ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР, СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ, ЭЛЕМЕНТ ОТОБРАЖЕНИЯ, УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ И СИСТЕМА
FIELD-EFFECT TRANSISTOR, METHOD OF ITS MANUFACTURING, DISPLAY ELEMENT, DISPLAY DEVICE AND SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к полевому транзистору, к способу его изготовления, к элементу отображения, к устройству отображения и к системе.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Поскольку полевые транзисторы (FET) имеют низкие токи затвора и плоские структуры, их легче изготавливать и интегрировать по сравнению с биполярными транзисторами. По сути, полевые транзисторы являются обязательными элементами интегральных схем, используемых в современных электронных устройствах.
Традиционно изолирующая пленка на основе кремния широко использовалась в качестве изолирующего слоя затвора полевого транзистора. Однако с ростом требований более высокой интеграции и более низкого потребления энергии в полевых транзисторах в последние годы рассматриваются, методики для формирования изолирующего слоя затвора с использованием изолирующей пленки с высокой диэлектрической проницаемостью (так называемую high-k), которая имеет в значительной степени более высокую диэлектрическую постоянную по сравнению с изолирующей пленкой на основе кремния. Например, известен полевой транзистор, который включает в себя изолирующий слой затвора, использующий оксидную пленку, содержащую оксид редкоземельного металла, силикат редкоземельного металла, алюминат редкоземельного металла или редкоземельный элемент; алюминий; и кремний (например, см. патентный документ 1).
С другой стороны, не были решены проблемы, относящиеся к повреждению оксидной пленки, составляющей изолирующий слой затвора, во время процесса травления электрода, который составляет верхний уровень изолирования затвора. Таким образом, когда во время процесса травления возникает повреждение, такое как истончение пленки изолирующего слоя затвора, например, может быть формирован ток утечки, тем самым оказывая негативное влияние на электрические характеристики полевого транзистора.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ПРОБЛЕМЫ, КОТОРЫЕ ДОЛЖНЫ БЫТЬ РЕШЕНЫ С ПОМОЩЬЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ изготовления полевого транзистора, который включает в себя изолирующий слой затвора, выполненный из оксидной пленки, чтобы можно было предотвратить повреждение травления изолирующего слоя затвора при нанесении шаблона электропроводной пленки на изолирующий слой затвора.
СРЕДСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения обеспечен способ изготовления полевого транзистора, который включает в себя изолирующий слой затвора и электрод, включающий себя первую электропроводную пленку и вторую электропроводную пленку, последовательно наслоенные на предопределенную поверхность изолирующего слоя затвора. Способ включает в себя этапы формирования оксидной пленки, включающей в себя элемент A, который является щелочноземельным металлом, и элемент B, который является по меньшей мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из Ga, Sc, Y и лантанида; формирования первой электропроводной пленки, которая растворяется в органическом щелочном растворе, на оксидной пленке; формирования второй электропроводной пленки на первой электропроводной пленке; травления второй электропроводной пленки с помощью травильного раствора, имеющего более высокую скорость травления для второй электропроводной пленки по сравнению со скоростью травления для первой электропроводной пленки; и травления первой электропроводной пленки с помощью органического щелочного раствора с использованием второй электропроводной пленки в качестве маски.
ЭФФЕКТЫ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с аспектом настоящего изобретения в способе изготовления полевого транзистора, который включает в себя изолирующий слой затвора, выполненный из оксидной пленки, можно предотвратить повреждение травления изолирующего слоя затвора при нанесении шаблона электропроводной пленки на изолирующий слой затвора.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - поперечное сечение полевого транзистора в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 - первая схема, иллюстрирующая этап процесса изготовления полевого транзистора в соответствии с первым вариантом осуществления;
Фиг. 3 - вторая схема, иллюстрирующая этап процесса изготовления полевого транзистора в соответствии с первым вариантом осуществления;
Фиг. 4 - третья схема, иллюстрирующая этап процесса изготовления полевого транзистора в соответствии с первым вариантом осуществления;
Фиг. 5 - четвертая схема, иллюстрирующая этап процесса изготовления полевого транзистора в соответствии с первым вариантом осуществления;
Фиг. 6 - пятая схема, иллюстрирующая этап процесса изготовления полевого транзистора в соответствии с первым вариантом осуществления;
Фиг. 7 - шестая схема, иллюстрирующая этап процесса изготовления полевого транзистора в соответствии с первым вариантом осуществления;
Фиг. 8 - седьмая схема, иллюстрирующая этап процесса изготовления полевого транзистора в соответствии с первым вариантом осуществления;
Фиг. 9 - поперечное сечение полевого транзистора в соответствии с первой иллюстративной модификацией первого варианта осуществления;
Фиг. 10 - поперечное сечение полевого транзистора в соответствии со второй иллюстративной модификацией первого варианта осуществления;
Фиг. 11 - поперечное сечение полевого транзистора в соответствии с третьей иллюстративной модификацией первого варианта осуществления;
Фиг. 12 - поперечное сечение полевого транзистора в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 13 - первая схема, иллюстрирующая этап процесса изготовления полевого транзистора в соответствии со вторым вариантом осуществления;
Фиг. 14 - вторая схема, иллюстрирующая этап процесса изготовления полевого транзистора в соответствии со вторым вариантом осуществления;
Фиг. 15 - третья схема, иллюстрирующая этап процесса изготовления полевого транзистора в соответствии со вторым вариантом осуществления;
Фиг. 16 - четвертая схема, иллюстрирующая этап процесса изготовления полевого транзистора в соответствии со вторым вариантом осуществления;
Фиг. 17 - поперечное сечение полевого транзистора в соответствии с первой иллюстративной модификацией второго варианта осуществления;
Фиг. 18 - поперечное сечение полевого транзистора в соответствии со второй иллюстративной модификацией второго варианта осуществления;
Фиг. 19 - поперечное сечение полевого транзистора в соответствии с третьей иллюстративной модификацией второго варианта осуществления;
Фиг. 20 - график, представляющим характеристики полевого транзистора, изготовленного в примере 1;
Фиг. 21 блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию телевизионного устройства в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 22 - первая пояснительная схема телевизионного устройства в соответствии с четвертым вариантом осуществления;
Фиг. 23 - вторая пояснительная схема телевизионного устройства в соответствии с четвертым вариантом осуществления;
Фиг. 24 - третья пояснительная схема телевизионного устройства в соответствии с четвертым вариантом осуществления;
Фиг. 25 - пояснительная схема отображающего элемента телевизионного устройства в соответствии с четвертым вариантом осуществления;
Фиг. 26 - пояснительная схема органического электролюминесцентного элемента телевизионного устройства в соответствии с четвертым вариантом осуществления;
Фиг. 27 - четвертая пояснительная схема телевизионного устройства в соответствии с четвертым вариантом осуществления;
Фиг. 28 - первая пояснительная схемой другого иллюстративного отображающего элемента телевизионного устройства в соответствии с четвертым вариантом осуществления; и
Фиг. 29 - вторая пояснительная схемой другого иллюстративного отображающего элемента телевизионного устройства в соответствии с четвертым вариантом осуществления.
ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Следует отметить, что на чертежах элементам, имеющим в значительной степени одинаковые признаки и/или функции, даны одинаковые ссылочные позиции, и пересекающиеся описания могут быть опущены.
<Первый вариант осуществления>
[Конфигурация полевого транзистора]
Фиг. 1 является поперечным сечением полевого транзистора 10 в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Полевой транзистор 10, проиллюстрированный на фиг. 1, является полевым транзистором с верхним затвором и нижним контактом, включающим в себя материал 11 основания, электрод 12 истока, электрод 13 стока, активный слой 14, изолирующий слой 15 затвора и электрод 16 затвора. Следует отметить, что полевой транзистор 10 является репрезентативным примером полупроводникового устройства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
В полевом транзисторе 10 электрод 12 истока и электрод 13 стока сформированы на материале 11 основания, который является изолирующим материалом, и активный слой 14 сформирован таким образом, что частично покрывает электрод 12 истока и электрод 13 стока. Кроме того, изолирующий слой 15 затвора сформирован таким образом, что покрывает электрод 12 истока, электрод 13 стока и активный слой 14. Электрод 16 затвора сформирован на изолирующем слое 15 затвора. Далее каждый из упомянутых выше элементов полевого транзистора 10 будет подробно описан.
Следует отметить, что в описании настоящего варианта осуществления для удобства сторона, обращенная к электроду 16 затвора, упоминается как верхняя сторона или одна сторона, и сторона, обращенная к материалу 11 основания, упоминается как нижняя сторона или другая сторона. Кроме того, поверхность каждого элемента, обращенная к стороне электрода 16 затвора, упоминается как верхняя поверхность или одна поверхность, и поверхность каждого элемента, обращенная к стороне материала 11 основания, упоминается как нижняя поверхность или другая поверхность. Однако, следует отметить, что полевой транзистор 10 может быть перевернут верхом вниз или ориентирован под любым произвольным углом во время использования. Кроме того, вид сверху относится к виду в перпендикулярном направлении на верхнюю поверхность материала 11 основания, и плоская форма относится к форме, рассматриваемой в перпендикулярном направлении на верхнюю поверхность материала 11 основания.
Форма, структура и размер материала 11 основания особым образом не ограничены и могут быть подходящим образом выбраны в соответствии с целью. Материал 11 основания особым образом не ограничен и может быть подходящим образом выбран в соответствии с целью, но может использоваться, например, стеклянный материал основания, керамический материал основания, пластмассовый материал основания, пленочный материал основания и т.п.
Стеклянный материал основания особым образом не ограничен и может быть подходящим образом выбран в соответствии с целью, но могут использоваться, например, бесщелочное стекло или кварцевое стекло. Пластмассовый материал основания и пленочный материал основания особым образом не ограничены и могут быть подходящим образом выбраны в соответствии с целью, но могут использоваться, например, поликарбонат (PC), полиимид (PI), полиэтилентерефталат (PET), полиэтиленнафталат (PEN) и т.п.
Электрод 12 истока и электрод 13 стока сформированы на материале 11 основания. Электрод 12 истока и электрод 13 стока являются электродами для извлечения тока в ответ на приложение напряжения затвора к электроду 16 затвора. Следует отметить, что проводные соединения, соединенные с электродом 12 истока и электродом 13 стока, могут быть сформированы в одном и том же слое вместе с электродом 12 истока и электродом 13 стока.
Материалы электрода 12 истока и электрода 13 стока особым образом не ограничены и могут быть подходящим образом выбраны в соответствии с целью. Например, может использоваться металл, такой как алюминий (Al), платина (Pt), палладий (Pd), золото (Au), серебро (Ag), медь (Cu), цинк (Zn), никель (Ni), хром (Cr), тантал (Ta), молибден (Мо), титан (Ti); их сплав; или смесь одного или более упомянутых выше металлов.
Кроме того, может использоваться электропроводный оксид, такой как оксид индия, оксид цинка окись, оксид олова, оксид галлия или оксид ниобия; их сложное соединение; или смесь одного или более упомянутых выше оксидов. Средняя толщина пленки электрода 12 истока и электрода 13 стока особым образом не ограничена и может быть подходящим образом выбрана в соответствии с целью, но, например, средняя толщина пленки электрода 12 истока и электрода 13 стока составляет предпочтительно от 10 нм до 1 мкм, и более предпочтительно от 50 нм до 300 нм.
Активный слой 14 сформирован на материале 11 основания таким образом, что частично покрывает электрод 12 истока и электрод 13 стока. Следует отметить, что часть активного слоя 14, расположенная между электродом 12 истока и электродом 13 стока, формирует область канала. Средняя толщина пленки активного слоя 14 особым образом не ограничена и может быть подходящим образом выбрана в соответствии с целью, но, например, средняя толщина пленки активного слоя 14 составляет предпочтительно от 5 нм до 1 мкм и более предпочтительно от 10 нм до 0,5 мкм.
