(57)【要約】【課題】金属酸化物半導体層を塗布法により形成する際に、薄膜トランジスタの閾値電圧がシフトするのを抑制することができる薄膜トランジスタの製造方法を提供する。【解決手段】基板１０１を準備する工程と、基板１０１の上方にゲート電極１０２を形成する工程と、ゲート電極１０２の上方にゲート絶縁膜１０３を形成する工程と、ゲート絶縁膜１０３の上方に、金属酸化物半導体層１０５の前駆体を塗布することにより前駆体薄膜を形成する工程と、前駆体薄膜を酸化することにより、前駆体薄膜を金属酸化物半導体層１０５に転化させる工程と、２０℃以上４０℃以下の温度下で且つ酸素存在下で、金属酸化物半導体層１０５のゲート絶縁膜１０３とは反対側の表面に紫外光を照射する工程と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタの製造方法であって、
基板を準備する工程と、
前記基板の上方にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の上方にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜の上方に、前記金属酸化物半導体層の前駆体を塗布することにより前駆体薄膜を形成する工程と、
前記前駆体薄膜を酸化することにより、前記前駆体薄膜を前記金属酸化物半導体層に転化させる工程と、
２０℃以上４０℃以下の温度下で且つ酸素存在下で、前記金属酸化物半導体層の前記ゲート絶縁膜とは反対側の表面に紫外光を照射する工程と、を含む
薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２】
前記紫外光を照射する工程において、前記金属酸化物半導体層の前記表面における酸素含有濃度が、前記金属酸化物半導体層の内部における酸素含有濃度よりも高くなるように、前記金属酸化物半導体層の前記表面に前記紫外光を照射する
請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記紫外光を照射する工程において、前記紫外光を１分以上２０分以下の時間、前記金属酸化物半導体層の前記表面に照射する
請求項１又は２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記前駆体薄膜を形成する工程において、前記金属酸化物半導体層の前記前駆体には、配位子として有機物が含まれる
請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記前駆体薄膜を前記金属酸化物半導体層に転化させる工程において、前記前駆体薄膜を２４０℃以上３５０℃以下の温度下で加熱する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
基板と、
前記基板の上方に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極の上方に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上方に形成された金属酸化物半導体層と、
前記金属酸化物半導体層の上方に形成され、前記金属酸化物半導体層を保護するための保護層と、
前記金属酸化物半導体層と電気的に接続されたソース電極と、
前記金属酸化物半導体層と電気的に接続されたドレイン電極と、を備え、
前記金属酸化物半導体層の前記ゲート絶縁膜とは反対側の表面における酸素含有濃度は、前記金属酸化物半導体層の内部における酸素含有濃度よりも高い
薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタの製造方法及び薄膜トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイに代わる次世代のフラットパネルディスプレイの一つとして、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した有機ＥＬディスプレイが注目されている。有機ＥＬディスプレイ等のアクティブマトリクス方式の表示装置には、複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が用いられる。
【０００３】
この薄膜トランジスタとして、金属酸化物半導体層を有するタイプの薄膜トランジスタが知られている（例えば、特許文献１参照）。従来の薄膜トランジスタの製造方法では、金属酸化物半導体層は、例えば塗布法により形成される。この塗布法においては、まず、基板上に、金属酸化物半導体層の前駆体を塗布することにより前駆体薄膜を形成する。金属酸化物半導体層の前駆体には、配位子として有機物が含まれている。その後、前駆体薄膜を酸素存在下で加熱して酸化させることにより、前駆体薄膜を金属酸化物半導体層に転化させる。なお、この熱処理によって、前駆体薄膜に含まれる有機物等の不純物の一部が熱分解される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９０１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の薄膜トランジスタの製造方法では、次のような問題がある。