酸化物薄膜トランジスタ、及びその製造方法
【課題】 良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタ、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
酸化物半導体層９上面に積層するゲート絶縁層５を、有機絶縁体からなる下側の有機絶縁層５１と、無機絶縁体からなる上側の無機絶縁層５２とから構成した。また、無機絶縁層５２を、パーヒドロポリシラザン溶液を用いた塗布法により形成した。酸化物半導体層９の上面には、酸化物半導体層９にダメージを与えることなく形成可能な有機絶縁層５１のみが接触する構成としたため、酸化物半導体層９にダメージを与えることなく、ゲート絶縁層５を形成させることができる。また、塗布法を用いたことにより、大がかりな装置を用いることなく、簡単、且つ安価に、無機絶縁層５２を形成することができる。これにより、性能の良い酸化物薄膜トランジスタを、簡単、且つ安価に得ることができる。
【解決手段】
酸化物半導体層９上面に積層するゲート絶縁層５を、有機絶縁体からなる下側の有機絶縁層５１と、無機絶縁体からなる上側の無機絶縁層５２とから構成した。また、無機絶縁層５２を、パーヒドロポリシラザン溶液を用いた塗布法により形成した。酸化物半導体層９の上面には、酸化物半導体層９にダメージを与えることなく形成可能な有機絶縁層５１のみが接触する構成としたため、酸化物半導体層９にダメージを与えることなく、ゲート絶縁層５を形成させることができる。また、塗布法を用いたことにより、大がかりな装置を用いることなく、簡単、且つ安価に、無機絶縁層５２を形成することができる。これにより、性能の良い酸化物薄膜トランジスタを、簡単、且つ安価に得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物薄膜トランジスタ、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機ＥＬ、フィルム液晶、電子ペーパ等のフレキシブルディスプレイの各画素には、薄膜トランジスタを備えたアクティブ駆動回路が埋め込まれている。薄膜トランジスタの半導体層の材質としては、一般に、アモルファスシリコンや多結晶シリコンといったＳｉ系半導体が用いられる。しかしながら、Ｓｉ系半導体層の形成には、２００℃以上の温度を必要とする。そのため、半導体層としてＳｉ系半導体を用いた場合には、耐熱性の低いフレキシブルなポリマーフィルムを基材として用いることができず、フレキシブルな薄膜トランジスタを形成させることが困難であるという問題点があった。
【０００３】
また、近年、有機半導体材料を用いた有機薄膜トランジスタが研究されている。有機半導体層は、低温で形成が可能であるため、耐熱性の低いフレキシブルなポリマーフィルム上に形成させることが可能であるなどの利点がある。しかしながら、有機半導体材料はキャリア移動度が極めて低く、経時劣化に弱いという問題点があった。
【０００４】
そこで、近年、半導体層として酸化物を用いる酸化物薄膜トランジスタの開発が行われている。酸化物半導体層は低温で製膜が可能であり、高いキャリア移動度をもつことが知られている。しかも、酸化物半導体のなかには、透明な酸化物半導体もある。透明酸化物半導体と、周知の透明基板材料などとを材料として選択すれば、透明な薄膜トランジスタが形成できるなど、酸化物半導体には、従来にはなかった特性が期待できる。
【０００５】
ところで、酸化物半導体層の上面に形成される絶縁層は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法のような真空プロセスにより形成されるのが一般的である。しかしながら、これらの方法は、装置が大掛かりとなってしまい、コストがかかってしまう上、工程が煩雑であるという問題点があった。その上、これらの方法で絶縁層が形成される場合には、形成過程で装置から発生するプラズマイオンが、酸化物半導体層などにダメージを与えてしまうという問題点があった。
【０００６】
そこで、例えば、特許文献１では、ゲート絶縁層の材質として有機高分子を採用した酸化物薄膜トランジスタが提案されている。特許文献１に記載の半導体デバイス（本願における酸化物薄膜トランジスタ）では、ゲート絶縁層の材質として高分子樹脂を採用したため、ゲート絶縁層を塗布法によって形成することができる。これにより、半導体層にダメージを与えることなく、ゲート絶縁層を形成することができる。
【特許文献１】特開２００７−１５８１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の半導体デバイスでも、以下の問題点があった。まず、有機高分子は、材料そのものの絶縁特性が低いため、有機高分子により形成されたゲート絶縁層の絶縁特性も低い。また、有機高分子により形成されたゲート絶縁層は、硬度が低いため、ゲート絶縁層上面にゲート電極が形成される際に、ダメージをうけてしまう。これらにより、特許文献１に記載の半導体デバイスでは、結果的にゲートリーク電流が増えてしまい、特性が悪くなってしまうという問題点があった。
【０００８】
本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、半導体層およびゲート絶縁層にダメージを与えることなく製造可能な酸化物薄膜トランジスタ、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の酸化物薄膜トランジスタは、絶縁層と、前記絶縁層上面に互いに離間して設けられているソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間隙の前記絶縁層上面、前記ソース電極の上面、及び前記ドレイン電極の上面に連続して設けられている酸化物半導体層と、少なくとも前記酸化物半導体層の上面に設けられている有機絶縁層と、前記有機絶縁層の上面に設けられている無機絶縁層とを備えている。
【００１０】
また、請求項２に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記無機絶縁層は、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を前記有機絶縁層の上面に塗布することにより形成されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に係る発明の酸化物薄膜トランジスタは、絶縁層と、前記絶縁層上面に形成されている酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層上面で互いに離間し、且つ、夫々前記酸化物半導体層上面および前記絶縁層上面に連続して設けられているソース電極及びドレイン電極と、少なくとも前記酸化物半導体層の上面に設けられている有機絶縁層と、前記有機絶縁層の上面に設けられている無機絶縁層とを備え、前記無機絶縁層は、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を前記有機絶縁層の上面に塗布することにより形成されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項２又は３に記載の発明の構成に加え、前記化合物はパーヒドロポリシラザンであることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５に係る発明の酸化物薄膜トランジスタは、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記無機絶縁層の上面に、ゲート電極または画素電極が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記酸化物半導体層は、Ｉｎ，Ｇａ，Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物により形成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法は、絶縁層と、前記絶縁層の上面に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の前記絶縁層上面に形成された酸化物半導体層と、ゲート電極とを備えている酸化物薄膜トランジスタの製造方法であって、前記絶縁層上面に互いに離間してソース電極及びドレイン電極を形成させる第１の工程と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間隙の前記絶縁層の上面、前記ソース電極の上面、前記ドレイン電極の上面に、連続した酸化物半導体層を形成させる第２の工程と、少なくとも前記酸化物半導体層の上面に有機絶縁層を形成させる第３の工程と、前記有機絶縁層の上面に無機絶縁層を形成させる第４の工程とを備えている。
【００１６】
また、請求項８に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法は、請求項７に記載の発明の構成に加え、前記第４の工程では、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を、前記有機絶縁層の上面に塗布することによって、前記有機絶縁層の上面に前記無機絶縁層を形成させることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項９に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法は、絶縁層と、前記絶縁層の上面に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の前記絶縁層上面に形成された酸化物半導体層と、ゲート電極とを備えている酸化物薄膜トランジスタの製造方法であって、前記絶縁層上面に酸化物半導体層を形成させる第１の工程と、前記酸化物半導体層上面で互いに離間し、且つ、夫々前記酸化物半導体層上面および前記絶縁層上面に連続しているソース電極及びドレイン電極を形成させる第２の工程と、少なくとも前記酸化物半導体層の上面に有機絶縁層を形成させる第３の工程と、前記有機絶縁層の上面に無機絶縁層を形成させる第４の工程とを少なくとも備え、前記第４の工程は、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を、前記有機絶縁層の上面に塗布することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１０に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項８又は９に記載の発明の構成に加え、前記化合物はパーヒドロポリシラザンであることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１１に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項７乃至１０のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記無機絶縁層の上面に、ゲート電極または画素電極を形成させる第５の工程を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１２に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項７乃至１１のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記酸化物半導体層は、Ｉｎ，Ｇａ，Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物により形成されていることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１３に記載の酸化物薄膜トランジスタは、請求項７乃至１２のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法によって製造されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、有機絶縁層が酸化物半導体層の上面に設けられ、無機絶縁層が有機絶縁層の上面に設けられている。酸化物半導体層の上面には、酸化物半導体層にダメージを与えることなく形成可能な有機絶縁層が設けられる構成としたため、酸化物半導体層にダメージを与えることなく、酸化物半導体層上面に絶縁性を有する層を形成させることができる。また、有機絶縁層の上面には無機絶縁層が設けられるため、有機絶縁層は外部には露出しない。有機高分子からなる有機絶縁層は、外因によりダメージを受けやすいことが知られているが、有機絶縁層が外部に露出しない構成としたため、有機絶縁層が外因によりダメージを受けることがない。また、有機絶縁層は絶縁特性が低いことが知られているが、有機絶縁層の上面に、絶縁特性の高い無機絶縁層を設けることにより、酸化物半導体層の上部の絶縁性能を高めることができる。さらに、無機絶縁層を酸化物半導体層の上面に形成させる場合、無機絶縁層形成過程において、酸化物半導体層がダメージを受けやすいことが知られているが、本発明では、酸化物半導体層に、無機絶縁層が接触しない構成としたため、無機絶縁層の形成過程において、酸化物半導体層がダメージを受けることがない。そのため、酸化物半導体層の半導体特性が、無機絶縁層の形成プロセスにおいて変化してしまうことを防止し、酸化物薄膜トランジスタの性能を維持することができる。しかも、酸化物半導体層が、ソース電極およびドレイン電極よりも上部に形成されているため、ソース電極やドレイン電極が形成される際に、酸化物半導体層がダメージを受けることがない。従って、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２３】
また、請求項２に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１に記載の発明の効果に加え、無機絶縁層を、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を有機絶縁層の上面に塗布することにより形成している。そのため、大がかりな装置を用いることなく、簡単、且つ安価に、無機絶縁層を形成することが可能である。また、有機絶縁層にダメージを与えることなく、無機絶縁層を形成させることが可能である。これにより、簡単、且つ安価に製造できるとともに、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２４】
また、請求項３に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、ソース電極およびドレイン電極が、酸化物半導体層よりも上部に形成されているため、酸化物半導体層を形成させる際に、ソース電極やドレイン電極の表面特性が変化することがない。そのため、たとえば、特性が比較的変化しやすい材質であっても、ソース電極およびドレイン電極として使用可能となる。これにより、ソース電極およびドレイン電極の材質を選択する際の自由度を広げることができる。しかも、無機絶縁層を、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を有機絶縁層の上面に塗布することにより形成している。そのため、大がかりな装置を用いることなく、簡単、且つ安価に、無機絶縁層を形成することが可能である。また、有機絶縁層にダメージを与えることなく、無機絶縁層を形成させることが可能である。これにより、簡単、且つ安価に製造できるとともに、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２５】
また、請求項４に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項２又は３に記載の発明の効果に加え、無機絶縁層の前駆体として、パーヒドロポリシラザンを用いているため、低温条件下で、無機絶縁層を形成することができる。これにより、耐熱性の低い可撓性プラスチック基板を基板として採用することができ、可撓性を備える酸化物薄膜トランジスタの製造を可能とすることができる。
【００２６】
また、請求項５に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の効果に加え、ゲート電極または画素電極は無機絶縁層の上面に形成されているため、ゲート電極や画素電極が形成される際に、有機絶縁層や半導体層がダメージを受けることがない。従って、有機絶縁層や半導体層の特性を維持することができ、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２７】
また、請求項６に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の効果に加え、半導体層は、Ｉｎ，Ｇａ，Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物により、形成されているため、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２８】
また、請求項７に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、第１の工程でソース電極とドレイン電極が形成され、第１の工程よりも後の第２の工程で、酸化物半導体層が形成される。そのため、ソース電極やドレイン電極が形成される際に、酸化物半導体層がダメージを受けることがない。また、第３の工程で、酸化物半導体層の上面には、酸化物半導体層にダメージを与えることなく形成可能な有機絶縁層が形成される。そのため、酸化物半導体層上面に絶縁性能を有する層を形成させる際に、酸化物半導体層にダメージを与えることがない。また、第４の工程で、有機絶縁層の上面には無機絶縁層が設けられるため、有機絶縁層は外部には露出しない。有機高分子からなる有機絶縁層は、外因によりダメージを受けやすいことが知られているが、有機絶縁層が外部に露出しない構成としたため、有機絶縁層が外因によりダメージを受けることがない。また、有機絶縁層は絶縁特性が低いことが知られているが、有機絶縁層の上面に、絶縁特性の高い無機絶縁層を設けることにより、酸化物半導体層の上面に高い絶縁性能を有する層を形成させることができる。さらに、無機絶縁層を酸化物半導体層の上面に形成させる場合、無機絶縁層形成過程において、酸化物半導体層がダメージを受けやすいことが知られているが、本発明では、酸化物半導体層に、無機絶縁層が接触しない構成としたため、無機絶縁層の形成過程において、酸化物半導体層がダメージを受けることがない。そのため、酸化物半導体層の半導体特性が、無機絶縁層の形成プロセスにおいて変化してしまうことを防止し、酸化物薄膜トランジスタの性能を維持することができる。従って、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。
【００２９】
また、請求項８に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項７に記載の発明の効果に加え、第４の工程で、無機絶縁層を、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を有機絶縁層の上面に塗布することにより形成している。そのため、大がかりな装置を用いることなく、簡単、且つ安価に、無機絶縁層を形成することが可能である。また、有機絶縁層にダメージを与えることなく、無機絶縁層を形成させることが可能である。これにより、簡単、且つ安価に製造できるとともに、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。
【００３０】
また、請求項９に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、第１の工程で酸化物半導体層が形成され、第２の工程でソース電極およびドレイン電極が形成される。ソース電極とドレイン電極とが、酸化物半導体層よりも後に形成されているため、酸化物半導体層を形成させる際に、ソース電極やドレイン電極の表面特性が変化することがない。そのため、たとえば、比較的特性が変化しやすい材質であっても、ソース電極およびドレイン電極として使用可能となる。これにより、ソース電極およびドレイン電極の材質を選択する際の自由度を広げることができる。しかも、第４の工程では、無機絶縁層を、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を有機絶縁層の上面に塗布することにより形成している。そのため、大がかりな装置を用いることなく、簡単、且つ安価に、無機絶縁層を形成することが可能である。また、有機絶縁層にダメージを与えることなく、無機絶縁層を形成させることが可能である。これにより、簡単、且つ安価に製造できるとともに、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。
