薄膜晶體管及薄膜晶體管的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的一種薄膜晶體管（100)，在柵極(20)和溝道（44)之間具備作為包含鑭和鋯的氧化物（可包含不可避免的雜質(zhì)；這一點對于氧化物均相同）的柵絕緣層（34)，溝道（44)是由包含銦和鋅，并且包含將銦作為1時原子數(shù)比為0.015以上且0.075以下的鋯（Zr)的第一氧化物；包含銦，并且包含將所述銦（In)作為1時原子數(shù)比為0.055以上且0.16以下的鋯（Zr)的第二氧化物;或者包含銦，并且包含將所述銦作為1時原子數(shù)比為0.055以上且0.16以下的鑭的第三氧化物，構(gòu)成的溝道用氧化物。
【專利說明】薄膜晶體管及薄膜晶體管的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管及薄膜晶體管的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有技術(shù)中，公開了一種以由低驅(qū)動電壓進行高速整流（switching)作為目 的，并且作為柵絕緣層采用了鐵電材料（例如，BLT(Bi 4_xLaxTi3012)、ΡΖΤ(ΡΜΖι· χ，?νχ)〇3)) 的薄膜晶體管。另一方面，還公開了一種如下薄膜晶體管：以提高載流子濃度為目的，將氧 化物導(dǎo)電材料（例如，銦錫氧化物（ΙΤ0)、氧化鋅（ΖηΟ)、或LSCOaaxSrgCuOj)用作溝道溝 道的薄膜晶體管（專利文獻1)。
[0003] 此時，上述薄膜晶體管的制造方法如下：首先，作為柵極，Ti及pt的層疊膜通過電 子束蒸鍍法形成；在該柵極上，通過溶膠-凝膠法形成由上述BLT或PZT構(gòu)成的柵絕緣層； 進一步地，在該柵絕緣層上，通過RF濺射法形成由ΙΤ0構(gòu)成的溝道；接著，在該溝道上，通過 電子束蒸鍍法來形成Ti及Pt，從而形成源極和漏極；此后，通過rie法及濕式蝕刻法（HF和 HC1的混合溶液），使得元件區(qū)域從其他元件區(qū)域分離（專利文獻1)。本申請發(fā)明人，也對 能夠適當?shù)匕l(fā)揮作為薄膜晶體管的功能的氧化物的選擇和組合進行了探討（專利文獻2)。 現(xiàn)有技術(shù)文獻： 專利文獻 專利文獻1 :日本國特開2006-121029號公報 專利文獻 2 :W02011/138958


【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明要解決的課題
[0005] 但是，在現(xiàn)有的薄膜晶體管中，雖然存在一些形成柵絕緣層或溝道通過復(fù)合氧化 物形成的示例，但是作為實現(xiàn)薄膜晶體管的高特性的材料及用于該材料的適當?shù)闹圃旆椒?的選擇尚未成功。另外，在柵絕緣層及/或溝道各自的高性能化的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)作為層疊這 些時的整體的性能提高，也是實現(xiàn)薄膜晶體管的高性能化所必須解決的一個技術(shù)問題。 [0006]另外，在現(xiàn)有技術(shù)中，真空處理或使用光刻法的工藝等需要較長時間、及/或高昂 設(shè)備的工藝是常見的，因此，原材料或制造能源的使用效率變得非常差。在釆用了如上所述 的制造方法的情況下，為制造薄膜晶體管需要更多處理和更長時間，因此，從工業(yè)性及量產(chǎn) 性的觀點來看并不優(yōu)選。另外，在現(xiàn)有技術(shù)中，還存在比較難以實現(xiàn)大面積化的問題。
[0007] 本發(fā)明通過解決上述諸多問題中的至少一個，實現(xiàn)至少將氧化物用于溝道及柵絕 緣層的薄膜晶體管的高性能化、或這種薄膜晶體管的制造工藝的簡便化和節(jié)能化。由此，本 發(fā)明對工業(yè)性及量產(chǎn)性優(yōu)異的薄膜晶體管的提供作出了很大的貢獻。 解決課題的方法
[0008] 本申請的發(fā)明人從現(xiàn)有的很多氧化物中，對能夠使柵極、柵絕緣層、及/或溝道的 功能適當?shù)匕l(fā)揮的氧化物的選擇和組合反復(fù)進行了銳意研究和分析。得出了如下兩個饒有 興趣的見解。
[0009] 其中一個是，抑制溝道中的氧的過度氧缺損（oxygen deficiency)對提高薄膜晶體 管的各種特性作出很大貢獻。具體地，在作為溝道采用了由銦（In)和鋅（Zn)構(gòu)成的氧化 物、或由銦（In)構(gòu)成的氧化物的情況下，容易產(chǎn)生氧的缺損狀態(tài)，因此，會處于難以發(fā)揮作 為溝道的功能的狀態(tài)是顯而易見的。于是，在經(jīng)過重復(fù)試驗錯誤之后,本申請的發(fā)明人得知 導(dǎo)入某種新的元素，可抑制氧的缺損，并且可有助于形成適度的氧缺損狀態(tài)。通過進一步的 分析和探討，得知就該新的元素而言，與沒有加入該元素的情況相比，還可有助于促進無定 形化。
[0010]另外一個是，通過選擇溝道的材料，實現(xiàn)了薄膜晶體管的制造工藝在較低溫度下 的處理。
[0011] 對于上述任一個見解而言，均是基于本申請的發(fā)明人的多次試驗錯誤和詳細分析 f結(jié)果，通過組合與某種特定的氧化物層的柵絕緣層形成良好界面的溝道材料，可以實現(xiàn) 高性能的薄膜晶體管。而且，本申請的發(fā)明人得知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過可以大幅度地實 現(xiàn)簡便化及節(jié)能化且還容易實現(xiàn)大面積化的工藝，能夠制造這些氧化物。本發(fā)明是根據(jù)上 述各觀點作出的。 t〇〇12] 本發(fā)明的一種薄膜晶體管，在柵極和溝道之間具備作為由鑭（La)和鋯（Zr)構(gòu)成 的氧化物（可包含不可避免的雜質(zhì)）的柵絕緣層。此外，對于該薄膜晶體管而言，上述溝道 由如下（1)-(3)構(gòu)成的溝道用氧化物。 (1) 包含銦（In)和鋅（Zn)，并且包含將該銦（In)作為1時原子數(shù)比為0.015以上且 0.075以下的鋯（Zr)的第一氧化物（可包含不可避免的雜質(zhì)）。 (2) 包含銦（In)，并且包含將所述銦（In)作為1時原子數(shù)比為〇· 〇55以上且0. 16以 下的鋯（Zr)的第二氧化物（可包含不可避免的雜質(zhì)）。 (3) 包含銦（In)，并且包含將所述銦（In)作為1時原子數(shù)比為〇. 055以上且0. 16以 下的鑭（La)的第三氧化物（可包含不可避免的雜質(zhì)）。
[0013] 根據(jù)該薄膜晶體管，可以抑制在由銦（In)和鋅（Zn)構(gòu)成的氧化物或由銦（In)構(gòu) 成的氧化物的情況下難以抑制的過度的氧缺損，因此，能夠顯著地提高作為薄膜晶體管的 各種特性（例如，磁滯（hysteresis)現(xiàn)象的減少、0N/0FF比、或亞閾值特性（SS))。另外， 根據(jù)該薄膜晶體管，通過包含規(guī)定量的鋯（Zr)或規(guī)定量的鑭（La)，可以比較容易形成在由 銦（In)構(gòu)成的氧化物的情況下難以形成的非晶（amorphous)相，因此，能夠提高氧化物層 的平坦性。此外，可以形成結(jié)晶化溫度高且穩(wěn)定的非晶相，因此，可以形成與柵絕緣層的良 好的界面。進一步地，可以比較容易形成非晶相，因此能夠?qū)崿F(xiàn)作為層的氧化物在成型性上 的改善（例如，基于模壓加工的容易化及/或模壓加工的成型后的精度提高）。
