薄膜トランジスタおよび表示装置
【課題】層間絶縁膜に起因する不良を抑え、セルフアライン構造の薄膜トランジスタの信頼性を向上させることが可能な薄膜トランジスタおよびこれを備えた表示装置を提供する。
【解決手段】酸化物半導体膜２０に接して、有機樹脂膜５１を含む層間絶縁膜５０を設ける。層間絶縁膜５０の厚みを厚くして、ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０の段差を確実に被覆し、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄの断線あるいは短絡など、層間絶縁膜５０に起因する不良を抑える。層間絶縁膜５０は、有機樹脂膜５１および第１無機絶縁膜５２の積層構造を有していることが好ましい。酸素や水分などに対するバリア性の高い第１無機絶縁膜５１により、酸化物半導体膜２０への水分の混入や拡散を抑え、薄膜トランジスタ１の信頼性を向上させる。
【解決手段】酸化物半導体膜２０に接して、有機樹脂膜５１を含む層間絶縁膜５０を設ける。層間絶縁膜５０の厚みを厚くして、ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０の段差を確実に被覆し、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄの断線あるいは短絡など、層間絶縁膜５０に起因する不良を抑える。層間絶縁膜５０は、有機樹脂膜５１および第１無機絶縁膜５２の積層構造を有していることが好ましい。酸素や水分などに対するバリア性の高い第１無機絶縁膜５１により、酸化物半導体膜２０への水分の混入や拡散を抑え、薄膜トランジスタ１の信頼性を向上させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）およびこれを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクティブ駆動方式の液晶表示装置または有機ＥＬ（Electroluminescence ）表示装置では、薄膜トランジスタを駆動素子として用いると共に、映像を書き込むための信号電圧に対応する電荷を保持容量に保持させている。しかし、薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極またはドレイン電極との交差領域に生じる寄生容量が大きくなると、信号電圧が変動してしまい、画質の悪化を引き起こすおそれがある。
【０００３】
特に有機ＥＬ表示装置では、寄生容量が大きい場合には保持容量も大きくする必要があり、画素のレイアウトにおいて配線等の占める割合が大きくなる。その結果、配線間のショート等の確率が増加し、製造歩留まりが低下してしまうという問題が生じる。
【０００４】
そこで、従来では、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）等の酸化物半導体をチャネルに用いた薄膜トランジスタについて、ゲート電極とソース電極またはドレイン電極との交差領域に形成される寄生容量を低減する試みがなされている。
【０００５】
例えば特許文献１および非特許文献１では、酸化物半導体薄膜層のチャネル領域上に、ゲート電極およびゲート絶縁膜を同一形状に形成したのち、酸化物半導体薄膜層のゲート電極およびゲート絶縁膜に覆われていない領域を低抵抗化してソース・ドレイン領域を形成するセルフアライン（自己整合）トップゲート薄膜トランジスタが記載されている。また、非特許文献２には、ゲート電極をマスクとした裏面露光により酸化物半導体膜にソース領域およびドレイン領域を形成するセルフアライン構造のボトムゲート薄膜トランジスタが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２２０８１７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】J.Park、外１１名，“Self-aligned top-gate amorphous gallium indium zinc oxide thin film transistors ”，Applied Physics Letters ，American Institute of Physics ，２００８年，第９３巻，０５３５０１
【非特許文献２】R. Hayashi、外６名，“Improved Amorphous In-Ga-Zn-O TFTs”，ＳＩＤ ０８ ＤＩＧＥＳＴ，２００８年，４２．１，ｐ．６２１−６２４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１および非特許文献１では、ゲート電極およびゲート絶縁膜をエッチングした後に層間絶縁膜を形成するようにしていたので、エッチング後にゲート電極およびゲート絶縁膜の合計厚みに相当する大きな段差が発生し、通常のプラズマＣＶＤ法により形成した絶縁膜のみからなる層間絶縁膜によっては段差を被覆しきれない場合があった。そのため、引き続き形成されるソース電極およびドレイン電極の断線あるいは短絡などの不良を引き起こしやすいという問題があった。また、非特許文献２では、チャネル保護膜をエッチングした後に層間絶縁膜を形成していたので、エッチング後にチャネル保護膜の厚みに相当する段差が発生し、特許文献１および非特許文献１と同様の問題が生じていた。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、層間絶縁膜に起因する不良を抑え、セルフアライン構造の信頼性を向上させることが可能な薄膜トランジスタおよびこれを備えた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による薄膜トランジスタは、以下の（Ａ）〜（Ｄ）の構成要素を備えたものである。
（Ａ）ゲート電極
（Ｂ）ゲート電極に対向してチャネル領域を有すると共にチャネル領域の一方の側にソース領域、他方の側にドレイン領域を有する酸化物半導体膜
（Ｃ）酸化物半導体膜に接して設けられると共に接続孔を有し、有機樹脂膜を含む層間絶縁膜
（Ｄ）接続孔を介してソース領域およびドレイン領域にそれぞれ接続されたソース電極およびドレイン電極
【００１１】
本発明の薄膜トランジスタでは、層間絶縁膜が有機樹脂膜を含んでいるので、層間絶縁膜の厚みを大きくすることが可能となり、ソース電極およびドレイン電極の断線あるいは短絡など、層間絶縁膜に起因する不良が抑えられる。
【００１２】
本発明による表示装置は、薄膜トランジスタおよび画素を備え、薄膜トランジスタは、上記本発明の薄膜トランジスタにより構成されたものである。
【００１３】
本発明の表示装置では、上記本発明の薄膜トランジスタによって画素が駆動され、画像表示がなされる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の薄膜トランジスタによれば、層間絶縁膜が有機樹脂膜を含むようにしたので、ソース電極およびドレイン電極の断線あるいは短絡など、層間絶縁膜に起因する不良を抑え、セルフアライン構造の信頼性を向上させることが可能となる。よって、この薄膜トランジスタを用いて表示装置を構成すれば、寄生容量の小さいセルフアライン構造と共に高い信頼性を有する本発明の薄膜トランジスタにより、高品質な表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜トランジスタの構造を表す断面図である。
【図２】図１に示した薄膜トランジスタの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図３】図２に続く工程を表す断面図である。
【図４】チャネル領域および低抵抗領域のＥＤＸ解析結果を表す図である。
【図５】図１に示した薄膜トランジスタの特性を従来と対比して表す図である。
【図６】変形例１に係る薄膜トランジスタの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図７】図６に続く工程を表す断面図である。
【図８】変形例２に係る薄膜トランジスタの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図９】変形例３に係る薄膜トランジスタの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図１０】変形例４に係る薄膜トランジスタの構成を表す断面図である。
【図１１】図１０に示した薄膜トランジスタの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図１２】図１１に続く工程を表す断面図である。
【図１３】図１２に続く工程を表す断面図である。
【図１４】変形例５に係る薄膜トランジスタの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜トランジスタの構成を表す断面図である。
【図１６】図１５に示した薄膜トランジスタの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態に係る薄膜トランジスタの構成を表す断面図である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態に係る薄膜トランジスタの構成を表す断面図である。
【図１９】図１８に示した薄膜トランジスタの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図２０】図１９に続く工程を表す断面図である。
【図２１】本発明の第５の実施の形態に係る薄膜トランジスタの構成を表す断面図である。
【図２２】本発明の第６の実施の形態に係る薄膜トランジスタの構成を表す断面図である。
【図２３】適用例１に係る表示装置の回路構成を表す図である。
【図２４】図２３に示した画素駆動回路の一例を表す等価回路図である。
【図２５】適用例２の外観を表す斜視図である。
【図２６】（Ａ）は適用例３の表側から見た外観を表す斜視図であり、（Ｂ）は裏側から見た外観を表す斜視図である。
【図２７】適用例４の外観を表す斜視図である。
【図２８】適用例５の外観を表す斜視図である。
【図２９】（Ａ）は適用例６の開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。
【図３０】図１に示した薄膜トランジスタの変形例を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（トップゲート薄膜トランジスタ；層間絶縁膜を第１無機絶縁膜および有機樹脂膜の２層構造とし、第１無機絶縁膜を金属膜の酸化により形成した例）
２．変形例１（第１無機絶縁膜を、金属膜および金属酸化膜を積層し、金属膜を酸化させることにより形成した例）
３．変形例２（低抵抗領域を、プラズマを用いて形成した例）
４．変形例３（低抵抗領域を、シリコン窒化膜からの水素の拡散により形成した例）
５．変形例４（酸化物半導体膜を、非晶質膜および結晶化膜の積層膜を形成し、この積層膜をエッチングにより加工する例）
６．変形例５（酸化物半導体膜を、非晶質膜および未結晶化膜の積層膜を形成し、この積層膜をエッチングにより加工したのちに、非晶質膜をアニールして結晶化膜を形成する例）
７．第２の実施の形態（トップゲート薄膜トランジスタ；層間絶縁膜を有機樹脂膜のみにより構成する例）
８．第３の実施の形態（トップゲート薄膜トランジスタ；層間絶縁膜を第１無機絶縁膜，有機樹脂膜および第２無機絶縁膜の３層構造とし、第１の無機絶縁膜を金属膜の酸化により形成した例）
９．第４の実施の形態（金属膜を酸化させたのち除去し、層間絶縁膜を有機樹脂膜および第２無機絶縁膜の２層構造とする例）
９．第５の実施の形態（ボトムゲート薄膜トランジスタ；層間絶縁膜を第１無機絶縁膜および有機樹脂膜の２層構造とし、第１無機絶縁膜を金属膜の酸化により形成した例）
１０．第６の実施の形態（ボトムゲート薄膜トランジスタ；層間絶縁膜を有機樹脂膜のみにより構成する例）
１１．第７の実施の形態（ボトムゲート薄膜トランジスタ；層間絶縁膜を第１無機絶縁膜，有機樹脂膜および第２無機絶縁膜の３層構造とし、第１無機絶縁膜を金属膜の酸化により形成した例）
１２．第８の実施の形態（金属膜を酸化させたのち除去し、層間絶縁膜を有機樹脂膜および第２無機絶縁膜の２層構造とする例）
１３．適用例
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜トランジスタ１の断面構造を表すものである。薄膜トランジスタ１は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの駆動素子として用いられるものであり、例えば、基板１１に酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０，ゲート電極４０，層間絶縁膜５０，ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄがこの順に積層されたトップゲート型（スタガ型）の構成を有している。
【００１８】
基板１１は、例えば、ガラス基板やプラスチックフィルムなどにより構成されている。プラスチック材料としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などが挙げられる。後述のスパッタ法において、基板１１を加熱することなく酸化物半導体膜２０を成膜するため、安価なプラスチックフィルムを用いることができる。また、基板１１は、目的に応じて、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属基板であってもよい。
【００１９】
酸化物半導体膜２０は、基板１１上に、ゲート電極４０およびその近傍を含む島状に設けられ、薄膜トランジスタ１の活性層としての機能を有するものである。酸化物半導体膜２０は、例えば厚みが５０ｎｍ程度であり、ゲート電極４０に対向してチャネル領域２０Ａを有している。チャネル領域２０Ａ上には、ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０がこの順に同一形状で設けられており、チャネル領域２０Ａの一方の側にはソース領域２０Ｓ、他方の側にはドレイン領域２０Ｄがそれぞれ設けられている。すなわち、この薄膜トランジスタ１は、セルフアライン（自己整合）構造を有するものである。
【００２０】
チャネル領域２０Ａは、酸化物半導体により構成されている。ここで酸化物半導体とは、インジウム，ガリウム，亜鉛，スズ等の元素と、酸素とを含む化合物である。具体的には、非晶質の酸化物半導体としては、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）が挙げられ、結晶性の酸化物半導体としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ），酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ（登録商標）），酸化インジウムガリウム（ＩＧＯ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム（ＩｎＯ）等が挙げられる。
【００２１】
ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄは、それぞれ、上面から深さ方向における一部に低抵抗領域２１を有している。
【００２２】
低抵抗領域２１は、例えば、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度が低いことにより低抵抗化されている。低抵抗領域２１に含まれる酸素濃度は、３０％以下であることが望ましい。低抵抗領域２１中の酸素濃度が３０％を超えると、抵抗が高くなってしまうからである。
【００２３】
あるいは、低抵抗領域２１は、アルミニウムをドーパントとして含んでいることにより低抵抗化されている。低抵抗領域２１に含まれるアルミニウム濃度は、チャネル領域２０Ａよりも高いことが好ましい。
【００２４】
なお、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１以外の領域は、チャネル領域２０Ａと同様に酸化物半導体により構成されている。低抵抗領域２１の深さについては後述する。
【００２５】
ゲート絶縁膜３０は、例えば、厚みが３００ｎｍ程度であり、シリコン酸化膜，シリコン窒化膜，シリコン窒化酸化膜または酸化アルミニウム膜などの単層膜または積層膜により構成されている。特に、シリコン酸化膜または酸化アルミニウム膜は、酸化物半導体膜２０を還元させにくいので好ましい。
【００２６】
ゲート電極４０は、薄膜トランジスタ１にゲート電圧を印加し、このゲート電圧により酸化物半導体膜２０中の電子密度を制御する役割を有するものである。ゲート電極４０は、基板１１上の選択的な領域に設けられ、例えば、厚みが１０ｎｍ〜５００ｎｍ、具体的には２００ｎｍ程度であり、モリブデン（Ｍｏ）により構成されている。ゲート電極４０は低抵抗であることが望ましいので、その構成材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）などの低抵抗金属が好ましい。また、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）よりなる低抵抗層と、チタン（Ｔｉ）またはモリブデン（Ｍｏ）よりなるバリア層とを組み合わせた積層膜も好ましい。ゲート電極４０の低抵抗化が可能となるからである。
【００２７】
層間絶縁膜５０は、酸化物半導体膜４０に接して設けられ、有機樹脂膜５１を含んでいる。これにより、この薄膜トランジスタ１は、層間絶縁膜５０に起因する不良を抑え、セルフアライン構造を有する薄膜トランジスタ１の信頼性を向上させることが可能となっている。
【００２８】
有機樹脂膜５１は、例えば、厚みが２μｍ〜３μｍ程度であり、ポリイミド等のイミド系樹脂，アクリル系樹脂またはノボラック系樹脂等の有機樹脂膜により構成されている。層間絶縁膜５０が有機樹脂膜５１を含むことにより、層間絶縁膜５０を２μｍ程度の厚膜とすることが可能となる。よって、ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０の段差を、十分に厚い層間絶縁膜５０により確実に被覆し、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄの断線あるいは短絡など、層間絶縁膜５０に起因する不良を低減することが可能となる。また、金属配線により形成される配線容量を低減することが可能となり、液晶または有機ＥＬディスプレイの大型化およびハイフレームレート化に十分に対応することが可能となる。
【００２９】
また、層間絶縁膜５０は、有機樹脂膜５１および第１無機絶縁膜５２の積層構造を有していることが好ましい。酸化物半導体膜２０は酸素や水分により電気特性が変化しやすいものであるが、酸素や水分などに対するバリア性の高い第１無機絶縁膜５１により、酸化物半導体膜２０への水分の混入や拡散を抑え、薄膜トランジスタ１の信頼性を向上させることが可能となる。
【００３０】
層間絶縁膜５０は、第１無機絶縁膜５２および有機樹脂膜５１を酸化物半導体膜４０の側からこの順に積層したものであることが好ましい。バリア性の高い第１無機絶縁膜５２により、酸化物半導体膜４０の近くで保護することが可能となるので、より高い効果が得られるからである。
【００３１】
第１無機絶縁膜５２は、例えば、酸化アルミニウム膜，酸化チタン膜または酸化インジウム膜により構成されていることが好ましい。酸化チタン，酸化アルミニウムまたは酸化インジウムよりなる第１無機絶縁膜５２は、外気に対して良好なバリア性を有するので、酸化物半導体膜２０の電気的特性を変化させる酸素や水分の影響を低減し、薄膜トランジスタ１の電気特性を安定化させることが可能となる。第１無機絶縁膜５２の厚みは、例えば２０ｎｍ以下である。
【００３２】
ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄは、層間絶縁膜５０に設けられた接続孔５０Ａを介してソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続されている。ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄは、例えば、厚みが２００ｎｍ程度であり、モリブデン（Ｍｏ）により構成されている。また、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄは、ゲート電極４０と同様に、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）などの低抵抗金属配線により構成されていることが好ましい。更に、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）よりなる低抵抗層と、チタン（Ｔｉ）またはモリブデン（Ｍｏ）よりなるバリア層とを組み合わせた積層膜も好ましい。このような積層膜を用いることにより、配線遅延の少ない駆動が可能となる。
【００３３】
また、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄは、ゲート電極４０直上の領域を回避して設けられていることが望ましい。ゲート電極４０とソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄとの交差領域に形成される寄生容量を低減することが可能となるからである。
【００３４】
この薄膜トランジスタ１は、例えば次のようにして製造することができる。
【００３５】
図２および図３は、薄膜トランジスタ１の製造方法を工程順に表したものである。まず、基板１１の全面に、例えばスパッタリング法により、上述した材料よりなる酸化物半導体膜２０を、５０ｎｍ程度の厚みで形成する。その際、ターゲットとしては、形成しようとする酸化物半導体膜２０と同一組成のセラミックターゲットを用いる。また、酸化物半導体膜２０中のキャリア濃度はスパッタリングの際の酸素分圧に大きく依存するので、所望のトランジスタ特性が得られるように酸素分圧を制御する。