【００３１】
また、請求項１０に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項８又は９に記載の発明の効果に加え、無機絶縁層の前駆体として、パーヒドロポリシラザンを用いているため、低温条件下で無機絶縁層を形成することができる。これにより、耐熱性の低い可撓性プラスチック基板を基板として採用することができ、可撓性を備える酸化物薄膜トランジスタの製造を可能とすることができる。
【００３２】
また、請求項１１に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項７乃至１０のいずれかに記載の発明の効果に加え、第５の工程において、ゲート電極または画素電極が無機絶縁層の上面に形成される。そのため、第５の工程でゲート電極や画素電極が形成される際に、有機絶縁層や半導体層がダメージを受けることがない。従って、有機絶縁層や半導体層の特性を維持することができ、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。
【００３３】
また、請求項１２に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項７乃至１１のいずれかに記載の発明の効果に加え、酸化物半導体層は、Ｉｎ，Ｇａ，Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物により、形成されているため、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。
【００３４】
また、請求項１３に係る発明の酸化物薄膜トランジスタは、請求項７乃至１２のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法を用いて製造される。そのため、安価に得られるとともに、高性能な酸化物薄膜トランジスタを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１について、図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態である酸化物薄膜トランジスタ１の縦断面図であり、図２は、酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程を示すフローチャートである。また、図３は、基板２の上面にソース電極３とドレイン電極４とが形成された状態の縦断面図であり、図４は、図３に示すソース電極３とドレイン電極４との間に酸化物半導体層９が形成された状態の縦断面図である。また、図５は、ソース電極３とドレイン電極４と酸化物半導体層９との上面に、有機絶縁層５１が形成された状態の縦断面図であり、図６は、有機絶縁層５１の上面に無機絶縁層５２が形成された状態の縦断面図である。
【００３６】
第１実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１は、ゲート電極６がソース電極３やドレイン電極４より上側に位置する、所謂「トップゲート型」の酸化物薄膜トランジスタである。本実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１は、トップゲート型であることのほか、ゲート絶縁層５が有機絶縁層５１と無機絶縁層５２との２層により形成されること、無機絶縁層５２が塗布法により形成されることに特徴を有する。以下の説明では、図面下側（基板２側）を下側、図面上側を上側として説明する。
【００３７】
初めに、酸化物薄膜トランジスタ１の断面構造について説明する。図１に示す酸化物薄膜トランジスタ１は、板状の基板２を有し、基板２の上面にはソース電極３及びドレイン電極４が離間して設けられている。ソース電極３の上面及びドレイン電極４の上面と、ソース電極３及びドレイン電極４に挟まれる基板２の上面とには、酸化物半導体層９が連続して設けられている。そして、酸化物半導体層９とソース電極３とドレイン電極４と基板２とを覆うように、ゲート絶縁層５が設けられている。ゲート絶縁層５は、少なくとも酸化物半導体層９を覆う下側の有機絶縁層５１と、有機絶縁層５１の上面を覆う上側の無機絶縁層５２とから構成されている。無機絶縁層５２の上面には、酸化物半導体層９に対向する位置に、ゲート電極６が設けられている。
【００３８】
基板２は、表面が平坦である板状部材である。基板２の材質としては、各種材質が適用可能であるが、導電性の材質が採用される場合には、基板２の表面に絶縁膜が設けられる必要がある。基板２の材質として絶縁性の材質が用いられる場合には、ガラス基板やシリコン基板のほか、プラスチック基板が用いられる。基板２に可撓性を付与したい場合には、特に、基板２の材質としてプラスチックが採用される。プラスチックの材質としては、例えば、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等が挙げられる。基板２の耐水性を向上させる場合には、基板２の表面にＳｉＯ２やＳｉＮｘなどからなるガラスバリア膜が形成される。尚、第１実施形態の基板２が本発明の絶縁層に相当する。
【００３９】
基板２の上面には、ソース電極３及びドレイン電極４が、所定のチャネル長の離間幅をもって各々設けられている。このソース電極３及びドレイン電極４の材質には、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｗ（タングステン）等の金属単体、または少なくともいずれかの金属を含む複合体の他、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの導電性酸化物、ポリイミド（ＰＩ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリパラビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性ポリマーが適用可能である。
【００４０】
ソース電極３、ドレイン電極４の各上面及びソース電極３及びドレイン電極４に挟まれる基板２の上面には、酸化物半導体層９が連続して設けられている。酸化物半導体層９の材質には、公知の酸化物半導体材料が用いられ、より好ましくは、Ｉｎ，Ｇａ，Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物半導体材料が採用される。Ｉｎ，Ｇａ，Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物半導体材料としては、具体的には、ＺｎＯ，ＩｎＧａＺｎＯ４，ＺｎＩｎＯ，Ｉｎ２Ｏ３が挙げられる。
【００４１】
酸化物半導体層９、ソース電極３、ドレイン電極４、基板２の各上面はゲート絶縁層５によって覆われている。ゲート絶縁層５は、少なくとも酸化物半導体層９を覆う下側の有機絶縁層５１と、有機絶縁層５１の上面を覆う上側の無機絶縁層５２とから構成されている。
【００４２】
有機絶縁層５１の材質は、絶縁性を有する有機材料であれば、特に限定されない。具体的には、有機絶縁層５１の材質として、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエステル（ＰＥ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡＬ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、シアノエチルプルラン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、アクリル樹脂、アモルファスパーフルオロ樹脂（例えば、旭硝子社製サイトップ（登録商標））または前記樹脂のポリマーアロイ、あるいは共重合樹脂を用いることができる。
【００４３】
有機絶縁層５１の上面は、無機絶縁層５２で覆われている。無機絶縁層５２の材質には、無機・有機複合材料が用いられてもよいし、無機成分のみで構成された材料が用いられてもよい。無機・有機複合材料が用いられる場合には、主成分は無機成分である。主成分となる無機成分としては、無機酸化物などが挙げられる。副成分となる有機成分には、ポリイミド（ＰＩ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、シリコン樹脂などが挙げられる。
【００４４】
無機絶縁層５２の上面には、酸化物半導体層９に対向する位置に、ゲート電極６が設けられている。ゲート電極６の材質は、上述のソース電極３、ドレイン電極４と同様のものを用いることができる。
【００４５】
次に、酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程について説明する。酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程は、図２に示すように、基板２の上面にソース電極３及びドレイン電極４を各々形成するソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１）と、ソース電極３及びドレイン電極４の間の基板２上面に酸化物半導体層９を形成する半導体層形成工程（Ｓ２）と、少なくとも酸化物半導体層９の上面にゲート絶縁層５を形成するゲート絶縁層形成工程（Ｓ３）と、ゲート絶縁層５の上面にゲート電極６を形成するゲート電極形成工程（Ｓ４）とから構成されている。ゲート絶縁層形成工程（Ｓ３）は、少なくとも酸化物半導体層９の上面を覆うように有機絶縁層５１を形成する有機絶縁層形成工程（Ｓ３１）と、有機絶縁層５１の上面を覆うように無機絶縁層５２を形成する無機絶縁層形成工程（Ｓ３２）とからなる。
【００４６】
はじめに、Ｓ１のソース・ドレイン電極形成工程が行われる。このソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１）では、図３に示すように、基板２の上面にソース電極３、ドレイン電極４が形成される。ソース電極３、ドレイン電極４の形成方法は、特に限定されない。基板２の上面に、電極を形成する材質の薄膜を形成した後、パターニングして不要部分を除去する方法が一般的であるが、製膜方法、パターニング方法に関しても、各種方法を適用可能である。具体的には、製膜方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、めっき法などが適用可能であるし、パターニング法としては、フォトリソグラフィ法やスクリーン印刷法などが適用可能である。
【００４７】
次に、Ｓ２の半導体層形成工程が行われる。半導体層形成工程（Ｓ２）では、図４に示すように、ソース電極３及びドレイン電極４の間の基板２上面、及びソース電極３とドレイン電極４との上面に酸化物半導体層９が連続して形成される。酸化物半導体層９の形成方法は、半導体薄膜を形成した後、パターニングして不要部分を除去する方法が一般的である。製膜方法としてはスパッタリング法が好適であるが、これに制限されるものではない。パターニング法としては、フォトリソグラフィ法やスクリーン印刷法等を用いることができる。
【００４８】
次に、Ｓ３のゲート絶縁層形成工程が行われる。ゲート絶縁層形成工程（Ｓ３）は、図２に示すように、下側の有機絶縁層５１が形成される有機絶縁層形成工程（Ｓ３１）と、上側の無機絶縁層５２が形成される無機絶縁層形成工程（Ｓ３２）とからなる。
【００４９】
有機絶縁層形成工程（Ｓ３１）では、図５に示すように、ソース電極３、ドレイン電極４、酸化物半導体層９の各上面、及び基板２の上面のうちのソース電極３、ドレイン電極４、酸化物半導体層９が設けられていない部位を覆うように、有機絶縁層５１が形成される。有機絶縁層５１の形成方法に関しては特に限定するものではないが、塗布法を用いることがコストの面から好ましい。塗布法としては、各種方法が適用可能であり、具体的には、スピンコート法、スリットコート法、ディップコート法、スプレー法、ロールコート法、カーテンコート法、印刷法、液滴吐出法等のいずれをも用いることができる。
【００５０】
無機絶縁層形成工程（Ｓ３２）では、図６に示すように、有機絶縁層５１を覆うように、無機絶縁層５２を形成する。無機絶縁層５２の形成方法は、塗布法が最も好ましいが、塗布法に限定されない。塗布法を採用した場合、後述するパーヒドロポリシラザン溶液を用いる方法のほか、高分子樹脂に無機フィラーを分散させた溶液を用いる方法、ゾルゲル法を用いることが可能である。
【００５１】
次に、Ｓ４のゲート電極形成工程が行われる。ゲート電極形成工程（Ｓ４）では、図１に示すように、無機絶縁層５２の上面に、ゲート電極６が形成される。ゲート電極６の形成方法は、特に限定されない。ゲート電極６を形成する材質の薄膜を形成した後、パターニングして不要部分を除去する方法が一般的であるが、製膜方法、パターニング方法に関しても、各種方法を適用可能である。具体的には、製膜方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、めっき法などが適用可能であるし、パターニング法としては、フォトリソグラフィ法やスクリーン印刷法などが適用可能である。
【００５２】
以下、上述の各工程について、実施例をあげて具体的に説明する。
【００５３】
＜実施例１＞
初めに、ソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１）について説明する。ソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１）では、ガラスからなる基板２を洗浄後、基板２の上面にＮｉ薄膜を形成する。そして、形成したＮｉ薄膜のパターニングを行い、不要部分を除去することにより、ソース電極３、ドレイン電極４を形成する。Ｎｉ膜の製膜は、スパッタリング法により行われる。このときのターゲットとしてはＮｉが使用され、装置としてはＤＣスパッタ装置を用いられる。形成されたＮｉ膜の上面に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストパターンを形成した後、エッチング法を用いてＮｉ膜をエッチングする。不要となったフォトレジストは、アセトン洗浄により除去する。こうして、図３に示すように、基板２の上面に、Ｎｉからなるソース電極３及びドレイン電極４を形成させることができる。形成されたソース電極３及びドレイン電極４の厚さは、１５０ｎｍであった。
【００５４】
次に、半導体層形成工程（Ｓ２）について説明する。半導体層形成工程（Ｓ２）では、図４に示すように、ソース電極３及びドレイン電極４の間の基板２上面、ソース電極３の上面、ドレイン電極４の上面に、酸化物半導体層９を連続して形成させる。半導体層形成工程（Ｓ２）では、図３に示すソース電極３の上面、ドレイン電極４の上面、及び基板２の上面のうちのソース電極３、ドレイン電極４の設けられていない部位を覆うように、ＩｎＧａＺｎＯ４膜を形成した後、ＩｎＧａＺｎＯ４膜をパターニングして不要部分を除去することにより、ＩｎＧａＺｎＯ４からなる酸化物半導体層９を形成する。ＩｎＧａＺｎＯ４膜の製膜は、スパッタリング法により行われ、ターゲットとしてＩｎＧａＺｎＯ４が用いられるとともに、ＡｒとＯ２との混合ガスを流しながら行われる。ＩｎＧａＺｎＯ４膜を形成した後、フォトリソグラフィ法によりレジストパターンを形成し、有機酸系のＩＴＯエッチャントを用いて、エッチング法によりＩｎＧａＺｎＯ４膜をエッチングする。不要となったフォトレジストは、アセトン洗浄により除去する。こうして、図４に示すように、ソース電極３及びドレイン電極４の間の基板２上面、ソース電極３の上面、ドレイン電極４の上面に、ＩｎＧａＺｎＯ４からなる酸化物半導体層９を連続して形成させることができる。形成された酸化物半導体層９の厚さは、３０ｎｍであった。
【００５５】
有機絶縁層形成工程（Ｓ３１）では、図５に示すように、酸化物半導体層９、ソース電極３、ドレイン電極４の各上面、及び基板２の上面のうちの酸化物半導体層９、ソース電極３、ドレイン電極４の設けられていない部位を覆うように、有機絶縁層５１を形成する。有機絶縁層形成工程（Ｓ３１）では、ＰＶＰを含有する有機絶縁層形成用溶液を、スピンコート法により、図４に示す酸化物半導体層９、ソース電極３、ドレイン電極４の各上面、及び基板２の上面のうちの酸化物半導体層９、ソース電極３、ドレイン電極４の設けられていない部位を覆うように塗布した後、熱処理を行う。有機絶縁層形成用溶液は、ＰＶＰ、メラミン−ホルムアルデヒド、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの混合溶液であり、各材料の重量比は、ＰＶＰ：メラミン−ホルムアルデヒド：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート＝１：２：１０である。熱処理は、ホットプレートを用いて行い、７０℃で１０分間加熱した後、１５０℃で１０分間加熱し、最後に２００℃で３０分間加熱することにより行う。熱処理後の有機絶縁層５１の厚さは、７００ｎｍであった。
【００５６】
無機絶縁層形成工程（Ｓ３２）では、図６に示すように、有機絶縁層５１の上面を覆うように、無機絶縁層５２を形成する。無機絶縁層形成工程（Ｓ３２）では、パーヒドロポリシラザンを含有する無機絶縁層形成用溶液を、スピンコート法により、図５に示す有機絶縁層５１の上面に塗布した後、熱処理を行う。無機絶縁層形成用溶液は、パーヒドロポリシラザンを、アミン系触媒を含むキシレン溶媒に溶解させることにより作成する。無機絶縁層形成用溶液中のパーヒドロポリシラザンの濃度は１０ｗｔ％である。熱処理は、ホットプレートを用いて行い、７０℃で１０分間加熱した後、１５０℃で１０分間加熱し、最後に２００℃で３０分間加熱することにより行う。熱処理後の無機絶縁層５２の厚さは、２５０ｎｍであった。
【００５７】
ここで、パーヒドロポリシラザンについて説明する。パーヒドロポリシラザン（ｐｅｒｈｙｄｒｉｐｏｌｙｓｉｌａｚａｎｅ）とは、−（ＳｉＨ２ＮＨ）−を基本ユニットとするポリシラザンの一種で、側鎖すべてがヒドロキシル基である。パーヒドロポリシラザンは、有機溶剤に可溶な無機ポリマーであるので、有機溶剤と混合させることで液体材料として取り扱うことが可能となる。パーヒドロポリシラザンは、大気中または水蒸気含有雰囲気で焼成されることにより、水や酸素と反応し、ＳｉＯ２膜へ転化する性質を有している。特に、水分との反応を促進させるアミン系触媒を少量添加することによって、低温焼成でも、結晶性の高いＳｉＯ２膜へ転化させることができる。パーヒドロポリシラザンと触媒とをキシレン等の溶媒に添加したパーヒドロポリシラザン溶液を用いることにより、塗布法でのＳｉＯ２膜の形成が可能となる。
【００５８】
次に、ゲート電極形成工程（Ｓ４）の説明を行う。ゲート電極形成工程（Ｓ４）では、ゲート電極６を、無機絶縁層５２の表面上であって、且つ、酸化物半導体層９と対向する位置に形成する。ゲート電極形成工程（Ｓ４）では、Ｎｉ薄膜を形成した後、Ｎｉ薄膜のパターニングを行い、不要部分を除去することにより、Ｎｉからなるゲート電極６を形成する。Ｎｉ膜の形成は、スパッタリング法により行われる。このときのターゲットとしてはＮｉが使用され、装置としてはＤＣスパッタ装置が用いられる。Ｎｉ膜が形成された後、フォトリソグラフィ法により、レジストパターンを形成し、エッチング法により、Ｎｉ膜をエッチングする。不要となったフォトレジストは、アセトン洗浄により除去する。こうして、図１に示すように、無機絶縁層５２の上面に、Ｎｉからなるゲート電極６を形成させることができる。形成されたゲート電極６の厚さは、２００ｎｍであった。
【００５９】
実施例１の製造方法によって形成された酸化物薄膜トランジスタ１の効果を確認するため、酸化物薄膜トランジスタ１の性能評価を行った。この性能評価では、比較例１として、ゲート絶縁層５を有機絶縁層５１の１層のみで構成した酸化物薄膜トランジスタ１ａ、及び、比較例２として、ゲート絶縁層５を無機絶縁層５２の１層のみで構成した酸化物薄膜トランジスタ１ｂについても、性能評価を行った。以下、この性能評価の結果について、図７〜１１を参照して説明する。図７は、比較例１の酸化物薄膜トランジスタ１ａの縦断面図であり、図８は、比較例２の酸化物薄膜トランジスタ１ｂの縦断面図である。図９は、酸化物薄膜トランジスタ１のソース・ドレイン間に所定の電圧を印加して、ゲート電圧を変化させた際のソース・ドレイン間に流れる電流のグラフ（以下、電圧−電流特性という）である。図１０は、酸化物薄膜トランジスタ１ａの電圧−電流特性である。図１１は、酸化物薄膜トランジスタ１ｂの電圧−電流特性である。
【００６０】
図７に示す比較例１の酸化物薄膜トランジスタ１ａの構成は、ゲート絶縁層５を有機絶縁層５１の１層のみで構成したこと以外は、酸化物薄膜トランジスタ１と同様である。酸化物薄膜トランジスタ１ａは、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程のうち、無機絶縁層形成工程（Ｓ３２）のみを省いて製造することにより得られる。
【００６１】
