JP2010278190A - 薄膜トランジスタの製造方法、金属酸化物半導体薄膜及び薄膜トランジスタ - Google Patents

Abstract

【課題】低温形成が可能で、反応残存物が無く、高品質な塗布型ＳｉＯ_２ゲート絶縁膜の作製方法及びそれを用いた薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に形成され、ゲート電極、ゲート絶縁膜、金属酸化物半導体層ならびにソース電極およびドレイン電極を有する薄膜トランジスタの製造方法において、ゲート電極がマイクロ波吸収能を持ち、かつ該ゲート電極上に塗布により前駆体膜を形成し、加熱変換してゲート絶縁膜を作製する薄膜トランジスタの製造方法であって、ゲート絶縁膜前駆体膜のゲート絶縁膜への加熱変換工程の後、マイクロ波（０．３〜５０ＧＨｚ）照射工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄膜トランジスタの製造方法に関し、特に、塗布型で、低コストで、高品質な酸化ケイ素ゲート絶縁膜の形成方法に関する。

近年、低温かつ大気圧プロセスで形成可能な薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を樹脂などのフレキシブル基板へ適用することにより、低コストで簡便なプロセスで製造可能な、フレキシブル薄膜トランジスタシートの開発が盛んに検討されている。

このような薄膜トランジスタの場合、従来のシリコンを用いたトランジスタでは具現することが出来ないフレキシブルな表示装置、電子本など新しい応用分野が考えられる。

低コストで簡便なプロセスにより薄膜トランジスタをフレキシブル基板上へ形成していくためには、絶縁層、半導体層をはじめとする全ての構成要素が印刷などの溶液プロセスで形成可能であることが好ましい。

印刷プロセスが適用可能な絶縁層材料のひとつとして、ポリマー絶縁体が数多く提案されているが、ポリマー絶縁体は熱安定性、溶媒耐性、硬度などの点において、無機絶縁体には性能が及ばないのが現状である。

無機絶縁体としては、一般的に無機酸化物、無機窒化物などが知られており、特に酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンなどが好ましいが、通常、スパッタなどの真空プロセスでの層形成が一般的であるが、溶液プロセスによって成膜する方法も幾つか提案されている。

その例としては、フレキシブル基板上に、ポリシラザン塗膜を形成し、２００℃以下の加熱温度で、ＵＶ光を照射することにより発生するオゾンまたは原子状酸素による酸化で酸化ケイ素ゲート絶縁膜作製する方法（例えば、特許文献１参照。）が開示されている。

確かに比較的低温での処理が可能で、触媒等の不純物が存在せず、優れた酸化ケイ素絶縁膜を得ることができる方法であるが、膜厚が厚い（ｄ＞５０ｎｍ）と基板側に反応残存物（ＳｉＮ）が残る事が実験で分かっている。この残存物が透明アモルファス酸化物半導体（ＴＡＯＳとも言う。）の界面に悪影響を及ぼす事が実験的に分かっている。また、一般的に素子性能安定性も含めた絶縁性に悪影響を及ぼす可能性が高く、長期駆動安定性に問題があることも分かってきた。

一方、シラザン化合物を支持体上に塗布した後、加熱して高品質のＳｉＮ膜を形成する方法（例えば、特許文献２参照。）が開示されている。焼成温度が６００℃〜１０００℃と非常に高温であることが問題であるが、厚膜化が可能という利点がある。

また、特定の構造を有するシラザン化合物を用い、塗布／焼成することによりＳｉＯ_２質膜を作製する方法（例えば、特許文献３参照。）が開示されているが、反応残基が残らないためには、やはり５００℃以上の加熱が必要との記載がある。

特開２００８−１５９８２４号公報 特開２００８−１０８７５３号公報 特開２００５−３５０３０４号公報

本発明の目的は、反応残存物が無く、高品質な、塗布型酸化ケイ素ゲート絶縁膜の作製が可能であり、低温形成可能な既存技術と組み合わせることで、１００ｎｍ、２００ｎｍと言う実際的な膜厚での実質的低温成膜が可能であり、膜中に残存するＨ_２Ｏ、−ＯＨ（絶縁性劣化要因）が取り除ける方法を提供することである。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成された。