塗布法により形成された金属酸化物半導体層の内部には、熱分解されなかった有機物等の不純物が残存するおそれがある。さらに、前駆体薄膜を金属酸化物半導体層に転化させた後の工程（例えば、ウェットエッチング工程）において、金属酸化物半導体層の表面に不純物が付着するおそれがある。これらの不純物がキャリアの動きを妨げるキャリアトラップサイトとして作用することにより、薄膜トランジスタの閾値電圧がシフトしてしまうという問題が生じる。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、その目的は、金属酸化物半導体層を塗布法により形成する際に、薄膜トランジスタの閾値電圧がシフトするのを抑制することができる薄膜トランジスタの製造方法及び薄膜トランジスタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る薄膜トランジスタの製造方法は、金属酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタの製造方法であって、基板を準備する工程と、前記基板の上方にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極の上方にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上方に、前記金属酸化物半導体層の前駆体を塗布することにより前駆体薄膜を形成する工程と、前記前駆体薄膜を酸化することにより、前記前駆体薄膜を前記金属酸化物半導体層に転化させる工程と、２０℃以上４０℃以下の温度下で且つ酸素存在下で、前記金属酸化物半導体層の前記ゲート絶縁膜とは反対側の表面に紫外光を照射する工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前駆体薄膜を金属酸化物半導体層に転化させた後に、酸素存在下で金属酸化物半導体層の表面に紫外光を照射することにより、金属酸化物半導体層に含まれる不純物を分解することができる。これにより、キャリアトラップサイトとなる不純物を減少させることができ、薄膜トランジスタの閾値電圧がシフトするのを抑制することができる。さらに、２０℃以上４０℃以下の温度下で且つ酸素存在下で金属酸化物半導体層の表面に紫外光を照射することにより、金属酸化物半導体層の表面における酸化度を向上させることができるとともに、金属酸化物半導体層の内部における酸素欠損量を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタの構成を示す断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図２Ｆ】図２Ｆは、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図２Ｇ】図２Ｇは、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図２Ｈ】図２Ｈは、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図２Ｉ】図２Ｉは、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した薄膜トランジスタの製造方法に関し、以下の問題が生じることを見出した。
【００１１】
金属酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタは、例えば次のようにして製造される。まず、基板を準備し（第１工程）、基板の上方にゲート電極を形成する（第２工程）。続いて、ゲート電極の上方にゲート絶縁膜を形成する（第３工程）。その後、ゲート絶縁膜の上方に、ソース電極及びドレイン電極を形成する（第４工程）。その後、ゲート絶縁膜の上方に、金属酸化物半導体層の前駆体を塗布することにより前駆体薄膜を形成する（第５工程）。金属酸化物半導体層の前駆体には、配位子として有機物が含まれている。
【００１２】
その後、前駆体薄膜を酸素存在下で加熱することにより前駆体薄膜を酸化させ、前駆体薄膜を金属酸化物半導体層に転化させる（第６工程）。第６工程では、前駆体薄膜に含まれる有機物等の不純物の一部が熱分解される。なお、金属酸化物半導体層の内部には、電気を流すために適度な酸素欠損が必要である。そのため、第６工程では、金属酸化物半導体層の内部に適度な酸素欠損を生じさせるために、金属酸化物半導体層は完全には酸化されていない。
【００１３】
しかしながら、上述した薄膜トランジスタの製造方法では、次のような問題が生じる。第６工程では、前駆体薄膜に含まれる有機物等の不純物の一部は、熱分解されずに金属酸化物半導体層の内部に残存するおそれがある。さらに、第６工程の後の工程（例えば、ウェットエッチング工程）において、金属酸化物半導体層の表面に不純物が付着するおそれがある。これらの不純物がキャリアの動きを妨げるキャリアトラップサイトとして作用することにより、薄膜トランジスタの閾値電圧がシフトしてしまうという問題が生じる。
【００１４】