また、図８に示す比較例２の酸化物薄膜トランジスタ１ｂは、ゲート絶縁層５を無機絶縁層５２の１層のみで構成したこと以外は、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１と同様である。また、酸化物薄膜トランジスタ１ｂは、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程のうち、有機絶縁層形成工程（Ｓ３１）のみを省いて製造することにより得られる。
【００６２】
性能評価は、酸化物薄膜トランジスタのキャリア移動度と、オン／オフ比とを算出することにより行った。キャリア移動度は、下記の式を用いて算出される。
Ｉｄｓ＝μＣｉｎＷ（Ｖｇ−Ｖｔｈ）２／２Ｌ
ただし、μはキャリア移動度、Ｉｄｓは飽和領域においてソース・ドレイン間に流れる電流（以下、ドレイン電流）、Ｃｉｎはゲート絶縁膜の単位面積当たりのキャパシタンス、Ｗはチャネル幅、Ｖｇはゲート電圧、Ｖｔｈはチャネルが形成し始めるゲートの閾地電圧、Ｌはチャネル長である。また、オン／オフ比は、酸化物薄膜トランジスタにおけるオン状態とオフ状態との電流比である。ソース電極３、ドレイン電極４間に所定の電圧を印加して、ゲート電圧を変化させた際にソース電極３、ドレイン電極４間に流れる電流を測定し、得られた値から、キャリア移動度とオン／オフ比とを算出した。
【００６３】
図９〜１１に基づき、キャリア移動度について比較検討すると、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１では、キャリア移動度が５ｃｍ２／Ｖｓ以上、オン／オフ比は１０８以上であった。一方、ゲート絶縁層５を有機絶縁層５１の１層のみで構成した酸化物薄膜トランジスタ１ａでは、キャリア移動度が０．１ｃｍ２／Ｖｓ以下、オン／オフ比は１０２以下であった。また、ゲート絶縁層５を無機絶縁層５２の１層のみで構成した酸化物薄膜トランジスタ１ｂでは、全くスイッチング特性を示さなかった。
【００６４】
以上の結果より、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１の性能は、比較例１の酸化物薄膜トランジスタ１ａと比較して、キャリア移動度は約５０倍以上、オン／オフ比は、１０６以上であることが確認された。これは、上面に有機絶縁層５１の露出した比較例１の酸化物薄膜トランジスタ１ａでは、有機絶縁層５１の上面にゲート電極６を形成させる際のスパッタリング工程において、高エネルギーのスパッタ原子が、有機絶縁層５１にダメージを与えたためと考えられる。スパッタ原子が有機絶縁層５１にダメージをあたえることにより、有機絶縁層５１の絶縁性能が低下する。有機絶縁層５１の絶縁性能が低下することにより、酸化物薄膜トランジスタ１ａのゲートリーク電流が増加し、キャリア移動度、及び、オン／オフ比が低下したものと考えられる。一方、酸化物薄膜トランジスタ１では、有機絶縁層５１の上面には高硬度の無機絶縁層５２が積層されているため、スパッタ原子によるダメージがほとんどなく、トランジスタの性能が維持できたものと推測される。
【００６５】
また、比較例２の酸化物薄膜トランジスタ１ｂでは、全くスイッチング特性を示さなかった。これは、酸化物半導体層９と無機絶縁層５２とが接触する比較例２の酸化物薄膜トランジスタ１ｂでは、無機絶縁層５２を形成させる際の熱処理時において、無機絶縁層５２の前駆体液などが、酸化物半導体層９にダメージを与えたためと推測される。酸化物半導体層９を構成するＩｎＧａＺｎＯ４が無機絶縁層５２の前駆体液に含まれるパーヒドロポリシラザンやアミン系触媒などの影響によって還元されると、酸化物半導体層９は半導体としての特性を示さなくなる。酸化物半導体層９の半導体特性の低下により、酸化物薄膜トランジスタ１ｂは、全くスイッチング特性を示さなかったものと考えられる。一方、酸化物薄膜トランジスタ１では、酸化物半導体層９の上面には、有機絶縁層５１が積層されており、酸化物半導体層９と無機絶縁層５２とは接触しない。これにより、酸化物半導体層９がダメージを受けることを防止して、酸化物半導体層９の半導体特性を維持し、トランジスタ性能を維持できたものと推測される。
【００６６】
以上説明したように、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１は、酸化物半導体層９上面に積層するゲート絶縁層５を、有機絶縁体からなる下側の有機絶縁層５１と、無機絶縁体からなる上側の無機絶縁層５２とから構成した。酸化物半導体層９の上面には、酸化物半導体層９にダメージを与えることなく形成可能な有機絶縁層５１のみが接触する構成としたため、酸化物半導体層９にダメージを与えることなく、酸化物半導体層９の上面に、ゲート絶縁層５を形成させることができる。これにより、酸化物半導体層９の半導体特性を維持することができ、特性の高い酸化物薄膜トランジスタ１を形成することができる。
【００６７】
また、有機絶縁層５１の上面には無機絶縁層５２が設けられるため、有機絶縁層５１は外部には露出しない。有機高分子からなる有機絶縁層５１は、外因によりダメージを受けやすいことが知られているが、有機絶縁層５１が外部に露出しない構成としたため、有機絶縁層５１が外因によりダメージを受けることがない。これにより、有機絶縁層５１がダメージを受けることによるトランジスタ特性の低下を防止することができる。
【００６８】
また、有機絶縁層５１は絶縁特性が低いことが知られているが、有機絶縁層５１の上面に、絶縁特性の高い無機絶縁層５２を設けることにより、ゲート絶縁層５の絶縁性能を高めることができる。これにより、高性能の酸化物薄膜トランジスタ１を得ることができる。
【００６９】
また、ソース電極３とドレイン電極４とが形成された後で、酸化物半導体層９が形成されている。そのため、ソース電極３やドレイン電極４が形成される際に、酸化物半導体層９がダメージを受けることがない。
【００７０】
さらに、無機絶縁層５２は、有機絶縁層５１の上面に、無機絶縁層５２の前駆体溶液を、塗布することにより形成されている。そのため、大がかりな装置を用いることなく、簡単、且つ安価に、無機絶縁層５２を形成することが可能である。しかも、下面側に形成された有機絶縁層５１にダメージを与えることなく、無機絶縁層５２を形成させることが可能である。
【００７１】
しかも、無機絶縁層５２の前駆体として、パーヒドロポリシラザンを用いているため、無機絶縁層形成工程（Ｓ３２）の熱処理時における焼成温度を低温とすることができる。これにより、耐熱性の低い可撓性プラスチック基板を基板として採用することができ、その場合には可撓性を備える酸化物薄膜トランジスタの製造が可能となる。さらに、真空プロセスやゾルゲル法によって無機絶縁層５２を形成させる場合と比較して、低エネルギーで形成させることが可能となる。
【００７２】
その上、酸化物半導体層９の材料として、ＩｎＧａＺｎＯ４を採用しているため、半導体層形成工程（Ｓ２）における製膜は、室温で行うことが可能である。そのため、可撓性を有するプラスチック基板を基板として採用することができ、その場合には可撓性を備える酸化物薄膜トランジスタの製造が可能となる。しかも、高いキャリア移動度を持つ酸化物薄膜トランジスタを実現できる。
【００７３】
＜実施例２＞
次に、実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１について、図１２および図１３を参照して説明する。図１２は、実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１の縦断面図であり、図１３は、酸化物薄膜トランジスタ１１の製造工程を示すフローチャートである。実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１は、酸化物半導体層９１がソース電極３１、ドレイン電極４１よりも先に形成されることのほかは、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１と同様の構成である。したがって、酸化物半導体層９１とソース電極３１、ドレイン電極４１との積層順のみを重点的に説明し、その他の構成については同一符号を付し、説明を省略する。
【００７４】
初めに、実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１の断面構造について説明する。酸化物薄膜トランジスタ１１では、図１２に示すように、基板２の上面に酸化物半導体層９１が形成されている。そして、ソース電極３１とドレイン電極４１とが、酸化物半導体層９１の上面および基板２の上面に、各々連続して設けられている。ソース電極３１、ドレイン電極４１、酸化物半導体層９１、基板２の上面には、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１と同様に、有機絶縁層５１、無機絶縁層５２、ゲート電極６が積層される。酸化物薄膜トランジスタ１１の各構成要素の材質は、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１と同様である。
【００７５】
次に、実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１の製造工程について説明する。実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１の製造工程では、初めに、基板２の上面に酸化物半導体層９１を形成する半導体層形成工程（Ｓ１１）が行われ、次に、酸化物半導体層９１の上面に、ソース電極３１とドレイン電極４１とを形成するソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１２）が行われる。その後、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程と同様に、ゲート絶縁層形成工程（Ｓ３）が行われ、ゲート電極形成工程（Ｓ４）が行われる。
【００７６】
はじめに、半導体層形成工程（Ｓ１１）について説明する。半導体層形成工程（Ｓ１１）では、基板２の上面に、ＩｎＧａＺｎＯ４膜を形成した後、ＩｎＧａＺｎＯ４膜をパターニングして不要部分を除去することにより、基板２の上面にＩｎＧａＺｎＯ４からなる酸化物半導体層９１を形成する。ＩｎＧａＺｎＯ４膜の形成は、スパッタリング法により行われ、ターゲットとしてＩｎＧａＺｎＯ４が用いられるとともに、ＡｒとＯ２との混合ガスを流しながら行われる。ＩｎＧａＺｎＯ４膜を形成した後、フォトリソグラフィ法により、レジストパターンを形成し、エッチング法により、ＩＴＯエッチャントを用いて、ＩｎＧａＺｎＯ４膜をエッチングする。不要となったフォトレジストは、アセトン洗浄により除去する。こうして、基板２の上面に、ＩｎＧａＺｎＯ４からなる酸化物半導体層９１を形成させることができる。
【００７７】
ソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１２）では、酸化物半導体層９１が形成された基板２の上面に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストパターンを形成した後、スパッタリング法によって、レジストパターンが形成された、酸化物半導体層９１の上面、及び基板２の上面のうちの酸化物半導体層９１の設けられていない部位にＮｉ膜を形成する。このときのターゲットは、Ｎｉターゲットであり、装置はＤＣスパッタリング装置である。レジストパターン上のＮｉをレジストとともに除去することにより、ソース電極３１、ドレイン電極４１を形成させることができる。ゲート絶縁層形成工程（Ｓ３）、及びゲート電極形成工程（Ｓ４）については、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００７８】
実施例２の製造方法によって形成された酸化物薄膜トランジスタ１１の効果を確認するため、酸化物薄膜トランジスタ１１の性能評価を行った。性能評価の結果を図１４に示す。図１４は、酸化物薄膜トランジスタ１１の電圧−電流特性である。性能評価は、図１４に示す実験結果から、酸化物薄膜トランジスタのキャリア移動度と、オン／オフ比とを算出することにより行った。
【００７９】
図１４に基づき、キャリア移動度について比較検討すると、実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１では、キャリア移動度が５ｃｍ２／Ｖｓ以上、オン／オフ比は１０６以上であった。以上の結果より、実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１は、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１と同様に、高いキャリア移動度、オン／オフ比を有することが確認された。
【００８０】
実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１では、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１と同様の効果が得られる。さらに、実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１では、初めに酸化物半導体層９１を形成させた後で、ソース電極３１とドレイン電極４１とを形成させるために、半導体層形成工程（Ｓ１１）において、ソース電極３１とドレイン電極４１とがダメージを受けることがない。ソース電極３１とドレイン電極４１とが形成された後に、酸化物半導体層９１を形成する場合、酸化物半導体層９１の形成過程で、ソース電極３１とドレイン電極４１とが酸化されてしまうことがある。ソース電極３１とドレイン電極４１との表面が酸化されてしまうと、電極の抵抗値が変化してしまい、トランジスタの性能が低下してしまう。そのため、ソース電極３１、ドレイン電極４１の形成後に酸化物半導体層９１を形成させる場合には、ソース電極３１、ドレイン電極４１の材質として、酸化されにくい材質を選択する必要がある。本実施例では、半導体層形成工程（Ｓ１１）は、ソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１２）よりも先に行われる為、ソース電極３１、ドレイン電極４１が、酸化物半導体層９１の形成過程において、酸化されることがない。そのため、ソース電極３１とドレイン電極４１の材質を選択する際の選択幅を広げることができ、酸化物薄膜トランジスタ１１の用途に応じて、ソース電極３１とドレイン電極４１との材質を選択することができる。
【００８１】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１００について、図面を参照して説明する。図１５は、第２実施形態である酸化物薄膜トランジスタ１００の縦断面図である。図１６は、酸化物薄膜トランジスタ１００の製造工程を示すフローチャートであり、図１７は、基板１０２の上面にゲート電極１０６が形成された状態の縦断面図である。また、図１８は、図１７に示す基板１０２、ゲート電極１０６の上面に、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０が形成された状態の縦断面図であり、図１９は、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４が形成された状態の縦断面図である。また、図２０は、ソース電極１０３の上面、ドレイン電極１０４の上面、及びソース電極１０３とドレイン電極１０４との間の、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に酸化物半導体層１０９が形成された状態の縦断面図である。また、図２１は、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４、酸化物半導体層１０９、及び第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に、有機絶縁層１５１が形成された状態の縦断面図であり、図２２は、有機絶縁層１５１の上面に無機絶縁層１５２が形成された状態の縦断面図である。図２３は、有機絶縁層１５１および無機絶縁層１５２を貫通するコンタクトホール１１１が形成された状態の縦断面図である。
【００８２】
第２実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１００は、ゲート電極１０６がソース電極１０３やドレイン電極１０４より下側に位置する、所謂「ボトムゲート型」の酸化物薄膜トランジスタである。第２実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１００は、ボトムゲート型であることの他、層間絶縁層１０５が有機絶縁層１５１と無機絶縁層１５２の２層により形成されることに特徴を有する。また、層間絶縁層１０５を貫通するコンタクトホール１１１が設けられている点、画素電極１１２が設けられている点で第１実施形態と異なる。なお、第１実施形態の実施例１と同一部分の説明については省略する。
【００８３】
はじめに、酸化物薄膜トランジスタ１００の断面構造について説明する。図１５に示す酸化物薄膜トランジスタ１００は、板状の基板１０２を有し、基板１０２上にゲート電極１０６が設けられている。そして、基板１０２とゲート電極１０６とを覆うように、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０が設けられている。第１実施形態におけるゲート絶縁層５とは異なり、この第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０は、本発明の絶縁層に相当する。第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面には、ソース電極１０３とドレイン電極１０４とが離間して設けられている。また、ソース電極１０３とドレイン電極１０４との間の第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面、ソース電極１０３の上面、ドレイン電極１０４の上面には、酸化物半導体層１０９が連続して設けられている。そして、酸化物半導体層１０９の上面と、ソース電極１０３及びドレイン電極１０４の各上面と、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面とは、層間絶縁層１０５により覆われている。層間絶縁層１０５は、下側の有機絶縁層１５１と上側の無機絶縁層１５２とからなる。層間絶縁層１０５の上面には画素電極１１２が設けられている。また、画素電極１１２とドレイン電極１０４との間には、層間絶縁層１０５を貫通するコンタクトホール１１１が設けられている。
【００８４】
基板１０２、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４、ゲート電極１０６、および酸化物半導体層１０９の材質は、第１実施形態の基板２、ソース電極３、ドレイン電極４、ゲート電極６、および酸化物半導体層９の材質と同様である。層間絶縁層１０５を形成している有機絶縁層１５１および無機絶縁層１５２の材質は、第１実施形態におけるゲート絶縁層５を形成している有機絶縁層５１および無機絶縁層５２と同様である。
【００８５】
第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０は、１層からなり、絶縁物質により形成されている。絶縁物質として無機絶縁物質を採用する場合は、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＴｉＯ２等が適用可能である。また、絶縁物質として有機絶縁物質を採用する場合は、ＰＩ（ポリイミド），ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート），ＰＶＰ（ポリパラビニルフェノール）等が適用可能である。なお、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の材質としては、絶縁性能、耐性の観点から、無機絶縁物質を採用する方がより好ましい。また、画素電極１１２はＩＴＯ（酸化インジウムスズ）により形成される。
【００８６】
次に、酸化物薄膜トランジスタ１００の製造方法について説明する。酸化物薄膜トランジスタ１００の製造方法は、図１６に示すように、ゲート電極形成工程（Ｓ１０１）と、ゲート絶縁層形成工程（Ｓ１０２）と、ソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１０３）と、半導体層形成工程（Ｓ１０４）と、層間絶縁層形成工程（Ｓ１０５）と、コンタクトホール形成工程（Ｓ１０６）と、画素電極形成工程（Ｓ１０７）とを備えている。層間絶縁層形成工程（Ｓ１０５）は、有機絶縁層形成工程（Ｓ１５１）と無機絶縁層形成工程（Ｓ１５２）とから構成されている。以下、各工程について実施例を挙げて説明する。
【００８７】
＜実施例＞
