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JP5604938B2 - Thin film transistor and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP5604938B2
JP5604938B2 JP2010082202A JP2010082202A JP5604938B2 JP 5604938 B2 JP5604938 B2 JP 5604938B2 JP 2010082202 A JP2010082202 A JP 2010082202A JP 2010082202 A JP2010082202 A JP 2010082202A JP 5604938 B2 JP5604938 B2 JP 5604938B2
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Description

本発明は、薄膜トランジスタ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a thin film transistor and a method for manufacturing the same.

一般に電子デバイスの駆動用トランジスタとして、アモルファスシリコンや多結晶シリコン等を用いた薄膜トランジスタが用いられてきた。しかしながら、高品質なアモルファスシリコンや多結晶シリコンの作製には200℃以上の成膜温度を必要とするため、フレキシブルなデバイスを実現するためには基材として耐熱性の優れたポリイミドのような極めて高価でかつ吸水率が高い、扱い難いフィルムを使わざるを得なかった。   In general, a thin film transistor using amorphous silicon, polycrystalline silicon, or the like has been used as a transistor for driving an electronic device. However, since a high-temperature amorphous silicon or polycrystalline silicon requires a film forming temperature of 200 ° C. or higher, in order to realize a flexible device, it is extremely It was necessary to use an expensive film with a high water absorption rate that was difficult to handle.

また近年、有機半導体材料を用いた薄膜トランジスタが盛んに研究されている。有機半導体材料は真空プロセスを用いず印刷プロセスで作成できるため、大幅にコストを下げられる可能性があり可撓性のプラスチック基材上に設けられる等の利点を有する。しかしながら、有機半導体材料の移動度は極めて低く、また経時劣化にも弱いという難点があり未だ広範な実用に至っていない。   In recent years, thin film transistors using organic semiconductor materials have been actively studied. Since the organic semiconductor material can be produced by a printing process without using a vacuum process, there is an advantage that the cost can be significantly reduced and the organic semiconductor material is provided on a flexible plastic substrate. However, the mobility of the organic semiconductor material is extremely low, and it is difficult to deteriorate with time.

以上のような状況を受け、低温形成が可能な酸化物半導体材料が近年非常に注目を浴びている。例えばアモルファスIn−Ga−Zn−O系材料を半導体活性層として用いて、PET(ポリエチレンテレフタラート)基板上に形成した薄膜トランジスタが移動度10cm/Vs前後の優れた特性を持つことが報告されている(非特許文献1参照)。室温作製でこのような高い移動度を実現できることを実証したことで、PET等安価な汎用プラスチック基材上にトランジスタが形成可能となり、軽量で壊れにくいフレキブルディスプレイの広範な普及への期待が大きく高まってきた。
また、上述の酸化物半導体を半導体活性層としたフレキシブル薄膜トランジスタのゲート絶縁層としては、例えば、スパッタ法を用いて室温成膜した酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム等の単膜又はそれらを積層した膜が用いられている(特許文献1参照)。
In view of the above situation, oxide semiconductor materials that can be formed at a low temperature have attracted much attention in recent years. For example, it has been reported that a thin film transistor formed on a PET (polyethylene terephthalate) substrate using an amorphous In—Ga—Zn—O-based material as a semiconductor active layer has excellent characteristics with a mobility of about 10 cm 2 / Vs. (See Non-Patent Document 1). By demonstrating that high mobility can be achieved at room temperature, it is possible to form transistors on inexpensive general-purpose plastic substrates such as PET, and there is a great expectation for widespread use of flexible displays that are lightweight and difficult to break. It has increased.
In addition, as the gate insulating layer of the flexible thin film transistor using the above-described oxide semiconductor as a semiconductor active layer, for example, a single film of silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, or the like formed at room temperature by sputtering is stacked A film is used (see Patent Document 1).

特開2007−73697号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-73697

K. Nomura et al Nature、432、488(2004)K. Nomura et al Nature, 432, 488 (2004)

しかしながら、プラスチック基板上に上記の膜を形成した場合、該膜がプラスチック基板の変形に追従できず、膜にクラックが発生するという問題があった。
上記の問題は、ゲート絶縁層を原子層堆積法やプラズマCVD法を用いて形成する場合にも当てはまる。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、プラスチック基板を採用した薄膜トランジスタにおいて、低温形成が可能であり、かつ絶縁性と柔軟性を併せ持つ膜を用いたゲート絶縁層を設けることにより、信頼性の高い薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
However, when the above film is formed on a plastic substrate, there is a problem that the film cannot follow the deformation of the plastic substrate and a crack occurs in the film.
The above problem also applies when the gate insulating layer is formed using an atomic layer deposition method or a plasma CVD method.
Therefore, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and in a thin film transistor employing a plastic substrate, a gate insulating layer using a film that can be formed at a low temperature and has both insulating properties and flexibility is provided. An object of the present invention is to provide a highly reliable thin film transistor and a manufacturing method thereof.