[0014] 另外，本發(fā)明的一種薄膜晶體管的制造方法，將柵絕緣層形成工藝設(shè)置在柵極層 的形成工藝和用于形成溝道用氧化物（可包含不可避免的雜質(zhì)）的溝道的形成工藝之間， 其中，所述柵絕緣層形成工藝，其將以包含鑭（La)的前驅(qū)體及包含鋯（Zr)的前驅(qū)體作為溶 質(zhì)的前驅(qū)體溶液的柵絕緣層用前驅(qū)體溶液作為原材料的柵絕緣層用前驅(qū)體層，在含氧氣氛 中進行加熱，由此使由鑭（La)和鋯（Zr)構(gòu)成的氧化物（可包含不可避免的雜質(zhì)）的柵絕 緣層以與柵極層接觸的方式形成。此外，在該薄膜晶體管的制造方法中，所述溝道的形成工 藝是在含氧氣氛中加熱將如下（1)-(3)的各前驅(qū)體溶液作為原材料的溝道用前驅(qū)體層的 工藝， (1) 以包含銦（In)的前驅(qū)體、包含鋅（Zn)的前驅(qū)體、及包含將所述銦（In)作為1時原 子數(shù)比為〇· 015以上且0· 〇75以下的鋯（Zr)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的第一前驅(qū)體溶液； (2) 以包含銦（In)的前驅(qū)體及包含將所述銦（In)作為1時原子數(shù)比為〇. 〇55以上且 〇· 16以下的鋯（Zr)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的第二前驅(qū)體溶液； (3) 以包含銦（In)的前驅(qū)體及包含將所述銦（In)作為1時原子數(shù)比為〇. 〇55以上且 〇· 16以下的鑭（La)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的第三前驅(qū)體溶液。 進一步地，在該薄膜晶體管的制造方法中，所述溝道的形成工藝是通過在含氧氣氛中 加熱所述溝道用前驅(qū)體層，形成如下（4)-(6)的溝道用氧化物的工藝， (4) 包含銦（In)和鋅（Zn)，并且包含將所述銦（In)作為1時原子數(shù)比為0.015以上 且0.075以下的鋯（Zr)的第一氧化物（可包含不可避免的雜質(zhì)）； (5) 包含銦（In)，并且包含將所述銦（In)作為1時原子數(shù)比為〇. 055以上且0. 16以 下的鋯（Zr)的第二氧化物（可包含不可避免的雜質(zhì)）； (6) 包含銦（In)，并且包含將所述銦（In)作為1時原子數(shù)比為〇. 055以上且0. 16以 下的鑭（La)的第三氧化物（可包含不可避免的雜質(zhì)）。
[0015] 根據(jù)該薄膜晶體管的制造方法，可以抑制在由銦（In)和鋅（Zn)構(gòu)成的氧化物或 由銦（In)構(gòu)成的氧化物的情況下難以抑制的過度的氧缺損，因此，能夠制造作為薄膜晶體 管的各種特性（例如，磁滯現(xiàn)象的減少、ΟΝ/OFF比、或亞閾值特性（SS))優(yōu)異的薄膜晶體 管。此外，根據(jù)該薄膜晶體管的制造方法，通過不采用光刻法的比較簡化的處理（例如，噴 墨法、絲網(wǎng)印刷（screen printing)法、凹版/凸版印刷法、或納米壓印法）可以形成柵絕 緣層及溝道。此外，還容易實現(xiàn)大面積化。從而，根據(jù)該薄膜晶體管的制造方法，能夠提供 工業(yè)性及量產(chǎn)性優(yōu)異的薄膜晶體管的制造方法。進一步地，根據(jù)該薄膜晶體管的制造方法， 通過包含規(guī)定量的鋯（Zr)或規(guī)定量的鑭（La)，可以比較容易形成在由銦（In)構(gòu)成的氧化 物的情況下難以形成的非晶相，因此，能夠制造具備具有高平坦性的有氧化物層的薄膜晶 體管。此外，可以比較容易形成非晶相，因此可以形成與柵絕緣層接觸良好的界面。進一步 地，由于可以比較容易形成非晶相，能夠?qū)崿F(xiàn)作為層的氧化物在成型性上的改善（例如，基 于模壓加工的容易化及/或模壓加工的成型后的精度的提高）。
[0016] 另外，本發(fā)明的另一種薄膜晶體管，在柵極和溝道之間具備由鑭（La)和鋯（Zr)構(gòu) 成的氧化物（可包含不可避免的雜質(zhì)）的柵絕緣層，所述溝道是由銦（In)、鋅（Zn)、及錫 (Sn)構(gòu)成的第四氧化物（可包含不可避免的雜質(zhì)）；或由銦（In)和鋅（ Zn)構(gòu)成的第五氧 化物（可包含不可避免的雜質(zhì)）。
[0017] 根據(jù)該薄膜晶體管，由于作為溝道采用上述第四氧化物或第五氧化物，并且作為 柵絕緣層采用由鑭（La)和鋯（Zr)構(gòu)成的氧化物，因此，能夠顯著地提高作為薄膜晶體管的 各種特性（例如，場效應(yīng)遷移率、磁滯現(xiàn)象的減少、0N/0FF比、或亞閾值特性（SS))。
[0018] 另外，本發(fā)明的另一種薄膜晶體管的制造方法，將柵絕緣層形成工藝設(shè)置在柵極 層的形成工藝和用于形成溝道用氧化物（可包含不可避免的雜質(zhì)）的溝道的形成工藝之 間，其中，所述柵絕緣層形成工藝，其在含氧氣氛中進行加熱將以包含鑭（La)的前驅(qū)體及 包含鋯（Zr)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的前驅(qū)體溶液的柵絕緣層用前驅(qū)體溶液作為原材料的柵絕 緣層用前驅(qū)體層，由此使由鑭（La)和鋯（Zr)構(gòu)成的氧化物（可包含不可避免的雜質(zhì)）的 柵絕緣層與柵極層接觸而形成的柵絕緣層形成工藝。此外，在該薄膜晶體管的制造方法中， 所述溝道的形成工藝包括在含氧氣氛中加熱將如下（1)-(2)的各前驅(qū)體溶液作為原材料 的溝道用前驅(qū)體層的工藝， (1) 以包含銦（In)的前驅(qū)體、包含鋅（Zn)的前驅(qū)體、及包含錫（Sn)的前驅(qū)體作為溶質(zhì) 的第四前驅(qū)體溶液； (2) 以包含銦（In)的前驅(qū)體及包含鋅（Zn)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的第五前驅(qū)體溶液。 進一步地，在該薄膜晶體管的制造方法中，所述溝道的形成工藝是：通過在含氧氣氛中 加熱所述溝道用前驅(qū)體層，形成如下（3)-(4)的溝道用氧化物的工藝， (3) 由銦（In)、鋅（Zn)、及錫（Sn)構(gòu)成的第四氧化物； (4) 由銦（In)和鋅（Zn)構(gòu)成的第五氧化物。
[0019] 根據(jù)該薄膜晶體管的制造方法，作為溝道采用上述第四氧化物或第五氧化物，并 且作為柵絕緣層采用由鑭（La)和鋯（Zr)構(gòu)成的氧化物，因此，能夠制造作為薄膜晶體管的 各種特性（例如，場效應(yīng)遷移率、磁滯現(xiàn)象的減少、0N/0FF比、或亞閾值特性（SS))優(yōu)異的薄 膜晶體管。此外，根據(jù)該薄膜晶體管的制造方法，通過不使用光刻法的比較簡化的處理（例 如，噴墨法、絲網(wǎng)印刷法、凹版/凸版印刷法、或納米壓印法）可以形成柵絕緣層及溝道。此 夕卜，也容易實現(xiàn)大面積化。從而，根據(jù)該薄膜晶體管的制造方法，能夠提供工業(yè)性及量產(chǎn)性 優(yōu)異的薄膜晶體管的制造方法。進一步地，根據(jù)該薄膜晶體管的制造方法，作為溝道采用上 述第四氧化物或第五氧化物，并且作為柵絕緣層采用由鑭（La)和鋯（Zr)構(gòu)成的氧化物，因 此，在相當?shù)偷臏囟认逻M行加熱處理，也能夠制造作為元件而耐用的薄膜晶體管。