初めに、ゲート電極形成工程（Ｓ１０１）が行われる。ゲート電極形成工程（Ｓ１０１）では、基板１０２の上面にゲート電極１０６が形成される。ゲート電極形成工程（Ｓ１０１）では、まず、基板１０２を洗浄し、基板１０２の上面に、Ｎｉ薄膜を形成したあと、Ｎｉ薄膜をパターニングして不要部分を除去することにより、Ｎｉからなるゲート電極１０６を形成する。Ｎｉ膜の形成は、スパッタリング法により行われる。このときのターゲットとしてはＮｉが使用され、装置としてはＤＣスパッタ装置が用いられる。形成されたＮｉ膜の上面に、フォトリソグラフィ法により、レジストパターンが形成され、エッチング法により、Ｎｉ膜がエッチングされる。最後に、不要となったフォトレジストを、アセトン洗浄により除去する。こうして、図１７に示すように、基板１０２の上面に、Ｎｉからなるゲート電極１０６を形成させることができる。
【００８８】
次に、ゲート絶縁層形成工程が行われる（Ｓ１０２）。ゲート絶縁層形成工程（Ｓ１０２）では、図１７に示すゲート電極１０６の上面、及び基板１０２の上面のうちのゲート電極１０６が設けられていない部位に、ＳｉＯ２膜が形成される。ＳｉＯ２膜の製膜は、スパッタリング法により行われ、ターゲットとしてはＳｉＯ２が使用されるとともに、ＡｒとＯ２との混合ガスを流しながら行われる。こうして、図１８に示すように、ゲート電極１０６の上面、及び基板１０２の上面のうちのゲート電極１０６が設けられていない部位に、ＳｉＯ２からなる第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０が形成される。
【００８９】
次に、ソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１０３）が行われる。ソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１０３）では、図１８に示す第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に、Ｎｉ薄膜を製膜し、パターニングして不要部分を除去することにより、図１９に示すように、ソース電極１０３およびドレイン電極１０４を形成する。形成条件は、ゲート電極１０６と同様であるため、説明を省略する。
【００９０】
次に、半導体層形成工程（Ｓ１０４）が行われる。半導体層形成工程（Ｓ１０４）では、図２０に示すように、ソース電極１０３及びドレイン電極１０４の間の、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面、ソース電極１０３の上面、ドレイン電極１０４の上面に、酸化物半導体層１０９が連続して形成される。半導体層形成工程（Ｓ１０４）では、初めに、図１９に示すソース電極１０３の上面と、ドレイン電極１０４の上面と、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面のうちのソース電極１０３、ドレイン電極１０４が設けられていない部位とを覆うように、ＩｎＧａＺｎＯ４膜を形成する。その後、ＩｎＧａＺｎＯ４膜をパターニングして不要部分を除去することにより、ＩｎＧａＺｎＯ４からなる酸化物半導体層１０９を形成する。ＩｎＧａＺｎＯ４膜の形成は、スパッタリング法により行われ、ターゲットとしてＩｎＧａＺｎＯ４が用いられるとともに、ＡｒとＯ２との混合ガスを流しながら行われる。ＩｎＧａＺｎＯ４膜を形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてレジストパターンを形成し、ＩｎＧａＺｎＯ４膜をエッチングする。最後に、不要となったフォトレジストを、アセトン洗浄により除去する。こうして、図２０に示すように、ソース電極１０３及びドレイン電極１０４の間の第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面、ソース電極１０３の上面、ドレイン電極１０４の上面に、ＩｎＧａＺｎＯ４からなる酸化物半導体層１０９を連続して形成させることができる。
【００９１】
次に、層間絶縁層形成工程（Ｓ１０５）が行われる。層間絶縁層形成工程（Ｓ１０５）は、図１６に示すように、下側の有機絶縁層１５１を形成する有機絶縁層形成工程（Ｓ１５１）と、上側の無機絶縁層１５２を形成する無機絶縁層形成工程（Ｓ１５２）とからなる。
【００９２】
有機絶縁層形成工程（Ｓ１５１）では、図２１に示すように、酸化物半導体層１０９、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４の各上面、及び第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面のうち酸化物半導体層１０９、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４の設けられていない部位を覆うように、有機絶縁層１５１が形成される。有機絶縁層形成工程（Ｓ１５１）では、ＰＶＰを含有する有機絶縁層形成用溶液を、スピンコート法により、図２０に示す酸化物半導体層１０９、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４の各上面、及び第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面のうちの酸化物半導体層１０９、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４の設けられていない部位に塗布した後、熱処理を行う。有機絶縁層形成用溶液は、ＰＶＰ、メラミン−ホルムアルデヒド、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの混合溶液であり、各材料の重量比は、ＰＶＰ：メラミン−ホルムアルデヒド：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート＝１：２：１０である。熱処理は、ホットプレートを用いて行われ、７０℃で１０分間加熱した後、１５０℃で１０分間加熱し、最後に２００℃で３０分間加熱することにより行われる。
【００９３】
無機絶縁層形成工程（Ｓ１５２）では、図２２に示すように、有機絶縁層１５１の上面を覆うように、無機絶縁層１５２が形成される。無機絶縁層形成工程（Ｓ１５２）では、パーヒドロポリシラザンを含有する無機絶縁層形成用溶液を、スピンコート法により、図２１に示す有機絶縁層１５１の上面に塗布した後、熱処理を行う。無機絶縁層形成用溶液は、パーヒドロポリシラザンを、アミン系触媒を含むキシレン溶媒に溶解させることにより作成する。無機絶縁層形成用溶液中のパーヒドロポリシラザンの濃度は１０ｗｔ％である。熱処理は、ホットプレートを用いて行われ、７０℃で１０分間加熱した後、１５０℃で１０分間加熱し、最後に２００℃で３０分間加熱することにより行われる。
【００９４】
次に、コンタクトホール形成工程（Ｓ１０６）が行われる。コンタクトホール形成工程（Ｓ１０６）では、有機絶縁層１５１と無機絶縁層１５２とを貫通するコンタクトホール１１１が形成される。コンタクトホール形成工程（Ｓ１０６）では、初めに、コンタクトホール１１１に対応する箇所に開口部を備えたレジストマスクを、図２２に示す無機絶縁層１５２の上面に形成させる。そして、ドライエッチング法により、無機絶縁層１５２と有機絶縁層１５１とをエッチングする。エッチングガスは、無機絶縁層１５２に対してはＣＨＦ３が用いられ、有機絶縁層１５１に対しては酸素が用いられる。
【００９５】
次に、画素電極形成工程が行われる（Ｓ１０７）。画素電極形成工程（Ｓ１０７）では、無機絶縁層１５２の上面に、ＩＴＯ薄膜が形成された後、パターニングして不要部分が除去されることにより、ＩＴＯからなる画素電極１１２が形成される。ＩＴＯ膜の形成は、スパッタリング法により行われる。このときのターゲットとしてはＩＴＯが使用され、装置としてはＤＣスパッタ装置が用いられる。その後、レジストパターンを形成し、ＩＴＯ膜をエッチングする。そして、不要となったフォトレジストを、アセトン洗浄により除去する。こうして、図１５に示すように、画素電極１１２を形成させることができる。
【００９６】
第２実施形態の製造方法によって形成された酸化物薄膜トランジスタ１００の効果を確認するため、酸化物薄膜トランジスタ１００の性能評価を行った。性能評価の結果を図２４に示す。図２４は、酸化物薄膜トランジスタ１００の電圧−電流特性である。性能評価は、図２４に示す実験結果から、酸化物薄膜トランジスタのキャリア移動度と、オン／オフ比とを算出することにより行った。
【００９７】
図２４に基づき、キャリア移動度について検討すると、第２実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１００では、キャリア移動度が５ｃｍ２／Ｖｓ以上、オン／オフ比は１０７以上であった。以上の結果より、実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１００は、第１実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１、１１と同様に、高いキャリア移動度、オン／オフ比を有することが確認された。
【００９８】
以上詳述した、第２実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１００の製造方法によれば、第１実施形態の場合と同様な効果が得られる。さらに、画素電極１１２は、高硬度の無機絶縁層１５２の上面に形成され、有機絶縁層１５１には接触しないので、画素電極１１２の形成過程において有機絶縁層１５１がダメージを受けることがない。そのため、画素電極１１２が形成される際に、有機絶縁層１５１と無機絶縁層１５２とからなる層間絶縁層１０５の絶縁特性が変化してしまうことを防止し、酸化物薄膜トランジスタ１００の性能を維持することができる。
【００９９】
尚、本発明は、詳述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。例えば、酸化物薄膜トランジスタを構成する基板、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、ゲート絶縁層、酸化物半導体層の材料、大きさ、形状は実施形態の場合に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。
【０１００】
また、第２実施形態の実施例では、ソース電極１０３とドレイン電極１０４とを形成させた後に酸化物半導体層１０９を形成させたが、第１実施形態の実施例２と同様に、酸化物半導体層１０９を形成させた後にソース電極１０３とドレイン電極１０４とを形成させてもよい。この場合には、酸化物半導体層１０９の形成過程で、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４が酸化されることがないので、ソース電極１０３とドレイン電極１０４との材料を選択する際の選択の幅を広げることができる。
【０１０１】
また、本実施形態では、塗布法を用いて無機絶縁層５２、１５２を形成したが、無機絶縁層の形成方法は塗布法に限定されない。たとえば、無機絶縁層５２、１５２を、真空蒸着法などのドライプロセスにより形成することも可能である。
【０１０２】
また、詳述した実施例では、無機絶縁層５２、１５２は、無機成分のみで構成されていたが、無機絶縁層５２、１５２を無機・有機複合材料により構成してもよい。例えば、高分子樹脂に無機フィラーを分散させた溶液を塗布することにより、無機・有機複合材料からなる無機絶縁層５２、１５２を形成させることができる。無機絶縁層５２、１５２を無機・有機複合材料により構成させる場合、無機絶縁層５２、１５２に柔軟性を持たせることができ、クラックの発生を抑制することができる。また、低温条件下での無機絶縁層５２、１５２の形成が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明の酸化物薄膜トランジスタ及び酸化物薄膜トランジスタの製造方法は、所謂ボトムゲート型またはトップゲート型の酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】第１実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１の縦断面図である。
【図２】実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】基板２の上面にソース電極３とドレイン電極４とが形成された状態の縦断面図である。
【図４】図３に示すソース電極３とドレイン電極４との間に酸化物半導体層９が形成された状態の縦断面図である。
【図５】基板２とソース電極３とドレイン電極４と酸化物半導体層９との上面に、有機絶縁層５１が形成された状態の縦断面図である。
【図６】有機絶縁層５１の上面に無機絶縁層５２が形成された状態の縦断面図である。
【図７】比較例１の酸化物薄膜トランジスタ１ａの縦断面図である。
【図８】比較例２の酸化物薄膜トランジスタ１ｂの縦断面図である。
【図９】酸化物薄膜トランジスタ１の電圧−電流特性である。
【図１０】酸化物薄膜トランジスタ１ａの電圧−電流特性である。
【図１１】酸化物薄膜トランジスタ１ｂの電圧−電流特性である。
【図１２】実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１の縦断面図である。
【図１３】実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１の製造工程を示すフローチャートである。
【図１４】酸化物薄膜トランジスタ１１の電圧−電流特性である。
【図１５】第２実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１００の縦断面図である。
【図１６】酸化物薄膜トランジスタ１００の製造工程を示すフローチャートである。
【図１７】基板１０２の上面にゲート電極１０６が形成された状態の縦断面図である。
【図１８】基板１０２、ゲート電極１０６の上面に、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０が形成された状態の縦断面図である。
【図１９】第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４が形成された状態の縦断面図である。
【図２０】ソース電極１０３とドレイン電極１０４との間に酸化物半導体層１０９が形成された状態の縦断面図である。
【図２１】ソース電極１０３、ドレイン電極１０４、酸化物半導体層１０９、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に、有機絶縁層１５１が形成された状態の縦断面図である。
【図２２】有機絶縁層１５１の上面に無機絶縁層１５２が形成された状態の縦断面図である。
【図２３】有機絶縁層１５１および無機絶縁層１５２を貫通するコンタクトホール１１１が形成された状態の縦断面図である。
【図２４】酸化物薄膜トランジスタ１００の電圧−電流特性である。
【符号の説明】
【０１０５】
１ 酸化物薄膜トランジスタ
２ 基板
３ ソース電極
４ ドレイン電極
５ ゲート絶縁層
６ ゲート電極
９ 酸化物半導体層
１１ 酸化物薄膜トランジスタ
３１ ソース電極
４１ ドレイン電極
５１ 有機絶縁層
５２ 無機絶縁層
９１ 酸化物半導体層
１００ 酸化物薄膜トランジスタ
１０２ 基板
１０３ ソース電極
１０４ ドレイン電極
１０５ 層間絶縁層
１０６ ゲート電極
１０９ 酸化物半導体層
１１０ 第２実施形態におけるゲート絶縁層
１１１ コンタクトホール
１１２ 画素電極
１５１ 有機絶縁層
１５２ 無機絶縁層
１ａ 酸化物薄膜トランジスタ
１ｂ 酸化物薄膜トランジスタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物薄膜トランジスタ、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機ＥＬ、フィルム液晶、電子ペーパ等のフレキシブルディスプレイの各画素には、薄膜トランジスタを備えたアクティブ駆動回路が埋め込まれている。薄膜トランジスタの半導体層の材質としては、一般に、アモルファスシリコンや多結晶シリコンといったＳｉ系半導体が用いられる。しかしながら、Ｓｉ系半導体層の形成には、２００℃以上の温度を必要とする。そのため、半導体層としてＳｉ系半導体を用いた場合には、耐熱性の低いフレキシブルなポリマーフィルムを基材として用いることができず、フレキシブルな薄膜トランジスタを形成させることが困難であるという問題点があった。
【０００３】
また、近年、有機半導体材料を用いた有機薄膜トランジスタが研究されている。有機半導体層は、低温で形成が可能であるため、耐熱性の低いフレキシブルなポリマーフィルム上に形成させることが可能であるなどの利点がある。しかしながら、有機半導体材料はキャリア移動度が極めて低く、経時劣化に弱いという問題点があった。
【０００４】
そこで、近年、半導体層として酸化物を用いる酸化物薄膜トランジスタの開発が行われている。酸化物半導体層は低温で製膜が可能であり、高いキャリア移動度をもつことが知られている。しかも、酸化物半導体のなかには、透明な酸化物半導体もある。透明酸化物半導体と、周知の透明基板材料などとを材料として選択すれば、透明な薄膜トランジスタが形成できるなど、酸化物半導体には、従来にはなかった特性が期待できる。
【０００５】
ところで、酸化物半導体層の上面に形成される絶縁層は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法のような真空プロセスにより形成されるのが一般的である。しかしながら、これらの方法は、装置が大掛かりとなってしまい、コストがかかってしまう上、工程が煩雑であるという問題点があった。その上、これらの方法で絶縁層が形成される場合には、形成過程で装置から発生するプラズマイオンが、酸化物半導体層などにダメージを与えてしまうという問題点があった。
【０００６】
そこで、例えば、特許文献１では、ゲート絶縁層の材質として有機高分子を採用した酸化物薄膜トランジスタが提案されている。特許文献１に記載の半導体デバイス（本願における酸化物薄膜トランジスタ）では、ゲート絶縁層の材質として高分子樹脂を採用したため、ゲート絶縁層を塗布法によって形成することができる。これにより、半導体層にダメージを与えることなく、ゲート絶縁層を形成することができる。
【特許文献１】特開２００７−１５８１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の半導体デバイスでも、以下の問題点があった。まず、有機高分子は、材料そのものの絶縁特性が低いため、有機高分子により形成されたゲート絶縁層の絶縁特性も低い。また、有機高分子により形成されたゲート絶縁層は、硬度が低いため、ゲート絶縁層上面にゲート電極が形成される際に、ダメージをうけてしまう。これらにより、特許文献１に記載の半導体デバイスでは、結果的にゲートリーク電流が増えてしまい、特性が悪くなってしまうという問題点があった。
【０００８】
本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、半導体層およびゲート絶縁層にダメージを与えることなく製造可能な酸化物薄膜トランジスタ、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の酸化物薄膜トランジスタは、絶縁層と、前記絶縁層上面に互いに離間して設けられているソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間隙の前記絶縁層上面、前記ソース電極の上面、及び前記ドレイン電極の上面に連続して設けられている酸化物半導体層と、少なくとも前記酸化物半導体層の上面に設けられている有機絶縁層と、前記有機絶縁層の上面に設けられている無機絶縁層とを備えている。
【００１０】
