本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置和半導(dǎo)體裝置的制造方法，特別是涉及一種適用于將由金屬氧化物構(gòu)成的半導(dǎo)體膜用作溝道層的具有場(chǎng)效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體裝置的有效技術(shù)。

背景技術(shù)：

作為一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管的薄膜晶體管(thinfilmtransistor；tft)為在電子學(xué)技術(shù)中承擔(dān)重要作用的器件，用于液晶顯示器的像素開關(guān)等。目前，作為薄膜晶體管的溝道層材料，廣泛使用非晶硅(無(wú)定型硅)，但近年來(lái)，作為這些硅材料的替代材料，將由金屬氧化物構(gòu)成的半導(dǎo)體膜用作溝道層的薄膜晶體管廣受關(guān)注。

例如，日本特開2006-165532號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中公開了一種使用了包含in、ga和zn的氧化物的半導(dǎo)體器件。

另外，日本特開2008-243928號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中公開了一種使用了含有銦、錫、鋅和氧的非晶氧化物的薄膜晶體管。另外，日本特開2012-033699號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中公開了一種使用由以氧化鋅和氧化錫作為主要材料的氧化物燒結(jié)體構(gòu)成的氧化物半導(dǎo)體靶，制造薄膜晶體管的技術(shù)。

另外，日本專利第5503667號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)4)中公開了一種氧化物半導(dǎo)體tft，其具有以銦氧化物作為主要成分的第1半導(dǎo)體層、以及在第1半導(dǎo)體層上以不包含銦的鋅和錫氧化物作為主要成分的第2半導(dǎo)體層。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2006-165532號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2008-243928號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開2012-033699號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本專利第5503667號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題

本發(fā)明人等從事薄膜晶體管、適合用于該晶體管的金屬氧化物材料的研究、開發(fā)。

然而，對(duì)于用于薄膜晶體管的金屬氧化物材料，只是將開發(fā)材料應(yīng)用于以往的結(jié)構(gòu)、制造工序中，有時(shí)反而會(huì)引起特性的劣化。詳細(xì)內(nèi)容后述。

因此，除了開發(fā)材料的特性提高以外，還期望綜合研究其應(yīng)用部位、制造工序等，找到最優(yōu)的結(jié)構(gòu)、制法。

本發(fā)明的上述目的和其它目的與新的特征由本申請(qǐng)說(shuō)明書的記載和附圖闡明。

用于解決問(wèn)題的方法

如果對(duì)本申請(qǐng)所公開的發(fā)明中的代表性內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明，則如下所述。

本申請(qǐng)所公開的發(fā)明中，代表性的實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置具有：形成在基板上的柵電極、在柵電極上隔著柵絕緣膜形成的第1半導(dǎo)體膜、形成在第1半導(dǎo)體膜上的第2半導(dǎo)體膜、以及形成在第2半導(dǎo)體膜上的源、漏電極。并且，第1半導(dǎo)體膜的端部與第2半導(dǎo)體膜的端部相比后退。

本申請(qǐng)所公開的發(fā)明中，代表性的實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的制造方法具有對(duì)第1半導(dǎo)體膜和第2半導(dǎo)體膜的層疊膜進(jìn)行蝕刻的工序。并且，該蝕刻工序具有使用第1蝕刻液對(duì)層疊膜進(jìn)行蝕刻的工序，以及在該工序后，使用第2蝕刻液從層疊膜的側(cè)壁對(duì)第1半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻的工序。

發(fā)明的效果

本申請(qǐng)所公開的發(fā)明中，根據(jù)以下所示的代表實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置，能夠提高其特性。

本申請(qǐng)所公開的發(fā)明中，根據(jù)以下所示的代表實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的制造方法，能夠制造特性良好的半導(dǎo)體裝置。

附圖說(shuō)明

圖1是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的截面圖。

圖2是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的截面圖。

圖3是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造工序的截面圖。

圖4是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造工序的截面圖，是表示緊接著圖3的工序的截面圖。

圖5是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造工序的截面圖，是表示緊接著圖4的工序的截面圖。

圖6是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造工序的截面圖，是表示緊接著圖5的工序的截面圖。

圖7是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造工序的截面圖，是表示緊接著圖6的工序的截面圖。

圖8是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造工序的截面圖，是表示緊接著圖7的工序的截面圖。

圖9是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造工序的截面圖，是表示緊接著圖8的工序的截面圖。

圖10是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造工序的截面圖，是表示緊接著圖9的工序的截面圖。

圖11是表示實(shí)施方式1的比較例的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的截面圖。

圖12是表示比較例的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的圖。

圖13是表示比較例的半導(dǎo)體裝置的電流-電壓特性的圖。

圖14是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的圖。

圖15是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的電流-電壓特性的圖。

圖16是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的其它構(gòu)成的截面圖。

圖17是表示實(shí)施方式2的第1例的半導(dǎo)體裝置的電流-電壓特性的圖。

圖18是表示實(shí)施方式2的第2例的半導(dǎo)體裝置的電流-電壓特性的圖。

圖19是表示有源矩陣基板的構(gòu)成的電路圖。

圖20是表示有源矩陣基板的構(gòu)成的平面圖。

符號(hào)說(shuō)明

ddc數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路；dl數(shù)據(jù)線；gdc柵線驅(qū)動(dòng)電路；ge柵電極；gi柵絕緣膜；gl柵線；l1距離；l2距離；mf金屬膜；mo層疊膜；mo1第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜；mo2第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜；pe像素電極；pr1光致抗蝕膜；pr2光致抗蝕膜；pro保護(hù)膜；sd源、漏電極；sp空隙；sub基板；t薄膜晶體管

具體實(shí)施方式

在以下的實(shí)施方式中，在提到要素的數(shù)量等(包含個(gè)數(shù)、數(shù)值、量、范圍等)的情況下，除特別明示的情況和原理上明確地限于特定數(shù)量的情況等以外，不限于其特定數(shù)量，可以是特定數(shù)量以上也可以是特定數(shù)量以下。另外，在以下的實(shí)施方式中，“第1”、“第2”、“第3”等表述是為了識(shí)別構(gòu)成要素而賦予的標(biāo)記，并不一定限定數(shù)量或順序。