[0020] 其中，在本申請中，"模壓"還稱為"納米壓印"。 發(fā)明的效果
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一種薄膜晶體管，可實現(xiàn)柵絕緣層及溝道均由氧化物形成的高性能 薄膜晶體管。另外，根據(jù)本發(fā)明的一種薄膜晶體管的制造方法，能夠提供一種通過比較簡單 的處理形成氧化物，因此工業(yè)性及量產(chǎn)性優(yōu)異的薄膜晶體管的制造方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是示出本發(fā)明第一至第三實施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的 剖面示意圖。 圖2是示出本發(fā)明第一至第三實施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖面 示意圖。 圖3是示出本發(fā)明第一至第三實施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖面 示意圖。 圖4是示出本發(fā)明第一至第三實施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖面 不意圖。 圖5是示出本發(fā)明第一至第三實施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖面 示意圖。 圖6是示出本發(fā)明第一至第三實施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖面 示意圖。 圖7是示出本發(fā)明第一至第三實施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖面 示意圖。 圖8是示出本發(fā)明第一至第三實施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖面 示意圖。 圖9是示出本發(fā)明第一至第三實施方案的薄膜晶體管的整體結(jié)構(gòu)及其制造方法的一 個過程的剖面示意圖。 圖10是示出本發(fā)明第一實施方案的薄膜晶體管的Vg-Id特性的圖表。 圖11是示出包含只有厚度與本發(fā)明第一實施方案的溝道不同的溝道用氧化物的氧原 子的 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)分析結(jié)果的圖表。 圖12是示出包含在作為參考用測量對象的氧化物的氧原子的xps(x_ray Photoelectron Spectroscopy)分析結(jié)果的圖表。 圖13是示出只有厚度與本發(fā)明第一實施方案的溝道不同的溝道用氧化物及作為參考 用測量對象的氧化物的、表面的AFM像和表面粗糙度的圖。 圖14是示出本發(fā)明第二實施方案的薄膜晶體管的Vg-Id特性的圖表。 圖I5是示出本發(fā)明第三實施方案的薄膜晶體管的Vg-Id特性的圖表。 圖I6是示出本發(fā)明第四實施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖面示意 圖。 圖17是示出本發(fā)明第四實施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖面示意 圖。 圖18是示出本發(fā)明第四實施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖面示意 圖。 圖19是示出本發(fā)明第四實施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖面示意 圖。 圖20是示出本發(fā)明第四實施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖面示意 圖。 圖21是示出本發(fā)明第四實施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖面示意 圖。 圖22是示出本發(fā)明第四實施方案的薄膜晶體管的整體結(jié)構(gòu)及其制造方法的一個過程 的剖面示意圖。 圖23是示出本發(fā)明第五實施方案及其變形例的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的 剖面示意圖。 圖24是示出本發(fā)明第五實施方案及其變形例的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的 剖面示意圖。 圖25是不出本發(fā)明第五實施方案及其變形例的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的 剖面示意圖。 圖26是示出本發(fā)明第五實施方案及其變形例的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的 剖面示意圖。 圖27是示出本發(fā)明第五實施方案及其變形例的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的 剖面示意圖。 圖28是示出本發(fā)明第五實施方案及其變形例的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的 剖面示意圖。 圖29是示出本發(fā)明第五實施方案及其變形例的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的 剖面不意圖。 圖30是示出本發(fā)明第五實施方案及其變形例的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的 剖面示意圖。 圖31是示出本發(fā)明第五實施方案及其變形例的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的 剖面不意圖。 圖32是示出本發(fā)明第五實施方案及其變形例的薄膜晶體管的整體結(jié)構(gòu)及其制造方法 的一個過程的剖面示意圖。 圖33是示出本發(fā)明第五實施方案的薄膜晶體管的Vg-Id特性的圖表。 圖34是示出本發(fā)明第五變形例的實施方案的薄膜晶體管的Vg-Id特性的圖表。 圖35是示出本發(fā)明第六實施方案及其變形例的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的 剖面不意圖。 圖36是示出本發(fā)明第六實施方案及其變形例的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的 剖面示意圖。 圖37是示出本發(fā)明第六實施方案及其變形例的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的 剖面示意圖。 圖38是示出本發(fā)明第六實施方案及其變形例的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的 剖面示意圖。 圖39是示出本發(fā)明第六實施方案及其變形例的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的 剖面示意圖。 圖40是示出本發(fā)明第六實施方案及其變形例的薄膜晶體管的整體結(jié)構(gòu)及其制造方法 的一個過程的剖面示意圖。 附圖標記說明