Материал активного слоя 14 особым образом не ограничен и может быть подходящим образом выбран в соответствии с целью. Например, может использоваться органический полупроводник, такой как поликристаллический кремний (p-Si), аморфный кремний (Si), оксидный полупроводник или пентацен. Среди упомянутых выше материалов оксидный полупроводник используется предпочтительно с точки зрения обеспечения стабильности взаимодействия с изолирующим слоем 15 затвора.
Оксидный полупроводник, который составляет активный слой 14, например, может представлять собой оксидный полупроводник n-типа. Оксидный полупроводник n-типа особым образом не ограничен и может быть подходящим образом выбран в соответствии с целью, но, например, оксидный полупроводник n-типа предпочтительно содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из индия (In), цинка (Zn), олова (Sn) и титана (Ti); и щелочноземельный элемент или редкоземельный элемент. Более предпочтительно оксидный полупроводник n-типа содержит In и щелочноземельный элемент или редкоземельный элемент.
Примеры щелочноземельного элемента включают в себя бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra).
Примеры редкоземельного элемента включают в себя скандий (Sc), иттрий (Y), лантан (La), церий (Ce), празеодим (Pr), неодим (Nd, прометий (Pm), самарий (Sm), европий (Eu), гадолиний (Gd), тербий (TB), диспрозий (Dy), гольмий (Ho), эрбий (Er), тулий (Tm), иттербий (Yb) и лютеций (Lu).
18
-3
20
-3
Концентрация электронов-носителей оксида индия варьирует в диапазоне приблизительно от 10 см до 10 см в зависимости от величины дефицита кислорода. Оксид индия восприимчив к дефициту кислорода, в результате чего непреднамеренный дефицит кислорода может возникнуть в последующем процессе после формирования пленки оксидного полупроводника. Посредством формирования оксида с первоначальным использованием двух металлов, включающих в себя индий и щелочноземельный элемент или редкоземельный элемент, которые с большей вероятностью свяжутся с кислородом, чем индий, непреднамеренный дефицит кислорода может быть предотвращен, и управление составом может быть облегчено, в результате чего можно подходящим образом управлять концентрацией электронов-носителей.
Кроме того, оксидный полупроводник n-типа, составляющий активный слой 14, предпочтительно подвергается легированию с помощью легирующей примеси по меньшей мере одного типа, выбранной из группы, состоящей из двухвалентного катиона, трехвалентного катиона, четырехвалентного катиона, пятивалентного катиона, шестивалентного катиона, семивалентного катиона и восьмивалентного катиона, посредством замещающего легирования, и валентность легирующей примеси предпочтительно больше, чем валентность иона металла (исключая легирующую примесь), составляющего оксидный полупроводник n-типа. Следует отметить, что замещающее легирование также упоминается как легирование донорной примесью (n-типа).
Изолирующий слой 15 затвора вставлен между активным слоем 14 и электродом 16 затвора и размещен таким образом, что покрывает электрод 12 истока и электрод 13 стока. Изолирующий слой 15 затвора представляет собой слой для изоляции электрода 12 истока и электрода 13 стока от электрода 16 затвора. Средняя толщина пленки изолирующего слоя 15 затвора особым образом не ограничена и может быть подходящим образом выбрана в соответствии с целью, но, например, средняя толщина изолирующего слоя 15 затвора составляет предпочтительно от 50 нм до 1 000 нм, и более предпочтительно от 100 нм до 500 нм.
Изолирующий слой 15 затвора представляет собой оксидную пленку. Оксидная пленка, составляющая изолирующий слой 15 затвора, содержит по меньшей мере элемент A, который является щелочноземельным металлом, и элемент B, который является по меньшей мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из галлия (Ga), скандия (Sc), иттрия (Y) и лантанида. Предпочтительно оксидная пленка также содержит элемент C, который является по меньшей мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из циркония (Zr) и гафния (Hf). Кроме того, оксидная пленка может содержать другие компоненты по мере необходимости. Щелочноземельный металл, содержавшийся в оксидной пленке, может являться щелочноземельным металлом одного типа или щелочноземельными металлами двух или более типов.
Примеры лантанида, который может содержаться в оксидной пленке, включают в себя лантан (La), церий (Ce), празеодим (Pr), неодим (Nd, прометий (Pm), самарий (Sm), европий (Eu), гадолиний (Gd), тербий (TB), диспрозий (Dy), гольмий (Ho), эрбий (Er), тулий (Tm), иттербий (Yb) и лютеций (Lu).
Предпочтительно оксидная пленка содержит параэлектрический аморфный оксид или состоит из параэлектрического аморфного оксида. Параэлектрический аморфный оксид является стабильным в атмосфере и может устойчиво формировать аморфную структуру в широком диапазоне состава. Однако, следует отметить, что в части оксидной пленки могут содержаться кристаллы.
Щелочноземельные оксиды легко реагируют с влагой и углекислым газом в атмосфере и могут легко превратиться в гидроксиды или карбонаты. Как таковые щелочноземельные оксиды не подходят для самостоятельного использования применительно к электронным устройствам. Кроме того, простые оксиды Ga, Sc, Y и лантаниды, кроме Ce, легко кристаллизуются, в результате чего может стать проблемой ток утечки. Однако сложный оксид щелочноземельного металла и по меньшей мере один элемент из Ga, Sc, Y и лантанидов, кроме Ce, могут быть стабильными в атмосфере и могут формировать аморфную пленку в широком диапазоне состава. Следует отметить, что поскольку Ce является исключением из лантанидов в том, что он трехвалентен и формирует кристалл со структурой перовскита в комбинации со щелочноземельным металлом, сложный оксид предпочтительно содержит лантанид, кроме Ce, чтобы получить аморфную фазу.
Хотя между щелочноземельным металлом и оксидом Ga существует кристаллическая фаза, такая как структура шпинели, эти кристаллы, в отличие от кристаллов структуры перовскита, легко не осаждаются, если температура не является очень высокой (обычно по меньшей мере 1000°C). Кроме того, не сообщалось о стабильной кристаллической фазе между оксидом щелочноземельного металла и оксидом Sc, Y и лантанидом, кроме Ce, и осаждение кристаллов сложного оксида из аморфной фазы будет редким, даже если она будет подвергнута высокотемпературной последующей обработке. Кроме того, аморфная фаза может быть дополнительно стабилизирована, когда сложный оксид щелочноземельного металла и по меньшей мере один элемент из Ga, Sc, Y и лантанида, кроме Ce, составляют элементы металлов по меньшей мере трех типов.
Хотя содержание каждого элемента, содержащегося в оксидной пленке, особым образом не ограничено, содержание каждого элемента металла, выбранного из каждой группы элементов, предпочтительно регулируется для достижения состава для получения стабильного аморфного состояния.
Следует отметить, что с точки зрения изготовления пленки с высокой диэлектрической постоянной отношения состава таким элементов, таких как Ba, Sr, Lu, La и т.п., предпочтительно увеличивается.
2
Поскольку оксидная пленка в соответствии с настоящим вариантом осуществления может сформировать аморфную пленку в широком диапазоне состава, физическими свойствами также можно управлять в широком спектре. Например, выборочно регулируя состав оксидной пленки в соответствии с целью, можно управлять относительной диэлектрической постоянной оксидной пленки до подходящего значения в диапазоне приблизительно 6-20, что существенно выше, чем относительная диэлектрическая постоянная SiO.
-6
-5
-7
2
Кроме того, коэффициент теплового расширения оксидной пленки может находиться в диапазоне от 10 to 10, который является типичным диапазоном для обычных проводников и полупроводниковых материалов. Таким образом, по сравнению с SiO, который имеет коэффициент теплового расширения порядка 10, оксидная пленка может быть менее восприимчива к отслаиванию и т.п., даже когда она неоднократно подвергается процессу нагрева, например. В частности, оксидный полупроводник, такой как a-IGZO, формирует хорошую поверхность контакта.
Таким образом, посредством использования оксидной пленки в соответствии с настоящим вариантом осуществления в качестве изолирующего слоя 15 затвора, может быть получено высокоэффективное полупроводниковое устройство.
Электрод 16 затвора сформирован в предопределенной области на изолирующем слое 15 затвора. Электрод 16 затвора представляет собой электрод, к которому прикладывается напряжение затвора. Электрод 16 затвора может представлять собой многослойную пленку, имеющую металлическую пленку 162, наслоенную на металлическую пленку 161.
Материал металлической пленки 161 особым образом не ограничен и может быть подходящим образом выбран в соответствии с целью при условии, что он является металлом, сплавом или смесью множества металлов, которые могут быть подвержены травлению с помощью травильного раствора, выполненного из органического щелочного раствора. Например, металлическая пленка 161 может быть выполнена из алюминия (Al) или сплава алюминия (сплава, главным образом состоящего из алюминия). Однако следует отметить, что металлическая пленка 161 также может быть заменена на электропроводную пленку, отличающуюся от металлической пленки (например, на электропроводную оксидную пленку), при условии, что электропроводная пленка может быть подвержена травлению с помощью травильного раствора, выполненного из органического щелочного раствора.
Примеры органического щелочного раствора, который может использоваться в качестве травильного раствора, включают в себя сильные щелочные растворы, такие как гидроксид тетраметиламмония (TMAH), гидроксид 2-гидроксиэтилтриметиламмония (CHOLINE) и моноэтаноламин (MEA).
Материал металлической пленки 162 особым образом не ограничен и может быть подходящим образом выбран в соответствии с целью при условии, что он является металлом, сплавом или смесью множества металлов, имеющих сопротивление травлению по отношению к органическому щелочному раствору, и которые могут быть подвергнуты травлению посредством предопределенного травильного раствора с более высокой скоростью травления по сравнению со скоростью травления для металлической пленки 161. Например, материалом металлической пленки 162 может являться металл, такой как молибден (Мо), вольфрам (W), титан (Ti), тантал (Ta), хром (Cr), медь (Cu) или Никель (Ni), их сплав или смесь одного или более этих металлов. Однако следует отметить, что металлическая пленка 162 может быть заменена электропроводной пленкой, отличающейся от металлической пленки (например, электропроводной оксидной пленкой), при условии, что электропроводная пленка имеет сопротивление травлению по отношению к органическому щелочному раствору и может быть подвергнута травлению посредством предопределенного травильного раствора при более высокой скорости травления по сравнению со скоростью травления для металлической пленки 161 (или в качестве альтернативы для электропроводной пленки, используемой вместо металлической пленки 161).
Средняя толщина металлической пленки 161 особым образом не ограничена и может быть подходящим образом выбрана в соответствии с целью, но, например, средняя толщина металлической пленки 161 составляет предпочтительно от 10 нм до 200 нм, и более предпочтительно от 50 нм до 100 нм. Средняя толщина металлической пленки 162 особым образом не ограничена и может быть подходящим образом выбрана в соответствии с целью, но, например, средняя толщина металлической пленки 162 составляет предпочтительно от 10 нм до 200 нм, и более предпочтительно от 50 нм до 100 нм.
[Способ изготовления полевого транзистора]
Далее будет описан способ изготовления полевого транзистора 10, показанного на фиг. 1. Фиг. 2-8 являются схемами, иллюстрирующими этапы процесса изготовления полевого транзистора в соответствии с первым вариантом осуществления.
Сначала на этапе процесса, проиллюстрированного на фиг. 2, подготавливается материал 11 основания, выполненный из стеклянного материала основания и т.п., и электрод 12 истока и электрод 13 стока формируются на материале 11 основания. Материал и толщина материала 11 основания могут быть подходящим образом выбраны, как описано выше. Кроме того, материал 11 основания предпочтительно подвергается процессу предварительной обработки, такому как очистка с помощью кислородной плазмы, ультрафиолетового озона или ультрафиолетового облучения, чтобы очистить поверхность материала 11 основания и улучшить прилипание.
