【手続補正書】
【提出日】平成25年6月13日(2013.6.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（トップゲート薄膜トランジスタ；層間絶縁膜を第１無機絶縁膜および有機樹脂膜の２層構造とし、第１無機絶縁膜を金属膜の酸化により形成した例）
２．変形例１（第１無機絶縁膜を、金属膜および金属酸化膜を積層し、金属膜を酸化させることにより形成した例）
３．変形例２（低抵抗領域を、プラズマを用いて形成した例）
４．変形例３（低抵抗領域を、シリコン窒化膜からの水素の拡散により形成した例）
５．変形例４（酸化物半導体膜を、非晶質膜および結晶化膜の積層膜を形成し、この積層膜をエッチングにより加工する例）
６．変形例５（酸化物半導体膜を、非晶質膜および非晶質膜の積層膜を形成し、この積層膜をエッチングにより加工したのちに、上層の非晶質膜をアニールして結晶化膜を形成する例）
７．第２の実施の形態（トップゲート薄膜トランジスタ；層間絶縁膜を有機樹脂膜のみにより構成する例）
８．第３の実施の形態（トップゲート薄膜トランジスタ；層間絶縁膜を第１無機絶縁膜，有機樹脂膜および第２無機絶縁膜の３層構造とし、第１の無機絶縁膜を金属膜の酸化により形成した例）
９．第４の実施の形態（金属膜を酸化させたのち除去し、層間絶縁膜を有機樹脂膜および第２無機絶縁膜の２層構造とする例）
１０．第５の実施の形態（ボトムゲート薄膜トランジスタ；層間絶縁膜を第１無機絶縁膜および有機樹脂膜の２層構造とし、第１無機絶縁膜を金属膜の酸化により形成した例）
１１．第６の実施の形態（ボトムゲート薄膜トランジスタ；層間絶縁膜を有機樹脂膜のみにより構成する例）
１２．第７の実施の形態（ボトムゲート薄膜トランジスタ；層間絶縁膜を第１無機絶縁膜，有機樹脂膜および第２無機絶縁膜の３層構造とし、第１無機絶縁膜を金属膜の酸化により形成した例）
１３．第８の実施の形態（金属膜を酸化させたのち除去し、層間絶縁膜を有機樹脂膜および第２無機絶縁膜の２層構造とする例）
１４．適用例
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
層間絶縁膜５０は、酸化物半導体膜２０に接して設けられ、有機樹脂膜５１を含んでいる。これにより、この薄膜トランジスタ１は、層間絶縁膜５０に起因する不良を抑え、セルフアライン構造を有する薄膜トランジスタ１の信頼性を向上させることが可能となっている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
また、層間絶縁膜５０は、有機樹脂膜５１および第１無機絶縁膜５２の積層構造を有していることが好ましい。酸化物半導体膜２０は酸素や水分により電気特性が変化しやすいものであるが、酸素や水分などに対するバリア性の高い第１無機絶縁膜５２により、酸化物半導体膜２０への水分の混入や拡散を抑え、薄膜トランジスタ１の信頼性を向上させることが可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
層間絶縁膜５０は、第１無機絶縁膜５２および有機樹脂膜５１を酸化物半導体膜２０の側からこの順に積層したものであることが好ましい。バリア性の高い第１無機絶縁膜５２により、酸化物半導体膜２０の近くで保護することが可能となるので、より高い効果が得られるからである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
引き続き、同じく図２（Ｃ）に示したように、ゲート電極４０をマスクとしてゲート絶縁材料膜３０Ａをエッチングすることによりゲート絶縁膜３０を形成する。このとき、酸化物半導体膜２０をＺｎＯ，ＩＺＯ，ＩＧＯ等の結晶化材料により構成した場合には、ゲート絶縁材料膜３０Ａをエッチングする際に、フッ酸等の薬液を用いて非常に大きなエッチング選択比を維持して容易に加工することが可能となる。これにより、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ上に、ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０がこの順に同一形状で形成される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
金属膜５２Ａを形成したのち、熱処理を行うことにより、図３（Ｂ）に示したように、金属膜５０Ａが酸化されて第１無機絶縁膜５２が形成される。この金属膜５２Ａの酸化反応には、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄに含まれる酸素の一部が利用される。そのため、金属膜５２Ａの酸化の進行に伴って、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの金属膜５２Ａと接する上面側から、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄ中の酸素濃度が低下していく。これにより、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度が低い低抵抗領域２１が形成される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