上記目的を達成するための請求項1に係る発明は、絶縁基板上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極及び前記絶縁基板上にゲート絶縁層を形成し、該ゲート絶縁層上に半導体活性層を形成し、該半導体活性層に接続されたソース電極及びドレイン電極を前記ゲート絶縁層上に形成するボトムゲート型薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記絶縁基板が可撓性のプラスチック基板であり、
前記ゲート絶縁層は、前記絶縁基板上に下部層と該下部層上に積層された少なくとも一層以上の上部層とがこの順で形成されてなり、前記下部層が、炭素含有酸化シリコンを含む材料からなり、該下部層の炭素濃度が、15atm%以上40atm%以下となるように真空紫外光CVD法により形成され
前記上部層の少なくとも一層が、スパッタ法、原子層堆積法、又はプラズマCVD法で形成されていることを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, a gate electrode is formed on an insulating substrate, a gate insulating layer is formed on the gate electrode and the insulating substrate, and a semiconductor active layer is formed on the gate insulating layer. And forming a source electrode and a drain electrode connected to the semiconductor active layer on the gate insulating layer, comprising:
The insulating substrate is a flexible plastic substrate;
The gate insulating layer is formed by forming a lower layer on the insulating substrate and at least one upper layer laminated on the lower layer in this order, and the lower layer includes a material containing carbon-containing silicon oxide. The carbon concentration of the lower layer is formed by a vacuum ultraviolet light CVD method so as to be 15 atm% or more and 40 atm% or less ,
Wherein at least one layer of the upper layer, the sputtering method is characterized atomic layer deposition, or that you have been formed by a plasma CVD method.

請求項1に係る発明によれば、前記下部層を、真空紫外光CVD法を用いて室温成膜した炭素含有酸化シリコンとし、該下部層の炭素濃度が、15atm%以上40atm%以下とすることで、優れた絶縁特性とフレキシブルデバイスに重要な柔軟性を合わせ持った薄膜トランジスタを提供することができる。
ここで、真空紫外光CVD法で酸化シリコンを形成する場合、有機シリコン化合物のシロキサン等を材料として形成する。その際、材料ガスが完全に分解するのではなく、一部は分解されて生成された反応活性種がマイグレーションし、フローしながら膜を形成するため、材料ガスに含まれるSi−CH3等も膜中に多く含まれる。このため、真空紫外光CVD法で成膜したゲート絶縁層は400℃以上の高温アニールを行わない場合、一層だけでは十分な耐電圧性を持たせるのが困難な場合がある。
そこで、前記上部層として、スパッタ法、プラズマCVD法、原子層堆積法のいずれかを用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、酸化アルミニウムのいずれか一種の化合物を形成することで、十分な耐電圧を持つゲート絶縁層が形成された薄膜トランジスタを得ることができる。
According to the first aspect of the present invention, the lower layer is carbon-containing silicon oxide formed at room temperature using a vacuum ultraviolet light CVD method, and the carbon concentration of the lower layer is 15 atm% or more and 40 atm% or less. Thus, it is possible to provide a thin film transistor having excellent insulating characteristics and flexibility that is important for a flexible device.
Here, when silicon oxide is formed by a vacuum ultraviolet light CVD method, siloxane or the like of an organic silicon compound is formed as a material. At that time, the material gas is not completely decomposed, but a part of the reactive active species generated by decomposition is migrated to form a film while flowing. Therefore, Si—CH 3 and the like contained in the material gas are also formed in the film. Many are included. For this reason, when the gate insulating layer formed by the vacuum ultraviolet light CVD method is not subjected to high-temperature annealing at 400 ° C. or higher, it may be difficult to provide sufficient voltage resistance with only one layer.
Therefore, as the upper layer, by using any one of a sputtering method, a plasma CVD method, and an atomic layer deposition method, by forming any one compound of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and aluminum oxide, A thin film transistor in which a gate insulating layer having a sufficient withstand voltage is formed can be obtained.

また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載の薄膜トランジスタの製造方法において、前記下部層を形成後、150℃以上200℃以下で熱処理を行うことを特徴としている。
請求項2に係る発明によれば、前記下部層(炭素含有酸化シリコン膜)を形成後、150℃以上200℃以下で熱処理を行うことにより、前記下部層の炭素濃度を変化させずに、耐絶縁性を向上させた薄膜トランジスタを得ることができる。前記熱処理温度が150℃未満であると、絶縁性が低下することがある。また、前記熱処理温度が200℃を超えると、前記絶縁基板及び前記下部層の基材としての耐性を低下させることになる
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a thin film transistor according to the first aspect, after the lower layer is formed, heat treatment is performed at 150 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.
According to the second aspect of the present invention, after the lower layer (carbon-containing silicon oxide film) is formed, heat treatment is performed at 150 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, so that the carbon concentration of the lower layer is not changed and A thin film transistor with improved insulation can be obtained. If the heat treatment temperature is lower than 150 ° C., the insulation properties may deteriorate. Further, when the heat treatment temperature exceeds 200 ° C., the resistance of the insulating substrate and the lower layer as a base material is lowered .

また、請求項に係る発明は、請求項1又は2に記載の薄膜トランジスタの製造方法において、前記上部層の少なくとも一層が、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、及び酸化アルミニウムの少なくともいずれか1種の化合物を含むことを特徴としている The invention according to claim 3 is the method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1 or 2 , wherein at least one of the upper layers is at least one of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and aluminum oxide. It is characterized by containing one kind of compound .