[0023] 10 基板 20、224柵極 222柵極用前驅(qū)體層 32、232柵絕緣層用前驅(qū)體層 34、234柵絕緣層 42、42a、42b、42c、242、242a、242b 溝道用前驅(qū)體層 44、44a、44b、44c、244、244a、244b 溝道 250 ΙΤ0 層 56、256漏極 58、258源極 100、100a、100b、100c、400、400a、400b、400c、500、500a、500b、600、600a、600b 薄膜晶 體管 50 IT0 層 90保護膜 Ml柵絕緣層用模具 M2溝道用模具 M3柵極用模具 M4源/漏極用模具

【具體實施方式】
[0024]參照附圖對本發(fā)明實施方案的薄膜晶體管及其制造方法進行說明。此外，進行說 明時，在全部附圖中只要沒有特別說明，對共同的部分均附上了共同的附圖標記。另外，在 附圖中，本實施方案的要素并不一定是以互相相同的壓縮比例表示的。進一步地，為了便于 理解各個附圖，可能會省略一部分的附圖標記。
[0025] <第一實施方案> 1.本實施方案的薄膜電容器的整體結(jié)構(gòu) 圖丄至圖8是分別示出薄膜晶體管100(本實施方案的100a)的制造方法的一個過程 的剖面示意圖。另外，圖9是示出本實施方案的薄膜晶體管100a的制造方法的一個過程及 整體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。如圖 9所示，在本實施方案的薄膜晶體管100a中，在基板10上， 從下層依次層疊有：柵極 2〇、柵絕緣層34、溝道44 (在本實施方案中為溝道44a)、源極58、 及漏極56。
[0026]薄膜晶體管100a采用所謂的底柵（bottom gate)結(jié)構(gòu)，但本實施方案不限定于該 結(jié)構(gòu)。從而，只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員，就能夠以通常的技術(shù)常識參考本實施方案的說明而更 改工藝的順序，由此形成頂柵（top gate)結(jié)構(gòu)。另外，本申請中的溫度是指，與基板接觸的 加熱器的加熱面的表面溫度。另外，為了簡化附圖，省略對從各電極引出的電極的圖案化 (patterning)的說明。
[0027]基板10能夠使用各種絕緣基材，其中，所述絕緣基材包括：例如，高溫耐熱玻璃、 Si02/Si基板（即，在桂基板上形成有氧化桂膜的基板；下面也簡稱為"基板"）、氧化招 (A1 203)基板、STO(SrTiO)基板、在Si基板的表面經(jīng)由Si02層及Ti層形成STO(SrTiO)層 的絕緣基板等、及半導(dǎo)體基板（例如，Si基板、SiC基板、Ge基板等）。
[0028]作為柵極20的材料例如能夠使用高熔點金屬如鉑、金、銀、銅、鋁、鑰、鈀、釕、銥、 及鎢；或其合金等的金屬材料。
[0029] 在本實施方案的薄膜晶體管100a中，柵絕緣層34是包含鑭（La)和锫（Zr)的氧 化物（但可包含不可避免的雜質(zhì)；這一點對于其他材料的氧化物也是相同的，并不限于該 材料的氧化物）。對于柵絕緣層34的鑭（La)和鋯（Zr)的原子數(shù)比，將鑭（ La)作為丨時， 尤其在鋯（Zr)處于0·四以上且4以下時，能夠獲得準確度高的晶體管性能的效果。此外， 柵絕緣層34還被稱為LZ0層。
[0030] 本實施方案的柵絕緣層34的厚度優(yōu)選為50nm以上且3〇〇nm以下。對柵絕緣層34 的厚度的上限沒有特別的限制，但是，例如超過300nm，則可能會對溝道的界面特性產(chǎn)生影 響，因此不優(yōu)選。另一方面，若該厚度不足50nm，則從漏電流增加或膜對基板的覆蓋性差等 觀點來看不優(yōu)選。
[0031]另外，柵絕緣層34的相對介電常數(shù)優(yōu)選為3以上且100以下。若柵絕緣層34的 相對介電常數(shù)超過100,則時間常數(shù)變大，因此，導(dǎo)致妨礙晶體管的高速工作；另一方面，若 相對介電常數(shù)不足3,則基于柵極絕緣膜的感應(yīng)電荷量減少，由此可能會使設(shè)備特性變差， 因此不優(yōu)選。此外，從這一觀點來看，相對介電常數(shù)更優(yōu)選為15以上且30以下。
[0032] 本實施方案的溝道44a是由包含銦（In)、鋅（Zn)、及鋯（Zr)的溝道用氧化物（在 本實施方案中為第一氧化物）構(gòu)成。另外，溝道用氧化物包含將銦（In)作為1時原子數(shù)比 為0.015以上且0· 075以下的鋯（Zr)。如下所述，在溝道44a中的將銦（In)作為1時鋯 (Zr)的原子數(shù)比是0.015以上且0.075以下的薄膜晶體管，可以抑制由銦（In)和鋅（Zn) 構(gòu)成的氧化物的情況下難以抑制的過度的氧缺損。其結(jié)果，能夠顯著地提高作為薄膜晶體 管的各種特性（例如，磁滯現(xiàn)象的減少、ΟΝ/OFF比、或亞閾值特性（SS))。
[0033] 另外，本實施方案的溝道用氧化物是非晶相，因此，可以認為能夠得到使溝道44a 與柵絕緣層34接觸良好的界面狀態(tài)。其結(jié)果，能夠形成具備良好的電特性的薄膜晶體管。 此外，由包含銦（In)、鋅（Zn)、及鋯（Zr)的溝道用氧化物而構(gòu)成的溝道44a還稱為ΖΙΖ0層。 [0034] 另外，溝道44a的厚度是5nm以上且80nm以下的薄膜晶體管，從以高準確度覆蓋 柵絕緣層34等觀點及使溝道導(dǎo)電性的調(diào)制變得容易的觀點來看，是優(yōu)選的一個方案。
[0035] 另外，本實施方案的源極58及漏極56由IT0(Indium Tin Oxide)構(gòu)成。
[0036] 2.薄膜晶體管100a的制造方法 (1)柵極的形成 首先，如圖1所示，柵極20通過公知的濺射法形成在作為基材的Si02/Si基板（下面 也簡稱為"基板"）10上。
[0037] (2)柵絕緣層的形成 接著，如圖2所示，在柵極20上，通過公知的旋涂法，形成將以包含鑭（La)的前驅(qū)體及 包含鋯（Zr)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的柵絕緣層用前驅(qū)體溶液作為原材料的柵絕緣層用前驅(qū)體 層32。
[0038]用于本實施方案中的柵絕緣層用氧化物的包含鑭（La)的前驅(qū)體的例子為醋酸 鑭。作為其他例子，可以采用硝酸鑭、氯化鑭、或各種醇鑭（例如，異丙醇鑭、鑭丁氧化物、 鑭乙氧化物、及鑭甲氧基乙氧化物）。另外，用于本實施方案的柵絕緣層用氧化物的包含鋯 (Zr)的前驅(qū)體的例子為正丁氧基鋯。作為該離子的其他一例，可以采用硝酸鋯、氯化鋯、或 該其他各種的醇鋯（例如，異丙醇鋯、正丁氧基鋯、鋯乙氧化物、及鋯甲氧基乙氧化物）。 [0039] 此后，作為預(yù)燒成，在80°C以上且250°C以下的溫度下加熱規(guī)定時間。其中，能夠 通過該預(yù)燒成，使柵絕緣層用前驅(qū)體層32中的溶劑充分蒸發(fā)，并且形成凝膠狀態(tài)（可理解 為在熱分解前殘留有機基團的狀態(tài)），其中凝膠狀態(tài)是為了呈現(xiàn)可以使最終的塑性變形實 現(xiàn)的特性的優(yōu)選狀態(tài)。從以更高準確度實現(xiàn)所述觀點的方面來看，預(yù)燒成溫度優(yōu)選為80? 以上且250?以下。另外，該溫度范圍也是其他材料的預(yù)燒成的優(yōu)選溫度范圍。