また、請求項２に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記無機絶縁層は、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を前記有機絶縁層の上面に塗布することにより形成されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に係る発明の酸化物薄膜トランジスタは、絶縁層と、前記絶縁層上面に形成されている酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層上面で互いに離間し、且つ、夫々前記酸化物半導体層上面および前記絶縁層上面に連続して設けられているソース電極及びドレイン電極と、少なくとも前記酸化物半導体層の上面に設けられている有機絶縁層と、前記有機絶縁層の上面に設けられている無機絶縁層とを備え、前記無機絶縁層は、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を前記有機絶縁層の上面に塗布することにより形成されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項２又は３に記載の発明の構成に加え、前記化合物はパーヒドロポリシラザンであることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５に係る発明の酸化物薄膜トランジスタは、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記無機絶縁層の上面に、ゲート電極または画素電極が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記酸化物半導体層は、Ｉｎ，Ｇａ，Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物により形成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法は、絶縁層と、前記絶縁層の上面に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の前記絶縁層上面に形成された酸化物半導体層と、ゲート電極とを備えている酸化物薄膜トランジスタの製造方法であって、前記絶縁層上面に互いに離間してソース電極及びドレイン電極を形成させる第１の工程と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間隙の前記絶縁層の上面、前記ソース電極の上面、前記ドレイン電極の上面に、連続した酸化物半導体層を形成させる第２の工程と、少なくとも前記酸化物半導体層の上面に有機絶縁層を形成させる第３の工程と、前記有機絶縁層の上面に無機絶縁層を形成させる第４の工程とを備えている。
【００１６】
また、請求項８に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法は、請求項７に記載の発明の構成に加え、前記第４の工程では、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を、前記有機絶縁層の上面に塗布することによって、前記有機絶縁層の上面に前記無機絶縁層を形成させることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項９に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法は、絶縁層と、前記絶縁層の上面に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の前記絶縁層上面に形成された酸化物半導体層と、ゲート電極とを備えている酸化物薄膜トランジスタの製造方法であって、前記絶縁層上面に酸化物半導体層を形成させる第１の工程と、前記酸化物半導体層上面で互いに離間し、且つ、夫々前記酸化物半導体層上面および前記絶縁層上面に連続しているソース電極及びドレイン電極を形成させる第２の工程と、少なくとも前記酸化物半導体層の上面に有機絶縁層を形成させる第３の工程と、前記有機絶縁層の上面に無機絶縁層を形成させる第４の工程とを少なくとも備え、前記第４の工程は、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を、前記有機絶縁層の上面に塗布することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１０に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項８又は９に記載の発明の構成に加え、前記化合物はパーヒドロポリシラザンであることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１１に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項７乃至１０のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記無機絶縁層の上面に、ゲート電極または画素電極を形成させる第５の工程を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１２に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項７乃至１１のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記酸化物半導体層は、Ｉｎ，Ｇａ，Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物により形成されていることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１３に記載の酸化物薄膜トランジスタは、請求項７乃至１２のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法によって製造されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、有機絶縁層が酸化物半導体層の上面に設けられ、無機絶縁層が有機絶縁層の上面に設けられている。酸化物半導体層の上面には、酸化物半導体層にダメージを与えることなく形成可能な有機絶縁層が設けられる構成としたため、酸化物半導体層にダメージを与えることなく、酸化物半導体層上面に絶縁性を有する層を形成させることができる。また、有機絶縁層の上面には無機絶縁層が設けられるため、有機絶縁層は外部には露出しない。有機高分子からなる有機絶縁層は、外因によりダメージを受けやすいことが知られているが、有機絶縁層が外部に露出しない構成としたため、有機絶縁層が外因によりダメージを受けることがない。また、有機絶縁層は絶縁特性が低いことが知られているが、有機絶縁層の上面に、絶縁特性の高い無機絶縁層を設けることにより、酸化物半導体層の上部の絶縁性能を高めることができる。さらに、無機絶縁層を酸化物半導体層の上面に形成させる場合、無機絶縁層形成過程において、酸化物半導体層がダメージを受けやすいことが知られているが、本発明では、酸化物半導体層に、無機絶縁層が接触しない構成としたため、無機絶縁層の形成過程において、酸化物半導体層がダメージを受けることがない。そのため、酸化物半導体層の半導体特性が、無機絶縁層の形成プロセスにおいて変化してしまうことを防止し、酸化物薄膜トランジスタの性能を維持することができる。しかも、酸化物半導体層が、ソース電極およびドレイン電極よりも上部に形成されているため、ソース電極やドレイン電極が形成される際に、酸化物半導体層がダメージを受けることがない。従って、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２３】
また、請求項２に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１に記載の発明の効果に加え、無機絶縁層を、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を有機絶縁層の上面に塗布することにより形成している。そのため、大がかりな装置を用いることなく、簡単、且つ安価に、無機絶縁層を形成することが可能である。また、有機絶縁層にダメージを与えることなく、無機絶縁層を形成させることが可能である。これにより、簡単、且つ安価に製造できるとともに、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２４】
また、請求項３に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、ソース電極およびドレイン電極が、酸化物半導体層よりも上部に形成されているため、酸化物半導体層を形成させる際に、ソース電極やドレイン電極の表面特性が変化することがない。そのため、たとえば、特性が比較的変化しやすい材質であっても、ソース電極およびドレイン電極として使用可能となる。これにより、ソース電極およびドレイン電極の材質を選択する際の自由度を広げることができる。しかも、無機絶縁層を、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を有機絶縁層の上面に塗布することにより形成している。そのため、大がかりな装置を用いることなく、簡単、且つ安価に、無機絶縁層を形成することが可能である。また、有機絶縁層にダメージを与えることなく、無機絶縁層を形成させることが可能である。これにより、簡単、且つ安価に製造できるとともに、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２５】
また、請求項４に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項２又は３に記載の発明の効果に加え、無機絶縁層の前駆体として、パーヒドロポリシラザンを用いているため、低温条件下で、無機絶縁層を形成することができる。これにより、耐熱性の低い可撓性プラスチック基板を基板として採用することができ、可撓性を備える酸化物薄膜トランジスタの製造を可能とすることができる。
【００２６】
また、請求項５に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の効果に加え、ゲート電極または画素電極は無機絶縁層の上面に形成されているため、ゲート電極や画素電極が形成される際に、有機絶縁層や半導体層がダメージを受けることがない。従って、有機絶縁層や半導体層の特性を維持することができ、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２７】
また、請求項６に係る発明の酸化物薄膜トランジスタでは、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の効果に加え、半導体層は、Ｉｎ，Ｇａ，Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物により、形成されているため、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２８】
また、請求項７に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、第１の工程でソース電極とドレイン電極が形成され、第１の工程よりも後の第２の工程で、酸化物半導体層が形成される。そのため、ソース電極やドレイン電極が形成される際に、酸化物半導体層がダメージを受けることがない。また、第３の工程で、酸化物半導体層の上面には、酸化物半導体層にダメージを与えることなく形成可能な有機絶縁層が形成される。そのため、酸化物半導体層上面に絶縁性能を有する層を形成させる際に、酸化物半導体層にダメージを与えることがない。また、第４の工程で、有機絶縁層の上面には無機絶縁層が設けられるため、有機絶縁層は外部には露出しない。有機高分子からなる有機絶縁層は、外因によりダメージを受けやすいことが知られているが、有機絶縁層が外部に露出しない構成としたため、有機絶縁層が外因によりダメージを受けることがない。また、有機絶縁層は絶縁特性が低いことが知られているが、有機絶縁層の上面に、絶縁特性の高い無機絶縁層を設けることにより、酸化物半導体層の上面に高い絶縁性能を有する層を形成させることができる。さらに、無機絶縁層を酸化物半導体層の上面に形成させる場合、無機絶縁層形成過程において、酸化物半導体層がダメージを受けやすいことが知られているが、本発明では、酸化物半導体層に、無機絶縁層が接触しない構成としたため、無機絶縁層の形成過程において、酸化物半導体層がダメージを受けることがない。そのため、酸化物半導体層の半導体特性が、無機絶縁層の形成プロセスにおいて変化してしまうことを防止し、酸化物薄膜トランジスタの性能を維持することができる。従って、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。
【００２９】
また、請求項８に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項７に記載の発明の効果に加え、第４の工程で、無機絶縁層を、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を有機絶縁層の上面に塗布することにより形成している。そのため、大がかりな装置を用いることなく、簡単、且つ安価に、無機絶縁層を形成することが可能である。また、有機絶縁層にダメージを与えることなく、無機絶縁層を形成させることが可能である。これにより、簡単、且つ安価に製造できるとともに、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。
【００３０】
また、請求項９に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、第１の工程で酸化物半導体層が形成され、第２の工程でソース電極およびドレイン電極が形成される。ソース電極とドレイン電極とが、酸化物半導体層よりも後に形成されているため、酸化物半導体層を形成させる際に、ソース電極やドレイン電極の表面特性が変化することがない。そのため、たとえば、比較的特性が変化しやすい材質であっても、ソース電極およびドレイン電極として使用可能となる。これにより、ソース電極およびドレイン電極の材質を選択する際の自由度を広げることができる。しかも、第４の工程では、無機絶縁層を、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を有機絶縁層の上面に塗布することにより形成している。そのため、大がかりな装置を用いることなく、簡単、且つ安価に、無機絶縁層を形成することが可能である。また、有機絶縁層にダメージを与えることなく、無機絶縁層を形成させることが可能である。これにより、簡単、且つ安価に製造できるとともに、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。
【００３１】
また、請求項１０に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項８又は９に記載の発明の効果に加え、無機絶縁層の前駆体として、パーヒドロポリシラザンを用いているため、低温条件下で無機絶縁層を形成することができる。これにより、耐熱性の低い可撓性プラスチック基板を基板として採用することができ、可撓性を備える酸化物薄膜トランジスタの製造を可能とすることができる。
【００３２】
また、請求項１１に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項７乃至１０のいずれかに記載の発明の効果に加え、第５の工程において、ゲート電極または画素電極が無機絶縁層の上面に形成される。そのため、第５の工程でゲート電極や画素電極が形成される際に、有機絶縁層や半導体層がダメージを受けることがない。従って、有機絶縁層や半導体層の特性を維持することができ、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。
【００３３】
また、請求項１２に係る発明の酸化物薄膜トランジスタの製造方法では、請求項７乃至１１のいずれかに記載の発明の効果に加え、酸化物半導体層は、Ｉｎ，Ｇａ，Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物により、形成されているため、良好な特性を有する酸化物薄膜トランジスタを得ることができる。
【００３４】
また、請求項１３に係る発明の酸化物薄膜トランジスタは、請求項７乃至１２のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法を用いて製造される。そのため、安価に得られるとともに、高性能な酸化物薄膜トランジスタを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１について、図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態である酸化物薄膜トランジスタ１の縦断面図であり、図２は、酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程を示すフローチャートである。また、図３は、基板２の上面にソース電極３とドレイン電極４とが形成された状態の縦断面図であり、図４は、図３に示すソース電極３とドレイン電極４との間に酸化物半導体層９が形成された状態の縦断面図である。また、図５は、ソース電極３とドレイン電極４と酸化物半導体層９との上面に、有機絶縁層５１が形成された状態の縦断面図であり、図６は、有機絶縁層５１の上面に無機絶縁層５２が形成された状態の縦断面図である。
【００３６】
第１実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１は、ゲート電極６がソース電極３やドレイン電極４より上側に位置する、所謂「トップゲート型」の酸化物薄膜トランジスタである。本実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１は、トップゲート型であることのほか、ゲート絶縁層５が有機絶縁層５１と無機絶縁層５２との２層により形成されること、無機絶縁層５２が塗布法により形成されることに特徴を有する。以下の説明では、図面下側（基板２側）を下側、図面上側を上側として説明する。
【００３７】
初めに、酸化物薄膜トランジスタ１の断面構造について説明する。図１に示す酸化物薄膜トランジスタ１は、板状の基板２を有し、基板２の上面にはソース電極３及びドレイン電極４が離間して設けられている。ソース電極３の上面及びドレイン電極４の上面と、ソース電極３及びドレイン電極４に挟まれる基板２の上面とには、酸化物半導体層９が連続して設けられている。そして、酸化物半導体層９とソース電極３とドレイン電極４と基板２とを覆うように、ゲート絶縁層５が設けられている。ゲート絶縁層５は、少なくとも酸化物半導体層９を覆う下側の有機絶縁層５１と、有機絶縁層５１の上面を覆う上側の無機絶縁層５２とから構成されている。無機絶縁層５２の上面には、酸化物半導体層９に対向する位置に、ゲート電極６が設けられている。
【００３８】
基板２は、表面が平坦である板状部材である。基板２の材質としては、各種材質が適用可能であるが、導電性の材質が採用される場合には、基板２の表面に絶縁膜が設けられる必要がある。基板２の材質として絶縁性の材質が用いられる場合には、ガラス基板やシリコン基板のほか、プラスチック基板が用いられる。基板２に可撓性を付与したい場合には、特に、基板２の材質としてプラスチックが採用される。プラスチックの材質としては、例えば、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等が挙げられる。基板２の耐水性を向上させる場合には、基板２の表面にＳｉＯ２やＳｉＮｘなどからなるガラスバリア膜が形成される。尚、第１実施形態の基板２が本発明の絶縁層に相当する。
【００３９】
基板２の上面には、ソース電極３及びドレイン電極４が、所定のチャネル長の離間幅をもって各々設けられている。このソース電極３及びドレイン電極４の材質には、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｗ（タングステン）等の金属単体、または少なくともいずれかの金属を含む複合体の他、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの導電性酸化物、ポリイミド（ＰＩ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリパラビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性ポリマーが適用可能である。
【００４０】
ソース電極３、ドレイン電極４の各上面及びソース電極３及びドレイン電極４に挟まれる基板２の上面には、酸化物半導体層９が連続して設けられている。酸化物半導体層９の材質には、公知の酸化物半導体材料が用いられ、より好ましくは、Ｉｎ，Ｇａ，Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物半導体材料が採用される。Ｉｎ，Ｇａ，Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物半導体材料としては、具体的には、ＺｎＯ，ＩｎＧａＺｎＯ４，ＺｎＩｎＯ，Ｉｎ２Ｏ３が挙げられる。
【００４１】
酸化物半導体層９、ソース電極３、ドレイン電極４、基板２の各上面はゲート絶縁層５によって覆われている。ゲート絶縁層５は、少なくとも酸化物半導体層９を覆う下側の有機絶縁層５１と、有機絶縁層５１の上面を覆う上側の無機絶縁層５２とから構成されている。
【００４２】
