膜１１を形成できる効果がある。
【００３５】
（製造方法）
以下、本発明の薄膜トランジスタの各構成要素について、製造工程に沿って詳細に説明する。
【００３６】
（基板）
薄膜トランジスタの基板１として、非アルカリガラス基板、石英ガラス基板のほかにポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフォン、ポリビニルフルオライドフィルム、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合樹脂、耐候性ポリプロピレン、ガラス繊維強化アクリル樹脂フィルム、ガラス繊維強化ポリカーボネート、透明性ポリイミド、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン樹脂を使用することができるが、本発明ではこれらに限定されるものではない。
【００３７】
（ガスバリア層）
この薄膜トランジスタの基板１が有機物フィルムである場合は、アクティブマトリクス基板上の素子の耐久性を向上させるためのガスバリア層（図示せず）を基板１の表面あるいは内層に形成することができる。ガスバリア層としては酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及びダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などが挙げられるが本発明ではこれらに限定されるものではない。
【００３８】
またこれらのガスバリア層は２層以上積層して使用することもできる。ガスバリア層は有機物フィルムを用いた基板１の片面だけに形成してもよいし、両面に形成しても構わない。ガスバリア層は真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、レーザー
アブレーション法、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ホットワイヤーＣＶＤ法及びゾルゲル法などを用いて形成することができるが本発明ではこれらに限定されるものではない。
【００３９】
（ゲート電極）
まず基板１上にゲート電極２の電極部分及びぞの配線を形成する。電極部分と配線部分は明確に分かれている必要はなく、本発明では、各薄膜トランジスタの構成要素の電極部分と配線部分を合わせて、電極と呼称している。また電極部分と配線部分を区別する必要のない場合には、電極部分と配線部分を合わせた構成要素を例えば、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極と記載する。
【００４０】
この薄膜トランジスタの電極（ゲート電極２、ソース電極５、ドレイン電極６等）及び各配線には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、及びチタン（Ｔｉ）などの金属を用いることができる。
【００４１】
更に、各電極は、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化インジウムカドミウム（ＣｄＩｎ２Ｏ４）、酸化カドミウムスズ（Ｃｄ２ＳｎＯ４）、酸化亜鉛スズ（Ｚｎ３ＳｎＯ４）、酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）等の酸化物材料で形成することもできる。
【００４２】
また、この酸化物材料に不純物をドープした電極も好適に用いられる。例えば、酸化インジウムにスズ（Ｓｎ）やモリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）をドープしたもの、酸化スズにアンチモン（Ｓｂ）やフッ素（Ｆ）をドープしたもの、酸化亜鉛にインジウム、アルミニウム、ガリウム（Ｇａ）をドープしたものなどである。また上記導電性酸化物材料と金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、及びチタン（Ｔｉ）などの金属の薄膜を複数積層した電極も使用できる。
【００４３】
ゲート電極２、ソース電極５、ドレイン電極６は同じ材料であっても構わないし、また全て違う材料であっても構わない。しかし、工程数を減らすためにゲート電極２とソース電極５とドレイン電極６は同一の材料であることがより望ましい。
【００４４】
これら、ゲート電極２、ソース電極５、ドレイン電極６の配線および電極は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、またはスクリーン印刷、凸版印刷、インクジェット法等で形成することができるが、これらに限定されず、公知一般の方法を用いることができる。パターニングは、例えばフォトリソグラフィ法を用いてパターン形成部分にレジスト膜を形成し、エッチングにより不要部分を除去して行うことができるが、これについてもこの方法に限定されず、公知一般のパターニング方法を用いることができる。
