專利名稱：：氧化物蝕刻法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及相對(duì)于IT0(氧化銦錫)具有高選擇性的含有In、Ga和Zn的氧化物膜的蝕刻法。更具體地，本發(fā)明涉及含有In和Zn的氧化物和含有In和Ga的氧化物的高選擇性蝕刻法，其用于制備精細(xì)電子部件例如半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體集成電路和電極。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)，在電子設(shè)備的尺寸、重量和功耗的降低已經(jīng)進(jìn)步的情況下，透明氧化物半導(dǎo)體和透明導(dǎo)電氧化物在顯示器領(lǐng)域中已引起關(guān)注。特別地，由于能夠在低溫下在樹(shù)脂膜上形成膜，因此期待未來(lái)用于輕質(zhì)便攜電子設(shè)備等。如日本專利申請(qǐng)/>開(kāi)No.2004-103957中所/>開(kāi)，含有In、Ga和Zn的氧化物膜光學(xué)上透明，并且也廣泛研究了通過(guò)降低電阻來(lái)應(yīng)用于透明電極、晶體管等。此外，H.M.Kim等，Jpn.J.Appl.Phys.第42巻,2003，第223-227頁(yè)和R.E.Presley等，第50巻,第3期，2006年3月，第500-503頁(yè)公開(kāi)了已經(jīng)做出了對(duì)含有In和Zn的氧化物膜或含有In和Ga的氧化物膜的研究的報(bào)告。此外，也已經(jīng)對(duì)含有In、Ga和Zn的氧化物膜和該膜的生長(zhǎng)條件進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)。此夕卜，ChienliuChang等在ExtendedAbstractsofthe53thSpringMeetingofTheJapanSocietyofAppliedPhysicsandRelatedSocieties,22a-Pl-45/II，第653頁(yè)，(2006)中報(bào)道了在塑料膜上使用含有In、Ga和Zn的氧化物膜的半導(dǎo)體器件的制備。迄今為止，已通過(guò)升離(lift-off)法進(jìn)行了所制備的含有In、Ga和Zn的氧化物膜、含有Ga和Zn的氧化物膜和含有In和Zn的氧化物膜的圖案化。升離法公開(kāi)在K.Nomura等，Nature,第432巻，2004年11月25日，第488—492頁(yè)；E.M.C.Fortunato等，AdvancedMaterials,2005，17，No.5，第590-594頁(yè)；P.Barquinha等，JournalofNon-CrystallineSolid第352巻，第9-20期，2006,第1749-1752頁(yè)等中。為了簡(jiǎn)述，含有In、Ga和Zn的氧化物膜(In-Ga-Zn氧化物)下文被稱作IGZ0。類似地，含有In和Zn的氧化物膜(In-Zn氧化物)下文被稱作IZ0。類似地，含有In和Ga的氧化物膜(In-Ga氧化物)下文被稱作IGO。當(dāng)使用這些透明氧化物半導(dǎo)體作為有源層(activelayer)制備半導(dǎo)體器件時(shí)，通常使用氧化銦錫(IT0)膜作為透明導(dǎo)電電極。在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No.S58-120780和S60-217636和日本專利公開(kāi)No.H04-5756中，使用疏酸、鹽酸、硝酸和氯化鐵中的至少一種作為ITO的濕蝕刻液(也稱作"蝕刻劑，，)。在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2005-258115中，使用草酸，磷酸、乙酸和硝酸的混合酸，硝酸鈰銨水溶液等作為IZ0的蝕刻液(也稱作"蝕刻劑")。
發(fā)明內(nèi)容但是，上述的升離法具有在高溫下光致抗蝕劑熔融和變形的問(wèn)題。該升離法具有另一問(wèn)題，即在除去光致抗蝕劑、時(shí)，沉積膜的圖案邊緣巻起，并且此后橫跨圖案邊緣的電線容易斷裂，這降低了生產(chǎn)收率。特別地，存在污染問(wèn)題，即光致抗蝕劑由于升離步驟而污染到形成的膜中。為了將含有In、Ga和Zn的氧化物膜實(shí)際用于上述各種用途，需要加工含有In、Ga和Zn的氧化物膜。因此，為了以高再現(xiàn)性實(shí)現(xiàn)所需形狀，已經(jīng)研究了各種蝕刻法作為升離法以外的圖案化方法。蝕刻法大致分成兩種方法。一種是將樣品浸在化學(xué)試劑中的濕蝕刻，另一種是使用氣態(tài)蝕刻介質(zhì)的千蝕刻。理論上，干蝕刻法具有如下優(yōu)點(diǎn)在等離子體中生成的化學(xué)活性離子垂直轟擊到襯底的表面上，以致由掩模圖案忠實(shí)地轉(zhuǎn)移蝕刻的形狀。但是，干蝕刻裝置主體、周圍氣體供應(yīng)系統(tǒng)、氯基氣體的廢氣處理、功耗等的維護(hù)成本明顯大，并且由于粒子污染等也存在裝置壽命短的問(wèn)題。此外，由于離子沖擊，有時(shí)高選擇性蝕刻的控制困難。此外，在考慮未來(lái)大面積顯示器的生產(chǎn)時(shí)，擔(dān)心干蝕刻裝置的室、真空系統(tǒng)等必然需要高容量和大成本。相反地，在濕蝕刻中，蝕刻各向同性地進(jìn)行，以致出現(xiàn)產(chǎn)生例如掩模下方的掏蝕(undercut)之類現(xiàn)象的問(wèn)題。但是，濕蝕刻具有如下優(yōu)點(diǎn)與干蝕刻相比裝置成本明顯降低。此外，由于其蝕刻液(也稱作"蝕刻劑，，)的濃度和溫度條件的控制和管理的容易性，濕蝕刻被認(rèn)為適合大量生產(chǎn)。當(dāng)蝕刻透明氧化物例如上述的IGZ0、IZ0和IG0時(shí)，蝕刻液對(duì)于IT0電極的選擇性非常重要。另一方面，可以調(diào)節(jié)氧化物的組成和膜沉積條件以獲得電導(dǎo)率的大改變。因此，可以采用堆疊結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)只使用透明氧化物例如IGZ0、IZ0和IG0而不使用IT0來(lái)形成半導(dǎo)體有源層、高電導(dǎo)率電極層和布線。因此，在只使用透明氧化物例如IGZ0、IZ0和IG0而不使用ITO制備器件的情況下，這些氧化物的蝕刻選擇性成為主要主題。如果蝕刻選擇性不足，就會(huì)出現(xiàn)可能蝕刻不應(yīng)被蝕刻的材料的情況，這可能增加電子器件性能的變動(dòng)，因此造成收率降低。