JP2017033963A - Thin film transistor - Google Patents
Thin film transistor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017033963A JP2017033963A JP2015148987A JP2015148987A JP2017033963A JP 2017033963 A JP2017033963 A JP 2017033963A JP 2015148987 A JP2015148987 A JP 2015148987A JP 2015148987 A JP2015148987 A JP 2015148987A JP 2017033963 A JP2017033963 A JP 2017033963A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- atomic
- alloy
- film
- group
- thin film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 156
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 35
- 229910007604 Zn—Sn—O Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910020923 Sn-O Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910007541 Zn O Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 69
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 38
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 description 33
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 29
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 24
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 21
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 21
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 21
- 229910000858 La alloy Inorganic materials 0.000 description 15
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 14
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 8
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 6
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 6
- 229910000583 Nd alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 5
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 229910000748 Gd alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 229910018507 Al—Ni Inorganic materials 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
本発明は、薄膜トランジスタに関し、特に、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどの表示装置に用いられる薄膜トランジスタに関する。 The present invention relates to a thin film transistor, and more particularly to a thin film transistor used in a display device such as a liquid crystal display or an organic EL display.
Al合金は、電気抵抗率が低く、加工が容易であるなどの理由により、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、プラズマディスプレイパネル(PDP:Plasma Display Panel)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD:Electro Luminescence Display)、フィールドエミッションディスプレイ(FED:Field Emission Display)、微小電気機械システム(MEMS:Micro Electro Mechanical Systems)ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ(FPD:Flat Panel Display)、タッチパネル、電子ペーパーの分野で汎用されており、配線膜、電極膜、反射電極膜などの材料に利用されている。 The Al alloy has a low electrical resistivity and is easy to process. For this reason, a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), an electroluminescence display (ELD), and so on. ), Field Emission Display (FED: Field Emission Display), Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), and other flat panel displays (FPD: Flat Panel Display), touch panels, and electronic paper. , Wiring film, electrode film, It is utilized in materials such morphism electrode film.
例えば、アクティブマトリクス型の液晶ディスプレイは、スイッチング素子である薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)、導電性酸化膜から構成される画素電極、および走査線や信号線を含む配線を有するTFT基板を備えており、走査線や信号線は、画素電極に電気的に接続されている。走査線や信号線を構成する配線材料には、一般に、純AlやAl−Nd合金の薄膜が用いられるが、これらの薄膜を画素電極と直接接触させると、絶縁性の酸化アルミニウムなどが界面に形成されて接触電気抵抗が増加する。 For example, an active matrix liquid crystal display includes a TFT substrate having a thin film transistor (TFT) that is a switching element, a pixel electrode formed of a conductive oxide film, and a wiring including a scanning line and a signal line. The scanning lines and signal lines are electrically connected to the pixel electrodes. In general, pure Al or Al—Nd alloy thin films are used as the wiring material constituting the scanning lines and signal lines. However, when these thin films are brought into direct contact with the pixel electrodes, insulating aluminum oxide or the like is brought into the interface. As a result, the contact electric resistance increases.
そこで、バリアメタル層を介さずに、画素電極を構成する導電性酸化膜を配線材料と直接接触することが可能な技術(ダイレクトコンタクト技術)を提供するため、配線材料として、Al−Ni合金や、NdやYなどの希土類元素を更に含有するAl−Ni−希土類元素合金の薄膜を用いる方法が提案されている(特許文献1)。該合金を用いることにより接触電気抵抗を低く抑えたり、耐熱性を更に高めることができる。 Therefore, in order to provide a technique (direct contact technique) capable of directly contacting the conductive oxide film constituting the pixel electrode with the wiring material without using the barrier metal layer, as the wiring material, Al—Ni alloy or A method of using a thin film of an Al—Ni—rare earth element alloy further containing rare earth elements such as Nd and Y has been proposed (Patent Document 1). By using the alloy, the contact electrical resistance can be kept low, and the heat resistance can be further increased.
また特許文献2及び3では、高融点金属系薄膜とSi薄膜の積層構造を有るバリア層やTi酸化膜から構成されるバリア層を設けることによって接触電気抵抗の低減化を図り、微細加工性に優れた配線構造や酸化物半導体層とソース・ドレイン電極等の金属配線膜との安定した界面の形成が可能である配線構造を提案している。また該金属配線膜には、電気抵抗率の低い純Alが使用されている。 In Patent Documents 2 and 3, the contact electrical resistance is reduced by providing a barrier layer having a laminated structure of a refractory metal thin film and a Si thin film or a Ti oxide film, thereby achieving fine workability. We have proposed an excellent wiring structure and a wiring structure capable of forming a stable interface between an oxide semiconductor layer and a metal wiring film such as a source / drain electrode. Further, pure Al having a low electrical resistivity is used for the metal wiring film.
一方、Al合金薄膜の形成に使用されるスパッタリング法において、近年、FPDの生産性向上などに対応するため、スパッタリング工程時の成膜速度は、従来よりも高速化する傾向にある。成膜速度を速くするためには、スパッタリングパワーを大きくすることが最も簡便であるが、スパッタリングパワーを増加させると、スプラッシュ(微細な溶融粒子)などのスパッタリング不良が発生し、配線膜等に欠陥が生じるため、FPDの歩留りや動作性能が低下するなどの弊害をもたらす。 On the other hand, in the sputtering method used for the formation of an Al alloy thin film, in recent years, the film forming rate during the sputtering process tends to be higher than before in order to cope with the improvement in productivity of FPD. Increasing the sputtering power is the easiest way to increase the deposition rate. However, increasing the sputtering power causes sputtering defects such as splash (fine molten particles) and defects in the wiring film. As a result, adverse effects such as a decrease in the yield and operating performance of the FPD are brought about.
そこで、スプラッシュの発生を防止する方法が種々検討されており、特許文献4には、スパッタリングターゲットとしてAl−(Ni,Co)−(Cu,Ge)−(La,Gd,Nd)系合金を用いた場合にスプラッシュを有効に防止できるスパッタリングターゲットとしてビッカース硬さ(HV)で35以上であるスパッタリングターゲットが開示されている。
また、特許文献5には、Ni、La、およびCuを含むAl−Ni−La−Cu系Al基合金スパッタリングターゲットを用いて成膜するときに発生するスプラッシュ、特に、初期スプラッシュを低減し得るスパッタリングターゲットとして、平均粒径が0.3μm以上3μm以下の範囲内にあるAl−Ni系金属間化合物と平均粒径が0.2μm以上2μm以下のAl−La−Cu系金属間化合物の合計面積を適切なものとしたスパッタリングターゲットが開示されている。
Therefore, various methods for preventing the occurrence of splash have been studied. In Patent Document 4, an Al— (Ni, Co) — (Cu, Ge) — (La, Gd, Nd) alloy is used as a sputtering target. A sputtering target having a Vickers hardness (HV) of 35 or more has been disclosed as a sputtering target that can effectively prevent splashing.
In addition, Patent Document 5 discloses a sputtering that can be generated when a film is formed using an Al—Ni—La—Cu-based Al-based alloy sputtering target containing Ni, La, and Cu, and in particular, a sputtering that can reduce initial splash. As a target, the total area of an Al—Ni-based intermetallic compound having an average particle size in the range of 0.3 μm to 3 μm and an Al—La—Cu intermetallic compound having an average particle size of 0.2 μm to 2 μm is used. A suitable sputtering target is disclosed.
しかしながら、酸化物半導体層を含む薄膜トランジスタ(以下、「酸化物半導体TFT」と称することもある。)において、ゲート電極やソース・ドレイン電極に使用される材料には、低電気抵抗率の他に、優れた耐熱性も要求される。その理由は次の通りである。 However, in a thin film transistor including an oxide semiconductor layer (hereinafter sometimes referred to as “oxide semiconductor TFT”), materials used for a gate electrode and a source / drain electrode include, in addition to low electrical resistivity, Excellent heat resistance is also required. The reason is as follows.
酸化物半導体TFTを製造する際、特有の高温・長時間の加熱工程を複数回経る必要がある。
酸化物半導体TFTには、例えば、図1(a)に示すようなESL(Etch Stop Layer)タイプと図1(c)に示すようなBCE(Back Channel Etching)タイプが存在する。
ESLタイプは、例えば図1(b)に示す工程により製造されるが、そこには5つの熱処理工程([1]ゲート絶縁膜成膜、[2]プレアニール、[3]ESL膜成膜、[4]保護膜成膜、及び[6]ポストアニール)が存在する。
またBCEタイプは、例えば図1(d)に示す工程により製造されるが、そこには6つの熱処理工程([1]ゲート絶縁膜成膜、[2]プレアニール、[4]保護膜成膜、[5]回復アニール、[4’]保護膜成膜、及び[6]ポストアニール)が存在する。
When manufacturing an oxide semiconductor TFT, it is necessary to pass through a specific high-temperature and long-time heating step a plurality of times.
As the oxide semiconductor TFT, for example, there are an ESL (Etch Stop Layer) type as shown in FIG. 1A and a BCE (Back Channel Etching) type as shown in FIG.
The ESL type is manufactured by, for example, the process shown in FIG. 1B, and includes five heat treatment processes ([1] gate insulating film formation, [2] pre-annealing, [3] ESL film formation, [ 4) protective film formation and [6] post-annealing).
The BCE type is manufactured by, for example, the process shown in FIG. 1D, and includes six heat treatment processes ([1] gate insulating film formation, [2] pre-annealing, [4] protective film formation, [5] recovery annealing, [4 ′] protective film formation, and [6] post annealing).