【００３６】
次いで、図２（Ａ）に示したように、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより酸化物半導体膜２０を、チャネル領域２０Ａおよびその一方の側にソース領域２０Ｓ、他方の側にドレイン領域２０Ｄを含む島状に成形する。その際、リン酸と硝酸と酢酸との混合液を用いたウェットエッチングにより加工することが好ましい。リン酸と硝酸と酢酸との混合液は、下地との選択比を十分に大きくすることが可能であり、比較的容易に加工が可能となる。
【００３７】
続いて、図２（Ｂ）に示したように、基板１１および酸化物半導体膜２０の全面に、例えばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ；化学気相成長）法等により、シリコン酸化膜または酸化アルミニウム膜などのゲート絶縁材料膜３０Ａを、３００ｎｍ程度の厚みで形成する。シリコン酸化膜はプラズマＣＶＤ法のほか、反応性スパッタリング法により形成することが可能である。また、酸化アルミニウム膜は、反応性スパッタリング法，ＣＶＤ法または原子層成膜法により形成することが可能である。
【００３８】
そののち、同じく図２（Ｂ）に示したように、ゲート絶縁材料膜３０Ａの全面に、例えばスパッタリング法により、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等の単層膜あるいは積層膜よりなるゲート電極材料膜４０Ａを、２００ｎｍ程度の厚みで形成する。
【００３９】
ゲート電極材料膜４０Ａを形成したのち、図２（Ｃ）に示したように、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより、ゲート電極材料膜４０Ａを所望の形状に成形して、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ上にゲート電極４０を形成する。
【００４０】
引き続き、同じく図２（Ｃ）に示したように、ゲート電極４０をマスクとしてゲート絶縁材料膜３０をエッチングすることによりゲート絶縁膜３０を形成する。このとき、酸化物半導体膜２０をＺｎＯ，ＩＺＯ，ＩＧＯ等の結晶化材料により構成した場合には、ゲート絶縁材料膜３０Ａをエッチングする際に、フッ酸等の薬液を用いて非常に大きなエッチング選択比を維持して容易に加工することが可能となる。これにより、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ上に、ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０がこの順に同一形状で形成される。
【００４１】
ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０を形成したのち、図３（Ａ）に示したように、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０の表面に、例えばスパッタリング法により、チタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ）またはインジウム（Ｉｎ）等の酸素と比較的低温で反応する金属よりなる金属膜５２Ａを、例えば１０ｎｍ以下、具体的には５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みで形成する。
【００４２】
金属膜５２Ａを形成したのち、熱処理を行うことにより、図３（Ｂ）に示したように、金属膜５０Ａが酸化されて第１無機絶縁膜５２が形成される。この金属膜５２Ａの酸化反応には、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄに含まれる酸素の一部が利用される。そのため、金属膜５２Ａの酸化の進行に伴って、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの金属膜５２Ａと接する上面側から、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０中の酸素濃度が低下していく。これにより、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度が低い低抵抗領域２１が形成される。
【００４３】
図４は、上述した製造方法と同様にして、金属膜５２Ａの熱処理を行ったのち、チャネル領域２０Ａ、並びにソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄ中の酸素濃度の深さ方向の依存性をＥＤＸ法（エネルギー分散形Ｘ線分光法）を用いて調べた結果を表したものである。その際、酸化物半導体薄膜２０の材料はＩＧＺＯとし、金属膜５２Ａは厚み５ｎｍのアルミニウム膜とし、熱処理は３００℃のアニールにより行った。
【００４４】
図４に示したように、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄ中の酸素濃度は、深さ方向の全体にわたって、チャネル領域２０Ａ中の酸素濃度よりも低くなっていることが分かる。中でも特に深さ１０ｎｍ以内の領域では、チャネル領域２０Ａ中の酸素濃度と、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄ中の酸素濃度との差がきわめて明瞭になっている。すなわち、低抵抗領域２１は、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向の一部、具体的には１０ｎｍ以内の領域であることが分かる。
【００４５】
また、低抵抗領域２１を形成するために金属膜５２Ａの材料としてアルミニウムを用いた場合には、金属膜５２Ａの熱処理に伴い、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの金属膜５２Ａと接する上面側から、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０中にアルミニウムが拡散する。これにより、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に、アルミニウムをドーパントとして含む低抵抗領域２１が形成される。この低抵抗領域２１に含まれるアルミニウム濃度は、チャネル領域２０Ａよりも高くなる。すなわち、低抵抗領域２１に含まれるアルミニウムは、ドーパントとしてソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄを低抵抗化させる機能も有している。
【００４６】
金属膜５２Ａの熱処理としては、例えば、上述したように、３００℃程度の温度でアニールすることが好ましい。その際、酸素等を含む酸化性のガス雰囲気でアニールを行うことで、低抵抗領域２１の酸素濃度が低くなりすぎるのを抑え、チャネルとなる酸化物半導体膜２０に十分な酸素を供給することが可能となる。よって、後工程で行うアニール工程を削減することが可能となり、工程の簡略化が可能となる。
【００４７】
また、例えば、図３（Ａ）に示した金属膜５２Ａを形成する工程で基板１１の温度を２００℃程度に比較的高い温度とすることにより、図３（Ｂ）に示した熱処理を行わずに低抵抗領域２１を形成することも可能である。この場合には、チャネルとなる酸化物半導体膜２０のキャリア濃度をトランジスタとして必要なレベルに低減することが可能である。
【００４８】
金属膜５２Ａは、上述したように１０ｎｍ以下の厚みで形成することが好ましい。金属膜５２Ａの厚みを１０ｎｍ以下とすれば、酸化性のガス雰囲気中でのアニールを行うことにより、酸素プラズマ中において金属膜５２Ａを完全に酸化することが可能となるからである。よって、完全に酸化されなかった金属膜５２Ａをエッチングにより除去する工程が不要となり、製造工程の簡略化が可能となる。金属膜５２Ａを１０ｎｍ以下の厚みで形成した場合、第１無機絶縁膜５２の厚みは結果として２０ｎｍ以下となる。
【００４９】
その際、金属膜５２Ａを酸化させる方法としては、熱処理のほか、水蒸気雰囲気での酸化、またはプラズマ酸化などの方法により酸化を促進させることも可能である。プラズマ酸化では、例えば、基板１１の温度を２００℃〜４００℃程度にして、酸素や二窒化酸素等の酸素を含むガス雰囲気中でプラズマを発生させて処理することが望ましい。これにより、上述したような外気に対して良好なバリア性を有する第１無機絶縁膜５２を形成することが可能となるからである。
【００５０】
なお、第１無機絶縁膜５２は、酸化物半導体膜２０のソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄ以外に、ゲート絶縁膜３０またはゲート電極４０上などにも形成される。しかし、第１無機絶縁膜５２をエッチングにより除去せずに残しておいてもリーク電流の原因になることはない。
【００５１】
ここで、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の応用において、光を薄膜トランジスタ１の基板１１方向に透過する必要がある場合においては、第１無機絶縁膜５２を残した場合においては、第１無機絶縁膜５２の透過率が低く、輝度が低下してしまいディスプレイとしての表示品位が低下する場合がある。この様な場合においては、酸化物半導体膜２０と接している第１無機絶縁膜５２以外の領域をフォトリソグラフィーとエッチングプロセスを行うことにより除去することも可能である。この様なプロセス工程を経ることで、ディスプレイの透過率を向上させることが可能になるので、液晶ディスプレイや有機ＥＬの応用において、光を薄膜トランジスタ１の基板１１を通して透過する応用に本実施の形態の技術を用いることも可能となる。
【００５２】
低抵抗領域２１を形成したのち、図３（Ｃ）に示したように、第１無機絶縁膜５２上に、例えばスピンコーターまたはスリットコーターを用いて上述した材料よりなる有機樹脂を上述した厚みで塗布し、露光および現像を行うことにより所望のパターンを形成する。続いて例えば２００℃〜３００℃程度の温度でアニールすることにより、図３（Ｃ）に示したように、接続孔５０Ａを有する有機樹脂膜５１を形成する。
【００５３】
このように層間絶縁膜５０が有機樹脂膜５１を含むようにすることにより、ＣＶＤ工程のような真空工程を用いることなく層間絶縁膜５０を形成することが可能となる。よって、酸化物半導体膜２０中の酸素の脱離やＣＶＤ工程で生じる水素等による還元反応の影響を抑制した状態で薄膜トランジスタ１を形成することが可能となる。その結果、電気的安定性や信頼性に優れた薄膜トランジスタ１を形成することが可能となる。
【００５４】
続いて、図１に示したように、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２に接続孔５０Ａを形成する。そののち、層間絶縁膜５０の上に、例えばスパッタリング法により、例えばモリブデン（Ｍｏ）膜を２００ｎｍの厚みで形成し、フォトリソグラフィおよびエッチングにより所定の形状に成形する。これにより、図１に示したように、接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続する。以上により、図１に示した薄膜トランジスタ１が完成する。
【００５５】
この薄膜トランジスタ１では、図示しない配線層を通じてゲート電極４０に所定のしきい値電圧以上の電圧（ゲート電圧）が印加されると、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ中に電流（ドレイン電流）が生じる。ここでは、層間絶縁膜５０が有機樹脂膜５１を含んでいるので、層間絶縁膜５０の厚みを大きくすることが可能となっており、ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０の段差が、十分に厚い層間絶縁膜５０により確実に被覆されている。よって、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄの断線あるいは短絡など、層間絶縁膜５０に起因する不良が抑えられる。
【００５６】
また、酸化物半導体膜２０のソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における少なくとも一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度が低く、および／またはアルミニウムをドナーとして多く含む低抵抗領域２１が設けられているので、素子特性が安定したものとなる。
【００５７】
図５（Ａ）は、実際に上述した製造方法により層間絶縁膜５０に有機樹脂膜５１を含む薄膜トランジスタ１を作製し、トランジスタ特性を調べた結果を表したものである。その際、第１無機絶縁膜５２としては厚み１０ｎｍの酸化アルミニウム膜、有機樹脂膜５１としては厚み３μｍのポリイミド膜を形成した。また、薄膜トランジスタ作製の最終工程には、酸素濃度４０％の窒素と酸素とのガス雰囲気中において３００℃、１時間のアニールを行った。
【００５８】
一方、層間絶縁膜としてプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を２００ｎｍの厚みで形成したことを除いては、図５（Ａ）の場合と同様にして薄膜トランジスタを作製し、トランジスタ特性を調べた。薄膜トランジスタ作製の最終工程には、図５（Ａ）の場合と同様に、酸素濃度４０％の窒素と酸素とのガス雰囲気中において３００℃、１時間のアニールを行った。得られた結果を図５（Ｂ）に示す。
【００５９】
図５（Ａ）から分かるように、層間絶縁膜５０として酸化アルミニウムよりなる第１無機絶縁膜５２およびポリイミド膜よりなる有機樹脂膜５１を形成した薄膜トランジスタ１では、オフ電流が十分に低く抑えられた良好な特性が得られた。これに対して、層間絶縁膜にシリコン酸化膜を用いた場合には、図５（Ｂ）から分かるように、ゲート電極にマイナス電圧を印加してもオフ状態にならなかった。
【００６０】
この理由としては、層間絶縁膜５０として第１無機絶縁膜５２および有機樹脂膜５１の積層構造を有する薄膜トランジスタ１では、ゲート電極４０およびゲート絶縁膜３０の加工後に形成された段差が、十分に厚い層間絶縁膜５０で被覆され、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄの断線あるいは短絡など、層間絶縁膜５０に起因する不良が低減されたからであると考えられる。また、薄膜トランジスタ作製の最終工程において酸化性ガス雰囲気中でのアニール工程により酸素の拡散が促進され、酸化物半導体膜２０中に十分な量の酸素を供給することが可能になったということも考えられる。
【００６１】
一方、層間絶縁膜としてシリコン酸化膜を用いた場合には、層間絶縁膜の厚みが薄く、不良の発生が十分に抑えられなかったことに加えて、アニール工程で十分な酸素を供給することが困難であったので、オフ状態にならないＴＦＴ特性になったものと考えられる。この場合にも、酸化性ガス雰囲気でのアニール時間を１０時間程度にすれば、オフ状態になるＴＦＴ特性が得られるが、製造時間が非常に長くなってしまうという問題が生じる。
【００６２】
すなわち、層間絶縁膜５０として酸化アルミニウムよりなる第１無機絶縁膜５２およびポリイミドよりなる有機樹脂膜５１を形成することにより、セルフアライン構造により寄生容量を低減すると共に素子特性および信頼性に優れた薄膜トランジスタ１を実現できることが分かった。
【００６３】
このように本実施の形態の薄膜トランジスタ１では、層間絶縁膜５０が有機樹脂膜５１を含むようにしたので、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄの断線あるいは短絡など、層間絶縁膜５０に起因する不良を抑え、セルフアライン構造のトップゲート薄膜トランジスタ１の素子特性および信頼性を向上させることが可能となる。よって、この薄膜トランジスタ１を用いてアクティブ駆動方式のディスプレイを構成すれば、寄生容量の小さいセルフアライン構造と共に良好な素子特性および高い信頼性を有する薄膜トランジスタ１により、高品質な表示が可能となり、大画面化、高精細化、ハイフレームレート化に対応可能となる。また、保持容量の小さいレイアウトを適用することが可能となり、画素レイアウトにおける配線の占める割合を小さくすることが可能となる。よって、配線間ショートによる欠陥の発生確率を小さくし、製造歩留まりを高めることが可能となる。
【００６４】
（変形例１）
図６および図７は、本発明の変形例１に係る薄膜トランジスタ１の製造方法を工程順に表したものである。この製造方法は、第１無機絶縁膜５２を、金属膜５２Ａおよび金属酸化膜５２Ｂを積層し、金属膜５２Ａを酸化させることにより形成したことにおいて、上記第１の実施の形態の製造方法とは異なるものである。なお、第１の実施の形態と製造工程が重複する部分については、図２を参照して説明する。
【００６５】
まず、第１の実施の形態と同様にして、図２（Ａ）ないし図２（Ｃ）に示した工程により、基板１１に、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０を形成する。
【００６６】
次いで、図６（Ａ）に示したように、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０の表面に、例えばスパッタリング法により、チタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ）またはインジウム（Ｉｎ）等の酸素と比較的低温で反応する金属よりなる金属膜５２Ａを、例えば１０ｎｍ以下、具体的には５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みで形成する。
【００６７】
続いて、同じく図６（Ａ）に示したように、スパッタ装置のチャンバ（図示せず）内で、金属膜５２Ａに連続して、金属膜５２Ａの上に、酸化アルミニウム膜，酸化チタン膜または酸化インジウム膜よりなる金属酸化膜５２Ｂを、例えば１０ｎｍないし５０ｎｍの厚みで形成する。
【００６８】
金属膜５２Ａおよび金属酸化膜５２Ｂを形成したのち、第１の実施の形態と同様の熱処理を行うことにより、図６（Ｂ）に示したように、金属膜５２Ａが酸化されて第１無機絶縁膜５２が形成される。第１無機絶縁膜５２の厚みは、金属膜５２Ａの酸化後の厚み（金属膜５２Ａを１０ｎｍ以下の厚みで形成した場合、２０ｎｍ以下）と、金属酸化膜５２Ｂの厚みとの合計厚みとなる。よって、第１無機絶縁膜５２の厚みを厚くすることが可能となり、薄膜トランジスタ１の信頼性を更に向上させることが可能となる。
【００６９】
また、第１無機絶縁膜５２が形成されるのと同時に、第１の実施の形態と同様にして、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度が低い低抵抗領域２１が形成される。
【００７０】
金属膜５２Ａの熱処理としては、例えば、第１の実施の形態と同様に、３００℃程度の温度でアニールすることが好ましい。その際、酸素等を含む酸化性のガス雰囲気でアニールを行うことで、低抵抗領域２１の酸素濃度が低くなりすぎるのを抑え、チャネルとなる酸化物半導体膜２０に十分な酸素を供給することが可能となる。よって、後工程で行うアニール工程を削減することが可能となり、工程の簡略化が可能となる。
【００７１】
また、例えば、図６（Ａ）に示した金属膜５２Ａを形成する工程で基板１１の温度を２００℃程度に比較的高い温度とすることにより、図６（Ｂ）に示した熱処理を行わずに低抵抗領域２１を形成することも可能である。この場合には、チャネルとなる酸化物半導体膜２０のキャリア濃度をトランジスタとして必要なレベルに低減することが可能である。
【００７２】
金属膜５２Ａは、上述したように１０ｎｍ以下の厚みで形成することが好ましい。金属膜５２Ａの厚みを１０ｎｍ以下とすれば、金属膜５２Ａと金属酸化膜５２Ｂとを連続的に形成することにより、酸素プラズマ中において金属膜５２Ａを完全に酸化することが可能となるからである。よって、完全に酸化されなかった金属膜５２Ａをエッチングにより除去する工程が不要となり、製造工程の簡略化が可能となる。
【００７３】
その際、金属膜５２Ａを酸化させる方法としては、第１の実施の形態と同様に、熱処理のほか、水蒸気雰囲気での酸化、またはプラズマ酸化などの方法により酸化を促進させることも可能である。特にプラズマ酸化は、変形例２で後述するように、後工程でシリコン酸化膜等よりなる第１層間絶縁膜５２をプラズマＣＶＤ法により形成する直前に実施することが可能であり、特に工程を増やす必要がないという利点がある。プラズマ酸化では、例えば、基板１１の温度を２００℃〜４００℃程度にして、酸素や二窒化酸素等の酸素を含むガス雰囲気中でプラズマを発生させて処理することが望ましい。これにより、上述したような外気に対して良好なバリア性を有する第１無機絶縁膜５２を形成することが可能となるからである。
【００７４】
なお、第１無機絶縁膜５２は、第１の実施の形態と同様に、酸化物半導体膜２０のソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄ以外に、ゲート絶縁膜３０またはゲート電極４０上などにも形成される。しかし、第１無機絶縁膜５２をエッチングにより除去せずに残しておいてもリーク電流の原因になることはない。
【００７５】
低抵抗領域２１を形成したのち、図６（Ｃ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、第１無機絶縁膜５２上に、接続孔５０Ａを有する有機樹脂膜５１を形成する。
【００７６】
続いて、図７に示したように、第１の実施の形態と同様にして、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２に接続孔５０Ａを形成し、この接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続する。以上により、薄膜トランジスタ１が完成する。