有機絶縁層５１の材質は、絶縁性を有する有機材料であれば、特に限定されない。具体的には、有機絶縁層５１の材質として、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエステル（ＰＥ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡＬ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、シアノエチルプルラン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、アクリル樹脂、アモルファスパーフルオロ樹脂（例えば、旭硝子社製サイトップ（登録商標））または前記樹脂のポリマーアロイ、あるいは共重合樹脂を用いることができる。
【００４３】
有機絶縁層５１の上面は、無機絶縁層５２で覆われている。無機絶縁層５２の材質には、無機・有機複合材料が用いられてもよいし、無機成分のみで構成された材料が用いられてもよい。無機・有機複合材料が用いられる場合には、主成分は無機成分である。主成分となる無機成分としては、無機酸化物などが挙げられる。副成分となる有機成分には、ポリイミド（ＰＩ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、シリコン樹脂などが挙げられる。
【００４４】
無機絶縁層５２の上面には、酸化物半導体層９に対向する位置に、ゲート電極６が設けられている。ゲート電極６の材質は、上述のソース電極３、ドレイン電極４と同様のものを用いることができる。
【００４５】
次に、酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程について説明する。酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程は、図２に示すように、基板２の上面にソース電極３及びドレイン電極４を各々形成するソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１）と、ソース電極３及びドレイン電極４の間の基板２上面に酸化物半導体層９を形成する半導体層形成工程（Ｓ２）と、少なくとも酸化物半導体層９の上面にゲート絶縁層５を形成するゲート絶縁層形成工程（Ｓ３）と、ゲート絶縁層５の上面にゲート電極６を形成するゲート電極形成工程（Ｓ４）とから構成されている。ゲート絶縁層形成工程（Ｓ３）は、少なくとも酸化物半導体層９の上面を覆うように有機絶縁層５１を形成する有機絶縁層形成工程（Ｓ３１）と、有機絶縁層５１の上面を覆うように無機絶縁層５２を形成する無機絶縁層形成工程（Ｓ３２）とからなる。
【００４６】
はじめに、Ｓ１のソース・ドレイン電極形成工程が行われる。このソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１）では、図３に示すように、基板２の上面にソース電極３、ドレイン電極４が形成される。ソース電極３、ドレイン電極４の形成方法は、特に限定されない。基板２の上面に、電極を形成する材質の薄膜を形成した後、パターニングして不要部分を除去する方法が一般的であるが、製膜方法、パターニング方法に関しても、各種方法を適用可能である。具体的には、製膜方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、めっき法などが適用可能であるし、パターニング法としては、フォトリソグラフィ法やスクリーン印刷法などが適用可能である。
【００４７】
次に、Ｓ２の半導体層形成工程が行われる。半導体層形成工程（Ｓ２）では、図４に示すように、ソース電極３及びドレイン電極４の間の基板２上面、及びソース電極３とドレイン電極４との上面に酸化物半導体層９が連続して形成される。酸化物半導体層９の形成方法は、半導体薄膜を形成した後、パターニングして不要部分を除去する方法が一般的である。製膜方法としてはスパッタリング法が好適であるが、これに制限されるものではない。パターニング法としては、フォトリソグラフィ法やスクリーン印刷法等を用いることができる。
【００４８】
次に、Ｓ３のゲート絶縁層形成工程が行われる。ゲート絶縁層形成工程（Ｓ３）は、図２に示すように、下側の有機絶縁層５１が形成される有機絶縁層形成工程（Ｓ３１）と、上側の無機絶縁層５２が形成される無機絶縁層形成工程（Ｓ３２）とからなる。
【００４９】
有機絶縁層形成工程（Ｓ３１）では、図５に示すように、ソース電極３、ドレイン電極４、酸化物半導体層９の各上面、及び基板２の上面のうちのソース電極３、ドレイン電極４、酸化物半導体層９が設けられていない部位を覆うように、有機絶縁層５１が形成される。有機絶縁層５１の形成方法に関しては特に限定するものではないが、塗布法を用いることがコストの面から好ましい。塗布法としては、各種方法が適用可能であり、具体的には、スピンコート法、スリットコート法、ディップコート法、スプレー法、ロールコート法、カーテンコート法、印刷法、液滴吐出法等のいずれをも用いることができる。
【００５０】
無機絶縁層形成工程（Ｓ３２）では、図６に示すように、有機絶縁層５１を覆うように、無機絶縁層５２を形成する。無機絶縁層５２の形成方法は、塗布法が最も好ましいが、塗布法に限定されない。塗布法を採用した場合、後述するパーヒドロポリシラザン溶液を用いる方法のほか、高分子樹脂に無機フィラーを分散させた溶液を用いる方法、ゾルゲル法を用いることが可能である。
【００５１】
次に、Ｓ４のゲート電極形成工程が行われる。ゲート電極形成工程（Ｓ４）では、図１に示すように、無機絶縁層５２の上面に、ゲート電極６が形成される。ゲート電極６の形成方法は、特に限定されない。ゲート電極６を形成する材質の薄膜を形成した後、パターニングして不要部分を除去する方法が一般的であるが、製膜方法、パターニング方法に関しても、各種方法を適用可能である。具体的には、製膜方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、めっき法などが適用可能であるし、パターニング法としては、フォトリソグラフィ法やスクリーン印刷法などが適用可能である。
【００５２】
以下、上述の各工程について、実施例をあげて具体的に説明する。
【００５３】
＜実施例１＞
初めに、ソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１）について説明する。ソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１）では、ガラスからなる基板２を洗浄後、基板２の上面にＮｉ薄膜を形成する。そして、形成したＮｉ薄膜のパターニングを行い、不要部分を除去することにより、ソース電極３、ドレイン電極４を形成する。Ｎｉ膜の製膜は、スパッタリング法により行われる。このときのターゲットとしてはＮｉが使用され、装置としてはＤＣスパッタ装置を用いられる。形成されたＮｉ膜の上面に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストパターンを形成した後、エッチング法を用いてＮｉ膜をエッチングする。不要となったフォトレジストは、アセトン洗浄により除去する。こうして、図３に示すように、基板２の上面に、Ｎｉからなるソース電極３及びドレイン電極４を形成させることができる。形成されたソース電極３及びドレイン電極４の厚さは、１５０ｎｍであった。
【００５４】
次に、半導体層形成工程（Ｓ２）について説明する。半導体層形成工程（Ｓ２）では、図４に示すように、ソース電極３及びドレイン電極４の間の基板２上面、ソース電極３の上面、ドレイン電極４の上面に、酸化物半導体層９を連続して形成させる。半導体層形成工程（Ｓ２）では、図３に示すソース電極３の上面、ドレイン電極４の上面、及び基板２の上面のうちのソース電極３、ドレイン電極４の設けられていない部位を覆うように、ＩｎＧａＺｎＯ４膜を形成した後、ＩｎＧａＺｎＯ４膜をパターニングして不要部分を除去することにより、ＩｎＧａＺｎＯ４からなる酸化物半導体層９を形成する。ＩｎＧａＺｎＯ４膜の製膜は、スパッタリング法により行われ、ターゲットとしてＩｎＧａＺｎＯ４が用いられるとともに、ＡｒとＯ２との混合ガスを流しながら行われる。ＩｎＧａＺｎＯ４膜を形成した後、フォトリソグラフィ法によりレジストパターンを形成し、有機酸系のＩＴＯエッチャントを用いて、エッチング法によりＩｎＧａＺｎＯ４膜をエッチングする。不要となったフォトレジストは、アセトン洗浄により除去する。こうして、図４に示すように、ソース電極３及びドレイン電極４の間の基板２上面、ソース電極３の上面、ドレイン電極４の上面に、ＩｎＧａＺｎＯ４からなる酸化物半導体層９を連続して形成させることができる。形成された酸化物半導体層９の厚さは、３０ｎｍであった。
【００５５】
有機絶縁層形成工程（Ｓ３１）では、図５に示すように、酸化物半導体層９、ソース電極３、ドレイン電極４の各上面、及び基板２の上面のうちの酸化物半導体層９、ソース電極３、ドレイン電極４の設けられていない部位を覆うように、有機絶縁層５１を形成する。有機絶縁層形成工程（Ｓ３１）では、ＰＶＰを含有する有機絶縁層形成用溶液を、スピンコート法により、図４に示す酸化物半導体層９、ソース電極３、ドレイン電極４の各上面、及び基板２の上面のうちの酸化物半導体層９、ソース電極３、ドレイン電極４の設けられていない部位を覆うように塗布した後、熱処理を行う。有機絶縁層形成用溶液は、ＰＶＰ、メラミン−ホルムアルデヒド、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの混合溶液であり、各材料の重量比は、ＰＶＰ：メラミン−ホルムアルデヒド：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート＝１：２：１０である。熱処理は、ホットプレートを用いて行い、７０℃で１０分間加熱した後、１５０℃で１０分間加熱し、最後に２００℃で３０分間加熱することにより行う。熱処理後の有機絶縁層５１の厚さは、７００ｎｍであった。
【００５６】
無機絶縁層形成工程（Ｓ３２）では、図６に示すように、有機絶縁層５１の上面を覆うように、無機絶縁層５２を形成する。無機絶縁層形成工程（Ｓ３２）では、パーヒドロポリシラザンを含有する無機絶縁層形成用溶液を、スピンコート法により、図５に示す有機絶縁層５１の上面に塗布した後、熱処理を行う。無機絶縁層形成用溶液は、パーヒドロポリシラザンを、アミン系触媒を含むキシレン溶媒に溶解させることにより作成する。無機絶縁層形成用溶液中のパーヒドロポリシラザンの濃度は１０ｗｔ％である。熱処理は、ホットプレートを用いて行い、７０℃で１０分間加熱した後、１５０℃で１０分間加熱し、最後に２００℃で３０分間加熱することにより行う。熱処理後の無機絶縁層５２の厚さは、２５０ｎｍであった。
【００５７】
ここで、パーヒドロポリシラザンについて説明する。パーヒドロポリシラザン（ｐｅｒｈｙｄｒｉｐｏｌｙｓｉｌａｚａｎｅ）とは、−（ＳｉＨ２ＮＨ）−を基本ユニットとするポリシラザンの一種で、側鎖すべてがヒドロキシル基である。パーヒドロポリシラザンは、有機溶剤に可溶な無機ポリマーであるので、有機溶剤と混合させることで液体材料として取り扱うことが可能となる。パーヒドロポリシラザンは、大気中または水蒸気含有雰囲気で焼成されることにより、水や酸素と反応し、ＳｉＯ２膜へ転化する性質を有している。特に、水分との反応を促進させるアミン系触媒を少量添加することによって、低温焼成でも、結晶性の高いＳｉＯ２膜へ転化させることができる。パーヒドロポリシラザンと触媒とをキシレン等の溶媒に添加したパーヒドロポリシラザン溶液を用いることにより、塗布法でのＳｉＯ２膜の形成が可能となる。
【００５８】
次に、ゲート電極形成工程（Ｓ４）の説明を行う。ゲート電極形成工程（Ｓ４）では、ゲート電極６を、無機絶縁層５２の表面上であって、且つ、酸化物半導体層９と対向する位置に形成する。ゲート電極形成工程（Ｓ４）では、Ｎｉ薄膜を形成した後、Ｎｉ薄膜のパターニングを行い、不要部分を除去することにより、Ｎｉからなるゲート電極６を形成する。Ｎｉ膜の形成は、スパッタリング法により行われる。このときのターゲットとしてはＮｉが使用され、装置としてはＤＣスパッタ装置が用いられる。Ｎｉ膜が形成された後、フォトリソグラフィ法により、レジストパターンを形成し、エッチング法により、Ｎｉ膜をエッチングする。不要となったフォトレジストは、アセトン洗浄により除去する。こうして、図１に示すように、無機絶縁層５２の上面に、Ｎｉからなるゲート電極６を形成させることができる。形成されたゲート電極６の厚さは、２００ｎｍであった。
【００５９】
実施例１の製造方法によって形成された酸化物薄膜トランジスタ１の効果を確認するため、酸化物薄膜トランジスタ１の性能評価を行った。この性能評価では、比較例１として、ゲート絶縁層５を有機絶縁層５１の１層のみで構成した酸化物薄膜トランジスタ１ａ、及び、比較例２として、ゲート絶縁層５を無機絶縁層５２の１層のみで構成した酸化物薄膜トランジスタ１ｂについても、性能評価を行った。以下、この性能評価の結果について、図７〜１１を参照して説明する。図７は、比較例１の酸化物薄膜トランジスタ１ａの縦断面図であり、図８は、比較例２の酸化物薄膜トランジスタ１ｂの縦断面図である。図９は、酸化物薄膜トランジスタ１のソース・ドレイン間に所定の電圧を印加して、ゲート電圧を変化させた際のソース・ドレイン間に流れる電流のグラフ（以下、電圧−電流特性という）である。図１０は、酸化物薄膜トランジスタ１ａの電圧−電流特性である。図１１は、酸化物薄膜トランジスタ１ｂの電圧−電流特性である。
【００６０】
図７に示す比較例１の酸化物薄膜トランジスタ１ａの構成は、ゲート絶縁層５を有機絶縁層５１の１層のみで構成したこと以外は、酸化物薄膜トランジスタ１と同様である。酸化物薄膜トランジスタ１ａは、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程のうち、無機絶縁層形成工程（Ｓ３２）のみを省いて製造することにより得られる。
【００６１】
また、図８に示す比較例２の酸化物薄膜トランジスタ１ｂは、ゲート絶縁層５を無機絶縁層５２の１層のみで構成したこと以外は、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１と同様である。また、酸化物薄膜トランジスタ１ｂは、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程のうち、有機絶縁層形成工程（Ｓ３１）のみを省いて製造することにより得られる。
【００６２】
性能評価は、酸化物薄膜トランジスタのキャリア移動度と、オン／オフ比とを算出することにより行った。キャリア移動度は、下記の式を用いて算出される。
Ｉｄｓ＝μＣｉｎＷ（Ｖｇ−Ｖｔｈ）２／２Ｌ
ただし、μはキャリア移動度、Ｉｄｓは飽和領域においてソース・ドレイン間に流れる電流（以下、ドレイン電流）、Ｃｉｎはゲート絶縁膜の単位面積当たりのキャパシタンス、Ｗはチャネル幅、Ｖｇはゲート電圧、Ｖｔｈはチャネルが形成し始めるゲートの閾地電圧、Ｌはチャネル長である。また、オン／オフ比は、酸化物薄膜トランジスタにおけるオン状態とオフ状態との電流比である。ソース電極３、ドレイン電極４間に所定の電圧を印加して、ゲート電圧を変化させた際にソース電極３、ドレイン電極４間に流れる電流を測定し、得られた値から、キャリア移動度とオン／オフ比とを算出した。
【００６３】
図９〜１１に基づき、キャリア移動度について比較検討すると、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１では、キャリア移動度が５ｃｍ２／Ｖｓ以上、オン／オフ比は１０８以上であった。一方、ゲート絶縁層５を有機絶縁層５１の１層のみで構成した酸化物薄膜トランジスタ１ａでは、キャリア移動度が０．１ｃｍ２／Ｖｓ以下、オン／オフ比は１０２以下であった。また、ゲート絶縁層５を無機絶縁層５２の１層のみで構成した酸化物薄膜トランジスタ１ｂでは、全くスイッチング特性を示さなかった。
【００６４】
以上の結果より、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１の性能は、比較例１の酸化物薄膜トランジスタ１ａと比較して、キャリア移動度は約５０倍以上、オン／オフ比は、１０６以上であることが確認された。これは、上面に有機絶縁層５１の露出した比較例１の酸化物薄膜トランジスタ１ａでは、有機絶縁層５１の上面にゲート電極６を形成させる際のスパッタリング工程において、高エネルギーのスパッタ原子が、有機絶縁層５１にダメージを与えたためと考えられる。スパッタ原子が有機絶縁層５１にダメージをあたえることにより、有機絶縁層５１の絶縁性能が低下する。有機絶縁層５１の絶縁性能が低下することにより、酸化物薄膜トランジスタ１ａのゲートリーク電流が増加し、キャリア移動度、及び、オン／オフ比が低下したものと考えられる。一方、酸化物薄膜トランジスタ１では、有機絶縁層５１の上面には高硬度の無機絶縁層５２が積層されているため、スパッタ原子によるダメージがほとんどなく、トランジスタの性能が維持できたものと推測される。
【００６５】
また、比較例２の酸化物薄膜トランジスタ１ｂでは、全くスイッチング特性を示さなかった。これは、酸化物半導体層９と無機絶縁層５２とが接触する比較例２の酸化物薄膜トランジスタ１ｂでは、無機絶縁層５２を形成させる際の熱処理時において、無機絶縁層５２の前駆体液などが、酸化物半導体層９にダメージを与えたためと推測される。酸化物半導体層９を構成するＩｎＧａＺｎＯ４が無機絶縁層５２の前駆体液に含まれるパーヒドロポリシラザンやアミン系触媒などの影響によって還元されると、酸化物半導体層９は半導体としての特性を示さなくなる。酸化物半導体層９の半導体特性の低下により、酸化物薄膜トランジスタ１ｂは、全くスイッチング特性を示さなかったものと考えられる。一方、酸化物薄膜トランジスタ１では、酸化物半導体層９の上面には、有機絶縁層５１が積層されており、酸化物半導体層９と無機絶縁層５２とは接触しない。これにより、酸化物半導体層９がダメージを受けることを防止して、酸化物半導体層９の半導体特性を維持し、トランジスタ性能を維持できたものと推測される。
【００６６】
以上説明したように、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１は、酸化物半導体層９上面に積層するゲート絶縁層５を、有機絶縁体からなる下側の有機絶縁層５１と、無機絶縁体からなる上側の無機絶縁層５２とから構成した。酸化物半導体層９の上面には、酸化物半導体層９にダメージを与えることなく形成可能な有機絶縁層５１のみが接触する構成としたため、酸化物半導体層９にダメージを与えることなく、酸化物半導体層９の上面に、ゲート絶縁層５を形成させることができる。これにより、酸化物半導体層９の半導体特性を維持することができ、特性の高い酸化物薄膜トランジスタ１を形成することができる。
【００６７】
また、有機絶縁層５１の上面には無機絶縁層５２が設けられるため、有機絶縁層５１は外部には露出しない。有機高分子からなる有機絶縁層５１は、外因によりダメージを受けやすいことが知られているが、有機絶縁層５１が外部に露出しない構成としたため、有機絶縁層５１が外因によりダメージを受けることがない。これにより、有機絶縁層５１がダメージを受けることによるトランジスタ特性の低下を防止することができる。
【００６８】
また、有機絶縁層５１は絶縁特性が低いことが知られているが、有機絶縁層５１の上面に、絶縁特性の高い無機絶縁層５２を設けることにより、ゲート絶縁層５の絶縁性能を高めることができる。これにより、高性能の酸化物薄膜トランジスタ１を得ることができる。
【００６９】
また、ソース電極３とドレイン電極４とが形成された後で、酸化物半導体層９が形成されている。そのため、ソース電極３やドレイン電極４が形成される際に、酸化物半導体層９がダメージを受けることがない。
【００７０】
さらに、無機絶縁層５２は、有機絶縁層５１の上面に、無機絶縁層５２の前駆体溶液を、塗布することにより形成されている。そのため、大がかりな装置を用いることなく、簡単、且つ安価に、無機絶縁層５２を形成することが可能である。しかも、下面側に形成された有機絶縁層５１にダメージを与えることなく、無機絶縁層５２を形成させることが可能である。
【００７１】
しかも、無機絶縁層５２の前駆体として、パーヒドロポリシラザンを用いているため、無機絶縁層形成工程（Ｓ３２）の熱処理時における焼成温度を低温とすることができる。これにより、耐熱性の低い可撓性プラスチック基板を基板として採用することができ、その場合には可撓性を備える酸化物薄膜トランジスタの製造が可能となる。さらに、真空プロセスやゾルゲル法によって無機絶縁層５２を形成させる場合と比較して、低エネルギーで形成させることが可能となる。
【００７２】
その上、酸化物半導体層９の材料として、ＩｎＧａＺｎＯ４を採用しているため、半導体層形成工程（Ｓ２）における製膜は、室温で行うことが可能である。そのため、可撓性を有するプラスチック基板を基板として採用することができ、その場合には可撓性を備える酸化物薄膜トランジスタの製造が可能となる。しかも、高いキャリア移動度を持つ酸化物薄膜トランジスタを実現できる。