このため、ゲート電極及びソース・ドレイン電極の少なくともいずれか一方に使用される材料には、このような高温・長時間・複数回の加熱工程に耐え得る優れた耐熱性が求められる。 For this reason, the material used for at least one of the gate electrode and the source / drain electrode is required to have excellent heat resistance capable of withstanding such a high temperature, a long time, and a plurality of heating processes.
さらに酸化物半導体TFTに使用されるゲート電極及びソース・ドレイン電極の少なくともいずれか一方に使用される材料には、電気信号の遅延を起こさせないために、低い電気抵抗率が要求される。
低い電気抵抗率を有する材料として、純Alが挙げられる。しかしながら純Alは耐熱性が不十分であり、純Alの薄膜が前述の高温・長時間・複数回の加熱工程に置かれると、Alの結晶粒が成長し、薄膜の表面が粗くなる。薄膜の表面が粗くなると、該薄膜の上層に形成される薄膜の表面も粗くなり、保護膜の段差被覆性が不十分となる。この段差被覆性不十分箇所を通じて水素が拡散し、酸化物半導体層へ達することで、酸化物半導体TFTの性能が悪化する。
Further, a material used for at least one of the gate electrode and the source / drain electrode used for the oxide semiconductor TFT is required to have a low electric resistivity so as not to cause a delay of an electric signal.
An example of a material having a low electrical resistivity is pure Al. However, pure Al has insufficient heat resistance, and when a pure Al thin film is subjected to the above-described high temperature, long time, and multiple heating steps, Al crystal grains grow and the surface of the thin film becomes rough. If the surface of the thin film becomes rough, the surface of the thin film formed on the upper layer of the thin film also becomes rough, and the step coverage of the protective film becomes insufficient. Hydrogen diffuses through the portion where the step coverage is insufficient and reaches the oxide semiconductor layer, so that the performance of the oxide semiconductor TFT is deteriorated.
すなわち、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、低電気抵抗率と優れた耐熱性とを有するAl合金をゲート電極やソース・ドレイン電極とした薄膜トランジスタを提供することを目的とする。 That is, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a thin film transistor using an Al alloy having a low electrical resistivity and excellent heat resistance as a gate electrode and source / drain electrodes.
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、ゲート電極やソース・ドレイン電極を特定の組成であるAl合金とし、酸化物半導体層をIn、Ga、並びにZn及びSnの少なくともいずれか一方とOとを含むものとすることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have made the gate electrode and the source / drain electrode an Al alloy having a specific composition, and made the oxide semiconductor layer O and at least one of Zn, Sn, and O. And the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[3]に係るものである。
[1] 基板上に少なくともゲート電極、ゲート絶縁膜、酸化物半導体層、ソース・ドレイン電極、及び前記ソース・ドレイン電極の保護膜をこの順序で有する薄膜トランジスタであって、
前記酸化物半導体層がIn、Ga、並びにZn及びSnの少なくとも一方と、Oとを含み、
前記ゲート電極及び前記ソース・ドレイン電極の少なくともいずれか一方の電極がNi及びCoからなるA群より選択される少なくとも1の元素と、Cu及びGeからなるB群より選択される少なくとも1の元素と、La、Gd及びNdからなるC群より選択される少なくとも1の元素とを含むAl合金であり、
前記A群の前記Al合金に対する総含有率が0.05原子%以上5原子%以下、
前記B群の前記Al合金に対する総含有率が0.10原子%以上2原子%以下、かつ
前記C群の前記Al合金に対する総含有率が0.10原子%以上1原子%以下であることを特徴とする薄膜トランジスタ。
[2] 前記Al合金がNi、Cu及びLaを含有し、
前記Niの前記Al合金に対する含有率が0.05原子%以上5原子%以下、
前記Cuの前記Al合金に対する含有率が0.10原子%以上2原子%以下、及び
前記Laの前記Al合金に対する含有率が0.10原子%以上1原子%以下であることを特徴とする前記[1]に記載の薄膜トランジスタ。
[3] 前記酸化物半導体層が、In−Ga−Zn−O、In−Ga−Sn−OまたはIn−Ga−Zn−Sn−Oである前記[1]または[2]に記載の薄膜トランジスタ。
That is, the present invention relates to the following [1] to [3].
[1] A thin film transistor having at least a gate electrode, a gate insulating film, an oxide semiconductor layer, a source / drain electrode, and a protective film for the source / drain electrode in this order on a substrate,
The oxide semiconductor layer includes In, Ga, at least one of Zn and Sn, and O;
At least one element selected from the group A consisting of Ni and Co, and at least one element selected from the group B consisting of Cu and Ge, at least one of the gate electrode and the source / drain electrode; Al alloy containing at least one element selected from C group consisting of La, Gd and Nd,
The total content of the Al alloy in the group A is 0.05 atomic% or more and 5 atomic% or less,
The total content of the B group with respect to the Al alloy is 0.10 atomic% or more and 2 atomic% or less, and the total content with respect to the Al alloy of the C group is 0.10 atomic% or more and 1 atomic% or less. A thin film transistor.
[2] The Al alloy contains Ni, Cu and La,
The content of Ni with respect to the Al alloy is 0.05 atomic% or more and 5 atomic% or less,
The content of Cu with respect to the Al alloy is 0.10 atomic% or more and 2 atomic% or less, and the content of La with respect to the Al alloy is 0.10 atomic% or more and 1 atomic% or less. The thin film transistor according to [1].
[3] The thin film transistor according to [1] or [2], wherein the oxide semiconductor layer is In—Ga—Zn—O, In—Ga—Sn—O, or In—Ga—Zn—Sn—O.
本発明によれば、ゲート電極及びソース・ドレイン電極の少なくともいずれか一方に使用されるAl合金が耐熱性に優れることから、Al結晶粒の成長が起点となって生じる酸化物半導体TFTの性能悪化を防止することができる。また該Al合金は低電気抵抗率を有することから、電気信号の遅延を防止することができる。すなわち、本発明によれば性能良好な酸化物半導体TFTを製造することができる。 According to the present invention, since the Al alloy used for at least one of the gate electrode and the source / drain electrode is excellent in heat resistance, the performance of the oxide semiconductor TFT deteriorated due to the growth of Al crystal grains. Can be prevented. Further, since the Al alloy has a low electrical resistivity, it is possible to prevent a delay of the electrical signal. That is, according to the present invention, an oxide semiconductor TFT with good performance can be manufactured.
本発明の薄膜トランジスタ(TFT)は、基板上に少なくともゲート電極、ゲート絶縁膜、酸化物半導体層、ソース・ドレイン電極、及び前記ソース・ドレイン電極の保護膜をこの順序で有し、前記酸化物半導体層がIn、Ga、並びにZn及びSnの少なくとも一方と、Oとを含み、かつ前記ゲート電極及び前記ソース・ドレイン電極の少なくともいずれか一方の電極が特定の組成のAl合金であることを特徴とする。 The thin film transistor (TFT) of the present invention has at least a gate electrode, a gate insulating film, an oxide semiconductor layer, a source / drain electrode, and a protective film for the source / drain electrode in this order on a substrate. The layer includes at least one of In, Ga, Zn and Sn, and O, and at least one of the gate electrode and the source / drain electrode is an Al alloy having a specific composition. To do.
<ゲート電極及びソース・ドレイン電極>
ゲート電極及びソース・ドレイン電極の少なくともいずれか一方の電極はAl合金である。
該Al合金はNi及びCoからなるA群より選択される少なくとも1の元素と、Cu及びGeからなるB群より選択される少なくとも1の元素と、La、Gd及びNdからなるC群より選択される少なくとも1の元素とを含むAl合金である。A群〜C群の元素を含むことにより、耐熱性が優れ、低い電気抵抗率を得ることができる。
Al合金に含まれるA群、B群及びC群の含有率は、Al合金に対するA群の総含有率が0.05原子%以上5原子%以下、B群の総含有率が0.10原子%以上2原子%以下、かつC群の総含有率が0.10原子%以上1原子%以下である。
A群、B群及びC群を上記下限とすることにより、Al結晶粒の成長が起点となって生じるTFTの性能悪化の防止効果を有効に発揮させることができる。また、上記上限とすることにより、Al合金薄膜の低い電気抵抗率を維持することができる。
<Gate electrode and source / drain electrode>
At least one of the gate electrode and the source / drain electrode is made of an Al alloy.
The Al alloy is selected from at least one element selected from the A group consisting of Ni and Co, at least one element selected from the B group consisting of Cu and Ge, and the C group consisting of La, Gd and Nd. Al alloy containing at least one element. By including the elements of Group A to Group C, the heat resistance is excellent and a low electrical resistivity can be obtained.
The contents of Group A, Group B and Group C contained in the Al alloy are such that the total content of Group A with respect to the Al alloy is 0.05 atomic% or more and 5 atomic% or less, and the total content of Group B is 0.10 atoms. % To 2 atomic% and the total content of group C is 0.10 atomic% to 1 atomic%.
By setting the A group, the B group, and the C group as the above lower limits, it is possible to effectively exhibit the effect of preventing deterioration of the TFT performance caused by the growth of Al crystal grains. Moreover, the low electrical resistivity of an Al alloy thin film can be maintained by setting it as the said upper limit.