１．基板上に形成された、ゲート電極、ゲート絶縁膜、金属酸化物半導体層ならびにソース電極およびドレイン電極を有する薄膜トランジスタの製造方法において、ゲート電極がマイクロ波吸収能を持ち、かつ該ゲート電極上に塗布によりゲート絶縁膜前駆体膜を形成し、加熱変換してゲート絶縁膜を作製する薄膜トランジスタの製造方法であって、ゲート絶縁膜前駆体膜のゲート絶縁膜への加熱変換工程の後、マイクロ波（０．３〜５０ＧＨｚ）照射工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。

２．前記ゲート絶縁膜前駆体膜がシラザン構造又はシロキサン構造をもつ珪素化合物を含有することを特徴とする前記１記載の薄膜トランジスタの製造方法。

３．前記ゲート電極が少なくとも導電性金属酸化物を含むことを特徴とする前記１又は２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

４．前記ゲート絶縁膜の膜厚が５０ｎｍ以上であることを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

５．前記マイクロ波照射工程を含めて、前駆体からゲート絶縁膜への加熱変換処理温度が３００℃以下であることを特徴とする前記１〜４の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

６．前記マイクロ波照射工程前に高湿状態に晒すことを特徴とする前記１〜５の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

７．前記マイクロ波照射工程を経たゲート絶縁膜上の一部に、溶液塗布法により金属酸化物半導体前駆体層を形成し、該金属酸化物半導体前駆体層を酸化変換することにより金属酸化物半導体層を形成することを特徴とする前記１〜６の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

８．前記金属酸化物半導体層が、少なくともＩｎ、Ｚｎ、Ｓｎの何れかの金属を含むことを特徴とする前記７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

９．前記金属酸化物半導体層が少なくともＧａ、Ａｌの何れかの金属を含むことを特徴とする前記７または８に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

１０．前記金属酸化物半導体前駆体層の酸化変換処理が１００℃以上４００℃以下の熱処理であることを特徴とする前記７〜９の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

１１．前記金属酸化物半導体前駆体層が、金属塩を含む水を主成分とした溶液を塗布法により、ゲート絶縁膜上の一部に形成することを特徴とする前記７〜１０の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

１２．前記金属塩が少なくとも、金属硝酸塩を含むことを特徴とする前記１１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

１３．該金属酸化物半導体前駆体層を金属酸化物半導体層に変換する処理にマイクロ波（０．３〜５０ＧＨｚ）を用いることを特徴とする前記７〜１２の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

１４．前記７〜１３の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法で作製されたことを特徴とする金属酸化物半導体薄膜。

１５．前記１〜１３の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法で作製されたことを特徴とする薄膜トランジスタ。

本発明により、塗布型のメリットを活かし、且つ低温で、反応残存物が無く、高品質な酸化ケイ素絶縁膜の製造方法を提供することができた。併せて、該絶縁膜の製造方法を用いて形成した電子デバイス、該薄膜トランジスタおよびその製造方法を提供することができた。

マイクロ波照射によるポストベークを行うゲート絶縁膜の形成方法を示す図である。 ポストベークを行ったゲート絶縁膜を有する基板を用いて、ＴＦＴ素子を形成する工程を示す図である。

以下、本発明に係る各構成要素について、詳細に順次説明する。

《薄膜トランジスタの製造方法》
本発明の薄膜トランジスタの製造方法について説明する。

本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、基板上に形成された、ゲート電極、ゲート絶縁膜、金属酸化物半導体層ならびにソース電極およびドレイン電極を有する薄膜トランジスタの製造方法において、ゲート電極がマイクロ波吸収能を持ち、該ゲート電極上に塗布によりゲート絶縁膜前駆体膜を形成し、加熱変換してゲート絶縁膜を作製する薄膜トランジスタの製造方法であって、ゲート絶縁膜の加熱変換工程（プレベーク工程とも言う。）と半導体層作製工程との間にマイクロ波（０．３〜５０ＧＨｚ）照射工程（ポストベーク工程とも言う。）を含むことを特徴とし、本発明に係るゲート絶縁膜（ゲート絶縁層ともいう）は、その前駆体膜を形成した後、加熱変換することによりプレゲート絶縁膜とした後、半導体層を形成する前に、マイクロ波を照射することにより、ゲート電極がマイクロ波を吸収し、内部より加熱することによって、厚膜においても内部に不純物の存在しない、最終のゲート絶縁膜に変換することができたものである。