Способ формирования электрода 12 истока и электрода 13 стока особым образом не ограничен и может быть подходящим образом выбран в соответствии с целью. Например, электрод 12 истока и электрод 13 стока могут быть нанесены посредством фотолитографии после формирования пленки на материале 11 основания посредством метода напыления, метода вакуумного испарения, метода покрытия с помощью погружения, метода покрытия с помощью центрифуги, метода покрытия с помощью литья под давлением и т.п. В качестве другого примера электроду 12 истока и электроду 13 стока могут быть непосредственно приданы желаемые формы посредством процесса печати, например, струйной печати, наноимпринта, травления и т.п.
Затем на этапе процесса, проиллюстрированном на фиг. 3, активный слой 14 формируется на электроде 12 истока и электроде 13 стока. Способ формирования активного слоя 14 особым образом не ограничен и может быть подходящим образом выбран в соответствии с целью. Например, активный слой 14 может быть нанесен через фотолитографию после формирования пленки на электроде 12 истока и электроде 13 стока посредством вакуумного процесса, такого как метод напыления, метод импульсного лазерного осаждения (PLD), метод химического осаждения из газовой фазы (CVD) или осаждения атомных слоев (ALD); или процесса в растворе, такого как метод покрытия с помощью погружения, метод покрытия с помощью центрифуги, метод покрытия с помощью литья под давлением и т.п. В качестве другого примера активному слою 14 может быть непосредственно придана желаемая форма посредством процесса печати, например, струйной печати, наноимпринта, травления и т.п.
Затем на этапе процесса, проиллюстрированном на фиг. 4, изолирующий слой 15 затвора, покрывающий электрод 12 истока, электрод 13 стока и активный слой 14 формируются на материале 11 основания. Способ формирования изолирующего слоя 15 затвора особым образом не ограничен и может быть подходящим образом выбран в соответствии с целью. Например, изолирующий слой 15 затвора может быть сформирован посредством вакуумного процесса, такого как метод напыления, метод импульсного лазерного осаждения (PLD), метод химического осаждения из газовой фазы (CVD) или метод осаждения атомных слоев (ALD); или процесса в растворе, такого как метод покрытия с помощью погружения, метод покрытия с помощью центрифуги, метод покрытия с помощью литья под давлением и т.п. В качестве другого примера изолирующему слою 15 затвора может быть непосредственно придана желаемая форма посредством процесса печати, такого как струйная печать, наноимпринт, травление и т.п. Материал и толщина изолирующего слоя 15 затвора могут быть подходящим образом выбраны, как описано выше.
Затем на этапе процесса, проиллюстрированном на фиг. 5, металлические пленки 161 и 162 последовательно наслаиваются на изолирующий слой 15 затвора. Способ формирования металлических пленок 161 и 162 особым образом не ограничен и может быть подходящим образом выбран в соответствии с целью. Например, металлические пленки 161 и 162 могут быть сформированы посредством вакуумного процесса, такого как метод напыления, метод импульсного лазерного осаждения (PLD), метод химического осаждения из газовой фазы (CVD) или метод осаждения атомных слоев (ALD); или процесса в растворе, такого как метод покрытия с помощью погружения, метод покрытия с помощью центрифуги, метод покрытия с помощью литья под давлением и т.п. В качестве другого примера металлические пленки 161 и 162 могут быть сформированы посредством процесса печати, такого как струйная печать, наноимпринт, травление и т.п. Материал и толщина металлических пленок 161 и 162 могут быть подходящим образом выбраны, как описано выше.
Затем на этапе процесса, проиллюстрированном на фиг. 6, покровный материал из светочувствительной смолы формируется на металлической пленке 162, и выполняются экспозиция и проявление (фотолитография), чтобы сформировать защитный слой 300, покрывающий область на металлической пленке 162, в которой должен быть сформирован электрод 16 затвора.
Затем, на этапе процесса, иллюстрированном в фиг. 7, защитный слой 300 используется в качестве маски для травления, чтобы вытравить и удалить металлическую пленку 162, которая размещена в области, не покрытой защитным слоем 300. Посредством травления металлической пленки 162 с помощью травильного раствора, который может вытравить металлическую пленку 162 с более высокой скоростью травления по сравнению со скоростью травления для металлической пленки 161, металлическая пленка 162 может быть вытравлена из области, не покрытой защитным слоем 300, в то время как металлическая пленка 161 может быть вытравлена лишь незначительно. Отношение скорости травления для металлической пленки 161 к скорости травления для металлической пленки 162 предпочтительно больше или равно 1:10. Следует отметить, что защитный слой 300 имеет сопротивление травлению по отношению к травильному раствору, используемому на этом этапе процесса.
Затем на этапе процесса, проиллюстрированном на фиг. 8, металлическая пленка 161, размещенная в области, не покрытой металлической пленкой 162, удаляется посредством травления. На этом этапе органический щелочной раствор используется в качестве травильного раствора. Защитный слой 300 растворим в органическом щелочном растворе. С другой стороны, металлическая пленка 162 имеет сопротивление травлению по отношению к органическому щелочному раствору. Таким образом, даже если защитный слой 300 растворен, металлической пленке 161 посредством травления может быть придана желаемая форма с использованием металлической пленки 162 в качестве маски.
Через упомянутый выше этап процесса может быть сформирован электрод 16 затвора, выполненный из многослойной пленки, имеющей металлическую пленку 162, наслоенную на металлическую пленку 161, и процесс изготовления полевого транзистора 10 с верхним затвором и нижним контактом (см. фиг. 1) может быть закончен.
Как описано выше, в соответствии с первым вариантом осуществления многослойная пленка, имеющая металлическую пленку 162, наслоенную на металлическую пленку 161, обеспечена как электрод, сформированный на предопределенной поверхности изолирующего слоя 15 затвора, который выполнен из оксидной пленки. Металлическая пленка 161 выполнена из металла, сплава или смеси множества металлов, которые могут быть подвергнуты травлению с помощью травильного раствора, выполненного из органического щелочного раствора. Кроме того, металлическая пленка 162 выполнена из металла, сплава или смеси множества металлов, имеющих сопротивление травлению по отношению к органическому щелочному раствору, и может быть вытравлена предопределенным травильным раствором с более высокой скоростью травления по сравнению со скоростью травления для металлической пленки 161.
Таким образом, металлическая пленка 162 может функционировать как маска, когда металлическая пленка 161 вытравливается с помощью органического щелочного раствора, чтобы посредством травления придать металлической пленке 161 желаемую форму.
Кроме того, органический щелочной раствор может выборочно вытравливать металлическую пленку 161 относительно изолирующего слоя 15 затвора, который выполнен из оксидной пленки, содержащей элемент A, который представляет собой щелочноземельный металл, и элемент B, который представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Ga, Sc, Y и лантанида. Таким образом, можно предотвратить повреждение травлением изолирующего слоя 15 затвора, в результате чего изолирующий слой 15 затвора может быть защищен от истончения пленки, и могут сохраняться хорошие изолирующие свойства. В результате может быть получен полевой транзистор, имеющий хорошие электрические характеристики.
<Модификация первого варианта осуществления>
В качестве иллюстративных модификаций первого варианта осуществления будут описаны полевые транзисторы, имеющие конфигурации, отличающиеся от конфигурации с верхним затвором и нижним контактом. В последующих описаниях иллюстративных модификаций первого варианта осуществления могут быть опущены описания элементов и признаков, которые в значительной степени идентичны элементам и признакам ранее описанного варианта осуществления.
Фиг. 9-11 являются поперечными сечениями полевых транзисторов в соответствии с иллюстративными модификациями первого варианта осуществления. Каждый из полевых транзисторов, проиллюстрированных на фиг. 9-11, является типичным примером полупроводникового устройства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Полевой транзистор 10А, проиллюстрированных на фиг. 9, представляет собой полевой транзистор с верхним затвором и верхним контактом. В полевом транзисторе 10А активный слой 14 сформирован на изолирующем материале 11 основания, и электрод 12 истока и электрод 13 стока сформированы на активном слое 14. Электрод 12 истока и электрод 13 стока располагаются с промежутком с предопределенным расстоянием, чтобы сформировать область канала активного слоя 14. Кроме того, изолирующий слой 15 затвора сформирован таким образом, что покрывает электрод 12 истока, электрод 13 стока и активный слой 14, и электрод 16 затвора сформирован на изолирующем слое 15 затвора. Как и у полевого транзистора 10 (см. фиг. 1), электрод 16 затвора полевого транзистора 10А выполнен из многослойной пленки, имеющей металлическую пленку 162, наслоенную на металлическую пленку 161.
Полевой транзистор 10А может быть изготовлен посредством изменения порядка выполнения этапа процесса, проиллюстрированного на фиг. 2 и этапа процесса, проиллюстрированного на фиг. 3.
Полевой транзистор 10B, проиллюстрированный на фиг. 10, представляет собой полевой транзистор с нижним затвором и нижним контактом. В полевом транзисторе 10B электрод 16 затвора сформирован на изолирующем материале 11 основания, и изолирующий слой 15 затвора сформирован таким образом, что покрывает электрод 16 затвора. Кроме того, электрод 12 истока и электрод 13 стока сформированы на изолирующем слое 15 затвора, и активный слой 14 сформирован таким образом, что частично покрывает электрод 12 истока и электрод 13 стока. Электрод 12 истока и электрод 13 стока располагаются с промежутком с предопределенным расстоянием, чтобы сформировать область канала активного слоя 14.
В полевом транзисторе 10B электрод 12 истока может представлять собой многослойную пленку, имеющую металлическую пленку 122, наслоенную на металлическую пленку 121. Кроме того, электрод 13 стока может быть представлять собой многослойную пленку, имеющую металлическую пленку 132, наслоенную на металлическую пленку 131. Следует отметить, что материалы и способы формирования пленок, используемые для металлических пленок 121 и 131, могут совпадать с материалом и способом формирования пленки, используемых для металлической пленки 161, например. Материалы и способы формирования пленок, используемые для металлических пленок 122 и 132, могут совпадать с материалом и способом формирования пленки, используемыми для металлической пленки 162, например.
Полевой транзистор 10C, проиллюстрированный на фиг. 11, представляет собой полевой транзистор с нижним затвором и верхним контактом. В полевом транзисторе 10C электрод 16 затвора сформирован на изолирующем материале 11 основания, и изолирующий слой 15 затвора сформирован таким образом, что покрывает электрод 16 затвора. Кроме того, активный слой 14 сформирован на изолирующем слое 15 затвора, и электрод 12 истока и электрод 13 стока сформированы на активном слое 14. Электрод 12 истока и электрод 13 стока располагаются с промежутком с предопределенным расстоянием, чтобы сформировать область канала активного слоя 14.
В полевом транзисторе 10C электрод 12 истока может представлять собой многослойную пленку, имеющую металлическую пленку 122, наслоенную на металлическую пленку 121. Кроме того, электрод 13 стока может представлять собой многослойную пленку, имеющую металлическую пленку 132, наслоенную на металлическую пленку 131. Следует отметить, что материалы и способы формирования пленок, используемые для металлических пленок 121 и 131, могут совпадать с материалом и способом формирования пленки, используемыми для металлической пленки 161, например. Материалы и способы формирования пленок, используемые для металлических пленок 122 и 132, могут совпадать с материалом и способом формирования пленки, используемыми для металлической пленки 162, например.
Как описано выше, конфигурация слоев полевого транзистора в соответствии с настоящим изобретением особым образом не ограничена, и, например, подходящая конфигурация может быть выбрана из конфигураций, проиллюстрированных на фиг. 1 и фиг. 9-11, в соответствии с целью. Следует отметить, что полевые транзисторы 10А, 10B и 10C, проиллюстрированные на фиг. 9-11, могут достигнуть эффектов, сходных с эффектами полевого транзистора 10.