A群の総含有率は好ましくは0.1原子%以上であり、より好ましくは0.2原子%以上である。一方、好ましくは4原子%以下であり、より好ましくは3原子%以下である。 The total content of Group A is preferably 0.1 atomic percent or more, more preferably 0.2 atomic percent or more. On the other hand, it is preferably 4 atom% or less, more preferably 3 atom% or less.
B群の総含有率は好ましくは0.2原子%以上であり、より好ましくは0.3原子%以上である。一方、好ましくは1.5原子%以下であり、より好ましくは1原子%以下である。 The total content of Group B is preferably 0.2 atomic percent or more, and more preferably 0.3 atomic percent or more. On the other hand, it is preferably 1.5 atomic percent or less, more preferably 1 atomic percent or less.
C群の総含有率は好ましくは0.2原子%以上であり、より好ましくは0.3原子%以上である。一方、好ましくは0.8原子%以下であり、より好ましくは0.6原子%以下である。 The total content of Group C is preferably 0.2 atomic percent or more, and more preferably 0.3 atomic percent or more. On the other hand, it is preferably 0.8 atomic% or less, more preferably 0.6 atomic% or less.
NiとCoは共に添加に伴う低電気抵抗と耐熱性の向上という性質を有することから、A群としてNi及びCoの少なくとも1の元素が含まれていればよい。
CuとGeは共に添加に伴い結晶粒の成長を抑制するという性質を有することから、B群としてCu及びGeの少なくとも1の元素が含まれていればよい。
La、Gd及びNdはいずれも添加に伴い耐熱性を向上させるという性質を有することから、C群としてLa、Gd及びNdから選ばれる少なくとも1の元素が含まれていればよい。
Since both Ni and Co have the properties of low electrical resistance and improved heat resistance associated with the addition, it is sufficient that the group A contains at least one element of Ni and Co.
Since Cu and Ge both have the property of suppressing the growth of crystal grains when added, it is sufficient that at least one element of Cu and Ge is contained as the B group.
Since all of La, Gd, and Nd have the property of improving heat resistance when added, it is sufficient that at least one element selected from La, Gd, and Nd is included as the C group.
中でも、Al合金は、Ni、Cu及びLaを含有し、Al合金に対するNiの含有率が0.05原子%以上5原子%以下、Cuの含有率が0.10原子%以上2原子%以下、及びLaの含有率が0.10原子%以上1原子%以下であることがより好ましい。
Ni、Cu及びLaを上記下限とすることにより、Al結晶粒の成長が起点となって生じるTFTの性能悪化の防止効果を一層有効に発揮させることができる。また、上記上限とすることにより、Al合金薄膜の低い電気抵抗率を維持することができる。
Among them, the Al alloy contains Ni, Cu and La, the Ni content with respect to the Al alloy is 0.05 atomic% to 5 atomic%, the Cu content is 0.10 atomic% to 2 atomic%, And it is more preferable that the content rate of La is 0.10 atomic% or more and 1 atomic% or less.
By setting Ni, Cu, and La to the above lower limits, the effect of preventing deterioration of TFT performance caused by the growth of Al crystal grains can be exhibited more effectively. Moreover, the low electrical resistivity of an Al alloy thin film can be maintained by setting it as the said upper limit.
Niは0.05原子%以上5原子%以下とすることが好ましく、より好ましくは0.1原子%以上、さらに好ましくは0.2原子%以上である。一方、より好ましくは4原子%以下、さらに好ましくは3原子%以下である。 Ni is preferably 0.05 atomic percent or more and 5 atomic percent or less, more preferably 0.1 atomic percent or more, and still more preferably 0.2 atomic percent or more. On the other hand, it is more preferably 4 atomic% or less, still more preferably 3 atomic% or less.
Cuは0.10原子%以上2原子%以下とすることが好ましく、より好ましくは0.2原子%以上、さらに好ましくは0.3原子%以上である。一方、より好ましくは1.5原子%以下、さらに好ましくは1原子%以下である。 Cu is preferably 0.10 atomic% or more and 2 atomic% or less, more preferably 0.2 atomic% or more, and still more preferably 0.3 atomic% or more. On the other hand, it is more preferably 1.5 atomic% or less, still more preferably 1 atomic% or less.
Laは0.10原子%以上1原子%以下とすることが好ましく、より好ましくは0.2原子%以上、さらに好ましくは0.3原子%以上である。一方、より好ましくは0.8原子%以下、さらに好ましくは0.6原子%以下である。 La is preferably 0.10 atomic% or more and 1 atomic% or less, more preferably 0.2 atomic% or more, and still more preferably 0.3 atomic% or more. On the other hand, it is more preferably 0.8 atomic% or less, and still more preferably 0.6 atomic% or less.
上記Al合金が低電気抵抗率を有しつつも、耐熱性に優れているのは次のような理由からであると考えられる。
A群(Ni,Co)、B群(Cu,Ge)、C群(La,Gd,Nd)を構成する元素はいずれも該元素の含有率の増加に対する電気抵抗率の増加率が小さい元素である。そのため、Al合金全体の低電気抵抗率を維持しながらも、A群〜C群の元素の含有率を高くすることができる。
特にNi、Cu及びLaはいずれも、該元素の含有率の増加に対する電気抵抗率の増加率がより小さい元素であることから、Al合金全体の低電気抵抗率を維持しながらも、Ni、Cu及びLaの含有率をより高くすることができる。
The reason why the Al alloy is excellent in heat resistance while having a low electrical resistivity is considered as follows.
The elements constituting Group A (Ni, Co), Group B (Cu, Ge), and Group C (La, Gd, Nd) are all elements with a small increase in electrical resistivity relative to an increase in the content of the element. is there. Therefore, it is possible to increase the content of the elements of the A group to the C group while maintaining the low electrical resistivity of the entire Al alloy.
In particular, since Ni, Cu and La are all elements having a smaller electrical resistivity increase rate with respect to an increase in the content of the element, Ni, Cu are maintained while maintaining the low electrical resistivity of the entire Al alloy. And the content rate of La can be made higher.
また、スパッタリング法によりAl合金を形成する場合、スパッタリング法によって形成された後のA群、B群及びC群の元素は固溶状態に有る。一回目の加熱工程ではこれらが固溶強化し、かつAl結晶粒成長を抑制することによって、薄膜の平坦性を維持できる。この一回目の加熱工程によってA群、B群及びC群の元素はAlと金属間化合物を形成する。
この金属間化合物が二回目以降の加熱工程では析出強化し、かつAl結晶粒成長を抑制することにより、薄膜の平坦性(平均粗さRaが小さい状態)を維持できる。その結果として、TFTの性能悪化を防止することができ、性能良好なTFTを製造することができるものと考えられる。
Moreover, when forming Al alloy by sputtering method, the element of A group, B group, and C group after forming by sputtering method exists in a solid solution state. In the first heating step, these are solid-solution strengthened and the Al crystal grain growth is suppressed, whereby the flatness of the thin film can be maintained. By this first heating step, the elements of Group A, Group B, and Group C form an intermetallic compound with Al.
This intermetallic compound strengthens the precipitation in the second and subsequent heating steps, and suppresses Al crystal grain growth, whereby the flatness of the thin film (the state where the average roughness Ra is small) can be maintained. As a result, it is considered that TFT performance deterioration can be prevented and a TFT with good performance can be manufactured.
A群、B群及びC群を含むAl合金の例としては、Al−Ni−Cu−La合金、Al−Ni−Cu−Gd合金、Al−Ni−Cu−Nd合金、Al−Ni−Ge−La合金、Al−Ni−Ge−Gd合金、Al−Ni−Ge−Nd合金、Al−Co−Cu−La合金、Al−Co−Cu−Gd合金、Al−Co−Cu−Nd合金、Al−Co−Ge−La合金、Al−Co−Ge−Gd合金、Al−Co−Ge−Nd合金が挙げられる。これらの中でもAl−Ni−Cu−La合金が特に好ましい。 Examples of Al alloys including A group, B group and C group include Al-Ni-Cu-La alloy, Al-Ni-Cu-Gd alloy, Al-Ni-Cu-Nd alloy, Al-Ni-Ge- La alloy, Al—Ni—Ge—Gd alloy, Al—Ni—Ge—Nd alloy, Al—Co—Cu—La alloy, Al—Co—Cu—Gd alloy, Al—Co—Cu—Nd alloy, Al— Examples include a Co—Ge—La alloy, an Al—Co—Ge—Gd alloy, and an Al—Co—Ge—Nd alloy. Among these, an Al—Ni—Cu—La alloy is particularly preferable.
Al合金はゲート電極及びソース・ドレイン電極の少なくともいずれか一方の電極に用いられる。ゲート電極及びソース・ドレイン電極は共に前記Al合金であることが耐熱性の点からより好ましい。ゲート電極及びソース・ドレイン電極は共にAl合金である場合、その組成は同一でも異なっていてもよいが、その後の熱処理温度の点からゲート電極の方が低抵抗であることがより好ましい。 Al alloy is used for at least one of a gate electrode and a source / drain electrode. It is more preferable from the viewpoint of heat resistance that both the gate electrode and the source / drain electrode are made of the Al alloy. When both the gate electrode and the source / drain electrode are made of an Al alloy, the composition thereof may be the same or different, but the gate electrode is more preferably lower in resistance from the subsequent heat treatment temperature.