本発明の薄膜トランジスタの製造方法を図をもって説明する。

図１は、本発明に係る、プレベークの後、マイクロ波照射によるポストベークを行いゲート絶縁膜の形成方法を示す図である。

先ず、図１（ａ）では、マイクロ波吸収能を有するＩＴＯ電極２が形成されたガラス基板１が準備されている。同図（ｂ）では、ＩＴＯ電極が形成されたガラス基板１上に、公知の方法によりポリシラザン塗膜３ａが形成され、１５０℃で１０分の予備乾燥を行う。同図（ｃ）→（ｄ）は、電気炉中４５０℃１時間のプレベーク（ｃ）の後、本発明のマイクロ波照射によるポストベーク（ｄ）を行うもの、同図（ｅ）→（ｆ）は、２００℃、ＵＶ光照射しながらＯ_３酸化のプレベーク（ｅ）の後、本発明のマイクロ波照射によるポストベーク（ｆ）を行うもの、一方、同図（ｇ）→（ｈ）→（ｉ）は、上記と同様、２００℃、ＵＶ光照射しながらＯ_３酸化のプレベーク（ｇ）の後、６０℃９０％ＲＨ雰囲気に１時間放置して吸湿（ｈ）させた後、本発明のマイクロ波照射によるポストベーク（ｉ）を行うものを示す。

図２は、上記で得られたゲート絶縁膜３３を有する基板を用いて、ＴＦＴ素子を形成する工程を示す。図２（ａ）は、ゲート絶縁膜３３上に、インクジェット法によりパターニングしてＩＧＺＯ半導体前駆体層３４を形成し、同図（ｂ）では、本発明と同様のマイクロ波照射により、ＩＧＺＯ半導体層３５に焼成し、同図（ｃ）では、その上に金蒸着法を用いて、ソース電極３６、ドレイン電極３７をパターニング形成してＴＦＴ素子を形成した。

以下、本発明のＴＦＴ素子の製造方法に用いられる各構成について説明する。

〈基板〉
本発明において、基板を構成する支持体材料としては、種々の材料が利用可能であり、例えば、ガラス、石英、酸化アルミニウム、サファイア、チッ化珪素、炭化珪素などのセラミック基板、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素など半導体基板、紙、不織布などを用いることができるが、本発明において好ましい支持体としてはプラスチックフィルムである。

プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等が挙げられる。プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができると共に、衝撃に対する耐性を向上することができる。

〈マイクロ波吸収能を有するゲート電極〉
本発明において、マイクロ波吸収能を有するとは、その物質にマイクロ波を照射した場合にその物質自身の発熱により、その物質の温度が昇温可能な物質のことをさす。物質に熱電対等の温度センサーを接触させながら、マイクロ波を照射することで、その物質が昇温するか否かを確認することができる。

マイクロ波吸収能を持つ物質としては、例えば、金属酸化物であり、さらに、ゲート電極とするためには導電体であることが必要である。

金属酸化物を導電体として用いる場合、１．０×１０^−２Ω・ｃｍ以下の比抵抗であることが好ましい。さらに好ましくは、１．０×１０^−４Ω・ｃｍ以下の比抵抗である。上記範囲の比抵抗の金属酸化物を用いることにより、ゲート電極としての機能とマイクロ波吸収による発熱体としての機能を付与することができる。

また、金属酸化物のなかでも、導電性が高いことから、少なくともＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎの酸化物を含むことが好ましく、より電磁波吸収能が高いことから、少なくともＩｎ、Ｓｎ、特に、Ｉｎ酸化物を含むことが好ましい。特に、導電体であるＩＴＯをゲート電極に用いることが好ましい。

電極パターンの形成方法としては、従来公知の方法、例えば、スパッタリング法、プラズマ法等で金属酸化物層を形成し、リソグラフ法やアブレーション法等でパターニングする方法や、パターンマスクを用いてスパッタリング法、プラズマ法等でパターニングされた金属酸化物層を形成する方法等の方法を用いることが出来る。