迄今為止，盡管已經(jīng)提及IGZ0和IG0膜，但還沒(méi)有明確公開(kāi)其蝕刻法。上述文獻(xiàn)公開(kāi)了含有IGZ0、IZ0和IG0的透明銦氧化物膜的蝕刻法，但沒(méi)有描述例如相對(duì)于ITO導(dǎo)電膜的選擇性。如上所述，常規(guī)蝕刻液在氧化物的差異方面不具有選擇性。因此，當(dāng)制備其中共存不同種類的含銦氧化物的器件時(shí)，產(chǎn)生難以精確控制蝕刻的問(wèn)題。已經(jīng)完成本發(fā)明以解決上述問(wèn)題。即，本發(fā)明提供蝕刻其中izo和IT0，IGZ0和IT0，IGO和IT0，IZ0和IGZ0，IZ0和IG0，或IGZO和IGO共存的結(jié)構(gòu)體的方法。更具體地，本發(fā)明提供通過(guò)使用對(duì)不同物質(zhì)具有選擇性的蝕刻液來(lái)進(jìn)行選擇性蝕刻的蝕刻法。本發(fā)明也提供蝕刻法，通過(guò)該蝕刻法能夠在含有選自IGZ0、IZ0、5IG0和IT0的兩種或更多種氧化物膜的薄膜半導(dǎo)體器件中進(jìn)行精確和簡(jiǎn)易蝕刻。本發(fā)明人已經(jīng)對(duì)含有IGZ0、IZ0或IG0的膜的沉積條件和蝕刻條件和使用這類膜的薄膜半導(dǎo)體器件進(jìn)行了深入研究。結(jié)果，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用含有乙酸、有機(jī)酸、鹽酸或高氯酸中任何一種的蝕刻液能夠選擇性地蝕刻包括選自IGZO、IZ0、IG0和ITO中的兩種或更多種銦氧化物膜的層結(jié)構(gòu)。已經(jīng)基于上述發(fā)現(xiàn)完成了本發(fā)明并且提供含有Ga和Zn中至少一種和In的非晶氧化物層的蝕刻法，其包括使用含有乙酸、檸檬酸、鹽酸和高氯酸中的任一種的蝕刻液蝕刻該非晶氧化物層。此外，本發(fā)明提供在包括IT0層和非晶氧化物層的結(jié)構(gòu)中的含有Ga和Zn中的至少一種和In的非晶氧化物層的蝕刻法，其包括使用含有乙酸、檸檬酸、鹽酸和高氯酸中任一種的蝕刻液來(lái)選擇性地蝕刻該非晶氧化物層。此外，本發(fā)明提供在包括含有In和Ga的氧化物層和非晶氧化物層的結(jié)構(gòu)中的含有In和Zn，或In、Ga和Zn的非晶氧化物層的蝕刻法，其包括使用含有乙酸、檸檬酸、鹽酸和高氯酸中任一種的蝕刻液來(lái)選擇性地蝕刻該非晶氧化物層。此外，本發(fā)明提供在包括含有In、Ga和Zn的氧化物層和非晶氧化物層的結(jié)構(gòu)中的含有In和Zn的非晶氧化物層的蝕刻法，其包括使用含有乙酸、檸檬酸、鹽酸和高氯酸中任一種的蝕刻液來(lái)選擇性地蝕刻該非晶氧化物層。根據(jù)上述的本發(fā)明，能夠在包括選自IGZ0、IZO、IG0和IT0的兩種或更多種氧化物膜的薄膜半導(dǎo)體器件中進(jìn)行精確和高選擇性的濕蝕刻。此外，通過(guò)本發(fā)明的蝕刻法和通過(guò)使用本發(fā)明的具有顯著選擇性的蝕刻液制備的薄膜半導(dǎo)體器件的優(yōu)點(diǎn)在于，該器件性能不可變并且穩(wěn)定和均勻，并且器件制備步驟簡(jiǎn)單且易行。例如，在具有含有IGZ0的透明半導(dǎo)體氧化物膜的晶體管器件的制備方法中，如果將襯底用于通道層并且將IT0用于其漏極和柵極，能夠進(jìn)行高選擇性蝕刻。從參照附圖的下列示例性實(shí)施方案的描述中，本發(fā)明的其它特征將變得清楚。圖1是說(shuō)明銦氧化物膜的蝕刻速率的乙酸濃度依賴性的圖示，其用于解釋根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例1的含有乙酸的蝕刻液；圖2是說(shuō)明銦氧化物膜相對(duì)于IT0的蝕刻選擇性的乙酸濃度依賴性的圖示，其用于解釋根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例1的含有乙酸的蝕刻液；圖3是說(shuō)明銦氧化物膜的蝕刻速率的室溫檸檬酸濃度依賴性的圖示，其用于解釋根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例1的含有檸檬酸的蝕刻液；圖4是說(shuō)明銦氧化物膜相對(duì)于IT0的蝕刻選擇性的室溫檸檬酸濃度依賴性的圖示，其用于解釋根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例1的含有檸檬酸的蝕刻液；圖5是說(shuō)明銦氧化物膜的蝕刻速率的在5(TC下檸檬酸濃度依賴性的圖示，其用于解釋根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例1的含有檸檬酸的蝕刻液；圖6是說(shuō)明銦氧化物膜相對(duì)于IT0的蝕刻選擇性的在50'C下檸檬酸濃度依賴性的圖示，其用于解釋根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例1的含有檸檬酸的蝕刻液；圖7是說(shuō)明銦氧化物膜的蝕刻速率的鹽酸濃度依賴性的圖示，其用于解釋根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例1的含有鹽酸的蝕刻液；圖8是說(shuō)明銦氧化物膜相對(duì)于ITO的蝕刻選擇性的鹽酸濃度依賴性的圖示，其用于解釋根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例1的含有鹽酸的蝕刻液；圖9是說(shuō)明銦氧化物膜的蝕刻速率的高氯酸濃度依賴性的圖示，其用于解釋根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例1的含有高氯酸的蝕刻液；圖IO是說(shuō)明銦氧化物膜相對(duì)于ITO的蝕刻選擇性的高氯酸濃度依7賴性的圖示，其用于解釋根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例1的含有高氯酸的蝕刻液；圖11A是蝕刻前的層結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖，其用于解釋根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例2的蝕刻法，和圖IIB是蝕刻后的層結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖，其用于解釋根