また、該Al合金の上にMo薄膜を形成したものをゲート電極としてもよい。Mo薄膜はMo単層でもMoを含む積層膜でもよく、スパッタリング法等の通常用いられる方法により形成することができる。
Mo薄膜の膜厚は100〜500μmであることが電気抵抗の点から好ましく、200〜300μmがより好ましい。膜厚はスパッタリングを行う時間や電流値を調整することにより変えることができる。また該膜厚は段差測定やSEM観察により測定することができる。
Moreover, what formed Mo thin film on this Al alloy is good also as a gate electrode. The Mo thin film may be a Mo single layer or a laminated film containing Mo, and can be formed by a commonly used method such as a sputtering method.
The film thickness of the Mo thin film is preferably 100 to 500 μm from the viewpoint of electrical resistance, and more preferably 200 to 300 μm. The film thickness can be changed by adjusting the sputtering time and the current value. The film thickness can be measured by step measurement or SEM observation.
Al合金以外のソース・ドレイン電極としては、従来一般に用いられるものを用いることができる。中でも、Mo膜、Mo合金膜、Cu膜、Cu合金膜、Ti膜、Ti合金膜、及びそれらを積層した積層膜等が耐食性や接触抵抗の点から好ましい。
これらの膜はスパッタリング法により成膜することができる。
As the source / drain electrodes other than the Al alloy, those conventionally used in general can be used. Among these, a Mo film, a Mo alloy film, a Cu film, a Cu alloy film, a Ti film, a Ti alloy film, and a laminated film obtained by laminating them are preferable from the viewpoint of corrosion resistance and contact resistance.
These films can be formed by a sputtering method.
Al合金以外のゲート電極としては、従来一般に用いられるものを用いることができる。中でも、耐熱性、抵抗率の点から純Mo薄膜、Mo/Al/Mo、Cu/Mo、Cu/Ti等が好ましい。
これらの膜はスパッタリング法により成膜することができる。
As the gate electrode other than the Al alloy, those conventionally used in general can be used. Of these, pure Mo thin film, Mo / Al / Mo, Cu / Mo, Cu / Ti, and the like are preferable in terms of heat resistance and resistivity.
These films can be formed by a sputtering method.
Al合金がゲート電極に用いられる場合、スパッタリング法や蒸着法等の、公知の方法により形成することができる。スパッタリング法の場合、当該ゲート電極と同じ組成のスパッタリングターゲットを用いることで形成することができる。スパッタリング法としては、DCスパッタリング法、RFスパッタリング法等が好ましく用いられる。
Al合金がソース・ドレイン電極に用いられる場合、酸化物半導体層上にスパッタリング法や蒸着法等の、公知の方法により形成することができる。スパッタリング法の場合、当該ソース・ドレイン電極と同じ組成のスパッタリングターゲットを用いることで形成することができる。スパッタリング法としては、DCスパッタリング法、RFスパッタリング法等が好ましく用いられる。
When an Al alloy is used for the gate electrode, it can be formed by a known method such as sputtering or vapor deposition. In the case of a sputtering method, a sputtering target having the same composition as the gate electrode can be used. As the sputtering method, a DC sputtering method, an RF sputtering method, or the like is preferably used.
When an Al alloy is used for the source / drain electrodes, it can be formed on the oxide semiconductor layer by a known method such as a sputtering method or a vapor deposition method. In the case of sputtering, it can be formed by using a sputtering target having the same composition as the source / drain electrodes. As the sputtering method, a DC sputtering method, an RF sputtering method, or the like is preferably used.
ゲート電極及びソース・ドレイン電極の組成はICP分析により測定することができる。 The composition of the gate electrode and the source / drain electrode can be measured by ICP analysis.
ゲート電極は厚さが100〜500μmであることが電気抵抗の点から好ましく、150〜350μmがより好ましい。スパッタリング法の場合、スパッタリングを行う時間や電流値を調整することにより、膜厚を変えることができる。
ソース・ドレイン電極は厚さが100〜400μmであることが電気抵抗の点から好ましく、150〜250μmがより好ましい。スパッタリング法の場合、スパッタリングを行う時間や電流値を調整することにより、膜厚を変えることができる。
ゲート電極及びソース・ドレイン電極の厚さはSEM観察や段差計により測定することができる。
The gate electrode preferably has a thickness of 100 to 500 μm from the viewpoint of electrical resistance, and more preferably 150 to 350 μm. In the case of the sputtering method, the film thickness can be changed by adjusting the sputtering time and the current value.
The source / drain electrodes preferably have a thickness of 100 to 400 μm from the viewpoint of electrical resistance, and more preferably 150 to 250 μm. In the case of the sputtering method, the film thickness can be changed by adjusting the sputtering time and the current value.
The thickness of the gate electrode and the source / drain electrode can be measured by SEM observation or a step meter.
<酸化物半導体層>
酸化物半導体層はIn、Ga、並びにZn及びSnの少なくとも一方と、Oとを含む。すなわち、In−Ga−Zn−O、In−Ga−Sn−OまたはIn−Ga−Zn−Sn−Oであることが好ましい。Snを含むことによって、過酸化水素水にフッ化物を含んだ無機系エッチング液等のエッチング液に晒されても、酸化物半導体層のエッチングが抑制され、酸化物半導体層表面のダメージを抑制できることからより好ましい。
<Oxide semiconductor layer>
The oxide semiconductor layer contains In, Ga, at least one of Zn and Sn, and O. That is, In—Ga—Zn—O, In—Ga—Sn—O, or In—Ga—Zn—Sn—O is preferable. By containing Sn, etching of the oxide semiconductor layer can be suppressed and damage to the surface of the oxide semiconductor layer can be suppressed even when exposed to an etching solution such as an inorganic etching solution containing fluoride in hydrogen peroxide solution. Is more preferable.
酸化物半導体層は厚さが20〜100μmであることがTFT特性や膜厚保の均一性の点から好ましく、30〜50μmがより好ましい。スパッタリング法の場合、スパッタリングを行う時間や電流値を調整することにより、膜厚を変えることができる。
酸化物半導体層の厚さは段差測定やSEM観察により測定することができる。
The oxide semiconductor layer preferably has a thickness of 20 to 100 μm from the viewpoint of TFT characteristics and uniformity of film thickness maintenance, and more preferably 30 to 50 μm. In the case of the sputtering method, the film thickness can be changed by adjusting the sputtering time and the current value.
The thickness of the oxide semiconductor layer can be measured by level difference measurement or SEM observation.
<基板>
基板は通常用いられるものを使用することができ、例えば、透明基板や、Si基板、ステンレス等の薄い金属板、PETフィルム等の樹脂基板等が挙げられる。中でも、透明度の点からガラス基板、石英等が好ましく、無アルカリガラス基板、高歪点ガラス基板、ソーダライムガラス基板等を挙げることができる。
基板の厚みは0.3mm〜1.0mmが加工性の点から好ましい。
<Board>
As the substrate, those usually used can be used, and examples thereof include a transparent substrate, a Si substrate, a thin metal plate such as stainless steel, and a resin substrate such as a PET film. Among these, a glass substrate, quartz, and the like are preferable from the viewpoint of transparency, and examples include an alkali-free glass substrate, a high strain point glass substrate, and a soda lime glass substrate.
The thickness of the substrate is preferably 0.3 mm to 1.0 mm from the viewpoint of workability.
<ゲート絶縁膜及び保護膜>
ゲート絶縁膜及び保護膜はいずれも、単層であっても2層以上であってもよく、従来一般に用いられるものを用いることができる。例えばシリコン酸化膜(SiOx膜)、シリコン窒化膜(SiNx膜)、Al2O3やY2O3等の酸化物、これらの積層膜等が挙げられるが、2層以上の場合には、1層目と2層目以降とは異なる成分の膜であることが好ましい。
<Gate insulation film and protective film>
Each of the gate insulating film and the protective film may be a single layer or two or more layers, and those conventionally used can be used. For example, a silicon oxide film (SiOx film), a silicon nitride film (SiNx film), an oxide such as Al 2 O 3 or Y 2 O 3 , a laminated film of these, and the like can be given. The layer and the second and subsequent layers are preferably films having different components.
単層の場合、または2層以上の場合の1層目(ゲート電極又はソース・ドレイン電極と直接接合する層)は、SiOx膜であることが光ストレス耐性をより向上できることから好ましい。
SiOx膜における水素濃度は3原子%以下が好ましい。
In the case of a single layer or in the case of two or more layers, the first layer (the layer directly bonded to the gate electrode or the source / drain electrode) is preferably an SiOx film because the optical stress resistance can be further improved.
The hydrogen concentration in the SiOx film is preferably 3 atomic% or less.
ゲート絶縁膜または保護膜が2層以上である場合、酸化物半導体と直接接触するゲート絶縁膜または保護膜は、SiOx膜が含有水素量の点から好ましい。
SiOx膜における水素濃度は4.5原子%以下が好ましい。
When the gate insulating film or the protective film has two or more layers, the SiOx film is preferable as the gate insulating film or the protective film in direct contact with the oxide semiconductor from the viewpoint of the hydrogen content.
The hydrogen concentration in the SiOx film is preferably 4.5 atomic% or less.
保護膜を有することによりTFTの静特性を劣化させることなく、パターニング等のエッチングで用いられる過酸化水素水にフッ化物を含んだエッチング液等によるダメージを抑制できる。すなわち、酸化物半導体層の膜厚が均一でかつ静特性とストレス耐性の良好なTFTを得ることができる。 By having the protective film, damage due to an etching solution containing fluoride in hydrogen peroxide used for etching such as patterning can be suppressed without deteriorating the static characteristics of the TFT. That is, a TFT having a uniform oxide semiconductor layer thickness and excellent static characteristics and stress resistance can be obtained.
