(57)【要約】【課題】  薄膜トランジスタ及びその製造方法の提供。【解決手段】  ゲート電極と、ゲート電極と上下方向に離隔され、水平方向に互いに離隔されたソース電極及びドレイン電極と、ゲート電極とソース電極及びドレイン電極の間に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜とソース電極及びドレイン電極の間に形成された活性層と、を備え、活性層は、少なくとも２以上のドープされたＺｎＯ薄膜から形成された薄膜トランジスタ及びその製造方法。【選択図】  図１
2014507794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極と、
前記ゲート電極と上下方向に離隔され、水平方向に互いに離隔されたソース電極及びドレイン電極と、
前記ゲート電極と前記ソース電極及びドレイン電極の間に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜と前記ソース電極及びドレイン電極の間に形成された活性層と、
を備え、
前記活性層は、少なくとも２以上のドープされた酸化亜鉛薄膜から形成された薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記ドープされた酸化亜鉛薄膜におけるドープ元素は、３族または４族元素である請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記ドープ元素は、ガリウム、インジウム及び錫元素の少なくとも一種である請求項２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記ドープされた酸化亜鉛薄膜は、ＩＧＺＯ薄膜及びＩＴＺＯ薄膜の少なくともいずれかが少なくとも２以上積層されて形成された請求項３に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記少なくとも２以上のドープされた酸化亜鉛薄膜は、ＡＬＤ工程により形成された第１の層と、擬似ＡＬＤ、サイクリックＣＶＤ及びＣＶＤ工程の少なくともいずれかにより形成された前記第１の層以外の残りの層と、を備える請求項４に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記ＡＬＤ工程では、原料ソースと反応ソースを交差して供給して薄膜を形成し、サイクリックＣＶＤ及びＣＶＤ工程では、原料ソースと反応ソースを同時に供給して薄膜を形成する請求項５に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記第１の層の層厚よりも前記第１の層以外の残りの層の層厚がさらに厚い請求項５に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項８】
前記第１の層は、前記ゲート電極側に形成される請求項５に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項９】
前記少なくとも２以上のドープされた酸化亜鉛薄膜は、組成比が異なる請求項８に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
前記第１の層は、残りの層に比べて移動度及び伝導度が高い請求項９に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１１】
前記第１の層は、前記残りの層に比べて前記ドープ元素の含有量が多い請求項１０に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１２】
前記ソース電極及びドレイン電極の間の前記活性層の上に形成された保護膜をさらに備える請求項１または１１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１３】
前記保護膜は、単一層または少なくとも二重層に形成された請求項１２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１４】
前記保護膜は、少なくとも一部がプラズマを用いない化学蒸着方式により形成された請求項１３に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１５】
前記保護膜は、前記活性層の上に前記プラズマを用いない前記化学蒸着方式により形成された第１の保護膜と、前記第１の保護膜の上にプラズマを用いた前記化学蒸着方式により形成された第２の保護膜と、を備える請求項１４に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１６】
基板が提供されるステップと、
前記基板の上にゲート電極を形成し、その上部にゲート絶縁膜を形成するステップと、
前記ゲート絶縁膜の上に活性層を形成するステップと、
前記活性層の上にソース電極及びドレイン電極を形成するステップと、
を含み、
前記活性層は、ドープされた酸化亜鉛薄膜から形成され、前記ドープされた酸化亜鉛薄膜は、化学的蒸着工程により少なくとも二重構造に形成される薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１７】
前記活性層の上に保護膜を形成した後、前記ソース電極及びドレイン電極の間に残留するようにパターニングするステップをさらに含む請求項１６に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１８】
前記酸化亜鉛薄膜には、ガリウム、インジウム及び錫元素の少なくともいずれかをドープする請求項１６または１７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１９】
前記ドープされた酸化亜鉛薄膜は、ＩＧＺＯ薄膜及びＩＴＺＯ薄膜の少なくともいずれかを少なくとも２以上積層して形成する請求項１８に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２０】
前記少なくとも２以上のドープされた酸化亜鉛薄膜は、ＡＬＤ工程により形成された第１の層と、擬似ＡＬＤ工程、サイクリックＣＶＤ工程及びＣＶＤ工程の少なくともいずれかにより形成された前記第１の層以外の残りの層と、を備える請求項１９に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２１】
前記ドープされた酸化亜鉛薄膜は、第１の層をＡＬＤ工程により形成し、第２の層をＣＶＤ工程により形成する請求項２０に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２２】
前記ドープされた酸化亜鉛薄膜は、第１の層をＡＬＤ工程により形成し、第２の層をサイクリックＣＶＤ工程により形成する請求項２０に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２３】
前記ドープされた酸化亜鉛薄膜は、第１の層をＡＬＤ工程により形成し、第２の層を擬似ＡＬＤ工程により形成し、第３の層をＣＶＤ工程により形成する請求項２０に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２４】
前記ドープされた酸化亜鉛薄膜は、第１の層をＡＬＤ工程により形成し、第２の層をサイクリックＣＶＤ工程により形成し、第３の層をＣＶＤ工程により形成する請求項２０に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２５】
前記少なくとも２以上のドープされた酸化亜鉛薄膜は、蒸着ソースの流入量を調節して組成比を異ならせる請求項２０に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２６】
前記第１の層は、残りの層に比べてドープ元素の含有量が多い請求項２１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２７】
前記第１の層は、残りの層に比べて移動度及び伝導度が高い請求項２２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２８】
前記保護膜は、単一層または少なくとも二重層に形成する請求項１７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２９】
前記保護膜は、前記活性層と接する第１の層をプラズマを用いない化学蒸着方式により形成し、残りの第２の層はプラズマを用いた化学蒸着方式により形成する請求項２８に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３０】
前記保護膜は、前記第１の層をシリコンソース及び第１の反応ソースを用いて形成し、前記第２の層をシリコンソース及び第２の反応ソースを用いて形成する請求項２９に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３１】
前記シリコンソースはＴＥＯＳ及びＳｉＨ４を含み、前記第１の反応ソースはＯ３を含み、前記第２のソースはＯ２、Ｎ２Ｏ及びＮＨ３を含む請求項３０に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３２】
前記保護膜の第１の層は、ＴＥＯＳ及びＯ３を用いて形成する請求項３１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３３】
前記保護膜の第２の層は、ＴＥＯＳまたはＳｉＨ４及びＯ２、Ｎ２ＯまたはＮＨ３を用いて形成する請求項３２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３４】