【００７７】
本変形例１では、第１の実施の形態の効果に加えて、第１無機絶縁膜５２を、金属膜５２Ａおよび金属酸化膜５２Ｂを積層し、金属膜５２Ａを酸化させることにより形成するようにしたので、第１無機絶縁膜５２の厚みを厚くすることが可能となる。よって、薄膜トランジスタ１の信頼性を更に向上させることが可能となる。
【００７８】
（変形例２）
図８は、本発明の変形例２に係る薄膜トランジスタ１の製造方法を工程順に表したものである。この製造方法は、低抵抗領域２１を、プラズマを用いて形成したことにおいて、上記第１の実施の形態の製造方法とは異なるものである。なお、第１の実施の形態と製造工程が重複する部分については、図１および図２を参照して説明する。
【００７９】
まず、第１の実施の形態と同様にして、図２（Ａ）ないし図２（Ｃ）に示した工程により、基板１１に、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０を形成する。
【００８０】
次いで、図８（Ａ）に示したように、プラズマＣＶＤ装置（図示せず）内で、水素，アルゴン，アンモニアガス等のプラズマＰを発生させ、酸化物半導体膜２０のソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０ＤをプラズマＰに曝す。これにより、図８（Ｂ）に示したように、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に、例えば１％程度の原子濃度の水素が導入され、低抵抗領域２１が形成される。なお、低抵抗領域２１は、プラズマＣＶＤ法などによる水素ガスを含むプラズマ処理のほか、イオンドーピングまたはイオン注入により形成することも可能である。
【００８１】
続いて、図８（Ｃ）に示したように、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０の上に第１無機絶縁膜５２を形成する。第１無機絶縁膜５２としては、例えばプラズマＣＶＤ法により、例えばシリコン酸化膜あるいは酸化アルミニウム膜、またはそれらの積層膜を形成することが好ましい。このようにすれば、第１無機絶縁膜５２をプラズマＣＶＤ法により形成する直前に、プラズマＰを用いて低抵抗領域２１を形成することが可能であり、特に工程を増やす必要がないという利点がある。
【００８２】
シリコン酸化膜はプラズマＣＶＤ法により形成することが可能である。酸化アルミニウム膜は、アルミニウムをターゲットとしたＤＣまたはＡＣ電源による反応性スパッタリング法により形成することが望ましい。高速に成膜することが可能となるからである。第１無機絶縁膜５２の厚みは、例えばスパッタリング法で酸化アルミニウム膜を成膜する場合、例えば５０ｎｍ以下と厚く形成することが可能である。
【００８３】
そののち、同じく図８（Ｃ）に示したように、第１無機絶縁膜５２上に、第１の実施の形態と同様にして、接続孔５０Ａを有する有機樹脂膜５１を形成する。
【００８４】
続いて、図１に示したように、第１の実施の形態と同様にして、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２に接続孔５０Ａを形成し、この接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続する。以上により、薄膜トランジスタ１が完成する。
【００８５】
本変形例２では、層間絶縁膜５０が有機樹脂膜５１を含むようにしたので、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００８６】
（変形例３）
図９は、本発明の変形例３に係る薄膜トランジスタ１の製造方法を工程順に表したものである。この製造方法は、低抵抗領域２１を、シリコン窒化膜からの水素の拡散により形成したことにおいて、上記第１の実施の形態の製造方法とは異なるものである。なお、第１の実施の形態と製造工程が重複する部分については、図１および図２を参照して説明する。
【００８７】
まず、第１の実施の形態と同様にして、図２（Ａ）ないし図２（Ｃ）に示した工程により、基板１１に、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０を形成する。
【００８８】
次いで、図９（Ａ）に示したように、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０の表面に、例えばプラズマＣＶＤ法により、シリコン窒化膜などの膜中に水素を多く含有する絶縁膜よりなる第１無機絶縁膜５２を形成する。このとき、第１無機絶縁膜５２からソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄに水素が拡散することにより、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に、例えば１％程度の原子濃度の水素が導入され、低抵抗領域２１が形成される。
【００８９】
続いて、図９（Ｂ）に示したように、第１無機絶縁膜５２上に、第１の実施の形態と同様にして、接続孔５０Ａを有する有機樹脂膜５１を形成する。
【００９０】
続いて、図１に示したように、第１の実施の形態と同様にして、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２に接続孔５０Ａを形成し、この接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続する。以上により、薄膜トランジスタ１が完成する。
【００９１】
本変形例３では、層間絶縁膜５０が有機樹脂膜５１を含むようにしたので、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００９２】
なお、本変形例３においては、第１無機絶縁膜５２を形成する前に、変形例２と同様にして、図８（Ａ）に示した工程により、酸化物半導体膜２０のソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄを水素，アルゴン，アンモニアガス等のプラズマＰに曝すことにより、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に低抵抗領域２１を形成するようにしてもよい。
【００９３】
（変形例４）
図１０は、本発明の変形例４に係る薄膜トランジスタ１Ａの断面構成を表したものである。この薄膜トランジスタ１Ａは、酸化物半導体膜２０を非晶質膜２２および結晶化膜２３の積層構造としたことを除いては、上記第１の実施の形態の薄膜トランジスタ１と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００９４】
基板１１，ゲート絶縁膜３０，ゲート電極４０，層間絶縁膜５０，ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄについては、第１の実施の形態と同様である。
【００９５】
酸化物半導体膜２０は、非晶質膜２２および結晶化膜２３の積層構造を有している。ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄは、結晶化膜２３に接して設けられている。具体的には、酸化物半導体膜２０は、基板１１側から非晶質膜２２および結晶化膜２３をこの順に積層した構造を有している。
【００９６】
非晶質膜２２は、薄膜トランジスタ１のチャネルとしての機能を有するものであり、酸化物半導体膜２０の基板１１側に設けられている。非晶質膜２２は、例えば、厚みが１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度であり、ＩＧＺＯなどのアモルファス状態の酸化物半導体により構成されている。アモルファス状態の酸化物半導体膜をチャネルに用いたＴＦＴでは、均一性に優れた電気特性が得られる。
【００９７】
結晶化膜２３は、製造工程において上層とのエッチング選択比を確保するためのものであり、酸化物半導体膜２０のソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄ側に設けられている。結晶化膜２３は、例えば、厚みが１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度であり、酸化亜鉛，ＩＺＯ，ＩＧＯなどの結晶化状態の酸化物半導体により構成されている。結晶化状態の酸化物半導体は、薬液に対する耐性が高く、製造工程において上層をエッチングする際に酸化物半導体膜２０の意図しないエッチングを抑えることが可能となる。よって、酸化物半導体膜２０の厚みを厚くする必要がなくなり、良好な電気特性が得られる。
【００９８】
なお、酸化物半導体膜２０の厚み（非晶質膜２２および結晶化膜２３の合計厚み）は、製造工程でのアニールによる酸素供給効率を考慮すると、例えば２０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であることが望ましい。
【００９９】
酸化物半導体膜２０のソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄは、第１の実施の形態と同様に、それぞれ、上面から深さ方向における一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度が低い低抵抗領域２１を有している。なお、図１０では、低抵抗領域２１の深さと結晶膜２３の厚みとが等しくなっている場合を表しているが、低抵抗領域２１は、結晶膜２３の上面から深さ方向における一部に設けられていてもよい。また、低抵抗領域２１は、結晶膜２３の上面から深さ方向における全部と、非結晶膜２２の結晶膜２３との界面から深さ方向における一部に設けられていてもよい。
【０１００】
この薄膜トランジスタ１Ａは、例えば次のようにして製造することができる。
【０１０１】
図１１ないし図１３は、この薄膜トランジスタ１Ａの製造方法を工程順に表したものである。まず、図１１（Ａ）に示したように、基板１１に、例えばスパッタリング法により、上述した厚みおよび材料よりなる非晶質膜２２を形成する。具体的には、例えばＩＧＺＯよりなる非晶質膜２２を形成する場合には、ＩＧＺＯ膜のセラミックをターゲットとしたＤＣスパッタ法を用い、アルゴンと酸素との混合ガスによるプラズマ放電にてゲート絶縁膜３０上に非晶質膜４１を形成する。なお、プラズマ放電の前に真空容器（図示せず）内の真空度が１×１０-4Ｐａ以下になるまで排気したのち、アルゴンと酸素との混合ガスを導入する。
【０１０２】
このとき、チャネルとなる非晶質膜２２中のキャリア濃度は、酸化物形成の際のアルゴンと酸素との流量比を変化させることで制御することが可能である。
【０１０３】
次いで、同じく図１１（Ａ）に示したように、例えばスパッタリング法により、上述した厚みおよび材料よりなる結晶化膜２３を形成する。具体的には、例えばＩＺＯよりなる結晶化膜２３を形成する場合には、ＩＺＯ膜のセラミックをターゲットとしたＤＣスパッタ法を用いる。このようにして、非晶質膜２２および結晶化膜２３の積層膜２４が形成される。
【０１０４】
続いて、図１１（Ｂ）に示したように、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより積層膜２４を所定の形状、例えばゲート電極４０およびその近傍を含むことが可能な島状に成形する。これにより、非晶質膜２２および結晶化膜２３の積層構造を有する酸化物半導体膜２０が形成される。
【０１０５】
そののち、図１１（Ｃ）に示したように、基板１１および酸化物半導体膜２０の全面に、第１の実施の形態と同様にして、ゲート絶縁材料膜３０Ａおよびゲート電極材料膜４０Ａをこの順に形成する。
【０１０６】
ゲート電極材料膜４０Ａを形成したのち、図１１（Ｄ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより、ゲート電極材料膜４０Ａを所望の形状に成形して、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ上にゲート電極４０を形成する。
【０１０７】
引き続き、同じく図１１（Ｄ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、ゲート電極４０をマスクとしてゲート絶縁材料膜３０をエッチングすることによりゲート絶縁膜３０を形成する。このとき、酸化物半導体膜２０が基板１１側から非晶質膜２２および結晶化膜２３をこの順に積層した構造を有しているので、ゲート絶縁材料膜３０Ａをエッチングする際に、フッ酸等の薬液を用いて非常に大きなエッチング選択比を維持して容易に加工することが可能となる。これにより、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ上に、ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０がこの順に同一形状で形成される。
【０１０８】
ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０を形成したのち、図１２（Ａ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０の表面に、例えばスパッタリング法により、チタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ）またはインジウム（Ｉｎ）等の酸素と比較的低温で反応する金属よりなる金属膜５２Ａを、例えば１０ｎｍ以下、具体的には５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みで形成する。
【０１０９】
金属膜５２Ａを形成したのち、第１の実施の形態と同様にして、熱処理を行うことにより、図１２（Ｂ）に示したように、金属膜５０Ａが酸化されて第１無機絶縁膜５２が形成されると同時に、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度が低い低抵抗領域２１が形成される。
【０１１０】
低抵抗領域２１を形成したのち、図１２（Ｃ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、第１無機絶縁膜５２上に、接続孔５０Ａを有する有機樹脂膜５１を形成する。
【０１１１】
有機樹脂膜５１を形成したのち、図１３に示したように、この層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２に例えばエッチングにより接続孔５０Ａを設け、この接続孔５０Ａ内に酸化物半導体膜２０の結晶化層２３を露出させる。このとき、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２が結晶化膜２３の上に設けられているので、結晶化膜２３のエッチングレートが層間絶縁膜８０およびゲート絶縁膜３０に比べて十分に低くなり、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２と酸化物半導体膜２０とのウェットエッチング選択比が高くなる。よって、酸化物半導体膜２０のエッチングを抑制したままで層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２を選択的にエッチングし、接続孔５０Ａを容易に形成することが可能となる。また、ドライエッチングにより加工しにくい酸化アルミニウム膜よりなる第１無機絶縁膜５２もウェットエッチングにより容易に加工することが可能となる。
【０１１２】
続いて、図１０に示したように、第１の実施の形態と同様にして、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄを形成し、接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続する。以上により、図１０に示した薄膜トランジスタ１Ｂが完成する。
【０１１３】
このように本変形例４では、酸化物半導体膜２０を、非晶質膜２２および結晶化膜２３の積層構造としたので、非晶質膜２２により、均一性の高い電気特性を得ることが可能となる。また、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄを結晶化膜２３に接して設けるようにしたので、製造工程においてゲート絶縁膜３０または第１無機絶縁膜５２をエッチングする際に酸化物半導体膜２０がエッチングされてしまうことを抑えることが可能となる。よって、酸化物半導体膜２０の厚みを厚くする必要がなくなり、良好な電気特性を得ると共に、成膜時間の短縮および低コスト化が可能となる。
【０１１４】
（変形例５）
図１４は、本発明の変形例５に係る薄膜トランジスタ１Ａの製造方法を工程順に表したものである。この製造方法は、非晶質膜２２および非晶質膜２３Ａの積層膜を形成し、この積層膜をエッチングにより加工したのちに、非晶質膜２３Ａをアニールして結晶化膜を形成するようにしたことにおいて、上記変形例４の製造方法とは異なるものである。なお、変形例４と製造工程が重複する部分については、図１１ないし図１３を参照して説明する。
【０１１５】
まず、図１４（Ａ）に示したように、変形例４と同様にして、基板１１に、例えばスパッタリング法により、上述した厚みおよび材料よりなる非晶質膜２２を形成する。
【０１１６】
次いで、同じく図４（Ａ）に示したように、例えばスパッタリング法により、非晶質膜４１よりも低融点の酸化物半導体よりなる非晶質膜２３Ａを形成する。具体的には、例えばＩＺＯよりなる非晶質膜２３Ａを形成する場合には、ＩＺＯ膜のセラミックをターゲットとしたＤＣスパッタ法を用い、スパッタリング条件を制御することにより非晶質状態のＩＺＯよりなる非晶質膜２３Ａを形成する。このようにして、非晶質膜２２および非晶質膜２３Ａの積層膜２４Ａが形成される。
【０１１７】
積層膜２４Ａを形成したのち、図１４（Ｂ）に示したように、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより積層膜２４Ａを所定の形状、例えばゲート電極２０およびその近傍を含むことが可能な島状に成形する。このとき、非晶質膜２２および非晶質膜２３Ａはいずれも非晶質状態なので、リン酸，硝酸および酢酸を含む混合液等によりウェットエッチングすることで低コスト化が可能である。
【０１１８】
積層膜４３Ａを成形したのち、図１４（Ｃ）に示したように、非晶質膜２３Ａに対して例えば２００℃〜４００℃程度のアニール処理Ａを行うことにより結晶化膜２３を形成する。これにより、非晶質膜２２および結晶化膜２３の積層構造を有する酸化物半導体膜２０が形成される。
【０１１９】
酸化物半導体膜２０を形成したのち、図１４（Ｄ）に示したように、変形例４と同様にして、基板１１および酸化物半導体膜２０の全面に、ゲート絶縁材料膜３０Ａおよびゲート電極材料膜４０Ａをこの順に形成する。
【０１２０】
ゲート電極材料膜４０Ａを形成したのち、図１４（Ｅ）に示したように、変形例４と同様にして、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより、ゲート電極材料膜４０Ａを所望の形状に成形して、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ上にゲート電極４０を形成する。
【０１２１】
引き続き、同じく図１４（Ｅ）に示したように、変形例４と同様にして、ゲート電極４０をマスクとしてゲート絶縁材料膜３０をエッチングすることによりゲート絶縁膜３０を形成する。このとき、酸化物半導体膜２０が基板１１側から非晶質膜２２および結晶化膜２３をこの順に積層した構造を有しているので、ゲート絶縁材料膜３０Ａをエッチングする際に、フッ酸等の薬液を用いて非常に大きなエッチング選択比を維持して容易に加工することが可能となる。これにより、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ上に、ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０がこの順に同一形状で形成される。
【０１２２】
ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０を形成したのち、変形例４と同様にして、図１２（Ａ）に示した工程により、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０の表面に、例えばスパッタリング法により、チタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ）またはインジウム（Ｉｎ）等の酸素と比較的低温で反応する金属よりなる金属膜５２Ａを、例えば１０ｎｍ以下、具体的には５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みで形成する。
【０１２３】
金属膜５２Ａを形成したのち、変形例４と同様にして、図１２（Ｂ）に示した工程により、熱処理を行う。これにより、金属膜５０Ａが酸化されて第１無機絶縁膜５２が形成されると同時に、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度が低い低抵抗領域２１が形成される。
【０１２４】
低抵抗領域２１を形成したのち、変形例４と同様にして、図１２（Ｃ）に示した工程により、第１無機絶縁膜５２上に、接続孔５０Ａを有する有機樹脂膜５１を形成する。
【０１２５】