閾値電圧のシフトを防止するためには、第６工程における熱処理の温度を高く（例えば３５０〜４００℃）設定する方法が考えられる。これにより、前駆体薄膜に含まれる有機物等の不純物を十分に熱分解することができる。しかしながら、このような方法では、金属酸化物半導体層の内部における酸化度が上昇し、金属酸化物半導体層の内部における酸素欠損量が減少してしまうという問題が生じる。さらに、金属酸化物半導体層にインジウム（Ｉｎ）が含まれる場合には、第６工程における熱処理の温度を高く設定することにより、インジウムが高温の熱によって結晶化される。インジウムが結晶化されることにより、薄膜トランジスタがオフ動作できなくなるという問題が生じる。
【００１５】
このような問題を解決するために、本発明の一態様に係る薄膜トランジスタの製造方法は、金属酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタの製造方法であって、基板を準備する工程と、前記基板の上方にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極の上方にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上方に、前記金属酸化物半導体層の前駆体を塗布することにより前駆体薄膜を形成する工程と、前記前駆体薄膜を酸化することにより、前記前駆体薄膜を前記金属酸化物半導体層に転化させる工程と、２０℃以上４０℃以下の温度下で且つ酸素存在下で、前記金属酸化物半導体層の前記ゲート絶縁膜とは反対側の表面に紫外光を照射する工程と、を含む。
【００１６】
本態様によれば、酸素存在下で金属酸化物半導体層の表面に紫外光を照射することにより、金属酸化物半導体層に含まれる不純物を分解することができる。これにより、キャリアトラップサイトとなる不純物を減少させることができ、薄膜トランジスタの閾値電圧がシフトするのを抑制することができる。さらに、２０℃以上４０℃以下の温度下で且つ酸素存在下で金属酸化物半導体層の表面に紫外光を照射することにより、金属酸化物半導体層の表面における酸化度を向上させることができるとともに、金属酸化物半導体層の内部における酸素欠損量を確保することができる。
【００１７】
例えば、本発明の一態様に係る薄膜トランジスタの製造方法において、前記紫外光を照射する工程において、前記金属酸化物半導体層の前記表面における酸素含有濃度が、前記金属酸化物半導体層の内部における酸素含有濃度よりも高くなるように、前記金属酸化物半導体層の前記表面に前記紫外光を照射するように構成してもよい。
【００１８】
本態様によれば、金属酸化物半導体層の表面における酸化度を向上させることができる。これにより、例えば紫外光を照射する工程の後の工程において、金属酸化物半導体層の表面が不純物等と反応するのを抑制することができ、金属酸化物半導体層の表面を安定化させることができる。
【００１９】
例えば、本発明の一態様に係る薄膜トランジスタの製造方法において、前記紫外光を照射する工程において、前記紫外光を１分以上２０分以下の時間、前記金属酸化物半導体層の前記表面に照射するように構成してもよい。
【００２０】
本態様によれば、金属酸化物半導体層の表面に対する紫外光の照射を効果的に行うことができる。
【００２１】
例えば、本発明の一態様に係る薄膜トランジスタの製造方法において、前記前駆体薄膜を形成する工程において、前記金属酸化物半導体層の前記前駆体には、配位子として有機物が含まれるように構成してもよい。
【００２２】
本態様によれば、金属酸化物半導体層の前駆体に配位子として有機物が含まれている場合であっても、金属酸化物半導体層の表面に紫外光を照射することにより、この有機物を分解することができる。
【００２３】
例えば、本発明の一態様に係る薄膜トランジスタの製造方法において、前記前駆体薄膜を前記金属酸化物半導体層に転化させる工程において、前記前駆体薄膜を２４０℃以上３５０℃以下の温度下で加熱するように構成してもよい。
【００２４】
本態様によれば、前駆体薄膜を効果的に酸化することができる。
【００２５】
本発明の一態様に係る薄膜トランジスタは、基板と、前記基板の上方に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極の上方に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上方に形成された金属酸化物半導体層と、前記金属酸化物半導体層の上方に形成され、前記金属酸化物半導体層を保護するための保護層と、前記金属酸化物半導体層と電気的に接続されたソース電極と、前記金属酸化物半導体層と電気的に接続されたドレイン電極と、を備え、前記金属酸化物半導体層の前記ゲート絶縁膜とは反対側の表面における酸素含有濃度は、前記金属酸化物半導体層の内部における酸素含有濃度よりも高い。
【００２６】
本態様によれば、金属酸化物半導体層の表面における酸化度を向上させることができる。これにより、薄膜トランジスタの製造工程において、金属酸化物半導体層の表面が不純物等と反応するのを抑制することができ、金属酸化物半導体層の表面を安定化させることができる。
【００２７】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法及び薄膜トランジスタについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタの構成を示す断面図である。図１に示す薄膜トランジスタ１０は、ボトムゲート型の薄膜トランジスタである。この薄膜トランジスタ１０は、基板１０１、ゲート電極１０２、ゲート絶縁膜１０３、ソース電極１０４Ｓ、ドレイン電極１０４Ｄ、金属酸化物半導体層１０５及び保護層１０６を備えている。