前記保護膜の形成前及び形成後の少なくともいずれかの時点でアニーリング工程を行うステップをさらに含む請求項１７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３５】
前記ゲート絶縁膜の形成、前記活性層の形成、前記保護膜の形成及び前記アニーリングは、インサイチュにて行う請求項３４に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ及びその製造方法に係り、特に、金属酸化物半導体薄膜を活性層として用いる薄膜トランジスタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＴＦＴ）は、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）や有機エレクトロルミネセンス表示装置などにおいて各画素を独立的に駆動するための回路として用いられる。かような薄膜トランジスタは、基板の上にゲートライン及びデータラインとともに形成される。すなわち、薄膜トランジスタは、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、活性層と、ソース電極及びドレイン電極を備えるが、ゲート電極はゲートラインから形成され、ソース電極及びドレイン電極はデータラインから形成される。
【０００３】
一方、薄膜トランジスタの活性層は、ゲート電極とソース／ドレイン電極との間においてチャネルの役割を果たし、非晶質シリコンまたは結晶質シリコンを用いて形成していた。しかしながら、シリコンを用いた薄膜トランジスタ基板はガラス基板を用いることを余儀なくされるため重いだけではなく、撓まないためフレキシブル表示装置として用いることができないという欠点がある。これを解消するために、最近、金属酸化物への取り組みが盛んに行われている。
【０００４】
このような金属酸化物として、酸化亜鉛（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ；ＺｎＯ）薄膜への取り組みが盛んに行われている。ＺｎＯ薄膜は、低温でも結晶が成長しやすいという特性を有しており、高い電荷濃度と移動度を確保するのに優れた物質として知られている。しかしながら、ＺｎＯ薄膜は大気中に露出されたときに膜質が不安定になり、これにより、薄膜トランジスタの安定性が低下するという欠点がある。なお、酸素欠陥によって生成される過剰キャリアによってオフカレントが上昇したりしきい値電圧が変化したりするという問題がある。
【０００５】
ＺｎＯ薄膜の膜質を改善するために、ＺｎＯ薄膜にインジウム（Ｉｎ）及びガリウム（Ｇａ）をドープしたインジウムガリウムジンクオキサイド（以下、ＩＧＺＯと称する。）薄膜が提案されている。ＩＧＺＯ薄膜は、一般に、ＩＧＺＯターゲットを用いたスパッターリングによって形成される。ところが、ＩＧＺＯ薄膜をスパッターリングにより形成すれば、薄膜の蒸着が進むにつれて薄膜の組成が変化して順次に形成されたＩＧＺＯ薄膜の膜質が不均一になるという問題がある。すなわち、ＩＧＺＯターゲット内の結晶構造及びグレインが不規則であるため、ＩＧＺＯ薄膜の蒸着が進むにつれて薄膜の組成が変化し、これにより、膜質が不均一になってしまう。したがって、同じチャンバ内において同じプロセスを経て製造された薄膜トランジスタの特性が異なり、これにより、信頼性が低下される。なお、活性層を、必要に応じて、組成の異なる複数の層によって形成することがあるが、ＩＧＺＯターゲットは一つの組成でしか製作されないため、このような多層構造の活性層を形成することが困難である。すなわち、ＩＧＺＯターゲットを用いたスパッターリング工程によっては、組成の異なる多層構造の活性層を形成することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、活性層として用いられるＩＧＺＯ薄膜の膜質を向上させて安定性を向上させることのできる薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、蒸着工程が行われてもＩＧＺＯ薄膜の組成が変化しないことから、信頼性を向上させることのできる薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することである。
【０００８】
本発明のさらに他の目的は、ＩＧＺＯ薄膜を多層構造に形成することができ、各層の組成比を異ならせることのできる薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することである。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、活性層として用いられるＩＧＺＯ薄膜を原子層蒸着などの化学的蒸着方式により形成する薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態による薄膜トランジスタは、ゲート電極と、前記ゲート電極と上下方向に離隔され、水平方向に互いに離隔されたソース電極及びドレイン電極と、前記ゲート電極と前記ソース電極及びドレイン電極の間に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜と前記ソース電極及びドレイン電極の間に形成された活性層と、を備え、前記活性層は、少なくとも２以上のドープされた酸化亜鉛薄膜から形成される。
【００１１】
前記ドープされた酸化亜鉛薄膜におけるドープ元素は、３族または４族元素であり、前記ドープ元素は、ガリウム、インジウム及び錫元素の少なくとも一種である。
【００１２】
前記ドープされた酸化亜鉛薄膜は、ＩＧＺＯ薄膜及びＩＴＺＯ薄膜の少なくともいずれかが少なくとも２以上積層されて形成される。
【００１３】
前記少なくとも２以上のドープされた酸化亜鉛薄膜は、第１の層がＡＬＤ工程により形成され、前記第１の層以外の残りの層が擬似ＡＬＤ、サイクリックＣＶＤ及びＣＶＤ工程の少なくともいずれかにより形成される。
【００１４】
前記ＡＬＤ工程では、原料ソースと反応ソースを交差して供給して薄膜を形成し、サイクリックＣＶＤ及びＣＶＤ工程では、原料ソースと反応ソースを同時に供給して薄膜を形成する。
【００１５】
前記第１の層の層厚よりも前記第１の層以外の残りの層の層厚がさらに厚い。
【００１６】
前記第１の層は、前記ゲート電極側に形成される。
【００１７】
前記少なくとも２以上のドープされた酸化亜鉛薄膜は、組成比が異なる。
【００１８】
前記第１の層は、残りの層に比べて移動度及び伝導度が高く、前記第１の層は、前記残りの層に比べて前記ドープ元素の含有量が多い。
【００１９】
前記薄膜トランジスタは、前記ソース電極及びドレイン電極の間の前記活性層の上に形成された保護膜をさらに備える。
【００２０】
前記保護膜は、単一層または少なくとも二重層に形成され、前記保護膜は、少なくとも一部がプラズマを用いない化学蒸着方式により形成される。
【００２１】
前記保護膜は、前記活性層の上に前記プラズマを用いない前記化学蒸着方式により形成された第１の保護膜と、前記第１の保護膜の上にプラズマを用いた前記化学蒸着方式により形成された第２の保護膜と、を備える。
【００２２】
本発明の実施形態による薄膜トランジスタの製造方法は、基板が提供されるステップと、前記基板の上にゲート電極を形成し、その上部にゲート絶縁膜を形成するステップと、前記ゲート絶縁膜の上に活性層を形成するステップと、前記活性層の上にソース電極及びドレイン電極を形成するステップと、を含み、前記活性層は、ドープされた酸化亜鉛薄膜から形成され、前記ドープされた酸化亜鉛薄膜は、化学的蒸着工程により少なくとも二重構造に形成される。
【００２３】
前記薄膜トランジスタの製造方法は、前記活性層の上に保護膜を形成した後、前記ソース電極及びドレイン電極の間に残留するようにパターニングするステップをさらに含む。
【００２４】
前記酸化亜鉛薄膜には、ガリウム、インジウム及び錫元素の少なくともいずれかをドープする。
【００２５】
前記ドープされた酸化亜鉛薄膜は、ＩＧＺＯ薄膜及びＩＴＺＯ薄膜の少なくともいずれかを少なくとも２以上積層して形成する。
【００２６】
前記少なくとも２以上のドープされた酸化亜鉛薄膜は、第１の層をＡＬＤ工程により形成し、前記第１の層以外の残りの層を擬似ＡＬＤ工程、サイクリックＣＶＤ工程及びＣＶＤ工程の少なくともいずれかにより形成する。
【００２７】
前記ドープされた酸化亜鉛薄膜は、第１の層をＡＬＤ工程により形成し、第２の層をＣＶＤ工程により形成する。
【００２８】
前記ドープされた酸化亜鉛薄膜は、第１の層をＡＬＤ工程により形成し、第２の層をサイクリックＣＶＤ工程により形成する。
【００２９】
前記ドープされた酸化亜鉛薄膜は、第１の層をＡＬＤ工程により形成し、第２の層を擬似ＡＬＤ工程により形成し、第３の層をＣＶＤ工程により形成する。
【００３０】
前記ドープされた酸化亜鉛薄膜は、第１の層をＡＬＤ工程により形成し、第２の層をサイクリックＣＶＤ工程により形成し、第３の層をＣＶＤ工程により形成する。
【００３１】
前記少なくとも２以上のドープされた酸化亜鉛薄膜は、蒸着ソースの流入量を調節して組成比を異ならせる。
【００３２】
前記第１の層は、残りの層に比べてドープ元素の含有量が多く、前記第１の層は、残りの層に比べて移動度及び伝導度が高い。
【００３３】
前記保護膜は、単一層または少なくとも二重層に形成する。
【００３４】
前記保護膜は、前記活性層と接する第１の層をプラズマを用いない化学蒸着方式により形成し、残りの第２の層はプラズマを用いた化学蒸着方式により形成する。
【００３５】
前記保護膜は、前記第１の層をシリコンソース及び第１の反応ソースを用いて形成し、前記第２の層をシリコンソース及び第２の反応ソースを用いて形成する。
【００３６】
前記シリコンソースはＴＥＯＳ及びＳｉＨ４を含み、前記第１の反応ソースはＯ３を含み、前記第２のソースはＯ２、Ｎ２Ｏ及びＮＨ３を含む。
【００３７】
前記保護膜の第１の層は、ＴＥＯＳ及びＯ３を用いて形成する。
【００３８】