た、請求項に係る発明は、請求項1乃至のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法において、前記下部層の抵抗率が1.0×1011Ω・cm以上であることを特徴としている。
請求項に係る発明によれば、前記下部層の抵抗率が1.0×1011Ω・cm以上であることで、ゲート絶縁層全体として十分な絶縁性を呈し、ゲートリーク電流が抑制された薄膜トランジスタを得ることができる。
Also, it invention according to claim 4 is the method of manufacturing the thin film transistor according to any one of claims 1 to 3, the resistivity of the lower layer is 1.0 × 10 11 Ω · cm or more It is characterized by.
According to the invention of claim 4, when the resistivity of the lower layer is 1.0 × 10 11 Ω · cm or more, the gate insulating layer as a whole exhibits sufficient insulation, and gate leakage current is suppressed. A thin film transistor can be obtained.

また、請求項に係る発明は、請求項1乃至のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法において、前記下部層の膜厚が、前記ゲート絶縁層の膜厚の1/2以上4/5以下であることを特徴としている。
請求項に係る発明によれば、前記下部層の膜厚が、前記ゲート絶縁層の膜厚の1/2以上4/5以下であることで、ゲート絶縁層全体として特に優れた絶縁性を呈し、ゲートリーク電流が抑制された薄膜トランジスタを得ることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a thin film transistor according to any one of the first to fourth aspects, the thickness of the lower layer is not less than 1/2 of the thickness of the gate insulating layer. / 5 or less.
According to the fifth aspect of the invention, since the thickness of the lower layer is not less than 1/2 and not more than 4/5 of the thickness of the gate insulating layer, the gate insulating layer as a whole has a particularly excellent insulating property. Thus, a thin film transistor in which the gate leakage current is suppressed can be obtained.

また、請求項に係る発明は、請求項1乃至のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法において、前記半導体活性層が、金属酸化物半導体からなることを特徴としている。
請求項に係る発明によれば、前記半導体活性層が金属酸化物半導体からなるので、優れたトランジスタ特性を有する薄膜トランジスタを得ることができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a thin film transistor according to any one of the first to fifth aspects, the semiconductor active layer is made of a metal oxide semiconductor.
According to the invention of claim 6 , since the semiconductor active layer is made of a metal oxide semiconductor, a thin film transistor having excellent transistor characteristics can be obtained.

また、請求項に係る発明は、請求項に記載の薄膜トランジスタの製造方法において、前記金属酸化物半導体が、In、Ga、及びZnの少なくとも一種を含むことを特徴としている。
請求項に係る発明によれば、前記金属酸化物半導体が、In、Ga、及びZnの少なくとも一種を含むことで、特に優れたトランジスタ特性を有する薄膜トランジスタを得ることができる。
また、請求項に係る発明は、請求項1乃至のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法によって製造されたことを特徴としている。
The invention according to claim 7 is the method of manufacturing a thin film transistor according to claim 6 , wherein the metal oxide semiconductor contains at least one of In, Ga, and Zn.
According to the seventh aspect of the invention, a thin film transistor having particularly excellent transistor characteristics can be obtained when the metal oxide semiconductor contains at least one of In, Ga, and Zn.
The invention according to claim 8 is manufactured by the method for manufacturing a thin film transistor according to any one of claims 1 to 7 .

本発明によれば、絶縁基板の表面粗度によらずゲート絶縁層の表面が平坦であり、信頼性が高く、製造コストを低減させた薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a thin film transistor and a manufacturing method thereof in which the surface of the gate insulating layer is flat regardless of the surface roughness of the insulating substrate, the reliability is high, and the manufacturing cost is reduced.

本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法の一実施形態によって得られる薄膜トランジスタの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the thin-film transistor obtained by one Embodiment of the manufacturing method of the thin-film transistor which concerns on this invention. 本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法の一実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the manufacturing method of the thin-film transistor which concerns on this invention. 本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法の他の実施形態によって得られる薄膜トランジスタの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the thin-film transistor obtained by other embodiment of the manufacturing method of the thin-film transistor which concerns on this invention. 本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法の実施例によって得られる薄膜トランジスタの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the thin-film transistor obtained by the Example of the manufacturing method of the thin-film transistor which concerns on this invention. 薄膜トランジスタの比較例の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the comparative example of a thin-film transistor.

以下、本発明に係る薄膜トランジスタ及びその製造方法の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態の説明において、同一構成要素には同一符号を付け、実施の形態の間において重複する説明は省略する。
図1は本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法の一実施形態によって得られる薄膜トランジスタの構成を示す断面図である。また、図2は、本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法の一実施形態を示す断面図である。
Hereinafter, embodiments of a thin film transistor and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in the description of the present embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description among the embodiments is omitted.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a thin film transistor obtained by an embodiment of a method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention.

図1に示すように、本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法の一実施形態によって得られる薄膜トランジスタ1は、絶縁基板10と、該絶縁基板10上に形成されたゲート電極11と、ゲート電極11上に該ゲート電極11を覆うように形成された下部層12aと、下部層12a上に形成された上部層12bと、該上部層12b上に形成された半導体活性層13と、それぞれが該半導体活性層13の一部を覆うように形成されて半導体活性層13に接続され、ゲート絶縁層12上に形成されたソース電極14及びドレイン電極15とを備えているボトムゲート−トップコンタクト型の薄膜トランジスタである。そして、下部層12a及び上部層12bがゲート絶縁層12を構成し、絶縁基板10に接する下部層12aが真空紫外光CVD法で成膜される。   As shown in FIG. 1, a thin film transistor 1 obtained by an embodiment of a method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention includes an insulating substrate 10, a gate electrode 11 formed on the insulating substrate 10, and a gate electrode 11. A lower layer 12a formed to cover the gate electrode 11, an upper layer 12b formed on the lower layer 12a, a semiconductor active layer 13 formed on the upper layer 12b, and the semiconductor active layer 13 is a bottom gate-top contact type thin film transistor including a source electrode 14 and a drain electrode 15 formed on a gate insulating layer 12 so as to cover a part of the gate electrode 13 and connected to the semiconductor active layer 13. . The lower layer 12a and the upper layer 12b constitute the gate insulating layer 12, and the lower layer 12a in contact with the insulating substrate 10 is formed by a vacuum ultraviolet light CVD method.