<Второй вариант осуществления>
В качестве второго варианта осуществления настоящего изобретения будет описана иллюстративная конфигурация, в которой электрод затвора представляет собой многослойную пленку, имеющей три наложенных слоя металлических пленок. Следует отметить, что в последующем описании второго варианта осуществления описания признаков и элементов, которые являются в значительной степени такими же, как признаки и элементы ранее описанных вариантов осуществления, могут быть опущены.
[Конфигурация полевого транзистора]
Фиг. 12 является поперечным сечением полевого транзистора 10D в соответствии со вторым вариантом осуществления. Как может видеть из фиг. 12, полевой транзистор 10D отличается от полевого транзистора 10 (см. фиг. 1) тем, что электрод 16 затвора представляет собой многослойную пленку, имеющую металлическую пленку 162 и металлическую пленку 163, последовательно наслоенные на металлическую пленку 161.
Материал металлической пленки 161 особым образом не ограничен и может быть подходящим образом выбран из иллюстративных материалов металлической пленки 161, описанной выше в связи с первым вариантом осуществления.
Материал металлической пленки 162 особым образом не ограничен и может быть выбран в соответствии с целью при условии, что он является металлом, сплавом или смесью множества металлов, имеющих сопротивление травлению по отношению к органическому щелочному раствору, и которые могут быть вытравлены предопределенным травильным раствором с более высокой скоростью травления по сравнению со скоростью травления для металлической пленки 161. Например, материал металлической пленки 162 может представлять собой металлом, такой как молибден (Мо), вольфрам (W), тантал (Ta), хром (Cr), золото (Au), медь (Cu) или никель (Ni), их сплав или смесь одного или более этих металлов.
Однако следует отметить, что металлическая пленка 162 может быть заменена электропроводной пленкой, отличающейся от металлической пленки (например, электропроводной оксидной пленкой), при условии, что электропроводная пленка имеет сопротивление травлению по отношению к органическому щелочному раствору и может быть подвергнута травлению посредством предопределенного травильного раствора при более высокой скорости травления по сравнению со скоростью травления для металлической пленки 161 (или в качестве альтернативы для электропроводной пленки, используемой вместо металлической пленки 161).
Материал металлической пленки 163 особым образом не ограничен и может быть подходящим образом выбран в соответствии с целью при условии, что он является металлом, сплавом или смесью множества металлов, имеющими сопротивление травлению по отношению к органическому щелочному раствору, и которые могут быть подвергнуты травлению посредством предопределенного травильного раствора с более высокой скоростью травления по сравнению со скоростью травления для металлической пленки 162. Например, материалом металлической пленки 163 может являться металл, такой как титан (Ti), его сплав или смесь, включающая в себя такой металл.
Однако следует отметить, что металлическая пленка 163 может быть заменена электропроводной пленкой, отличающейся от металлической пленки (например, электропроводной оксидной пленкой), при условии, что электропроводная пленка имеет сопротивление травлению по отношению к органическому щелочному раствору и может быть подвергнута травлению посредством предопределенного травильного раствора при более высокой скорости травления по сравнению со скоростью травления для металлической пленки 162 (или в качестве альтернативы для электропроводной пленки, используемой вместо металлической пленки 162).
Кроме того, металлическая пленка 163 предпочтительно выполнена из металла, имеющего более высокую теплостойкость, чем металлическая пленка 162.
Средняя толщина металлической пленки 161 особым образом не ограничена и может быть подходящим образом выбрана в соответствии с целью, но, например, средняя толщина металлической пленки 161 составляет предпочтительно от 10 нм до 200 нм, и более предпочтительно от 50 нм до 100 нм. Средняя толщина металлической пленки 162 особым образом не ограничена и может быть подходящим образом выбрана в соответствии с целью, но, например, средняя толщина металлической пленки 162 составляет предпочтительно от 10 нм до 200 нм, и более предпочтительно от 50 нм до 100 нм. Средняя толщина металлической пленки 163 особым образом не ограничена и может быть подходящим образом выбрана в соответствии с целью, но, например, средняя толщина металлической пленки 163 составляет предпочтительно от 10 нм до 200 нм, и более предпочтительно от 50 нм до 100 нм.
[Способ изготовления полевого транзистора]
Далее будет описан способ изготовления полевого транзистора 10D, показанного на фиг. 12. Фиг. 13-16 являются схемами, иллюстрирующими этапы процесса изготовления полевого транзистора в соответствии со вторым вариантом осуществления.
Сначала исполняются этапы процесса, в значительной степени идентичные этапам из первого варианта осуществления, проиллюстрированным на фиг. 2-4. Затем на этапе процесса, проиллюстрированном на фиг. 13, металлические пленки 161, 162 и 163 последовательно наслаиваются на изолирующий слой 15 затвора. Способ формирования металлических пленок 161, 162 и 163 особым образом не ограничен и может быть подходящим образом выбран в соответствии с целью. Примеры способа включают в себя вакуумные процессы, такие как метод напыления, метод импульсного лазерного осаждения (PLD), метод химического осаждения из газовой фазы (CVD) и метод осаждения атомных слоев (ALD), и процессы в растворе, такие как процесс покрытия с помощью погружения, процесс покрытия с помощью центрифуги, процесс покрытия с помощью литья под давлением и т.п. Другие примеры включают в себя процессы печати, такие как струйная печать, наноимпринт, травление и т.п. Материал и толщина металлических пленок 161, 162 и 163 могут быть подходящим образом выбраны, как описано выше.
На этапе процесса, проиллюстрированном на фиг. 14, покровный материал из светочувствительной смолы формируется на металлической пленке 163, и выполняются экспозиция и проявление (фотолитография), чтобы сформировать защитный слой 300, покрывающий область на металлической пленке 163, в которой должен быть сформирован электрод 16 затвора.
Защитный слой 300 используется в качестве маски для травления, чтобы вытравить и удалить металлическую пленку 163 из области, не покрытой защитным слоем 300. Посредством травления металлической пленки 163 с помощью травильного раствора, имеющего более высокую скорость травления для металлической пленки 163 по сравнению со скоростью травления для металлической пленки 162, только металлическая пленка 162 может быть вытравлена и удалена из области, не покрытой защитным слоем 300, в то время как металлическая пленка 162 может быть незначительно вытравлена. Отношение скорости травления для металлической пленки 162 к скорости травления для металлической пленки 163 предпочтительно больше или равно 1:10. Следует отметить, что защитный слой 300 имеет сопротивление травлению по отношению к травильному раствору, используемому на этом этапе.
Затем на этапе процесса, иллюстрированном на фиг. 15, металлическая пленка 162 вытравливается и удалена из области, не покрытой защитным слоем 300, с использованием защитного слоя 300 в качестве маски для травления. Посредством травления металлической пленки 162 с помощью травильного раствора, имеющего более высокую скорость травления для металлической пленки 162 по сравнению со скоростью травления для металлической пленки 161, только металлическая пленка 162 может быть вытравлена и удалена из области, не покрытой защитным слоем 300, в то время как металлическая пленка 161 может быть незначительно вытравлена. Отношение скорости травления для металлической пленки 161 к скорости травления для металлической пленки 162 предпочтительно больше или равно 1:10. Следует отметить, что защитный слой 300 имеет сопротивление травлению по отношению к травильному раствору, используемому на этом этапе.
Затем на этапе процесса, проиллюстрированном на фиг. 16, металлическая пленка 161 вытравливается и удаляется из области, не покрытой металлическими пленками 162 и 163. На этом этапе органический щелочной раствор используется в качестве травильного раствора. Защитный слой 300 растворим в органическом щелочном растворе. С другой стороны, металлические пленки 162 и 163 имеют сопротивление травлению по отношению к органическому щелочному раствору. Таким образом, даже если защитный слой 300 растворен, металлической пленке 161 травлением может быть придана желаемая форма с использованием металлических пленок 162 и 163 в качестве масок. Следует отметить, что хотя защитный слой 300 растворяется постепенно, фиг. 16 иллюстрирует состояние, в котором защитный слой 300 полностью растворился.
На описанных выше этапах процесса для изготовления полевого транзистора 10D в соответствии со вторым вариантом осуществления защитный слой 300 может быть полностью растворен на этапе процесса, проиллюстрированном на фиг. 16, в результате чего не нужно реализовывать отдельный этап процесса для удаления защитного слоя 300. Таким образом, процесс производства полевого транзистора 10D может быть упрощен, и стоимость изготовления полевого транзистора 10D может быть сокращена.
Однако следует отметить, что поскольку металлические пленки 162 и 163 функционируют как маски для травления на этапе процесса, проиллюстрированном на фиг. 16, например, после исполнения этапа процесса, проиллюстрированного на фиг. 15, защитный слой 300 может быть удален заранее, и после этого металлическая пленка 161 может быть вытравлена с использованием металлических пленок 162 и 163 в качестве масок для травления.
Через описанные выше этапы процесса может быть сформирован электрод 16 затвора, который выполнен из многослойной пленки, имеющей металлические пленки 162 и 163, последовательно наслоенные на металлическую пленку 161, и процесс производства полевого транзистора с верхним затвором и нижним контактом 10D (см. фиг. 16) может быть закончен.
Следует отметить, что в некоторых случаях после этапа процесса на фиг. 16 (иногда не сразу после этапа процесса на фиг. 16) может быть выполнен процесс отжига (например, при температуре приблизительно от 300°C до 400°C) на полевом транзисторе 10D, чтобы улучшить надежность активного слоя 14, который выполнен из оксидного полупроводника. В этом случае поверхности электрода 16 затвора может быть придана шероховатость посредством процесса отжига, и электрод 16 затвора может функционировать не должным образом как электрод. Однако в соответствии со вторым вариантом осуществления металлическая пленка 163, соответствующая самому верхнему слою электрода 16 затвора, выполнена из металла (например, Ti), имеющего более высокую теплостойкость, чем металлическая пленка 162 (например, Мо), и, таким образом, возможно воспрепятствовать приобретению шероховатости электрода 16.
Как описано выше, во втором варианте осуществления многослойная пленка, имеющая металлические пленки 162 и 163, последовательно наслоенные на металлическую пленку 161, обеспечена в качестве электрода, сформированного на предопределенной поверхности изолирующего слоя 15 затвора, выполненного из оксидной пленки. Кроме того, металлическая пленка 161 выполнена из металла, сплава или смеси множества металлов, которые могут быть подвергнуты травлению с помощью травильного раствора, выполненного из органического щелочного раствора.
Кроме того, металлическая пленка 162 выполнена из металла, сплава или смеси множества металлов, имеющих сопротивление травлению по отношению к органическому щелочному раствору, и которые могут быть подвергнуты травлению предопределенным травильным раствором с более высокой скоростью травления по сравнению со скоростью травления для металлической пленки 161. Металлическая пленка 163 выполнена из металла, сплава или смеси множества металлов, имеющих сопротивление травлению по отношению к органическому щелочному раствору, и которые могут быть подвергнуты травлению предопределенным травильным раствором с более высокой скоростью травления по сравнению со скоростью травления для металлической пленки 162.
Таким образом, когда металлическая пленка 161 вытравливается с помощью органического щелочного раствора, металлические пленки 162 и 163 функционируют как маски, чтобы можно было посредством травления придать металлической пленке 161 желаемую форму.
Кроме того, органический щелочной раствор может выборочно вытравливать металлическую пленку 161 относительно изолирующего слоя 15 затвора, который выполнен из оксидной пленки, содержащей элемент A, который представляет собой щелочноземельный металл, и элемент B, который представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Ga, Sc, Y и лантанида. Таким образом, можно предотвратить повреждение травлением изолирующего слоя 15 затвора, в результате чего изолирующий слой 15 затвора может быть защищен от истончения пленки, и могут сохраняться хорошие изолирующие свойства. В результате может быть получен полевой транзистор, имеющий хорошие электрические характеристики.