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例2的蝕刻法；圖12是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例3的頂柵極底接觸型(top-gatebottom-contact)TFT的層結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖13是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例4的底柵極頂接觸型TFT的層結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖14A、14B、14C、14D、14E、14F、14G、14H、141、14J和14K是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例3的頂柵極底接觸型TFT的制備步驟的橫截面示意圖；和圖15A、15B、15C和15D是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例4的底柵極頂接觸型TFT的橫截面示意圖。具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明，在制備其中不同種類(或多種)銦氧化物共存的器件時(shí)，能夠精確地控制蝕刻。要蝕刻的具體材料的實(shí)例包括具有其中IZ0和IT0，IGZO和ITO,IGO和ITO,IZ0和IGZO,IZ0和IG0，或IGZ0和IGO共存的結(jié)構(gòu)的那些?？梢垣@得對(duì)不同物質(zhì)具有選擇性的蝕刻液作為用于蝕刻這種結(jié)構(gòu)的蝕刻液。下面詳細(xì)描述本發(fā)明中所用的蝕刻液。作為本發(fā)明中所用的乙酸，市售的乙酸液體(100重量％冰醋酸；密度1.05;下文稱作"儲(chǔ)備溶液")可以原樣使用，或者可以用儲(chǔ)備溶液體積的至多4倍量的純水稀釋，然后使用。為了保持IZO相對(duì)于IGZ0的高蝕刻選擇性(大約2.8~4.3)，更優(yōu)選地用儲(chǔ)備溶液體積的0.5至2倍量的純水稀釋該儲(chǔ)備溶液(濃度34%~68%)。通過(guò)在室溫(大約20。C)下將蝕刻物浸于乙酸水溶液中，進(jìn)行使用乙酸的蝕刻法。8接著，描述有機(jī)酸。可用的有機(jī)酸不限于檸檬酸，并且其實(shí)例包括任何/>知的有機(jī)酸，例如丙二酸、蘋(píng)果酸、酒石酸、草酸、甲酸、羥基乙酸和馬來(lái)酸。有機(jī)酸中存在的配體，例如，C00—在特定條件下與In結(jié)合以形成絡(luò)離子并溶解。此后，以檸檬酸為例進(jìn)行描述。檸檬酸是通過(guò)將市售的檸檬酸(檸檬酸一水合物；化學(xué)式C晶(0H)(C00H)3H20;白色固體晶體)完全溶解在純水中而制備的溶液。含有室溫(大約20°C)檸檬酸的蝕刻液的檸檬酸濃度優(yōu)選地為3.8重量。/。45重量y。。為了保持IG0相對(duì)于ITO的高蝕刻選擇性(大約26~55)，檸檬酸濃度更優(yōu)選地為3.8重量％~29重量％。當(dāng)檸檬酸濃度低于3.8重量°/。時(shí)，所有含銦的氧化物的蝕刻速率降低，因此蝕刻選擇性顯著降低。當(dāng)檸檬酸濃度大于45重量％時(shí)，存在可能在含有檸檬酸的蝕刻水溶液中沉淀出檸檬酸晶體的情況。含有檸檬酸的蝕刻液的溫度優(yōu)選地在20'C~55'C的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在40°C55。C的范圍內(nèi)。當(dāng)檸檬酸水溶液為大約50"C時(shí)，相對(duì)于在室溫下，包括IZO、IGZO和IGO的銦氧化物相對(duì)于ITO的蝕刻選擇性不會(huì)顯著改變，但蝕刻速率提高大約1個(gè)數(shù)量級(jí)。在這種情況下，為了使?jié)舛群愣?，需要提供用于冷卻、凝結(jié)和收集從蝕刻液中蒸發(fā)的水的單元。優(yōu)選地，5(TC的含有檸檬酸的蝕刻液的檸檬酸濃度在3.8重量％~45重量°/。的范圍內(nèi)。為了保持IZO相對(duì)于IGZO的高蝕刻選擇性(大約7.3至9.6)，更優(yōu)選檸檬酸濃度在16重量％~45重量y。的范圍內(nèi)?？紤]到上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在室溫至55。C的范圍內(nèi)的溫度下含有檸檬酸的蝕刻液的檸檬酸濃度最優(yōu)選在16重量％~29重量％的范圍內(nèi)。在上述濃度范圍內(nèi)，包括IZO、IGZO和IGO的銦氧化物相對(duì)于ITO的蝕刻選擇性最高且穩(wěn)定，且不取決于蝕刻液溫度。作為鹽酸，市售的濃鹽酸(含有37.2重量％氯化氫并且具有1.18的密度，下文稱作"儲(chǔ)備溶液，，)可以原樣使用，或者可以用至多儲(chǔ)備溶液體積的60倍或更少的量的純水稀釋并使用。為了高度且穩(wěn)定地保持包括IZO、IGZO和IGO的銦氧化物相對(duì)于ITO的蝕刻選擇性，用9于蝕刻液的鹽酸儲(chǔ)備溶液優(yōu)選地用儲(chǔ)備溶液體積的4至60倍量的純水稀釋(濃度0.7重量％~8.5重量％)。更優(yōu)選地，該儲(chǔ)備溶液用儲(chǔ)備溶液體積的4至40倍量的純水稀釋(濃度1.0重量％~8.5重量％)。為了使蝕刻時(shí)間的控制容易，通過(guò)用儲(chǔ)備溶液體積的10至30倍量的純水稀釋該儲(chǔ)備溶液，獲得最優(yōu)選的鹽酸濃度(濃度1.4重量％~4.0重量％)。通過(guò)浸在室溫(大約20X:)的鹽酸水溶液中，進(jìn)行使用鹽酸的蝕刻法。作為高氯酸，市售的濃高氯酸溶液(濃度70重量％;化學(xué)式HC104;密度1.673;下文稱作"儲(chǔ)備溶液")可以原樣使用，或者可以用儲(chǔ)備溶液體積的20倍或更少的量的純水稀釋。在含有高氯酸的蝕刻液中，通過(guò)用儲(chǔ)備溶液體積的l至20倍量的純水稀釋，獲得優(yōu)選的高氯酸濃度(濃度5重量％~44重量％)。通過(guò)用儲(chǔ)備溶液體積的2至IO倍量的純水稀釋，獲得最優(yōu)選的高氯酸濃度(濃度10重量％~32重量％)。通過(guò)向儲(chǔ)備溶液中加入這種量的純水，與儲(chǔ)備溶液相比蝕刻速率顯著提高。通過(guò)浸于室溫(大約20'C)的高氯酸水溶液中，進(jìn)行使用高氯酸的蝕刻法。通過(guò)使用上述蝕刻液，能夠?qū)熝趸锏奈g刻速率設(shè)定為IZO>IGZO>IGO>ITO。