[发明专利]使用了氧化物半导体的薄膜晶体管的制造方法及制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及驱动液晶面板、有机EL显示器等图像显示器的有源元件即使用了氧化物半导体的薄膜晶体管(TFT)的制造方法及制造装置，特别是涉及有关使用了氧化物半导体的TFT的动作改善的方法及装置。

背景技术

图22示出驱动图像显示器的有源元件即薄膜晶体管(TFT)的构成例。图22示出底栅型的TFT的结构例作为一个例子。在形成于基板100上的1个像素区域内的例如由Ta、Mo、A1等构成的栅极101的上部，施加例如由SiNx膜构成的栅极绝缘膜102。进而，在其上部重叠半导体层103。在该半导体层103的一部分上设置例如由低电阻的A1系合金构成的源极104、漏极106。在如此构成的TFT的源极104上设置例如由低电阻的A1系合金层构成的源极配线105，在漏极106上设置例如由低电阻的Al系合金层构成的漏极配线107。另外，虽然省略了图示，但是在栅极101上设置栅极配线。

以覆盖这样的TFT、源极配线、漏极配线、栅极配线的上部的方式设置例如由丙烯酸系树脂构成的层间绝缘膜(有机绝缘膜)108。层间绝缘膜108的一部分通过光刻处理被除去，在漏极配线107上形成接触孔109。在该层间绝缘膜108的表面整体上设置作为像素电极的液晶驱动用电极110(透明电极(ITO))。因此，液晶驱动用电极110在通过接触孔109与漏极配线107连接的同时，还可间隔层间绝缘膜108而设置于源极配线105上方、未图示的栅极配线上方。也就是说，可增加液晶驱动用电极110的有效面积(开口率)。

在目前的图像显示器产业中，采用玻璃作为基板、使用氢化非晶硅(a-Si：H)膜作为TFT的半导体层的LCD(液晶面板)已成为中心。即，在近年来大型化的图像显示器中，氢化非晶硅(a-Si：H)膜由于能够在大面积的基板上在玻璃基板不会熔融的较低的温度(250~300℃左右)下成膜，因此可用作TFT的半导体层。

如上所述，作为TFT的半导体层材料，a-Si：H是有用的，但存在电子迁移率低的缺点。为此，当应用于要求有源元件的高速动作的三维显示面板时，特性并不充分。对应此状况，作为电子迁移率比a-Si：H高的半导体层材料，可考虑采用多晶硅(p-Si)。

然而，p-Si膜存在制造工序比a-Si：H膜长、在大型基板中难以制造的难点。

另外，近年来，利用有机EL元件及电泳元件、使用了柔性基板的图像显示器的研究取得了进展。作为柔性基板，使用塑料膜等。这里，使用了塑料膜的膜基板的耐热性低，为150℃左右，当使用a-Si：H作为TFT的半导体层时，在a-Si：H膜的成膜工序中膜基板会产生损伤。假如在150℃以下来形成a-Si：H膜，则会产生作为有源元件的TFT性能降低这样的不良现象。

另外，使用p-Si作为TFT的半导体层时，在p-Si膜的成膜工序中需要600℃以上的热处理工序，也无法在膜基板上形成p-Si膜。

针对上述现状，近年来，作为半导体层材料，能在膜基板的耐热温度以下(例如室温左右)的温度下成膜、且电子迁移率为a-Si：H的10倍以上的氧化物半导体受到了关注。

在专利文献1中示出了下述例子：作为适用于TFT的半导体层材料的氧化物半导体，将由铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)构成的氧化物(以下称为IGZO)的非晶薄膜用作TFT的半导体层。

在IGZO非晶薄膜的情况下，由于具有使用溅射法等常用的成膜方法即可在低温下成膜、且无晶界的优点，因此在要求柔软性、低温工艺的上述膜基板上也可成膜，还可在大型基板上构建特性均匀的TFT。

氧化物半导体由于如上所述那样电子迁移率为a-Si：H的l0倍以上，因此通过与能高速动作的液晶组合，能构成高速响应的液晶面板。这样的液晶面板也可适用于三维显示面板。特别是通过将使用了氧化物半导体TFT的有源元件与蓝相(blue phase)液晶组合，可采用场序彩色(Field Sequential Color)方式作为液晶面板的显示方式。

将搭载有使用了通常的a-Si：H膜的TFT的液晶面板与搭载有使用了氧化物半导体膜的TFT的液晶面板进行比较，当使驱动功率同等时，使用氧化物半导体的TFT芯片的面积小于使用a-Si：H的TFT芯片的面积，因此搭载有使用了氧化物半导体膜的TFT的液晶面板的开口率大于搭载有使用了a-Si：H膜的TFT的液晶面板。即，通过开口率提高来实现节能在搭载有使用了氧化物半导体膜的TFT的液晶面板中成为可能。