<Модификация второго варианта осуществления>
В качестве иллюстративных модификаций второго варианта осуществления будут описаны полевые транзисторы, имеющие конфигурации, отличающиеся от конфигураций с верхним затвором и нижним контактом. Следует отметить, что в последующих описаниях иллюстративных модификаций второго варианта осуществления описания признаков и элементов, которые в значительной степени идентичны признакам и элементам ранее описанных вариантов осуществления, могут быть опущены.
Фиг. 17-19 являются поперечными сечениями полевых транзисторов в соответствии с иллюстративными модификациями второго варианта осуществления. Каждый из полевых транзисторов, проиллюстрированных на фиг. 17-19, является типичным примером полупроводникового устройства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Полевой транзистор 10E, проиллюстрированный на фиг. 17, является полевым транзистором с верхним затвором и верхним контактом. Полевой транзистор 10E отличается от полевого транзистора 10А в соответствии с иллюстративной модификацией первого варианта осуществления (см. фиг. 9) тем, что электрод 16 затвора выполнен из многослойной пленки, имеющей металлические пленки 162 и 163, последовательно наслоенные на металлическую пленку 161.
Полевой транзистор 10E может быть изготовлен посредством изменения порядка выполнения этапа процесса, проиллюстрированного на фиг. 2, и этапа процесса, проиллюстрированного на фиг. 3.
Полевой транзистор 10F, проиллюстрированный на фиг. 18, представляет собой полевой транзистор с нижним затвором и нижним контактом. Полевой транзистор 10F отличается от полевого транзистора 10B в соответствии с иллюстративной модификацией первого варианта осуществления (см. фиг. 10) тем, что электрод 12 истока выполнен из многослойной пленки, имеющей металлические пленки 122 и 123, последовательно наслоенные на металлическую пленку 121, и электрод 13 стока выполнен из многослойной пленки, имеющей металлические пленки 132 и 133, последовательно наслоенные на металлическую пленку 131. Следует отметить, что материалы и способы формирования пленок, используемые для металлических пленок 123 и 133, могут совпадать с материалом и способом формирования пленки, используемыми для металлической пленки 163, например.
Полевой транзистор 10G, проиллюстрированный на фиг. 19, является полевым транзистором с нижним затвором и верхним контактом. Полевой транзистор 10G отличается от полевого транзистора 10C в соответствии с иллюстративной модификацией первого варианта осуществления (см. фиг. 11) тем, что электрод 12 истока выполнен из многослойной пленки, имеющей металлические пленки 122 и 123, последовательно наслоенные на металлическую пленку 121, и электрод 13 стока выполнен из многослойной пленки, имеющей металлическую пленку 132 и металлическую пленку 133, последовательно наслоенные на металлическую пленку 131. Следует отметить, что материалы и способы формирования пленок, используемые для металлических пленок 123 и 133, могут совпадать с материалом и способом формирования пленки, используемыми для металлической пленки 163, например.
Как описано выше, конфигурация слоев полевого транзистора в соответствии с настоящим изобретением особым образом не ограничена, и, например, подходящая конфигурация может быть выбрана из конфигураций, проиллюстрированных на фиг. 12 и фиг. 17-19, в соответствии с целью. Следует отметить, что полевые транзисторы 10E, 10F и 10G, проиллюстрированные на фиг. 17-19, могут достигнуть эффектов, сходных с эффектами полевого транзистора 10D.
<Третий вариант осуществления>
В соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения полевой транзистор в соответствии со вторым вариантом осуществления изготовляется посредством наслоения второй электропроводной пленки, которая растворяется в органическом щелочном растворе, на первую электропроводную пленку, чтобы сформировать электрод затвора. Следует отметить, что в последующем описании третьего варианта осуществления описания признаков и элементов, которые в значительной степени идентичны признакам и элементам ранее описанных вариантов осуществления, могут быть опущены.
Конфигурация полевого транзистора в соответствии с третьим вариантом осуществления может совпадать с конфигурацией полевого транзистора 10D, иллюстрированной на фиг. 12. В третьем варианте осуществления материал металлической пленки 162 особым образом не ограничен и может быть подходящим образом выбран в соответствии с целью при условии, что он является металлом, сплавом или смесью множества металлов, которые могут быть подвергнуты травлению травильным раствором, выполненным из органического щелочного раствора. Например, медь (Cu), сплав меди (сплав, в основном содержащий медь) и т.п. могут быть использованы в качестве материала металлической пленки 162.
Однако следует отметить, что металлическая пленка 162 может быть заменена электропроводной пленкой, отличающейся от металлической пленки (например, электропроводная оксидная пленка) при условии, что она может быть подвергнута травлению с помощью травильного раствора, выполненного из органического щелочного раствора.
Металлическая пленка 163 предпочтительно выполнена из металла, имеющего более высокую теплостойкость, чем металлическая пленка 162. Таким образом, можно воспрепятствовать приданию шероховатости верхней поверхности электрода 16 затвора (верхней поверхности металлической пленки 163), когда полевой транзистор 10D подвергается отжигу. Например, если металлическая пленка 162 выполнена из меди, титан может использоваться в качестве металлической пленки 163.
Следует отметить, что в процессе изготовления полевого транзистора 10D в соответствии с третьим вариантом осуществления не нужно реализовывать этап процесса, проиллюстрированный на фиг. 15.
Таким образом, после реализации этапа процесса, проиллюстрированного на фиг. 14, металлические пленки 161 и 162 могут быть одновременно вытравлены и удалены из области, не покрытой металлической пленкой 163. На этом этапе органический щелочной раствор используется в качестве травильного раствора. Защитный слой 300 растворим в органическом щелочном растворе. С другой стороны, металлическая пленка 163 имеет сопротивление травлению по отношению к органическому щелочному раствору. Таким образом, даже если защитный слой 300 растворен, металлическим пленкам 161 и 162 посредством одновременного травления может быть придана желаемая форма с использованием металлической пленки 163 в качестве маски (фиг. 16). Следует отметить, что хотя защитный слой 300 растворяется постепенно, фиг. 16 показывает состояние, в котором защитный слой 300 полностью растворен.
Как описано выше, в соответствии с процессом изготовления полевого транзистора 10D в соответствии с третьим вариантом осуществления, поскольку защитный слой 300 может быть полностью растворен на этапе процесса, иллюстрированном на фиг. 16, не нужно реализовывать отдельный этап процесса для удаления защитного слоя 300. Таким образом, процесс производства полевого транзистора 10D может быть упрощен, и стоимость изготовления полевого транзистора 10D может быть сокращена.
Однако следует заметить, что поскольку металлическая пленка 163 функционирует как маска для травления на этапе процесса, проиллюстрированном на фиг. 16, например, после исполнения этапа процесса, проиллюстрированного на фиг. 14, защитный слой 300 может быть удален заранее, и после этого металлические пленки 161 и 162 могут быть одновременно вытравлены с использованием металлической пленки 163 в качестве маски для травления.
Через описанные выше этапы процесса может быть сформирован электрод 16 затвора, выполненный из многослойной пленки, имеющей металлические пленки 162 и 163, последовательно наслоенные на металлическую пленку 161, и процесс изготовления полевого транзистора 10D с верхним затвором и нижним контактом (см. фиг. 16), может быть закончен.
Следует отметить, что в некоторых случаях после этапа процесса на фиг. 16 (иногда не сразу после этапа процесса на фиг. 16) может быть выполнен процесс отжига (например, при температуре приблизительно от 300°C до 400°C) на полевом транзисторе 10D, чтобы улучшить надежность активного слоя 14, который выполнен из оксидного полупроводника. В этом случае поверхности электрода 16 затвора может быть придана шероховатость посредством процесса отжига, и электрод 16 затвора может функционировать не должным образом как электрод. Однако в третьем варианте осуществления металлическая пленка 163, соответствующая самому верхнему слою электрода 16 затвора, выполнена из металла (например, Ti), имеющего более высокую теплостойкость, чем металлическая пленка 162 (например, Cu), и, таким образом, возможно воспрепятствовать приобретению шероховатости электрода 16.
Как описано выше, в соответствии с третьим вариантом осуществления многослойная пленка, имеющая металлические пленки 162 и 163, последовательно наслоенные на металлическую пленку 161, обеспечена в качестве электрода, сформированного на предопределенной поверхности изолирующего слоя 15 затвора, выполненного из оксидной пленки. Металлические пленки 161 и 162 выполнены из металла, сплава или смеси множества металлов, которые могут быть подвергнуты травлению с помощью травильного раствора, выполненного из органического щелочного раствора.
Кроме того, металлическая пленка 163 выполнена из металла, сплава или смеси множества металлов, имеющих сопротивление травлению по отношению к органическому щелочному раствору, и которые могут быть подвергнуты травлению предопределенным травильным раствором с более высокой скоростью травления по сравнению со скоростью травления для металлической пленки 162.
Таким образом, металлическая пленка 163 может функционировать как маска, когда металлические пленки 161 и 162 вытравливаются с помощью органического щелочного раствора. Таким образом, металлическим пленкам 161 и 162 посредством одновременного травления может быть придана желаемая форма.
Кроме того, органический щелочной раствор может выборочно вытравливать металлические пленки 161 и 162 относительно изолирующего слоя 15 затвора, который выполнен из оксидной пленки, содержащей элемент A, который представляет собой щелочноземельный металл, и элемент B, который представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Ga, Sc, Y и лантанида. Таким образом, можно предотвратить повреждение травлением изолирующего слоя 15 затвора, в результате чего изолирующий слой 15 затвора может быть защищен от истончения пленки, и могут сохраняться хорошие изолирующие свойства. В результате может быть получен полевой транзистор, имеющий хорошие электрические характеристики.
<Примеры 1-4>
В примерах 1-4 полевой транзистор 10 с верхним затвором и нижним контактом, проиллюстрированный на фиг. 1, был изготовлением следующим образом.
2
4
Сначала металлическая (Au) пленка была сформирована на материале 11 основания, который выполнен из стекла, и металлическая пленка была нанесена посредством фотолитографии и влажного травления, чтобы сформировать электрод 12 истока и электрод 13 стока. После этого пленка оксидного полупроводника (MgInO) была сформирована над электродом 12 истока и электродом 13 стока, и пленка оксидного полупроводника была нанесена посредством фотолитографии и влажного травления, чтобы сформировать активный слой 14.
Затем раствор для покрытия для формирования оксидной пленки, покрывающей электрод 12 истока, электрод 13 стока и активный слой 14, был нанесен с помощью центрифуги на материал 11 основания, после чего нанесенная с помощи центрифуги пленка была подвергнута процессу сушки, процессу обжига и процессу отжига, чтобы сформировать изолирующий слой 15 затвора (LaSrO).
Затем металлическая пленка 161 была сформирована на изолирующем слое 15 посредством затвора посредством напыления сплава алюминия, содержащего алюминий в качестве главного компонента (целевой материала: SA-HT2, изготовленный Научно-исследовательским институтом Kobelco) на изолирующий слой затвора. Затем металлическая пленка 162 была сформирована на металлической пленке 161 посредством напыления молибдена (примеры 1 и 2) или меди (примеры 3 и 4) на металлическую пленку 161. Затем защитный слой 300 был сформирован на предопределенной области на металлической пленке 162 посредством фотолитографии.
Затем были реализованы этап 1 травления и этап 2 травления, чтобы сформировать электрод 16 затвора, выполненный из металлической пленки 161 и металлической пленки 162, и изготовление полевого транзистора 10 было закончено. Таблица 1 ниже указывает условия этапа 1 травления и этапа 2 травления в примерах 1-4.