【００７３】
＜実施例２＞
次に、実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１について、図１２および図１３を参照して説明する。図１２は、実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１の縦断面図であり、図１３は、酸化物薄膜トランジスタ１１の製造工程を示すフローチャートである。実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１は、酸化物半導体層９１がソース電極３１、ドレイン電極４１よりも先に形成されることのほかは、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１と同様の構成である。したがって、酸化物半導体層９１とソース電極３１、ドレイン電極４１との積層順のみを重点的に説明し、その他の構成については同一符号を付し、説明を省略する。
【００７４】
初めに、実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１の断面構造について説明する。酸化物薄膜トランジスタ１１では、図１２に示すように、基板２の上面に酸化物半導体層９１が形成されている。そして、ソース電極３１とドレイン電極４１とが、酸化物半導体層９１の上面および基板２の上面に、各々連続して設けられている。ソース電極３１、ドレイン電極４１、酸化物半導体層９１、基板２の上面には、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１と同様に、有機絶縁層５１、無機絶縁層５２、ゲート電極６が積層される。酸化物薄膜トランジスタ１１の各構成要素の材質は、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１と同様である。
【００７５】
次に、実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１の製造工程について説明する。実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１の製造工程では、初めに、基板２の上面に酸化物半導体層９１を形成する半導体層形成工程（Ｓ１１）が行われ、次に、酸化物半導体層９１の上面に、ソース電極３１とドレイン電極４１とを形成するソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１２）が行われる。その後、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程と同様に、ゲート絶縁層形成工程（Ｓ３）が行われ、ゲート電極形成工程（Ｓ４）が行われる。
【００７６】
はじめに、半導体層形成工程（Ｓ１１）について説明する。半導体層形成工程（Ｓ１１）では、基板２の上面に、ＩｎＧａＺｎＯ４膜を形成した後、ＩｎＧａＺｎＯ４膜をパターニングして不要部分を除去することにより、基板２の上面にＩｎＧａＺｎＯ４からなる酸化物半導体層９１を形成する。ＩｎＧａＺｎＯ４膜の形成は、スパッタリング法により行われ、ターゲットとしてＩｎＧａＺｎＯ４が用いられるとともに、ＡｒとＯ２との混合ガスを流しながら行われる。ＩｎＧａＺｎＯ４膜を形成した後、フォトリソグラフィ法により、レジストパターンを形成し、エッチング法により、ＩＴＯエッチャントを用いて、ＩｎＧａＺｎＯ４膜をエッチングする。不要となったフォトレジストは、アセトン洗浄により除去する。こうして、基板２の上面に、ＩｎＧａＺｎＯ４からなる酸化物半導体層９１を形成させることができる。
【００７７】
ソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１２）では、酸化物半導体層９１が形成された基板２の上面に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストパターンを形成した後、スパッタリング法によって、レジストパターンが形成された、酸化物半導体層９１の上面、及び基板２の上面のうちの酸化物半導体層９１の設けられていない部位にＮｉ膜を形成する。このときのターゲットは、Ｎｉターゲットであり、装置はＤＣスパッタリング装置である。レジストパターン上のＮｉをレジストとともに除去することにより、ソース電極３１、ドレイン電極４１を形成させることができる。ゲート絶縁層形成工程（Ｓ３）、及びゲート電極形成工程（Ｓ４）については、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００７８】
実施例２の製造方法によって形成された酸化物薄膜トランジスタ１１の効果を確認するため、酸化物薄膜トランジスタ１１の性能評価を行った。性能評価の結果を図１４に示す。図１４は、酸化物薄膜トランジスタ１１の電圧−電流特性である。性能評価は、図１４に示す実験結果から、酸化物薄膜トランジスタのキャリア移動度と、オン／オフ比とを算出することにより行った。
【００７９】
図１４に基づき、キャリア移動度について比較検討すると、実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１では、キャリア移動度が５ｃｍ２／Ｖｓ以上、オン／オフ比は１０６以上であった。以上の結果より、実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１は、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１と同様に、高いキャリア移動度、オン／オフ比を有することが確認された。
【００８０】
実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１では、実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１と同様の効果が得られる。さらに、実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１では、初めに酸化物半導体層９１を形成させた後で、ソース電極３１とドレイン電極４１とを形成させるために、半導体層形成工程（Ｓ１１）において、ソース電極３１とドレイン電極４１とがダメージを受けることがない。ソース電極３１とドレイン電極４１とが形成された後に、酸化物半導体層９１を形成する場合、酸化物半導体層９１の形成過程で、ソース電極３１とドレイン電極４１とが酸化されてしまうことがある。ソース電極３１とドレイン電極４１との表面が酸化されてしまうと、電極の抵抗値が変化してしまい、トランジスタの性能が低下してしまう。そのため、ソース電極３１、ドレイン電極４１の形成後に酸化物半導体層９１を形成させる場合には、ソース電極３１、ドレイン電極４１の材質として、酸化されにくい材質を選択する必要がある。本実施例では、半導体層形成工程（Ｓ１１）は、ソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１２）よりも先に行われる為、ソース電極３１、ドレイン電極４１が、酸化物半導体層９１の形成過程において、酸化されることがない。そのため、ソース電極３１とドレイン電極４１の材質を選択する際の選択幅を広げることができ、酸化物薄膜トランジスタ１１の用途に応じて、ソース電極３１とドレイン電極４１との材質を選択することができる。
【００８１】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１００について、図面を参照して説明する。図１５は、第２実施形態である酸化物薄膜トランジスタ１００の縦断面図である。図１６は、酸化物薄膜トランジスタ１００の製造工程を示すフローチャートであり、図１７は、基板１０２の上面にゲート電極１０６が形成された状態の縦断面図である。また、図１８は、図１７に示す基板１０２、ゲート電極１０６の上面に、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０が形成された状態の縦断面図であり、図１９は、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４が形成された状態の縦断面図である。また、図２０は、ソース電極１０３の上面、ドレイン電極１０４の上面、及びソース電極１０３とドレイン電極１０４との間の、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に酸化物半導体層１０９が形成された状態の縦断面図である。また、図２１は、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４、酸化物半導体層１０９、及び第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に、有機絶縁層１５１が形成された状態の縦断面図であり、図２２は、有機絶縁層１５１の上面に無機絶縁層１５２が形成された状態の縦断面図である。図２３は、有機絶縁層１５１および無機絶縁層１５２を貫通するコンタクトホール１１１が形成された状態の縦断面図である。
【００８２】
第２実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１００は、ゲート電極１０６がソース電極１０３やドレイン電極１０４より下側に位置する、所謂「ボトムゲート型」の酸化物薄膜トランジスタである。第２実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１００は、ボトムゲート型であることの他、層間絶縁層１０５が有機絶縁層１５１と無機絶縁層１５２の２層により形成されることに特徴を有する。また、層間絶縁層１０５を貫通するコンタクトホール１１１が設けられている点、画素電極１１２が設けられている点で第１実施形態と異なる。なお、第１実施形態の実施例１と同一部分の説明については省略する。
【００８３】
はじめに、酸化物薄膜トランジスタ１００の断面構造について説明する。図１５に示す酸化物薄膜トランジスタ１００は、板状の基板１０２を有し、基板１０２上にゲート電極１０６が設けられている。そして、基板１０２とゲート電極１０６とを覆うように、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０が設けられている。第１実施形態におけるゲート絶縁層５とは異なり、この第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０は、本発明の絶縁層に相当する。第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面には、ソース電極１０３とドレイン電極１０４とが離間して設けられている。また、ソース電極１０３とドレイン電極１０４との間の第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面、ソース電極１０３の上面、ドレイン電極１０４の上面には、酸化物半導体層１０９が連続して設けられている。そして、酸化物半導体層１０９の上面と、ソース電極１０３及びドレイン電極１０４の各上面と、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面とは、層間絶縁層１０５により覆われている。層間絶縁層１０５は、下側の有機絶縁層１５１と上側の無機絶縁層１５２とからなる。層間絶縁層１０５の上面には画素電極１１２が設けられている。また、画素電極１１２とドレイン電極１０４との間には、層間絶縁層１０５を貫通するコンタクトホール１１１が設けられている。
【００８４】
基板１０２、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４、ゲート電極１０６、および酸化物半導体層１０９の材質は、第１実施形態の基板２、ソース電極３、ドレイン電極４、ゲート電極６、および酸化物半導体層９の材質と同様である。層間絶縁層１０５を形成している有機絶縁層１５１および無機絶縁層１５２の材質は、第１実施形態におけるゲート絶縁層５を形成している有機絶縁層５１および無機絶縁層５２と同様である。
【００８５】
第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０は、１層からなり、絶縁物質により形成されている。絶縁物質として無機絶縁物質を採用する場合は、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＴｉＯ２等が適用可能である。また、絶縁物質として有機絶縁物質を採用する場合は、ＰＩ（ポリイミド），ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート），ＰＶＰ（ポリパラビニルフェノール）等が適用可能である。なお、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の材質としては、絶縁性能、耐性の観点から、無機絶縁物質を採用する方がより好ましい。また、画素電極１１２はＩＴＯ（酸化インジウムスズ）により形成される。
【００８６】
次に、酸化物薄膜トランジスタ１００の製造方法について説明する。酸化物薄膜トランジスタ１００の製造方法は、図１６に示すように、ゲート電極形成工程（Ｓ１０１）と、ゲート絶縁層形成工程（Ｓ１０２）と、ソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１０３）と、半導体層形成工程（Ｓ１０４）と、層間絶縁層形成工程（Ｓ１０５）と、コンタクトホール形成工程（Ｓ１０６）と、画素電極形成工程（Ｓ１０７）とを備えている。層間絶縁層形成工程（Ｓ１０５）は、有機絶縁層形成工程（Ｓ１５１）と無機絶縁層形成工程（Ｓ１５２）とから構成されている。以下、各工程について実施例を挙げて説明する。
【００８７】
＜実施例＞
初めに、ゲート電極形成工程（Ｓ１０１）が行われる。ゲート電極形成工程（Ｓ１０１）では、基板１０２の上面にゲート電極１０６が形成される。ゲート電極形成工程（Ｓ１０１）では、まず、基板１０２を洗浄し、基板１０２の上面に、Ｎｉ薄膜を形成したあと、Ｎｉ薄膜をパターニングして不要部分を除去することにより、Ｎｉからなるゲート電極１０６を形成する。Ｎｉ膜の形成は、スパッタリング法により行われる。このときのターゲットとしてはＮｉが使用され、装置としてはＤＣスパッタ装置が用いられる。形成されたＮｉ膜の上面に、フォトリソグラフィ法により、レジストパターンが形成され、エッチング法により、Ｎｉ膜がエッチングされる。最後に、不要となったフォトレジストを、アセトン洗浄により除去する。こうして、図１７に示すように、基板１０２の上面に、Ｎｉからなるゲート電極１０６を形成させることができる。
【００８８】
次に、ゲート絶縁層形成工程が行われる（Ｓ１０２）。ゲート絶縁層形成工程（Ｓ１０２）では、図１７に示すゲート電極１０６の上面、及び基板１０２の上面のうちのゲート電極１０６が設けられていない部位に、ＳｉＯ２膜が形成される。ＳｉＯ２膜の製膜は、スパッタリング法により行われ、ターゲットとしてはＳｉＯ２が使用されるとともに、ＡｒとＯ２との混合ガスを流しながら行われる。こうして、図１８に示すように、ゲート電極１０６の上面、及び基板１０２の上面のうちのゲート電極１０６が設けられていない部位に、ＳｉＯ２からなる第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０が形成される。
【００８９】
次に、ソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１０３）が行われる。ソース・ドレイン電極形成工程（Ｓ１０３）では、図１８に示す第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に、Ｎｉ薄膜を製膜し、パターニングして不要部分を除去することにより、図１９に示すように、ソース電極１０３およびドレイン電極１０４を形成する。形成条件は、ゲート電極１０６と同様であるため、説明を省略する。
【００９０】
次に、半導体層形成工程（Ｓ１０４）が行われる。半導体層形成工程（Ｓ１０４）では、図２０に示すように、ソース電極１０３及びドレイン電極１０４の間の、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面、ソース電極１０３の上面、ドレイン電極１０４の上面に、酸化物半導体層１０９が連続して形成される。半導体層形成工程（Ｓ１０４）では、初めに、図１９に示すソース電極１０３の上面と、ドレイン電極１０４の上面と、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面のうちのソース電極１０３、ドレイン電極１０４が設けられていない部位とを覆うように、ＩｎＧａＺｎＯ４膜を形成する。その後、ＩｎＧａＺｎＯ４膜をパターニングして不要部分を除去することにより、ＩｎＧａＺｎＯ４からなる酸化物半導体層１０９を形成する。ＩｎＧａＺｎＯ４膜の形成は、スパッタリング法により行われ、ターゲットとしてＩｎＧａＺｎＯ４が用いられるとともに、ＡｒとＯ２との混合ガスを流しながら行われる。ＩｎＧａＺｎＯ４膜を形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてレジストパターンを形成し、ＩｎＧａＺｎＯ４膜をエッチングする。最後に、不要となったフォトレジストを、アセトン洗浄により除去する。こうして、図２０に示すように、ソース電極１０３及びドレイン電極１０４の間の第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面、ソース電極１０３の上面、ドレイン電極１０４の上面に、ＩｎＧａＺｎＯ４からなる酸化物半導体層１０９を連続して形成させることができる。
【００９１】
次に、層間絶縁層形成工程（Ｓ１０５）が行われる。層間絶縁層形成工程（Ｓ１０５）は、図１６に示すように、下側の有機絶縁層１５１を形成する有機絶縁層形成工程（Ｓ１５１）と、上側の無機絶縁層１５２を形成する無機絶縁層形成工程（Ｓ１５２）とからなる。
【００９２】
有機絶縁層形成工程（Ｓ１５１）では、図２１に示すように、酸化物半導体層１０９、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４の各上面、及び第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面のうち酸化物半導体層１０９、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４の設けられていない部位を覆うように、有機絶縁層１５１が形成される。有機絶縁層形成工程（Ｓ１５１）では、ＰＶＰを含有する有機絶縁層形成用溶液を、スピンコート法により、図２０に示す酸化物半導体層１０９、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４の各上面、及び第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面のうちの酸化物半導体層１０９、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４の設けられていない部位に塗布した後、熱処理を行う。有機絶縁層形成用溶液は、ＰＶＰ、メラミン−ホルムアルデヒド、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの混合溶液であり、各材料の重量比は、ＰＶＰ：メラミン−ホルムアルデヒド：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート＝１：２：１０である。熱処理は、ホットプレートを用いて行われ、７０℃で１０分間加熱した後、１５０℃で１０分間加熱し、最後に２００℃で３０分間加熱することにより行われる。
【００９３】
無機絶縁層形成工程（Ｓ１５２）では、図２２に示すように、有機絶縁層１５１の上面を覆うように、無機絶縁層１５２が形成される。無機絶縁層形成工程（Ｓ１５２）では、パーヒドロポリシラザンを含有する無機絶縁層形成用溶液を、スピンコート法により、図２１に示す有機絶縁層１５１の上面に塗布した後、熱処理を行う。無機絶縁層形成用溶液は、パーヒドロポリシラザンを、アミン系触媒を含むキシレン溶媒に溶解させることにより作成する。無機絶縁層形成用溶液中のパーヒドロポリシラザンの濃度は１０ｗｔ％である。熱処理は、ホットプレートを用いて行われ、７０℃で１０分間加熱した後、１５０℃で１０分間加熱し、最後に２００℃で３０分間加熱することにより行われる。
【００９４】