有機樹脂膜５１を形成したのち、変形例４と同様にして、図１３に示した工程により、この層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２に例えばエッチングにより接続孔５０Ａを設け、この接続孔５０Ａ内に酸化物半導体膜２０の結晶化層２３を露出させる。このとき、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２が結晶化膜２３の上に設けられているので、結晶化膜２３のエッチングレートが層間絶縁膜８０およびゲート絶縁膜３０に比べて十分に低くなり、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２と酸化物半導体膜２０とのウェットエッチング選択比が高くなる。よって、酸化物半導体膜２０のエッチングを抑制したままで層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２を選択的にエッチングし、接続孔５０Ａを容易に形成することが可能となる。また、ドライエッチングにより加工しにくい酸化アルミニウム膜よりなる第１無機絶縁膜５２もウェットエッチングにより容易に加工することが可能となる。
【０１２６】
続いて、図１０に示したように、変形例４と同様にして、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄを形成し、接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続する。以上により、図１０に示した薄膜トランジスタ１Ｂが完成する。
【０１２７】
このように本変形例５では、酸化物半導体よりなる非晶質膜２２および非晶質膜２２よりも低融点の酸化物半導体よりなる非晶質膜２３Ａの積層膜２４Ａを形成したのち、この積層膜２４Ａをエッチングにより成形するようにしたので、低コストなウェットエッチングにより積層膜２４Ａを容易に所定の形状に加工することが可能となる。また、非晶質膜２３Ａをアニール処理することにより結晶化膜２３を形成し、非晶質膜２２および結晶化膜２３の積層構造を有する酸化物半導体膜２０を形成するようにしたので、製造工程においてゲート絶縁膜３０または第１無機絶縁膜５２と酸化物半導体膜２０とのウェットエッチング選択比を高めることが可能となる。よって、変形例４と同様に、酸化物半導体膜２０の厚みを厚くする必要がなくなり、良好な電気特性を得ると共に、成膜時間の短縮および低コスト化が可能となる。
【０１２８】
（第２の実施の形態）
図１５は、本発明の第２の実施の形態に係る薄膜トランジスタ２の断面構成を表したものである。この薄膜トランジスタ２は、層間絶縁膜５０を有機樹脂膜５１のみにより構成したことを除いては、上記第１の実施の形態の薄膜トランジスタ１と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
【０１２９】
この薄膜トランジスタ２は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、上記第１の実施の形態と同様にして、図２（Ａ）ないし図３（Ｂ）に示した工程により、基板１１に、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０，ゲート電極４０および金属膜５２Ａを形成し、金属膜５２Ａの熱処理により低抵抗領域２１および第１無機絶縁膜５２を形成する。
【０１３０】
次いで、図１６（Ａ）に示したように、エッチングにより第１無機絶縁膜５２を除去する。その際、塩素等を含むガスを用いたドライエッチング法により、第１無機絶縁膜５２および完全に酸化されなかった金属膜５２Ａを容易に除去することが可能である。
【０１３１】
続いて、図１６（Ｂ）に示したように、第１無機絶縁膜５２上に、第１の実施の形態と同様にして、接続孔５０Ａを有する有機樹脂膜５１を形成する。
【０１３２】
続いて、図１５に示したように、第１の実施の形態と同様にして、接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続する。以上により、薄膜トランジスタ２が完成する。
【０１３３】
本実施の形態では、エッチングにより第１無機絶縁膜５２および完全に酸化されなかった金属膜５２Ａを除去し、層間絶縁膜５０を有機樹脂膜５１のみにより構成するようにしたので、第１の実施の形態に比べて更にリーク電流を低減することが可能となる。
【０１３４】
なお、本実施の形態では低抵抗領域２１を金属膜５２Ａの酸化により形成する場合について説明したが、低抵抗領域２１は、変形例２と同様にプラズマを用いて形成してもよい。また、低抵抗領域２１は、変形例３と同様に、窒化シリコン膜からの水素の拡散を用いて形成してもよい。
【０１３５】
（第３の実施の形態）
図１７は、本発明の第３の実施の形態に係る薄膜トランジスタ３の断面構成を表したものである。この薄膜トランジスタ３は、層間絶縁膜５０を第１無機絶縁膜５２，有機樹脂膜５１および第２無機絶縁膜５３を酸化物半導体膜２０の側からこの順に積層したものとしたことを除いては、上記第１の実施の形態の薄膜トランジスタ１と同様の構成を有している。
【０１３６】
第２無機絶縁膜５３は、第１無機絶縁膜５２と同様に酸化物半導体膜２０への水分の混入や拡散を抑え、薄膜トランジスタ３の信頼性を更に向上させるためのものである。第２無機絶縁膜５３は、例えば、厚みが１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であり、酸化アルミニウムにより構成されていることが望ましい。
【０１３７】
この薄膜トランジスタ３は、有機樹脂膜５１を形成したのち、有機樹脂膜５１の上に、例えばスパッタリング法により、上述した厚みおよび材料よりなる第２無機絶縁膜５２を形成し、第１無機絶縁膜５２および第２無機絶縁膜５３に接続孔５０Ａを設け、この接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続することを除いては、第１の実施の形態と同様にして製造することができる。
【０１３８】
このように本実施の形態では、層間絶縁膜５０を第１無機絶縁膜５２，有機樹脂膜５１および第２無機絶縁膜５３を酸化物半導体膜２０の側からこの順に積層したものとしたので、薄膜トランジスタ３の信頼性を更に向上させることが可能となる。
【０１３９】
（第４の実施の形態）
図１８は、本発明の第４の実施の形態に係る薄膜トランジスタ４の断面構成を表したものである。この薄膜トランジスタ４は、基板１１上にゲート電極４０，ゲート絶縁膜３０および酸化物半導体膜２０，チャネル保護膜７０，層間絶縁膜５０（第１無機絶縁膜５２および有機樹脂膜５１），ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをこの順に積層したボトムゲート薄膜トランジスタである。このことを除いては、この薄膜トランジスタ４は、上記第１の実施の形態の薄膜トランジスタ１と同様の構成を有している。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
【０１４０】
チャネル保護膜７０は、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ上に設けられ、例えば、厚みが２００ｎｍ程度であり、シリコン酸化膜，シリコン窒化膜または酸化アルミニウム膜の単層膜または積層膜により構成されている。
【０１４１】
この薄膜トランジスタ４は、例えば次のようにして製造することができる。なお、第１の実施の形態と同一の工程については第１の実施の形態を参照して説明する。
【０１４２】
まず、基板１１上の全面に例えばスパッタリング法や蒸着法を用いて、ゲート電極４０の材料となるモリブデン（Ｍｏ）膜を、例えば２００ｎｍ程度の厚みで形成する。このモリブデン膜を、例えばフォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることにより、図１９（Ａ）に示したように、ゲート電極４０を形成する。
【０１４３】
次いで、同じく図１９（Ａ）に示したように、ゲート電極４０を形成した基板１１の全面に、例えばプラズマＣＶＤ法により、シリコン酸化膜または酸化アルミニウム膜などのゲート絶縁膜３０を、３００ｎｍ程度の厚みで形成する。
【０１４４】
次いで、図１９（Ｂ）に示したように、ゲート絶縁膜３０の上に、第１の実施の形態と同様にして、酸化物半導体膜２０を形成する。
【０１４５】
続いて、酸化物半導体膜２０およびゲート絶縁膜３０上の全面に、シリコン酸化膜，シリコン窒化膜または酸化アルミニウム膜の単層膜または積層膜よりなるチャネル保護材料膜を、２００ｎｍ程度の厚みで形成する。そののち、ゲート電極４０をマスクとした裏面露光により、図１９（Ｃ）に示したように、自己整合的にゲート電極４０と近い位置にチャネル保護膜７０を形成する。
【０１４６】
チャネル保護膜７０を形成したのち、図１９（Ｄ）に示したように、酸化物半導体膜２０およびチャネル保護膜７０の上に、第１の実施の形態と同様にして、金属膜５２Ａを形成する。
【０１４７】
引き続き、図２０（Ａ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、熱処理により、金属膜５２Ａを酸化させて第１無機絶縁膜５２を形成すると共に、ソース領域２０Ａおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向の一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度の低い低抵抗領域２１を形成する。
【０１４８】
低抵抗領域２１および第１無機絶縁膜５２を形成したのち、図２０（Ｂ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、第１無機絶縁膜５２の上に、接続孔５０Ａを有する有機材料膜５１を形成する。
【０１４９】
有機材料膜５１を形成したのち、図１８に示したように、第１の実施の形態と同様にして、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２に接続孔５０Ａを設け、この接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続する。以上により、図１８に示した薄膜トランジスタ４が完成する。
【０１５０】
この薄膜トランジスタ４では、層間絶縁膜５０が有機樹脂膜５１を含んでいるので、層間絶縁膜５０の厚みを大きくすることが可能となっており、チャネル保護膜７０の段差が、十分に厚い層間絶縁膜５０により確実に被覆されている。よって、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄの断線あるいは短絡など、層間絶縁膜５０に起因する不良が抑えられる。よって、セルフアライン構造のボトムゲート薄膜トランジスタ４の素子特性および信頼性を向上させることが可能となる。
【０１５１】
（第５の実施の形態）
図２１は、本発明の第５の実施の形態に係る薄膜トランジスタ５の断面構成を表したものである。この薄膜トランジスタ５は、層間絶縁膜５０を有機樹脂膜５１のみにより構成したことを除いては、第４の実施の形態の薄膜トランジスタ４と同様の構成を有し、同様にして製造することができる。この薄膜トランジスタ５の作用および効果は、第１，第２および第４の実施の形態と同様である。
【０１５２】
（第６の実施の形態）
図２２は、本発明の第６の実施の形態に係る薄膜トランジスタ６の断面構成を表したものである。この薄膜トランジスタ６は、層間絶縁膜５０を第１無機絶縁膜５２，有機樹脂膜５１および第２無機絶縁膜５３を酸化物半導体膜２０の側からこの順に積層したものとしたことを除いては、第４の実施の形態の薄膜トランジスタ４と同様の構成を有し、同様にして製造することができる。この薄膜トランジスタ６の作用および効果は、第１，第３および第４の実施の形態と同様である。
【０１５３】
＜適用例１＞
図２３は、この薄膜トランジスタ１〜６，１Ａ，１Ｂを駆動素子として備えた表示装置の回路構成を表すものである。表示装置８０は、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどであり、駆動パネル８１上に、マトリクス状に配設された複数の画素１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂと、これらの画素１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを駆動するための各種駆動回路とが形成されたものである。画素１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂはそれぞれ、赤色（Ｒ：Red ），緑色（Ｇ：Green ）および青色（Ｂ：Blue）の色光を発する液晶表示素子や有機ＥＬ素子などである。これら３つの画素１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを一つのピクセルとして、複数のピクセルにより表示領域１１０が構成されている。駆動パネル９１上には、駆動回路として、例えば映像表示用のドライバである信号線駆動回路１２０および走査線駆動回路１３０と、画素駆動回路１５０とが配設されている。この駆動パネル８１には、図示しない封止パネルが貼り合わせられ、この封止パネルにより画素１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂおよび上記駆動回路が封止されている。
【０１５４】
図２４は、画素駆動回路１５０の等価回路図である。画素駆動回路１５０は、上記薄膜トランジスタ１〜６，１Ａ，１Ｂとして、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２が配設されたアクティブ型の駆動回路である。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の間にはキャパシタＣｓが設けられ、第１の電源ライン（Ｖcc）および第２の電源ライン（ＧＮＤ）の間において、画素１０Ｒ（または画素１０Ｇ，１０Ｂ）がトランジスタＴｒ１に直列に接続されている。このような画素駆動回路１５０では、列方向に信号線１２０Ａが複数配置され、行方向に走査線１３０Ａが複数配置されている。各信号線１２０Ａは、信号線駆動回路１２０に接続され、この信号線駆動回路１２０から信号線１２０Ａを介してトランジスタＴｒ２のソース電極に画像信号が供給されるようになっている。各走査線１３０Ａは走査線駆動回路１３０に接続され、この走査線駆動回路１３０から走査線１３０Ａを介してトランジスタＴｒ２のゲート電極に走査信号が順次供給されるようになっている。この表示装置では、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２が、上記実施の形態の薄膜トランジスタ１，１Ａ〜１Ｃにより構成されているので、セルフアライン構造により寄生容量が小さくなっていると共に素子特性および信頼性の向上した薄膜トランジスタ１〜６，１Ａ，１Ｂにより、高品質な表示が可能となる。このような表示装置８０は、例えば次の適用例２〜６に示した電子機器に搭載することができる。
【０１５５】
＜適用例２＞
図２５は、テレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル３１０およびフィルターガラス３２０を含む映像表示画面部３００を有している。
【０１５６】
＜適用例３＞
図２６は、デジタルスチルカメラの外観を表したものである。このデジタルスチルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部４１０、表示部４２０、メニュースイッチ４３０およびシャッターボタン４４０を有している。
【０１５７】
＜適用例４＞
図２７は、ノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５１０，文字等の入力操作のためのキーボード５２０および画像を表示する表示部５３０を有している。
【０１５８】
＜適用例５＞
図２８は、ビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部６１０，この本体部６１０の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ６２０，撮影時のスタート／ストップスイッチ６３０および表示部６４０を有している。
【０１５９】
＜適用例６＞
図２９は、携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。
【０１６０】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、低抵抗領域２１がソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に設けられている場合について説明したが、低抵抗領域２１は、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における少なくとも一部に設けられていればよい。例えば、低抵抗領域２１は、図３０に示したように、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における全部に設けられていてもよい。
【０１６１】
また、例えば、上記実施の形態では、酸化物半導体膜２０が基板１１上に直接設けられている場合について説明したが、酸化物半導体２０は、基板１１上に、シリコン酸化膜，シリコン窒化膜または酸化アルミニウム膜などの絶縁膜を間にして設けられていてもよい。これにより、基板１１から酸化物半導体膜２０に不純物や水分などが拡散することを抑えることが可能となる。
【０１６２】
更に、例えば、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。
【０１６３】
加えて、本発明は、液晶ディスプレイおよび有機ＥＬディスプレイのほか、無機エレクトロルミネッセンス素子、またはエレクトロデポジション型もしくエレクトロクロミック型の表示素子などの他の表示素子を用いた表示装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１６４】
１…薄膜トランジスタ、１１…基板、２０…酸化物半導体薄膜、２０Ａ…チャネル領域、２０Ｓ…ソース領域、２０Ｄ…ドレイン領域、２１…低抵抗領域、３０…ゲート絶縁膜、４０…ゲート電極、５０…層間絶縁膜、５１…有機樹脂膜、５２…第１無機絶縁膜、５２Ａ…金属膜、５３…第２無機絶縁膜、６０Ｓ…ソース電極、６０Ｄ…ドレイン電極、７０…チャネル保護膜、８０…表示装置、８１…駆動パネル、１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…画素、１１０…表示領域、１２０…信号線駆動回路、１３０…走査線駆動回路、１５０…画素駆動回路、Ｔｒ１，Ｔｒ２…トランジスタ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）およびこれを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクティブ駆動方式の液晶表示装置または有機ＥＬ（Electroluminescence ）表示装置では、薄膜トランジスタを駆動素子として用いると共に、映像を書き込むための信号電圧に対応する電荷を保持容量に保持させている。しかし、薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極またはドレイン電極との交差領域に生じる寄生容量が大きくなると、信号電圧が変動してしまい、画質の悪化を引き起こすおそれがある。
【０００３】
特に有機ＥＬ表示装置では、寄生容量が大きい場合には保持容量も大きくする必要があり、画素のレイアウトにおいて配線等の占める割合が大きくなる。その結果、配線間のショート等の確率が増加し、製造歩留まりが低下してしまうという問題が生じる。
【０００４】
そこで、従来では、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）等の酸化物半導体をチャネルに用いた薄膜トランジスタについて、ゲート電極とソース電極またはドレイン電極との交差領域に形成される寄生容量を低減する試みがなされている。
【０００５】
例えば特許文献１および非特許文献１では、酸化物半導体薄膜層のチャネル領域上に、ゲート電極およびゲート絶縁膜を同一形状に形成したのち、酸化物半導体薄膜層のゲート電極およびゲート絶縁膜に覆われていない領域を低抵抗化してソース・ドレイン領域を形成するセルフアライン（自己整合）トップゲート薄膜トランジスタが記載されている。また、非特許文献２には、ゲート電極をマスクとした裏面露光により酸化物半導体膜にソース領域およびドレイン領域を形成するセルフアライン構造のボトムゲート薄膜トランジスタが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２２０８１７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】J.Park、外１１名，“Self-aligned top-gate amorphous gallium indium zinc oxide thin film transistors ”，Applied Physics Letters ，American Institute of Physics ，２００８年，第９３巻，０５３５０１
【非特許文献２】R. Hayashi、外６名，“Improved Amorphous In-Ga-Zn-O TFTs”，ＳＩＤ ０８ ＤＩＧＥＳＴ，２００８年，４２．１，ｐ．６２１−６２４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１および非特許文献１では、ゲート電極およびゲート絶縁膜をエッチングした後に層間絶縁膜を形成するようにしていたので、エッチング後にゲート電極およびゲート絶縁膜の合計厚みに相当する大きな段差が発生し、通常のプラズマＣＶＤ法により形成した絶縁膜のみからなる層間絶縁膜によっては段差を被覆しきれない場合があった。そのため、引き続き形成されるソース電極およびドレイン電極の断線あるいは短絡などの不良を引き起こしやすいという問題があった。また、非特許文献２では、チャネル保護膜をエッチングした後に層間絶縁膜を形成していたので、エッチング後にチャネル保護膜の厚みに相当する段差が発生し、特許文献１および非特許文献１と同様の問題が生じていた。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、層間絶縁膜に起因する不良を抑え、セルフアライン構造の信頼性を向上させることが可能な薄膜トランジスタおよびこれを備えた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による薄膜トランジスタは、以下の（Ａ）〜（Ｄ）の構成要素を備えたものである。
