[发明专利]薄膜晶体管及其制造方法

说明书

本申请是200580007989.8(国际申请号：PCT/JP2005/003273)的分案申请，原申请的申请日为2005年2月28日，原申请的发明名称为非晶形氧化物和薄膜晶体管

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管及其制造方法。

背景技术

薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)是具有栅极极引出线、源极引出线和漏极引出线的三个引出线组件，采用已于基板上形成薄膜的半导体薄膜作为电子或空穴移动的沟道层，施加电压至栅极极引出线，控制流动于沟道层的电流，具有切换源极引出线和漏极引出线间的电流的机能的有源组件。目前最被广泛使用作TFT者，是以多晶硅膜或非晶形硅膜为沟道层材料的MIS-FET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)组件。

另外，最近将已采用ZnO的透明导电性氧化物多晶薄膜用于沟道层的TFT，正予蓬勃的开发着(专利文献1)。上述薄膜可于低温形成薄膜，且对可见光是透明的，故于塑料板或薄膜等的基板上可形成可挠性透明TFT。

然而，公知的ZnO未能形成室温稳定的非晶形相，几乎所有的ZnO均呈现多晶相，由于多晶晶粒界面的乱射，以致未能增加电子移动度。再者，ZnO是容易有氧缺陷现象，会大量发生载流子电子，欲降低导电率是较困难的。因此，欲增加晶体管的连通.断开比也是困难的。

另外，于专利文献2内记载着以Zn_xM_yIn_zO_{(x+3y/2+3z/2)}(式内M是Al和Ga中至少一种元素，比率x/y在0.2～12的范围，比率z/y在0.4～1.4的范围)表示的非晶形氧化物作为非晶形氧化物。然而，在此所得的非晶形氧化物膜的电子载流子浓度是10¹⁸/cm³以上，虽然单单用作透明电极即已足够，但却较难适用于TFT的沟道层。何以如此，于以上述非晶形氧化物膜为沟道层的TFT，未能充分取得连通.断开比，显而可知并不适用于正常断开型(normally off)的TFT。

专利文献1：日本特开2003-298062号公报

专利文献2：日本特开2000-044236号公报

发明内容

本发明的目的是提供电子载流子浓度低的非晶形氧化物，再者提供以采用各该非晶形氧化物于沟道层的薄膜晶体管。

本发明是(1)以电子载流子浓度未满10¹⁸/cm³为特征的非晶形氧化物。另外，本发明是优选以电子载流子浓度10¹⁷/cm³以下或10¹⁶/cm³以下的非晶形氧化物。

另外，本发明是(2)以使电子载流子浓度增加，同时使电子移动度增加为特征的非晶形氧化物。

另外，本发明是(3)以电子移动度超过0.1cm²/(V·秒)为特征的上述(1)或(2)所述的非晶形氧化物。

另外，本发明是(4)表示导电衰退的上述(2)或(3)所述的非晶形氧化物。在此所谓的导电衰退是指电阻于温度相依性的热活化能量于30meV以下的状态。

另外，本发明的其它形态是(5)以Zn、In和Sn的中至少一种的元素为构成成分，以(Sn_1-xM4_x)O₂]_a.[(In_1-yM3_y)₂O₃]_b.[(Zn_1-zM2_z)O]_c[0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1，且x、y、z并不同时为1，0≤a≤1、0≤b≤1、0≤c≤1，且a+b+c＝1、M4为较Sn原子序号小的IV族(4族)元素(Si、Ge、Zr)，M3为较In原子序号小的III族(3族)元素(B、Al、Ga、Y)或Lu，M2为较Zn原子序号小的II族(2族)元素(Mg、Ca)]表示的上述的(1)至(4)的任一项记载的非晶形氧化物。

另外，本发明是于上述(5)的发明内也可含有V族(5族)元素M5(V、Nb、Ta)或W的中至少一种元素。