【００２９】
基板１０１は、例えば、石英ガラス、無アルカリガラス及び高耐熱性ガラス等のガラス材料、或いは、ポリイミド等の樹脂材料で構成されている。なお、基板１０１上には、基板１０１に含まれるナトリウム及びリン等の不純物が金属酸化物半導体層１０５に侵入することを防止するためのアンダーコート層（図示せず）を形成することもできる。このアンダーコート層は、例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、酸化シリコン（ＳｉＯｙ）及びシリコン酸窒化膜（ＳｉＯｙＮｘ）等で構成される。
【００３０】
ゲート電極１０２は、基板１０１上に所定形状でパターン形成される。ゲート電極１０２は、導電性材料及びその合金等の単層構造又は多層構造とすることができ、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）及びモリブデンタングステン（ＭｏＷ）等の金属材料の他に、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の酸化物導電性材料等で構成されている。
【００３１】
ゲート絶縁膜１０３は、ゲート電極１０２を覆うようにして形成されている。ゲート絶縁膜１０３は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等で構成されている。
【００３２】
ソース電極１０４Ｓ及びドレイン電極１０４Ｄはそれぞれ、ゲート絶縁膜１０３上に形成されている。ソース電極１０４Ｓ及びドレイン電極１０４Ｄは、間隔を置いて且つ相互に対向して配置されている。ソース電極１０４Ｓ及びドレイン電極１０４Ｄは、導電性材料及びその合金等の単層構造又は多層構造とすることができ、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）及びモリブデンタングステン（ＭｏＷ）等の金属材料の他に、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の酸化物導電性材料等で構成されている。
【００３３】
金属酸化物半導体層１０５は、ゲート絶縁膜１０３の上方に形成されている。金属酸化物半導体層１０５は、チャネル領域を有している。なお、チャネル領域は、ゲート電極１０２の電圧によってキャリアの移動が制御される領域である。金属酸化物半導体層１０５には、上述したソース電極１０４Ｓ及びドレイン電極１０４Ｄがそれぞれ電気的に接続されている。金属酸化物半導体層１０５は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、インジウム酸化物（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）等の金属酸化物で構成されている。また、金属酸化物半導体層１０５は、複数種類の金属酸化物で構成されていてもよく、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）とインジウム酸化物（Ｉｎ２Ｏ３）と酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）とで構成されるＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）５で構成することもできる。なお、金属酸化物半導体層１０５のゲート絶縁膜１０３とは反対側の表面における酸素含有濃度は、金属酸化物半導体層１０５の内部における酸素含有濃度よりも高い。
【００３４】
保護層１０６は、金属酸化物半導体層１０５を覆うようにして形成されている。保護層１０６は、金属酸化物半導体層１０５を保護するための層であり、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等で構成されている。
【００３５】
次に、本実施の形態に係る薄膜トランジスタ１０の製造方法について説明する。図２Ａ〜図２Ｉはそれぞれ、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。図３は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造方法の流れを示すフローチャートである。
【００３６】
まず、図２Ａに示すように、ガラス材料及び樹脂材料等で構成される基板１０１を準備する（第１工程）（Ｓ１）。なお、後述する第２工程を行う前に、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等によって、基板１０１上に上述したアンダーコート層を形成してもよい。
【００３７】
続いて、図２Ｂに示すように、基板１０１上にゲート電極１０２を形成する（第２工程）（Ｓ２）。この第２工程においては、まず、スパッタ法によって、ゲート電極１０２の材料で構成されるゲート金属膜を基板１０１上に形成する。その後、フォトリソグラフィ法及びウェットエッチング法によってゲート金属膜をパターニングすることにより、所定形状のゲート電極１０２を形成する。