[0040] 此外，該預(yù)燒成在氧氣氛中或大氣中（下面，也總稱為"含氧氣氛"）進行。在本實 施方案中，為了最終得到充分的柵絕緣層34的厚度（例如，約125nm)，重復(fù)進行多次基于 所述旋涂法的柵絕緣層用前驅(qū)體層32的形成和預(yù)燒成。在此之后，作為主燒成，將柵絕緣 層用前驅(qū)體層32在氧氣氛中（例如為100體積％，但并不限定于此；這一點對于下文中的 "氧氣氛"也是相同的），以350°C以上且550°C以下的溫度加熱規(guī)定時間，從而如圖3所示， 在柵極20上，形成作為由鑭（La)和鋯（Zr)構(gòu)成的氧化物的柵絕緣層34。
[0041] 其中，本實施方案的柵絕緣層34通過對以包含鑭（La)的前驅(qū)體及包含鋯（Zr)的 前驅(qū)體作為溶質(zhì)的柵絕緣層用前驅(qū)體溶液進行燒成來形成。在本申請中，如上所述，通過將 前驅(qū)體溶液作為原材料并對其進行燒成來形成柵絕緣層34或該其他氧化物層的方法，為 便于說明也將該方法稱為"溶液法"。
[0042] (3)溝道的形成 a此后，如圖4所示，在柵絕緣層：M上，通過公知的旋涂法形成溝道用前驅(qū)體層42a。在 本頭施方案中，形成有：將以包含銦（In)的前驅(qū)體、包含鋅（Zn)的前驅(qū)體、及包含所述銦 作為上時原子數(shù)比為 0.015以上且〇.〇75以下的鋯 （Zr)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的溝道用 目ij驅(qū)體溶液（在本實施方案中為第一前驅(qū)體溶液）作為原材料的溝道用前驅(qū)體層 42&。
[OO43]此后，作為預(yù)燒成，將溝道用前驅(qū)體層4?在8(TC以上且25(TC以下的溫度范圍內(nèi) 加熱規(guī)定時間。在此之后，作為主燒成，將溝道用前驅(qū)體層42a在氧氣氛中，在35(rc以上且 550 C以下的溫度范圍內(nèi)加熱規(guī)定時間，從而如圖5所示，在柵絕緣層34上，形成作為由銦 (In)、鋅（Zn)、及鋯（Zr)構(gòu)成的氧化物的溝道44a。
[0044]此時，用于本實施方案中的溝道44a的包含銦（In)的前驅(qū)體的例子為乙醜丙酮 銦。作為該例子的其他一例，可以采用醋酸銦、硝酸銦、氯化銦、或各種醇銦（例如，異丙醇 銦、銦丁氧化物、銦乙氧化物、及銦甲氧基乙氧化物）。另外，用于本實施方案中的溝道44a 的包含鋅（Zn)的前驅(qū)體的例子，有氯化鋅。作為該例子的其他一例，可以采用氯化鋅、硝 酸鋅、醋酸鋅、或各種醇鋅（例如，異丙醇鋅、鋅丁氧化物、鋅乙氧化物、及鋅甲氧基乙氧化 物）。另外，用于本實施方案中的溝道44a的包含錯（Zr)的前驅(qū)體的例子，有正丁氧基錯。 作為該例子的其他一例，可以采用硝酸鋯、氯化鋯、或該其他各種醇鋯（例如，異丙醇銷、正 丁氧基鋯、鋯乙氧化物、及鋯甲氧基乙氧化物）。
[0045] (4)源極及漏極的形成 之后，如圖6所示，在溝道44a上，通過公知的光刻法來形成圖案化的保護膜90,然后 在溝道44a及保護膜90上，通過公知的濺射法形成ΙΤ0層5〇。本實施方案的靶材（target material)例如是含有5wt%氧化錫（Sn0 2)的ΙΤ0,并且在室溫下形成。此后，若保護膜90 被去除，則如圖7所不，在溝道44a上形成基于ΙΤ0層50的漏極56及源極58。
[0046] 此后，在漏極56、源極58、及溝道44a上，通過公知的光刻法來形成圖案化的保護 膜90,然后將保護膜90、漏極56的一部分、及源極58的一部分作為掩模（ mask)，并使用基 于公知的氬（Ar)等離子的干法蝕刻法而去除露出的溝道44a。其結(jié)果，通過形成圖案化的 溝道44a來制造薄膜晶體管l〇〇a。
[0047] 3.薄膜晶體管l〇〇a的特性 接著，為了更詳細地說明第一實施方案，對實施例1進行說明，但本實施方案并不限定 于該例。對于實施例1，通過以下方法，檢測出薄膜晶體管的特性。
[0048] (實施例1) 在實施例1中，首先，在基板10上，形成作為柵極2〇的200nm厚的鈾（Pt)層。鉑層 是通過公知的涵射法形成的。在實施例1中，在Si〇2上形成有約10nm厚的Ti〇 x膜（未圖 示）。
[0049] 接著，在柵極層上，通過公知的旋涂法，形成將以包含鑭（La)的前驅(qū)體及包含鋯 (Zr)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的柵絕緣層用前驅(qū)體溶液作為原材料的柵絕緣層用前驅(qū)體層 32。 包含鑭（La)的前驅(qū)體是醋酸鑭。包含鋯（Zr)的前驅(qū)體是正丁氧基鋯。此后，作為預(yù)燒成， 以25(TC加熱約5分鐘。在實施例 1中，重復(fù)進行了 5次基于旋涂法的前驅(qū)體層的形成和預(yù) 燒成。
[0050] 此后，作為主燒成，將前驅(qū)體層在氧氣氛中以550-C加熱約20分鐘，從而得到柵絕 緣層34。柵絕緣層34的厚度約為125nm。此外，各層的膜厚是通過用觸針法測量各層和基 板10的高度差來求出的。另外，本實施例的柵絕緣層34是由鑭（La)和鋯（Zr)構(gòu)成的氧 化物，并且包含將鑭（ La)作為丨時原子數(shù)比為〇.25以上且4以下的鋯（Zr)。
[0051] 此后，在柵絕緣層34上，通過公知的旋涂法，形成將以包含銦（In)的前驅(qū)體、包含 鋅（Ζη)的前驅(qū)體、及包含鋯（Zr)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的溝道用前驅(qū)體溶液（第一前驅(qū)體溶 液1 作為原材料的溝道用前驅(qū)體層42a。此外，作為用于溝道用前驅(qū)體層42a的包含銦（In) 的前驅(qū)體，采用了乙酰丙酮銦。另外，作為用于溝道用前驅(qū)體層42a的包含鋅（Zn)的前驅(qū) 體，采用了鋅丁氧化物。另外，作為包含鋯（ Zr)的前驅(qū)體，采用了正丁氧基鋯。
[0052]接著，作為預(yù)燒成，將溝道用前驅(qū)體層以25(TC加熱約5分鐘。此后，作為主燒成， 將溝道用前驅(qū)體層在氧氣氛中以50(TC加熱約10分鐘，從而形成由銦（In)、鋅（Zn)、及鋯 (Zr)構(gòu)成的溝道用氧化物層。實施例1的溝道用氧化物層中的銦（ In)、鋅（Zn)、及鋯（Zr) 的原子數(shù)比是，將銦（In)作為1時，鋅（Zn)為〇· 5,鋯（Zr)為0. 05。另外，溝道用氧化物 層的厚度約為20nm。此后，按照第一實施方案形成了源極及漏極。
[0053] ⑴電流-電壓特性 圖10是示出薄膜晶體管100a的Vg-Id特性的圖表。此外，圖10中的VD是，施加在薄 膜晶體管100a的源極58和漏極56之間的電壓（V)。另外，表1示出薄膜晶體管100a的亞 閾值特性（SS)、場效應(yīng)遷移率（μ FE)、及0N/0FF比。
[0054]【表1】 柵極絕緣層 Γ 用氧化 : ?- 溝道用氧像物 (rnVMec,) Icti/Vs)__QFF LaZrO/ZrlnZnO____ .4:. _>109_
[0055] 如圖10及表1所示，檢測第一實施方案的薄膜晶體管100a的Vg-Id特性的結(jié)果是 亞閾值特性（SS)為6〇OmV/de C·，場效應(yīng)遷移率（μ FE)為4cm2/Vs。另外，0N/0FF比是超過 1〇8的階數(shù)。從而可確認，薄膜晶體管100a是通過用于構(gòu)成該薄膜晶體管100a的柵絕緣層 及溝道以氧化物層構(gòu)成且采用溶液法來形成的，但可以充分發(fā)揮作為晶體管的功能。此外， 在該例子中，主燒成的溫度是500°C，但從發(fā)明人的實驗結(jié)果確認到：只要主燒成的加熱溫 度在 350°C以上且500°C以下，就能夠發(fā)揮作為薄膜晶體管的功能。此外，還確認到：只要主 燒成的加熱溫度在450°C以上且500°C以下，就具有能夠提高晶體管的各電特性的穩(wěn)定性。