<絶縁基板>
絶縁基板10には、例えば、ガラス基板やプラスチック基板を用いることができる。
プラスチック基板としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフェン、トリアセチルセルロース、ポリビニルフルオライドフィルム、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合樹脂、耐候性ポリエチレンテレフタレート、耐候性ポリプロピレン、ガラス繊維強化アクリル樹脂フィルム、ガラス繊維強化ポリカーボネート、透明性ポリイミド、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂等を使用することができる。
これらの基板は、単独で使用することもでき、二種以上を積層した複合基板を使用することもできる。また、ガラス基板やプラスチック基板上に樹脂層、例えばカラーフィルタが形成された基板を使用することもできる。
<Insulating substrate>
As the insulating substrate 10, for example, a glass substrate or a plastic substrate can be used.
Examples of the plastic substrate include polymethyl methacrylate, polyacrylate, polycarbonate, polystyrene, polyethylene sulfide, polyethersulfone (PES), polyolefin, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate (PEN), cycloolefin polymer, polyethersulfene, triphenyl. Acetyl cellulose, polyvinyl fluoride film, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer resin, weather resistant polyethylene terephthalate, weather resistant polypropylene, glass fiber reinforced acrylic resin film, glass fiber reinforced polycarbonate, transparent polyimide, fluorine resin, cyclic polyolefin resin Etc. can be used.
These substrates can be used alone or a composite substrate in which two or more kinds are laminated. A substrate in which a resin layer such as a color filter is formed on a glass substrate or a plastic substrate can also be used.

<電極>
ゲート電極11、ソース電極14、及びドレイン電極15の各電極の材料としては、酸化インジウム(In)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化カドミウム(CdO)、酸化インジウムカドミウム(CdIn)、酸化カドミウムスズ(CdSnO)、酸化亜鉛スズ(ZnSnO)、酸化インジウム亜鉛(In−Zn−O)等の酸化物材料が好適に用いられる。
<Electrode>
As materials for the gate electrode 11, the source electrode 14, and the drain electrode 15, indium oxide (In 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), cadmium oxide (CdO), indium oxide Oxide materials such as cadmium (CdIn 2 O 4 ), cadmium tin oxide (Cd 2 SnO 4 ), zinc tin oxide (Zn 2 SnO 4 ), and indium zinc oxide (In—Zn—O) are preferably used.

また、ゲート電極11、ソース電極14、及びドレイン電極15の各電極は、上記酸化物材料に不純物をドープした材料を採用することも導電率を上げるために好ましい。例えば、酸化インジウムにスズやモリブデン、チタンをドープしたもの、酸化スズにアンチモンやフッ素をドープしたもの、酸化亜鉛にインジウム、アルミニウム、ガリウムをドープしたものなどが挙げられる。   In addition, it is preferable that the gate electrode 11, the source electrode 14, and the drain electrode 15 be made of a material obtained by doping impurities into the oxide material in order to increase conductivity. For example, indium oxide doped with tin, molybdenum, titanium, tin oxide doped with antimony or fluorine, zinc oxide doped with indium, aluminum, gallium, and the like.

これらの中では、特に、酸化インジウムにスズをドープした酸化インジウムスズ(通称ITO)が低い抵抗率のために特に好適に用いられる。また、Au、Ag、Cu、Cr、Al、Mg、Liなどの低抵抗金属材料も好適に用いられる。さらに、導電性酸化物材料と低抵抗金属材料を複数積層したものも使用できる。この場合、金属材料の酸化や経時劣化を防ぐために導電性酸化物薄膜/金属薄膜/導電性酸化物薄膜の順に積層した3層構造が特に好適に用いられる。また、PEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)等の有機導電性材料も好適に用いることができる。ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極は全て同じ材料であっても構わないし、また全て違う材料であっても構わない。しかし、工程数を減らすためにソース電極とドレイン電極は同一の材料であることがより望ましい。   Among these, indium tin oxide obtained by doping tin into indium oxide (commonly referred to as ITO) is particularly preferably used because of its low resistivity. In addition, low resistance metal materials such as Au, Ag, Cu, Cr, Al, Mg, and Li are also preferably used. Further, a laminate in which a plurality of conductive oxide materials and low resistance metal materials are stacked can be used. In this case, a three-layer structure in which a conductive oxide thin film / metal thin film / conductive oxide thin film is laminated in order in order to prevent oxidation or deterioration with time of the metal material is particularly preferably used. An organic conductive material such as PEDOT (polyethylenedioxythiophene) can also be suitably used. The gate electrode, the source electrode, and the drain electrode may all be the same material, or may be all different materials. However, in order to reduce the number of steps, it is more desirable that the source electrode and the drain electrode are made of the same material.