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)使用含有銦的氧化物膜，例如IZO、IGZO和IGO作為有源層和電極時(shí)，能夠顯著改進(jìn)半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)收率。特別地，這種高生產(chǎn)收率在大面積襯底的情況下是重要的。此外，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，可以在不有意地加入用于提高含銦的氧化物薄膜的電阻的雜質(zhì)離子的情況下在含有氧氣的氣氛中進(jìn)行膜沉積。通過(guò)調(diào)節(jié)氧濃度和膜沉積溫度，能夠調(diào)節(jié)含有銦的氧化物的電阻。順便提及，通過(guò)選自濺射法、氣相沉積法、CVD法、外延生長(zhǎng)法、光誘導(dǎo)沉積法、脈沖激光氣相沉積法和離子鍍法的薄膜沉積法制備含有銦的氧化物膜。其中，從大規(guī)模生產(chǎn)率的角度出發(fā)，濺射法最適合。由于包括IZO、IGZO和IGO的銦氧化物膜的電導(dǎo)率強(qiáng)烈依賴于溫度，優(yōu)選在濕蝕刻法中盡可能不提高溫度。隨著溫度提高，含有In、Ga和Zn的氧化物膜的電導(dǎo)率提高。因此，優(yōu)選地將上述濕蝕刻法溫度設(shè)定為6(TC或更低。此外，在使用包括IZ0、IGZ0和IG0的銦氧化物薄膜的TFT中，可以通過(guò)膜沉積條件來(lái)調(diào)節(jié)膜的電阻，以使該氧化物膜不僅可用作有源層，還可用作液晶的像素布線。順便提及，作為含銦的氧化物膜的材料，可以向包括IZ0、IGZ0和IG0的化合物中加入至少一種雜質(zhì)例如Sn、Al、Sb、Cd、Ge、P、As、N和Mg。此外，當(dāng)使用塑料樹(shù)脂(plasticresin)襯底時(shí)，優(yōu)選使用以較低濃度含有弱酸(有機(jī)酸例如乙酸或檸檬酸)、或鹽酸或高氯酸的蝕刻液。這是因?yàn)殡S著蝕刻溫度的提高，降解可能增加。特別地，當(dāng)襯底由樹(shù)脂例如聚酰亞胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯制成時(shí)，其耐酸性不足。因此，優(yōu)選使用已經(jīng)用純水稀釋的鹽酸或高氯酸。通過(guò)用鹽酸儲(chǔ)備溶液體積的4至60倍量的純水稀釋該儲(chǔ)備溶液，獲得室溫下優(yōu)選的鹽酸濃度。由于短時(shí)間浸入也是優(yōu)選的，通過(guò)用鹽酸儲(chǔ)備溶液體積的10至30倍量的純水稀釋該儲(chǔ)備溶液，獲得室溫下更優(yōu)選的鹽酸濃度。順便提及，當(dāng)使用塑料樹(shù)脂襯底時(shí)，通過(guò)用高氯酸儲(chǔ)備溶液體積的l至20倍量的純水稀釋該儲(chǔ)備溶液，獲得室溫下優(yōu)選的高氯酸濃度。通過(guò)用高氯酸儲(chǔ)備溶液體積的2至IO倍量的純水稀釋，獲得室溫下更優(yōu)選的高氯酸濃度。通過(guò)將上述樹(shù)脂襯底在其濃度在上述優(yōu)選濃度范圍內(nèi)的稀鹽酸或稀高氯酸中短時(shí)間(例如15分鐘)浸入，上述樹(shù)脂襯底變得不易發(fā)生顯著降解或分解例如溶解和溶脹。已知上述酸蝕刻液，即乙酸、有機(jī)酸、鹽酸和高氯酸的任一種的溶液不能蝕刻通常通用的柵極絕緣膜例如氮化硅膜。代替氮化硅膜，可以將氧化硅或介電材料例如氧氮化硅、Hf02、HfAlO、HfSiON或Y203施加于TFT器件作為柵極絕緣膜，而不被上述酸蝕刻液蝕刻。(實(shí)施例)下面參照附圖根據(jù)下列實(shí)施例描述本發(fā)明，但不限于下列實(shí)施例。ii在各個(gè)附圖中，各組成元件的形狀、尺寸和布置以能夠理解本發(fā)明的方式粗略顯示。在本發(fā)明中，當(dāng)描述在另一層或襯底上形成層(或通過(guò)將層圖案化而得到的層結(jié)構(gòu))時(shí)，應(yīng)理解該層可以直接在另一層或村底上形成，或者可以在它們之間提供第三層。(實(shí)施例1)蝕刻速率測(cè)定在實(shí)施例l中，描述本發(fā)明的包括IZO、IGZO、IGO和ITO的銦氧化物膜的蝕刻法的具體實(shí)施例。首先，根據(jù)下述程序制備實(shí)驗(yàn)樣品。使用其上提供有100納米厚Si熱氧化物膜的Si襯底(525毫米厚)作為基底。通過(guò)在下表1中所示的條件下的反應(yīng)濺射，在帶有Si熱氧化物膜的Si襯底上形成IGZO膜、IZO膜和IGO膜的三種氧化物膜。順便提及，通過(guò)上述濺射膜沉積法，在襯底上沉積各自含有微晶的IGZO、IZO和IGO的銦氧化物薄膜。考慮到IGZO、IZ0和IG0薄膜的入射X-射線衍射(入射角0.5°)沒(méi)有顯示出清晰的衍射峰，可以說(shuō)制備的IGZO、IZO和IGO薄膜是非晶的。作為帶有ITO的玻璃襯底，使用帶有29納米厚的多晶ITO膜的市售玻璃襯底。表1_材料IGZOIZ0IG002分壓3.40%0.97%0.97%成膜壓力(Pa)0.50.40.4膜厚度-563納米~393納米~325納米接著，通過(guò)已知光刻法在IGZ0、IZ0、IGO和ITO薄膜上形成具有100微米線寬和100微米空間寬度的線-空間抗蝕劑圖案。所用抗蝕劑是由Clariant制造的正型抗蝕劑AZ1500(商品名20cp)。使用烘烤爐在大約120。C的溫度下將帶有抗蝕劑的Si襯底硬烘烤(hardbaked)以由此獲得用于蝕刻實(shí)驗(yàn)的樣品。進(jìn)行硬烘烤法以改進(jìn)在后面12要進(jìn)行的濕蝕刻過(guò)程中抗蝕劑的粘附和對(duì)蝕刻液的耐受性。接著，向下表2中所示的各市售試劑中加入去離子水(DI水)以將濃度調(diào)節(jié)至所需值。將用于蝕刻實(shí)驗(yàn)的樣品浸入濃度調(diào)節(jié)過(guò)的蝕刻液中以由此蝕刻從抗蝕劑圖案暴露的IGZ0、IZ0、IG0和IT0薄膜。表2試劑化學(xué)式儲(chǔ)備溶液濃度液體的比重乙酸CH3C00H100%(冰醋酸)1.05檸檬酸1^^合物CA(0H)(C00H)3.H20白色晶體(檸檬酸一水合物)固體鹽酸HC135至37%1.18高氯酸HC10470%1.673順便提及，優(yōu)選在水浴中加熱蝕刻液。為了保持該濃度，使用蓋子抑制從蝕刻液蒸發(fā)，并且經(jīng)常地補(bǔ)充蒸發(fā)的水。在蝕刻完成后，用丙酮清除各樣品的抗蝕劑。然后，測(cè)量和觀察銦氧化物膜的圖案。