另外，附圖等中所示的各構(gòu)成的位置、大小、范圍等不一定與實(shí)際器件對(duì)應(yīng)，為了使說(shuō)明容易理解，有時(shí)適當(dāng)變更位置、大小、范圍等而顯示。

(實(shí)施方式1)

下面，一邊參照附圖一邊對(duì)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

[結(jié)構(gòu)說(shuō)明]

圖1和圖2是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的截面圖。圖2是圖1的部分放大圖。圖1所示的半導(dǎo)體裝置為薄膜晶體管。而且，該薄膜晶體管為所謂的底柵/頂接觸(bottomgate/topcontact)結(jié)構(gòu)的晶體管。

該底柵結(jié)構(gòu)是指：柵電極ge配置在與形成溝道的半導(dǎo)體膜(溝道層，在這里為第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1和第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2的層疊膜mo)相比更靠下層的結(jié)構(gòu)。另外，頂接觸是指：源、漏電極sd配置在與上述半導(dǎo)體膜(在這里為上述層疊膜mo)相比更靠上層的結(jié)構(gòu)。

即，如圖1所示，本實(shí)施方式的薄膜晶體管配置在基板sub的主表面。具體地說(shuō)，本實(shí)施方式的薄膜晶體管具有：配置在基板sub上的柵電極ge、在柵電極ge上隔著柵絕緣膜gi配置的作為半導(dǎo)體膜的上述層疊膜mo、以及配置在該層疊膜mo上的源、漏電極sd。

該源、漏電極sd在柵電極ge與層疊膜mo的重疊區(qū)域上隔著預(yù)定的間隔配置。該預(yù)定的間隔部分成為溝道區(qū)域。

這里，上述層疊膜mo具有第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(第1半導(dǎo)體膜)mo1、以及配置在其上方的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(第2半導(dǎo)體膜)mo2。第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(第1半導(dǎo)體膜)mo1為至少含有in元素和o元素作為主要成分的金屬氧化物。第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(第2半導(dǎo)體膜)mo2為至少含有zn元素和o元素作為主要成分且不含in元素作為主要成分的金屬氧化物。這里，本申請(qǐng)的主要成分是指：不是作為雜質(zhì)而含有的元素，而是10原子％以上的含有率的元素。例如，第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(第1半導(dǎo)體膜)mo1的載流子密度為1×10¹⁸cm^-3以上1×10²¹cm^-3以下，第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(第2半導(dǎo)體膜)mo2的載流子密度為1×10¹⁵cm^-3以上1×10¹⁷cm^-3以下。

第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(第1半導(dǎo)體膜)mo1例如為ito膜。ito膜的膜厚例如為5nm左右。ito(indiumtinoxide、in-sn-o、氧化銦錫、銦錫復(fù)合氧化物)膜為由錫、銦和氧構(gòu)成的金屬氧化物。因此，ito膜含有錫、銦和氧作為主要成分。

另外，第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(第2半導(dǎo)體膜)mo2例如為zto膜。zto膜的膜厚例如為50nm左右。zto(zinc-tinoxide、氧化鋅錫、鋅錫復(fù)合氧化物)膜為含有錫、鋅和氧作為主要成分的金屬氧化物。該zto膜不含稀有金屬作為主要成分，是在成本方面有利的材料。zto膜的載流子密度為2×10¹⁶cm^-3左右，ito膜的載流子密度為2×10¹⁹cm^-3左右。

通過(guò)使用這樣的層疊結(jié)構(gòu)的金屬氧化物(mo)溝道層，從而與使用單層的氧化物半導(dǎo)體層，例如單層igzo等作為溝道層的情況相比，能夠提高導(dǎo)通特性(載流子遷移率、導(dǎo)通電流)，能夠?qū)崿F(xiàn)工作(驅(qū)動(dòng))的高速化等。另外，關(guān)斷時(shí)的漏電流低，這也能夠維持單層igzo等的氧化物半導(dǎo)體的特性，實(shí)現(xiàn)節(jié)電化。

這里作為例子示出的由ito層和zto層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)溝道由于具有如上所述的高導(dǎo)通特性，因而即使薄膜晶體管隨著像素尺寸的微細(xì)化而進(jìn)行微細(xì)化，也能夠確保良好的導(dǎo)通電流。換句話說(shuō)，即使進(jìn)行微細(xì)化也能夠維持充分的晶體管特性，在應(yīng)用于4k、8k等超高清顯示器的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)高開口率，因此作為結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)超高清顯示器的高亮度、高對(duì)比度、動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)大等。

另外，在上述的層疊結(jié)構(gòu)中，通過(guò)在上層使用對(duì)電極加工的耐性高的zto膜，從而能夠應(yīng)用低成本的背溝道蝕刻工藝。進(jìn)一步，由于zto對(duì)通過(guò)鈍化膜的形成工序所產(chǎn)生的工藝損傷也具有耐性，因此與單層igzo等通常的氧化物半導(dǎo)體工藝相比，能夠?qū)崿F(xiàn)制造成本的降低。

而且，下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的端部與上層的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2的端部相比后退。換句話說(shuō)，下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的形成區(qū)域略小于上層的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2的形成區(qū)域。將下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的端部與上層的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2的端部之間的距離設(shè)為“l(fā)1”(參照?qǐng)D2)。

因此，在下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1與源、漏電極sd之間產(chǎn)生間隙(空隙sp)。換句話說(shuō)，在上層的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2的端部附近配置有沒(méi)有形成下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的“底切部(undercut部)”。

這樣，通過(guò)使下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的端部后退，從而能夠確保下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1與源、漏電極sd的距離l2，能夠防止源、漏電極sd與下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的短路。由此，能夠提高晶體管特性，特別是關(guān)斷特性。詳細(xì)內(nèi)容后述。

[制法說(shuō)明]

接著，說(shuō)明本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造工序，同時(shí)進(jìn)一步明確本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)。

圖3～圖10是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造工序的截面圖。

首先，如圖3所示，在基板sub上形成柵電極ge。作為基板sub，例如可以使用由玻璃、石英、藍(lán)寶石等構(gòu)成的基板。另外，也可以使用由塑料膜等構(gòu)成的基板，所謂的柔性基板。