【００４５】
（ゲート絶縁層）
次にゲート電極２を覆うようにゲート絶縁層３を形成する。薄膜トランジスタのゲート絶縁層３に使用する材料は特に限定しないが、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＨｆＡｌＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２等の無機材料、または、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等のポリアクリレート、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＳ（ポリスチレン）、透明性ポリイミド、ポリエステル、エポキシ、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【００４６】
ゲート絶縁層３の絶縁材料の抵抗率は、ゲートリーク電流を抑えるために、１０１１Ωｃｍ以上、より好ましくは１０１４Ωｃｍ以上に作成することが望ましい。
【００４７】
ゲート絶縁層３は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ法、ホットワイヤーＣＶＤ法等のドライ成膜法や、スピンコート法、ディップコート法、スクリーン印刷法等のウェット成膜法を材料に応じて適宜用いて形成される。これらのゲート絶縁層３は単層として用いても構わないし、２層以上積層して用いることもできる。また成長方向に向けて組成を傾斜したものでも構わない。
【００４８】
（半導体チャンネル層）
半導体チャンネル層４を絶縁体層２上、ゲート電極２直上の位置に形成する。半導体チャンネル層４としては、ＩｎＧａＺｎＯ系アモルファス半導体が望ましい。
【００４９】
（変形例１）
ここで、半導体チャンネル層４を、金属酸化物を主成分とする酸化物半導体材料で形成することもできる。例えば、酸化物半導体材料は亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、タングステン（Ｗ）、マグネシウム（Ｍｇ）、及びガリウムのうち１種類以上の元素を含む酸化物である、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化インジウム亜鉛（ＩｎＺｎＯ系）、酸化スズ（ＳｎＯ）、酸化タングステン（ＷＯｘ）が挙げられる。これらの材料の構造は単結晶、多結晶、微結晶、結晶とアモルファスの混晶、ナノ結晶散在アモルファス、アモルファスのいずれであっても構わない。
【００５０】
半導体チャンネル層４の形成方法は、ＣＶＤ法、スパッタ法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法、ゾルゲル法等の方法を用いて形成することができる。スパッタ法としてはＲＦマグネトロンスパッタ法、ＤＣスパッタ法、真空蒸着としては加熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンプレーティング法などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【００５１】
なお半導体チャンネル層４の膜厚は２０ｎｍ以上が好ましい。パターニングは、例えばフォトリソグラフィ法を用いてパターン形成部分にレジスト膜を形成し、エッチングにより不要部分を除去して行うことができるが、これについてもこの方法に限定されず、公知一般のパターニング方法を用いることができる。
【００５２】
（チャンネル保護層）
次に、チャンネル保護層１０となる層をゲート絶縁層３及び半導体チャンネル層４上の全面に形成する。本発明の実施の形態に係るチャンネル保護層１０には、酸化シリコン（ＳｉＯ２）窒化シリコンＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ，Ａｌ２Ｏ３等の無機材料が選択できるが、半導体チャンネル層４として酸化物半導体材料を用いる場合には酸化シリコンを選択することが望ましい。
【００５３】
チャンネル保護層１０は本発明に係る薄膜トランジスタの半導体チャンネル層４に電気的影響を与えないために、その抵抗率が１×１０１１Ωｃｍ以上、特に１×１０１４Ωｃｍ以上であることが好ましい。チャンネル保護層１０は無機材料であれば真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ法等のドライ成膜法を材料に応じて適宜用いて厚さ１００ｎｍ程度に形成する。このチャンネル保護層１０は２層以上積層して用いても良い。
【００５４】
ここで、プラズマＣＶＤで作られるＳｉＯ２膜をチャンネル保護層１０にする場合に、
プラズマＣＶＤの成膜において、ＳｉＯ２膜中の水素が少なくなるような条件で成膜する。