これらの電極は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)、光CVD、ホットワイヤーCVD法等で形成される。また上述の導電性材料をインキ状、ペースト状にしたものをスクリーン印刷、凸版印刷、インクジェット法等で塗布し、焼成して形成することもできるが、これらに限定されるものではない。   These electrodes are formed by vacuum deposition, ion plating, sputtering, laser ablation, plasma CVD (chemical vapor deposition), photo CVD, hot wire CVD, or the like. In addition, the conductive material described above in an ink form or a paste form can be applied by screen printing, letterpress printing, an ink jet method or the like, and baked, but is not limited thereto.

<ゲート絶縁層>
ゲート絶縁層12は、下部層12aと上部層12bで構成される。ゲート絶縁層12の厚さは50nm以上2μm以下とすることが好ましい。下部層12aは真空紫外光CVD法により形成される。
ここで、真空紫外光CVD法を用いて成膜した膜は、マグネトロンスパッタ法等を用いて形成された膜と異なり、高い自己平坦化特性を持つ。
真空紫外光CVD法において絶縁基板10の材料や表面形状によらず膜が形成されるのは、表面反応によって膜が形成されるのではなく、気相中で光分解して発生したラジカル等の反応活性種が、表面をマイグレーションしフローしながら堆積し、薄膜が形成されるためである。
<Gate insulation layer>
The gate insulating layer 12 includes a lower layer 12a and an upper layer 12b. The thickness of the gate insulating layer 12 is preferably 50 nm or more and 2 μm or less. The lower layer 12a is formed by a vacuum ultraviolet light CVD method.
Here, a film formed using the vacuum ultraviolet light CVD method has high self-flattening characteristics unlike a film formed using the magnetron sputtering method or the like.
The film is formed regardless of the material and surface shape of the insulating substrate 10 in the vacuum ultraviolet light CVD method. The film is not formed by a surface reaction, but a radical or the like generated by photolysis in the gas phase is formed. This is because reactive active species migrate while flowing on the surface and deposit while flowing to form a thin film.

従って、ボトムゲート型薄膜トランジスタ1の下部層12aを、真空紫外光CVD法を用いて室温成膜した炭素含有酸化シリコンとし、該下部層の炭素濃度が、15atm%以上40atm%以下とすることで、優れた絶縁特性とフレキシブルデバイスに重要な柔軟性を合わせ持った薄膜トランジスタを提供することができる。
このように、絶縁基板10の表面の凹凸を低減させるようにゲート絶縁層12(下部層12a)を形成することで、平坦なゲート絶縁層12−半導体活性層13界面が得られ、トランジスタ特性を向上させた薄膜トランジスタ1を得ることができる。
Therefore, the lower layer 12a of the bottom gate type thin film transistor 1 is made of carbon-containing silicon oxide formed at room temperature using a vacuum ultraviolet light CVD method, and the carbon concentration of the lower layer is set to 15 atm% or more and 40 atm% or less, A thin film transistor having excellent insulating characteristics and flexibility that is important for a flexible device can be provided.
Thus, by forming the gate insulating layer 12 (lower layer 12a) so as to reduce the unevenness of the surface of the insulating substrate 10, a flat gate insulating layer 12-semiconductor active layer 13 interface is obtained, and transistor characteristics are improved. An improved thin film transistor 1 can be obtained.

また、真空紫外光CVDは、室温での成膜が可能であるため、前記絶縁基板として、プラスチック基板を採用した場合にも容易に成膜を行うことが可能である。
また、真空紫外光CVD法は、マグネトロンスパッタ法とは異なり、例えば、酸化シリコンを成膜する場合、100nm/min以上という非常に速い成膜が可能な方法である。よって、成膜速度の大きい光CVD法を用いてゲート絶縁層の一部を成膜することで、製造コストを低減させることができる。
In addition, since vacuum ultraviolet light CVD can form a film at room temperature, it can be easily formed even when a plastic substrate is employed as the insulating substrate.
In addition, the vacuum ultraviolet light CVD method is different from the magnetron sputtering method, for example, in the case of forming a silicon oxide film, it is a method capable of forming a very fast film of 100 nm / min or more. Therefore, the manufacturing cost can be reduced by forming a part of the gate insulating layer using a photo-CVD method with a high film formation rate.

また、下部層12a中の炭素の混入は、ゲート絶縁層12(下部層12a)の柔軟性を増すという反面、絶縁性の悪化をもたらすため、あまり好ましいことではないと考えられてきた。しかし、下部層12aの炭素濃度を15atm%以上40atm%以下とすることで、ゲート絶縁層12が柔軟性と絶縁性とを併せ持つことが可能となる。
前記下部層の炭素濃度が15atm%未満であると、ゲート絶縁層の絶縁性を維持できるが、該ゲート絶縁層の柔軟性が著しく低下し、前記下部層の炭素濃度が40atm%を超えると、ゲート絶縁層の柔軟性が維持されるものの、該ゲート絶縁層の絶縁性の悪化をもたらすこととなる。
In addition, mixing of carbon in the lower layer 12a increases the flexibility of the gate insulating layer 12 (lower layer 12a), but deteriorates the insulating properties, so it has been considered not preferable. However, by setting the carbon concentration of the lower layer 12a to 15 atm% or more and 40 atm% or less, the gate insulating layer 12 can have both flexibility and insulation.
When the carbon concentration of the lower layer is less than 15 atm%, the insulating property of the gate insulating layer can be maintained, but the flexibility of the gate insulating layer is significantly reduced, and when the carbon concentration of the lower layer exceeds 40 atm%, Although the flexibility of the gate insulating layer is maintained, the insulating property of the gate insulating layer is deteriorated.