[0056] (2)相對介電常數(shù) 在實施例1中，相對介電常數(shù)是使用東陽株式會社制的1260-SYS型寬帶介電常數(shù)測量 系統(tǒng)而測量的。其結(jié)果，測量出柵絕緣層的氧化物的相對介電常數(shù)大致為2〇以上且25以 下。
[0057] (3)基于XRD分析的結(jié)晶結(jié)構(gòu)解析 對實施例1的溝道，進行了基于X射線衍射（XRD :X_Ray Diffraction)裝置的分析。 其結(jié)果，并未觀察到明顯的峰值，因此得知構(gòu)成溝道的溝道用氧化物是非晶相的。在本實施 例中，溝道用氧化物（第一氧化物）含有鋯（Zr)，從而可以比較容易形成非晶相，因此，能夠 提高氧化物層的平坦性。此外，由于可以比較容易形成非晶相，可以形成與柵絕緣層接觸良 好的界面。
[0058] (4)基于XPS測量裝置的氧化物中的氧原子的分析 對于包括在只有厚度與實施例1的溝道不同的溝道用氧化物的氧原子，進行了基于 XPS (x-ray Photoelectron Spectinscopy)測量裝置的氧化物中的氧原子的分析。具體地， 該分析對象是約3〇nm厚的由銦（In)、鋅（Zn)、及鋯（Zr)構(gòu)成的氧化物。從而該氧化物實 質(zhì)上可以被稱為溝道用氧化物（第一氧化物）。
[0059] 圖11是示出包含在該由銦（In)、鋅（Zn)、及鋯（Zr)構(gòu)成的氧化物的氧原子的XPS 分析結(jié)果的圖表。另外，圖I2是示出包含在作為參考用測量對象的氧化物的氧原子的XPS 分析結(jié)果的圖表。此外，該參考用測量對象是由銦（In)及鋅（Zn)構(gòu)成的（不包含鋯（Zr)) 氧化物，除了材料不同之外，通過與第一實施方案相同的溶液法形成。另外，可以認為圖11 的（al)及圖I 2的（a2)的峰值是因金屬-氧結(jié)合產(chǎn)生的。例如在ΖΙΖ0層的情況下，圖11 的（al)及圖I2的（a2)的峰值可認為是表不02與Zr、In、或Zn結(jié)合的峰值。另外，可以 認為圖11的（cl)及圖12的（c2)的峰值是因由上述氧化物中的表面的H 20、02、或C02產(chǎn) 生的弱氧結(jié)合而產(chǎn)生的峰值。而且，圖11的（bl)及圖12的（b2)的峰值是在531eV以上 且 532eV以下（也可說成在531eV附近）的峰值，可以認為是反映所述氧化物中的氧缺損 狀況的峰值，或者可以認為是由氧化物中的氧的缺損狀態(tài)產(chǎn)生的峰值。
[0060] 如圖11及圖12所示，得知：含有鋯（Zr)的氧化物與不含鋯（Zr)的氧化物相比， 531. 9eV附近的峰值變小。 更具體地，在圖11所示的（bl)中，將氧原子的總數(shù)作為1時，由531. 9eV附近的峰值 所引起的氧原子數(shù)是0. 200。另外，在圖12所示的（b2)中，將氧原子的總數(shù)作為1時，由 531. 9eV附近的峰值所引起的氧原子數(shù)是〇. 277。
[0061] 此后經(jīng)過發(fā)明人的進一步分析得知，隨著增加該氧化物中的鋯（Zr)含量， 531· 9eV附近的峰值變小。從而可以認為，通過形成如圖n所示的（bl)的峰值的狀況，氧 缺損得到抑制。從而還可以認為，如圖11所示的（bl)的峰值的狀況有助于將載流子濃度 調(diào)整至使晶體管工作時適當?shù)臐舛龋⒂兄谔岣吲c柵極絕緣膜之間的界面特性。而且，尤 其是將氧原子的總數(shù)作為1時，由上述531eV以上且532eV以下的范圍內(nèi)的峰值所引起的 氧原子數(shù)若在〇· 19以上且0.21以下，就能夠抑制過度的氧缺損，因此，有助于提高作為薄 膜晶體管的各種特性（例如，磁滯現(xiàn)象的減少、0N/0FF比、或亞閾值特性（SS))。
[0062] (5)基于AFM的氧化物表面的觀察及其表面粗糙度的分析 進一步地，進行了只有厚度與實施例1的溝道不同的溝道用氧化物的AFM(Atomic force microscopy)像的觀察與其表面粗糙度的分析。圖13是示出作為該溝道用氧化物及 參考用測量對象的氧化物的表面的AFM像和表面粗糙度的圖。
[0063] 具體地，與XPS分析結(jié)果的情況相同地，約30nm厚的由銦（In)、鋅（Zn)、及鋯（Zr) 構(gòu)成的氧化物（圖I3的試樣A)是分析對象。從而，該氧化物實質(zhì)上可以被稱為溝道用氧 化物（第一氧化物）。溝道另外，將除了材料不同之外通過與第一實施方案相同的溶液法來 形成且由銦（In)及鋅（Zn)構(gòu)成的（不包括鋯（Zr))氧化物（圖13的試樣B)也作為參考 用測量對象而進行分析。
[0064] 如圖13所示，確認到：從表面粗糙度方面來看，含有鋯（Zr)的氧化物與不含有鋯 (Zr)的氧化物相比，其均方根（RMs:R0〇t Mean Square)的值更小。另外，此后經(jīng)過發(fā)明人 的進一步分析得知，隨著增加該氧化物中的鋯（Zr)的含量，RMS的值減小。從而，就實施例 1的溝道而言，通過包含鋯（Zr)使平坦性提高。平坦性的優(yōu)異程度尤其有助于提高在形成 具有層疊結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管時的尺寸精度，并且使溝道與柵極絕緣膜之間的界面特性得到 提聞。
[0065] 如上所述，本實施方案的薄膜晶體管l〇〇a可以實現(xiàn)作為薄膜晶體管的良好的電 特性是顯而易見的。另外，根據(jù)本實施方案的薄膜晶體管l〇〇a的制造方法，柵絕緣層及溝 道由氧化物構(gòu)成并采用溶液法形成。因此，與現(xiàn)有的方法相比，容易實現(xiàn)大面積化，并能夠 顯者地提聞工業(yè)性及量產(chǎn)性。
[0066] <第二實施方案> 1.本實施方案的薄膜電容器的整體結(jié)構(gòu) ^圖1至圖8是分別示出本實施方案的薄膜晶體管100b的制造方法的一個過程的剖面 示意圖。另外，圖9的剖面示意圖示出本實施方案的薄膜晶體管100b的制造方法的一個過 程及整體結(jié)構(gòu)。
[0067] 在本實施方案中，除了薄膜晶體管100b的溝道44b是包含銦（In)和鋯（Zr)的溝 道用氧化物這一點之外，均與第一實施方案相同。從而，對于薄膜晶體管100b的結(jié)構(gòu)，僅對 與圖9的第一實施方案不同的結(jié)構(gòu)進行說明。
[0068] 如圖9所示，在本實施方案的薄膜晶體管100b中，在基板10上，從下層依次層疊 有：柵極2〇、柵絕緣層34、溝道44(在本實施方案中為溝道44b)、源極58、及漏極56。
[0069] 溝道44b由包含銦（In)及鋯（Zr)的溝道用氧化物（在本實施方案中為第二氧化 物）構(gòu)成。另外，溝道用氧化物包含將銦（In)作為1時原子數(shù)比為〇. 〇55以上且0. 16以 下的鋯（Zr)。此外，溝道44b中的、將銦（In)作為1時鋯（Zr)的原子數(shù)比為0.055以上 且0· 16以下的薄膜晶體管，可以抑制由銦（In)構(gòu)成的氧化物的情況下難以抑制的過度的 氧缺損。其結(jié)果，能夠顯著地提高作為薄膜晶體管的各種特性（例如，磁滯現(xiàn)象的減少、 0N/ OFF比、或亞閾值特性（SS))。此外，由包含銦（In)及鋯（Zr)的溝道用氧化物構(gòu)成的溝道 44b還被稱為IZ0層。