ゲート絶縁膜及び保護膜はいずれも通常用いられる方法により形成することができるが、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法等が挙げられる。
例えばゲート絶縁膜の場合、SiH4ガスやN2OガスをキャリアガスとしてプラズマCVD法を行い、SiOx膜を成膜することが好ましい。
また例えば保護膜の場合、同様にSiH4ガスやN2OガスをキャリアガスとしてプラズマCVD法を行い、SiOx膜を成膜し、最上層はSiNx膜を成膜することが好ましい。
Both the gate insulating film and the protective film can be formed by a commonly used method, and examples thereof include a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
For example, in the case of a gate insulating film, it is preferable to form a SiOx film by performing plasma CVD using SiH 4 gas or N 2 O gas as a carrier gas.
Further, for example, in the case of a protective film, it is also preferable to perform a plasma CVD method using SiH 4 gas or N 2 O gas as a carrier gas to form a SiOx film and to form a SiNx film as the uppermost layer.
ゲート絶縁膜は厚さが50〜300μmであることが薄膜トランジスタの静電容量の点から好ましく、100〜250μmがより好ましい。ゲート絶縁膜が2層以上の積層膜である場合には、合計の膜厚が上記範囲であることが好ましい。
CVD法の場合、成膜時間を調整することにより、膜厚を変えることができる。
ゲート絶縁膜の厚さは光学測定もしくは段差測定、SEM観察により測定することができる。
The thickness of the gate insulating film is preferably 50 to 300 μm from the viewpoint of the capacitance of the thin film transistor, and more preferably 100 to 250 μm. When the gate insulating film is a laminated film of two or more layers, the total film thickness is preferably in the above range.
In the case of the CVD method, the film thickness can be changed by adjusting the film formation time.
The thickness of the gate insulating film can be measured by optical measurement, level difference measurement, or SEM observation.
保護膜は厚さが100〜500μmであることが好ましく、250〜300μmがより好ましい。保護膜が2層以上の積層膜である場合には、合計の膜厚が上記範囲であることが好ましい。
CVD法の場合、成膜時間を調整することにより、膜厚を変えることができる。
保護膜の厚さは光学測定もしくは段差測定、SEM観察により測定することができる。
The protective film preferably has a thickness of 100 to 500 μm, more preferably 250 to 300 μm. When the protective film is a laminated film of two or more layers, the total film thickness is preferably in the above range.
In the case of the CVD method, the film thickness can be changed by adjusting the film formation time.
The thickness of the protective film can be measured by optical measurement, level difference measurement, or SEM observation.
<薄膜トランジスタの製造方法>
本発明に係る薄膜トランジスタは、BCE型やESL型に限らず、従来と同様の方法及び条件にて製造することができる。BCE型TFTは、ESL型TFTと比べてマスク形成工程数が少なく、十分にコストを削減することができる。また、エッチストッパー層とソース・ドレイン電極のオーバーラップ部分がないため、ESL型TFTよりも小型化が可能である。
<Method for Manufacturing Thin Film Transistor>
The thin film transistor according to the present invention is not limited to the BCE type and the ESL type, and can be manufactured by the same method and conditions as in the past. The BCE TFT has a smaller number of mask forming steps than the ESL TFT, and can sufficiently reduce the cost. Further, since there is no overlap between the etch stopper layer and the source / drain electrodes, the size can be reduced as compared with the ESL type TFT.
TFTは通常の方法により製造することができる。TFTの製造方法の一例を図1(b)、図1(d)及び実施例に記載するが、これらに限定されない。
すなわち、図1(b)及び図1(d)における製造方法は以下のとおりである。
基板上にスパッタリング法等によりゲート電極を形成し、パターニングを行った後、CVD法等によりゲート絶縁膜を成膜する。パターニングは通常の方法で行うことができる。また、ゲート絶縁膜の成膜において加熱される。
次いで、スパッタリング法等により酸化物半導体層を成膜し、パターニングを行う。その後、プレアニール処理を行い、ESL型TFTの場合にはESL層の成膜とパターニングを行う。
続いてスパッタリング法等によりソース・ドレイン電極を形成してパターニングを行った後、保護膜を成膜する。該保護膜の成膜においても加熱がなされる。BCE型TFTの場合には、回復アニールを行った後、再度保護膜の成膜を行う。
その後コンタクトホールのエッチングを行い、ポストアニール処理をすることでTFTを得ることができる。
TFT can be manufactured by a normal method. Although an example of the manufacturing method of TFT is described in FIG.1 (b), FIG.1 (d), and an Example, it is not limited to these.
That is, the manufacturing method in FIG.1 (b) and FIG.1 (d) is as follows.
A gate electrode is formed on the substrate by sputtering or the like, patterned, and then a gate insulating film is formed by CVD or the like. Patterning can be performed by a usual method. Further, heating is performed in the formation of the gate insulating film.
Next, an oxide semiconductor layer is formed by sputtering or the like and patterned. Thereafter, pre-annealing is performed, and in the case of an ESL type TFT, an ESL layer is formed and patterned.
Subsequently, source / drain electrodes are formed by sputtering or the like and patterned, and then a protective film is formed. Heating is also performed in the formation of the protective film. In the case of a BCE type TFT, after performing recovery annealing, a protective film is formed again.
Thereafter, contact holes are etched and post-annealed to obtain TFTs.
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
[試験例1−1]
ガラス基板(コーニング社製イーグルXG、直径100mm×厚さ0.7mm)上に、ゲート電極として純Al膜を200nm、その上層にMo薄膜100nmを成膜し、その後ゲート絶縁膜としてSiOx膜(膜厚250nm)を成膜した。ゲート絶縁膜の成膜時に加熱を伴うことから、これを「第一加熱工程」と呼ぶ。純Al膜、Mo薄膜、SiOx膜の成膜条件は以下のとおりである。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.
[Test Example 1-1]
On a glass substrate (Corning Eagle XG, diameter 100 mm × thickness 0.7 mm), a pure Al film of 200 nm is formed as a gate electrode, and a Mo thin film of 100 nm is formed thereon, and then a SiOx film (film) is formed as a gate insulating film. A film having a thickness of 250 nm) was formed. This is referred to as a “first heating step” because heating is involved in the formation of the gate insulating film. The deposition conditions for the pure Al film, the Mo thin film, and the SiOx film are as follows.
(純Al膜成膜条件)
成膜法:DCスパッタリング法
装置:アルバック社製、CS−200
スパッタリングターゲット:純Al
成膜温度:室温
成膜パワー:300W
(Pure Al film formation conditions)
Film formation method: DC sputtering method Apparatus: ULVAC, CS-200
Sputtering target: Pure Al
Deposition temperature: Room temperature Deposition power: 300W
(Mo薄膜成膜条件)
成膜法:DCスパッタリング法
装置:アルバック社製、CS−200
スパッタリングターゲット:純Al
成膜温度:室温
成膜パワー:300W
(Mo thin film formation conditions)
Film formation method: DC sputtering method Apparatus: ULVAC, CS-200
Sputtering target: Pure Al
Deposition temperature: Room temperature Deposition power: 300W
(SiOx膜成膜条件)
成膜法:プラズマCVD法
装置:サムコ社製、PD−220NL
キャリアガス:SiH4、N2O
成膜温度:320℃
成膜時間:18分
(SiOx film formation conditions)
Film formation method: plasma CVD method apparatus: PD-220NL, manufactured by Samco
Carrier gas: SiH 4 , N 2 O
Deposition temperature: 320 ° C
Deposition time: 18 minutes
第一加熱工程後の断面のSEM写真を図2に示した。その結果、純Alゲート電極(pure Al(200nm))のAlの結晶粒が成長し、薄膜の表面が粗くなり、該薄膜の上層のMo薄膜(Mo(100nm))、ゲート絶縁膜(Gate insulator SiOx)の表面も粗くなっていることが分かった。なお、図2中の酸化物半導体層(Active)及び保護膜(C protective layer)はSEM観察用に試験的に成膜したものであり、TFT用の酸化物半導体層及び保護膜とは異なる。 The SEM photograph of the cross section after the first heating step is shown in FIG. As a result, Al crystal grains of a pure Al gate electrode (pure Al (200 nm)) grow, the surface of the thin film becomes rough, the Mo thin film (Mo (100 nm)) on the upper layer of the thin film, and the gate insulator (Gate insulator). It was found that the surface of (SiOx) was also roughened. Note that the oxide semiconductor layer (Active) and the protective film (C protective layer) in FIG. 2 are experimentally formed for SEM observation, and are different from the oxide semiconductor layer and protective film for TFT.
次いで、酸化物半導体層として、Ga−In−Zn−Sn−O膜を下記条件で40nmの膜厚で成膜した。その後大気雰囲気下350℃、1時間のプレアニール処理を行った。該プレアニール処理を「第二加熱工程」と呼ぶ。
第二加熱工程後の断面のSEM写真を図3に示した。その結果、純Alゲート電極(pure Al(200nm))、Mo薄膜(Mo(100nm))、ゲート絶縁膜(Gate insulator SiOx)、酸化物半導体層(Active)のいずれの表面も粗いままであることが確認された。なお、図3中の保護膜(C protective layer)はSEM観察用に試験的に成膜したものであり、TFT用の保護膜とは異なる。
Next, as an oxide semiconductor layer, a Ga—In—Zn—Sn—O film was formed to a thickness of 40 nm under the following conditions. Thereafter, pre-annealing treatment was performed at 350 ° C. for 1 hour in an air atmosphere. This pre-annealing process is called a “second heating step”.