また、低抵抗領域２１を形成するために金属膜５２Ａの材料としてアルミニウムを用いた場合には、金属膜５２Ａの熱処理に伴い、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの金属膜５２Ａと接する上面側から、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄ中にアルミニウムが拡散する。これにより、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に、アルミニウムをドーパントとして含む低抵抗領域２１が形成される。この低抵抗領域２１に含まれるアルミニウム濃度は、チャネル領域２０Ａよりも高くなる。すなわち、低抵抗領域２１に含まれるアルミニウムは、ドーパントとしてソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄを低抵抗化させる機能も有している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
その際、金属膜５２Ａを酸化させる方法としては、第１の実施の形態と同様に、熱処理のほか、水蒸気雰囲気での酸化、またはプラズマ酸化などの方法により酸化を促進させることも可能である。特にプラズマ酸化は、変形例２で後述するように、後工程でシリコン酸化膜等よりなる第１無機絶縁膜５２をプラズマＣＶＤ法により形成する直前に実施することが可能であり、特に工程を増やす必要がないという利点がある。プラズマ酸化では、例えば、基板１１の温度を２００℃〜４００℃程度にして、酸素や二窒化酸素等の酸素を含むガス雰囲気中でプラズマを発生させて処理することが望ましい。これにより、上述したような外気に対して良好なバリア性を有する第１無機絶縁膜５２を形成することが可能となるからである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
非晶質膜２２は、薄膜トランジスタ１Ａのチャネルとしての機能を有するものであり、酸化物半導体膜２０の基板１１側に設けられている。非晶質膜２２は、例えば、厚みが１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度であり、ＩＧＺＯなどのアモルファス状態の酸化物半導体により構成されている。アモルファス状態の酸化物半導体膜をチャネルに用いたＴＦＴでは、均一性に優れた電気特性が得られる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
酸化物半導体膜２０のソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄは、第１の実施の形態と同様に、それぞれ、上面から深さ方向における一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度が低い低抵抗領域２１を有している。なお、図１０では、低抵抗領域２１の深さと結晶化膜２３の厚みとが等しくなっている場合を表しているが、低抵抗領域２１は、結晶化膜２３の上面から深さ方向における一部に設けられていてもよい。また、低抵抗領域２１は、結晶化膜２３の上面から深さ方向における全部と、非結晶膜２２の結晶化膜２３との界面から深さ方向における一部に設けられていてもよい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
図１１ないし図１３は、この薄膜トランジスタ１Ａの製造方法を工程順に表したものである。まず、図１１（Ａ）に示したように、基板１１に、例えばスパッタリング法により、上述した厚みおよび材料よりなる非晶質膜２２を形成する。具体的には、例えばＩＧＺＯよりなる非晶質膜２２を形成する場合には、ＩＧＺＯ膜のセラミックをターゲットとしたＤＣスパッタ法を用い、アルゴンと酸素との混合ガスによるプラズマ放電にて非晶質膜２２を形成する。なお、プラズマ放電の前に真空容器（図示せず）内の真空度が１×１０-4Ｐａ以下になるまで排気したのち、アルゴンと酸素との混合ガスを導入する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
引き続き、同じく図１１（Ｄ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、ゲート電極４０をマスクとしてゲート絶縁材料膜３０Ａをエッチングすることによりゲート絶縁膜３０を形成する。このとき、酸化物半導体膜２０が基板１１側から非晶質膜２２および結晶化膜２３をこの順に積層した構造を有しているので、ゲート絶縁材料膜３０Ａをエッチングする際に、フッ酸等の薬液を用いて非常に大きなエッチング選択比を維持して容易に加工することが可能となる。これにより、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ上に、ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０がこの順に同一形状で形成される。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
金属膜５２Ａを形成したのち、第１の実施の形態と同様にして、熱処理を行うことにより、図１２（Ｂ）に示したように、金属膜５２Ａが酸化されて第１無機絶縁膜５２が形成されると同時に、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度が低い低抵抗領域２１が形成される。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１１】