接著，在基板sub上，例如使用dc磁控濺射法等以100nm左右的膜厚沉積鉬(mo)膜作為柵電極材料(導(dǎo)電性材料)。作為柵電極材料，除了鉬(mo)以外，可以使用鉻(cr)、鎢(w)、鋁(al)、銅(cu)、鈦(ti)、鎳(ni)、銀(ag)、金(au)、鉑(pt)、鉭(ta)、鋅(zn)等金屬材料。它們可以以單體使用，另外，也可以將它們中的幾種金屬作為合金使用。另外，還可以使用氮化鈦(tin)等具有導(dǎo)電性的金屬氮化物。另外，也可以使用含有雜質(zhì)且載流子(電子、空穴)多的半導(dǎo)體。另外，還可以使用上述金屬化合物(金屬氧化物、金屬氮化物)、半導(dǎo)體與金屬(包含合金)的層疊體。對(duì)于柵電極材料的成膜，除了濺射法以外，還可以使用蒸鍍法、cvd(化學(xué)氣相生長(zhǎng)、chemicalvapordeposition)法等。

接著，在柵電極材料(mo膜)上形成光致抗蝕膜(未圖示)，通過(guò)曝光、顯影處理，從而僅在柵電極ge的形成區(qū)域使光致抗蝕膜殘留。接著，將該光致抗蝕膜作為掩模，通過(guò)反應(yīng)性離子蝕刻(rie(reactiveionetching))等對(duì)柵電極材料(mo膜)進(jìn)行蝕刻，從而形成柵電極ge?？梢赃M(jìn)行反應(yīng)性離子蝕刻那樣的干式蝕刻，另外，也可以進(jìn)行濕式蝕刻。該柵電極ge的形狀(從上面觀看時(shí)的平面形狀)例如為在與紙面交叉的方向上具有長(zhǎng)邊的大致矩形狀。

接著，如圖4所示，在柵電極ge上形成柵絕緣膜gi。作為柵絕緣膜gi，例如通過(guò)pe-cvd法等沉積100nm左右的氧化硅膜(siox)。除了氧化硅膜以外，還可以使用氧化鋁膜等其它的氧化膜。另外，除氧化膜以外，也可以使用氮化硅膜、氮化鋁膜等無(wú)機(jī)絕緣膜。另外，還可以使用聚對(duì)二甲苯(parylene)等有機(jī)絕緣膜。另外，作為成膜方法，除了上述cvd法以外，還可以使用濺射法、涂布法等。

接著，如圖5所示，在柵絕緣膜gi上形成半導(dǎo)體膜(mo)。具體地說(shuō)，在柵絕緣膜gi上形成第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1，進(jìn)一步，在第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1上形成第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2。該第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1是構(gòu)成薄膜晶體管的主要溝道區(qū)域的膜，具有半導(dǎo)體的性質(zhì)。這里，作為第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1，例如使用dc磁控濺射法以5nm左右的膜厚沉積ito膜。例如可以使用錫組成10at％、銦組成90at％的靶材，在成膜條件：常溫、成膜壓力0.5pa、濺射氣體ar/o2混合氣體(氧添加比例約30％)、dc功率50w下成膜ito膜。作為第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1，除了上述ito膜以外，還可以使用izo膜、igzo膜。關(guān)于這些膜的應(yīng)用例，在實(shí)施方式2中詳細(xì)說(shuō)明。

接著，在第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1上連續(xù)成膜第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2。該第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2也是具有半導(dǎo)體性質(zhì)的膜。這里，作為第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2，例如使用dc磁控濺射法以50nm左右的膜厚沉積zto膜。例如，可以使用錫組成30at％、鋅組成70at％的靶材(添加al500ppm)，在成膜條件：常溫、成膜壓力0.5pa、濺射氣體ar/o2混合氣體(氧添加比例約10％)下成膜zto膜。另外，作為成膜方法，除了上述濺射法以外，還可以使用cvd法、pld法、涂布法、印刷法等，但根據(jù)濺射法，能夠在大型基板上進(jìn)行均勻性高的成膜。進(jìn)一步，與化學(xué)蒸鍍法等相比，由于能夠在較低溫度下成膜，因此具有能夠選擇耐熱性低的材料(例如，樹脂基板材料等)這樣的優(yōu)點(diǎn)。

如此操作可以形成第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(ito膜)mo1、以及配置在其上方的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(zto膜)mo2的層疊膜mo。

接著，在層疊膜mo上形成光致抗蝕膜pr1，通過(guò)曝光、顯影處理，從而僅在比柵電極ge的形成區(qū)域略大的大致矩形狀的區(qū)域使光致抗蝕膜pr1殘留。接著，通過(guò)將該光致抗蝕膜pr1作為掩模，對(duì)層疊膜mo進(jìn)行濕式蝕刻(第1蝕刻)，從而形成上述形狀的層疊膜mo。作為蝕刻液，可以使用草酸系蝕刻液。蝕刻時(shí)間為3～4分鐘左右。草酸系蝕刻液是在ito膜的蝕刻中通常使用的蝕刻液。另外，草酸系蝕刻液能夠蝕刻zto膜。

這里，在將光致抗蝕膜pr1作為掩模的蝕刻(所謂的圖案化工序)中，被蝕刻膜的側(cè)面容易成為錐形形狀。這是因?yàn)椋晃g刻膜的上方更容易暴露于蝕刻劑，比下方更容易進(jìn)行蝕刻。進(jìn)一步，關(guān)于使用草酸系蝕刻液的蝕刻速率(nm/min)，ito膜為120，而相對(duì)于此，zto膜為215，與zto膜相比ito膜的蝕刻速率小。因此，下層的ito膜不易被蝕刻，錐角變得更小。這里所說(shuō)的錐角是指基板表面與ito膜的側(cè)面形成的角。

這樣，在層疊膜mo的端部處，蝕刻端面成為錐形形狀。換句話說(shuō)，成為如下?tīng)顟B(tài)：第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(ito膜)mo1的端部與第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(zto膜)mo2的端部相比向外側(cè)突出(圖6)。