前記保護膜の第２の層は、ＴＥＯＳまたはＳｉＨ４及びＯ２、Ｎ２ＯまたはＮＨ３を用いて形成する。
【００３９】
前記薄膜トランジスタの製造方法は、前記保護膜の形成前及び形成後の少なくともいずれかの時点でアニーリング工程を行うステップをさらに含む。
【００４０】
前記ゲート絶縁膜の形成、前記活性層の形成、前記保護膜の形成及び前記アニーリングは、インサイチュにて行う。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の実施形態は、原子層蒸着（Ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＡＬＤ）工程をはじめとする互いに異なる化学的蒸着工程を用いて少なくとも二重構造のＩＧＺＯ薄膜を形成し、これを薄膜トランジスタの活性層として用いる。すなわち、ＩＧＺＯ薄膜の一部の膜厚をＡＬＤ工程により形成し、残りの膜厚を化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）工程、擬似ＡＬＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程の少なくともいずれかを用いて形成する。なお、複数のＩＧＺＯ薄膜の組成を異ならせることもできる。
【００４２】
本発明によれば、活性層として用いられるＩＧＺＯ薄膜を化学的蒸着工程により形成することにより、蒸着工程が進むにつれて薄膜の特性が変化して信頼性を低下させるといった従来のスパッターリングによるＩＧＺＯ薄膜の問題点を解消することができる。すなわち、ソースの流入量を一定に維持することができて蒸着工程が行われても薄膜の組成が変化せず、これにより、信頼性の低下が防がれる。
【００４３】
また、ゲート絶縁膜と隣り合う活性層は、膜質及び界面特性に優れたＡＬＤ工程を用いたＩＧＺＯ薄膜から形成し、これをフロントチャネルとして用いることができて、薄膜トランジスタの動作速度を向上させることができる。
【００４４】
さらに、複数のＩＧＺＯ薄膜の組成を異ならせてフロントチャネル及びバックチャネルとして用いることができる。すなわち、第１のＩＧＺＯ薄膜のインジウム及びガリウムの組成を第２のＩＧＺＯ薄膜のインジウム及びガリウムの組成よりも高くして第１のＩＧＺＯ薄膜の移動度及び伝導度を第２のＩＧＺＯ薄膜の伝導度よりも高くすることにより、第１のＩＧＺＯ薄膜をフロントチャネルとして用い、第２のＩＧＺＯ薄膜をバックチャネルとして用いることができる。
【００４５】
これらに加えて、少なくとも二層構造のＩＧＺＯ薄膜をＡＬＤ工程をはじめとする異なる工程により形成することにより、生産性を向上させることができ、動作信頼性を保証することができる。すなわち、ＡＬＤ工程のみを用いると、工程速度が遅くて生産性が低下され、ＣＶＤ工程のみを用いると、膜質が緻密ではないため正常的に動作できないが、ＡＬＤ工程及びＣＶＤ工程を併用することにより、生産性の向上及び動作信頼性の保証を両立させることができる。
【００４６】
一方、ＩＧＺＯ薄膜の上に保護膜を形成して活性層のエッチング損傷及び酸素浸透による膜質の低下を防ぐことができ、保護膜の少なくとも一部をＣＶＤ方式により形成することにより活性層の損傷を防ぐことができる。すなわち、活性層に接する保護膜の少なくとも一部をＣＶＤまたはＡＬＤ方式により形成することにより、活性層のプラズマによる損傷を防ぎ、残りの保護膜をＰＥＣＶＤ方式により形成することにより、保護膜の膜質及び蒸着率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの特性を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの特性を示すグラフである。
【図４】本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタの断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタの断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタの断面図である。
【図７】様々な方法により形成されたＩＧＺＯ薄膜の特性を示すグラフである。
【図８】様々な方法により形成されたＩＧＺＯ薄膜の特性を示すグラフである。
【図９】様々な方法により形成されたＩＧＺＯ薄膜の特性を示すグラフである。
【図１０】様々な方法により形成されたＩＧＺＯ薄膜の特性を示すグラフである。
【図１１】様々な方法により形成されたＩＧＺＯ薄膜の特性を示すグラフである。
【図１２】本発明による薄膜トランジスタの製造に適用される蒸着装置の概略図である。
【図１３】本発明による薄膜トランジスタの製造に適用される蒸着装置の概略図である。
【図１４】本発明による薄膜トランジスタの製造に適用される蒸着装置の概略図である。
【図１５】本発明に適用されるＡＬＤ工程、擬似ＡＬＤ工程及びサイクリックＣＶＤ工程の工程サイクル概念図である。
【図１６】本発明に適用されるＡＬＤ工程、擬似ＡＬＤ工程及びサイクリックＣＶＤ工程の工程サイクル概念図である。
【図１７】本発明に適用されるＡＬＤ工程、擬似ＡＬＤ工程及びサイクリックＣＶＤ工程の工程サイクル概念図である。
【図１８】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図である。
【図１９】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図である。
【図２０】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図である。
【図２１】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図である。
【図２２】本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を説明するための工程流れ図である。
【図２３】本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図である。
【図２４】本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図である。
【図２５】本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図である。
【図２６】本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態を詳述する。しかしながら、本発明は、後述する実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる種々の形態で実現される。単に、これらの実施形態は、本発明の開示を完全たるものにし、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範囲によってのみ定義されるものである。図中、複数の層および領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示す。明細書全般に亘って類似する部分に対しては同じ図面符号を付する。なお、層、膜、領域などの部分が他の部分の「上部に」または「上に」あるとしたとき、これは、各部分が他の部分の「直ぐ上部に」または「直上に」ある場合だけではなく、これらの間に他の部分がある場合も含む。
【００４９】
図１は、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの断面図であり、ボトムゲート型薄膜トランジスタの断面図である。
【００５０】
図１を参照すると、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタは、基板１００の上に形成されたゲート電極１１０と、ゲート電極１１０の上に形成されたゲート絶縁膜１２０と、ゲート絶縁膜１２０の上に形成され、ＺｎＯ薄膜に３族または４族元素をドープした少なくとも二重構造の活性層１３０と、活性層１３０の上に互いに離隔されて形成されたソース電極１４０ａ及びドレイン電極１４０ｂと、を備える。
【００５１】
基板１００としては、透明基板が使用可能であるが、例えば、シリコン基板、ガラス基板またはフレキシブルディスプレイを実現する場合にはプラスチック基板（ＰＥ、ＰＥＳ、ＰＥＴ、ＰＥＮ）などが使用可能である。また、基板１００としては、反射型基板が使用可能であるが、例えば、金属基板が使用可能である。金属基板は、ステインレス鋼、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）またはこれらの合金から形成可能である。一方、基板１００として金属基板を用いる場合に、金属基板の上部に絶縁膜を形成することが好ましい。これは、金属基板とゲート電極１１０の短絡を防ぎ、金属基板からの金属原子の拡散を防ぐためである。このような絶縁膜は、シリコンオキサイド（ＳｉＯ２）、シリコンナイトライド（ＳｉＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはこれらの化合物のうちの少なくとも一種を含む物質を用いて形成することができる。さらに、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、チタンアルミナイトライド（ＴｉＡｌＮ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）またはこれらの化合物のうちの少なくとも一種を含む無機物質を用いて絶縁膜の下部に拡散防止膜を形成することができる。
【００５２】