（Ａ）ゲート電極
（Ｂ）ゲート電極に対向してチャネル領域を有すると共にチャネル領域の一方の側にソース領域、他方の側にドレイン領域を有する酸化物半導体膜
（Ｃ）酸化物半導体膜に接して設けられると共に接続孔を有し、有機樹脂膜を含む層間絶縁膜
（Ｄ）接続孔を介してソース領域およびドレイン領域にそれぞれ接続されたソース電極およびドレイン電極
【００１１】
本発明の薄膜トランジスタでは、層間絶縁膜が有機樹脂膜を含んでいるので、層間絶縁膜の厚みを大きくすることが可能となり、ソース電極およびドレイン電極の断線あるいは短絡など、層間絶縁膜に起因する不良が抑えられる。
【００１２】
本発明による表示装置は、薄膜トランジスタおよび画素を備え、薄膜トランジスタは、上記本発明の薄膜トランジスタにより構成されたものである。
【００１３】
本発明の表示装置では、上記本発明の薄膜トランジスタによって画素が駆動され、画像表示がなされる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の薄膜トランジスタによれば、層間絶縁膜が有機樹脂膜を含むようにしたので、ソース電極およびドレイン電極の断線あるいは短絡など、層間絶縁膜に起因する不良を抑え、セルフアライン構造の信頼性を向上させることが可能となる。よって、この薄膜トランジスタを用いて表示装置を構成すれば、寄生容量の小さいセルフアライン構造と共に高い信頼性を有する本発明の薄膜トランジスタにより、高品質な表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜トランジスタの構造を表す断面図である。
【図２】図１に示した薄膜トランジスタの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図３】図２に続く工程を表す断面図である。
【図４】チャネル領域および低抵抗領域のＥＤＸ解析結果を表す図である。
【図５】図１に示した薄膜トランジスタの特性を従来と対比して表す図である。
【図６】変形例１に係る薄膜トランジスタの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図７】図６に続く工程を表す断面図である。
【図８】変形例２に係る薄膜トランジスタの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図９】変形例３に係る薄膜トランジスタの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図１０】変形例４に係る薄膜トランジスタの構成を表す断面図である。
【図１１】図１０に示した薄膜トランジスタの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図１２】図１１に続く工程を表す断面図である。
【図１３】図１２に続く工程を表す断面図である。
【図１４】変形例５に係る薄膜トランジスタの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜トランジスタの構成を表す断面図である。
【図１６】図１５に示した薄膜トランジスタの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態に係る薄膜トランジスタの構成を表す断面図である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態に係る薄膜トランジスタの構成を表す断面図である。
【図１９】図１８に示した薄膜トランジスタの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図２０】図１９に続く工程を表す断面図である。
【図２１】本発明の第５の実施の形態に係る薄膜トランジスタの構成を表す断面図である。
【図２２】本発明の第６の実施の形態に係る薄膜トランジスタの構成を表す断面図である。
【図２３】適用例１に係る表示装置の回路構成を表す図である。
【図２４】図２３に示した画素駆動回路の一例を表す等価回路図である。
【図２５】適用例２の外観を表す斜視図である。
【図２６】（Ａ）は適用例３の表側から見た外観を表す斜視図であり、（Ｂ）は裏側から見た外観を表す斜視図である。
【図２７】適用例４の外観を表す斜視図である。
【図２８】適用例５の外観を表す斜視図である。
【図２９】（Ａ）は適用例６の開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。
【図３０】図１に示した薄膜トランジスタの変形例を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（トップゲート薄膜トランジスタ；層間絶縁膜を第１無機絶縁膜および有機樹脂膜の２層構造とし、第１無機絶縁膜を金属膜の酸化により形成した例）
２．変形例１（第１無機絶縁膜を、金属膜および金属酸化膜を積層し、金属膜を酸化させることにより形成した例）
３．変形例２（低抵抗領域を、プラズマを用いて形成した例）
４．変形例３（低抵抗領域を、シリコン窒化膜からの水素の拡散により形成した例）
５．変形例４（酸化物半導体膜を、非晶質膜および結晶化膜の積層膜を形成し、この積層膜をエッチングにより加工する例）
６．変形例５（酸化物半導体膜を、非晶質膜および未結晶化膜の積層膜を形成し、この積層膜をエッチングにより加工したのちに、非晶質膜をアニールして結晶化膜を形成する例）
７．第２の実施の形態（トップゲート薄膜トランジスタ；層間絶縁膜を有機樹脂膜のみにより構成する例）
８．第３の実施の形態（トップゲート薄膜トランジスタ；層間絶縁膜を第１無機絶縁膜，有機樹脂膜および第２無機絶縁膜の３層構造とし、第１の無機絶縁膜を金属膜の酸化により形成した例）
９．第４の実施の形態（金属膜を酸化させたのち除去し、層間絶縁膜を有機樹脂膜および第２無機絶縁膜の２層構造とする例）
９．第５の実施の形態（ボトムゲート薄膜トランジスタ；層間絶縁膜を第１無機絶縁膜および有機樹脂膜の２層構造とし、第１無機絶縁膜を金属膜の酸化により形成した例）
１０．第６の実施の形態（ボトムゲート薄膜トランジスタ；層間絶縁膜を有機樹脂膜のみにより構成する例）
１１．第７の実施の形態（ボトムゲート薄膜トランジスタ；層間絶縁膜を第１無機絶縁膜，有機樹脂膜および第２無機絶縁膜の３層構造とし、第１無機絶縁膜を金属膜の酸化により形成した例）
１２．第８の実施の形態（金属膜を酸化させたのち除去し、層間絶縁膜を有機樹脂膜および第２無機絶縁膜の２層構造とする例）
１３．適用例
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜トランジスタ１の断面構造を表すものである。薄膜トランジスタ１は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの駆動素子として用いられるものであり、例えば、基板１１に酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０，ゲート電極４０，層間絶縁膜５０，ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄがこの順に積層されたトップゲート型（スタガ型）の構成を有している。
【００１８】
基板１１は、例えば、ガラス基板やプラスチックフィルムなどにより構成されている。プラスチック材料としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などが挙げられる。後述のスパッタ法において、基板１１を加熱することなく酸化物半導体膜２０を成膜するため、安価なプラスチックフィルムを用いることができる。また、基板１１は、目的に応じて、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属基板であってもよい。
【００１９】
酸化物半導体膜２０は、基板１１上に、ゲート電極４０およびその近傍を含む島状に設けられ、薄膜トランジスタ１の活性層としての機能を有するものである。酸化物半導体膜２０は、例えば厚みが５０ｎｍ程度であり、ゲート電極４０に対向してチャネル領域２０Ａを有している。チャネル領域２０Ａ上には、ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０がこの順に同一形状で設けられており、チャネル領域２０Ａの一方の側にはソース領域２０Ｓ、他方の側にはドレイン領域２０Ｄがそれぞれ設けられている。すなわち、この薄膜トランジスタ１は、セルフアライン（自己整合）構造を有するものである。
【００２０】
チャネル領域２０Ａは、酸化物半導体により構成されている。ここで酸化物半導体とは、インジウム，ガリウム，亜鉛，スズ等の元素と、酸素とを含む化合物である。具体的には、非晶質の酸化物半導体としては、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）が挙げられ、結晶性の酸化物半導体としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ），酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ（登録商標）），酸化インジウムガリウム（ＩＧＯ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム（ＩｎＯ）等が挙げられる。
【００２１】
ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄは、それぞれ、上面から深さ方向における一部に低抵抗領域２１を有している。
【００２２】
低抵抗領域２１は、例えば、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度が低いことにより低抵抗化されている。低抵抗領域２１に含まれる酸素濃度は、３０％以下であることが望ましい。低抵抗領域２１中の酸素濃度が３０％を超えると、抵抗が高くなってしまうからである。
【００２３】
あるいは、低抵抗領域２１は、アルミニウムをドーパントとして含んでいることにより低抵抗化されている。低抵抗領域２１に含まれるアルミニウム濃度は、チャネル領域２０Ａよりも高いことが好ましい。
【００２４】
なお、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１以外の領域は、チャネル領域２０Ａと同様に酸化物半導体により構成されている。低抵抗領域２１の深さについては後述する。
【００２５】
ゲート絶縁膜３０は、例えば、厚みが３００ｎｍ程度であり、シリコン酸化膜，シリコン窒化膜，シリコン窒化酸化膜または酸化アルミニウム膜などの単層膜または積層膜により構成されている。特に、シリコン酸化膜または酸化アルミニウム膜は、酸化物半導体膜２０を還元させにくいので好ましい。
【００２６】
ゲート電極４０は、薄膜トランジスタ１にゲート電圧を印加し、このゲート電圧により酸化物半導体膜２０中の電子密度を制御する役割を有するものである。ゲート電極４０は、基板１１上の選択的な領域に設けられ、例えば、厚みが１０ｎｍ〜５００ｎｍ、具体的には２００ｎｍ程度であり、モリブデン（Ｍｏ）により構成されている。ゲート電極４０は低抵抗であることが望ましいので、その構成材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）などの低抵抗金属が好ましい。また、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）よりなる低抵抗層と、チタン（Ｔｉ）またはモリブデン（Ｍｏ）よりなるバリア層とを組み合わせた積層膜も好ましい。ゲート電極４０の低抵抗化が可能となるからである。
【００２７】
層間絶縁膜５０は、酸化物半導体膜４０に接して設けられ、有機樹脂膜５１を含んでいる。これにより、この薄膜トランジスタ１は、層間絶縁膜５０に起因する不良を抑え、セルフアライン構造を有する薄膜トランジスタ１の信頼性を向上させることが可能となっている。
【００２８】
有機樹脂膜５１は、例えば、厚みが２μｍ〜３μｍ程度であり、ポリイミド等のイミド系樹脂，アクリル系樹脂またはノボラック系樹脂等の有機樹脂膜により構成されている。層間絶縁膜５０が有機樹脂膜５１を含むことにより、層間絶縁膜５０を２μｍ程度の厚膜とすることが可能となる。よって、ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０の段差を、十分に厚い層間絶縁膜５０により確実に被覆し、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄの断線あるいは短絡など、層間絶縁膜５０に起因する不良を低減することが可能となる。また、金属配線により形成される配線容量を低減することが可能となり、液晶または有機ＥＬディスプレイの大型化およびハイフレームレート化に十分に対応することが可能となる。
【００２９】
また、層間絶縁膜５０は、有機樹脂膜５１および第１無機絶縁膜５２の積層構造を有していることが好ましい。酸化物半導体膜２０は酸素や水分により電気特性が変化しやすいものであるが、酸素や水分などに対するバリア性の高い第１無機絶縁膜５１により、酸化物半導体膜２０への水分の混入や拡散を抑え、薄膜トランジスタ１の信頼性を向上させることが可能となる。
【００３０】
層間絶縁膜５０は、第１無機絶縁膜５２および有機樹脂膜５１を酸化物半導体膜４０の側からこの順に積層したものであることが好ましい。バリア性の高い第１無機絶縁膜５２により、酸化物半導体膜４０の近くで保護することが可能となるので、より高い効果が得られるからである。
【００３１】
第１無機絶縁膜５２は、例えば、酸化アルミニウム膜，酸化チタン膜または酸化インジウム膜により構成されていることが好ましい。酸化チタン，酸化アルミニウムまたは酸化インジウムよりなる第１無機絶縁膜５２は、外気に対して良好なバリア性を有するので、酸化物半導体膜２０の電気的特性を変化させる酸素や水分の影響を低減し、薄膜トランジスタ１の電気特性を安定化させることが可能となる。第１無機絶縁膜５２の厚みは、例えば２０ｎｍ以下である。
【００３２】
ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄは、層間絶縁膜５０に設けられた接続孔５０Ａを介してソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続されている。ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄは、例えば、厚みが２００ｎｍ程度であり、モリブデン（Ｍｏ）により構成されている。また、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄは、ゲート電極４０と同様に、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）などの低抵抗金属配線により構成されていることが好ましい。更に、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）よりなる低抵抗層と、チタン（Ｔｉ）またはモリブデン（Ｍｏ）よりなるバリア層とを組み合わせた積層膜も好ましい。このような積層膜を用いることにより、配線遅延の少ない駆動が可能となる。
【００３３】
また、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄは、ゲート電極４０直上の領域を回避して設けられていることが望ましい。ゲート電極４０とソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄとの交差領域に形成される寄生容量を低減することが可能となるからである。
【００３４】
この薄膜トランジスタ１は、例えば次のようにして製造することができる。
【００３５】
図２および図３は、薄膜トランジスタ１の製造方法を工程順に表したものである。まず、基板１１の全面に、例えばスパッタリング法により、上述した材料よりなる酸化物半導体膜２０を、５０ｎｍ程度の厚みで形成する。その際、ターゲットとしては、形成しようとする酸化物半導体膜２０と同一組成のセラミックターゲットを用いる。また、酸化物半導体膜２０中のキャリア濃度はスパッタリングの際の酸素分圧に大きく依存するので、所望のトランジスタ特性が得られるように酸素分圧を制御する。
【００３６】
次いで、図２（Ａ）に示したように、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより酸化物半導体膜２０を、チャネル領域２０Ａおよびその一方の側にソース領域２０Ｓ、他方の側にドレイン領域２０Ｄを含む島状に成形する。その際、リン酸と硝酸と酢酸との混合液を用いたウェットエッチングにより加工することが好ましい。リン酸と硝酸と酢酸との混合液は、下地との選択比を十分に大きくすることが可能であり、比較的容易に加工が可能となる。
【００３７】
続いて、図２（Ｂ）に示したように、基板１１および酸化物半導体膜２０の全面に、例えばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ；化学気相成長）法等により、シリコン酸化膜または酸化アルミニウム膜などのゲート絶縁材料膜３０Ａを、３００ｎｍ程度の厚みで形成する。シリコン酸化膜はプラズマＣＶＤ法のほか、反応性スパッタリング法により形成することが可能である。また、酸化アルミニウム膜は、反応性スパッタリング法，ＣＶＤ法または原子層成膜法により形成することが可能である。
【００３８】
そののち、同じく図２（Ｂ）に示したように、ゲート絶縁材料膜３０Ａの全面に、例えばスパッタリング法により、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等の単層膜あるいは積層膜よりなるゲート電極材料膜４０Ａを、２００ｎｍ程度の厚みで形成する。
【００３９】
ゲート電極材料膜４０Ａを形成したのち、図２（Ｃ）に示したように、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより、ゲート電極材料膜４０Ａを所望の形状に成形して、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ上にゲート電極４０を形成する。
【００４０】
引き続き、同じく図２（Ｃ）に示したように、ゲート電極４０をマスクとしてゲート絶縁材料膜３０をエッチングすることによりゲート絶縁膜３０を形成する。このとき、酸化物半導体膜２０をＺｎＯ，ＩＺＯ，ＩＧＯ等の結晶化材料により構成した場合には、ゲート絶縁材料膜３０Ａをエッチングする際に、フッ酸等の薬液を用いて非常に大きなエッチング選択比を維持して容易に加工することが可能となる。これにより、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ上に、ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０がこの順に同一形状で形成される。
【００４１】
ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０を形成したのち、図３（Ａ）に示したように、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０の表面に、例えばスパッタリング法により、チタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ）またはインジウム（Ｉｎ）等の酸素と比較的低温で反応する金属よりなる金属膜５２Ａを、例えば１０ｎｍ以下、具体的には５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みで形成する。
【００４２】
金属膜５２Ａを形成したのち、熱処理を行うことにより、図３（Ｂ）に示したように、金属膜５０Ａが酸化されて第１無機絶縁膜５２が形成される。この金属膜５２Ａの酸化反応には、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄに含まれる酸素の一部が利用される。そのため、金属膜５２Ａの酸化の進行に伴って、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの金属膜５２Ａと接する上面側から、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０中の酸素濃度が低下していく。これにより、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度が低い低抵抗領域２１が形成される。
【００４３】
図４は、上述した製造方法と同様にして、金属膜５２Ａの熱処理を行ったのち、チャネル領域２０Ａ、並びにソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄ中の酸素濃度の深さ方向の依存性をＥＤＸ法（エネルギー分散形Ｘ線分光法）を用いて調べた結果を表したものである。その際、酸化物半導体薄膜２０の材料はＩＧＺＯとし、金属膜５２Ａは厚み５ｎｍのアルミニウム膜とし、熱処理は３００℃のアニールにより行った。
【００４４】