用表面廓線儀(商品名Alpha-Step)和由KU-TencorCorporation制造的橢偏儀測(cè)量由蝕刻產(chǎn)生的臺(tái)階差，并精確計(jì)算蝕刻速率。圖1是說(shuō)明在室溫下使用乙酸水溶液時(shí)IZ0、IGZ0、IG0和IT0的蝕刻速率的乙酸濃度依賴性的圖示(縱坐標(biāo)蝕刻速率(納米/分鐘)；橫坐標(biāo)稀釋純水與乙酸儲(chǔ)備溶液的體積比)。圖2是說(shuō)明通過(guò)轉(zhuǎn)換圖1的數(shù)據(jù)而得到的IZ0、IGZO和IG0相對(duì)于IT0的蝕刻選擇性的乙酸濃度依賴性的圖示(縱坐標(biāo)相對(duì)于IT0的蝕刻選擇性；橫坐標(biāo)稀釋純水與乙酸儲(chǔ)備溶液的體積比)。如圖1和2中所示，當(dāng)乙酸濃度在從儲(chǔ)備溶液濃度到通過(guò)用儲(chǔ)備溶液體積的4倍或更少量的純水稀釋而制備的溶液濃度的范圍(濃度20重量％~100重量％)內(nèi)時(shí)，銦氧化物的蝕刻速率能夠被穩(wěn)定地設(shè)定為IZ0>IGZ0>IG0>IT0。當(dāng)蝕刻液的純水含量進(jìn)一步增加時(shí)，蝕刻選擇性損失并且蝕刻速率不實(shí)用。為了保持IZ0相對(duì)于IGZ0的高蝕刻選擇性(大約2.8~4.3),更優(yōu)選用儲(chǔ)備溶液體積的0.5至2倍量的純水稀釋(濃度34%~68°/。)。此外，由于乙酸的蒸氣壓高，優(yōu)選例如使用蓋子等抑制其從蝕刻液中蒸13發(fā)。圖3是說(shuō)明在室溫下使用檸檬酸水溶液作為有機(jī)酸時(shí)IZ0、IGZ0、IG0和IT0的蝕刻速率的檸檬酸濃度依賴性的圖示(縱坐標(biāo)蝕刻速率(納米/分鐘)；橫坐標(biāo)檸檬酸的重量％濃度)。圖4是說(shuō)明通過(guò)轉(zhuǎn)換圖3的數(shù)據(jù)而得到的IZ0、IGZ0和IG0相對(duì)于IT0的蝕刻選擇性的檸檬酸濃度依賴性的圖示(縱坐標(biāo)相對(duì)于ITO的蝕刻選擇性；橫坐標(biāo)檸檬酸的重量％濃度)?？捎玫挠袡C(jī)酸不限于檸檬酸，并且可以使用任何公知的有機(jī)酸，例如丙二酸、蘋(píng)果酸、酒石酸和草酸。在此實(shí)施例中使用檸檬酸。如圖3和4中所示，含有檸檬酸的室溫(大約20°C)蝕刻液的檸檬酸濃度優(yōu)選為3.8重量％~45重量％。為了保持IG0相對(duì)于ITO的高蝕刻選擇性(大約26~55)，檸檬酸濃度優(yōu)選為3.8重量％~29重量％。當(dāng)檸檬酸濃度低于3.8重量％時(shí)，使所有銦氧化物的蝕刻速率降低并且選擇性顯著降低。當(dāng)檸檬酸濃度超過(guò)45重量％時(shí)，檸檬酸晶體在含有檸檬酸的蝕刻水溶液中沉淀。圖5是說(shuō)明IZ0、IGZ0、IG0和IT0的蝕刻速率的5Q。C(±5"C)檸檬酸濃度依賴性的圖示(縱坐標(biāo)蝕刻速率(納米/分鐘)；橫坐標(biāo)檸檬酸的重量％濃度)。圖6是說(shuō)明通過(guò)轉(zhuǎn)換圖5的數(shù)據(jù)而得到的IZ0、(縱坐標(biāo)相對(duì)于ITO的蝕刻選擇性；橫坐標(biāo)檸檬酸的重量％濃度)。比較圖3、4、5和6，包括IZ0、IGZ0、IG0和IT0的銦氧化物的蝕刻速率在50。C附近與在室溫下相比提高大約1個(gè)數(shù)量級(jí)，并且相對(duì)于ITO的蝕刻選擇性也略微提高。因此，為了使蝕刻選擇性更高，含檸檬酸的蝕刻液的溫度優(yōu)選為2(TC~55匸，更優(yōu)選為4(TC~55°C。從圖5和6中看出，50。C的含檸檬酸的蝕刻液的檸檬酸濃度優(yōu)選為3.8重量％~45重量％。為了保持IZO相對(duì)于IGZO的高蝕刻選擇性(從大約7.3至9.6),含檸檬酸的蝕刻液的檸檬酸濃度優(yōu)選為16%~45重量°/。?？紤]到上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最優(yōu)選含檸檬酸的蝕刻液的檸檬酸濃度在室溫至55C的溫度范圍內(nèi)不低于16重量°/。且不高于29重量％。在上述濃度范圍內(nèi)，包括IZO、IGZO和IGO的銦氧化物相對(duì)于ITO的蝕刻選擇性最穩(wěn)定而不依賴于蝕刻液的溫度。圖7是說(shuō)明在室溫下使用鹽酸水溶液時(shí)IZ0、IGZ0、IG0和IT0的蝕刻速率的鹽酸濃度依賴性的圖示(縱坐標(biāo)蝕刻速率(納米/分鐘)；橫坐標(biāo)稀釋純水與鹽酸儲(chǔ)備溶液的體積比)。從圖7中看出，隨著鹽酸濃度提高，蝕刻速率變高。但是，難以控制蝕刻選擇性和蝕刻終點(diǎn)。圖8是說(shuō)明通過(guò)轉(zhuǎn)換圖7的數(shù)據(jù)而得到的IZ0、IGZ0和IG0相對(duì)于IT0的蝕刻選擇性的鹽酸濃度依賴性的圖示(縱坐標(biāo)相對(duì)于IT0的蝕刻選擇性；橫坐標(biāo)稀釋純水與鹽酸儲(chǔ)備溶液的體積比)。從圖7和8中看出，為了穩(wěn)定地保持包括IZ0、IGZ0和IG0的銦氧化物相對(duì)于ITO的高蝕刻選擇性，含鹽酸的蝕刻液的鹽酸濃度優(yōu)選通過(guò)用儲(chǔ)備溶液體積的4至60倍量的純水稀釋而獲得(濃度0.7重量％~8.5重量％)。為了易于控制蝕刻時(shí)間，更優(yōu)選通過(guò)用儲(chǔ)備溶液體積的4至40倍量的純水稀釋來(lái)獲得含鹽酸的蝕刻液的鹽酸濃度(濃度1.0重量％~8.5重量％)。為了有利于控制蝕刻時(shí)間，通過(guò)用儲(chǔ)備溶液體積的10至30倍量的純水稀釋，獲得最優(yōu)選的鹽酸濃度(濃度1.4重量％~4重量％)。圖9是說(shuō)明在室溫下使用高氯酸水溶液時(shí)IZO、IGZO、IGO和ITO的蝕刻速率的高氯酸濃度依賴性的圖示(縱坐標(biāo)蝕刻速率(納米/分鐘)；橫坐標(biāo)高氟酸的重量％濃度)。圖IO是說(shuō)明通過(guò)轉(zhuǎn)換圖9的數(shù)椐而得到的IZO、IGZO和IGO相對(duì)于ITO的蝕刻選擇性的高氯酸濃度依賴性的圖示(縱坐標(biāo)相對(duì)于ITO的蝕刻選擇性；橫坐標(biāo)高氯酸的重量％濃度)。從圖9和10中看出，為了獲得相對(duì)于ITO的高蝕刻選擇性，通過(guò)用儲(chǔ)備溶液體積的1至20倍量的純水稀釋，獲得優(yōu)選的高氯酸濃度(濃度5重量％~44重量％)。通過(guò)向儲(chǔ)備溶液中加入上述量的純水，與儲(chǔ)備溶液相比，蝕刻速率顯著提高。但是，過(guò)量純水會(huì)使蝕刻速率趨于降低。