〈ゲート絶縁膜前駆体および前駆体層の形成方法〉
ゲート絶縁膜前駆体材料としては、例えば、酸化珪素膜を形成する場合、テトラエトキシシラン、またジシラザン、ポリシラザン等の金属化合物材料を用いることができ、例えば、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を上記のＩＴＯからなるゲート電極パターン上に塗布して薄膜のゲート絶縁膜前駆体膜を形成することができる。

ゲート絶縁膜前駆体材料としては、比誘電率の高い金属酸化物皮膜、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、などを形成する前駆体が挙げられる。それらのうち好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンの前駆体である。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の金属窒化物も好適に用いることができる。

塗布方法としては、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法などのウェットプロセスが使用できる。

〈ゲート絶縁膜の形成〉
本発明においては、上記ゲート絶縁膜前駆体材料により形成された前駆体層を、予め焼成を行いプレゲート絶縁膜を形成し、その後マイクロ波によるポストベークを行うことを特徴とする。

予備焼成（プレベーク）温度としては５０℃〜１０００℃の範囲であり、基板材料により温度範囲を選択して用いることができる。

プレベーク方法としては、電気炉等の加熱炉による加熱、熱線による加熱等種々の公知の方法を用いることが出来る。

〈マイクロ波およびマイクロ波照射工程〉
一般的に、マイクロ波とは０．３〜５０ＧＨｚの周波数を持つ電磁波のことを指し、携帯通信で用いられる０．８ＭＨｚ及び１．５ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯、アマチュア無線、航空機レーダ等で用いられる１．２ＧＨｚ帯、電子レンジ、構内無線、ＶＩＣＳ等で用いられる２．４ＧＨｚ帯、船舶レーダ等に用いられる３ＧＨｚ帯、その他ＥＴＣの通信に用いられる５．６ＧＨｚなどは全てマイクロ波の範疇に入る電磁波である。また、２８ＧＨｚ、また５０ＧＨｚ等の発振機を市場で入手できる。

予備焼成（プレベーク）で形成されたプレゲート絶縁層にマイクロ波を照射してポストベークを施し最終ゲート絶縁膜を形成する方法としては、プレとポストを連続して行っても良く、また、プレベークで上がった温度を一度低下させた後ポストベーク処理を行っても良い。

なお、本発明のマイクロ波吸収能を持つゲート電極のパターンと共にゲート絶縁層を含む薄膜を加熱するとき、酸素の存在下で、マイクロ波を照射することで内部から酸化反応を進行させ、不純物（ＳｉＮ）を除去することができる。

このようにして得られた最終のゲート絶縁層を形成後、公知の方法により半導体層の形成、ソース、ドレイン電極の形成を行うことで本発明に係る薄膜トランジスタ素子を得ることができる。

（半導体層）
本発明においては、ゲート電極のマイクロ波吸収能を利用して、ゲート絶縁層前駆体層を熱変換してゲート絶縁層を形成した後、半導体層は、公知の方法により形成することができる。

例えば、本発明ではマイクロ波吸収能を持つ物質をゲート電極に用いていることから、マイクロ波照射によりこれを熱源として金属酸化物半導体前駆体層を金属酸化物半導体層に変換する方法を用いてもよく、また、熱酸化、プラズマ酸化、酸素の存在下紫外線を照射等により、これらを熱酸化する方法等で形成することもできる。また、公知の有機半導体薄膜（層）を、半導体層として用いることもできる。

次いで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成するほかの各要素について説明する。

（電極）
本発明において、ＴＦＴ素子を構成するソース電極、ドレイン電極等の電極に用いられる導電性材料としては、前記の電磁波吸収能を持つゲート電極材料、例えば、金属酸化物導電材料からなるもののほか、他の電極材料も使用できる。例えば、ゲート電極、ゲート絶縁層を本発明の方法により形成した後、ソース、ドレイン電極については、必ずしも同様の方法によらずともよい。

また、ソース、ドレイン電極に電磁波吸収能を持つ電極材料を用い、金属酸化物半導体前駆体材料を、電磁波照射により金属酸化物半導体層とするものであってもよい。

他の電極材料としては、特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペーストおよびカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物、リチウム／アルミニウム混合物等が用いられる。