有機樹脂膜５１を形成したのち、図１３に示したように、この層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２に例えばエッチングにより接続孔５０Ａを設け、この接続孔５０Ａ内に酸化物半導体膜２０の結晶化膜２３を露出させる。このとき、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２が結晶化膜２３の上に設けられているので、結晶化膜２３のエッチングレートが層間絶縁膜５０およびゲート絶縁膜３０に比べて十分に低くなり、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２と酸化物半導体膜２０とのウェットエッチング選択比が高くなる。よって、酸化物半導体膜２０のエッチングを抑制したままで層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２を選択的にエッチングし、接続孔５０Ａを容易に形成することが可能となる。また、ドライエッチングにより加工しにくい酸化アルミニウム膜よりなる第１無機絶縁膜５２もウェットエッチングにより容易に加工することが可能となる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１２】
続いて、図１０に示したように、第１の実施の形態と同様にして、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄを形成し、接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続する。以上により、図１０に示した薄膜トランジスタ１Ａが完成する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１６】
次いで、同じく図１４（Ａ）に示したように、例えばスパッタリング法により、非晶質膜２２よりも低融点の酸化物半導体よりなる非晶質膜２３Ａを形成する。具体的には、例えばＩＺＯよりなる非晶質膜２３Ａを形成する場合には、ＩＺＯ膜のセラミックをターゲットとしたＤＣスパッタ法を用い、スパッタリング条件を制御することにより非晶質状態のＩＺＯよりなる非晶質膜２３Ａを形成する。このようにして、非晶質膜２２および非晶質膜２３Ａの積層膜２４Ａが形成される。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１７】
積層膜２４Ａを形成したのち、図１４（Ｂ）に示したように、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより積層膜２４Ａを所定の形状、例えばゲート電極４０およびその近傍を含むことが可能な島状に成形する。このとき、非晶質膜２２および非晶質膜２３Ａはいずれも非晶質状態なので、リン酸，硝酸および酢酸を含む混合液等によりウェットエッチングすることで低コスト化が可能である。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１８】
積層膜２４Ａを成形したのち、図１４（Ｃ）に示したように、非晶質膜２３Ａに対して例えば２００℃〜４００℃程度のアニール処理Ａを行うことにより結晶化膜２３を形成する。これにより、非晶質膜２２および結晶化膜２３の積層構造を有する酸化物半導体膜２０が形成される。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２１】
引き続き、同じく図１４（Ｅ）に示したように、変形例４と同様にして、ゲート電極４０をマスクとしてゲート絶縁材料膜３０Ａをエッチングすることによりゲート絶縁膜３０を形成する。このとき、酸化物半導体膜２０が基板１１側から非晶質膜２２および結晶化膜２３をこの順に積層した構造を有しているので、ゲート絶縁材料膜３０Ａをエッチングする際に、フッ酸等の薬液を用いて非常に大きなエッチング選択比を維持して容易に加工することが可能となる。これにより、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ上に、ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０がこの順に同一形状で形成される。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２３】
金属膜５２Ａを形成したのち、変形例４と同様にして、図１２（Ｂ）に示した工程により、熱処理を行う。これにより、金属膜５２Ａが酸化されて第１無機絶縁膜５２が形成されると同時に、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度が低い低抵抗領域２１が形成される。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２５】
有機樹脂膜５１を形成したのち、変形例４と同様にして、図１３に示した工程により、この層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２に例えばエッチングにより接続孔５０Ａを設け、この接続孔５０Ａ内に酸化物半導体膜２０の結晶化膜２３を露出させる。このとき、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２が結晶化膜２３の上に設けられているので、結晶化膜２３のエッチングレートが層間絶縁膜５０およびゲート絶縁膜３０に比べて十分に低くなり、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２と酸化物半導体膜２０とのウェットエッチング選択比が高くなる。よって、酸化物半導体膜２０のエッチングを抑制したままで層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２を選択的にエッチングし、接続孔５０Ａを容易に形成することが可能となる。また、ドライエッチングにより加工しにくい酸化アルミニウム膜よりなる第１無機絶縁膜５２もウェットエッチングにより容易に加工することが可能となる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２６】