接著，除去光致抗蝕膜pr1。接著，如圖7所示，對(duì)下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(ito膜)mo1進(jìn)行濕式蝕刻(第2蝕刻)。由此，在上層的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(zto膜)mo2的端部下面形成底切。作為蝕刻液可以使用稀硝酸(約0.7％)。蝕刻時(shí)間為2分鐘左右。關(guān)于稀硝酸(約0.7％)的蝕刻速率，ito膜為5.0，而相對(duì)于此，zto膜為0.2，由于與ito膜相比zto膜的蝕刻速率小，因此僅ito膜被選擇性地蝕刻。因此，形成距zto膜的端部約10～15nm左右的底切(側(cè)蝕)。換句話說(shuō)，ito膜從zto膜的端部后退約10～15nm左右。由此，在zto膜的端部下面形成空隙(間距)sp。另外，關(guān)于上述底切的程度，從器件設(shè)計(jì)方面、成膜技術(shù)等工藝方面考慮，存在適當(dāng)?shù)臄?shù)值，能夠適宜調(diào)整。

接著，如圖8所示，在第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(zto膜)mo2上形成金屬膜mf作為導(dǎo)電性膜。該金屬膜mf成為源、漏電極sd。在第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(zto膜)mo2上例如使用dc磁控濺射法等以100nm左右的膜厚沉積mo膜作為金屬膜mf。作為金屬膜mf，除了鉬(mo)以外，還可以使用鉻(cr)、鎢(w)、鋁(al)、銅(cu)、鈦(ti)、鎳(ni)、鉭(ta)、銀(ag)、鋅(zn)等金屬的單層膜。另外，也可以使用含有上述多種金屬中的2種以上金屬的合金膜。另外，還可以使用由上述金屬構(gòu)成的膜和合金膜中的2種以上膜的層疊膜。例如，可以使用mo膜/al膜/mo膜的層疊膜。關(guān)于金屬膜mf的成膜，除了濺射法以外，還可以使用蒸鍍法、cvd法等。這里，優(yōu)選使用各向異性(定向性)高的成膜方法，以避免填埋在第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(zto膜)mo2的端部下面的空隙(間距)sp。例如，如果利用濺射法、蒸鍍法，則zto膜的端部下面的空隙(間距)sp難以被填埋，優(yōu)選作為金屬膜mf的成膜方法。

通過(guò)上述金屬膜mf的形成，從而層疊膜mo的側(cè)面(側(cè)壁)被金屬膜mf覆蓋。這時(shí)，在zto膜的端部下面殘留空隙(間距)sp。

接著，在金屬膜mf上形成光致抗蝕膜pr2，通過(guò)曝光、顯影處理將柵電極ge上方的光致抗蝕膜pr2除去。接著，將該光致抗蝕膜pr2作為掩模，對(duì)金屬膜mf進(jìn)行濕式蝕刻，從而形成源、漏電極sd(圖9)。作為蝕刻液，可以使用pan系蝕刻液等。這里，在金屬膜mf的蝕刻時(shí)，由于層疊膜mo的上層為對(duì)金屬膜mf的蝕刻液(這里為pan系蝕刻液)的耐性高的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(zto膜)mo2，因此能夠降低對(duì)層疊膜mo產(chǎn)生的蝕刻損傷。因此，成為溝道的層疊膜mo的特性良好，能夠提高晶體管特性。將這樣的金屬膜mf的蝕刻工序稱為bce(back-channel-etch、背溝道蝕刻)工藝。

接著，如圖10所示，在層疊膜mo和源、漏電極sd上形成保護(hù)膜pro。作為保護(hù)膜，例如可以使用氧化硅膜與氮化硅膜的層疊膜(sinx/siox)。例如，在層疊膜mo和源、漏電極sd上通過(guò)pe-cvd法等形成氧化硅膜，進(jìn)一步，在氧化硅膜上通過(guò)pe-cvd法等形成氮化硅膜。

通過(guò)以上工序，大致完成本實(shí)施方式的薄膜晶體管。

這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，由于將第1和第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(mo1、mo2)的層疊膜mo用作溝道層，并使下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1從上層的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2后退，因此能夠防止源、漏電極sd與下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的短路。由此，能夠得到特性良好的薄膜晶體管。

與此相對(duì)，在沒(méi)有使下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1從上層的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2后退而形成源、漏電極sd的比較例的情況下，源、漏電極sd與下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1短路，不具有晶體管特性。

圖11是表示本實(shí)施方式的比較例的半導(dǎo)體裝置(薄膜晶體管)的構(gòu)成的截面圖。比較例的半導(dǎo)體裝置，是在一邊參照?qǐng)D6一邊進(jìn)行說(shuō)明的層疊膜mo上，即在ito膜的端部與zto膜的端部相比向外側(cè)突出的狀態(tài)的層疊膜mo上形成源、漏電極sd而成的裝置。圖12是表示比較例的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的圖。(a)為截面sem照片，(b)為示意性地表示(a)的照片的圖。如圖12所示，在將光致抗蝕膜pr作為掩模對(duì)層疊膜(zto、ito)mo進(jìn)行蝕刻的情況下，層疊膜mo的端面成為錐形形狀(參照由虛線包圍的區(qū)域)。

在這種情況下，如圖11所示，由于源、漏電極sd與下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1接觸，因此在它們之間產(chǎn)生短路。這樣產(chǎn)生短路的薄膜晶體管，已經(jīng)無(wú)法進(jìn)行晶體管動(dòng)作。圖13是表示比較例的半導(dǎo)體裝置的電流-電壓特性的圖。在圖13中，橫軸為柵電壓(vg、[v])，縱軸為漏電流[a]，3個(gè)曲線圖是漏電壓(vd、[v])為0.1v、1v、10v時(shí)的曲線圖。由圖13可知，不能確認(rèn)到漏電流的上升，可知無(wú)法進(jìn)行晶體管動(dòng)作。

圖14是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的圖。(a)為截面sem照片，(b)為示意性地表示(a)的照片的圖。如圖14所示，可知通過(guò)將光致抗蝕膜pr作為掩模對(duì)層疊膜(zto、ito)mo進(jìn)行蝕刻，并進(jìn)一步進(jìn)行上述第2蝕刻，從而在層疊膜(zto、ito)mo的端面中，下層的ito后退。這樣，在使下層的ito后退而設(shè)置空隙sp的情況下，由于源、漏電極sd與下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1不接觸，因此能夠確認(rèn)良好的晶體管動(dòng)作。圖15是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電流-電壓特性的圖。即，表示使用zto/ito作為層疊膜mo時(shí)的電流-電壓特性。由圖15可知，能夠確認(rèn)到漏電流的上升，可知能夠進(jìn)行晶體管動(dòng)作。在圖15中，橫軸為柵電壓(vg、[v])，縱軸為漏電流[a]，上面3個(gè)曲線圖是漏電壓(vd、[v])為0.1v、1v、10v時(shí)的曲線圖。另外，下面的曲線圖表示載流子的遷移率(cm²/vs)。由該曲線圖可知，能夠確認(rèn)到遷移率39.5cm²/vs的良好晶體管特性。