【００５５】
（ソース・ドレイン電極）
次に、基板１の全面に、ソース・ドレイン電極６用の導電層を、ゲート絶縁層３と半導体チャンネル層４とチャンネル保護層１０の上に成膜する。その導電層のパターニングは、例えばフォトリソグラフィ法を用いてパターン形成部分にレジスト膜を形成し、エッチングにより不要部分を除去して行うことができるが、これについてもこの方法に限定されず、公知一般のパターニング方法を用いることができる。
【００５６】
（チャンネル遮光層）
次に、チャンネル保護膜１１の上にチャンネル遮光層１１を形成する。図２で示したように、チャンネル遮光層１１は、半導体チャンネル層４のソース電極５、ドレイン電極６以外の露出部分を覆うものであり、それ以外は特に制限はない。このチャンネル遮光層１１にＲがＬａ又はＮｄ又はＬａとＮｄの固溶すなわちＲ＝Ｌａ１−ｙＮｄｙであるＲ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３（０．２≦ｘ≦０．５）を用いるのが、本発明の最も重要な点であるために、以下にその成膜方法をＬａ０．７Ｓｒ０．３ＭｎＯ３の場合について説明する。
【００５７】
硝酸塩のＬａ（ＮＯ３ ）３・６Ｈ２Ｏと、Ｓｒ（ＮＯ３ ）２ と、Ｍｎ（ＮＯ３ ）３
・６Ｈ２Ｏとをモル比０．７：０．３：１の割合で１メチル２ピロリドン、又は水との混合溶液に溶解した溶液を、途中までデバイスが形成された基板１へ塗布する。塗布はディップ法、スプレー、ハケ塗り、あるいは基板１を回転させながら溶液を滴下して広げるさせるスピンコートのいずれであっても良い。
【００５８】
（硝酸塩熱分解法）
次に、この基板１を５０−１６０℃で穏やかに乾燥し１メチル２ピロリドンや水を除去する。その後、より高い温度に昇温する。この温度が高いほど酸素欠損が少なく、低抵抗になるが、本発明において、チャンネル遮光層１１は低抵抗である必要性はなく、基板１や電極や半導体チャンネル層４やその他の層への影響の許容範囲で昇温すれば良い。パターニングは、公知一般のパターニング方法を用いることもできる。この乾燥及び昇温処理により硝酸塩の硝酸基ＮＯ３を熱分解して除去し、Ｌａ（１−ｘ）ＳｒｘＭｎＯ３（０．２≦ｘ≦０．５）のチャンネル遮光層１１を形成する。
【００５９】
ここで、Ｌａ（ＮＯ３ ）３・６Ｈ２Ｏと、Ｓｒ（ＮＯ３ ）２ と、Ｍｎ（ＮＯ３ ）３
・６Ｈ２ Ｏとをモル比０．７：０．３：１の割合で１メチル２ピロリドン、又は水との混合溶液に溶解した溶液のパターンを直接に印刷して乾燥し昇温してＬａ（１−ｘ）ＳｒｘＭｎＯ３のチャンネル遮光層１１を形成することもできる。
【００６０】
また、以上の例では、Ｓｒの割合ｘが０．３の場合ついて説明したが、Ｓｒの割合ｘは０．３に限定されず、Ｓｒの割合ｘを０．２≦ｘ≦０．５の範囲で成膜することでチャンネル遮光層１１を形成することができる。
【００６１】
（変形例２）
変形例２では、ＬａをＮｄに置き換える。すなわち、Ｎｄ（ＮＯ３ ）３・６Ｈ２Ｏと、Ｓｒ（ＮＯ３ ）２ と、Ｍｎ（ＮＯ３ ）３ ・６Ｈ２ Ｏとを１メチル２ピロリドン、又は水との混合溶液に溶解した溶液を用いて塗布あるいは印刷により形成した膜を昇温して硝酸を分解して除去しＮｄ（１−ｘ）ＳｒｘＭｎＯ３（０．２≦ｘ≦０．５）のチャンネル遮光層１１を形成することができる。
【００６２】
（変形例３）
変形例３では、ＬａとＮｄの混合物を用いる。すなわち、Ｌａ（ＮＯ３ ）３・６Ｈ２ＯとＮｄ（ＮＯ３ ）３・６Ｈ２Ｏの混合物と、Ｓｒ（ＮＯ３ ）２ と、Ｍｎ（ＮＯ３ ）３ ・６Ｈ２ Ｏとを１メチル２ピロリドン、又は水との混合溶液に溶解した溶液を用いて塗布あるいは印刷により形成した膜を昇温して硝酸を分解して除去して、ＲがＬａとＮｄの固溶すなわちＲ＝Ｌａ１−ｙＮｄｙであるＲ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３（０．２≦ｘ≦０．５）のチャンネル遮光層１１を形成することができる。
【００６３】
（パッシベーション用保護層）
次に、厚さが３００ｎｍから４００ｎｍ程度のパッシベーション用保護層２０を、ゲート絶縁層３及び半導体チャンネル層４上の全面に形成する。この保護層２０には、酸化シリコン（ＳｉＯ２）窒化シリコンＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ，Ａｌ２Ｏ３等の無機材料を用いることができる。
【００６４】
なお、以上の各工程のチャンネル遮光層１１以外の層の形成工程も、適宜、塗布法や印刷法で該当する層を形成することができる。特に、薄膜トランジスタの製造工程の全体又は大部分を塗布法や印刷法にする場合は、それらの製造工程と、この、ＲがＬａ又はＮｄ又はそれらの固溶すなわちＲ＝Ｌａ１−ｙＮｄｙであるＲ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３（０．２≦ｘ≦０．５）のチャンネル遮光層１１の製造工程とが、整合性が良くなり良好に薄膜トランジスタを製造できる効果がある。