ゲート電極１１０は、導電物質を用いて形成可能であるが、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ネオジム（Ｎｄ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）及び銅（Ｃｕ）のうちの少なくともいずれかの金属またはこれらを含む合金から形成可能である。また、ゲート電極１１０は、単一層だけではなく、複数の金属層の多重層に形成してもよい。すなわち、物理化学的特性に優れたクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属層と、比抵抗の低いアルミニウム（Ａｌ）系、銀（Ａｇ）系または銅（Ｃｕ）系の金属層と、を備える二重層に形成してもよい。
【００５３】
ゲート絶縁膜１２０は、少なくともゲート電極１１０の上部に形成される。すなわち、ゲート絶縁膜１２０は、ゲート電極１１０の上部及び側部を含めて基板１００の上に形成可能である。ゲート絶縁膜１２０は、金属物質との密着性及び絶縁耐圧に優れたシリコンオキサイド（ＳｉＯ２）、シリコンナイトライド（ＳｉＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）を含む無機絶縁膜のうちの一つまたはそれ以上の絶縁物質を用いて形成可能である。
【００５４】
活性層１３０は、ゲート絶縁膜１２０の上に形成され、少なくとも一部がゲート電極１１０と重なり合うように形成される。活性層１３０は、ＺｎＯ薄膜の膜質を改善するために、ＺｎＯ薄膜に３族または４族元素、例えば、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、錫（Ｓｎ）元素の少なくとも一つをドープすることにより非晶質ＺｎＯ薄膜を誘導して、薄膜トランジスタの安定性を改善することができる。例えば、活性層１３０は、ＺｎＯ薄膜にインジウム及びガリウムをドープしたＩＧＺＯ薄膜から形成可能であり、ＺｎＯ薄膜にインジウム及びチン（Ｔｉｎ）をドープしたインジウムチンジンクオキサイド（ＩＴＺＯ）薄膜から形成可能である。以下の本実施形態においては、ＩＧＺＯ薄膜を例にとって説明する。また、本発明は、ＩＧＺＯ薄膜を用いた活性層１３０の一部の層厚をＡＬＤ工程により形成し、残りの層厚をＣＶＤ、サイクリックＣＶＤなどの化学的蒸着方式により形成する。例えば、活性層１３０は、少なくとも二重構造に形成可能であるが、ゲート絶縁膜１２０と隣り合う第１のＩＧＺＯ薄膜１３２はＡＬＤ工程により形成し、第１のＩＧＺＯ薄膜１３４の上にＣＶＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程により第２のＩＧＺＯ薄膜１３４を形成することができる。ここで、ＡＬＤ工程は、原料ソースの供給及びパージ、酸化ソースの供給及びパージを繰り返して行い、ＣＶＤ工程は、原料ソース及び酸化ソースを同時に供給して行う。原料ソースの場合に、原料を供給する原料ガスで工程が行われ、酸化ソースの場合に、原料ガスと反応して所望の薄膜を形成しうる反応ガスで工程が行われる。また、サイクリックＣＶＤ工程は、原料ソースの供給及び中止を繰り返し、且つ、酸化ソースは供給し続けて行う。すなわち、サイクリックＣＶＤ工程では、原料ソースの供給及び中止を繰り返し、且つ、酸化ソースは供給し続ける工程が１周期中に連続して行われていて、１周期が終わった後に酸化ソースの供給を数秒間中止する。サイクリックＣＶＤ工程とＡＬＤ工程との相違点は、ＡＬＤ工程では原料ソースまたは酸化ソースの供給が中止した後にパージが行われるのに対し、サイクリックＣＶＤ工程では別途のパージが工程中に行われることなく、数回のサイクルが繰り返し行われる。このため、ＣＶＤ工程を用いると、工程速度を向上させることができ、サイクリックＣＶＤ工程を用いると、原料ソースと酸化ソースが基板に同時に蒸着され、後続して供給される酸化ソースが原料ソースと反応するため膜質が緻密になる。一方、第１及び第２のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３４は、インジウムソース、ガリウムソース、ジンクソース及び酸化ソースを用いて形成することができる。例えば、インジウムソースとしては、トリメチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ３）３）（ＴＭＩｎ）、ジエチルアミノプロピルジメチルインジウム（ＤＡＤＩ）などが使用可能であり、ガリウムソースとしては、トリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ３）３）（ＴＭＧａ）などが使用可能であり、ジンクソースとしては、ジエチルジンク（Ｚｎ（Ｃ２Ｈ５）２）（ＤＥＺ）、ジメチルジンク（Ｚｎ（ＣＨ３）２）（ＤＭＺ）などが使用可能である。また、酸化ソースとしては、酸素の含まれている物質、例えば、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、Ｎ２Ｏ、ＣＯ２などのうちの少なくともいずれかが使用可能である。活性層１３０は、ゲート絶縁膜１２０と隣り合う第１のＩＧＺＯ薄膜１３２をＡＬＤ工程により形成し、フロントチャネルとして用いることができる。これは、ＡＬＤ工程により形成された第１のＩＧＺＯ薄膜１３２は膜質及び界面特性に優れているためチャネルの形成に重要なフロントチャネルとして用いることができる。すなわち、ゲート電極１１０に（＋）電圧が印加されれば、ゲート絶縁膜１２０の上部の活性層１３０の一部に（−）電荷が蓄積してフロントチャネルを形成し、フロントチャネルを介して電流が円滑に流れるように移動度が良好になる。このため、フロントチャネル領域は移動度の高い物質から形成することが好ましいが、ＡＬＤ工程により形成された第１のＩＧＺＯ薄膜１３２は膜質及び界面特性に優れているため移動度が良好になる。ところが、ＡＬＤ工程を用いる場合に工程速度が遅くて生産性が低下されるため、第１のＩＧＺＯ薄膜１３２上の第２のＩＧＺＯ薄膜１３４は、ＣＶＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程により形成する。ＣＶＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程を用いると、高速蒸着が可能になるため生産性を向上させることができる。一方、ＡＬＤ工程の酸化ソースとしては酸素を含む物質が使用可能であるが、ＴＭＧａは酸素（Ｏ２）との反応性に劣っているためオゾン（Ｏ３）を用いることが好ましく、酸素（Ｏ２）を用いる場合にはプラズマ状態に励起して用いることができる。酸素だけではなく、Ｎ２Ｏ、ＣＯ２もプラズマ状態に励起して用いることができる。また、ＣＶＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程の酸化ソースとしては、酸素、オゾン、水蒸気及び酸素の混合物、水蒸気及びオゾンの混合物、酸素プラズマなどを用いることができるが、水蒸気及び酸素の混合物、水蒸気及びオゾンの混合物を用いることが最も好ましい。一方、第２のＩＧＺＯ薄膜１３４は、第１のＩＧＺＯ薄膜１３２と組成比を異ならせてバックチャネルとして用いることができる。すなわち、ゲート電極１１０に（−）電圧が印加されれば、（−）電荷はソース電極１４０ａ及びドレイン電極１４０ｂの下部の活性層１３０の一部に蓄積される。このため、バックチャネルは電荷の移動を防ぐ組成、すなわち、伝導性がフロントチャネルとして働く第１のＩＧＺＯ薄膜１３２よりも低いように第２のＩＧＺＯ薄膜１３４を形成する。このために、インジウムソース、ガリウムソース及びジンクソースの少なくともいずれかの流入量を第１のＩＧＺＯ薄膜１３２と異ならせて流入することができ、酸化ソースの流入量もまた調節して流入することができる。例えば、第２のＩＧＺＯ薄膜１３４のインジウム及びガリウムの組成を第１のＩＧＺＯ薄膜１３２よりも少なくすることができる。このようにすれば、第１のＩＧＺＯ薄膜１３２と第２のＩＧＺＯ薄膜１３４の特性、例えば、移動度、電気伝導度などを調節することができる。このような第１のＩＧＺＯ薄膜１３２は、５〜５０Åの膜厚に形成することができ、第２のＩＧＺＯ薄膜１３４は、２００〜３００Åの膜厚に形成することができる。
【００５５】
ソース電極１４０ａ及びドレイン電極１４０ｂは活性層１３０の上部に形成され、ゲート電極１１０と一部重なり合ってゲート電極１１０を挟んで互いに離隔されて形成される。ソース電極１４０ａ及びドレイン電極１４０ｂは、導電性物質を用いて、同じ物質を用いた同じ工程によって形成することができるが、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ネオジム（Ｎｄ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）及びモリブデン（Ｍｏ）のうちの少なくともいずれかの金属またはこれらを含む合金から形成することができる。すなわち、ゲート電極１１０と同じ物質から形成することができるが、他の物質から形成することもできる。なお、ソース電極１４０ａ及びドレイン電極１４０ｂは、単一層だけではなく、複数の金属層の多重層に形成することもできる。
【００５６】
図２及び図３は、本発明の一実施形態によるＩＧＺＯ薄膜を活性層として用いる薄膜トランジスタの特性を示すグラフであり、図２は、ゲート電圧によるドレイン−ソース電流（ＩＤＳ）のグラフであり、図３は、図２のＹ軸のドレイン−ソース電流（ＩＤＳ）を指数で表示したものである。同図に示すように、ゲート電圧が０Ｖ以上に印加されれば、ドレインとソースとの間にトンネリングが発生し、これにより、ドレイン−ソース電流が流れて線形的な特性を示す。また、ゲート電圧が所定の電圧、例えば、１０Ｖ以上になると、ドレイン−ソース電流が飽和される。このような特性グラフは、他の薄膜トランジスタ、例えば、スパッターリングによりＩＧＺＯ薄膜を形成した薄膜トランジスタの特性グラフとほとんど同様である。このため、化学的蒸着方式によりＩＧＺＯ薄膜を形成し、これを活性層として用いる本発明による薄膜トランジスタは、薄膜トランジスタとして正常に動作することが分かる。
【００５７】