また、導電性材料としては、導電性ポリマーや金属微粒子などを好適に用いることができる。金属微粒子を含有する分散物としては、例えば公知の導電性ペーストなどを用いても良いが、好ましくは、粒子径が１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは１ｎｍ〜１０ｎｍの金属微粒子を含有する分散物である。金属微粒子から電極を形成するには、前述の方法を同様に用いることができ、金属微粒子の材料としては上記の金属を用いることができる。

また、前記のように、これらの電極材料と、前記電磁波吸収能を有する物質とを組み合わせ、電磁波吸収能を有する電極材料として用いることができる。

（電極等の形成方法）
これらの電極の形成方法としては、上記を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅などの金属箔上に熱転写、インクジェット等により、レジストを形成しエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、金属微粒子を含有する分散液等を直接インクジェット法によりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーションなどにより形成してもよい。さらに導電性ポリマーや金属微粒子を含有する導電性インク、導電性ペーストなどを凸版、凹版、平版、スクリーン印刷などの印刷法でパターニングする方法も用いることができる。

ソース、ドレイン、あるいはゲート電極等の電極、またゲート、あるいはソースバスライン等を、エッチングまたはリフトオフ等感光性樹脂等を用いた金属薄膜のパターニングなしに形成する方法として、無電解メッキ法による方法が知られている。

無電解メッキ法による電極の形成方法に関しては、特開２００４−１５８８０５号にも記載されたように、電極を設ける部分に、メッキ剤と作用して無電解メッキを生じさせるメッキ触媒を含有する液体を、例えば印刷法（インクジェット印刷含む。）によって、パターニングした後に、メッキ剤を、電極を設ける部分に接触させる。そうすると、前記触媒とメッキ剤との接触により前記部分に無電解メッキが施されて、電極パターンが形成されるというものである。

無電解メッキの触媒と、メッキ剤の適用を逆にしてもよく、またパターン形成をどちらで行ってもよいが、メッキ触媒パターンを形成し、これにメッキ剤を適用する方法が好ましい。

印刷法としては、例えば、スクリーン印刷、平版、凸版、凹版又インクジェット法による印刷などが用いられる。

〔保護層〕
本発明の有機薄膜トランジスタ素子上には保護層を設けることも可能である。保護層としては無機酸化物または無機窒化物、アルミニウム等の金属薄膜、ガス透過性の低いポリマーフィルム、およびこれらの積層物等が挙げられ、このような保護層を有することにより、有機薄膜トランジスタの耐久性が向上する。これらの保護層の形成方法としては、前述したゲート絶縁層の形成法と同様の方法を挙げることができる。また、ポリマーフィルム上に各種の無機酸化物等が積層されたフィルムを単にラミネートするなどといった方法で保護層を設けても良い。

実施例１
パターニングされたＩＴＯ電極を有するガラス基板上に、ポリシラザン溶液（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製、ＮＮ１１０−２０）を塗布し、１５０℃１０分乾燥した後、電気炉により４５０℃１時間焼成（プレベーク処理）を行った。その後ＭＷ（マイクロウェイブの周波数２．４５ＧＨｚ、出力５００Ｗで昇温その後ＰＩＤ制御により一定温度に保持、四国計測工業製μリアクター）による３００℃３０ｍｉｎポストベーク処理を施しゲート絶縁膜付き基板１０１を作製した。

実施例２
特開２００８−１５９８２４号公報に記載の方法により、２００℃でＵＶ光照射Ｏ_３酸化（サムコ社製、ＵＶ−１）（プレベーク処理）により焼成し、その後実施例１と同様のＭＷによるポストベーク処理を行いゲート絶縁膜付き基板１０２を作製した。

実施例３
実施例２のプレベーク処理とポストベーク処理の間に、６０℃９０％ＲＨ雰囲気下に３０ｍｉｎ放置する前処理を加えた処理でゲート絶縁膜付き基板１０３を作製した。

比較例１
実施例１において、４５０℃のプレベーク処理のみを行ったものを基板１０４（比較例１）とした。

比較例２
実施例２において、２００℃でのＵＶ光照射Ｏ_３焼成のプレベーク処理のみを行ったものを基板１０５（比較例２）とした。

得られた各ゲート絶縁膜上に、公知の、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物（ＩＧＺＯ）半導体層を形成し、更にＡｕ蒸着法によるソースおよびドレイン電極を形成し、ＴＦＴ素子を作製した。