因此，通過(guò)用儲(chǔ)備溶液體積的2至10倍量的純水稀釋，荻得最優(yōu)選的高氯酸濃度(濃度10重量％~32重量％)。實(shí)施例1的濕蝕刻實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氧化物的蝕刻速率幾乎穩(wěn)定地具有IZ0>IGZ0>IG0>IT0的關(guān)系。因此，可以看出，在各蝕刻液中，IZ0相對(duì)于IGZ0，IGZ0相對(duì)于IG0，或IG0相對(duì)于IT0的選擇性低于其它氧化物的相對(duì)選擇性。更具體地，上述蝕刻液的蝕刻選擇能力的臨界值(最小蝕刻選擇性)存在于三種蝕刻選擇性IZ0相對(duì)于IGZ0、IGZ0相對(duì)于IG0和IG0相對(duì)于IT0的任一種中。表3顯示對(duì)于各蝕刻液，IZ0相對(duì)于IGZ0、IGZ0相對(duì)于IGO和IG0相對(duì)于IT0的選擇性的范圍。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>如表3中所示，IG0相對(duì)于IT0的選擇性各自為至少一位數(shù)，且所有前述蝕刻液均適用于此。在IGZ0相對(duì)于IG0的情況下，室溫檸檬酸(例如大約45重量％的檸檬酸濃度)的使用能夠產(chǎn)生一位數(shù)或多位數(shù)的蝕刻選擇性，并且是更優(yōu)選的。50'C檸檬酸(例如大約9重量％的檸檬酸濃度)的使用是最優(yōu)選的。在IZO相對(duì)于IGZO的情況下，室溫檸檬酸(例如大約29重量％的檸檬酸濃度)的使用能夠產(chǎn)生大約一位數(shù)的蝕刻選擇性，并因此是更優(yōu)選的。此外，高氯酸的使用能夠產(chǎn)生更高的蝕刻選擇性(例如，在大約70重量。yi的高氯酸濃度附近)，并因此最優(yōu)選。如上所述，蝕刻液的選擇性根據(jù)要蝕刻的材料和基質(zhì)材料的組合而變。當(dāng)蝕刻具有含Ga或Zn中至少一種和In的非晶氧化物層的結(jié)構(gòu)時(shí)，必須根據(jù)材料的組合選擇蝕刻條件，例如蝕刻液、濃度和溫度。根據(jù)本發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)，例如，下列條件是優(yōu)選的。(1)當(dāng)進(jìn)行包括IT0層和在該ITO層上形成的氧化物層(包括IZ0、IGZO和IGO)的層結(jié)構(gòu)的選擇性蝕刻時(shí)，優(yōu)選的條件在下列范圍內(nèi)。(室溫)乙酸濃度20至68重量％(水/乙酸儲(chǔ)備溶液0.5至4倍)；(室溫)檸檬酸濃度3.8至45重量％，更優(yōu)選3.8至29重量％;(50t:)檸檬酸濃度16至45重量％;(室溫)鹽酸濃度0.7至8.5重量％(水/鹽酸儲(chǔ)備溶液4至6G倍)，更優(yōu)選1.G至8.5重量％(水/鹽酸儲(chǔ)備溶液4至40倍)，最優(yōu)選1.4至4重量％(水/鹽酸儲(chǔ)備溶液1Q至30倍)；(室溫)高氯酸濃度5至44重量％(水/高氯酸儲(chǔ)備溶液1至20倍)。(2)當(dāng)進(jìn)行包括IGO層和在該IGO層上形成的氧化物層(包括IZO和IGZO)的層結(jié)構(gòu)的選擇性蝕刻時(shí)，優(yōu)選的條件在下列范圍內(nèi)。(室溫)乙酸濃度20至68重量°/。(水/乙酸儲(chǔ)備溶液0.5至4倍)；(室溫)檸檬酸濃度3.8至45重量％;(50'C)檸檬酸濃度16至45重量％;(室溫)鹽酸濃度0.7至8.5重量％(水/鹽酸儲(chǔ)備溶液4至60倍)，更優(yōu)選2.0至8.5重量％(水/鹽酸儲(chǔ)備溶液4至20倍)；(室溫)高氯酸濃度5至44重量％(水/高氯酸儲(chǔ)備溶液1至20倍)，更優(yōu)選5至21重量％(水/高氯酸儲(chǔ)備溶液4至20倍)。(3)當(dāng)進(jìn)行包括IGZO層和在該IGZO層上形成的氧化物層(包括IZO)的層結(jié)構(gòu)的選擇性蝕刻時(shí)，優(yōu)選的條件在下列范圍內(nèi)。(室溫)乙酸濃度34至68重量％(水/乙酸儲(chǔ)備溶液0.5至2倍)；(室溫)檸檬酸濃度3.8至45重量％;(50'C)檸檬酸濃度16至45重量％;(室溫)鹽酸濃度不適合；(室溫)高氯酸濃度21至70重量％(水/高氯酸儲(chǔ)備溶液0至4倍)。(實(shí)施例2)堆疊結(jié)構(gòu)圖IIA和IIB是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的最常見(jiàn)蝕刻形式的橫截面圖。層1是具有較低蝕刻速率的材料層，層2是具有較高蝕刻速率的材料層，和層3(抗蝕劑層)用作蝕刻掩模。通常，當(dāng)圖IIA和1711B的層1和2的選擇性低時(shí)，圖11B的層1的過(guò)度蝕刻區(qū)域的深度厶d和層2的掏蝕量Aw彼此接近，從而因蝕刻造成薄膜晶體管器件的變動(dòng)?？梢钥闯觯褂脤?shí)施例l的蝕刻液時(shí)，含銦的氧化物的蝕刻速率具有IZ0>IGZ0>IG0>IT0的關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)圖1U和11B的層1是IT0層且層2是選自IZO、IGZO和IGO的一種材料時(shí)，能夠獲得高選擇性蝕刻效果以使層2相對(duì)于層1的蝕刻選擇性為大約兩位數(shù)或更大。但是，在這種情況下，使用檸檬酸獲得的蝕刻選擇性為大約一位數(shù)。當(dāng)圖1U和11B的層1是IGO層且層2是兩種材料IZO和IGZO中的任一種時(shí)，也能夠獲得高選擇性蝕刻效果以使層2相對(duì)于層1的蝕刻選擇性為大約一位數(shù)。當(dāng)在圖IIA和11B中層l是IGZO層且層2是IZO時(shí)，可以進(jìn)行IZO相對(duì)于IGZO的選擇性蝕刻。通過(guò)如前述實(shí)施例中所述那樣進(jìn)行蝕刻時(shí)，只能蝕刻層2且蝕刻可以精確地停在層1的表面。因此，能夠解決傳統(tǒng)蝕刻法的問(wèn)題，即電極電阻的變化，并且能夠使TFT器件的特性均勻。(實(shí)施例3)頂柵極底接觸型TFT圖12是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的頂柵極底接觸型薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖。附圖標(biāo)記4、5、6、7、8和9分別表示襯底(例如玻璃襯底)、漏極、源極、有源層(通道層)、柵極絕緣膜和柵極。