[发明专利]反相器

说明书

本申请是申请日为2008年5月15日、国际申请号为PCT/JP2008/059401、国家申请号为200880015916.7、发明名称为“反相器制造方法和反相器”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及通过包含氧化物半导体层作为沟道层的薄膜晶体管所构建的反相器(inverter)。并且，本发明涉及包含相关的反相器的集成电路。

背景技术

在基板上像阵列那样布置TFT的TFT(薄膜晶体管)底板是诸如液晶显示器、有机发光二极管(OLED)显示器等的各种类型的有源矩阵显示器的主干部件。在有源矩阵显示器中，TFT驱动与各像素对应的电光器件以显示希望的内容。作为用于这种目的的TFT，考虑低温多晶硅(LTPS)TFT、氢化非晶硅(a-Si:H)TFT等。

并且，考虑在作为TFT底板的同一基板上同时制造各自具有不同功能的TFT的技术。更具体而言，在该技术中，在同一基板上同时制造用于驱动各像素的电光器件的TFT(像素电路)和由TFT构建的诸如栅极驱动器、源极驱动器等的周边(peripheral)电路。在这种情况下，由于对于诸如像素电路、周边电路等的电路块中的每一个TFT的功能是不同的，因此希望调整各电路块的TFT的阈值电压。例如，应注意，在像素电路中希望适于电光器件的反相阈值的大的阈值电压，并且，在周边电路中，为了抑制功耗，希望小的阈值电压。针对这种背景，日本专利申请公开No.2005-072461公开了在使用受激准分子激光退火(ELA)所制造的LTPS TFT电路中根据像素块来调整TFT的阈值电压的方法。

周边电路包含诸如移位寄存器等的数字电路。这里，应注意，在通过TFT制造数字电路的情况下，可以采用以下的四种构成(1)至(4)作为NOT元件(反相器)。即，构成(1)是电阻负载，构成(2)是增强-增强(E/E)，构成(3)是增强-耗尽(E/D)，构成(4)是互补金属氧化物半导体(CMOS)。一般地，出于减少布局面积和实现高速操作的目的，经常应用E/D构成或CMOS构成。顺便说一句，为了有效操作E/D反相器，必需控制TFT的阈值电压，以使得构建反相器的两个TFT的阈值电压之间的差足够大。另一方面，由于对于CMOS反相器来说n沟道TFT和p沟道TFT都是必需的，因此需要用于各TFT的各自掺杂工艺，从而，与其它的构成相比，导致数量更多的光刻工艺。

顺便说一句，作为要代替LTPS TFT或a-Si:H使用的高性能TFT的候选，使用氧化物半导体层作为沟道层的TFT(氧化物TFT)已被积极研究和开发。这里，在文献“Appl.Phys.Lett.89，112123(2006)”中公开了通过使用非晶In-Ga-Zn-O(IGZO)的RF磁控溅射薄膜作为沟道层的氧化物TFT的制造方法。诸如非晶IGZO等的许多类型的高迁移率氧化物半导体具有n型(电子)导电性，但即使通过掺杂也不会具有p型(空穴)导电性，由此不能使用CMOS构成。但是，氧化物TFT具有以下的两个优点。即，(1)氧化物TFT的迁移率与a-Si:H TFT的迁移率相比是极高的。出于这种原因，文献“IEEE Elec.Dev.Lett.，28，p.273(2007)”公开了：即使使用在操作速度方面不利的饱和负载E/E构成反相器，也可实现超过a-Si:H TFT反相器的高速操作。并且，(2)溅射沉积可用于沟道层。因此，由于母玻璃(mother glass)基板可被扩大，所以可期待伴随基板扩大的制造成本降低。

并且，在以下的文献中公开了控制氧化物TFT的阈值电压的各种方法。首先，美国专利申请公布No.US-2006-0113565公开了：包含In、Ga、Zn和O作为其构成元素、并且使用电子载流子密度小于10¹⁸cm^-3的透明非晶氧化物薄膜作为沟道层的TFT；和使用相关的TFT的集成电路。并且，该文献提到耗尽(D)型TFT的使用，但没有提到TFT中的V_th的具体控制方法。

美国专利申请公布No.US-2006-0244107公开了在使用氧化锌(ZnO)作为沟道层的TFT中通过掺杂到沟道层沉积气氛中来控制V_th的方法。