下部層12aの材料としては、例えば、酸化シリコンを含む材料が好ましい。出発原料としては、オクタメチルシクロテトラシロキサン、テトラエトキシシラン/O等が挙げられる。
下部層12aの抵抗率は1.0×1011Ω・cm以上が好ましく、より好ましくは1.0×1012Ω・cm以上である。抵抗率が1.0×1011Ω・cmより小さいと、ゲート絶縁層12全体として十分な絶縁性を呈することができず、ゲートリーク電流が増大するため、良好な素子特性を得ることができない。
As a material of the lower layer 12a, for example, a material containing silicon oxide is preferable. Examples of the starting material include octamethylcyclotetrasiloxane and tetraethoxysilane / O 2 .
The resistivity of the lower layer 12a is preferably 1.0 × 10 11 Ω · cm or more, and more preferably 1.0 × 10 12 Ω · cm or more. If the resistivity is smaller than 1.0 × 10 11 Ω · cm, the gate insulating layer 12 as a whole cannot exhibit sufficient insulation, and the gate leakage current increases, so that good device characteristics cannot be obtained. .

また、下部層12aを成膜後、150℃以上200℃以下で熱処理を行うことが好ましい。プラスチック製の絶縁基板10が耐えうる低温で熱処理を行うことにより、下部層12aの炭素濃度を変化させずに、耐絶縁性を向上させることが可能となる。
下部層12aの膜厚は、ゲート絶縁層12全体の膜厚の1/2以上であることで、十分な曲げ耐性を持つゲート絶縁層12を形成することができる。
In addition, it is preferable to perform heat treatment at 150 ° C. or higher and 200 ° C. or lower after forming the lower layer 12a. By performing the heat treatment at a low temperature that the plastic insulating substrate 10 can withstand, the insulation resistance can be improved without changing the carbon concentration of the lower layer 12a.
The thickness of the lower layer 12a is ½ or more of the entire thickness of the gate insulating layer 12, so that the gate insulating layer 12 having sufficient bending resistance can be formed.

下部層12aの膜厚は、ゲート絶縁層全体の膜厚の4/5以下であると、ゲート絶縁層12全体として十分な絶縁性を呈し、ゲートリーク電流を抑制する上で好ましい。
さらに、下部層12aの膜厚をゲート電極11の膜厚よりも厚くすることで、ゲート電極11の形状の起伏や絶縁基板10とゲート電極11の段差を平坦化し、絶縁破壊が生じにくい信頼性の高いトランジスタを得ることが可能となる。
The film thickness of the lower layer 12a is preferably 4/5 or less of the film thickness of the entire gate insulating layer, so that the gate insulating layer 12 as a whole exhibits a sufficient insulating property and suppresses gate leakage current.
Furthermore, by making the film thickness of the lower layer 12a larger than the film thickness of the gate electrode 11, the undulation of the shape of the gate electrode 11 and the level difference between the insulating substrate 10 and the gate electrode 11 are flattened, and the breakdown is less likely to occur. It is possible to obtain a high transistor.

ここで、上部層12bは単層とすることもでき、複数の層を積層することもできる。すなわち、ゲート絶縁層12の構成は、下部層12aと、一層以上の上部層12bとからなる構成に限られず、少なくとも絶縁基板10上に複数のゲート絶縁層(下部層12a及び上部層12b)が形成されてゲート絶縁層12を構成し、かつ絶縁基板10上に形成されるゲート絶縁層(下部層12a)が真空紫外光CVD法で成膜されればよい。   Here, the upper layer 12b may be a single layer, or a plurality of layers may be stacked. That is, the configuration of the gate insulating layer 12 is not limited to the configuration including the lower layer 12a and one or more upper layers 12b, and a plurality of gate insulating layers (lower layer 12a and upper layer 12b) are provided on at least the insulating substrate 10. The gate insulating layer 12 formed to constitute the gate insulating layer 12 and formed on the insulating substrate 10 may be formed by vacuum ultraviolet light CVD.

また、上部層12bの材料はゲートリーク電流を抑制するための十分な絶縁性を有していれば特に制限はないが、抵抗率が1.0×1012Ω・cm以上の材料が好ましく、さらには1.0×1014Ω・cm以上であることが好ましい。
上部層12bを構成する材料としては、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、酸化アルミニウムが特に好ましい。また、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア、酸化チタン等も挙げることができ、これらの材料を用いることでゲートリーク電流を抑制するために十分な絶縁性を得ることができる。
Further, the material of the upper layer 12b is not particularly limited as long as it has sufficient insulation for suppressing the gate leakage current, but a material having a resistivity of 1.0 × 10 12 Ω · cm or more is preferable, Furthermore, it is preferably 1.0 × 10 14 Ω · cm or more.
As the material constituting the upper layer 12b, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and aluminum oxide are particularly preferable. In addition, tantalum oxide, yttrium oxide, hafnium oxide, hafnium aluminate, zirconia oxide, titanium oxide, and the like can also be used. By using these materials, sufficient insulation can be obtained to suppress gate leakage current. it can.