【００３８】
その後、図２Ｃに示すように、ゲート電極１０２を覆うようにして、ゲート絶縁膜１０３を形成する（第３工程）（Ｓ３）。この第３工程においては、まず、スパッタ法によって、ゲート絶縁膜１０３の材料で構成されるゲート絶縁材料膜をゲート電極１０２上に形成する。その後、フォトリソグラフィ法及びウェットエッチング法によってゲート絶縁材料膜をパターニングすることにより、所定形状のゲート絶縁膜１０３を形成する。
【００３９】
その後、図２Ｄに示すように、ゲート絶縁膜１０３上にソース電極１０４Ｓ及びドレイン電極１０４Ｄを形成する（第４工程）（Ｓ４）。この第４工程においては、まず、スパッタ法によって、ソース電極１０４Ｓ及びドレイン電極１０４Ｄの材料で構成されるソースドレイン金属膜をゲート絶縁膜１０３上に形成する。その後、フォトリソグラフィ法及びウェットエッチング法によってソースドレイン金属膜をパターニングすることにより、所定形状のソース電極１０４Ｓ及びドレイン電極１０４Ｄを形成する。
【００４０】
その後、金属酸化物半導体層１０５を次のようにして形成する。まず、図２Ｅに示すように、金属酸化物半導体層１０５の前駆体を基板１０１、ゲート絶縁膜１０３、ソース電極１０４Ｓ及びドレイン電極１０４Ｄの各表面に塗布することにより、ゲート絶縁膜１０３の上方に前駆体薄膜１０５ａを形成する（第５工程）（Ｓ５）。金属酸化物半導体層１０５の前駆体を塗布する方法としては、例えば、スピンコート法、スプレーコート法及びディップコート法等の塗布法を用いることができる。
【００４１】
金属酸化物半導体層１０５の前駆体は、例えば、金属塩を溶媒に溶解させた溶液で構成される。金属塩は、例えば、金属の硝酸塩、硫酸塩、燐酸塩、炭酸塩及び酢酸塩やプロピオン酸塩等のカルボン酸塩等である。金属塩を構成する金属としては、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）及びアルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。例えば、金属塩として硝酸塩を用いた場合には、金属塩は、硝酸亜鉛、硝酸スズ、硝酸インジウム、硝酸ガリウム及び硝酸アルミニウム等である。また、金属酸化物半導体層１０５の前駆体には、上述した金属塩以外にも、有機物を配位子として含むもの（例えば、アセチルアセトナート、スクシネート及びシンナメート等）や、アルコキシドとして含むもの（例えば、メトキシエトキシド、エトキシエトキシド及びイソプロポキシド等）等も用いることができる。溶媒としては、例えば、水を用いることができ、水の他には、エタノール、プロパノール、エチレングリコール等のアルコール類；トラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系；ジエチレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル系等を用いることができる。
【００４２】
その後、水蒸気存在下及び酸素存在下で前駆体薄膜１０５ａを加熱する。このとき、前駆体薄膜１０５ａの雰囲気温度を、室温から所定温度（２４０℃以上３５０℃以下）まで上昇させる。続いて、酸素存在下で数時間程度、前駆体薄膜１０５ａを加熱する。このとき、前駆体薄膜１０５ａの雰囲気温度を上記所定温度にほぼ一定に保つ。このように前駆体薄膜１０５ａを酸素存在下で熱処理することにより、前駆体薄膜１０５ａが酸化される。これにより、図２Ｆに示すように、前駆体薄膜１０５ａが金属酸化物半導体層１０５’に転化される（第６工程）（Ｓ６）。第６工程では、前駆体薄膜１０５ａが金属酸化物半導体層１０５’に転化されるとともに、前駆体薄膜１０５ａに含まれる有機物等の不純物の一部が熱分解され、さらに、前駆体薄膜１０５ａに含まれる溶媒が揮発される。なお、第６工程では、金属酸化物半導体層１０５’の内部に適度な酸素欠損を生じさせるために、金属酸化物半導体層１０５’は完全には酸化されていない。
【００４３】
なお、第６工程における熱処理の温度は、２４０℃以上３５０℃以下である。熱処理の温度が２４０℃よりも低い場合には、前駆体薄膜１０５ａに含まれる有機物等の不純物を十分に熱分解することができない。熱処理の温度が３５０℃を超える場合には、基板１０１が熱により変形するおそれがある。
【００４４】
その後、図２Ｇに示すように、フォトリソグラフィ法及びウェットエッチング法によって金属酸化物半導体層１０５’をパターニングすることにより、所定形状の金属酸化物半導体層１０５を形成する（第７工程）（Ｓ７）。
【００４５】
その後、図２Ｈに示すように、２０℃以上４０℃以下の温度下で且つ酸素存在下で、金属酸化物半導体層１０５の表面に紫外光を照射する（第８工程）（Ｓ８）。紫外光の光源として、例えば、エキシマランプ及び水銀ランプ等を用いることができる。紫外光の光源としてエキシマランプを用いた場合には、例えば、紫外光の波長は１７２ｎｍ、紫外光のエネルギーは７．２ｅＶである。紫外光の光源として水銀ランプを用いた場合には、例えば、紫外光の波長は１８５ｎｍ（又は２５４ｎｍ）、紫外光のエネルギーは６．７ｅＶ（又は４．９ｅＶ）である。
【００４６】