[0070] 2.薄膜晶體管100b的制造方法 在薄膜晶體管100b的制造方法中，如圖4所示，在柵絕緣層34上，通過公知的旋涂法 形成溝道用前驅(qū)體層42b。在本實施方案中，形成將以包含銦（ιη)的前驅(qū)體及包含將所述 銦（In)作為1時原子數(shù)比為0· 055以上且0· 16以下的鋯（Zr)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的溝道 用前驅(qū)體溶液（在本實施方案中為第二前驅(qū)體溶液）作為原材料的溝道用前驅(qū)體層42b。
[0071] 此后，作為預(yù)燒成，將溝道用前驅(qū)體層4?在80°c以上且250?以下的溫度范圍內(nèi) 加熱規(guī)定時間。在此之后，作為主燒成，通過將溝道用前驅(qū)體層42b在氧氣氛中，在35(TC以 上且 55〇°C以下的溫度范圍內(nèi)加熱規(guī)定時間，從而如圖5所示，在柵絕緣層34上形成作為由 銦（In)和錯（Zr)構(gòu)成的氧化物的溝道44b。此外，包含銦（i n)或錯（Zr)的前驅(qū)體的例子 與第一實施方案的例子相同。
[0072] 3.薄膜晶體管100b的特性 接著，為了更詳細地說明第二實施方案，對實施例2進行說明，但本實施方案并不限定 于該例。對于實施例2,通過以下方法，檢測出薄膜晶體管100b的特性。
[0073] (實施例2) 在實施例2中，用于溝道用氧化物層的包含銦（In)的前驅(qū)體是乙酰丙酮銦。另外，用 于溝道用氧化物層的包含鋯（Zr)的前驅(qū)體是正丁氧基鋯。除了這些之外，以與實施例！相 同的條件制作了薄膜晶體管l〇〇b。另外，溝道用氧化物層中的銦（In)和鋯（Zr)的原子數(shù) 比是將銦（In)作為1時，鋯（Zr)為0· 11。另外，溝道用氧化物層的厚度約為2〇nm。
[0074] (1)電流-電壓特性 圖14是示出薄膜晶體管100b的Vg-Id特性的圖表。圖14中的VD是，施加在薄膜晶 體管100b的源極58和漏極56之間的電壓（V)。另外，表2示出薄膜晶體管i〇〇b的亞閾值 特性（SS)、場效應(yīng)遷移率（μ FE)、及0N/0FF比。
[0075]【表2】

【權(quán)利要求】
1. 一種薄膜晶體管，其特征在于， 在柵極和溝道之間具備作為由鑭（La)和鋯（Zr)構(gòu)成的氧化物的柵絕緣層，其中，所述 氧化物可包含不可避免的雜質(zhì)， 所述溝道是由包含銦（In)和鋅（Zn)，并且包含將所述銦（In)作為1時原子數(shù)比為 0· 015以上且0· 〇75以下的鋯（Zr)的第一氧化物，其中，所述第一氧化物可包含不可避免的 雜質(zhì)； 包含銦（In)，并且包含將所述銦（In)作為1時原子數(shù)比為0. 055以上且〇. 16以下的 詰（Zr)的第二氧化物，其中，所述第二氧化物可包含不可避免的雜質(zhì)；或者 包含銦（In)，并且包含將所述銦（In)作為1時原子數(shù)比為0. 055以上且〇. 16以下的 鑭（La)的第三氧化物，其中，所述第三氧化物可包含不可避免的雜質(zhì)，構(gòu)成的溝道用氧化 物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于， 所述溝道用氧化物是第一氧化物且為非晶相。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于， 所述溝道用氧化物是第二氧化物且為非晶相。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于， 所述溝道用氧化物是第三氧化物且為非晶相。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的薄膜晶體管，其特征在于， 所述柵絕緣層的相對介電常數(shù)是15以上且30以下。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的薄膜晶體管，其特征在于， 所述溝道的層厚度是5nm以上且80nm以下。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的薄膜晶體管，其特征在于， 所述溝道是所述第一氧化物，并且， X射線光電子能譜分析中，將所述溝道所包含的氧原子的總數(shù)作為1時，由531eV以上 且532eV以下的范圍內(nèi)的峰值所引起的氧原子數(shù)在0. 19以上且0.21以下。
8. -種薄膜晶體管的制造方法，其特征在于， 將柵絕緣層形成工藝設(shè)置在柵極層的形成工藝和用于形成溝道用氧化物的溝道的形 成工藝之間，其中，所述溝道用氧化物可包含不可避免的雜質(zhì)， 所述柵絕緣層形成工藝，其將以包含鑭（La)的前驅(qū)體及包含鋯（Zr)的前驅(qū)體作為溶 質(zhì)的前驅(qū)體溶液的柵絕緣層用前驅(qū)體溶液作為原材料的柵絕緣層用前驅(qū)體層，在含氧氣氛 中進行加熱，由此使由鑭（La)和鋯（Zr)構(gòu)成的氧化物的柵絕緣層以與柵極層接觸的方式 形成，其中所述氧化物可包含不可避免的雜質(zhì)， 所述溝道的形成工藝是通過在含氧氣氛中加熱溝道用前驅(qū)體層來形成溝道用氧化物 的工藝，其中， 所述溝道用前驅(qū)體層將以包含銦（In)的前驅(qū)體、包含鋅（Zn)的前驅(qū)體、及包含將所述 銦（In)作為1時原子數(shù)比為0· 015以上且0· 075以下的鋯（Zr)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的第一 前驅(qū)體溶液； 以包含銦（In)的前驅(qū)體及包含將所述銦（In)作為1時原子數(shù)比為0. 055以上且0· 16 以下的鋯（Zr)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的第二前驅(qū)體溶液；或者 以包含銦（In)的前驅(qū)體及包含將所述銦（In)作為1時原子數(shù)比為ο. 055以上且0. 16 以下的鑭（La)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的第三前驅(qū)體溶液，作為原材料， 所述溝道用氧化物是包含銦（In)和鋅（Zn)，并且包含將所述銦（In)作為1時原子數(shù) 比為0. 015以上且0· 075以下的鋯（Zr)的第一氧化物，其中，所述第一氧化物可包含不可 避免的雜質(zhì)； 包含銦（In)，并且包含將所述銦（In)作為1時原子數(shù)比為〇. 〇55以上且0. 16以下的 鋯（Zr)的第二氧化物，其中，所述第二氧化物可包含不可避免的雜質(zhì)；或 包含銦（In)，并且包含將所述銦（In)作為1時原子數(shù)比為〇· 055以上且0· 16以下的 鑭（La)的第三氧化物，其中，所述第三氧化物可包含不可避免的雜質(zhì)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于， 用于形成所述柵絕緣層的的加熱溫度是350°C以上且55(TC以下， 用于形成所述溝道的加熱溫度是350°C以上且550°C以下。