図４に示したように、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄ中の酸素濃度は、深さ方向の全体にわたって、チャネル領域２０Ａ中の酸素濃度よりも低くなっていることが分かる。中でも特に深さ１０ｎｍ以内の領域では、チャネル領域２０Ａ中の酸素濃度と、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄ中の酸素濃度との差がきわめて明瞭になっている。すなわち、低抵抗領域２１は、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向の一部、具体的には１０ｎｍ以内の領域であることが分かる。
【００４５】
また、低抵抗領域２１を形成するために金属膜５２Ａの材料としてアルミニウムを用いた場合には、金属膜５２Ａの熱処理に伴い、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの金属膜５２Ａと接する上面側から、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０中にアルミニウムが拡散する。これにより、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に、アルミニウムをドーパントとして含む低抵抗領域２１が形成される。この低抵抗領域２１に含まれるアルミニウム濃度は、チャネル領域２０Ａよりも高くなる。すなわち、低抵抗領域２１に含まれるアルミニウムは、ドーパントとしてソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄを低抵抗化させる機能も有している。
【００４６】
金属膜５２Ａの熱処理としては、例えば、上述したように、３００℃程度の温度でアニールすることが好ましい。その際、酸素等を含む酸化性のガス雰囲気でアニールを行うことで、低抵抗領域２１の酸素濃度が低くなりすぎるのを抑え、チャネルとなる酸化物半導体膜２０に十分な酸素を供給することが可能となる。よって、後工程で行うアニール工程を削減することが可能となり、工程の簡略化が可能となる。
【００４７】
また、例えば、図３（Ａ）に示した金属膜５２Ａを形成する工程で基板１１の温度を２００℃程度に比較的高い温度とすることにより、図３（Ｂ）に示した熱処理を行わずに低抵抗領域２１を形成することも可能である。この場合には、チャネルとなる酸化物半導体膜２０のキャリア濃度をトランジスタとして必要なレベルに低減することが可能である。
【００４８】
金属膜５２Ａは、上述したように１０ｎｍ以下の厚みで形成することが好ましい。金属膜５２Ａの厚みを１０ｎｍ以下とすれば、酸化性のガス雰囲気中でのアニールを行うことにより、酸素プラズマ中において金属膜５２Ａを完全に酸化することが可能となるからである。よって、完全に酸化されなかった金属膜５２Ａをエッチングにより除去する工程が不要となり、製造工程の簡略化が可能となる。金属膜５２Ａを１０ｎｍ以下の厚みで形成した場合、第１無機絶縁膜５２の厚みは結果として２０ｎｍ以下となる。
【００４９】
その際、金属膜５２Ａを酸化させる方法としては、熱処理のほか、水蒸気雰囲気での酸化、またはプラズマ酸化などの方法により酸化を促進させることも可能である。プラズマ酸化では、例えば、基板１１の温度を２００℃〜４００℃程度にして、酸素や二窒化酸素等の酸素を含むガス雰囲気中でプラズマを発生させて処理することが望ましい。これにより、上述したような外気に対して良好なバリア性を有する第１無機絶縁膜５２を形成することが可能となるからである。
【００５０】
なお、第１無機絶縁膜５２は、酸化物半導体膜２０のソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄ以外に、ゲート絶縁膜３０またはゲート電極４０上などにも形成される。しかし、第１無機絶縁膜５２をエッチングにより除去せずに残しておいてもリーク電流の原因になることはない。
【００５１】
ここで、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の応用において、光を薄膜トランジスタ１の基板１１方向に透過する必要がある場合においては、第１無機絶縁膜５２を残した場合においては、第１無機絶縁膜５２の透過率が低く、輝度が低下してしまいディスプレイとしての表示品位が低下する場合がある。この様な場合においては、酸化物半導体膜２０と接している第１無機絶縁膜５２以外の領域をフォトリソグラフィーとエッチングプロセスを行うことにより除去することも可能である。この様なプロセス工程を経ることで、ディスプレイの透過率を向上させることが可能になるので、液晶ディスプレイや有機ＥＬの応用において、光を薄膜トランジスタ１の基板１１を通して透過する応用に本実施の形態の技術を用いることも可能となる。
【００５２】
低抵抗領域２１を形成したのち、図３（Ｃ）に示したように、第１無機絶縁膜５２上に、例えばスピンコーターまたはスリットコーターを用いて上述した材料よりなる有機樹脂を上述した厚みで塗布し、露光および現像を行うことにより所望のパターンを形成する。続いて例えば２００℃〜３００℃程度の温度でアニールすることにより、図３（Ｃ）に示したように、接続孔５０Ａを有する有機樹脂膜５１を形成する。
【００５３】
このように層間絶縁膜５０が有機樹脂膜５１を含むようにすることにより、ＣＶＤ工程のような真空工程を用いることなく層間絶縁膜５０を形成することが可能となる。よって、酸化物半導体膜２０中の酸素の脱離やＣＶＤ工程で生じる水素等による還元反応の影響を抑制した状態で薄膜トランジスタ１を形成することが可能となる。その結果、電気的安定性や信頼性に優れた薄膜トランジスタ１を形成することが可能となる。
【００５４】
続いて、図１に示したように、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２に接続孔５０Ａを形成する。そののち、層間絶縁膜５０の上に、例えばスパッタリング法により、例えばモリブデン（Ｍｏ）膜を２００ｎｍの厚みで形成し、フォトリソグラフィおよびエッチングにより所定の形状に成形する。これにより、図１に示したように、接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続する。以上により、図１に示した薄膜トランジスタ１が完成する。
【００５５】
この薄膜トランジスタ１では、図示しない配線層を通じてゲート電極４０に所定のしきい値電圧以上の電圧（ゲート電圧）が印加されると、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ中に電流（ドレイン電流）が生じる。ここでは、層間絶縁膜５０が有機樹脂膜５１を含んでいるので、層間絶縁膜５０の厚みを大きくすることが可能となっており、ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０の段差が、十分に厚い層間絶縁膜５０により確実に被覆されている。よって、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄの断線あるいは短絡など、層間絶縁膜５０に起因する不良が抑えられる。
【００５６】
また、酸化物半導体膜２０のソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における少なくとも一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度が低く、および／またはアルミニウムをドナーとして多く含む低抵抗領域２１が設けられているので、素子特性が安定したものとなる。
【００５７】
図５（Ａ）は、実際に上述した製造方法により層間絶縁膜５０に有機樹脂膜５１を含む薄膜トランジスタ１を作製し、トランジスタ特性を調べた結果を表したものである。その際、第１無機絶縁膜５２としては厚み１０ｎｍの酸化アルミニウム膜、有機樹脂膜５１としては厚み３μｍのポリイミド膜を形成した。また、薄膜トランジスタ作製の最終工程には、酸素濃度４０％の窒素と酸素とのガス雰囲気中において３００℃、１時間のアニールを行った。
【００５８】
一方、層間絶縁膜としてプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を２００ｎｍの厚みで形成したことを除いては、図５（Ａ）の場合と同様にして薄膜トランジスタを作製し、トランジスタ特性を調べた。薄膜トランジスタ作製の最終工程には、図５（Ａ）の場合と同様に、酸素濃度４０％の窒素と酸素とのガス雰囲気中において３００℃、１時間のアニールを行った。得られた結果を図５（Ｂ）に示す。
【００５９】
図５（Ａ）から分かるように、層間絶縁膜５０として酸化アルミニウムよりなる第１無機絶縁膜５２およびポリイミド膜よりなる有機樹脂膜５１を形成した薄膜トランジスタ１では、オフ電流が十分に低く抑えられた良好な特性が得られた。これに対して、層間絶縁膜にシリコン酸化膜を用いた場合には、図５（Ｂ）から分かるように、ゲート電極にマイナス電圧を印加してもオフ状態にならなかった。
【００６０】
この理由としては、層間絶縁膜５０として第１無機絶縁膜５２および有機樹脂膜５１の積層構造を有する薄膜トランジスタ１では、ゲート電極４０およびゲート絶縁膜３０の加工後に形成された段差が、十分に厚い層間絶縁膜５０で被覆され、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄの断線あるいは短絡など、層間絶縁膜５０に起因する不良が低減されたからであると考えられる。また、薄膜トランジスタ作製の最終工程において酸化性ガス雰囲気中でのアニール工程により酸素の拡散が促進され、酸化物半導体膜２０中に十分な量の酸素を供給することが可能になったということも考えられる。
【００６１】
一方、層間絶縁膜としてシリコン酸化膜を用いた場合には、層間絶縁膜の厚みが薄く、不良の発生が十分に抑えられなかったことに加えて、アニール工程で十分な酸素を供給することが困難であったので、オフ状態にならないＴＦＴ特性になったものと考えられる。この場合にも、酸化性ガス雰囲気でのアニール時間を１０時間程度にすれば、オフ状態になるＴＦＴ特性が得られるが、製造時間が非常に長くなってしまうという問題が生じる。
【００６２】
すなわち、層間絶縁膜５０として酸化アルミニウムよりなる第１無機絶縁膜５２およびポリイミドよりなる有機樹脂膜５１を形成することにより、セルフアライン構造により寄生容量を低減すると共に素子特性および信頼性に優れた薄膜トランジスタ１を実現できることが分かった。
【００６３】
このように本実施の形態の薄膜トランジスタ１では、層間絶縁膜５０が有機樹脂膜５１を含むようにしたので、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄの断線あるいは短絡など、層間絶縁膜５０に起因する不良を抑え、セルフアライン構造のトップゲート薄膜トランジスタ１の素子特性および信頼性を向上させることが可能となる。よって、この薄膜トランジスタ１を用いてアクティブ駆動方式のディスプレイを構成すれば、寄生容量の小さいセルフアライン構造と共に良好な素子特性および高い信頼性を有する薄膜トランジスタ１により、高品質な表示が可能となり、大画面化、高精細化、ハイフレームレート化に対応可能となる。また、保持容量の小さいレイアウトを適用することが可能となり、画素レイアウトにおける配線の占める割合を小さくすることが可能となる。よって、配線間ショートによる欠陥の発生確率を小さくし、製造歩留まりを高めることが可能となる。
【００６４】
（変形例１）
図６および図７は、本発明の変形例１に係る薄膜トランジスタ１の製造方法を工程順に表したものである。この製造方法は、第１無機絶縁膜５２を、金属膜５２Ａおよび金属酸化膜５２Ｂを積層し、金属膜５２Ａを酸化させることにより形成したことにおいて、上記第１の実施の形態の製造方法とは異なるものである。なお、第１の実施の形態と製造工程が重複する部分については、図２を参照して説明する。
【００６５】
まず、第１の実施の形態と同様にして、図２（Ａ）ないし図２（Ｃ）に示した工程により、基板１１に、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０を形成する。
【００６６】
次いで、図６（Ａ）に示したように、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０の表面に、例えばスパッタリング法により、チタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ）またはインジウム（Ｉｎ）等の酸素と比較的低温で反応する金属よりなる金属膜５２Ａを、例えば１０ｎｍ以下、具体的には５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みで形成する。
【００６７】
続いて、同じく図６（Ａ）に示したように、スパッタ装置のチャンバ（図示せず）内で、金属膜５２Ａに連続して、金属膜５２Ａの上に、酸化アルミニウム膜，酸化チタン膜または酸化インジウム膜よりなる金属酸化膜５２Ｂを、例えば１０ｎｍないし５０ｎｍの厚みで形成する。
【００６８】
金属膜５２Ａおよび金属酸化膜５２Ｂを形成したのち、第１の実施の形態と同様の熱処理を行うことにより、図６（Ｂ）に示したように、金属膜５２Ａが酸化されて第１無機絶縁膜５２が形成される。第１無機絶縁膜５２の厚みは、金属膜５２Ａの酸化後の厚み（金属膜５２Ａを１０ｎｍ以下の厚みで形成した場合、２０ｎｍ以下）と、金属酸化膜５２Ｂの厚みとの合計厚みとなる。よって、第１無機絶縁膜５２の厚みを厚くすることが可能となり、薄膜トランジスタ１の信頼性を更に向上させることが可能となる。
【００６９】
また、第１無機絶縁膜５２が形成されるのと同時に、第１の実施の形態と同様にして、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度が低い低抵抗領域２１が形成される。
【００７０】
金属膜５２Ａの熱処理としては、例えば、第１の実施の形態と同様に、３００℃程度の温度でアニールすることが好ましい。その際、酸素等を含む酸化性のガス雰囲気でアニールを行うことで、低抵抗領域２１の酸素濃度が低くなりすぎるのを抑え、チャネルとなる酸化物半導体膜２０に十分な酸素を供給することが可能となる。よって、後工程で行うアニール工程を削減することが可能となり、工程の簡略化が可能となる。
【００７１】
また、例えば、図６（Ａ）に示した金属膜５２Ａを形成する工程で基板１１の温度を２００℃程度に比較的高い温度とすることにより、図６（Ｂ）に示した熱処理を行わずに低抵抗領域２１を形成することも可能である。この場合には、チャネルとなる酸化物半導体膜２０のキャリア濃度をトランジスタとして必要なレベルに低減することが可能である。
【００７２】
金属膜５２Ａは、上述したように１０ｎｍ以下の厚みで形成することが好ましい。金属膜５２Ａの厚みを１０ｎｍ以下とすれば、金属膜５２Ａと金属酸化膜５２Ｂとを連続的に形成することにより、酸素プラズマ中において金属膜５２Ａを完全に酸化することが可能となるからである。よって、完全に酸化されなかった金属膜５２Ａをエッチングにより除去する工程が不要となり、製造工程の簡略化が可能となる。
【００７３】
その際、金属膜５２Ａを酸化させる方法としては、第１の実施の形態と同様に、熱処理のほか、水蒸気雰囲気での酸化、またはプラズマ酸化などの方法により酸化を促進させることも可能である。特にプラズマ酸化は、変形例２で後述するように、後工程でシリコン酸化膜等よりなる第１層間絶縁膜５２をプラズマＣＶＤ法により形成する直前に実施することが可能であり、特に工程を増やす必要がないという利点がある。プラズマ酸化では、例えば、基板１１の温度を２００℃〜４００℃程度にして、酸素や二窒化酸素等の酸素を含むガス雰囲気中でプラズマを発生させて処理することが望ましい。これにより、上述したような外気に対して良好なバリア性を有する第１無機絶縁膜５２を形成することが可能となるからである。
【００７４】
なお、第１無機絶縁膜５２は、第１の実施の形態と同様に、酸化物半導体膜２０のソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄ以外に、ゲート絶縁膜３０またはゲート電極４０上などにも形成される。しかし、第１無機絶縁膜５２をエッチングにより除去せずに残しておいてもリーク電流の原因になることはない。
【００７５】
低抵抗領域２１を形成したのち、図６（Ｃ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、第１無機絶縁膜５２上に、接続孔５０Ａを有する有機樹脂膜５１を形成する。
【００７６】
続いて、図７に示したように、第１の実施の形態と同様にして、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２に接続孔５０Ａを形成し、この接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続する。以上により、薄膜トランジスタ１が完成する。
【００７７】
本変形例１では、第１の実施の形態の効果に加えて、第１無機絶縁膜５２を、金属膜５２Ａおよび金属酸化膜５２Ｂを積層し、金属膜５２Ａを酸化させることにより形成するようにしたので、第１無機絶縁膜５２の厚みを厚くすることが可能となる。よって、薄膜トランジスタ１の信頼性を更に向上させることが可能となる。
【００７８】
（変形例２）
図８は、本発明の変形例２に係る薄膜トランジスタ１の製造方法を工程順に表したものである。この製造方法は、低抵抗領域２１を、プラズマを用いて形成したことにおいて、上記第１の実施の形態の製造方法とは異なるものである。なお、第１の実施の形態と製造工程が重複する部分については、図１および図２を参照して説明する。
【００７９】
まず、第１の実施の形態と同様にして、図２（Ａ）ないし図２（Ｃ）に示した工程により、基板１１に、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０を形成する。
【００８０】
次いで、図８（Ａ）に示したように、プラズマＣＶＤ装置（図示せず）内で、水素，アルゴン，アンモニアガス等のプラズマＰを発生させ、酸化物半導体膜２０のソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０ＤをプラズマＰに曝す。これにより、図８（Ｂ）に示したように、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に、例えば１％程度の原子濃度の水素が導入され、低抵抗領域２１が形成される。なお、低抵抗領域２１は、プラズマＣＶＤ法などによる水素ガスを含むプラズマ処理のほか、イオンドーピングまたはイオン注入により形成することも可能である。
【００８１】
続いて、図８（Ｃ）に示したように、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０の上に第１無機絶縁膜５２を形成する。第１無機絶縁膜５２としては、例えばプラズマＣＶＤ法により、例えばシリコン酸化膜あるいは酸化アルミニウム膜、またはそれらの積層膜を形成することが好ましい。このようにすれば、第１無機絶縁膜５２をプラズマＣＶＤ法により形成する直前に、プラズマＰを用いて低抵抗領域２１を形成することが可能であり、特に工程を増やす必要がないという利点がある。
【００８２】
シリコン酸化膜はプラズマＣＶＤ法により形成することが可能である。酸化アルミニウム膜は、アルミニウムをターゲットとしたＤＣまたはＡＣ電源による反応性スパッタリング法により形成することが望ましい。高速に成膜することが可能となるからである。第１無機絶縁膜５２の厚みは、例えばスパッタリング法で酸化アルミニウム膜を成膜する場合、例えば５０ｎｍ以下と厚く形成することが可能である。
【００８３】
そののち、同じく図８（Ｃ）に示したように、第１無機絶縁膜５２上に、第１の実施の形態と同様にして、接続孔５０Ａを有する有機樹脂膜５１を形成する。
【００８４】
続いて、図１に示したように、第１の実施の形態と同様にして、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２に接続孔５０Ａを形成し、この接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続する。以上により、薄膜トランジスタ１が完成する。
【００８５】
本変形例２では、層間絶縁膜５０が有機樹脂膜５１を含むようにしたので、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００８６】
（変形例３）
図９は、本発明の変形例３に係る薄膜トランジスタ１の製造方法を工程順に表したものである。この製造方法は、低抵抗領域２１を、シリコン窒化膜からの水素の拡散により形成したことにおいて、上記第１の実施の形態の製造方法とは異なるものである。なお、第１の実施の形態と製造工程が重複する部分については、図１および図２を参照して説明する。
【００８７】
まず、第１の実施の形態と同様にして、図２（Ａ）ないし図２（Ｃ）に示した工程により、基板１１に、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０を形成する。
【００８８】
次いで、図９（Ａ）に示したように、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０の表面に、例えばプラズマＣＶＤ法により、シリコン窒化膜などの膜中に水素を多く含有する絶縁膜よりなる第１無機絶縁膜５２を形成する。このとき、第１無機絶縁膜５２からソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄに水素が拡散することにより、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に、例えば１％程度の原子濃度の水素が導入され、低抵抗領域２１が形成される。
【００８９】
続いて、図９（Ｂ）に示したように、第１無機絶縁膜５２上に、第１の実施の形態と同様にして、接続孔５０Ａを有する有機樹脂膜５１を形成する。