<半導体活性層>
半導体活性層13の材料としては、例えば、亜鉛、インジウム、スズ、タングステン、マグネシウム、ガリウムのうち一種類以上の元素を含む酸化物が挙げられる。酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛、酸化スズ、酸化タングステン、酸化亜鉛ガリウムインジウム(In―Ga―Zn―O)等公知の材料が挙げられるがこれらに限定されるものではない。これらの材料の構造は単結晶、多結晶、微結晶、結晶/アモルファスの混晶、ナノ結晶散在アモルファス、アモルファスのいずれであってもかまわない。半導体活性層の膜厚は少なくとも10nm以上が望ましい。10nmより小さいと島状成長により膜中に半導体が形成されていない部分が生じるという問題が起こりうる。
<Semiconductor active layer>
Examples of the material of the semiconductor active layer 13 include oxides containing one or more elements of zinc, indium, tin, tungsten, magnesium, and gallium. Well-known materials such as zinc oxide, indium oxide, indium zinc oxide, tin oxide, tungsten oxide, and zinc gallium indium oxide (In—Ga—Zn—O) may be used, but the material is not limited to these. The structure of these materials may be single crystal, polycrystal, microcrystal, crystal / amorphous mixed crystal, nanocrystal scattered amorphous, or amorphous. The thickness of the semiconductor active layer is preferably at least 10 nm. If it is smaller than 10 nm, there may occur a problem that a portion where no semiconductor is formed in the film is generated due to island-like growth.

<薄膜トランジスタの製造方法>
次に、薄膜トランジスタ1の製造方法について図2を参照して説明する。
まず、図2(a)に示すように、スパッタ装置等を用いて、絶縁基板10上にゲート電極11を形成(成膜)する。
次に、図2(b)に示すように、真空紫外光CVD装置を用いて、酸化シリコンを含む材料からなる下部層12aを、絶縁基板10及びゲート電極11を覆うように形成(成膜)する。
<Method for Manufacturing Thin Film Transistor>
Next, a method for manufacturing the thin film transistor 1 will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 2A, the gate electrode 11 is formed (film formation) on the insulating substrate 10 using a sputtering apparatus or the like.
Next, as shown in FIG. 2B, a lower layer 12a made of a material containing silicon oxide is formed (film formation) so as to cover the insulating substrate 10 and the gate electrode 11 using a vacuum ultraviolet light CVD apparatus. To do.

ここで、下部層12aの成膜時においては、Ar、Oのガス流量を調節することによって下部層12aの炭素濃度を調整することができる。
そして、下部層12aを形成(成膜)後、下部層12aが上面に形成された絶縁基板10に対して熱処理を行う。この熱処理は、150℃以上で熱処理を行うことが好ましい。このような熱処理を行うことにより、より絶縁性に優れたゲート絶縁層が得られる。
Here, when the lower layer 12a is formed, the carbon concentration of the lower layer 12a can be adjusted by adjusting the gas flow rates of Ar and O 2 .
Then, after forming (depositing) the lower layer 12a, heat treatment is performed on the insulating substrate 10 on which the lower layer 12a is formed. This heat treatment is preferably performed at 150 ° C. or higher. By performing such a heat treatment, a gate insulating layer with better insulation can be obtained.

次に、図2(c)に示すように、スパッタ装置等を用いて下部層12a上に上部層12bを形成(成膜)する。
上部層12bは、スパッタ法、プラズマCVD法又は原子層堆積法で形成されることが好ましいが、真空蒸着法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、ホットワイヤーCVD法等の方法を用いても構わない。これらの上部層12bは膜の成長方向に向けて組成を傾斜したものもまた好適に用いることができる。
このようにして形成された下部層12a及び上部層12bがゲート絶縁層12を構成する。
Next, as shown in FIG. 2C, an upper layer 12b is formed (deposited) on the lower layer 12a using a sputtering apparatus or the like.
The upper layer 12b is preferably formed by sputtering, plasma CVD, or atomic layer deposition, but methods such as vacuum deposition, ion plating, laser ablation, and hot wire CVD may also be used. Absent. As these upper layers 12b, those whose composition is inclined toward the growth direction of the film can also be suitably used.
The lower layer 12a and the upper layer 12b thus formed constitute the gate insulating layer 12.

次に、図2(d)に示すように、上部層12b上に半導体活性層13を形成(成膜)する。
半導体活性層13は、スパッタ法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法、CVD法、ゾルゲル法などの方法を用いて形成される。これらの方法のうち、スパッタ法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法、CVD法で形成されることが好ましい。スパッタ法では、RFマグネトロンスパッタ法、DCスパッタ法、イオンビームスパッタ法が挙げられ、真空蒸着では、加熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンプレーティング法が挙げられ、CVD法では、ホットワイヤーCVD法、プラズマCVD法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Next, as shown in FIG. 2D, the semiconductor active layer 13 is formed (deposited) on the upper layer 12b.
The semiconductor active layer 13 is formed using a method such as a sputtering method, a pulse laser deposition method, a vacuum evaporation method, a CVD method, or a sol-gel method. Of these methods, the sputtering method, the pulse laser deposition method, the vacuum evaporation method, and the CVD method are preferable. Examples of sputtering include RF magnetron sputtering, DC sputtering, and ion beam sputtering. Vacuum deposition includes heating deposition, electron beam deposition, and ion plating. CVD includes hot wire CVD and plasma. Examples include, but are not limited to, CVD.