通過(guò)形成上述本申請(qǐng)的溝道端部的結(jié)構(gòu)，從而能夠?qū)嵱玫刂圃?、利用具有良好?dǎo)通特性的層疊溝道結(jié)構(gòu)tft。能夠?qū)崿F(xiàn)8k等超高清顯示器的高亮度、高對(duì)比度、高動(dòng)態(tài)范圍化。

另外，根據(jù)在本實(shí)施方式中說(shuō)明的制造工序，使層疊膜mo的下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1以上層的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2作為掩模而進(jìn)行后退。即，不增加掩模且以工序數(shù)的最小限度的增加，就能夠制造特性良好的薄膜晶體管。即，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本工藝。另外，能夠避免制造工序的復(fù)雜化，并提高制造成品率。

另外，根據(jù)在本實(shí)施方式中說(shuō)明的制造工序，與使用激光退火的低溫多晶硅工藝不同，也可以應(yīng)用于大屏幕顯示器。激光退火工序不適于大面積的處理，但根據(jù)在本實(shí)施方式中說(shuō)明的制造工序，也能夠容易地應(yīng)對(duì)基板的大面積化。也就是說(shuō)，與使用激光退火的低溫多晶硅相比，能夠以更低的成本制造顯示器。

另外，在本實(shí)施方式中，使下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的端部與上層的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2的端部之間的距離l1和下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1與源、漏電極sd的距離l2顯示為相同程度(圖2)，但也可以是l1＞l2。圖16是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的其它構(gòu)成的截面圖。

在圖16中，下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1與源、漏電極sd的距離l2小于下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的端部與上層的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2的端部之間的距離l1(l1＞l2)。例如，在作為源、漏電極sd的金屬膜的成膜時(shí)(參照?qǐng)D8)，即使少量金屬膜進(jìn)入了上層的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2的端部下面，只要確保下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1與源、漏電極sd的距離l2，就能夠防止它們之間的短路。

(關(guān)于蝕刻液)

在上述制造工序中，作為用于對(duì)第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(ito膜)mo1和第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(zto膜)mo2的層疊膜mo進(jìn)行蝕刻的第1蝕刻液，使用了草酸系蝕刻液，作為用于對(duì)下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(ito膜)mo1進(jìn)行蝕刻的第2蝕刻液，使用了稀硝酸(約0.7％)，但也可以使用其它的蝕刻液。

第1蝕刻液為能夠蝕刻第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(zto膜)mo2和金屬氧化物半導(dǎo)體膜(ito膜)mo1的蝕刻液。各自的蝕刻速率優(yōu)選例如與第2蝕刻液的情況相比更接近。特別是，草酸系蝕刻液的通用性高，適合用作第1蝕刻液。草酸系蝕刻液為至少含有草酸的蝕刻液。

對(duì)于第2蝕刻液，第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(ito膜)mo1的蝕刻速率r1大于第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(zto膜)mo2的蝕刻速率r2(r1＞r2)。其為下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(ito膜)mo1更容易被蝕刻的蝕刻液。作為這樣的第2蝕刻液，除了稀硝酸以外，還可以使用硫酸、鹽酸、氫氟酸等。硫酸的濃度例如可以使用1.0％左右的濃度，鹽酸的濃度可以使用例如為0.4％左右的濃度，氫氟酸的濃度可以使用例如為0.03％左右的濃度。這里的濃度以重量％計(jì)。另外，上述濃度為一個(gè)例子，包括處理時(shí)間，都能夠適宜調(diào)整。除此之外，可以使用pan系的蝕刻液、磷酸-硝酸系的蝕刻液。pan系的蝕刻液含有磷酸、硝酸和乙酸。磷酸-硝酸系的蝕刻液含有磷酸和硝酸。

表1是表示金屬氧化物半導(dǎo)體膜與蝕刻液的蝕刻速率的關(guān)系的表。例如，示出了在使用上述蝕刻液時(shí)的zto膜、ito膜在常溫(25℃)下的蝕刻速率。另外，在表1中，括號(hào)內(nèi)的數(shù)值為在40℃的蝕刻速率。另外，在該表1中，除了ito膜以外，還示出了關(guān)于izo膜、igzo膜的蝕刻速率。

表1

在本實(shí)施方式中，作為高載流子密度的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜，使用了ito膜，但也可以使用izo膜、igzo膜。對(duì)于這些膜的應(yīng)用例在實(shí)施方式2中進(jìn)行說(shuō)明。

(實(shí)施方式2)

在本實(shí)施方式中，對(duì)于作為第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1使用了izo膜的情況(第1例)、以及使用了igzo膜的情況(第2例)進(jìn)行說(shuō)明。

(第1例)

在上述實(shí)施方式1中，作為第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1使用了ito膜，但也可以使用izo膜。另外，除了第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的具體的膜種類以外，與實(shí)施方式1的情況同樣。即，與一邊參照?qǐng)D1等一邊進(jìn)行說(shuō)明的構(gòu)成是同樣的，能夠通過(guò)與一邊參照?qǐng)D3～圖10一邊進(jìn)行說(shuō)明的制造工序同樣的工序來(lái)形成。

本第1例的半導(dǎo)體裝置與實(shí)施方式1的情況同樣為底柵/頂接觸結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管(參照?qǐng)D1、圖2)。

在該本第1例的半導(dǎo)體裝置中，上述層疊膜mo具有第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(第1半導(dǎo)體膜)mo1和配置在其上方的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(第2半導(dǎo)體膜)mo2。第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(第1半導(dǎo)體膜)mo1為izo膜。izo膜的膜厚例如為4nm左右。izo(in-zn-o、氧化銦鋅、銦鋅復(fù)合氧化物)膜為含有鋅、銦和氧作為主要成分的金屬氧化物。換句話說(shuō)，為含有氧化鋅(zno)和氧化銦(ino2)的金屬氧化物。