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Этап 1 травления(скорость травлениянм/мин)
Металлическая пленка 161(Al)
Металлическая пленка 162(Mo)
Металлическая пленка 161(Al)
Металлическая пленка 162(Mo)
Металлическая пленка 161(Al)
Металлическая пленка 162(Cu)
Металлическая пленка 161(Al)
Металлическая пленка 162(Cu)
1,6
437,7
21
200
1
400
1,6
407
Этап 2 травления(скорость травлениянм/мин)
Изолирующий слой 15 затвора
Металлическая пленка 161(Al)
Изолирующий слой 15 затвора
Металлическая пленка 161(Al)
Изолирующий слой 15 затвора
Металлическая пленка 161(Al)
Изолирующий слой 15 затвора
Металлическая пленка 161(Al)
Нет истончения пленки
66,7
Нет истончения пленки
66,7
Нет истончения пленки
66,7
Нет истончения пленки
66,7
[Таблица 1]
В частности, в примере 1 этап 1 травления был реализован с использованием травильного раствора, имеющего скорости травления 1,6 нм/мин и 437,7 нм/мин для металлической пленки 161 и металлической пленки 162, соответственно, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 162 и сформировать шаблон. Кроме того, этап 2 травления был реализован с использованием травильного раствора, выполненного из раствора гидроксида тетраметиламмония с концентрацией 6%, имеющего скорость травления 66,7 нм/мин для металлической пленки 161, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 161 и сформировать шаблон.
В примере 2 этап 1 травления был реализован с использованием травильного раствора, имеющего скорости травления 21 нм/мин и 200 нм/мин для металлической пленки 161 и металлической пленки 162, соответственно, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 162 и сформировать шаблон. Кроме того, этап 2 травления был реализован с использованием травильного раствора, выполненного из раствора гидроксида тетраметиламмония с концентрацией 6%, имеющего скорость травления 66,7 нм/мин для металлической пленки 161, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 161 и сформировать шаблон.
В примере 3 этап 1 травления был реализован с использованием травильного раствора, имеющего скорости травления 1 нм/мин и 400 нм/мин для металлической пленки 161 и металлической пленки 162, соответственно, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 162 и сформировать шаблон. Кроме того, этап 2 травления был реализован с использованием травильного раствора, выполненного из раствора гидроксида тетраметиламмония с концентрацией 6%, имеющего скорость травления 66,7 нм/мин для металлической пленки 161, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 161 и сформировать шаблон.
В примере 4 этап 1 травления был реализован с использованием травильного раствора, имеющего скорости травления 1,6 нм/мин и 407 нм/мин для металлической пленки 161 и металлической пленки 162, соответственно, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 162 и сформировать шаблон. Кроме того, этап 2 травления был реализован с использованием травильного раствора, выполненного из раствора гидроксида тетраметиламмония с концентрацией 6%, имеющего скорость травления 66,7 нм/мин для металлической пленки 161, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 161 и сформировать шаблон.
(Визуальный контроль)
После реализации этапа 2 травления в примерах 1-4 был выполнен контроль повреждений травления изолирующего слоя 15 затвора (чтобы определить, возникло ли истончение пленки изолирующего слоя 15 затвора). Результаты контроля указаны в таблице 1.
Как можно видеть из таблицы 1, посредством травления металлической пленки 162 на этапе 1 травления и травления металлической пленки 161 с использованием металлической пленки 162 в качестве маски на этапе 2 травления можно предотвратить повреждение оксидной пленки, составляющей изолирующий слой 15 затвора, травильным раствором (утончение пленки изолирующего слоя 15 затвора).
(Электрические характеристики)
Относительно полевого транзистора, полученного в примере 1, была выполнена оценка рабочих характеристик транзистора с использованием устройства для анализа параметров полупроводника (анализатор параметров полупроводника B1500, изготовленный Agilent Technologies, Inc.). В частности, были измерены ток истока/утечки (Ids) и ток затвора (|Ig|), в то время как напряжение истока/утечки (Vds) было установлено равным 10 В, и напряжение затвора (Vg) изменялось в диапазоне от -15 В до +15 В, и были оценены вольт-амперные характеристики.
Как можно видеть из фиг. 20, которая показывает результаты оценки рабочих характеристик транзистора, сохранялись изолирующие свойства, и были получены хорошие характеристики транзистора.
<Примеры 5-8>
В примерах 5-8, полевой транзистор с верхним затвором и нижним контактом 10D, проиллюстрированный на фиг. 12, был изготовлен следующим образом.
Сначала, как в примере 1, были сформированы электрод 12 истока (Au) и электрод 13 стока (Au), активный слой 14 (MgIn2O4) и изолирующий слой 15 затвора (LaSrO) на выполненном из стекла материале 11 основания.
Затем металлическая пленка 161 была сформирована на изолирующем слое 15 затвора посредством напыления сплава алюминия, содержащего алюминий в качестве главного компонента (целевой материал: SA-HT2, изготовленный Научно-исследовательским институтом Kobelco) на изолирующий слой 15 затвора. Затем металлическая пленка 162 была сформирована на металлической пленке 161 посредством напыления молибдена (примеры 5, 6) или меди (примеры 7, 8) на металлическую пленку 161. Затем металлическая пленка 163 была сформирована на металлической пленке 162 посредством напыления титана на металлическую пленку 162. После этого защитный слой 300 был сформирован на предопределенной области на металлической пленке 163 посредством фотолитографии.
Затем были реализованы этап 1 травления, этап 2 травления и этап 3 травления, чтобы сформировать электрод 16 затвора, выполненный из металлических пленок 161, 162 и 163, и изготовление полевого транзистора 10D было закончено. Таблица 2 ниже показывает условия этапа 1 травления, этапа 2 травления и этапа 3 травления в примерах 5-8.
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Этап 1 травления(скорость травлениянм/мин)
Металлическая пленка 162(Mo)
Металлическая пленка 163(Ti)
Металлическая пленка 162(Mo)
Металлическая пленка 163(Ti)
Металлическая пленка 162(Cu)
Металлическая пленка 163(Ti)
Металлическая пленка 162(Cu)
Металлическая пленка 163(Ti)
<0,1
138
<0,1
138
0,3
138
0,3
138
Этап 2 травления(скорость травлениянм/мин)
Металлическая пленка 161(Al)
Металлическая пленка 162(Mo)
Металлическая пленка 161(Al)
Металлическая пленка 162(Mo)
Металлическая пленка 161(Al)
Металлическая пленка 162(Cu)
Металлическая пленка 161(Al)
Металлическая пленка 162(Cu)
1,6
437,7
21
200
1
400
1,6
407
Этап 3 травления(скорость травлениянм/мин)
Изолирующий слой 15 затвора
Металлическая пленка 161(Al)
Изолирующий слой 15 затвора
Металлическая пленка 161(Al)
Изолирующий слой 15 затвора
Металлическая пленка 161(Al)
Изолирующий слой 15 затвора
Металлическая пленка 161(Al)
Нет истонченияпленки
66,7
Нет истонченияпленки
66,7
Нет истонченияпленки
66,7
Нет истонченияпленки
66,7
[Таблица 2]
В частности, в примере 5, этап 1 травления был реализован с использованием травильного раствора, имеющего скорости травления <0,1 нм/мин и 138 нм/мин для металлической пленки 162 и металлической пленки 163, соответственно, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 163 и сформировать шаблон. Кроме того, этап 2 травления был реализован с использованием травильного раствора, имеющего скорости травления 1,6 нм/мин и 437,7 нм/мин для металлической пленки 161 и металлической пленки 162, соответственно, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 162 и сформировать шаблон. Кроме того, этап 3 травления был реализован с использованием травильного раствора, выполненного из раствора гидроксида тетраметиламмония с концентрацией 6%, имеющего скорость травления 66,7 нм/мин для металлической пленки 161, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 161 и сформировать шаблон.
В примере 6 этап 1 травления был реализован с использованием травильного раствора, имеющего скорости травления <0,1 нм/мин и 138 нм/мин для металлической пленки 162 и металлической пленки 163, соответственно, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 163 и сформировать шаблон. Кроме того, этап 2 травления был реализован с использованием травильного раствора, имеющего скорости травления 21 нм/мин и 200 нм/мин для металлической пленки 161 и металлической пленки 162, соответственно, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 162 и сформировать шаблон. Кроме того, этап 3 травления был реализован с использованием травильного раствора, выполненного из раствора гидроксида тетраметиламмония с концентрацией 6%, имеющего скорость травления 66,7 нм/мин для металлической пленки 161, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 161 и сформировать шаблон.
В примере 7 этап 1 травления был реализован с использованием травильного раствора, имеющего скорости травления 0,3 нм/мин и 138 нм/мин для металлической пленки 162 и металлической пленки 163, соответственно, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 163 и сформировать шаблон. Кроме того, этап 2 травления был реализован с использованием травильного раствора, имеющего скорости травления 1 нм/мин и 400 нм/мин для металлической пленки 161 и металлической пленки 162, соответственно, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 162 и сформировать шаблон. Кроме того, этап 3 травления был реализован с использованием травильного раствора, выполненного из раствора гидроксида тетраметиламмония с концентрацией 6%, имеющего скорость травления 66,7 нм/мин для металлической пленки 161, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 161 и сформировать шаблон.
В примере 8 этап 1 травления был реализован с использованием травильного раствора, имеющего скорости травления 0,3 нм/мин и 138 нм/мин для металлической пленки 162 и металлической пленки 163, соответственно, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 163 и сформировать шаблон. Кроме того, этап 2 травления был реализован с использованием травильного раствора, имеющего скорости травления 1,6 нм/мин и 407 нм/мин для металлической пленки 161 и металлической пленки 162, соответственно, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 162 и сформировать шаблон. Кроме того, этап 3 травления был реализован с использованием травильного раствора, выполненного из раствора гидроксида тетраметиламмония с концентрацией 6%, имеющего скорость травления 66,7 нм/мин для металлической пленки 161, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 161 и сформировать шаблон.
(Визуальный контроль)
После реализации этапа 3 травления в примерах 5-8 был выполнен контроль повреждений травления изолирующего слоя 15 затвора (чтобы определить, возникло ли истончение пленки изолирующего слоя 15 затвора). Результаты контроля указаны в таблице 2.
Как можно видеть из таблицы 2, посредством травления металлической пленки 162 на этапе 2 травления и травлении металлической пленки 161 с использованием металлических пленок 162 и 163 в качестве масок на этапе 3 травления, может быть предотвращено повреждение оксидной пленки, составляющей изолирующий слой 15 затвора, травильным раствором (истончение изолирующего слоя 15 затвора).
(Электрические характеристики)
Относительно полевого транзистора, полученного в примере 5, оценка рабочих характеристик транзистора была выполнена таким же образом, как в примере 1. Результаты оценки были сходны с результатами на фиг. 20, указывая, что сохранялись изолирующие свойства, и были получены хорошие характеристики транзистора.
<Сравнительный пример 1>
В сравнительном примере 1 полевой транзистор 10D с верхним затвором и нижним контактом, проиллюстрированный на фиг. 12, был изготовлен следующим образом.
Следует отметить, что в сравнительном примере 1 этап 1 травления был реализован с использованием травильного раствора, имеющего скорости травления <0,1 нм/мин и 138 нм/мин для металлической пленки 162 и металлической пленки 163, соответственно, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 163 и сформировать шаблон. Однако этап 2 травления не был реализован. Кроме того, этап 3 травления был реализован с использованием травильного раствора на основе PAN (фосфорная кислота, уксусная кислота и азотная кислота), который широко используется для металлических пленок, выполненных из алюминия и молибдена, чтобы сформировать шаблон.
(Визуальный контроль)
После реализации этапа 3 травления в сравнительном примере 1 был выполнен контроль повреждений травления изолирующего слоя 15 затвора (чтобы определить, возникло ли истончение пленки изолирующего слоя 15 затвора). Результаты контроля указаны в таблице 3.