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于， 所述溝道用氧化物是第一氧化物且為非晶相。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于， 所述溝道用氧化物是第二氧化物且為非晶相。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于， 所述溝道用氧化物是第三氧化物且為非晶相。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于， 所述柵絕緣層形成工藝進一步包括模壓工藝，其中， 所述模壓工藝，其在形成所述柵絕緣層之前，將所述柵絕緣層用前驅(qū)體層在含氧氣氛 中，在80°C以上且300°C以下加熱的狀態(tài)下實施模壓加工，由此使所述柵絕緣層用前驅(qū)體 層形成模壓結(jié)構(gòu)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8至13中的任一項所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于， 所述溝道的形成工藝進一步包括模壓工藝，其中， 所述模壓工藝，其在形成所述溝道之前，將所述溝道用前驅(qū)體層在含氧氣氛中，在8(TC 以上且300°C以下加熱的狀態(tài)下實施模壓加工，由此使所述溝道用前驅(qū)體層形成模壓結(jié)構(gòu)。
15. -種薄膜晶體管，其特征在于， 在柵極和溝道之間具備作為由鑭（La)和鋯（Zr)構(gòu)成的氧化物的柵絕緣層，其中，所述 氧化物可包含不可避免的雜質(zhì)， 所述溝道是由銦（In)、鋅（Zn)、及錫（Sn)構(gòu)成的第四氧化物，其中所述第四氧化物可 包含不可避免的雜質(zhì)；或由銦（In)和鋅（Zn)構(gòu)成的第五氧化物，其中所述第五氧化物可包 含不可避免的雜質(zhì)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜晶體管，其特征在于， 在所述第四氧化物中， 在將所述銦的原子數(shù)作為1的情況下，所述鋅（Zn)的原子數(shù)比是0. 15以上且〇· 75以 下，并且 在將所述銦的原子數(shù)作為1的情況下，所述錫（Sn)的原子數(shù)比是0· 5以上且2以下。
17. -種薄膜晶體管的制造方法，其特征在于， 將柵絕緣層形成工藝設(shè)置在柵極層的形成工藝和用于形成溝道用氧化物的溝道的形 成工藝之間，其中，所述溝道用氧化物可包含不可避免的雜質(zhì)， 所述柵絕緣層形成工藝，其將以包含鑭（La)的前驅(qū)體及包含鋯（Zr)的前驅(qū)體作為溶 質(zhì)的前驅(qū)體溶液的柵絕緣層用前驅(qū)體溶液作為原材料的柵絕緣層用前驅(qū)體層，在含氧氣氛 中進行加熱，由此使由鑭（La)和鋯（Zr)構(gòu)成的氧化物的柵絕緣層以與柵極層接觸的方式 形成，其中所述氧化物可包含不可避免的雜質(zhì)， 所述溝道的形成工藝是通過在含氧氣氛中加熱溝道用前驅(qū)體層來形成溝道用氧化物 的工藝，其中， 所述溝道用前驅(qū)體層將以包含銦（In)的前驅(qū)體、包含鋅（Zn)的前驅(qū)體、及包含錫（Sn) 的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的第四前驅(qū)體溶液；或者 將包含銦（In)的前驅(qū)體及包含鋅（Zn)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的第五前驅(qū)體溶液，作為原 材料， 所述溝道用氧化物是由銦（In)、鋅（Zn)、及錫（Sn)構(gòu)成的第四氧化物；或由銦（in)和 鋅（Zn)構(gòu)成的第五氧化物。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于， 在所述第四氧化物中， 在將所述銦的原子數(shù)為1的情況下，所述鋅（Zn)的原子數(shù)比是〇. 15以上且0. 75以下， 并且 在將所述銦的原子數(shù)為1的情況下，所述錫（Sn)的原子數(shù)比是0.5以上且2以下。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于， 用于形成所述柵絕緣層的加熱溫度是350°C以上且440°C以下， 用于形成所述溝道的加熱溫度是350°C以上且440°C以下。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17至19中任一項所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于， 所述柵極層的形成工藝進一步包含模壓工藝，其中， 所述模壓工藝，其將柵極用前驅(qū)體層在含氧氣氛中加熱，從而在形成柵極用氧化物之 前，將所述柵極用前驅(qū)體層在含氧氣氛中，在8〇°C以上且3〇〇°C以下加熱的狀態(tài)下實施模 壓加工，由此使所述柵極用前驅(qū)體層形成模壓結(jié)構(gòu)， 所述柵極用前驅(qū)體層，其以包含鉍（Bi)的前驅(qū)體及包含釕（Ru)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的 前驅(qū)體溶液的柵極用前驅(qū)體溶液作為原材料；或以包含鑭（La)的前驅(qū)體、包含鉍（Bi)的前 驅(qū)體、及包含釕（Ru)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的前驅(qū)體溶液的柵極用前驅(qū)體溶液作為原材料， 所述柵極用氧化物是由所述鉍（Bi)和所述釕（Ru)構(gòu)成的氧化物；或由所述鑭（La)、 所述鉍（Bi)、及所述釕（Ru)構(gòu)成的氧化物。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17至20中任一項所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于， 所述柵絕緣層形成工藝進一步包含模壓工藝，其中， 所述模壓工藝，其在形成所述柵絕緣層之前，將所述柵絕緣層用前驅(qū)體層在含氧氣氛 中，在8CTC以上且3〇(TC以下加熱的狀態(tài)下實施模壓加工，由此使所述柵絕緣層用前驅(qū)體 層形成模壓結(jié)構(gòu)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17至21中任一項所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于， 所述溝道的形成工藝進一步包含模壓工藝，其中， 所述模壓工藝，其在形成所述溝道之前，將所述溝道用前驅(qū)體層在含氧氣氛中，在80°C 以上且300°C以下加熱的狀態(tài)下實施模壓加工，由此使所述溝道用前驅(qū)體層形成模壓結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01L21/336GK104221154SQ201380016026
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月23日
【發(fā)明者】下田達也, 井上聰, 潘仲慧, 宮迫毅明, 李金望 申請人:獨立行政法人科學(xué)技術(shù)振興機構(gòu)