而且，第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(第2半導(dǎo)體膜)mo2為zto膜。zto膜的膜厚例如為50nm左右。zto(zinc-tinoxide、氧化鋅錫)膜為含有錫、鋅和氧作為主要成分的金屬氧化物。換句話說(shuō)，為含有氧化錫和氧化鋅的金屬氧化物。

zto膜的載流子密度為1.2×10¹⁶cm^-3左右，izo膜的載流子密度為1×10¹⁹cm^-3左右。這樣，通過(guò)使用izo膜，使得載流子密度提高，從而與實(shí)施方式1的情況同樣地能夠?qū)崿F(xiàn)上述導(dǎo)通特性的提高、動(dòng)作的高速化、關(guān)斷泄漏的減少等效果。進(jìn)一步，即使進(jìn)行微細(xì)化也能夠維持充分的晶體管特性，能夠?qū)崿F(xiàn)超高清顯示器的高亮度、高對(duì)比度。

而且，下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的端部與上層的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2的端部相比后退(參照?qǐng)D1、圖2)。因此，在下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1與源、漏電極sd之間產(chǎn)生間隙(空隙sp)。

因此，通過(guò)使下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的端部后退，能夠確保下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1與源、漏電極sd的距離l2，能夠防止源、漏電極sd與下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的短路。由此，能夠提高晶體管特性。

第1例的半導(dǎo)體裝置的制造工序與實(shí)施方式1的情況同樣(圖3～圖10)。即，在基板sub上形成柵電極ge，在其上形成柵絕緣膜gi。然后，在柵絕緣膜gi上形成第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1，進(jìn)一步，在第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1上形成第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2。這里，作為第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1，例如使用dc磁控濺射法以4nm左右的膜厚沉積izo膜。例如，可以使用鋅組成10at％、銦組成90at％的靶材，在成膜條件：常溫、成膜壓力0.5pa、濺射氣體ar/o2混合氣體(氧添加比例約50％)、dc功率50w下成膜izo膜。

接著，在第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1上連續(xù)成膜第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2。作為第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2，例如使用dc磁控濺射法以50nm左右的膜厚沉積zto膜。例如，可以使用錫組成30at％、鋅組成70at％的靶材(添加al500ppm)，在成膜條件：常溫、成膜壓力0.5pa、濺射氣體ar/o2混合氣體(氧添加比例約10％)下成膜zto膜。

如此操作，能夠形成第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(izo膜)mo1和配置在其上方的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(zto膜)mo2的層疊膜mo。

接著，通過(guò)對(duì)層疊膜mo進(jìn)行第1蝕刻，從而形成上述形狀的層疊膜mo。作為蝕刻液，可以使用草酸系蝕刻液。蝕刻時(shí)間為3～4分鐘左右。草酸系蝕刻液為在ito膜等金屬氧化物的蝕刻中通常使用的蝕刻液。草酸系蝕刻液能夠蝕刻zto膜，關(guān)于蝕刻速率(nm/min)，izo膜為290，而zto膜為215，蝕刻速率為相同程度。因此，此時(shí)在層疊膜mo的端部處，蝕刻端面能夠成為錐形形狀(參照?qǐng)D6)。但是，由于蝕刻速率為相同程度，因此錐角比實(shí)施方式1(圖6)時(shí)大。

接著，通過(guò)對(duì)下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(ito膜)mo1進(jìn)行第2蝕刻，從而在上層的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(zto膜)mo2的端部下面形成底切。作為蝕刻液，可以使用稀硫酸(約0.1％)。蝕刻時(shí)間為2～3分鐘左右。關(guān)于稀硫酸(約0.1％)的蝕刻速率，izo膜為43，而相對(duì)于此，zto膜為0.8，與izo膜相比zto膜的蝕刻速率小，因此僅izo膜被選擇性地蝕刻。因此，形成距zto膜的端部約10～20nm左右的底切(側(cè)蝕)。換句話說(shuō)，距zto膜的端部約10～20nm左右的izo膜發(fā)生后退。由此，在zto膜的端部下面形成空隙(間距、sp)(參照?qǐng)D7)。

這里，作為蝕刻液使用稀硫酸(約0.1％)，但也可以使用磷酸-硫酸系蝕刻液。磷酸-硫酸系蝕刻液通常用作mo、cu的蝕刻液。在使用磷酸-硫酸系蝕刻液的情況下，蝕刻時(shí)間為20秒左右即可。相對(duì)于該磷酸-硫酸系蝕刻液，zto膜具有充分的耐性，不易被蝕刻。因此，izo膜從zto膜的端部后退。

接著，在第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(zto膜)mo2上形成金屬膜(mf)作為導(dǎo)電性膜，通過(guò)進(jìn)行濕式蝕刻來(lái)形成源、漏電極sd。接著，在層疊膜mo和源、漏電極sd上形成保護(hù)膜pro。通過(guò)以上的工序大致完成本第1例的薄膜晶體管。

這樣，在本第1例中，也將第1和第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(mo1、mo2)的層疊膜mo用作溝道層，使下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1從上層的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2后退，因此能夠防止源、漏電極sd與下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的短路。由此，能夠得到良好的晶體管特性。圖17是表示本實(shí)施方式的第1例的半導(dǎo)體裝置的電流-電壓特性的圖。即，表示使用zto/izo作為層疊膜mo時(shí)的電流-電壓特性。在圖17中，橫軸為柵電壓(vg、[v])，縱軸為漏電流[a]，上面3個(gè)曲線圖是漏電壓(vd、[v])為0.1v、1v、10v時(shí)的曲線圖。另外，最下面的曲線圖為表示載流子的遷移率(cm²/vs)的曲線圖。由圖17可知，能夠確認(rèn)到漏電流的上升，可知能夠進(jìn)行晶體管動(dòng)作。另外，由最下面的曲線圖可知，能夠確認(rèn)到遷移率30.7cm²/vs的良好晶體管特性。

另外，在本第1例中，也可以使用草酸系蝕刻液作為第1蝕刻液，作為第2蝕刻液，除了稀硫酸、磷酸-硝酸系的蝕刻液以外，也可以使用硝酸、鹽酸、氫氟酸、pan系蝕刻液等(參照表1)。

(第2例)