The SEM photograph of the cross section after the second heating step is shown in FIG. As a result, the surfaces of the pure Al gate electrode (pure Al (200 nm)), the Mo thin film (Mo (100 nm)), the gate insulating film (Gate insulator SiOx), and the oxide semiconductor layer (Active) must be rough. Was confirmed. In addition, the protective film (C protective layer) in FIG. 3 is formed on a trial basis for SEM observation, and is different from the protective film for TFT.
(酸化物半導体層形成条件)
成膜法:DCスパッタリング法
装置:アルバック社製、CS2000
スパッタリングターゲット:Ga:In:Zn:Sn=16.8:16.6:47.2:19.4(原子比)
成膜温度:室温
(Oxide semiconductor layer formation conditions)
Film formation method: DC sputtering method Equipment: ULVAC, CS2000
Sputtering target: Ga: In: Zn: Sn = 16.8: 16.6: 47.2: 19.4 (atomic ratio)
Deposition temperature: room temperature
(試験例1−2)
ゲート絶縁膜を、第1層(ゲート電極と直接接合する層)が膜厚100nmのSiOx膜、第2層が膜厚150nmのSiNx膜である、SiOx/SiNx積層膜とするために、成膜条件としてキャリアガスを、N2OをNH3とした以外は試験例1−1と同様にし、第一加熱工程を行った。
(Test Example 1-2)
Film formation is performed for the gate insulating film to be a SiOx / SiNx laminated film in which the first layer (layer directly bonded to the gate electrode) is a 100 nm thick SiOx film and the second layer is a 150 nm thick SiNx film. The first heating step was performed in the same manner as in Test Example 1-1 except that the carrier gas was changed to N 3 and NH 2 to NH 3 as conditions.
第一加熱工程後の断面のSEM写真を図4に示した。
その結果、純Alゲート電極(pure Al(200nm))のAlの結晶粒が成長し、薄膜の表面が粗くなり、該薄膜の上層のMo薄膜(Mo(100nm))、ゲート絶縁膜(Gate insulator SiOx)の表面も粗くなっていることが分かった。なお、図4中の酸化物半導体層(Active)及び保護膜(C protective layer)はSEM観察用に試験的に成膜したものであり、TFT用の酸化物半導体層及び保護膜とは異なる。
The SEM photograph of the cross section after the first heating step is shown in FIG.
As a result, Al crystal grains of a pure Al gate electrode (pure Al (200 nm)) grow, the surface of the thin film becomes rough, the Mo thin film (Mo (100 nm)) on the upper layer of the thin film, and the gate insulator (Gate insulator). It was found that the surface of (SiOx) was also roughened. Note that the oxide semiconductor layer (Active) and the protective film (C protective layer) in FIG. 4 are experimentally formed for SEM observation, and are different from the oxide semiconductor layer and the protective film for TFT.
次いで、試験例1−1と同様に同じ組成の酸化物半導体層を成膜し、同条件でプレアニール処理(第二加熱工程)を行った。
第二加熱工程後の断面のSEM写真を図5に示した。その結果、純Alゲート電極(pure Al(200nm))、Mo薄膜(Mo(100nm))、ゲート絶縁膜(Gate insulator SiOx)、酸化物半導体層(Active)のいずれの表面も粗いままであることが確認された。なお、図5中の保護膜(C protective layer)はSEM観察用に試験的に成膜したものであり、TFT用の保護膜とは異なる。
Next, an oxide semiconductor layer having the same composition was formed as in Test Example 1-1, and pre-annealing treatment (second heating step) was performed under the same conditions.
The SEM photograph of the cross section after the second heating step is shown in FIG. As a result, the surfaces of the pure Al gate electrode (pure Al (200 nm)), the Mo thin film (Mo (100 nm)), the gate insulating film (Gate insulator SiOx), and the oxide semiconductor layer (Active) must be rough. Was confirmed. In addition, the protective film (C protective layer) in FIG. 5 is formed on a trial basis for SEM observation, and is different from the protective film for TFT.
(試験例2−1)
ゲート電極をAl−1.0原子%Ni−0.5原子%Cu−0.3原子%La組成のスパッタリングターゲットを用い、成膜時間を変更した以外は試験例1−1と同様にし、第一加熱工程及び第二加熱工程を行った。第二加熱工程後の断面のSEM写真を図6に示した。
その結果、Al−1.0原子%Ni−0.5原子%Cu−0.3原子%La合金層で金属間化合物が形成し、Alの結晶粒成長が抑制され、薄膜の表面の平坦性が維持されていることが確認された。そして、該薄膜の上層のMo薄膜(Mo(100nm))、ゲート絶縁膜(Gate insulator SiOx)、酸化物半導体層(Active)の表面の平坦性も維持されていることが確認された。なお、図6中の保護膜(C protective layer)はSEM観察用に試験的に成膜したものであり、TFT用の保護膜とは異なる。
(Test Example 2-1)
A gate electrode was formed in the same manner as in Test Example 1-1 except that a sputtering target having an Al-1.0 atomic% Ni-0.5 atomic% Cu-0.3 atomic% La composition was used and the film formation time was changed. One heating step and a second heating step were performed. The SEM photograph of the cross section after the second heating step is shown in FIG.
As a result, an intermetallic compound is formed in the Al-1.0 atomic% Ni-0.5 atomic% Cu-0.3 atomic% La alloy layer, Al crystal grain growth is suppressed, and the surface flatness of the thin film is suppressed. Was confirmed to be maintained. It was confirmed that the surface flatness of the Mo thin film (Mo (100 nm)), the gate insulating film (Gate insulator SiOx), and the oxide semiconductor layer (Active) as the upper layer of the thin film was also maintained. In addition, the protective film (C protective layer) in FIG. 6 is formed on a trial basis for SEM observation, and is different from the protective film for TFT.
(試験例2−2)
ゲート絶縁膜を試験例1−2と同じSiOx/SiNx積層膜とした以外は試験例2−1と同様にし、第一加熱工程及び第二加熱工程を行った。第二加熱工程後の断面のSEM写真を図7に示した。
その結果、Al−1.0原子%Ni−0.5原子%Cu−0.3原子%La合金層で金属間化合物が形成し、Alの結晶粒成長が抑制され、薄膜の表面の平坦性が維持されていることが確認された。そして、該薄膜の上層のMo薄膜(Mo(100nm))、ゲート絶縁膜(Gate insulator SiOx/SiNx)、酸化物半導体層(Active)の表面の平坦性も維持されていることが確認された。なお、図7中の保護膜(C protective layer)はSEM観察用に試験的に成膜したものであり、TFT用の保護膜とは異なる。
(Test Example 2-2)
The first heating step and the second heating step were performed in the same manner as in Test Example 2-1, except that the gate insulating film was the same SiOx / SiNx laminated film as in Test Example 1-2. The SEM photograph of the cross section after the second heating step is shown in FIG.
As a result, an intermetallic compound is formed in the Al-1.0 atomic% Ni-0.5 atomic% Cu-0.3 atomic% La alloy layer, Al crystal grain growth is suppressed, and the surface flatness of the thin film is suppressed. Was confirmed to be maintained. It was confirmed that the flatness of the surfaces of the Mo thin film (Mo (100 nm)), the gate insulating film (Gate insulator SiOx / SiNx), and the oxide semiconductor layer (Active) as the upper layer of the thin film was also maintained. Note that the protective film (C protective layer) in FIG. 7 is formed on a trial basis for SEM observation, and is different from the protective film for TFT.
(試験例3)
試験例2−1及び試験例2−2で用いたのと同じAl−1.0原子%Ni−0.5原子%Cu−0.3原子%La合金の薄膜(膜厚200nm)について、大気雰囲気下、200℃、250℃、300℃及び350℃で60分間熱処理を行った。熱処理後の電気抵抗率を各々測定した。測定条件は下記に示す。
(Test Example 3)
About the same Al-1.0 atomic% Ni-0.5 atomic% Cu-0.3 atomic% La alloy thin film (film thickness 200 nm) used in Test Example 2-1 and Test Example 2-2, the atmosphere Heat treatment was performed at 200 ° C., 250 ° C., 300 ° C. and 350 ° C. for 60 minutes in an atmosphere. The electrical resistivity after the heat treatment was measured. The measurement conditions are shown below.
(電気抵抗率測定条件)
測定法:直流4端子法
装置:日置電機社製、ミリオームハイテスタ3540
測定雰囲気:大気
測定温度:室温
(Conditions for measuring electrical resistivity)
Measurement method: DC 4-terminal method Device: manufactured by Hioki Electric Co., Ltd., milliohm high tester 3540
Measurement atmosphere: Air Measurement temperature: Room temperature
電気抵抗率と熱処理温度の関係を図8に示した。
その結果、熱処理を行わない場合(25℃)に比べて、250℃以上の熱処理を行うことによって、約4μΩ・cmあるいはそれ以下の低い電気抵抗率が得られた。
The relationship between electrical resistivity and heat treatment temperature is shown in FIG.
As a result, a low electrical resistivity of about 4 μΩ · cm or less was obtained by performing the heat treatment at 250 ° C. or higher as compared with the case without heat treatment (25 ° C.).