Сравнительный пример 1
Этап 1 травления(скорость травлениянм/мин)
Металлическая пленка 162(Mo)
Металлическая пленка 163(Ti)
<0,1
138
Этап 2 травления(скорость травлениянм/мин)
Не реализован
Этап 3 травления(скорость травлениянм/мин)
Изолирующий слой 15 затвора
Металлическая пленка 161(Al)
Металлическая пленка 162(Mo)
Пленка истончилась
88
316
[Таблица 3]
Как можно видеть из таблицы 3, когда этап 3 травления был реализован с использованием травильного раствора на основе PAN, чтобы сформировать шаблон, без реализации этапа 2 травления, в оксидной пленке, составляющей изолирующий слой 15 затвора, возникло истончение пленки. Таким образом, было подтверждено, что повреждение оксидной пленки, составляющей изолирующий слой 15 затвора травильным раствором, возникло, когда было реализовано травление в соответствии со сравнительным примером.
<Примеры 9 и 10>
В примерах 9 и 10 полевой транзистор 10D с верхним затвором и нижним контактом, проиллюстрированы на фиг. 12, был изготовлен следующим образом.
Сначала, как в примере 1, были сформированы электрод 12 истока (Au) и электрод 13 стока (Au), активный слой 14 (MgIn2O4) и изолирующий слой 15 затвора (LaSrO) на выполненном из стекла материале 11 основания.
Затем металлическая пленка 161 была сформирована на изолирующем слое 15 затвора посредством напыления сплава алюминия, содержащего алюминий в качестве главного компонента (целевой материал: SA-HT2, изготовленный Научно-исследовательским институтом Kobelco) на изолирующий слой 15 затвора. Затем металлическая пленка 162 была сформирована на металлической пленке 161 посредством напыления меди на металлическую пленку 161. Затем металлическая пленка 163 была сформирована на металлической пленке 162 посредством напыления титана на металлическую пленку 162. После этого защитный слой 300 был сформирован на предопределенной области на металлической пленке 163 посредством фотолитографии.
Затем были реализованы этап 1 травления и этап 2 травления, чтобы сформировать электрод 16 затвора, выполненный из металлических пленок 161, 162 и 163, и производство полевого транзистора 10D было закончено. Таблица 4 ниже показывает условия этапа 1 травления и этапа 2 травления в примерах 9 и 10.
Пример 9
Пример 10
Этап 1 травления(скорость травлениянм/мин)
Металлическая пленка 162(Cu)
Металлическая пленка 163(Ti)
Металлическая пленка 162(Cu)
Металлическая пленка 163(Ti)
0,3
138
0,6
117,6
Этап 2 травления(скорость травлениянм/мин)
Изолирующий слой 15 затвора
Металлическая пленка 161(Al)
Металлическая пленка 162(Cu)
Изолирующий слой 15 затвора
Металлическая пленка 161(Al)
Металлическая пленка 162(Cu)
Нет истончения пленки
66,7
Растворилась
Нет истончения пленки
66,7
Растворилась
[Таблица 4]
В частности, в примере 9 этап 1 травления был реализован с использованием травильного раствора, имеющего скорости травления 0,3 нм/мин и 138 нм/мин для металлической пленки 162 и металлической пленки 163, соответственно, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 163 и сформировать шаблон. Кроме того, этап 2 травления был реализован с использованием травильного раствора, выполненного из травильного раствора, выполненного из раствора гидроксида тетраметиламмония с концентрацией 6%, который имеет скорость травления 66,7 нм/мин для металлической пленки 161, а также способен растворять металлическую пленку 162, в результате чего металлические пленки 161 и 162 могут быть подвергнуты травлению одновременно, чтобы сформировать шаблон.
В примере 10 этап 1 травления был реализован с использованием травильного раствора, имеющего скорости травления 0,6 нм/мин и 117,6 нм/мин для металлической пленки 162 и металлической пленки 163, соответственно, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 163 и сформировать шаблон. Кроме того, этап 2 травления был реализован с использованием травильного раствора, выполненного из травильного раствора, выполненного из раствора гидроксида тетраметиламмония с концентрацией 6%, который имеет скорость травления 66,7 нм/мин для металлической пленки 161, а также способен растворять металлическую пленку 162, в результате чего металлические пленки 161 и 162 могут быть подвергнуты травлению одновременно, чтобы сформировать шаблон.
(Визуальный контроль)
После реализации этапа 2 травления в примерах 9 и 10 был выполнен контроль повреждений травления изолирующего слоя 15 затвора (чтобы определить, возникло ли истончение пленки изолирующего слоя 15 затвора). Результаты контроля указаны в таблице 4.
Как можно видеть из таблицы 4, посредством травления металлической пленки 163 на этапе 1 травления и одновременного травления металлических пленок 161 и 162 с использованием металлической пленки 163 в качестве маски на этапе 2 травления, может быть предотвращено повреждение оксидной пленки, составляющей изолирующий слой 15 затвора, травильным раствором (истончение изолирующего слоя 15 затвора).
(Электрические характеристики)
Относительно полевого транзистора, полученного в примере 9, оценка рабочих характеристик транзистора была выполнена таким же образом, как в примере 1. Результаты оценки были сходны с результатами, показанными на фиг. 20, указывая, что сохранялись изолирующие свойства, и были получены хорошие характеристики транзистора.
<Сравнительный пример 2>
В сравнительном примере 2 полевой транзистор 10D с верхним затвором и нижним контактом, проиллюстрированный на фиг. 12, был изготовлен следующим образом.
Следует отметить, что в сравнительном примере 2 этап 1 травления был реализован с использованием травильного раствора, имеющего скорости травления 0,3 нм/мин и 138 нм/мин для металлической пленки 162 и металлической пленки 163, соответственно, чтобы подвергнуть травлению металлическую пленку 163 и сформировать шаблон. Кроме того, был реализован этап 2 травления, чтобы сформировать шаблон, с использованием травильного раствора, выполненного из смешанного раствора серной кислоты, азотной кислоты и фторида аммония, который может растворять металлические пленки из алюминия и меди.
(Визуальный контроль)
После реализации этапа 2 травления в сравнительном примере 2 был выполнен контроль повреждений травления изолирующего слоя 15 затвора (чтобы определить, возникло ли истончение пленки изолирующего слоя 15 затвора). Результаты контроля указаны в таблице 5.
Сравнительный пример 1
Этап 1 травления(скорость травлениянм/мин)
Металлическая пленка 162(Cu)
Металлическая пленка 163(Ti)
0,3
138
Этап 2 травления(скорость травлениянм/мин)
Изолирующий слой 15 затвора
Металлическая пленка 161(Al)
Металлическая пленка 162(Cu)
Пленка истончилась
112,5
493,2
[Таблица 5]
Как можно видеть из таблицы 5, когда использовался травильный раствор на основе PAN, чтобы сформировать шаблон, на этапе 2 травления, в оксидной пленке, составляющей изолирующий слой 15 затвора, возникло истончение пленки. Таким образом, было подтверждено, что повреждение оксидной пленки, составляющей изолирующий слой 15 затвора травильным раствором, возникло, когда было реализовано травление в соответствии со сравнительным примером 2.
<Четвертый вариант осуществления>
В качестве иллюстративных аспектов четвертого варианта осуществления настоящего изобретения будут описаны отображающий элемент, устройство отображения изображений и система, использующие полевой транзистор в соответствии первым вариантом осуществления. В последующем описании четвертого варианта осуществления описания признаков и элементов, которые являются в значительной степени такими же, как признаки и элементы ранее описанных вариантов осуществления, могут быть опущены.
(Отображающий элемент)
Отображающий элемент в соответствии с четвертым вариантом осуществления включает в себя по меньшей мере светорегулирующий элемент и схему приведения в действие для приведения в действие светорегулирующего элемента. Отображающий элемент может дополнительно включать в себя другие компоненты по мере необходимости. Светорегулирующий элемент особым образом не ограничен и может быть подходящим образом выбран в соответствии с целью при условии, что это элемент, управляемый для испускания света на основе сигнала приведения в действие. Примеры светорегулирующего элемента включают в себя электролюминесцентный (EL) элемент, электрохромный (EC) элемент, жидкокристаллический элемент, электрофоретический элемент, элемент электросмачивания и т.п.
Схема приведения в действие особым образом не ограничена и может быть подходящим образом выбрана в соответствии с целью при условии, что она включает в себя полевой транзистор в соответствии с первым вариантом осуществления. Другие компоненты отображающего элемента особым образом не ограничены и могут быть подходящим образом выбраны в соответствии с целью.
Поскольку отображающий элемент в соответствии с четвертым вариантом осуществления включает в себя полевой транзистор в соответствии с первым вариантом осуществления, ток утечки в отображающем элементе может быть сокращен, и отображающий элемент может быть приведен в действие посредством низкого напряжения. В результате отображающий элемент может быть способен к высококачественному отображению.
(Устройство отображения изображений)
Устройство отображения изображений в соответствии с четвертым вариантом осуществления включает в себя по меньшей мере множество отображающих элементов в соответствии с четвертым вариантом осуществления, множество проводных соединений и устройство управления отображением. Устройство отображения изображений может дополнительно включать в себя другие компоненты по мере необходимости. Множество отображающих элементов особым образом не ограничены и могут быть подходящим образом выбрано в соответствии с целью при условии, что отображающие элементы в соответствии с четвертым вариантом осуществления размещены в матрице.
Множество проводных соединений особым образом не ограничены и могут быть подходящим образом выбраны в соответствии с целью при условии, что напряжение затвора и сигнал данных изображения могут быть индивидуально приложены к каждому из полевых транзисторов в множестве отображающих элементов.
Устройство управления отображением особым образом не ограничено и может быть подходящим образом выбрано в соответствии с целью при условии, что оно способно индивидуально управлять напряжением затвора и сигнальным напряжением, прикладываемыми к каждому из полевых транзисторов через множество проводных соединений на основе данных изображения. Другие компоненты устройства отображения особым образом не ограничены и могут быть подходящим образом выбраны в соответствии с целью.
Поскольку устройство отображения изображений в соответствии с четвертым вариантом осуществления включает в себя отображающий элемент, включающий в себя полевой транзистор в соответствии с первым вариантом осуществления, устройство отображения изображений может отображать высококачественное изображение.
(Система)
Система в соответствии с четвертым вариантом осуществления включает в себя по меньшей мере устройство отображения изображений в соответствии с четвертым вариантом осуществления и устройство формирования данных изображения. Устройство формирования данных изображения формирует данные изображения на основе информации изображения, которая должна быть отображена, и выдает данные изображения устройству отображения изображений.
Поскольку система включает в себя устройство отображения изображения в соответствии с четвертым вариантом осуществления, система может отображать информацию изображения с высоким разрешением.
Далее будут более конкретно описаны отображающий элемент, устройство отображения изображений и система в соответствии с четвертым вариантом осуществления.
Фиг. 21 иллюстрирует схематическую конфигурацию телевизионного устройства 500 в качестве примера системы в соответствии с четвертым вариантом осуществления. Следует отметить, что соединительные линии на фиг. 21 лишь иллюстрируют репрезентативные потоки сигналов или информации и не представляют все соединения между различными блоками на фиг. 21.
Телевизионное устройство 500 в соответствии с четвертым вариантом осуществления включает в себя главное управляющее устройство 501, селектор 503 каналов, аналого-цифровой преобразователь (ADC; АЦП) 504, схему 505 демодуляции, декодер 506 TS (транспортного потока), аудиодекодер 511, цифро-аналоговый преобразователь (DAC; ЦАП) 512, схему 513 аудиовыхода, динамик 514, видеодекодер 521, схему 522 синтеза видео/OSD, схему 523 видеовыхода, устройство 524 отображения изображений, схему 525 рендеризации OSD, память 531, операционное устройство 532, интерфейс 541 привода, устройство 542 жесткого диска, устройство 543 оптического диска, инфракрасный (IR; ИК) приемник 551 и устройство 552 управления связью, например.