附圖標(biāo)記L表示通道長(zhǎng)度。圖14A至14K是說(shuō)明使用本發(fā)明的實(shí)施例l的蝕刻液的如圖12中所示的頂柵極底接觸型薄膜晶體管的制備步驟的橫截面示意圖。如圖"A中所示，使用厚度500毫米的玻璃板(由Corning制造；商品名Corning1737玻璃；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度640。C)作為襯底4。在襯底4的表面上通過(guò)反應(yīng)濺射形成厚度250納米的多晶ITO膜，并通過(guò)干蝕刻將漏極5和源極6圖案化。接著，如圖14B中所示，通過(guò)反應(yīng)濺射在其上形成厚度100納米的IGZO氧化物膜層作為有源層(通道層)7。IGZO氧化物膜包括In-Ga-Zn-O，且晶態(tài)下的該組成表示為InGa03(Zn0h(m是小于6的自然數(shù))。透明IGZO氧化物膜是其中含有微晶并具有小于1(T7立方厘米的電子載流子濃度的透明非晶半導(dǎo)體氧化物膜。18接著，圖14C說(shuō)明使漏極5和源極6的布線用接觸墊暴露在有源層(通道層)7表面并將抗蝕劑層3圖案化以形成通道的步驟。接著，如圖14D中所示，使用該抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模，并用實(shí)施例l的蝕刻液蝕刻上述有源層(通道層)7，由此暴露出漏極5和源極6的接觸墊。此時(shí)，本發(fā)明能夠相對(duì)于漏極5和源極6進(jìn)行有源層7的選擇性蝕刻。例如，從實(shí)施例1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，當(dāng)使用在室溫下用鹽酸儲(chǔ)備溶液體積的IO倍量的純水稀釋的稀鹽酸(濃度大約4.0重量％)時(shí)，IGZ0相對(duì)于ITO的蝕刻選擇性為大約2000。更具體地，由于IGZ0的蝕刻速率高且IT0的蝕刻速率低，該蝕刻能夠以大幅度蝕刻IGZ0且?guī)缀醪晃g刻IT0的方式進(jìn)行。更具體地，如圖11B中所示，通過(guò)使用抗蝕劑3作為蝕刻掩模，用上述液體蝕刻IT0層1和IGZ0層2的雙層結(jié)構(gòu)，由此僅蝕刻IGZ0層2且蝕刻可以精確地停在IT0層1的表面。如圖14D中所示，在能夠進(jìn)行有源層7相對(duì)于漏極5和源極6的選擇性蝕刻時(shí)，能夠精確地控制有源層的蝕刻深度d。更具體地，銦氧化物膜的上述傳統(tǒng)蝕刻法由于漏極和源極中過(guò)度蝕刻的深度Ad而具有例如電阻升高或破壞電極和布線的問(wèn)題。本發(fā)明能夠解決器件性能變動(dòng)的問(wèn)題。圖14E說(shuō)明在有源層7的選擇性蝕刻后用丙酮清除抗蝕劑層3的步驟。圖14F說(shuō)明在襯底4上側(cè)的最上表面上通過(guò)反應(yīng)濺射形成厚度100納米的氮化硅膜(Si3N4)作為柵極絕緣膜層8的步驟。代替氮化硅膜，可以使用氧化硅、或介電材料例如氧氮化硅、Hf02、HfAIO、HfSiON和103作為柵極絕緣膜層8。如圖14G中所示，通過(guò)光刻法和反應(yīng)離子蝕刻(RIE)形成柵極絕緣膜層8(氮化硅膜)的圖案。在RIE中，使用氟碳化合物氣體(例如CF4)干蝕刻氮化硅膜。已知用由氟碳化合物氣體通過(guò)等離子體生成的離子或自由基不能蝕刻銦氧化物。圖14G說(shuō)明其中有源層7完全被柵極絕緣膜層8覆蓋的實(shí)例。但是，在這種方法中，柵極絕緣膜層8不必覆蓋整個(gè)有源層7,并且可以在后續(xù)步驟中在柵極層9與有源層7之間進(jìn)行絕緣。更具體地，可以使柵極層9和有源層7彼此接觸。當(dāng)暴露出有源層7時(shí)，在圖HJ中所說(shuō)明的后續(xù)步驟中可能要求電極層9相對(duì)于有源層7、漏極層5和源極層6的蝕刻選擇性。接著，如圖14H中所示，在襯底4上側(cè)的上表面上通過(guò)反應(yīng)濺射形成厚度100納米的IZ0膜作為柵極層9。如圖141中所示，使用抗蝕劑層3作為蝕刻掩模，通過(guò)光刻法在柵極層9上形成圖案。如圖14J中所示，使用含檸檬酸的蝕刻液蝕刻?hào)艠O層9以形成柵極9。在室溫(大約20'C)下使用其中檸檬酸晶體粉末與純水的重量比為40:100(濃度28.6重量％)的蝕刻液。IZO相對(duì)于IGZO的蝕刻選擇性為大約14.8,并且IZO相對(duì)于ITO的蝕刻選擇性為大約1400。即，在使用含檸檬酸的蝕刻液從柵極絕緣層8中暴露出有源層7的情況下，也可以進(jìn)行柵極層9(IZO)相對(duì)于有源層(IGZO)和同時(shí)相對(duì)于漏極層5(ITO)和源極層6(ITO)的選擇性蝕刻。當(dāng)使用用等于鹽酸儲(chǔ)備溶液體積的量的純水稀釋的鹽酸溶液(摩爾濃度6M)時(shí)，IZO相對(duì)于IGZO的蝕刻選擇性低達(dá)約1.06，并且不能進(jìn)行柵極層9(IZO)相對(duì)于有源層(IGZO)的選擇性蝕刻。最后，如圖14K中所示，用丙酮清除抗蝕劑層3。獲得頂柵極底接觸型薄膜晶體管，其電極和有源層都具有含銦的氧化物膜UTO漏極層5、IT0源極層6、IGZO有源層7和IZO柵極9)。(實(shí)施例4)底柵極頂接觸型TFT圖13是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的底柵極頂接觸型薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖。附圖標(biāo)記4、5、6、7、8和9分別表示襯底(例如玻璃襯底)、漏極、源極、有源層(通道層)、柵極絕緣膜和柵極。附圖標(biāo)記L表示通道長(zhǎng)度。圖15A、15B、15C和15D是說(shuō)明使用本發(fā)明的實(shí)施例1的蝕刻液的如圖13中所示的底柵極頂接觸型薄膜晶體管的制備步驟的橫截面示意圖。通過(guò)反應(yīng)濺射在作為襯底4的厚度500毫米的玻璃板(由Corning制造；商品名Corning1737玻璃；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度640°C)的表面上形成膜厚度100納米的IG0層(柵極層9)。在作為蝕刻掩模的柵極層9(IGO)的表面上通過(guò)光刻法將抗蝕劑圖案化。接著，用具有4.0重量％濃度的稀鹽酸蝕刻液將20柵極層9(IG0)圖案化并清除抗蝕劑。接著，通過(guò)光刻法和干蝕刻將通過(guò)反應(yīng)濺射形成的具有IOO納米膜厚度的氮化硅膜(Si晶)圖案化作為柵極層9表面上的柵極絕緣膜8。