上述したように、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタは、活性層１３０を金属酸化物半導体、特に、ＩＧＺＯ薄膜から形成し、ＡＬＤ工程とＣＶＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程により第１及び第２のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３４の積層構造に形成することができる。このとき、第１及び第２のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３４の組成をソースの流入量などで調節することができて組成の異なる多層構造の薄膜を形成することができる。また、第１のＩＧＺＯ薄膜１３２を膜質に優れたＡＬＤ工程により形成してフロントチャネルとして用いることができて移動度が良好であり、電気伝導度に優れた高速素子を実現することができ、第２のＩＧＺＯ薄膜１３４を高速蒸着可能なＣＶＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程により形成することにより、ＡＬＤ工程の欠点である生産性の低下を補完することができる。すなわち、ＩＧＺＯ薄膜を工程速度の遅いＡＬＤ工程だけで形成する場合に生産性が低下され、工程速度の速いＣＶＤ工程だけで形成する場合にＩＧＺＯ薄膜の膜質が低下されて素子動作の信頼性を保証することができないが、ＡＬＤ工程とＣＶＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程を併用することにより、これらの問題を解消することができる。
【００５８】
図４は、本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタの断面図であり、ＩＧＺＯ薄膜を用いる活性層を蒸着方法の異なる３つの層で形成した場合の断面図である。
【００５９】
図４を参照すると、本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタは、基板１００の上に形成されたゲート電極１１０と、ゲート電極１１０の上に形成されたゲート絶縁膜１２０と、ゲート絶縁膜１２０の上に３つの層で形成された活性層１３０と、活性層１３０の上に互いに離隔されて形成されたソース電極１４０ａ及びドレイン電極１４０ｂと、を備える。
【００６０】
活性層１３０は、第１のＩＧＺＯ薄膜１３２と、第２のＩＧＺＯ薄膜１３４及び第３のＩＧＺＯ薄膜１３６を積層して形成する。例えば、第１のＩＧＺＯ薄膜１３２はＡＬＤ工程により形成し、第２のＩＧＺＯ薄膜１３４は擬似ＡＬＤ工程により形成し、第３のＩＧＺＯ薄膜１３６はＣＶＤ工程により形成することができる。また、第１のＩＧＺＯ薄膜１３２はＡＬＤ工程により形成し、第２のＩＧＺＯ薄膜１３４はサイクリックＣＶＤ工程により形成し、第３のＩＧＺＯ薄膜１３６はＣＶＤ工程により形成することができる。すなわち、第１及び第３のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３６はそれぞれＡＬＤ工程及びＣＶＤ工程により形成し、第２のＩＧＺＯ薄膜１３４は擬似ＡＬＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程により形成することができる。ここで、擬似ＡＬＤ工程では、原料ソースの流入及び酸化ソースの流入を繰り返して所定の膜厚の薄膜を形成する。すなわち、ＡＬＤ工程では、原料ソースの流入及びパージ、酸化ソースの流入及びパージを繰り返して薄膜を形成するのに対し、擬似ＡＬＤ工程では、パージを行うことなく、原料ソースの流入及び酸化ソースの流入のみを繰り返して薄膜を形成する。また、擬似ＡＬＤ工程では、酸化ソースとしてＡＬＤ工程の酸化ソースを用いることができる。すなわち、酸化ソースとしては酸素を含む物質を用いることができるが、オゾン（Ｏ３）を用いることが好ましく、酸素（Ｏ２）、Ｎ２Ｏ、ＣＯ２はプラズマ状態に励起して用いることができる。このように３層構造に活性層１３０を形成し、擬似ＡＬＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程により第２のＩＧＺＯ薄膜１３４を形成することにより、ＡＬＤ工程により形成された第１のＩＧＺＯ薄膜１３２とほとんど同じ膜質を有しながらもＡＬＤよりも高速蒸着可能であるため、ＡＬＤ及びＣＶＤ工程により形成された二重のＩＧＺＯ薄膜に比べてより一層膜質の向上した活性層１３０を形成することができる。一方、第１のＩＧＺＯ薄膜１３２は１０〜５０Åの膜厚に形成し、第２のＩＧＺＯ薄膜１３４は５０〜１００Åの膜厚に形成し、第３のＩＧＺＯ薄膜１３６は１５０〜２５０Åの膜厚に形成することができる。
【００６１】
一方、ＩＧＺＯ薄膜から形成された活性層１３０は、その上部にソース電極１４０ａ及びドレイン電極１４０ｂが形成されるときに大気中に露出されて酸素などが浸透して酸素欠陥が発生し、これにより生成される過剰キャリアによってオフカレントが上昇したりしきい値電圧が変化したりするという問題がある。このため、本発明は、図５に示すように、活性層１３０への酸素の浸透を防ぐために、活性層１３０の上に保護膜１５０を形成する。
【００６２】
図５を参照すると、本発明のさらに他の実施形態による薄膜トランジスタは、基板１００の上に形成されたゲート電極１１０と、ゲート電極１１０の上に形成されたゲート絶縁膜１２０と、ゲート絶縁膜１２０の上に少なくとも二重構造に形成された活性層１３０と、活性層１３０の上に互いに離隔されて形成されたソース電極１４０ａ及びドレイン電極１４０ｂと、ソース電極１４０ａとドレイン電極１４０ｂとの間の活性層１３０の上に形成された保護膜１５０と、を備える。
【００６３】
保護膜１５０は、活性層１３０を形成した後にソース電極１４０ａ及びドレイン電極１４０ｂを形成するためのエッチング工程中にエッチング停止膜として働いて活性層１３０が露出されて損傷されることを防ぐために形成する。また、保護膜１５０は、ソース電極１４０ａ及びドレイン電極１４０ｂの製造が終わった後に活性層１３０が大気中に露出されることを防ぐことができる。すなわち、第１及び第２のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３４を備える活性層１３０は、大気中に露出されれば酸素などが浸透して特性が低下する虞があるが、保護膜１５０が形成されてこれを防ぐことができる。保護膜１５０は、酸素の浸透を防ぎ、エッチング工程に際して活性層１３０とはエッチング選択比が異なる物質から形成することができるが、例えば、シリコンオキサイド（ＳｉＯ２）、シリコンナイトライド（ＳｉＮ）、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）などの絶縁物質を用いて単一層または多層に形成することができる。なお、保護膜１５０は、少なくとも一部はＣＶＤ方式を用いて形成することができる。すなわち、プラズマを用いて保護膜１５０を形成する場合に活性層１３０がプラズマによって損傷されるため、保護膜１４０は、少なくとも活性層１３０に接する領域はＣＶＤ方式により形成する。
【００６４】
また、保護膜１５０は多層に形成可能であるが、例えば、図６に示すように、第１及び第２の保護膜１５０ａ及び１５０ｂの二重層に形成することができる。このとき、第１及び第２の保護膜１５０ａ及び１５０ｂはそれぞれ異なる蒸着方式により形成することができる。すなわち、第１の保護膜１５０ａはＣＶＤ工程により形成し、第２の保護膜１５０ｂはＰＥＣＶＤ工程により形成することができる。すなわち、プラズマを用いて保護膜１５０を形成すると、保護膜１５０の膜質を向上させることができるが、プラズマによって活性層１３０が損傷される虞があるため、第１の保護膜１５０ａはＣＶＤ工程により形成し、第２の保護膜１５０ｂはＰＥＣＶＤ工程により形成する。また、第１の保護膜１５０ａはＡＬＤ方式により形成することもできる。一方、保護膜１５０を多層に形成する場合に、第１の保護膜１５０ａと第２の保護膜１５０ｂはソースガス及び反応ガスを異ならせて形成することもできる。例えば、保護膜１５０をシリコンオキサイドから形成することができるが、ＴＥＯＳをソースとして用い、第１の保護膜１５０ａはＯ３を反応ガスとして用い、第２の保護膜１５０ｂはＯ２、Ｎ２ＯまたはＮＨ３を反応ガスとして用いることができる。また、第１の保護膜１５０ａはＴＥＯＳをソースとして用い、第２の保護膜１５０ｂはＳｉＨ４をソースとして用いることができる。それだけではなく、第１及び第２の保護膜１５０ａ及び１５０ｂは膜質の異なる物質から形成することができるが、第１の保護膜１５０ａはシリコンオキサイドから形成し、第２の保護膜１５０ｂはシリコンナイトライドから形成することもできる。さらに、多層構造の保護膜１５０は蒸着温度を異ならせて形成することもできる。例えば、第１及び第２の保護膜１５０ａ及び１５０ｂはある温度範囲で形成することができるが、同じ温度で形成してもよく、異なる温度で形成してもよい。
【００６５】
図７から図１１は、様々な方式によりＩＧＺＯ薄膜を形成し、これを薄膜トランジスタの活性層として用いた場合における動作特性を比較するためのグラフである。
【００６６】