Главное управляющее устройство 501 управляет всем телевизионным устройством 500 и включает в себя центральный процессор, флэш-ПЗУ, ОЗУ (RAM) и т.п. Флэш-ПЗУ может хранить программы, описанные в коде, который может интерпретироваться центральным процессором, различные данные, используемые для обработки центральным процессором, и т.п. Кроме того, ОЗУ является рабочей памятью, используемой центральным процессором.
Селектор 503 каналов выбирает трансляцию предварительно заданного канала из вещательных волн, принятых антенной 610. АЦП 504 преобразовывает выходной сигнал (аналоговая информация) селектора 503 каналов в цифровую информацию. Схема 505 демодуляции демодулирует цифровую информацию от АЦП 504.
Декодер 506 TS декодирует транспортный поток выходного сигнала схемы 505 демодуляции и разделяет аудиоинформацию и видеоинформацию. Аудиодекодер 511 декодирует аудиоинформацию от декодера 506 TS. ЦАП 512 преобразовывает выходной сигнал аудиодекодера 511 в аналоговый сигнал.
Схема 513 аудиовыхода выдает выходной сигнал ЦАП 512 на динамик 514. Видеодекодер 521 декодирует видеоинформацию от декодера 506 TS. Схема 522 синтеза видео/OSD синтезирует выходной сигнал видеодекодера 521 и выходной сигнал схемы 525 рендеризации OSD.
Схема 523 видеовыхода выдает выходной сигнал схемы 522 синтеза видео/OSD устройству 524 отображения изображений. Схема 525 рендеризации OSD включает в себя генератор символов для отображения знаков и графики на экране устройства 524 отображения изображений. Схема 525 рендеризации OSD выдает сигнал, включающий в себя информацию отображения, в ответ на инструкцию от операционного устройства 532 или ИК-приемника 551.
Память 531 временно хранит аудиовизуальные (AV) данные и т.п. Операционное устройство 532 включает в себя средство ввода, такое как панель управления (не показана) и передает различный ввод информации, выполненный пользователем, главному управляющему устройству 501. Интерфейс 541 накопителя представляет собой двунаправленный интерфейс связи и может соответствовать, например, пакетному интерфейсу ATAPI.
Накопитель 542 на жестком диске включает в себя жесткий диск, устройство для приведения в действие жесткого диска и т.п. Устройство для приведения в действие жесткого диска выполняет запись данных на жесткий диск и воспроизводит данные, записанные на жестком диске. Устройство 543 оптического диска записывает данные на оптический диск (например, DVD) и воспроизводит данные, записанные на оптическом диске.
Инфракрасный приемник 551 принимает оптический сигнал от передатчика 620 дистанционного управления и передает принятый оптический сигнал главному управляющему устройству 501. Устройство 552 управления связью управляет связью с Интернетом, чтобы различная информация могла быть собрана через Интернет.
Устройство 524 отображения изображений может включать в себя блок 700 отображения и устройство 780 управления отображением, например, как проиллюстрировано на фиг. 22. Блок 700 отображения может включать в себя дисплей 710, имеющий множество (n×m в настоящем примере) отображающих элементов 702, которые размещены в матрице, например, как проиллюстрировано на фиг. 23.
Кроме того, дисплей 710 может включать в себя n линий сканирования (X0, X1, X2, X3, …, Xn-2, Xn-1), размещенных с равными интервалами вдоль направления оси X, m линий данных (Y0, Y1, Y2, Y3, …, Ym-1), размещенных с равными интервалами вдоль направления оси Y, и m линий подачи электропитания (Y0i, Y1i, Y2i, Y3i, …, Ym-1i), размещенных с равными интервалами вдоль направления оси Y, например, как проиллюстрировано на фиг. 24. Следует отметить, что заданный отображающий элемент 702 из множества отображающих элементов 702 может быть определен посредством линии сканирования и линии данных.
Каждый отображающий элемент 702 может включать в себя органический EL (электролюминесцентный) элемент 750 и схему 720 приведения в действие, чтобы заставить органический EL элемент 750 излучать свет, например, как проиллюстрировано на фиг. 25. Таким образом, дисплей 710 может представлять собой так называемый органический EL дисплей с активной матрицей. Кроме того, дисплей 710 может представлять собой, например, 32-дюймовый цветной дисплей. Однако следует отметить, что размер дисплея 710 не ограничен приведенным выше примером.
Органический EL элемент 750 может включать в себя органический тонкопленочный EL слой 740, катод 712 и анод 714, например, как проиллюстрировано на фиг. 26.
2
3
2
2
Органический EL элемент 750 может быть размещен рядом с полевым транзистором, например. В этом случае органический EL элемент 750 и полевой транзистор могут быть сформированы на одном и том же материале основания. Однако настоящее изобретение не ограничено таким размещением. Например, органический EL элемент 750 может быть размещен на полевом транзисторе. В этом случае электрод затвора полевого транзистора должен быть прозрачным, и, таким образом, в качестве электрода затвора может использоваться, например электропроводный оксид, который является прозрачным, такой как ITO (оксид индия и олова), InO, SnO, ZnO, Ga-легированный ZnO, Al-легированный ZnO или Sb-легированный SnO.
2
3
2
В органическом EL элементе 750 Al может использоваться в качестве катода 712, например. В качестве альтернативы, сплав Mg-Ag, сплав Al-Li, ITO и т.п. могут использоваться в качестве катода 712, например. Кроме того, ITO может использоваться в качестве анода 714, например. В качестве альтернативы, электропроводный оксид, такой как InO, SnO, ZnO, сплав Ag-Nd и т.п. могут использоваться в качестве анода 714, например.
Органический тонкопленочный EL слой 740 включает в себя слой 742 с электронной проводимостью, светоизлучающий слой 744 и слой 746 с дырочной проводимостью. Катод 712 соединен со слоем 742 с электронной проводимостью, и анод 714 соединен со слоем 746 с дырочной проводимостью. Когда предопределенное напряжение приложено между анодом 714 и катодом 712, светоизлучающий слой 744 излучает свет.
Кроме того, как проиллюстрировано на фиг. 25, схема 720 приведения в действие включает в себя два полевых транзистора 810 и 820 и конденсатор 830. Полевой транзистор 810 действует в качестве элемента переключателя. Полевые транзисторы 810 имеют электрод затвора G, который соединен с предопределенной линией сканирования, электрод истока S, который соединен с предопределенной линией данных, и электрод стока D, который соединен с одним выводом конденсатора 830.
Конденсатор 830 предназначен для хранения состояния полевого транзистора 810, т.е., данных. Другой вывод конденсатора 830 соединен с предопределенной линией подачи тока.
Полевой транзистор 820 предназначен для подачи большого тока органическому EL элементу 750. Полевой транзистор 820 имеет электрод затвора G, который соединен с электродом стока D полевого транзистора 810, электрод стока D, который соединен с анодом 714 органического EL элемента 750, и электрод истока S, который соединен с предопределенной линией подачи тока.
Когда полевой транзистор 810 переключен в состояние "включен", органический EL элемент 750 приводится в действие полевым транзистором 820.
Устройство 780 управления изображением может включать в себя схему 782 обработки данных изображения, схему 784 приведения в действие линии сканирования и схему 786 приведения в действие линии данных, например, как проиллюстрировано на фиг. 27.
Схема 782 обработки данных изображения определяет яркость множества отображающих элементов 702 на дисплее 710 на основе выходного сигнала схемы 523 видеовыхода. Схема 784 приведения в действие линии сканирования индивидуально прикладывает напряжения к n линиям сканирования в ответ на инструкцию от схемы 782 обработки данных изображения. Схема 786 приведения в действие линии данных индивидуально прикладывает напряжения к m линиям данных в ответ на инструкцию от схемы 782 обработки данных изображения.
Как может видеть из приведенных выше описаний, в телевизионном устройстве 500 в соответствии с настоящим вариантом осуществления видеодекодер 521, схема 522 синтеза видео/OSD, схема 523 видеовыхода и схема рендеризации OSD составляют устройство формирования данных изображения.
Следует отметить что, хотя выше был описан иллюстративный случай, в котором органический EL элемент используется в качестве светорегулирующего элемента, настоящее изобретение не ограничено этим, и жидкокристаллический элемент, электрохромный элемент, электрофоретический элемент или элемент электросмачивания также может использоваться в качестве светорегулирующего элемента.
Например, в случае, когда жидкокристаллический элемент используется в качестве светорегулирующего элемента, жидкокристаллический дисплей используется в качестве дисплея 710. В этом случае, как проиллюстрировано на фиг. 28, отображающие элементы 703 дисплея 710 не требуют линий подачи тока.
Кроме того, в этом случае, как проиллюстрировано на фиг. 29, например, схема 730 приведения в действие отображающего элемента 703 может включать в себя только один полевой транзистор 840, который аналогичен полевому транзистору (810, 820) на фиг. 25. В полевом транзисторе 840 электрод затвора G соединен с предопределенной линией сканирования, и электрод истока S соединен с предопределенной линией данных. Кроме того, электрод стока D соединен с электродом пикселя жидкокристаллического элемента 770 и конденсатором 760. Следует отметить, что на фиг. 2, ссылочные позиции 762 и 772 соответственно представляют противоэлектроды (общие противоэлектроды) конденсатора 760 и жидкокристаллического элемента 770.
Следует отметить, что хотя телевизионное устройство описано выше в качестве примера системы в соответствии с настоящим вариантом осуществления, система в соответствии с настоящим вариантом осуществления не ограничена приведенным выше примером. Таким образом, настоящий вариант осуществления может быть реализован любой системой, которая включает в себя устройство 524 отображения изображений в качестве устройства для отображения изображений и информации. Например, настоящее изобретение может быть реализовано компьютерной системой, включающей в себя компьютер (например, персональный компьютер) и устройство 524 отображения изображений, которые соединены друг с другом.
Кроме того, устройство 524 отображения изображений может использоваться в качестве средства отображения мобильного информационного устройства, такого как сотовый телефон, переносное устройство воспроизведения музыки, переносное устройство воспроизведения фильмов, электронная книга или PDA (карманный персональный компьютер); или средства отображения устройства формирования изображений, например, такого как фотокамера или видеокамера. Кроме того, устройство 524 отображения изображений может использоваться в качестве средства отображения, например, для отображения различной информации в системе транспортного средства автомобиля, самолета, поезда, судна и т.п. Кроме того, устройство 524 отображения изображений может использоваться в качестве средства отображения для отображения различной информации в измерительном устройстве, аналитическом устройстве, медицинском устройстве, рекламном носителе и т.п.
Хотя настоящее изобретение было описано выше относительно некоторых иллюстративных вариантов осуществления, настоящее изобретение не ограничено этими вариантами осуществления, и многочисленные вариации и модификации могут быть выполнены без отступления от объема настоящего изобретения.
Настоящая заявка основана на заявке на патент Японии № 2016-017556, поданной 1 февраля 2016 года, заявке на патент Японии № 2016-112375, поданной 6 июня 2016 года, и заявке на патент Японии № 2016-112946, поданной 6 июня 2016 года, и испрашивает приоритет этих заявок, и их содержание полностью включено в настоящий документ по ссылке.
ОПИСАНИЕ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G полевые транзисторы
11 материал основания
12 электрод истока
13 электрод стока
14 активный слой
15 изолирующий слой затвора
16 электрод затвора
121, 122, 123, 131, 132, 133, 161, 162, 163 металлическая пленка
ДОКУМЕНТ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
ПАТЕНТНЫЙ ДОКУМЕНТ
Патентный документ 1: Патент Японии № 4538636.