続いて、図１０に示したように、変形例４と同様にして、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄを形成し、接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続する。以上により、図１０に示した薄膜トランジスタ１Ａが完成する。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３７】
この薄膜トランジスタ３は、有機樹脂膜５１を形成したのち、有機樹脂膜５１の上に、例えばスパッタリング法により、上述した厚みおよび材料よりなる第２無機絶縁膜５３を形成し、第１無機絶縁膜５２および第２無機絶縁膜５３に接続孔５０Ａを設け、この接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続することを除いては、第１の実施の形態と同様にして製造することができる。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４７】
引き続き、図２０（Ａ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、熱処理により、金属膜５２Ａを酸化させて第１無機絶縁膜５２を形成すると共に、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向の一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度の低い低抵抗領域２１を形成する。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５３】
＜適用例１＞
図２３は、この薄膜トランジスタ１〜６，１Ａを駆動素子として備えた表示装置の回路構成を表すものである。表示装置８０は、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどであり、駆動パネル８１上に、マトリクス状に配設された複数の画素１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂと、これらの画素１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを駆動するための各種駆動回路とが形成されたものである。画素１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂはそれぞれ、赤色（Ｒ：Red ），緑色（Ｇ：Green ）および青色（Ｂ：Blue）の色光を発する液晶表示素子や有機ＥＬ素子などである。これら３つの画素１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを一つのピクセルとして、複数のピクセルにより表示領域１１０が構成されている。駆動パネル８１上には、駆動回路として、例えば映像表示用のドライバである信号線駆動回路１２０および走査線駆動回路１３０と、画素駆動回路１５０とが配設されている。この駆動パネル８１には、図示しない封止パネルが貼り合わせられ、この封止パネルにより画素１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂおよび上記駆動回路が封止されている。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５４】
図２４は、画素駆動回路１５０の等価回路図である。画素駆動回路１５０は、上記薄膜トランジスタ１〜６，１Ａとして、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２が配設されたアクティブ型の駆動回路である。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の間にはキャパシタＣｓが設けられ、第１の電源ライン（Ｖcc）および第２の電源ライン（ＧＮＤ）の間において、画素１０Ｒ（または画素１０Ｇ，１０Ｂ）がトランジスタＴｒ１に直列に接続されている。このような画素駆動回路１５０では、列方向に信号線１２０Ａが複数配置され、行方向に走査線１３０Ａが複数配置されている。各信号線１２０Ａは、信号線駆動回路１２０に接続され、この信号線駆動回路１２０から信号線１２０Ａを介してトランジスタＴｒ２のソース電極に画像信号が供給されるようになっている。各走査線１３０Ａは走査線駆動回路１３０に接続され、この走査線駆動回路１３０から走査線１３０Ａを介してトランジスタＴｒ２のゲート電極に走査信号が順次供給されるようになっている。この表示装置８０では、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２が、上記実施の形態の薄膜トランジスタ１〜６，１Ａにより構成されているので、セルフアライン構造により寄生容量が小さくなっていると共に素子特性および信頼性の向上した薄膜トランジスタ１〜６，１Ａにより、高品質な表示が可能となる。このような表示装置８０は、例えば次の適用例２〜６に示した電子機器に搭載することができる。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６１】
また、例えば、上記実施の形態では、酸化物半導体膜２０が基板１１上に直接設けられている場合について説明したが、酸化物半導体膜２０は、基板１１上に、シリコン酸化膜，シリコン窒化膜または酸化アルミニウム膜などの絶縁膜を間にして設けられていてもよい。これにより、基板１１から酸化物半導体膜２０に不純物や水分などが拡散することを抑えることが可能となる。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2012015436.tif 000001