図７は、ＡＬＤ工程だけでＩＧＺＯ薄膜を形成した場合の特性グラフであり、移動度が１９．２であり、しきい値電圧が４．２６Ｖであり、スロップスイングが０．５２４である。ここで、スロップスイングは０に近いほど垂直に近く、これは、電荷の移動速度が速いことを意味する。また、図８は、サイクリックＣＶＤ工程だけでＩＧＺＯ薄膜を形成した場合の特性グラフであり、移動度が０．９であり、しきい値電圧が５．５４Ｖであり、スロップスイングが１．８である。ところが、この場合、移動度が０．９とかなり低いため、素子動作がほとんど不可能である。また、図９は、ＣＶＤ工程だけでＩＧＺＯ薄膜を形成した場合の特性グラフであり、ＣＶＤ工程だけでＩＧＺＯ薄膜を形成した場合には素子が動作しないため特性が測定されない。一方、図１０は、本発明の一実施形態に従い、ＡＬＤ工程により第１のＩＧＺＯ薄膜を形成した後、サイクリックＣＶＤ工程により第２のＩＧＺＯ薄膜を形成した場合の特性グラフであり、移動度が１３．１であり、しきい値電圧が７．０１Ｖであり、スロップスイングが１．３１である。このようにＡＬＤ工程とサイクリックＣＶＤ工程を併用する場合に、特性グラフがＡＬＤ工程の特性グラフに倣っており、移動度が良好であるため、高速にて動作可能になる。また、図１１は、本発明の他の実施形態に従い、ＡＬＤ工程により第１のＩＧＺＯ薄膜を形成し、サイクリックＣＶＤ工程により第２のＩＧＺＯ薄膜を形成した後、ＣＶＤ工程により第３のＩＧＺＯ薄膜を形成した場合の特性グラフであり、移動度が１２．１であり、しきい値電圧が７．０１であり、スロップスイングが１．３１である。この場合の特性グラフがＡＬＤ工程の特性グラフに倣っており、移動度が良好であるため、高速にて動作可能である。
【００６７】
すなわち、ＡＬＤ工程によりＩＧＺＯ薄膜を形成すれば、特性が良好であるものの、蒸着速度が遅くて生産性が低下され、サイクリックＣＶＤ工程またはＣＶＤ工程によりＩＧＺＯ薄膜を形成すれば、蒸着速度は速いものの、特性が低下される。しかしながら、ＡＬＤ工程により第１のＩＧＺＯ薄膜を形成した後、サイクリックＣＶＤ工程により第２のＩＧＺＯ薄膜を形成したり、第２のＩＧＺＯ薄膜の上部にＣＶＤ工程により第３のＩＧＺＯ薄膜を形成したりする場合に、ＡＬＤ工程の特性である優れた膜質を有し、しかも、蒸着速度を向上させることができる。このため、生産性を向上させ、動作特性を維持することができる。
【００６８】
図１２は、本発明による薄膜トランジスタを製造するための工程装置の概略図であり、複数の蒸着チャンバを備えるクラスターの概略図である。また、図１３は、本発明による薄膜トランジスタの活性層を形成するための蒸着装置の概略図であり、ＡＬＤ工程と擬似ＣＶＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程を同時に行うか、あるいは、ＣＶＤ工程をさらに行って複数層のＩＧＺＯ薄膜をインサイチュにて形成するために用いられる蒸着装置である。さらに、図１４は、本発明による薄膜トランジスタの保護膜を形成するための蒸着装置の概略図であり、ＣＶＤ工程とＰＥＣＶＤ工程を同時に行う蒸着装置である。一方、図１５から図１７は、それぞれＡＬＤ工程、擬似ＡＬＤ工程及びサイクリックＣＶＤ工程の工程サイクルの概念図である。
【００６９】
本発明において用いられる工程装置は、図１２に示すように、少なくとも一つのロードロックチャンバ２１０と、トランスファチャンバ２２０と、複数の蒸着チャンバ２３０、２４０、２５０と、アニーリングチャンバ２６０と、を備える。ここで、第１の蒸着チャンバ２３０は、ゲート絶縁膜を蒸着するためのチャンバであってもよく、第２の蒸着チャンバ２４０は、少なくとも１層のＩＧＺＯ薄膜からなる活性層を形成するためのチャンバであってもよく、第３の蒸着チャンバ２５０は、少なくとも１層の保護膜を形成するためのチャンバであってもよい。また、アニーリングチャンバ２６０は、保護膜の形成前、保護膜の形成後または保護膜の形成前及び形成後に基板を少なくとも１回アニーリングするためのチャンバである。このため、工程装置の真空状態を維持しながらゲート絶縁膜の蒸着、活性層の蒸着、保護膜の蒸着及びアニーリングをインサイチュにて行うことができる。
【００７０】
また、本発明による薄膜トランジスタの複数のＩＧＺＯ薄膜を備える活性層を形成するための蒸着装置は、図１３に示すように、所定の反応空間が設けられた反応チャンバ３００と、反応チャンバ３００の内部下側に設けられたサセプタ３１０と、反応チャンバ３００の内部上側にサセプタ３１０と対応するように設けられたガス分配板３２０と、インジウムソースを供給するための第１のソース供給部３３０と、ガリウムソースを供給するための第２のソース供給部３４０と、ジンクソースを供給するための第３のソース供給部３５０と、酸化ソースを供給するための第４のソース供給部３６０と、を備える。また、図示はしないが、前記蒸着装置は、不活性ガスなどのパージガスを供給するパージガス供給部をさらに備える。ここで、第１、第２及び第３のソース供給部３３０、３４０、３５０は、ソース物質を貯溜するソース貯溜部３３２、３４２、３５２と、ソース物質を気化させてソースガスを生成するバブラー３３４、３４４、３５４と、気化されたソース物質を反応チャンバ３００に供給する供給管３３６、３４６、３５６と、を備えていてもよい。また、酸化ソースを供給するための第４のソース供給部３６０は、酸化ソースを貯溜するソース貯溜部３６２と、酸化ソースを反応チャンバ３００に供給する供給管３６６と、を備える。酸化ソースとしてＨ２Ｏなどを用いる場合に、バブラーをさらに備えていてもよい。また、図示はしないが、供給管３３６、３４６、３５６、３６６には、ソースの供給または供給量を制御する弁などの制御手段（図示せず）が設けられていてもよい。なお、反応チャンバ３００の内部の圧力調節または真空維持のための真空ライン３９２及び真空ポンプ３９４をさらに備えていてもよい。一方、サセプタ３１０には、ヒータ（図示せず）及び冷却手段（図示せず）が内蔵されて基板１００を所望の工程温度に維持することができる。ここで、基板１００の上には、ゲート電極、ゲート絶縁膜などが形成されていてもよく、サセプタ３１０の上に少なくとも１枚以上の基板１００が置かれていてもよい。
【００７１】
前記蒸着装置を用いてＡＬＤ工程によりＩＧＺＯ薄膜を形成するためには、図１５に示すように、第１、第２及び第３のソース供給部３３０、３４０、３５０を介してそれぞれインジウムソース、ガリウムソース及びジンクソースを反応チャンバ３００内に同時に供給して基板１００の上に原料ソースを吸着する。また、原料ソースの供給を中止し、不活性ガスなどのパージガスを供給して未吸着原料ガスをパージする。次いで、第４のソース供給部３６０を介して酸化ソースを反応チャンバ３００内に供給して基板１００の上に吸着された原料ソースと酸化ソースを反応させて原子層のＩＧＺＯ薄膜を形成する。そして、酸化ソースの供給を中止し、不活性ガスなどのパージガスを反応チャンバ３００内に供給して未反応ガスをパージする。このような原料ソースの供給及びパージ、反応ソースの供給及びパージのサイクルを複数回繰り返し行って所定の膜厚のＩＧＺＯ薄膜を形成する。
【００７２】
また、前記蒸着装置を用いて擬似ＡＬＤ工程によりＩＧＺＯ薄膜を形成するためには、図１６に示すように、第１、第２及び第３のソース供給部３３０、３４０、３５０を介してそれぞれインジウムソース、ガリウムソース及びジンクソースを反応チャンバ３００内に同時に供給して基板１００の上に原料ソースを吸着する。次いで、第４のソース供給部３６０を介して酸化ソースを反応チャンバ３００内に供給して、基板１００の上に吸着された原料ソースと酸化ソースを反応させて原子層のＩＧＺＯ薄膜を形成する。これらの原料ソースの供給及び酸化ソースの供給のサイクルを複数回繰り返し行って所定の膜厚のＩＧＺＯ薄膜を形成する。
【００７３】
そして、前記蒸着装置を用いてサイクリックＣＶＤ工程によりＩＧＺＯ薄膜を形成するためには、図１７に示すように、第１乃至第３のソース供給部３３０、３４０、３５０を介してインジウムソース、ガリウムソース、ジンクソースを反応チャンバ３００に流入するとともに、第４のソース供給部３６０を介して酸化ソースを供給する。次いで、第１乃至第３のソース供給部３３０、３４０、３５０を介した原料ソースの供給を中止し、再供給するときにも第４のソース供給部３６０を介した酸化ソースの供給を維持する。すなわち、第１乃至第３のソース供給部３３０、３４０、３５０を介した原料ソースの供給及び中止を繰り返し行い、第４のソース供給部３６０を介した酸化ソースの供給を行い続ける。このようにすれば、基板１００の上にこれらの反応によるＩＧＺＯ薄膜が形成される。サイクリックＣＶＤ工程を用いると、原料ソースと酸化ソースが基板に同時に蒸着され、後続して供給される酸化ソースが原料ソースと反応するため、膜質が緻密になる。このような酸化ソースの供給を行い続けながら、原料ソースの供給及び中止を複数回繰り返し行って所定の膜厚のＩＧＺＯ薄膜を形成する。
【００７４】
さらに、前記蒸着装置を用いてＣＶＤ工程によりＩＧＺＯ薄膜を形成するためには、第１乃至第３のソース供給部３３０、３４０、３５０を介してインジウムソース、ガリウムソース、ジンクソースを反応チャンバ３００に流入すると同時に、第４のソース供給部３６０を介して酸化ソースを供給する。
【００７５】
一方、本発明によるＩＧＺＯ薄膜を、異なる蒸着方法により少なくとも二重構造に形成するために、前記蒸着装置に加えて、様々な蒸着装置を用いることができる。例えば、複数の基板１００をサセプタ３１０の上に載置し、回転可能な複数のインジェクターを備える回転型噴射装置を用いてＡＬＤ工程、ＣＶＤ工程及び擬似ＡＬＤ工程により少なくとも二重構造のＩＧＺＯ薄膜を同じ反応チャンバ内においてインサイチュにて形成することができる。もちろん、少なくとも二重構造のＩＧＺＯ薄膜を他の反応チャンバ内においてインサイチュにて形成することもできる。
【００７６】