(比較例1)
ガラス基板(コーニング社製イーグルXG、直径100mm×厚さ0.7mm)上に、ゲート電極として純Al膜を200nm、その上層にMo薄膜100nmを成膜し、その後ゲート絶縁膜としてSiOx膜(膜厚250nm)を成膜した。次いで、酸化物半導体層として、Ga−In−Zn−Sn−O膜を40nmの膜厚で成膜した。
純Al膜、Mo薄膜、SiOx膜及び、酸化物半導体層の成膜条件は、いずれも試験例1−1と同様である。
次にソース・ドレイン電極を形成した。具体的には、純Mo膜をゲート電極と同じ条件で100nm成膜した。その後、フォトリソグラフィーおよびウェットエッチングによりパターニングを行った。パターニングにはリン酸、硝酸、酢酸、水からなる混合酸エッチング液を用いた。ソース・ドレイン電極のパターニングにより、TFTのチャネル長を10μm、チャネル幅を200μmとした。ソース・ドレイン電極の短絡を防ぐために、同電極膜厚に対して50%のオーバーエッチングを行った。
(Comparative Example 1)
On a glass substrate (Corning Eagle XG, diameter 100 mm × thickness 0.7 mm), a pure Al film of 200 nm is formed as a gate electrode, and a Mo thin film of 100 nm is formed thereon, and then a SiOx film (film) is formed as a gate insulating film. A film having a thickness of 250 nm) was formed. Next, a Ga—In—Zn—Sn—O film with a thickness of 40 nm was formed as the oxide semiconductor layer.
The deposition conditions for the pure Al film, the Mo thin film, the SiOx film, and the oxide semiconductor layer are all the same as in Test Example 1-1.
Next, source / drain electrodes were formed. Specifically, a pure Mo film was formed to a thickness of 100 nm under the same conditions as the gate electrode. Thereafter, patterning was performed by photolithography and wet etching. For patterning, a mixed acid etching solution composed of phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, and water was used. The channel length of the TFT was set to 10 μm and the channel width was set to 200 μm by patterning the source / drain electrodes. In order to prevent the source / drain electrodes from being short-circuited, 50% over-etching was performed on the electrode film thickness.
その後、保護膜として膜厚200nmのSiOx膜と膜厚150nmのSiNx膜を形成し、薄膜トランジスタTFT−1を作製した。保護膜の成膜条件を下記に示す。 Thereafter, a SiOx film having a thickness of 200 nm and a SiNx film having a thickness of 150 nm were formed as protective films, and a thin film transistor TFT-1 was produced. The conditions for forming the protective film are shown below.
(SiOx膜成膜条件)
成膜法:プラズマCVD法
装置:サムコ社製、PD−220NL
キャリアガス:SiH4、N2O
成膜温度:230℃
製膜パワー:100W
(SiNx膜成膜条件)
成膜法:プラズマCVD法
装置:サムコ社製、PD−220NL
キャリアガス:SiH4、NH3
成膜温度:150℃
製膜パワー:100W
(SiOx film formation conditions)
Film formation method: plasma CVD method apparatus: PD-220NL, manufactured by Samco
Carrier gas: SiH 4 , N 2 O
Deposition temperature: 230 ° C
Film forming power: 100W
(SiNx film formation conditions)
Film formation method: plasma CVD method apparatus: PD-220NL, manufactured by Samco
Carrier gas: SiH 4 , NH 3
Deposition temperature: 150 ° C
Film forming power: 100W
(比較例2)
ゲート電極及びソース・ドレイン電極をAl−1.0原子%Si合金層とした以外は比較例1と同様にして、薄膜トランジスタTFT−2を作製した。
Al−1.0原子%Si合金層の成膜条件は以下のとおりである。
(Comparative Example 2)
A thin film transistor TFT-2 was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the gate electrode and the source / drain electrode were made of an Al-1.0 atomic% Si alloy layer.
The film forming conditions for the Al-1.0 atomic% Si alloy layer are as follows.
(Al−1.0原子%Si合金層成膜条件)
成膜法:DCスパッタリング法
装置:アルバック社製、CS−200
スパッタリングターゲット:Al−1.0原子%Si
成膜温度:室温
成膜パワー:300W
ガス圧:2mTorr
(Al-1.0 atomic% Si alloy layer deposition conditions)
Film formation method: DC sputtering method Apparatus: ULVAC, CS-200
Sputtering target: Al-1.0 atomic% Si
Deposition temperature: Room temperature Deposition power: 300W
Gas pressure: 2 mTorr
(比較例3)
ゲート電極及びソース・ドレイン電極をAl−1.0原子%Mg合金層とした以外は比較例1と同様にして、薄膜トランジスタTFT−3を作製した。
Al−1.0原子%Mg合金層の成膜条件は以下のとおりである。
(Comparative Example 3)
A thin film transistor TFT-3 was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the gate electrode and the source / drain electrode were made of an Al-1.0 atomic% Mg alloy layer.
The film forming conditions for the Al-1.0 atomic% Mg alloy layer are as follows.
(Al−1.0原子%Mg合金層成膜条件)
成膜法:DCスパッタリング法
装置:アルバック社製、CS−200
スパッタリングターゲット:Al−1.0原子%Mg
成膜温度:室温
成膜パワー:300W
ガス圧:2mTorr
(Al-1.0 atomic% Mg alloy layer deposition conditions)
Film formation method: DC sputtering method Apparatus: ULVAC, CS-200
Sputtering target: Al-1.0 atomic% Mg
Deposition temperature: Room temperature Deposition power: 300W
Gas pressure: 2 mTorr
(実施例1)
ゲート電極及びソース・ドレイン電極をAl−1.0原子%Ni−0.5原子%Cu−0.3原子%La合金層とした以外は比較例1と同様にして、薄膜トランジスタTFT−4を作製した。
Al−1.0原子%Ni−0.5原子%Cu−0.3原子%La合金層の成膜条件は以下のとおりである。
Example 1
A thin film transistor TFT-4 is manufactured in the same manner as in Comparative Example 1 except that the gate electrode and the source / drain electrode are made of an Al-1.0 atomic% Ni-0.5 atomic% Cu-0.3 atomic% La alloy layer. did.
The film forming conditions for the Al-1.0 atomic% Ni-0.5 atomic% Cu-0.3 atomic% La alloy layer are as follows.
(Al−1.0原子%Ni−0.5原子%Cu−0.3原子%La合金層成膜条件)
成膜法:DCスパッタリング法
装置:アルバック社製、CS−200
スパッタリングターゲット:Al−1.0原子%Ni−0.5原子%Cu−0.3原子%La
成膜温度:室温
成膜パワー:300W
ガス圧:2mTorr
(Al-1.0 atomic% Ni-0.5 atomic% Cu-0.3 atomic% La alloy layer deposition condition)
Film formation method: DC sputtering method Apparatus: ULVAC, CS-200
Sputtering target: Al-1.0 atomic% Ni-0.5 atomic% Cu-0.3 atomic% La
Deposition temperature: Room temperature Deposition power: 300W
Gas pressure: 2 mTorr
[ストレス耐性(S値)の評価]
実施例1及び比較例1〜3の薄膜トランジスタTFT−1〜TFT−4を用いて、ストレス耐性(S値)の評価を以下のように行った。
ゲート電圧及びソース・ドレイン電極の電圧をそれぞれ以下のように設定し、プローバーおよび半導体パラメーターアナライザ(Keithley4200SCS)を用いてId−Vg特性の測定を行った。Id−Vg特性の結果から得られた「S値(V/dec)」を表1にまとめた。
・ゲート電圧:−30〜30V(ステップ0.25V)
・ソース電圧:0V
・ドレイン電圧:10V
・測定温度:室温
[Evaluation of stress tolerance (S value)]
Stress resistance (S value) was evaluated as follows using the thin film transistors TFT-1 to TFT-4 of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3.
The gate voltage and the source / drain electrode voltage were set as follows, and the I d -V g characteristics were measured using a prober and a semiconductor parameter analyzer (Keithley 4200SCS). “S value (V / dec)” obtained from the result of the I d -V g characteristic is shown in Table 1.
・ Gate voltage: -30-30V (step 0.25V)
・ Source voltage: 0V
・ Drain voltage: 10V
・ Measurement temperature: Room temperature
[光ストレス耐性の評価]
実施例1及び比較例1〜3の薄膜トランジスタTFTを用いて、ゲート電極に負バイアスをかけながら光を照射する光ストレス印加試験を行い、光ストレス耐性の評価を以下のように行った。
光ストレス印加条件は以下のとおりである。
・ゲート電圧:−20V
・ソース・ドレイン電圧:10V
・基板温度:60℃
・光ストレス条件:
光ストレス印加時間:2時間
光強度:25000NIT
光源:白色LED
・測定温度:室温
[Evaluation of light stress tolerance]
Using the thin film transistor TFT of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, a light stress application test was performed in which light was applied while applying a negative bias to the gate electrode, and the light stress resistance was evaluated as follows.
The light stress application conditions are as follows.
・ Gate voltage: -20V
・ Source-drain voltage: 10V
-Substrate temperature: 60 ° C
・ Light stress conditions:
Light stress application time: 2 hours Light intensity: 25000 NIT
Light source: White LED
・ Measurement temperature: Room temperature
光ストレス印加前後のしきい値(Vth、ドレイン電流が10−9A流れるときのゲート電圧の差)の差(ΔVth)を測定した。評価結果を表1の「光ストレス耐性:ΔVthの絶対値[V]」にまとめた。 The difference (ΔV th ) in the threshold value (V th , the difference in gate voltage when the drain current flows 10 −9 A) before and after the optical stress application was measured. The evaluation results are summarized in “light stress resistance: absolute value of ΔV th [V]” in Table 1.