第８工程において、金属酸化物半導体層１０５の表面に紫外光を照射することにより、例えば第７工程におけるウェットエッチング工程において金属酸化物半導体層１０５の表面に付着した有機物等の不純物を、紫外光の作用によって分解することができる。また、金属酸化物半導体層１０５の表面に照射された紫外光の一部は、金属酸化物半導体層１０５の内部に浸透する。これにより、第６工程で熱分解されずに金属酸化物半導体層１０５の内部に残存する有機物等の不純物をも、紫外光の作用によって分解することができる。
【００４７】
第８工程において、２０℃以上４０℃以下の温度下で且つ酸素存在下で、金属酸化物半導体層１０５の表面に紫外光を照射することにより、金属酸化物半導体層１０５の表面付近に活性酸素（オゾン及び酸素ラジカル）が発生する。この活性酸素の作用により、金属酸化物半導体層１０５の表面における酸化度を向上させることができる。これにより、金属酸化物半導体層１０５の表面における酸素含有濃度は、金属酸化物半導体層１０５の内部における酸素含有濃度よりも高くなる。
【００４８】
なお、紫外光を照射させる際の雰囲気温度を２０℃以上４０℃以下に設定することにより、金属酸化物半導体層１０５の表面における酸化度が上昇する一方で、金属酸化物半導体層１０５の内部における酸化度は変化しない。これにより、金属酸化物半導体層１０５の内部における酸素欠損量を確保することができる。紫外光を照射させる際の雰囲気温度が２０℃よりも低い場合には、金属酸化物半導体層１０５の表面における酸化度を十分に高めることができない。紫外光を照射させる際の雰囲気温度が４０℃を超える場合には、金属酸化物半導体層１０５の内部における酸化度が上昇し、金属酸化物半導体層１０５の内部における酸素欠損量が減少してしまう。また、金属酸化物半導体層１０５にインジウム（Ｉｎ）が含まれる場合には、紫外光を照射させる際の雰囲気温度を２０℃以上４０℃以下に設定することにより、インジウムが結晶化するのを抑制することができる。
【００４９】
なお、金属酸化物半導体層１０５の表面に紫外光を照射する時間は、例えば１分以上２０分以下である。紫外光の照射時間が１分よりも短い場合には、金属酸化物半導体層１０５に含まれる有機物等の不純物を十分に熱分解することができない。紫外光の照射時間が２０分よりも長い場合には、金属酸化物半導体層１０５の内部における酸化度が上昇し、金属酸化物半導体層１０５の内部における酸素欠損量が減少してしまう。
【００５０】
その後、図２Ｉに示すように、金属酸化物半導体層１０５を覆うようにして保護層１０６を形成する（第９工程）（Ｓ９）。この第９工程においては、まず、スパッタ法によって、保護層１０６の材料で構成される保護膜を金属酸化物半導体層１０５上に形成する。その後、フォトリソグラフィ法及びウェットエッチング法によって保護膜をパターニングすることにより、所定形状の保護層１０６を形成する。
【００５１】
以上のようにして、本実施の形態に係る薄膜トランジスタ１０が作製される。
【００５２】
本実施の形態に係る薄膜トランジスタ１０の製造方法では、第８工程において金属酸化物半導体層１０５の表面に紫外光を照射することにより、金属酸化物半導体層１０５に含まれる有機物等の不純物を分解することができる。これにより、キャリアトラップサイトとなる不純物を減少させることができるので、薄膜トランジスタ１０の閾値電圧がシフトするのを抑制することができる。
【００５３】
また、第８工程において金属酸化物半導体層１０５の表面に紫外光を照射することにより、金属酸化物半導体層１０５の表面における酸化度を向上させることができる。これにより、第８工程の後の工程において金属酸化物半導体層１０５の表面が不純物等と反応するのを抑制することができ、金属酸化物半導体層１０５の表面を安定化させることができる。
【００５４】
以上、本発明の一つ又は複数の態様に係る薄膜トランジスタの製造方法及び薄膜トランジスタについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思い付く各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【００５５】
上記実施の形態では、ソース電極及びドレイン電極をゲート電極上に形成したが、例えばソース電極及びドレイン電極を金属酸化物半導体層上に形成してもよく、それらの配置箇所は適宜設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法及び薄膜トランジスタは、テレビジョンセット、パーソナルコンピュータ及び携帯電話等の表示装置又はその他薄膜トランジスタを有する様々な電気機器に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０  薄膜トランジスタ
１０１  基板
１０２  ゲート電極
１０３  ゲート絶縁膜
１０４Ｓ  ソース電極
１０４Ｄ  ドレイン電極
１０５，１０５’  金属酸化物半導体層
１０５ａ  前駆体薄膜
１０６  保護層
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図２Ｉ】
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【図３】
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