尚、基板構成は、無アルカリ硝子／ＩＴＯ（１１０ｎｍ）／ゲート絶縁膜（２００ｎｍ）／ＩＧＺＯ半導体／ＳＤ電極（Ａｕ蒸着）
評価
ゲート絶縁膜の絶縁性測定、ＩＧＺＯ半導体の半導体素子特性（移動度、Ｏｎ／Ｏｆｆ比）、膜厚方向のＸＰＳ分析を行った。結果を表１に示す。

４５０℃焼成とＭＷポストベークを組み合わせることにより、絶縁性、半導体特性が大幅に向上した。

ＵＶ光照射Ｏ_３焼成では、ポストベーク無しでも比較的良好な特性を示すが、ＭＷポストベークを施す事で絶縁性が更に向上し、耐電圧性に優れ、Ｏｎ／Ｏｆｆ比が大きく、信頼性の高い素子となることが分かる。

尚、ＵＶ光照射Ｏ_３焼成を行った試料が残存Ｎがあるにもかかわらず、比較的良い特性を示すのは、ＵＶ光照射Ｏ_３によって直接酸化された表面層が緻密な構造のＳｉＯ_２に転化している為と思われる。ＭＷポストベークでは表層以外の部分をより安定な構造とすることができるため絶縁性が向上したものと推察している。

１、３１ ガラス基板
２、３２ ＩＴＯ電極
３ｂ〜３ｉ、３３ ゲート絶縁膜
３４ 金属酸化物半導体前駆体層
３５ 金属酸化物半導体層
３６ ソース電極
３７ ドレイン電極

Claims (15)

1. 基板上に形成された、ゲート電極、ゲート絶縁膜、金属酸化物半導体層ならびにソース電極およびドレイン電極を有する薄膜トランジスタの製造方法において、ゲート電極がマイクロ波吸収能を持ち、かつ該ゲート電極上に塗布によりゲート絶縁膜前駆体膜を形成し、加熱変換してゲート絶縁膜を作製する薄膜トランジスタの製造方法であって、ゲート絶縁膜前駆体膜のゲート絶縁膜への加熱変換工程の後、マイクロ波（０．３〜５０ＧＨｚ）照射工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
2. 前記ゲート絶縁膜前駆体膜がシラザン構造又はシロキサン構造をもつ珪素化合物を含有することを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジスタの製造方法。
3. 前記ゲート電極が少なくとも導電性金属酸化物を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
4. 前記ゲート絶縁膜の膜厚が５０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
5. 前記マイクロ波照射工程を含めて、前駆体からゲート絶縁膜への加熱変換処理温度が３００℃以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
6. 前記マイクロ波照射工程前に高湿状態に晒すことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
7. 前記マイクロ波照射工程を経たゲート絶縁膜上の一部に、溶液塗布法により金属酸化物半導体前駆体層を形成し、該金属酸化物半導体前駆体層を酸化変換することにより金属酸化物半導体層を形成することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
8. 前記金属酸化物半導体層が、少なくともＩｎ、Ｚｎ、Ｓｎの何れかの金属を含むことを特徴とする請求項７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
9. 前記金属酸化物半導体層が少なくともＧａ、Ａｌの何れかの金属を含むことを特徴とする請求項７または８に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
10. 前記金属酸化物半導体前駆体層の酸化変換処理が１００℃以上４００℃以下の熱処理であることを特徴とする請求項７〜９の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
11. 前記金属酸化物半導体前駆体層が、金属塩を含む水を主成分とした溶液を塗布法により、ゲート絶縁膜上の一部に形成することを特徴とする請求項７〜１０の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
12. 前記金属塩が少なくとも、金属硝酸塩を含むことを特徴とする請求項１１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
13. 該金属酸化物半導体前駆体層を金属酸化物半導体層に変換する処理にマイクロ波（０．３〜５０ＧＨｚ）を用いることを特徴とする請求項７〜１２の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
14. 請求項７〜１３の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法で作製されたことを特徴とする金属酸化物半導体薄膜。
15. 請求項１〜１３の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法で作製されたことを特徴とする薄膜トランジスタ。

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