在上述實(shí)施方式1中，作為第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1使用了ito膜，但也可以使用igzo膜。另外，除了第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的具體的膜種類以外，與實(shí)施方式1的情況同樣。即，與一邊參照?qǐng)D1等一邊進(jìn)行說(shuō)明的構(gòu)成是同樣的，能夠通過(guò)與一邊參照?qǐng)D3～圖10一邊進(jìn)行說(shuō)明的制造工序同樣的工序來(lái)形成。

本第2例的半導(dǎo)體裝置與實(shí)施方式1的情況同樣為底柵/頂接觸結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管(參照?qǐng)D1、圖2)。

在該本第2例的半導(dǎo)體裝置中，上述層疊膜mo具有第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(第1半導(dǎo)體膜)mo1和配置在其上方的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(第2半導(dǎo)體膜)mo2。第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(第1半導(dǎo)體膜)mo1為igzo膜。igzo膜的膜厚例如為25nm左右。igzo(in-ga-zn-o、氧化銦鎵鋅、銦鎵鋅復(fù)合氧化物)膜為含有鋅、銦、鎵和氧的金屬氧化物。

并且，第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(第2半導(dǎo)體膜)mo2為zto膜。zto膜的膜厚例如為5nm左右。zto(zinc-tinoxide、氧化鋅錫)膜為含有錫、鋅和氧的金屬氧化物。換句話說(shuō)，為含有氧化錫和氧化鋅的金屬氧化物。例如，有時(shí)表示為zn2sno4，但有時(shí)組成比會(huì)變化。

zto膜的載流子密度為7×10¹⁶cm^-3左右，igzo膜的載流子密度為5×10¹⁸cm^-3左右。這樣，通過(guò)使用igzo膜，使得載流子密度的提高，從而與實(shí)施方式1的情況同樣地能夠?qū)崿F(xiàn)上述導(dǎo)通特性的提高、動(dòng)作的高速化、關(guān)斷泄漏的減少等效果。進(jìn)一步，即使進(jìn)行微細(xì)化也能夠維持充分的晶體管特性，能夠?qū)崿F(xiàn)顯示器的高亮度、高對(duì)比度。

而且，下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的端部與上層的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2的端部相比后退(參照?qǐng)D1、圖2)。因此，在下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1與源、漏電極sd之間產(chǎn)生有間隙(空隙sp)。

這樣，通過(guò)使下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的端部后退，從而能夠確保下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1與源、漏電極sd的距離l2，能夠防止源、漏電極sd與下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的短路。由此，能夠提高晶體管特性。

第2例的半導(dǎo)體裝置的制造工序與實(shí)施方式1的情況同樣(圖3～圖10)。即，在基板sub上形成柵電極ge，在其上形成柵絕緣膜gi。然后，在柵絕緣膜gi上形成第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1，進(jìn)一步，在第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1上形成第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2。這里，作為第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1，例如使用dc磁控濺射法以5nm左右的膜厚沉積igzo膜。例如，可以使用in:ga:zn組成為4:1:1、2:2:1、或1:1:1的靶材，在成膜條件：常溫、成膜壓力0.5pa、濺射氣體ar/o2混合氣體(氧添加比例約10％)、dc功率50w下，成膜igzo膜。

接著，在第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1上連續(xù)成膜第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2。作為第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2，例如使用dc磁控濺射法以25nm左右的膜厚沉積zto膜。例如，可以使用錫組成30at％、鋅組成70at％的靶材(添加al：300ppm、添加si：100ppm)，在成膜條件：常溫、成膜壓力0.5pa、濺射氣體ar/o2混合氣體(氧添加比例約10％)下，成膜zto膜。

如此操作，能夠形成第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(igzo膜)mo1和配置在其上方的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(zto膜)mo2的層疊膜mo。

接著，通過(guò)對(duì)層疊膜mo進(jìn)行第1蝕刻，從而形成上述形狀的層疊膜mo。作為蝕刻液，可以使用草酸系蝕刻液。蝕刻時(shí)間為3～4分鐘左右。草酸系蝕刻液為在ito膜等金屬氧化物的蝕刻中通常使用的蝕刻液。草酸系蝕刻液能夠蝕刻zto膜，關(guān)于蝕刻速率(nm/min)，igzo膜為220～290，而zto膜為215，蝕刻速率為相同程度。因此，此時(shí)在層疊膜mo的端部處，蝕刻端面能夠成為錐形形狀(參照?qǐng)D6)。但是，由于蝕刻速率為相同程度，因此錐角比實(shí)施方式1(圖6)時(shí)大。

接著，通過(guò)對(duì)下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜(igzo膜)mo1進(jìn)行第2蝕刻，從而在上層的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(zto膜)mo2的端部下面形成底切。作為蝕刻液，可以使用稀硫酸(約0.1％)。關(guān)于稀硫酸(約0.1％)的蝕刻速率，igzo膜為43～52，而zto膜為0.8，與igzo膜相比zto膜的蝕刻速率小，因此僅igzo膜被選擇性地蝕刻。因此，在zto膜的端部下面形成底切(側(cè)蝕刻)，在zto膜的端部下面形成空隙(間距、sp)(參照?qǐng)D7)。

接著，在第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(zto膜)mo2上形成金屬膜mf作為導(dǎo)電性膜，通過(guò)進(jìn)行濕式蝕刻，形成源、漏電極sd。接著，在層疊膜mo和源、漏電極sd上形成保護(hù)膜pro。通過(guò)以上的工序大致完成本第2例方式的薄膜晶體管。