さらに、本発明による薄膜トランジスタの保護膜を形成するための蒸着装置は、図１４に示すように、所定の反応空間が設けられた反応チャンバ４００と、反応チャンバ４００の内部下側に設けられて基板１００が載置されるサセプタ４１０と、反応チャンバ４００の内部上側にサセプタ４１０と対応するように設けられたガス分配管４２０と、ガス分配管４２０を介してシリコンソースを供給するための第１の供給部４３０と、第１の反応ソースを供給するための第２の供給部４４０と、第２の反応ソースを供給するための第３の供給部４５０と、クリーニングガスまたはパージガスを供給するための第４の供給部４６０と、を備える。また、前記蒸着装置は、クリーニングガスを反応チャンバ４００の外部において活性化させるための遠隔プラズマ発生部４７０と、ガス分配管４２０と連結されて工程ガスを活性化させるためのプラズマ発生部４８０と、を備える。このため、ガス分配管４２０は導電性物質から製作され、プラズマ発生部４８０は、ＲＦ電源４８２と整合器４８４を備えていてもよい。また、第１乃至第４の供給部４３０〜４６０のそれぞれは、ソース貯溜部４３２、４４２、４５２、４６２とソース供給ライン４３４、４４４、４５４、４６４を備え、図示はしないが、ソースの流量を調節するための流量計を備えていてもよい。そして、保護膜蒸着装置は、反応チャンバ４００内部の真空維持のための真空ライン４９２及び真空ポンプ４９４をさらに備えていてもよい。一方、第１の供給部４３０にはＴＥＯＳ、ＳｉＨ４などのシリコンソースが貯溜されていてもよく、第２の供給部４４０にはＯ２、Ｏ３などの酸化ソースが貯溜されていてもよく、第３の供給部４５０にはＮ２Ｏ、ＮＨ３などの窒素含有ソースが貯溜されていてもよい。なお、第４の供給部４６０にはＮＦ３などのクリーニングガスまたはＡｒなどのパージガスが貯溜されていてもよい。
【００７７】
前記蒸着装置を用いて単一層または多層の保護膜を形成することができる。例えば、ＲＦ電源を印加することなく、ＴＥＯＳとＯ３を用いてシリコンオキサイドをＣＶＤ方式により形成することにより、単一層の保護膜を形成することができる。また、ＲＦ電源を印加することなく、ＴＥＯＳとＯ３を用いて第１のシリコンオキサイドをＣＶＤ方式により形成した後、ＲＦ電源を印加し、ＴＥＯＳとＯ２を用いて第２のシリコンオキサイドをＰＥＣＶＤ方式により形成することができる。そして、ＲＦ電源を印加することなく、ＴＥＯＳとＯ３を用いてシリコンオキサイドをＣＶＤ方式により形成した後、ＴＥＯＳまたはＳｉＨ４とＮ２ＯまたはＮＨ３を用いてシリコンオキシナイトライドをＰＥＣＶＤ方式により形成することができる。すなわち、たとえ保護膜は単一層または多層に形成しても、活性層１３０と接する部分はＣＶＤ方式によりシリコンオキサイドから形成し、それ以外の残りの部分はＰＥＣＶＤ方式によりシリコンオキサイド、シリコンナイトライドまたはシリコンオキシナイトライドから形成することができる。
【００７８】
図１８乃至図２１は、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を説明するために順次に示す断面図である。
【００７９】
図１８を参照すると、基板１００上の所定の領域にゲート電極１１０を形成した後、ゲート電極１１０を含む全体の上部にゲート絶縁膜１２０を形成する。ゲート電極１１０を形成するために、例えば、ＣＶＤを用いて基板１００の上に第１の導電層を形成した後、所定のマスクを用いた写真及びエッチング工程により第１の導電層をパターニングする。ここで、第１の導電層は、金属、金属合金、金属酸化物、透明導電膜またはこれらの化合物のうちのいずれかにより形成することができる。また、第１の導電層は、導電特性と抵抗特性を考慮して、複数の層に形成してもよい。なお、ゲート絶縁膜１２０は、ゲート電極１１０を含む全体の上部に形成してもよく、酸化物及び／または窒化物を含む無機絶縁物質または有機絶縁物質を用いて形成してもよい。
【００８０】
図１９を参照すると、基板１００を、例えば、図１３の蒸着装置内に搬入した後、基板１００の温度が約３００℃以下、例えば、１００〜３００℃の温度に保たれるようにサセプタ３１０の温度を調節する。次いで、ゲート絶縁膜１２０を含む全体の上部に第１のＩＧＺＯ薄膜１３２を形成する。第１のＩＧＺＯ薄膜１３２は、図１５に示す工程サイクルのＡＬＤ工程により形成する。すなわち、インジウムソース、ガリウムソース及びジンクソースを同時に反応チャンバ３００内に供給して基板１００の上に吸着した後、パージガスを用いて未吸着原料ガスをパージし、酸化ソースを反応チャンバ内に供給して基板１００上において反応させて原子層のＩＧＺＯ薄膜を形成した後、パージガスを用いて未反応ガスをパージする。ここで、インジウムソース、ガリウムソース及びジンクソースは、ジンクソースを基準として、例えば、３〜１０：１〜５：１の割合にて供給することができるが、例えば、１５０〜２００ｓｃｃｍ、５０〜１００ｓｃｃｍ、２０〜５０ｓｃｃｍの量で供給することができる。これらのサイクルを繰り返し行って複数の単一原子層が積層された第１のＩＧＺＯ薄膜１３２を形成する。ここで、ＡＬＤ工程の酸化ソースとしては、酸素を含む物質を用いることができるが、オゾン（Ｏ３）を用いることが好ましく、酸素（Ｏ２）、Ｎ２Ｏ、ＣＯ２をプラズマ状態に励起して用いることができる。また、第１のＩＧＺＯ薄膜１３２の上にＣＶＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程により第２のＩＧＺＯ薄膜１３４を形成する。サイクリックＣＶＤ工程のために、図１７に示すように、インジウムソース、ガリウムソース及びジンクソースの同時流入及び中止を繰り返し行い、酸化ソースを供給し続ける。ここで、インジウムソース、ガリウムソース及びジンクソースは、ジンクソースを基準として、例えば、３〜１０：１〜５：１の割合にて供給することができるが、例えば、１５０〜２００ｓｃｃｍ、５０〜１００ｓｃｃｍ、２０〜５０ｓｃｃｍの量で供給することができる。また、サイクリックＣＶＤ工程の酸化ソースとしては、酸素、オゾン、水蒸気及び酸素の混合物、水蒸気及びオゾンの混合物、酸素プラズマなどを用いることができるが、水蒸気及び酸素の混合物、水蒸気及びオゾンの混合物を用いることが最も好ましい。一方、第２のＩＧＺＯ薄膜１３４は、第１のＩＧＺＯ薄膜１３２と組成比を異ならせて形成することができるが、インジウムソース、ガリウムソース及びジンクソースの少なくともいずれかの流入量を第１のＩＧＺＯ薄膜１３２よりも多量または少量に調節して流入することができ、酸化ソースの流入量もまた調節して流入することができる。このようにすれば、第１のＩＧＺＯ薄膜１３２に比べて第２のＩＧＺＯ薄膜１３４の特性、例えば、移動度、電気伝導度などを調節することができる。一方、第１のＩＧＺＯ薄膜１３２は５〜５０Åの膜厚に形成することができ、第２のＩＧＺＯ薄膜１３４は２００〜３００Åの膜厚に形成することができる。
【００８１】
図２０を参照すると、第１及び第２のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３４の上に、図１４に示す蒸着装置を用いて保護膜１５０を形成する。保護膜１５０は、以降に、ソース電極及びドレイン電極を形成するためのエッチング工程においてエッチング停止膜として働いて第１及び第２のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３４が露出されて損傷されることを防ぐために形成する。また、保護膜１５０は、以降に、ソース電極及びドレイン電極の製造が終わった後に、第１及び第２のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３４が大気中に露出されることを防ぐことができる。すなわち、第１及び第２のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３４は、大気中に露出されれば酸素などが浸透して特性が低下される虞があるが、エッチング停止膜１５０が形成されているためこれを防ぐことができる。保護膜１５０は、酸素の浸透を防ぎ、第１及び第２のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３４とはエッチング選択比が異なる物質から形成することができるが、例えば、シリコンオキサイド、シリコンナイトライドなどの絶縁膜を用いることができる。次いで、保護膜１５０の所定の領域をエッチングしてパターニングするが、保護膜１５０は、以降に、ソース電極及びドレイン電極が離隔される領域に残留するようにパターニングする。このとき、保護膜１５０がこれらと一部重なり合うようにパターニングすることもできる。
【００８２】
図２１を参照すると、第１及び第２のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３４をゲート電極１１０を覆うようにパターニングして活性層１３０を形成する。次いで、活性層１３０の上部に第２の導電層を形成した後、所定のマスクを用いた写真及びエッチング工程によりパターニングしてソース電極１４０ａ及びドレイン電極１４０ｂを形成する。ソース電極１４０ａ及びドレイン電極１４０ｂは、ゲート電極１１０の上部と一部重なり合い、ゲート電極１１０の上部において互いに離隔されるように形成される。このとき、エッチング工程は、エッチング停止膜１５０が露出されるように行う。ここで、第２の導電層は、金属、金属合金、金属酸化物、透明導電膜またはこれらの化合物のうちのいずれかを用いてＣＶＤ工程により形成することができる。また、第２の導電層は、導電特性と抵抗特性を考慮して、複数の層に形成することもできる。一方、ソース電極１４０ａとドレイン電極１４０ｂとの間に保護膜１５０が形成されているため、第１及び第２のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３４が大気中に露出されることを防ぐことができ、これにより、第１及び第２のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３４の特性低下を防ぐことができる。
【００８３】
さらに、活性層１３０を、蒸着方法の異なる３つの層を積層して形成することができるが、第１のＩＧＺＯ薄膜は、図１５に示す工程サイクルのＡＬＤ工程により形成し、第２のＩＧＺＯ薄膜は、図１６及び図１７に示す工程サイクルの擬似ＡＬＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程により形成し、第３のＩＧＺＯ薄膜はＣＶＤ工程により形成して３層構造のＩＧＺＯ薄膜を形成することもできる。この場合にも、例えば、前記図１３に示す蒸着装置を用いることができる。