【００９０】
続いて、図１に示したように、第１の実施の形態と同様にして、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２に接続孔５０Ａを形成し、この接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続する。以上により、薄膜トランジスタ１が完成する。
【００９１】
本変形例３では、層間絶縁膜５０が有機樹脂膜５１を含むようにしたので、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００９２】
なお、本変形例３においては、第１無機絶縁膜５２を形成する前に、変形例２と同様にして、図８（Ａ）に示した工程により、酸化物半導体膜２０のソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄを水素，アルゴン，アンモニアガス等のプラズマＰに曝すことにより、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に低抵抗領域２１を形成するようにしてもよい。
【００９３】
（変形例４）
図１０は、本発明の変形例４に係る薄膜トランジスタ１Ａの断面構成を表したものである。この薄膜トランジスタ１Ａは、酸化物半導体膜２０を非晶質膜２２および結晶化膜２３の積層構造としたことを除いては、上記第１の実施の形態の薄膜トランジスタ１と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００９４】
基板１１，ゲート絶縁膜３０，ゲート電極４０，層間絶縁膜５０，ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄについては、第１の実施の形態と同様である。
【００９５】
酸化物半導体膜２０は、非晶質膜２２および結晶化膜２３の積層構造を有している。ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄは、結晶化膜２３に接して設けられている。具体的には、酸化物半導体膜２０は、基板１１側から非晶質膜２２および結晶化膜２３をこの順に積層した構造を有している。
【００９６】
非晶質膜２２は、薄膜トランジスタ１のチャネルとしての機能を有するものであり、酸化物半導体膜２０の基板１１側に設けられている。非晶質膜２２は、例えば、厚みが１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度であり、ＩＧＺＯなどのアモルファス状態の酸化物半導体により構成されている。アモルファス状態の酸化物半導体膜をチャネルに用いたＴＦＴでは、均一性に優れた電気特性が得られる。
【００９７】
結晶化膜２３は、製造工程において上層とのエッチング選択比を確保するためのものであり、酸化物半導体膜２０のソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄ側に設けられている。結晶化膜２３は、例えば、厚みが１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度であり、酸化亜鉛，ＩＺＯ，ＩＧＯなどの結晶化状態の酸化物半導体により構成されている。結晶化状態の酸化物半導体は、薬液に対する耐性が高く、製造工程において上層をエッチングする際に酸化物半導体膜２０の意図しないエッチングを抑えることが可能となる。よって、酸化物半導体膜２０の厚みを厚くする必要がなくなり、良好な電気特性が得られる。
【００９８】
なお、酸化物半導体膜２０の厚み（非晶質膜２２および結晶化膜２３の合計厚み）は、製造工程でのアニールによる酸素供給効率を考慮すると、例えば２０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であることが望ましい。
【００９９】
酸化物半導体膜２０のソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄは、第１の実施の形態と同様に、それぞれ、上面から深さ方向における一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度が低い低抵抗領域２１を有している。なお、図１０では、低抵抗領域２１の深さと結晶膜２３の厚みとが等しくなっている場合を表しているが、低抵抗領域２１は、結晶膜２３の上面から深さ方向における一部に設けられていてもよい。また、低抵抗領域２１は、結晶膜２３の上面から深さ方向における全部と、非結晶膜２２の結晶膜２３との界面から深さ方向における一部に設けられていてもよい。
【０１００】
この薄膜トランジスタ１Ａは、例えば次のようにして製造することができる。
【０１０１】
図１１ないし図１３は、この薄膜トランジスタ１Ａの製造方法を工程順に表したものである。まず、図１１（Ａ）に示したように、基板１１に、例えばスパッタリング法により、上述した厚みおよび材料よりなる非晶質膜２２を形成する。具体的には、例えばＩＧＺＯよりなる非晶質膜２２を形成する場合には、ＩＧＺＯ膜のセラミックをターゲットとしたＤＣスパッタ法を用い、アルゴンと酸素との混合ガスによるプラズマ放電にてゲート絶縁膜３０上に非晶質膜４１を形成する。なお、プラズマ放電の前に真空容器（図示せず）内の真空度が１×１０-4Ｐａ以下になるまで排気したのち、アルゴンと酸素との混合ガスを導入する。
【０１０２】
このとき、チャネルとなる非晶質膜２２中のキャリア濃度は、酸化物形成の際のアルゴンと酸素との流量比を変化させることで制御することが可能である。
【０１０３】
次いで、同じく図１１（Ａ）に示したように、例えばスパッタリング法により、上述した厚みおよび材料よりなる結晶化膜２３を形成する。具体的には、例えばＩＺＯよりなる結晶化膜２３を形成する場合には、ＩＺＯ膜のセラミックをターゲットとしたＤＣスパッタ法を用いる。このようにして、非晶質膜２２および結晶化膜２３の積層膜２４が形成される。
【０１０４】
続いて、図１１（Ｂ）に示したように、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより積層膜２４を所定の形状、例えばゲート電極４０およびその近傍を含むことが可能な島状に成形する。これにより、非晶質膜２２および結晶化膜２３の積層構造を有する酸化物半導体膜２０が形成される。
【０１０５】
そののち、図１１（Ｃ）に示したように、基板１１および酸化物半導体膜２０の全面に、第１の実施の形態と同様にして、ゲート絶縁材料膜３０Ａおよびゲート電極材料膜４０Ａをこの順に形成する。
【０１０６】
ゲート電極材料膜４０Ａを形成したのち、図１１（Ｄ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより、ゲート電極材料膜４０Ａを所望の形状に成形して、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ上にゲート電極４０を形成する。
【０１０７】
引き続き、同じく図１１（Ｄ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、ゲート電極４０をマスクとしてゲート絶縁材料膜３０をエッチングすることによりゲート絶縁膜３０を形成する。このとき、酸化物半導体膜２０が基板１１側から非晶質膜２２および結晶化膜２３をこの順に積層した構造を有しているので、ゲート絶縁材料膜３０Ａをエッチングする際に、フッ酸等の薬液を用いて非常に大きなエッチング選択比を維持して容易に加工することが可能となる。これにより、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ上に、ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０がこの順に同一形状で形成される。
【０１０８】
ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０を形成したのち、図１２（Ａ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０の表面に、例えばスパッタリング法により、チタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ）またはインジウム（Ｉｎ）等の酸素と比較的低温で反応する金属よりなる金属膜５２Ａを、例えば１０ｎｍ以下、具体的には５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みで形成する。
【０１０９】
金属膜５２Ａを形成したのち、第１の実施の形態と同様にして、熱処理を行うことにより、図１２（Ｂ）に示したように、金属膜５０Ａが酸化されて第１無機絶縁膜５２が形成されると同時に、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度が低い低抵抗領域２１が形成される。
【０１１０】
低抵抗領域２１を形成したのち、図１２（Ｃ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、第１無機絶縁膜５２上に、接続孔５０Ａを有する有機樹脂膜５１を形成する。
【０１１１】
有機樹脂膜５１を形成したのち、図１３に示したように、この層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２に例えばエッチングにより接続孔５０Ａを設け、この接続孔５０Ａ内に酸化物半導体膜２０の結晶化層２３を露出させる。このとき、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２が結晶化膜２３の上に設けられているので、結晶化膜２３のエッチングレートが層間絶縁膜８０およびゲート絶縁膜３０に比べて十分に低くなり、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２と酸化物半導体膜２０とのウェットエッチング選択比が高くなる。よって、酸化物半導体膜２０のエッチングを抑制したままで層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２を選択的にエッチングし、接続孔５０Ａを容易に形成することが可能となる。また、ドライエッチングにより加工しにくい酸化アルミニウム膜よりなる第１無機絶縁膜５２もウェットエッチングにより容易に加工することが可能となる。
【０１１２】
続いて、図１０に示したように、第１の実施の形態と同様にして、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄを形成し、接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続する。以上により、図１０に示した薄膜トランジスタ１Ｂが完成する。
【０１１３】
このように本変形例４では、酸化物半導体膜２０を、非晶質膜２２および結晶化膜２３の積層構造としたので、非晶質膜２２により、均一性の高い電気特性を得ることが可能となる。また、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄを結晶化膜２３に接して設けるようにしたので、製造工程においてゲート絶縁膜３０または第１無機絶縁膜５２をエッチングする際に酸化物半導体膜２０がエッチングされてしまうことを抑えることが可能となる。よって、酸化物半導体膜２０の厚みを厚くする必要がなくなり、良好な電気特性を得ると共に、成膜時間の短縮および低コスト化が可能となる。
【０１１４】
（変形例５）
図１４は、本発明の変形例５に係る薄膜トランジスタ１Ａの製造方法を工程順に表したものである。この製造方法は、非晶質膜２２および非晶質膜２３Ａの積層膜を形成し、この積層膜をエッチングにより加工したのちに、非晶質膜２３Ａをアニールして結晶化膜を形成するようにしたことにおいて、上記変形例４の製造方法とは異なるものである。なお、変形例４と製造工程が重複する部分については、図１１ないし図１３を参照して説明する。
【０１１５】
まず、図１４（Ａ）に示したように、変形例４と同様にして、基板１１に、例えばスパッタリング法により、上述した厚みおよび材料よりなる非晶質膜２２を形成する。
【０１１６】
次いで、同じく図４（Ａ）に示したように、例えばスパッタリング法により、非晶質膜４１よりも低融点の酸化物半導体よりなる非晶質膜２３Ａを形成する。具体的には、例えばＩＺＯよりなる非晶質膜２３Ａを形成する場合には、ＩＺＯ膜のセラミックをターゲットとしたＤＣスパッタ法を用い、スパッタリング条件を制御することにより非晶質状態のＩＺＯよりなる非晶質膜２３Ａを形成する。このようにして、非晶質膜２２および非晶質膜２３Ａの積層膜２４Ａが形成される。
【０１１７】
積層膜２４Ａを形成したのち、図１４（Ｂ）に示したように、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより積層膜２４Ａを所定の形状、例えばゲート電極２０およびその近傍を含むことが可能な島状に成形する。このとき、非晶質膜２２および非晶質膜２３Ａはいずれも非晶質状態なので、リン酸，硝酸および酢酸を含む混合液等によりウェットエッチングすることで低コスト化が可能である。
【０１１８】
積層膜４３Ａを成形したのち、図１４（Ｃ）に示したように、非晶質膜２３Ａに対して例えば２００℃〜４００℃程度のアニール処理Ａを行うことにより結晶化膜２３を形成する。これにより、非晶質膜２２および結晶化膜２３の積層構造を有する酸化物半導体膜２０が形成される。
【０１１９】
酸化物半導体膜２０を形成したのち、図１４（Ｄ）に示したように、変形例４と同様にして、基板１１および酸化物半導体膜２０の全面に、ゲート絶縁材料膜３０Ａおよびゲート電極材料膜４０Ａをこの順に形成する。
【０１２０】
ゲート電極材料膜４０Ａを形成したのち、図１４（Ｅ）に示したように、変形例４と同様にして、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより、ゲート電極材料膜４０Ａを所望の形状に成形して、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ上にゲート電極４０を形成する。
【０１２１】
引き続き、同じく図１４（Ｅ）に示したように、変形例４と同様にして、ゲート電極４０をマスクとしてゲート絶縁材料膜３０をエッチングすることによりゲート絶縁膜３０を形成する。このとき、酸化物半導体膜２０が基板１１側から非晶質膜２２および結晶化膜２３をこの順に積層した構造を有しているので、ゲート絶縁材料膜３０Ａをエッチングする際に、フッ酸等の薬液を用いて非常に大きなエッチング選択比を維持して容易に加工することが可能となる。これにより、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ上に、ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０がこの順に同一形状で形成される。
【０１２２】
ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０を形成したのち、変形例４と同様にして、図１２（Ａ）に示した工程により、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０およびゲート電極４０の表面に、例えばスパッタリング法により、チタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ）またはインジウム（Ｉｎ）等の酸素と比較的低温で反応する金属よりなる金属膜５２Ａを、例えば１０ｎｍ以下、具体的には５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みで形成する。
【０１２３】
金属膜５２Ａを形成したのち、変形例４と同様にして、図１２（Ｂ）に示した工程により、熱処理を行う。これにより、金属膜５０Ａが酸化されて第１無機絶縁膜５２が形成されると同時に、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度が低い低抵抗領域２１が形成される。
【０１２４】
低抵抗領域２１を形成したのち、変形例４と同様にして、図１２（Ｃ）に示した工程により、第１無機絶縁膜５２上に、接続孔５０Ａを有する有機樹脂膜５１を形成する。
【０１２５】
有機樹脂膜５１を形成したのち、変形例４と同様にして、図１３に示した工程により、この層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２に例えばエッチングにより接続孔５０Ａを設け、この接続孔５０Ａ内に酸化物半導体膜２０の結晶化層２３を露出させる。このとき、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２が結晶化膜２３の上に設けられているので、結晶化膜２３のエッチングレートが層間絶縁膜８０およびゲート絶縁膜３０に比べて十分に低くなり、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２と酸化物半導体膜２０とのウェットエッチング選択比が高くなる。よって、酸化物半導体膜２０のエッチングを抑制したままで層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２を選択的にエッチングし、接続孔５０Ａを容易に形成することが可能となる。また、ドライエッチングにより加工しにくい酸化アルミニウム膜よりなる第１無機絶縁膜５２もウェットエッチングにより容易に加工することが可能となる。
【０１２６】
続いて、図１０に示したように、変形例４と同様にして、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄを形成し、接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続する。以上により、図１０に示した薄膜トランジスタ１Ｂが完成する。
【０１２７】
このように本変形例５では、酸化物半導体よりなる非晶質膜２２および非晶質膜２２よりも低融点の酸化物半導体よりなる非晶質膜２３Ａの積層膜２４Ａを形成したのち、この積層膜２４Ａをエッチングにより成形するようにしたので、低コストなウェットエッチングにより積層膜２４Ａを容易に所定の形状に加工することが可能となる。また、非晶質膜２３Ａをアニール処理することにより結晶化膜２３を形成し、非晶質膜２２および結晶化膜２３の積層構造を有する酸化物半導体膜２０を形成するようにしたので、製造工程においてゲート絶縁膜３０または第１無機絶縁膜５２と酸化物半導体膜２０とのウェットエッチング選択比を高めることが可能となる。よって、変形例４と同様に、酸化物半導体膜２０の厚みを厚くする必要がなくなり、良好な電気特性を得ると共に、成膜時間の短縮および低コスト化が可能となる。
【０１２８】
（第２の実施の形態）
図１５は、本発明の第２の実施の形態に係る薄膜トランジスタ２の断面構成を表したものである。この薄膜トランジスタ２は、層間絶縁膜５０を有機樹脂膜５１のみにより構成したことを除いては、上記第１の実施の形態の薄膜トランジスタ１と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
【０１２９】
この薄膜トランジスタ２は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、上記第１の実施の形態と同様にして、図２（Ａ）ないし図３（Ｂ）に示した工程により、基板１１に、酸化物半導体膜２０，ゲート絶縁膜３０，ゲート電極４０および金属膜５２Ａを形成し、金属膜５２Ａの熱処理により低抵抗領域２１および第１無機絶縁膜５２を形成する。
【０１３０】
次いで、図１６（Ａ）に示したように、エッチングにより第１無機絶縁膜５２を除去する。その際、塩素等を含むガスを用いたドライエッチング法により、第１無機絶縁膜５２および完全に酸化されなかった金属膜５２Ａを容易に除去することが可能である。
【０１３１】
続いて、図１６（Ｂ）に示したように、第１無機絶縁膜５２上に、第１の実施の形態と同様にして、接続孔５０Ａを有する有機樹脂膜５１を形成する。
【０１３２】
続いて、図１５に示したように、第１の実施の形態と同様にして、接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続する。以上により、薄膜トランジスタ２が完成する。
【０１３３】
本実施の形態では、エッチングにより第１無機絶縁膜５２および完全に酸化されなかった金属膜５２Ａを除去し、層間絶縁膜５０を有機樹脂膜５１のみにより構成するようにしたので、第１の実施の形態に比べて更にリーク電流を低減することが可能となる。
【０１３４】
なお、本実施の形態では低抵抗領域２１を金属膜５２Ａの酸化により形成する場合について説明したが、低抵抗領域２１は、変形例２と同様にプラズマを用いて形成してもよい。また、低抵抗領域２１は、変形例３と同様に、窒化シリコン膜からの水素の拡散を用いて形成してもよい。
【０１３５】
（第３の実施の形態）
図１７は、本発明の第３の実施の形態に係る薄膜トランジスタ３の断面構成を表したものである。この薄膜トランジスタ３は、層間絶縁膜５０を第１無機絶縁膜５２，有機樹脂膜５１および第２無機絶縁膜５３を酸化物半導体膜２０の側からこの順に積層したものとしたことを除いては、上記第１の実施の形態の薄膜トランジスタ１と同様の構成を有している。
【０１３６】
第２無機絶縁膜５３は、第１無機絶縁膜５２と同様に酸化物半導体膜２０への水分の混入や拡散を抑え、薄膜トランジスタ３の信頼性を更に向上させるためのものである。第２無機絶縁膜５３は、例えば、厚みが１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であり、酸化アルミニウムにより構成されていることが望ましい。
【０１３７】