【００６５】
＜第２の実施形態＞
図３により、第２の実施形態を説明する。第２の実施形態も、以下のように、第１の実施形態と同様な方法で薄膜トランジスタを製造可能である。
【００６６】
すなわち、第２の実施形態の薄膜トランジスタは、以下の工程で製造することができる。
（工程１）
基板１上にゲート電極２を形成する。
（工程２）
基板１の面上とゲート電極２の面上を覆うゲート絶縁層３を形成する。
（工程３）
ゲート絶縁層３上にＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏから成る半導体の半導体チャンネル層４を形成する。
（工程４）
半導体チャンネル層４上にチャンネル保護層１０を形成する。
（工程５）、
半導体チャンネル層４に電気接続するソース電極５及びドレイン電極６とを形成する。
（工程６）
チャンネル保護層１０とソース電極５及びドレイン電極６を覆うパッシベーション用保護層２０を形成する。
（工程７）
パッシベーション用保護層２０の面上に、チャンネル保護層の上方を覆う、ＲがＬａ又はＮｄ又はそれらの固溶すなわちＲ＝Ｌａ１−ｙＮｄｙであるＲ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３の化学式であらわされ、ｘが０．２以上０．５以下の、ペロブスカイト型酸化物のチャンネル遮光層１１を塗布法で形成することで薄膜トランジスタを製造する。
【００６７】
（アクティブマトリクス基板）
本発明の薄膜トランジスタを用いてディスプレイの駆動などに用いるアクティブマトリクス基板を製造する場合には、ソース電極５と画素電極を絶縁するパッシベーション用保護層２０をアクティブマトリクス基板の層間絶縁層として形成する。
【００６８】
アクティブマトリクス基板の層間絶縁層はソース電極５の配線や画素電極間を絶縁するために、その抵抗率が１×１０１１Ωｃｍ以上、特に１×１０１４Ωｃｍ以上であることが好ましい。その層間絶縁層は、その材料に応じて適宜、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ法、ホットワイヤーＣＶＤ法等のドライ成膜法や、スピンコート法、ディップコート法、スクリーン印刷法等のウェット成膜法を用いて形成することができる。
【００６９】
また、これらの層間絶縁層は２層以上積層して用いても良い。また、これらの層間絶縁層を、長手方向に向けて傾斜し、の組成の分布が傾斜した構成に形成することもできる。
【００７０】
続いてそのアクティブマトリクス基板の層間絶縁層にスルーホールを設け、ドレイン電極６と接続するよう層間絶縁層上に導電性材料を成膜し、所定の画素形状にパターニングしてアクティブマトリクス基板を製造する。
【００７１】
このようにして製造したアクティブマトリクス基板上に、画像表示要素及び対向電極を積層することで画像表示装置を製造する。
【００７２】
画像表示装置の例としては、電気泳動方式の表示媒体（電子ペーパー）や、液晶表示媒体、有機ＥＬ、無機ＥＬ等が挙げられる。
【００７３】
画像表示要素の積層方法としては、本発明のアクティブマトリクス基板と、対向基板、対向電極、画像表示要素の積層体を貼り合わせる方法や、画素電極上に画像表示要素、対向電極、対向基板を順次積層する方法等、画像表示要素の種類により適宜選択することができる。
【００７４】
なお、本発明のトランジスタは、液晶、ＯＬＥＤ素子を用いた画像表示装置のスイッチング素子、駆動素子のトランジスタとして用いることができる。
【００７５】
本発明のトランジスタを用いた画像表示装置は、携帯電話ディスプレイ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、コンピュータディスプレイ、自動車の情報ディスプレイ、ＴＶ用モニター、または一般照明を含む幅広い分野に応用可能である。
【００７６】
また、本発明のトランジスタを形成する下地の基板１を、プラスチックフィルム等の可撓性基板とし、ＩＣカードまたはＩＤタグなどに応用することもできる。
【符号の説明】
【００７７】
１・・・基板
２・・・ゲート電極（ゲート配線）
３・・・ゲート絶縁層
４・・・半導体チャンネル層
５・・・ソース電極（ソース配線）
６・・・ドレイン電極
１０・・チャンネル保護層
１１・・チャンネル遮光層
２０・・パッシベーション用保護層
【図４】
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【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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