這樣，在本第2例中，也將第1和第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜(mo1、mo2)的層疊膜mo用作溝道層，使下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1從上層的第2金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo2后退，因此能夠防止源、漏電極sd與下層的第1金屬氧化物半導(dǎo)體膜mo1的短路。由此，能夠得到良好的晶體管特性。圖18是表示本實(shí)施方式的第2例的半導(dǎo)體裝置的電流-電壓特性的圖。即，表示在使用了zto/igzo作為層疊膜mo時(shí)的電流-電壓特性。(a)表示in:ga:zn組成為4:1:1的半導(dǎo)體裝置的電流-電壓特性，(b)表示in:ga:zn組成為2:2:1的半導(dǎo)體裝置的電流-電壓特性，(c)表示in:ga:zn組成為1:1:1的半導(dǎo)體裝置的電流-電壓特性。在圖18中，橫軸為柵電壓(vg、[v])，縱軸為漏電流[a]，上面3個(gè)曲線圖為漏電壓(vd、[v])為0.1v、1v、10v時(shí)的曲線圖。另外，最下面的曲線圖為表示載流子的遷移率(cm²/vs)的曲線圖。由圖18的(a)～(c)的曲線圖可知，在使用任一組成的igzo的情況下，都能夠確認(rèn)到漏電流的上升，可知能夠進(jìn)行晶體管動(dòng)作。另外，由圖18(a)～(c)的各曲線圖的最下面的曲線圖可知，在使用任一組成的igzo的情況下，都能夠確認(rèn)到遷移率良好的晶體管特性。具體地說(shuō)，(a)所示的in:ga:zn組成為4:1:1的半導(dǎo)體裝置的遷移率為20cm²/vs。另外，(b)所示的in:ga:zn組成為2:2:1的半導(dǎo)體裝置的遷移率為17.8cm²/vs，(c)所示的in:ga:zn組成為1:1:1的半導(dǎo)體裝置的遷移率為12.5cm²/vs。在使用igzo的情況下，其遷移率與in組成成正比，在上述情況下in組成為4(in:ga:zn組成為4:1:1)時(shí)顯示最大的遷移率。

igzo膜對(duì)pan系蝕刻液等的耐性不充分，容易被蝕刻。因此，在使用單層igzo膜作為半導(dǎo)體膜(mo)的情況下，不能耐受源、漏電極sd形成時(shí)的蝕刻。因此，無(wú)法采用低成本的bce工藝。然而，如本第2例那樣使用zto/igzo作為層疊膜mo的情況下，由于對(duì)pan系蝕刻液等的耐性大的zto膜成為蝕刻阻擋層(etchingstopper)，因此可以采用igzo膜作為半導(dǎo)體膜(mo)。

另外，在本第2例中，也可以使用草酸系蝕刻液作為第1蝕刻液，作為第2蝕刻液，除了稀硫酸以外，也可以使用硝酸、鹽酸、氫氟酸等(參照表1)。除此之外，還可以使用pan系的蝕刻液、磷酸-硝酸系的蝕刻液。

(實(shí)施方式3)

在上述實(shí)施方式1、2中說(shuō)明的薄膜晶體管的應(yīng)用例沒(méi)有限制，例如能夠應(yīng)用于在顯示器(液晶顯示裝置、半導(dǎo)體裝置)等電光學(xué)裝置中使用的有源矩陣基板(陣列基板)。

圖19是表示有源矩陣基板的構(gòu)成的電路圖。另外，圖20是表示有源矩陣基板的構(gòu)成的平面圖。

如圖19所示，陣列基板在顯示部(顯示區(qū)域)內(nèi)具有配置在y方向上的多根數(shù)據(jù)線dl(源線)和配置在x方向上的多根柵線gl。另外，各像素以矩陣狀多個(gè)配置在數(shù)據(jù)線dl與柵線gl的交點(diǎn)處。該像素具有像素電極pe和薄膜晶體管t。例如，數(shù)據(jù)線dl由數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路ddc驅(qū)動(dòng)，另外，柵線gl由柵線驅(qū)動(dòng)電路gdc驅(qū)動(dòng)。

如圖20所示，例如，薄膜晶體管t的柵電極ge與在x方向上延伸的柵線gl連接。這里，柵電極ge與柵線gl成為一體。在該柵電極ge的上層隔著柵絕緣膜配置有半導(dǎo)體膜(mo)，在該半導(dǎo)體膜(mo)的兩側(cè)配置有源、漏電極sd。源、漏電極sd中，例如源電極(圖20中的左側(cè))與在y方向上延伸的數(shù)據(jù)線dl連接，漏電極(圖20中的右側(cè))與像素電極pe連接。

通過(guò)在這樣的陣列基板與形成有對(duì)電極的對(duì)向基板之間密封液晶，從而形成顯示器。

在顯示器中，若掃描信號(hào)被供給至柵線gl，則薄膜晶體管t變成導(dǎo)通狀態(tài)，通過(guò)該導(dǎo)通的薄膜晶體管t，將來(lái)自在圖中y方向上延伸的數(shù)據(jù)線dl的影像信號(hào)供給至像素電極pe。因此，由柵線gl與數(shù)據(jù)線dl選擇的像素部成為顯示狀態(tài)。

這樣，使用在實(shí)施方式1、2中說(shuō)明的薄膜晶體管作為顯示器的薄膜晶體管，從而能夠提高顯示器的特性。具體地說(shuō)，如上所述，即使應(yīng)用于被稱為4k、8k的高清顯示器中，并且薄膜晶體管隨著像素尺寸的微細(xì)化而進(jìn)行微細(xì)化，也能夠確保每單位面積的電流值。換句話說(shuō)，即使進(jìn)行微細(xì)化也能夠維持充分的晶體管特性，能夠?qū)崿F(xiàn)超高清顯示器的高亮度、高對(duì)比度。

另外，上述中，在構(gòu)成像素的薄膜晶體管t中應(yīng)用了上述實(shí)施方式1、2的薄膜晶體管，但也可以作為上述的數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路ddc、柵線驅(qū)動(dòng)電路gdc中的邏輯電路應(yīng)用上述實(shí)施方式1、2的薄膜晶體管。

另外，作為有機(jī)el(電致發(fā)光)的背板用的薄膜晶體管，也可以使用上述實(shí)施方式1、2的薄膜晶體管。有機(jī)el需要大電流驅(qū)動(dòng)，適合使用上述實(shí)施方式1、2的薄膜晶體管。

以上，對(duì)于由本發(fā)明人等完成的發(fā)明根據(jù)其實(shí)施方式進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，不言而喻在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變更。

例如，對(duì)于上述實(shí)施方式中所示的各膜的膜厚、成膜方法、加工(蝕刻)方法等，當(dāng)然根據(jù)制造的器件所要求的特性，能夠進(jìn)行各種變更。另外，在不脫離發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)，能夠?qū)⒛硞€(gè)實(shí)施方式的構(gòu)成的一部分替換為其它實(shí)施方式的構(gòu)成，另外，能夠在某個(gè)實(shí)施方式的構(gòu)成中添加其它實(shí)施方式的構(gòu)成。另外，對(duì)于各實(shí)施方式的構(gòu)成的一部分，能夠進(jìn)行其它構(gòu)成的追加、刪除、替換。