圖15A是說(shuō)明干蝕刻后已清除抗蝕劑的狀態(tài)的橫截面示意圖。如頂柵極底接觸型TFT的情況，代替氮化硅膜，可以使用氧化硅或介電材料如氧氮化硅、Hf02、HfAlO、HfSiON和丫203作為柵極絕緣膜層8。為了實(shí)現(xiàn)后繼布線和柵極電壓施加，柵極9沒(méi)有完全用柵極絕緣膜8覆蓋，而是需要暴露出一部分柵極9作為接觸墊。在與圖15A的圖平面垂直的方向上提供柵極9的接觸墊，但未顯示在圖15A中。接著，通過(guò)反應(yīng)濺射在其上形成膜厚度100納米的IGZ0層作為有源層(通道層)7。IGZ0氧化物膜包括In-Ga-Zn-0，并且晶態(tài)下其組成表示為InGa03(ZnO)ffl(m是小于6的自然數(shù))。IGZ0氧化物膜是其中含有微晶并且具有小于1018/立方厘米的電子載流子濃度的透明非晶半導(dǎo)體氧化物。接著，在有源層7(IGZ0)的表面上通過(guò)光刻法將抗蝕劑層3圖案化作為蝕刻掩模。當(dāng)在約50l下使用其中檸檬酸晶體粉末與純水的重量比為10:100的蝕刻液(濃度9.09重量％)時(shí)，IGZO相對(duì)于IGO的蝕刻選擇性為大約21.8，以致能夠進(jìn)行選擇性蝕刻。即，如圖15B中所示，即使使用含檸檬酸的蝕刻液實(shí)際暴露出柵極9(IGO)的一部分接觸墊，也能夠進(jìn)行有源層7(IGZO)的選擇性蝕刻。在這種情況下，如果使用不具有選擇性的蝕刻液，柵極9會(huì)被蝕刻。結(jié)果，蝕刻液滲入柵極9與柵極絕緣膜8之間的界面中，這使TFT器件的通道寬度小于實(shí)際設(shè)計(jì)值。這產(chǎn)生TFT器件的接通電流降低，難以控制器件性能變動(dòng)和不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的問(wèn)題。接著，清除抗蝕劑并在襯底4上側(cè)的最上表面上通過(guò)反應(yīng)濺射形成厚度250納米的IZO膜作為漏極和源極。然后，通過(guò)光刻法在IZO膜的表面上將抗蝕劑層3圖案化作為蝕刻掩模。接著，如圖15C中所示，使用含檸檬酸的蝕刻液蝕刻IZO膜以形成漏極5和源極6。實(shí)際上，如上所述暴露出柵極層9(IGO)的接觸墊，以與IZO膜緊密接觸。由此，需要IZO相對(duì)于IGO的選擇性21蝕刻。當(dāng)在室溫(大約20°C)下使用其中檸檬酸晶體粉末與純水的重量比為40:100的蝕刻液(濃度28.6重量％)時(shí)，IZO相對(duì)于IGZO的蝕刻選擇性為約14.8，并且IZO相對(duì)于IGO的蝕刻選擇性為約56。即，使用含檸檬酸的蝕刻液時(shí)，能夠進(jìn)行漏極層5(IZO)和源極層6(IZO)相對(duì)于有源層7(IGZO)和同時(shí)相對(duì)于柵極層9(IGO)的選擇性蝕刻。但是，如果在此階段中使用不具有選擇性的蝕刻液，柵極9會(huì)被蝕刻。結(jié)果，蝕刻液滲入柵極9與柵極絕緣膜8之間的界面中，這使TFT器件的通道寬度小于實(shí)際設(shè)計(jì)值。此外，有源層7也被蝕刻，并且蝕刻液滲入漏極5和源極和有源層7之間的界面中。結(jié)果，TFT器件的通道長(zhǎng)度變得大于實(shí)際設(shè)計(jì)值。在一些情況下，出現(xiàn)有源層繼續(xù)被蝕刻以致由于通道深度不足而提高通道電阻和顯著降低TFT器件的接通電流，由此不能操作器件的嚴(yán)重問(wèn)題。如果漏極層5和源極層6在此階段中通過(guò)升離法形成，會(huì)出現(xiàn)下述問(wèn)題，即當(dāng)清除光致抗蝕劑時(shí)，使沉積膜的圖案的邊緣巻起，并且此后橫跨圖案邊緣的電線容易斷裂。最后，如圖15D中所示，用丙酮清除抗蝕劑層3。由此獲得底柵極頂接觸型薄膜晶體管，其中所有電極和有源層由含銦的氧化物膜形成(IZ0漏極層5、IZ0源極層6、IGZO有源層7和IGO柵極9)。工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明能夠提供含In、Ga和Zn并且形成在襯底上的氧化物半導(dǎo)體膜的高選擇性蝕刻法，并且能夠在襯底上形成具有穩(wěn)定和均勻的電特性的半導(dǎo)體器件。例如，能夠?qū)⑹褂猛该餮趸锬ぷ鳛橛性磳拥腡FT施加到軟塑料膜上，并且能夠應(yīng)用于柔性顯示器的像素驅(qū)動(dòng)器、識(shí)別用IC卡、產(chǎn)品ID標(biāo)簽等的領(lǐng)域。盡管已經(jīng)參照示例性實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解本發(fā)明不限于所公開(kāi)的示例性實(shí)施方案。對(duì)下列權(quán)利要求的范圍應(yīng)給予最寬的解釋以包括所有這樣的改變和等同結(jié)構(gòu)和功能。本申請(qǐng)要求2006年8月1日提交的日本專利申請(qǐng)No.2006-209859的權(quán)益，將其全文引入本文作為參考。權(quán)利要求1.包含Ga和Zn中至少一種和In的非晶氧化物層的蝕刻方法，其包括使用包含乙酸、檸檬酸、鹽酸和高氯酸中任一種的蝕刻劑蝕刻該非晶氧化物層。2.在包含ITO層和非晶氧化物層的結(jié)構(gòu)中包含Ga和Zn中至少一種和In的非晶氧化物層的蝕刻方法，該方法包括使用包含乙酸、檸檬酸、鹽酸和高氯酸中任一種的蝕刻劑選擇性蝕刻該非晶氧化物層。3.在包含含In和Ga的氧化物層和非晶氧化物層的結(jié)構(gòu)中含In和Zn、或In、Ga和Zn的非晶氧化物層的蝕刻方法，該方法包括使用包含乙酸、檸檬酸、鹽酸和高氯酸中任一種的蝕刻劑選擇性蝕刻該非晶氧化物層。4.在包含含In、Ga和Zn的氧化物層和非晶氧化物層的結(jié)構(gòu)中含In和Zn的非晶氧化物層的蝕刻方法，該方法包括使用包含乙酸、檸檬酸、鹽酸和高氯酸中任一種的蝕刻劑選擇性蝕刻該非晶氧化物層。全文摘要提供含有Ga和Zn中至少一種和In的非晶氧化物層的蝕刻方法，其包括使用含有乙酸、檸檬酸、鹽酸和高氯酸中任一種的蝕刻劑蝕刻該非晶氧化物層。文檔編號(hào)H01L31/18GK101496183SQ20078002876公開(kāi)日2009年7月29日申請(qǐng)日期2007年7月18日優(yōu)先權(quán)日2006年8月1日發(fā)明者張建六申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)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