この薄膜トランジスタ３は、有機樹脂膜５１を形成したのち、有機樹脂膜５１の上に、例えばスパッタリング法により、上述した厚みおよび材料よりなる第２無機絶縁膜５２を形成し、第１無機絶縁膜５２および第２無機絶縁膜５３に接続孔５０Ａを設け、この接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続することを除いては、第１の実施の形態と同様にして製造することができる。
【０１３８】
このように本実施の形態では、層間絶縁膜５０を第１無機絶縁膜５２，有機樹脂膜５１および第２無機絶縁膜５３を酸化物半導体膜２０の側からこの順に積層したものとしたので、薄膜トランジスタ３の信頼性を更に向上させることが可能となる。
【０１３９】
（第４の実施の形態）
図１８は、本発明の第４の実施の形態に係る薄膜トランジスタ４の断面構成を表したものである。この薄膜トランジスタ４は、基板１１上にゲート電極４０，ゲート絶縁膜３０および酸化物半導体膜２０，チャネル保護膜７０，層間絶縁膜５０（第１無機絶縁膜５２および有機樹脂膜５１），ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをこの順に積層したボトムゲート薄膜トランジスタである。このことを除いては、この薄膜トランジスタ４は、上記第１の実施の形態の薄膜トランジスタ１と同様の構成を有している。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
【０１４０】
チャネル保護膜７０は、酸化物半導体膜２０のチャネル領域２０Ａ上に設けられ、例えば、厚みが２００ｎｍ程度であり、シリコン酸化膜，シリコン窒化膜または酸化アルミニウム膜の単層膜または積層膜により構成されている。
【０１４１】
この薄膜トランジスタ４は、例えば次のようにして製造することができる。なお、第１の実施の形態と同一の工程については第１の実施の形態を参照して説明する。
【０１４２】
まず、基板１１上の全面に例えばスパッタリング法や蒸着法を用いて、ゲート電極４０の材料となるモリブデン（Ｍｏ）膜を、例えば２００ｎｍ程度の厚みで形成する。このモリブデン膜を、例えばフォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることにより、図１９（Ａ）に示したように、ゲート電極４０を形成する。
【０１４３】
次いで、同じく図１９（Ａ）に示したように、ゲート電極４０を形成した基板１１の全面に、例えばプラズマＣＶＤ法により、シリコン酸化膜または酸化アルミニウム膜などのゲート絶縁膜３０を、３００ｎｍ程度の厚みで形成する。
【０１４４】
次いで、図１９（Ｂ）に示したように、ゲート絶縁膜３０の上に、第１の実施の形態と同様にして、酸化物半導体膜２０を形成する。
【０１４５】
続いて、酸化物半導体膜２０およびゲート絶縁膜３０上の全面に、シリコン酸化膜，シリコン窒化膜または酸化アルミニウム膜の単層膜または積層膜よりなるチャネル保護材料膜を、２００ｎｍ程度の厚みで形成する。そののち、ゲート電極４０をマスクとした裏面露光により、図１９（Ｃ）に示したように、自己整合的にゲート電極４０と近い位置にチャネル保護膜７０を形成する。
【０１４６】
チャネル保護膜７０を形成したのち、図１９（Ｄ）に示したように、酸化物半導体膜２０およびチャネル保護膜７０の上に、第１の実施の形態と同様にして、金属膜５２Ａを形成する。
【０１４７】
引き続き、図２０（Ａ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、熱処理により、金属膜５２Ａを酸化させて第１無機絶縁膜５２を形成すると共に、ソース領域２０Ａおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向の一部に、チャネル領域２０Ａよりも酸素濃度の低い低抵抗領域２１を形成する。
【０１４８】
低抵抗領域２１および第１無機絶縁膜５２を形成したのち、図２０（Ｂ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、第１無機絶縁膜５２の上に、接続孔５０Ａを有する有機材料膜５１を形成する。
【０１４９】
有機材料膜５１を形成したのち、図１８に示したように、第１の実施の形態と同様にして、層間絶縁膜５０の第１無機絶縁膜５２に接続孔５０Ａを設け、この接続孔５０Ａを介してソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄをソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの低抵抗領域２１に接続する。以上により、図１８に示した薄膜トランジスタ４が完成する。
【０１５０】
この薄膜トランジスタ４では、層間絶縁膜５０が有機樹脂膜５１を含んでいるので、層間絶縁膜５０の厚みを大きくすることが可能となっており、チャネル保護膜７０の段差が、十分に厚い層間絶縁膜５０により確実に被覆されている。よって、ソース電極６０Ｓおよびドレイン電極６０Ｄの断線あるいは短絡など、層間絶縁膜５０に起因する不良が抑えられる。よって、セルフアライン構造のボトムゲート薄膜トランジスタ４の素子特性および信頼性を向上させることが可能となる。
【０１５１】
（第５の実施の形態）
図２１は、本発明の第５の実施の形態に係る薄膜トランジスタ５の断面構成を表したものである。この薄膜トランジスタ５は、層間絶縁膜５０を有機樹脂膜５１のみにより構成したことを除いては、第４の実施の形態の薄膜トランジスタ４と同様の構成を有し、同様にして製造することができる。この薄膜トランジスタ５の作用および効果は、第１，第２および第４の実施の形態と同様である。
【０１５２】
（第６の実施の形態）
図２２は、本発明の第６の実施の形態に係る薄膜トランジスタ６の断面構成を表したものである。この薄膜トランジスタ６は、層間絶縁膜５０を第１無機絶縁膜５２，有機樹脂膜５１および第２無機絶縁膜５３を酸化物半導体膜２０の側からこの順に積層したものとしたことを除いては、第４の実施の形態の薄膜トランジスタ４と同様の構成を有し、同様にして製造することができる。この薄膜トランジスタ６の作用および効果は、第１，第３および第４の実施の形態と同様である。
【０１５３】
＜適用例１＞
図２３は、この薄膜トランジスタ１〜６，１Ａ，１Ｂを駆動素子として備えた表示装置の回路構成を表すものである。表示装置８０は、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどであり、駆動パネル８１上に、マトリクス状に配設された複数の画素１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂと、これらの画素１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを駆動するための各種駆動回路とが形成されたものである。画素１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂはそれぞれ、赤色（Ｒ：Red ），緑色（Ｇ：Green ）および青色（Ｂ：Blue）の色光を発する液晶表示素子や有機ＥＬ素子などである。これら３つの画素１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを一つのピクセルとして、複数のピクセルにより表示領域１１０が構成されている。駆動パネル９１上には、駆動回路として、例えば映像表示用のドライバである信号線駆動回路１２０および走査線駆動回路１３０と、画素駆動回路１５０とが配設されている。この駆動パネル８１には、図示しない封止パネルが貼り合わせられ、この封止パネルにより画素１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂおよび上記駆動回路が封止されている。
【０１５４】
図２４は、画素駆動回路１５０の等価回路図である。画素駆動回路１５０は、上記薄膜トランジスタ１〜６，１Ａ，１Ｂとして、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２が配設されたアクティブ型の駆動回路である。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の間にはキャパシタＣｓが設けられ、第１の電源ライン（Ｖcc）および第２の電源ライン（ＧＮＤ）の間において、画素１０Ｒ（または画素１０Ｇ，１０Ｂ）がトランジスタＴｒ１に直列に接続されている。このような画素駆動回路１５０では、列方向に信号線１２０Ａが複数配置され、行方向に走査線１３０Ａが複数配置されている。各信号線１２０Ａは、信号線駆動回路１２０に接続され、この信号線駆動回路１２０から信号線１２０Ａを介してトランジスタＴｒ２のソース電極に画像信号が供給されるようになっている。各走査線１３０Ａは走査線駆動回路１３０に接続され、この走査線駆動回路１３０から走査線１３０Ａを介してトランジスタＴｒ２のゲート電極に走査信号が順次供給されるようになっている。この表示装置では、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２が、上記実施の形態の薄膜トランジスタ１，１Ａ〜１Ｃにより構成されているので、セルフアライン構造により寄生容量が小さくなっていると共に素子特性および信頼性の向上した薄膜トランジスタ１〜６，１Ａ，１Ｂにより、高品質な表示が可能となる。このような表示装置８０は、例えば次の適用例２〜６に示した電子機器に搭載することができる。
【０１５５】
＜適用例２＞
図２５は、テレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル３１０およびフィルターガラス３２０を含む映像表示画面部３００を有している。
【０１５６】
＜適用例３＞
図２６は、デジタルスチルカメラの外観を表したものである。このデジタルスチルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部４１０、表示部４２０、メニュースイッチ４３０およびシャッターボタン４４０を有している。
【０１５７】
＜適用例４＞
図２７は、ノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５１０，文字等の入力操作のためのキーボード５２０および画像を表示する表示部５３０を有している。
【０１５８】
＜適用例５＞
図２８は、ビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部６１０，この本体部６１０の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ６２０，撮影時のスタート／ストップスイッチ６３０および表示部６４０を有している。
【０１５９】
＜適用例６＞
図２９は、携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。
【０１６０】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、低抵抗領域２１がソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における一部に設けられている場合について説明したが、低抵抗領域２１は、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における少なくとも一部に設けられていればよい。例えば、低抵抗領域２１は、図３０に示したように、ソース領域２０Ｓおよびドレイン領域２０Ｄの上面から深さ方向における全部に設けられていてもよい。
【０１６１】
また、例えば、上記実施の形態では、酸化物半導体膜２０が基板１１上に直接設けられている場合について説明したが、酸化物半導体２０は、基板１１上に、シリコン酸化膜，シリコン窒化膜または酸化アルミニウム膜などの絶縁膜を間にして設けられていてもよい。これにより、基板１１から酸化物半導体膜２０に不純物や水分などが拡散することを抑えることが可能となる。
【０１６２】
更に、例えば、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。
【０１６３】
加えて、本発明は、液晶ディスプレイおよび有機ＥＬディスプレイのほか、無機エレクトロルミネッセンス素子、またはエレクトロデポジション型もしくエレクトロクロミック型の表示素子などの他の表示素子を用いた表示装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１６４】
１…薄膜トランジスタ、１１…基板、２０…酸化物半導体薄膜、２０Ａ…チャネル領域、２０Ｓ…ソース領域、２０Ｄ…ドレイン領域、２１…低抵抗領域、３０…ゲート絶縁膜、４０…ゲート電極、５０…層間絶縁膜、５１…有機樹脂膜、５２…第１無機絶縁膜、５２Ａ…金属膜、５３…第２無機絶縁膜、６０Ｓ…ソース電極、６０Ｄ…ドレイン電極、７０…チャネル保護膜、８０…表示装置、８１…駆動パネル、１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…画素、１１０…表示領域、１２０…信号線駆動回路、１３０…走査線駆動回路、１５０…画素駆動回路、Ｔｒ１，Ｔｒ２…トランジスタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極と、
前記ゲート電極に対向してチャネル領域を有すると共に前記チャネル領域の一方の側にソース領域、他方の側にドレイン領域を有する酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜に接して設けられると共に接続孔を有し、有機樹脂膜を含む層間絶縁膜と、
前記接続孔を介して前記ソース領域および前記ドレイン領域にそれぞれ接続されたソース電極およびドレイン電極と
を備えた薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記層間絶縁膜は、第１無機絶縁膜および前記有機樹脂膜の積層構造を有する
請求項１記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記層間絶縁膜は、前記第１無機絶縁膜および前記有機樹脂膜を前記酸化物半導体膜の側からこの順に積層したものである
請求項２記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記第１無機絶縁膜は、酸化アルミニウム膜，酸化チタン膜または酸化インジウム膜により構成されている
請求項３記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記層間絶縁膜は、前記第１無機絶縁膜，前記有機樹脂膜および第２無機絶縁膜を前記酸化物半導体膜の側からこの順に積層したものである
請求項４記載の薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記酸化物半導体膜は基板上に設けられ、
前記酸化物半導体膜の前記チャネル領域上にゲート絶縁膜および前記ゲート電極がこの順に同一形状で設けられ、
前記酸化物半導体膜，前記ゲート絶縁膜および前記ゲート電極の表面に前記層間絶縁膜が設けられ、
前記層間絶縁膜に設けられた接続孔を介して前記ソース電極および前記ドレイン電極が前記ソース領域および前記ドレイン領域に接続されている
請求項５記載の薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記酸化物半導体膜は、前記ソース領域および前記ドレイン領域の上面から深さ方向における少なくとも一部に、前記チャネル領域よりも酸素濃度が低い低抵抗領域を有する
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項８】
前記低抵抗領域は、前記ソース領域および前記ドレイン領域の上面から深さ方向に１０ｎｍ以内の領域である
請求項７記載の薄膜トランジスタ。
【請求項９】
前記酸化物半導体膜は、前記ソース領域および前記ドレイン領域の上面から深さ方向における少なくとも一部に、アルミニウムをドーパントとして含む低抵抗領域を有する
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
前記酸化物半導体膜は、非晶質膜および結晶化膜を前記基板の側からこの順に積層した構成を有する
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１１】
前記結晶化膜は、酸化亜鉛，酸化インジウム亜鉛および酸化インジウムガリウムからなる群のうちの少なくとも１種により構成されている
請求項１０記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１２】
薄膜トランジスタおよび画素を備え、
前記薄膜トランジスタは、
ゲート電極と、
前記ゲート電極に対向してチャネル領域を有すると共に前記チャネル領域の一方の側にソース領域、他方の側にドレイン領域を有する酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜に接して設けられると共に接続孔を有し、有機樹脂膜を含む層間絶縁膜と、
前記接続孔を介して前記ソース領域および前記ドレイン領域にそれぞれ接続されたソース電極およびドレイン電極と
を備えた表示装置。
【請求項１】
ゲート電極と、
前記ゲート電極に対向してチャネル領域を有すると共に前記チャネル領域の一方の側にソース領域、他方の側にドレイン領域を有する酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜に接して設けられると共に接続孔を有し、有機樹脂膜を含む層間絶縁膜と、
前記接続孔を介して前記ソース領域および前記ドレイン領域にそれぞれ接続されたソース電極およびドレイン電極と
を備えた薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記層間絶縁膜は、第１無機絶縁膜および前記有機樹脂膜の積層構造を有する
請求項１記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記層間絶縁膜は、前記第１無機絶縁膜および前記有機樹脂膜を前記酸化物半導体膜の側からこの順に積層したものである
請求項２記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記第１無機絶縁膜は、酸化アルミニウム膜，酸化チタン膜または酸化インジウム膜により構成されている
請求項３記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記層間絶縁膜は、前記第１無機絶縁膜，前記有機樹脂膜および第２無機絶縁膜を前記酸化物半導体膜の側からこの順に積層したものである
請求項４記載の薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記酸化物半導体膜は基板上に設けられ、
前記酸化物半導体膜の前記チャネル領域上にゲート絶縁膜および前記ゲート電極がこの順に同一形状で設けられ、
前記酸化物半導体膜，前記ゲート絶縁膜および前記ゲート電極の表面に前記層間絶縁膜が設けられ、
前記層間絶縁膜に設けられた接続孔を介して前記ソース電極および前記ドレイン電極が前記ソース領域および前記ドレイン領域に接続されている
請求項５記載の薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記酸化物半導体膜は、前記ソース領域および前記ドレイン領域の上面から深さ方向における少なくとも一部に、前記チャネル領域よりも酸素濃度が低い低抵抗領域を有する
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項８】
前記低抵抗領域は、前記ソース領域および前記ドレイン領域の上面から深さ方向に１０ｎｍ以内の領域である
請求項７記載の薄膜トランジスタ。
【請求項９】
前記酸化物半導体膜は、前記ソース領域および前記ドレイン領域の上面から深さ方向における少なくとも一部に、アルミニウムをドーパントとして含む低抵抗領域を有する
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
前記酸化物半導体膜は、非晶質膜および結晶化膜を前記基板の側からこの順に積層した構成を有する
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１１】
前記結晶化膜は、酸化亜鉛，酸化インジウム亜鉛および酸化インジウムガリウムからなる群のうちの少なくとも１種により構成されている
請求項１０記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１２】
薄膜トランジスタおよび画素を備え、
前記薄膜トランジスタは、
ゲート電極と、
前記ゲート電極に対向してチャネル領域を有すると共に前記チャネル領域の一方の側にソース領域、他方の側にドレイン領域を有する酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜に接して設けられると共に接続孔を有し、有機樹脂膜を含む層間絶縁膜と、
前記接続孔を介して前記ソース領域および前記ドレイン領域にそれぞれ接続されたソース電極およびドレイン電極と
を備えた表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２０１２−１５４３６（Ｐ２０１２−１５４３６Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５２７５４（Ｐ２０１０−１５２７５４）
【出願日】平成２２年７月５日（２０１０．７．５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月５日（２０１０．７．５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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