次に、コンタクトホール形成工程（Ｓ１０６）が行われる。コンタクトホール形成工程（Ｓ１０６）では、有機絶縁層１５１と無機絶縁層１５２とを貫通するコンタクトホール１１１が形成される。コンタクトホール形成工程（Ｓ１０６）では、初めに、コンタクトホール１１１に対応する箇所に開口部を備えたレジストマスクを、図２２に示す無機絶縁層１５２の上面に形成させる。そして、ドライエッチング法により、無機絶縁層１５２と有機絶縁層１５１とをエッチングする。エッチングガスは、無機絶縁層１５２に対してはＣＨＦ３が用いられ、有機絶縁層１５１に対しては酸素が用いられる。
【００９５】
次に、画素電極形成工程が行われる（Ｓ１０７）。画素電極形成工程（Ｓ１０７）では、無機絶縁層１５２の上面に、ＩＴＯ薄膜が形成された後、パターニングして不要部分が除去されることにより、ＩＴＯからなる画素電極１１２が形成される。ＩＴＯ膜の形成は、スパッタリング法により行われる。このときのターゲットとしてはＩＴＯが使用され、装置としてはＤＣスパッタ装置が用いられる。その後、レジストパターンを形成し、ＩＴＯ膜をエッチングする。そして、不要となったフォトレジストを、アセトン洗浄により除去する。こうして、図１５に示すように、画素電極１１２を形成させることができる。
【００９６】
第２実施形態の製造方法によって形成された酸化物薄膜トランジスタ１００の効果を確認するため、酸化物薄膜トランジスタ１００の性能評価を行った。性能評価の結果を図２４に示す。図２４は、酸化物薄膜トランジスタ１００の電圧−電流特性である。性能評価は、図２４に示す実験結果から、酸化物薄膜トランジスタのキャリア移動度と、オン／オフ比とを算出することにより行った。
【００９７】
図２４に基づき、キャリア移動度について検討すると、第２実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１００では、キャリア移動度が５ｃｍ２／Ｖｓ以上、オン／オフ比は１０７以上であった。以上の結果より、実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１００は、第１実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１、１１と同様に、高いキャリア移動度、オン／オフ比を有することが確認された。
【００９８】
以上詳述した、第２実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１００の製造方法によれば、第１実施形態の場合と同様な効果が得られる。さらに、画素電極１１２は、高硬度の無機絶縁層１５２の上面に形成され、有機絶縁層１５１には接触しないので、画素電極１１２の形成過程において有機絶縁層１５１がダメージを受けることがない。そのため、画素電極１１２が形成される際に、有機絶縁層１５１と無機絶縁層１５２とからなる層間絶縁層１０５の絶縁特性が変化してしまうことを防止し、酸化物薄膜トランジスタ１００の性能を維持することができる。
【００９９】
尚、本発明は、詳述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。例えば、酸化物薄膜トランジスタを構成する基板、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、ゲート絶縁層、酸化物半導体層の材料、大きさ、形状は実施形態の場合に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。
【０１００】
また、第２実施形態の実施例では、ソース電極１０３とドレイン電極１０４とを形成させた後に酸化物半導体層１０９を形成させたが、第１実施形態の実施例２と同様に、酸化物半導体層１０９を形成させた後にソース電極１０３とドレイン電極１０４とを形成させてもよい。この場合には、酸化物半導体層１０９の形成過程で、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４が酸化されることがないので、ソース電極１０３とドレイン電極１０４との材料を選択する際の選択の幅を広げることができる。
【０１０１】
また、本実施形態では、塗布法を用いて無機絶縁層５２、１５２を形成したが、無機絶縁層の形成方法は塗布法に限定されない。たとえば、無機絶縁層５２、１５２を、真空蒸着法などのドライプロセスにより形成することも可能である。
【０１０２】
また、詳述した実施例では、無機絶縁層５２、１５２は、無機成分のみで構成されていたが、無機絶縁層５２、１５２を無機・有機複合材料により構成してもよい。例えば、高分子樹脂に無機フィラーを分散させた溶液を塗布することにより、無機・有機複合材料からなる無機絶縁層５２、１５２を形成させることができる。無機絶縁層５２、１５２を無機・有機複合材料により構成させる場合、無機絶縁層５２、１５２に柔軟性を持たせることができ、クラックの発生を抑制することができる。また、低温条件下での無機絶縁層５２、１５２の形成が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明の酸化物薄膜トランジスタ及び酸化物薄膜トランジスタの製造方法は、所謂ボトムゲート型またはトップゲート型の酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】第１実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１の縦断面図である。
【図２】実施例１の酸化物薄膜トランジスタ１の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】基板２の上面にソース電極３とドレイン電極４とが形成された状態の縦断面図である。
【図４】図３に示すソース電極３とドレイン電極４との間に酸化物半導体層９が形成された状態の縦断面図である。
【図５】基板２とソース電極３とドレイン電極４と酸化物半導体層９との上面に、有機絶縁層５１が形成された状態の縦断面図である。
【図６】有機絶縁層５１の上面に無機絶縁層５２が形成された状態の縦断面図である。
【図７】比較例１の酸化物薄膜トランジスタ１ａの縦断面図である。
【図８】比較例２の酸化物薄膜トランジスタ１ｂの縦断面図である。
【図９】酸化物薄膜トランジスタ１の電圧−電流特性である。
【図１０】酸化物薄膜トランジスタ１ａの電圧−電流特性である。
【図１１】酸化物薄膜トランジスタ１ｂの電圧−電流特性である。
【図１２】実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１の縦断面図である。
【図１３】実施例２の酸化物薄膜トランジスタ１１の製造工程を示すフローチャートである。
【図１４】酸化物薄膜トランジスタ１１の電圧−電流特性である。
【図１５】第２実施形態の酸化物薄膜トランジスタ１００の縦断面図である。
【図１６】酸化物薄膜トランジスタ１００の製造工程を示すフローチャートである。
【図１７】基板１０２の上面にゲート電極１０６が形成された状態の縦断面図である。
【図１８】基板１０２、ゲート電極１０６の上面に、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０が形成された状態の縦断面図である。
【図１９】第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４が形成された状態の縦断面図である。
【図２０】ソース電極１０３とドレイン電極１０４との間に酸化物半導体層１０９が形成された状態の縦断面図である。
【図２１】ソース電極１０３、ドレイン電極１０４、酸化物半導体層１０９、第２実施形態におけるゲート絶縁層１１０の上面に、有機絶縁層１５１が形成された状態の縦断面図である。
【図２２】有機絶縁層１５１の上面に無機絶縁層１５２が形成された状態の縦断面図である。
【図２３】有機絶縁層１５１および無機絶縁層１５２を貫通するコンタクトホール１１１が形成された状態の縦断面図である。
【図２４】酸化物薄膜トランジスタ１００の電圧−電流特性である。
【符号の説明】
【０１０５】
１ 酸化物薄膜トランジスタ
２ 基板
３ ソース電極
４ ドレイン電極
５ ゲート絶縁層
６ ゲート電極
９ 酸化物半導体層
１１ 酸化物薄膜トランジスタ
３１ ソース電極
４１ ドレイン電極
５１ 有機絶縁層
５２ 無機絶縁層
９１ 酸化物半導体層
１００ 酸化物薄膜トランジスタ
１０２ 基板
１０３ ソース電極
１０４ ドレイン電極
１０５ 層間絶縁層
１０６ ゲート電極
１０９ 酸化物半導体層
１１０ 第２実施形態におけるゲート絶縁層
１１１ コンタクトホール
１１２ 画素電極
１５１ 有機絶縁層
１５２ 無機絶縁層
１ａ 酸化物薄膜トランジスタ
１ｂ 酸化物薄膜トランジスタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層と、
前記絶縁層上面に互いに離間して設けられているソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間隙の前記絶縁層の上面、前記ソース電極の上面、及び前記ドレイン電極の上面に連続して設けられている酸化物半導体層と、
少なくとも前記酸化物半導体層の上面に設けられている有機絶縁層と、
前記有機絶縁層の上面に設けられている無機絶縁層と
を備えていることを特徴とする酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記無機絶縁層は、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を前記有機絶縁層の上面に塗布することにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項３】
絶縁層と、
前記絶縁層上面に形成されている酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層上面で互いに離間し、且つ、夫々前記酸化物半導体層上面および前記絶縁層上面に連続して設けられているソース電極及びドレイン電極と、
少なくとも前記酸化物半導体層の上面に設けられている有機絶縁層と、
前記有機絶縁層の上面に設けられている無機絶縁層と
を備え、
前記無機絶縁層は、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を前記有機絶縁層の上面に塗布することにより形成されることを特徴とする酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記化合物は、パーヒドロポリシラザンであることを特徴とする請求項２又は３に記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記無機絶縁層の上面に、ゲート電極または画素電極が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記酸化物半導体層は、Ｉｎ，Ｇａ，Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物により形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項７】
絶縁層と、前記絶縁層の上面に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の前記絶縁層上面に形成された酸化物半導体層と、ゲート電極とを備えている酸化物薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記絶縁層上面に互いに離間してソース電極及びドレイン電極を形成させる第１の工程と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間隙の前記絶縁層の上面、前記ソース電極の上面、前記ドレイン電極の上面に、連続した酸化物半導体層を形成させる第２の工程と、
少なくとも前記酸化物半導体層の上面に有機絶縁層を形成させる第３の工程と、
前記有機絶縁層の上面に無機絶縁層を形成させる第４の工程と
を備えることを特徴とする酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記第４の工程では、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を、前記有機絶縁層の上面に塗布することによって、前記有機絶縁層の上面に前記無機絶縁層を形成させることを特徴とする請求項７に記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
絶縁層と、前記絶縁層の上面に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の前記絶縁層上面に形成された酸化物半導体層と、ゲート電極とを備えている酸化物薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記絶縁層上面に酸化物半導体層を形成させる第１の工程と、
前記酸化物半導体層上面で互いに離間し、且つ、夫々前記酸化物半導体層上面および前記絶縁層上面に連続しているソース電極及びドレイン電極を形成させる第２の工程と、
少なくとも前記酸化物半導体層の上面に有機絶縁層を形成させる第３の工程と、
前記有機絶縁層の上面に無機絶縁層を形成させる第４の工程と
を少なくとも備え、
前記第４の工程は、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を、前記有機絶縁層の上面に塗布することを特徴とする酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記化合物は、パーヒドロポリシラザンであることを特徴とする請求項８又は９に記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記無機絶縁層の上面に、ゲート電極または画素電極を形成させる第５の工程を備えることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
前記酸化物半導体層は、Ｉｎ，Ｇａ，Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物により形成されていることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１３】
請求項７乃至１２のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法によって製造される酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項１】
絶縁層と、
前記絶縁層上面に互いに離間して設けられているソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間隙の前記絶縁層の上面、前記ソース電極の上面、及び前記ドレイン電極の上面に連続して設けられている酸化物半導体層と、
少なくとも前記酸化物半導体層の上面に設けられている有機絶縁層と、
前記有機絶縁層の上面に設けられている無機絶縁層と
を備えていることを特徴とする酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記無機絶縁層は、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を前記有機絶縁層の上面に塗布することにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項３】
絶縁層と、
前記絶縁層上面に形成されている酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層上面で互いに離間し、且つ、夫々前記酸化物半導体層上面および前記絶縁層上面に連続して設けられているソース電極及びドレイン電極と、
少なくとも前記酸化物半導体層の上面に設けられている有機絶縁層と、
前記有機絶縁層の上面に設けられている無機絶縁層と
を備え、
前記無機絶縁層は、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を前記有機絶縁層の上面に塗布することにより形成されることを特徴とする酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記化合物は、パーヒドロポリシラザンであることを特徴とする請求項２又は３に記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記無機絶縁層の上面に、ゲート電極または画素電極が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記酸化物半導体層は、Ｉｎ，Ｇａ，Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物により形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項７】
絶縁層と、前記絶縁層の上面に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の前記絶縁層上面に形成された酸化物半導体層と、ゲート電極とを備えている酸化物薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記絶縁層上面に互いに離間してソース電極及びドレイン電極を形成させる第１の工程と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間隙の前記絶縁層の上面、前記ソース電極の上面、前記ドレイン電極の上面に、連続した酸化物半導体層を形成させる第２の工程と、
少なくとも前記酸化物半導体層の上面に有機絶縁層を形成させる第３の工程と、
前記有機絶縁層の上面に無機絶縁層を形成させる第４の工程と
を備えることを特徴とする酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記第４の工程では、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を、前記有機絶縁層の上面に塗布することによって、前記有機絶縁層の上面に前記無機絶縁層を形成させることを特徴とする請求項７に記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
絶縁層と、前記絶縁層の上面に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の前記絶縁層上面に形成された酸化物半導体層と、ゲート電極とを備えている酸化物薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記絶縁層上面に酸化物半導体層を形成させる第１の工程と、
前記酸化物半導体層上面で互いに離間し、且つ、夫々前記酸化物半導体層上面および前記絶縁層上面に連続しているソース電極及びドレイン電極を形成させる第２の工程と、
少なくとも前記酸化物半導体層の上面に有機絶縁層を形成させる第３の工程と、
前記有機絶縁層の上面に無機絶縁層を形成させる第４の工程と
を少なくとも備え、
前記第４の工程は、無機元素を有する化合物を溶解させた溶液を、前記有機絶縁層の上面に塗布することを特徴とする酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記化合物は、パーヒドロポリシラザンであることを特徴とする請求項８又は９に記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記無機絶縁層の上面に、ゲート電極または画素電極を形成させる第５の工程を備えることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
前記酸化物半導体層は、Ｉｎ，Ｇａ，Ｚｎの少なくともいずれか１種の元素を含む酸化物により形成されていることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１３】
請求項７乃至１２のいずれかに記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法によって製造される酸化物薄膜トランジスタ。
【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】
【公開番号】特開２００９−３０２３５２（Ｐ２００９−３０２３５２Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５６０４９（Ｐ２００８−１５６０４９）
【出願日】平成２０年６月１３日（２００８．６．１３）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１３日（２００８．６．１３）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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