【００８４】
一方、保護膜１５０は少なくとも二重構造に形成することができ、保護膜１５０の形成前及び形成後に少なくとも１回のアニーリング工程を行うこともできるが、以下、このような実施形態を図２２と、図２３乃至図２６を用いて説明する。
【００８５】
図２２は、本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を説明するための工程流れ図であり、図２３乃至図２６は、本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタの製造方法の一例を説明するために順次に示す断面図である。以下、前記説明と重複する内容についての説明は省略する。
【００８６】
図２２及び図２３を参照すると、基板１００上の所定の領域にゲート電極１１０を形成した後（ステップＳ１１０）、ゲート電極１１０を含む全体の上部にゲート絶縁膜１２０を形成する（ステップＳ１２０）。
【００８７】
図２２及び図２４を参照すると、基板１００の上に第１及び第２のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３４を形成する（ステップＳ１３０）。
【００８８】
図２２及び図２５を参照すると、第１及び第２のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３４の上に保護膜１５０を形成する（ステップＳ１５０）。ところが、保護膜１５０の形成前にアニーリング工程を行ってもよい（ステップＳ１４０）。アニーリング工程は、第１及び第２のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３４の形成後にオフカレントを確保するために行う。ここで、アニーリング工程は真空状態で行い、雰囲気ガスとしては、Ｏ２またはＯ３を用いることができる。すなわち、アニーリング工程は、大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）よりも低い圧力で行うことができ、より好ましくは、０．１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒで行うことができる。このとき、工程温度は２００〜４５０℃に維持し、工程時間は、所要の素子特性に応じて、１分間から３０分間までの範囲内で種々に調節することができる。一方、保護膜１５０は、単一層または多層に形成し、少なくとも一部をＣＶＤ方式により形成する。例えば、保護膜１５０は、図示のごとく、第１及び第２の保護膜１５０ａ、１５０ｂを備える二重層に形成し、第１の保護膜１５０ａは、ＴＥＯＳ及びＯ３を用いてＣＶＤ方式により形成し、第２の保護膜１５０ｂは、ＴＥＯＳ及びＯ２を用いてＰＥＣＶＤ方式により形成する。次いで、保護膜１５０の所定の領域をエッチングしてパターニングするが、保護膜１５０は、次いで、ソース電極及びドレイン電極が離隔される領域に残留するようにパターニングする。すなわち、保護膜１５０をソース電極及びドレイン電極と一部重なり合うようにパターニングする。このとき、保護膜１５０をパターニングする前にアニーリング工程を行ってもよい（ステップＳ１６０）。保護膜１５０の蒸着後にオフカレントが変化することがあるが、これを保護するためにアニーリング工程を行うことができる。ここで、アニーリング工程は真空状態で行い、雰囲気ガスとしては、Ｏ２またはＯ３を用いることができる。すなわち、アニーリング工程は、大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）よりも低い圧力で行うことができ、より好ましくは、０．１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒで行うことができる。このとき、工程温度は、２００〜４５０℃に維持し、工程時間は、所要の素子特性に応じて、１分間から３０分間までの範囲内で種々に調節することができる。すなわち、アニーリング工程は、保護膜１５０の形成前及び形成後に少なくとも１回行うことができる。
【００８９】
図２２及び図２６を参照すると、第１及び第２のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３４をゲート電極１１０を覆うようにパターニングして活性層１３０を形成する。次いで、活性層１３０の上部に第２の導電層を形成した後、所定のマスクを用いた写真及びエッチング工程によりパターニングしてソース電極１４０ａ及びドレイン電極１４０ｂを形成する（ステップＳ１７０）。ソース電極１４０ａ及びドレイン電極１４０ｂは、ゲート電極１１０の上部と一部重なり合い、ゲート電極１１０の上部において互いに離隔されるように形成される。エッチング工程は、保護膜１５０が露出されるように行う。このとき、ソース電極１４０ａとドレイン電極１４０ｂとの間に保護膜１５０が形成されているため、第１及び第２のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３４が大気中に露出されることを防ぐことができ、これにより、第１及び第２のＩＧＺＯ薄膜１３２、１３４の特性低下を防ぐことができる。
【００９０】
前記実施形態において、ゲート電極１１０用の第１の導電層と、ゲート絶縁膜１２０と、ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂ用の第２の導電層はＣＶＤ法により形成してもよく、物理的蒸着法（ＰＶＤ）により形成してもよい。すなわち、スパッターリング、真空蒸着法またはイオンプレーティング法により薄膜を形成することができる。このとき、スパッターリングにより前記膜を形成する場合に、所定のマスクを用いる写真及びエッチング工程を用いることなく、スパッターリングマスク（すなわち、シャドウマスク）を用いたスパッターリング工程により前記構造物を形成することができる。なお、ＣＶＤ工程またはＰＶＤ工程に加えて、微粒子の分散されたコロイド溶液や前駆体を含むゾル−ゲル液相を用いた様々なコート法、例えば、スピンコート、ディップコート、ナノインプリントなどのインプリント、スタンピング、プリント、トランスファプリントなどによりコートすることもできる。なお、原子層蒸着及びパルスレーザー蒸着（ＰＬＤ）法により形成してもよい。
【００９１】
一方、本発明においては、ＩＧＺＯ薄膜だけではなく、インジウムチンジンクオキサイド（ＩＴＺＯ）薄膜を用いることもできる。すなわち、ＩＴＺＯ薄膜を、ＡＬＤ工程及びサイクリックＣＶＤ工程を用いて少なくとも２層以上の多層に形成することができる。例えば、第１のＩＴＺＯ薄膜はＡＬＤ工程により形成し、第２のＩＴＺＯ薄膜はＣＶＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程により形成することができる。また、第１のＩＴＺＯ薄膜はＡＬＤ工程により形成し、第２のＩＴＺＯ薄膜は擬似ＡＬＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程により形成し、第３のＩＴＺＯ薄膜はＣＶＤ工程により形成することができる。このようにしてＩＴＺＯ薄膜を形成するために、図１２のクラスター装置及び図１３の蒸着装置を用いることができ、図１３の蒸着装置は、ガリウムソースを供給する第２のソース供給部３４０がガリウムソースの代わりにチンソースを供給する。
【００９２】
また、本発明は、ＩＧＺＯ薄膜とＩＴＺＯ薄膜を積層して形成することもできるが、このときにも、ＡＬＤ工程とサイクリックＣＶＤ工程を用いる。例えば、ＡＬＤ工程によりＩＧＺＯ薄膜を形成した後、ＣＶＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程によりＩＴＺＯ薄膜を形成することができる。また、ＡＬＤ工程により第１のＩＧＺＯ薄膜を形成した後、擬似ＡＬＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程により第２のＩＧＺＯ薄膜を形成し、ＣＶＤ工程によりＩＴＺＯ薄膜を形成することができる。それだけではなく、ＡＬＤ工程によりＩＴＺＯ薄膜を形成した後、ＣＶＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程によりＩＧＺＯ薄膜を形成することができる。すなわち、ＩＧＺＯ薄膜及びＩＴＺＯ薄膜を、積層順番とは無関係に、ＡＬＤ工程とＣＶＤ工程、擬似ＡＬＤ工程またはサイクリックＣＶＤ工程により積層形成し、最下層はＡＬＤ工程を用いて形成することができる。このようにＩＧＺＯ薄膜及びＩＴＺＯ薄膜を同時に用いる場合に、図１３の蒸着装置を用いることができるが、この場合、チンソースを供給する別途の第５のソース供給部がさらに必要になる。
【００９３】
上述した本発明の実施形態による薄膜トランジスタは、液晶表示装置、有機エレクトロルミネセンス表示装置などの表示装置において画素を駆動する駆動回路として利用可能である。すなわち、複数のピクセルがマトリックス状に配置される表示パネルにおける各ピクセル内に薄膜トランジスタが形成され、薄膜トランジスタを介してピクセルが選択されて選択されたピクセルに画像表示のためのデータが送信される。
【００９４】
一方、本発明の技術的思想について前記実施形態により具体的に記述されたが、前記実施形態はその説明のためのものであり、その制限のためのものではないということを理解すべきである。なお、本発明の技術分野における当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において種々の実施形態が採用可能であるということを理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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