また、表1中の「GIZTO」とは「Ga−In−Zn−Sn−O」を表す。
「総合判定」とは、S値の評価としてS値が0.45V/dec以下のものを「○」、S値が0.45V/dec超1.00V/dec以下のものを「△」、S値が1.00V/dec超のものを「×」とし、光ストレス耐性の評価としてΔVthの絶対値が4.50V以下のものを「○」、ΔVthの絶対値が4.50V超6.00V以下のものを「△」、ΔVthの絶対値が6.00V超のものを「×」とし、S値とΔVthの絶対値が共に○のものを「○」、共に×のものを「×」とした。
In addition, “GIZTO” in Table 1 represents “Ga—In—Zn—Sn—O”.
“Comprehensive judgment” means that the S value is evaluated as “◯” when the S value is 0.45 V / dec or less, “△” when the S value is more than 0.45 V / dec and 1.00 V / dec or less, When the S value exceeds 1.00 V / dec, “X” is given, and when the optical stress resistance is evaluated, ΔV th has an absolute value of 4.50 V or less, “◯”, and ΔV th has an absolute value exceeding 4.50 V A value of 6.00 V or less is indicated by “Δ”, a value of ΔV th having an absolute value exceeding 6.00 V is indicated by “X”, a value having both the S value and the absolute value of ΔV th being “◯”, and “×”. The thing was made into "x".
以上の評価結果より、比較例1〜3の薄膜トランジスタTFT−1〜TFT−3では性能悪化が生じたのに対し、ゲート電極及びソース・ドレイン電極をAl−1.0原子%Ni−0.5原子%Cu−0.3原子%La合金層とした実施例1の薄膜トランジスタTFT−4は良好な性能が得られた。 From the above evaluation results, the performance deterioration occurred in the thin film transistors TFT-1 to TFT-3 of Comparative Examples 1 to 3, whereas the gate electrode and the source / drain electrodes were made of Al-1.0 atomic% Ni-0.5. The thin film transistor TFT-4 of Example 1 in which the atomic% Cu-0.3 atomic% La alloy layer was used exhibited good performance.
1 基板
2 ゲート電極
3 ゲート絶縁膜
4 酸化物半導体層
5 ソース・ドレイン電極
6 保護膜
7 コンタクトホール
9 エッチストッパー層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Gate electrode 3 Gate insulating film 4 Oxide semiconductor layer 5 Source / drain electrode 6 Protective film 7 Contact hole 9 Etch stopper layer
Claims (3)
前記酸化物半導体層がIn、Ga、並びにZn及びSnの少なくとも一方と、Oとを含み、
前記ゲート電極及び前記ソース・ドレイン電極の少なくともいずれか一方の電極がNi及びCoからなるA群より選択される少なくとも1の元素と、Cu及びGeからなるB群より選択される少なくとも1の元素と、La、Gd及びNdからなるC群より選択される少なくとも1の元素とを含むAl合金であり、
前記A群の前記Al合金に対する総含有率が0.05原子%以上5原子%以下、
前記B群の前記Al合金に対する総含有率が0.10原子%以上2原子%以下、かつ
前記C群の前記Al合金に対する総含有率が0.10原子%以上1原子%以下であることを特徴とする薄膜トランジスタ。 A thin film transistor having at least a gate electrode, a gate insulating film, an oxide semiconductor layer, a source / drain electrode, and a protective film for the source / drain electrode in this order on a substrate,
The oxide semiconductor layer includes In, Ga, at least one of Zn and Sn, and O;
At least one element selected from the group A consisting of Ni and Co, and at least one element selected from the group B consisting of Cu and Ge, at least one of the gate electrode and the source / drain electrode; Al alloy containing at least one element selected from C group consisting of La, Gd and Nd,
The total content of the Al alloy in the group A is 0.05 atomic% or more and 5 atomic% or less,
The total content of the B group with respect to the Al alloy is 0.10 atomic% or more and 2 atomic% or less, and the total content with respect to the Al alloy of the C group is 0.10 atomic% or more and 1 atomic% or less. A thin film transistor.
前記Niの前記Al合金に対する含有率が0.05原子%以上5原子%以下、
前記Cuの前記Al合金に対する含有率が0.10原子%以上2原子%以下、及び
前記Laの前記Al合金に対する含有率が0.10原子%以上1原子%以下であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。 The Al alloy contains Ni, Cu and La;
The content of Ni with respect to the Al alloy is 0.05 atomic% or more and 5 atomic% or less,
The content of Cu with respect to the Al alloy is 0.10 atomic% or more and 2 atomic% or less, and the content of La with respect to the Al alloy is 0.10 atomic% or more and 1 atomic% or less. Item 10. The thin film transistor according to Item 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015148987A JP2017033963A (en) | 2015-07-28 | 2015-07-28 | Thin film transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015148987A JP2017033963A (en) | 2015-07-28 | 2015-07-28 | Thin film transistor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017033963A true JP2017033963A (en) | 2017-02-09 |
Family
ID=57987276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015148987A Pending JP2017033963A (en) | 2015-07-28 | 2015-07-28 | Thin film transistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2017033963A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018204059A (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-27 | 株式会社神戸製鋼所 | Flexible display aluminum alloy film and flexible display |
| CN112335058A (en) * | 2018-06-21 | 2021-02-05 | 株式会社爱发科 | Oxide semiconductor thin film, thin film transistor, method for manufacturing thin film transistor, and sputtering target |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010123754A (en) * | 2008-11-19 | 2010-06-03 | Kobe Steel Ltd | Display device and method of manufacturing the same |
| WO2011021439A1 (en) * | 2009-08-21 | 2011-02-24 | シャープ株式会社 | Liquid crystal display device and method for manufacturing liquid crystal display device |
| JP2011049544A (en) * | 2009-07-27 | 2011-03-10 | Kobe Steel Ltd | Wiring structure, method for manufacturing the same and display device with wiring structure |
| JP2015082575A (en) * | 2013-10-22 | 2015-04-27 | 株式会社神戸製鋼所 | Back channel thin film transistor and display device |
-
2015
- 2015-07-28 JP JP2015148987A patent/JP2017033963A/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010123754A (en) * | 2008-11-19 | 2010-06-03 | Kobe Steel Ltd | Display device and method of manufacturing the same |
| JP2011049544A (en) * | 2009-07-27 | 2011-03-10 | Kobe Steel Ltd | Wiring structure, method for manufacturing the same and display device with wiring structure |
| WO2011021439A1 (en) * | 2009-08-21 | 2011-02-24 | シャープ株式会社 | Liquid crystal display device and method for manufacturing liquid crystal display device |
| JP2015082575A (en) * | 2013-10-22 | 2015-04-27 | 株式会社神戸製鋼所 | Back channel thin film transistor and display device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018204059A (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-27 | 株式会社神戸製鋼所 | Flexible display aluminum alloy film and flexible display |
| CN112335058A (en) * | 2018-06-21 | 2021-02-05 | 株式会社爱发科 | Oxide semiconductor thin film, thin film transistor, method for manufacturing thin film transistor, and sputtering target |
| CN112335058B (en) * | 2018-06-21 | 2024-03-08 | 株式会社爱发科 | Oxide semiconductor thin film, thin film transistor, method for manufacturing thin film transistor, and sputtering target |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8482189B2 (en) | Display device | |
| CN102473732B (en) | Wiring structure and display device with wiring structure | |
| JP6068327B2 (en) | Thin film transistor and manufacturing method thereof | |
| JP6077978B2 (en) | Thin film transistor and manufacturing method thereof | |
| KR101428349B1 (en) | Al alloy film for display device | |
| US20130136949A1 (en) | Aluminum alloy film, wiring structure having aluminum alloy film, and sputtering target used in producing aluminum alloy film | |
| US20120119207A1 (en) | Interconnection structure and method for manufacturing the same, and display device including interconnection structure | |
| US20190148412A1 (en) | Multilayer wiring film and thin film transistor element | |
| CN103782374B (en) | Display device distribution structure | |
| JP5491947B2 (en) | Al alloy film for display devices | |
| JP2010238800A (en) | Al ALLOY FILM FOR DISPLAY, THIN FILM TRANSISTOR SUBSTRATE AND DISPLAY | |
| KR20130121959A (en) | Al alloy film for display devices or semiconductor devices, display device or semiconductor device equipped with al alloy film, and sputtering target | |
| JP2017033963A (en) | Thin film transistor | |
| JP2017069585A (en) | Thin film transistor including oxide semiconductor layer | |
| JP2012189725A (en) | WIRING FILM AND ELECTRODE USING Ti ALLOY BARRIER METAL AND Ti ALLOY SPUTTERING TARGET | |
| WO2016035554A1 (en) | Oxide semiconductor thin film of thin film transistor, thin film transistor and sputtering target | |
| TWI393785B (en) | Al-ni-based alloy wiring electrode material | |
| WO2016194795A1 (en) | Thin film transistor comprising oxide semiconductor layer | |
| JP2006070345A (en) | Ag-BASED ALLOY WIRING ELECTRODE FILM AND Ag-BASE ALLOY SPUTTERING TARGET FOR FLAT PANEL DISPLAY, AND FLAT PANEL DISPLAY | |
| KR20180033060A (en) | Thin film transistor and manufacturing method thereof | |
| KR102160278B1 (en) | Thin film transistor and manufacturing method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170713 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180925 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20190319 |