また、半導体活性層13は、金属酸化物を主成分とし、該金属酸化物は、例えば、亜鉛、インジウム、スズ、タングステン、マグネシウム、ガリウムのうち一種類以上の元素を含む酸化物が挙げられる。なお、これらゲート絶縁層12及び半導体活性層13の成膜における温度はいずれも室温である。
また、上部層12bを複数層形成した場合、複数の上部層12bのうち、半導体活性層13と接する層と、半導体活性層13の成膜方法は同一であるとより好ましい。同一チャンバー内で連続成膜を行うことで、優れた素子特性を持ち、信頼性の高い薄膜トランジスタを得ることができる。
The semiconductor active layer 13 is mainly composed of a metal oxide, and examples of the metal oxide include an oxide containing one or more elements of zinc, indium, tin, tungsten, magnesium, and gallium. Note that the temperature in forming the gate insulating layer 12 and the semiconductor active layer 13 is both room temperature.
Further, when a plurality of upper layers 12b are formed, it is more preferable that the method of forming the semiconductor active layer 13 and the layer in contact with the semiconductor active layer 13 among the plurality of upper layers 12b are the same. By performing continuous film formation in the same chamber, a thin film transistor having excellent device characteristics and high reliability can be obtained.

その後、半導体活性層13を、フォトリソグラフィー法を用いてエッチングによりパターン形成する。
その後、図2(e)に示すように、蒸着法によりソース電極14及びドレイン電極15を半導体活性層14上に形成(成膜)して、薄膜トランジスタ1が得られる。
Thereafter, the semiconductor active layer 13 is patterned by etching using a photolithography method.
Thereafter, as shown in FIG. 2E, the source electrode 14 and the drain electrode 15 are formed (deposited) on the semiconductor active layer 14 by vapor deposition, whereby the thin film transistor 1 is obtained.

(他の実施形態)
図3は、本発明に係る薄膜トランジスタの他の実施形態における構成を示す断面図である。
図3に示すように、薄膜トランジスタ1は、他の実施形態として、絶縁基板10と、該絶縁基板10上に形成されたゲート電極11と、ゲート電極11上に該ゲート電極11を覆うように形成された下部層12aと、下部層12a上に形成された上部層12bと、該上部層12b上に形成されたソース電極14及びドレイン電極15と、ソース電極14及びドレイン電極15のそれぞれの一部を覆うように形成されてソース電極14及びドレイン電極15のそれぞれに接続され、上部層12b上に形成された半導体活性層13とを備えているボトムゲート−トップコンタクト型の薄膜トランジスタとしてもよい。本実施形態においても、下部層12a及び上部層12bがゲート絶縁層12を構成し、絶縁基板10に接する下部層12aが真空紫外光CVD法で成膜される。
(Other embodiments)
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of another embodiment of the thin film transistor according to the present invention.
As shown in FIG. 3, as another embodiment, the thin film transistor 1 is formed so as to cover the gate electrode 11 on the insulating substrate 10, the gate electrode 11 formed on the insulating substrate 10, and the gate electrode 11. Lower layer 12a, upper layer 12b formed on lower layer 12a, source electrode 14 and drain electrode 15 formed on upper layer 12b, and part of source electrode 14 and drain electrode 15 A bottom gate-top contact thin film transistor including a semiconductor active layer 13 formed on the upper layer 12b and connected to each of the source electrode 14 and the drain electrode 15 may be used. Also in this embodiment, the lower layer 12a and the upper layer 12b constitute the gate insulating layer 12, and the lower layer 12a in contact with the insulating substrate 10 is formed by vacuum ultraviolet light CVD.

以下、本発明の薄膜トランジスタ及びその製造方法の実施例1乃至8、並びに比較例1及び2について説明する。
(実施例1)
実施例1では図4に示すような薄膜トランジスタ1を以下のようにして作製した。
絶縁基板10としてPEN基材(帝人デュポン社製Q65,厚さ125μm)上に、DCマグネトロンスパッタ装置を用いてITOを80nm成膜し、フォトリソグラフィー法を用いたエッチングによりゲート電極11を形成した。ITO成膜時の投入電力は100W、ガス流量はAr=50SCCM、O=0.1SCCM、成膜圧力は1.0Paとした。
Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 of the thin film transistor and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described below.
Example 1
In Example 1, a thin film transistor 1 as shown in FIG. 4 was produced as follows.
On the PEN base material (Q65 manufactured by Teijin DuPont Co., Ltd., thickness: 125 μm) as the insulating substrate 10, ITO was formed to a thickness of 80 nm using a DC magnetron sputtering apparatus, and the gate electrode 11 was formed by etching using a photolithography method. The input power during the ITO film formation was 100 W, the gas flow rate was Ar = 50 SCCM, O 2 = 0.1 SCCM, and the film formation pressure was 1.0 Pa.

次に、真空紫外光CVD装置を用いてSiOからなる下部層12aを200nm成膜した。下部層12aは、原料としてオクタメチルシクロテトラシロキサンを5SCCM流し、投入電力100W、成膜圧力10Paとして成膜した。成膜後、基板に対して150℃、3時間大気中で熱処理を行った。半導体パラメータアナライザ(Keithlay製,SCS4200)を用いて求めた抵抗率は1.3×1012Ω・cmであった。また、X線光電子分光装置を用いて求めた下部層12aの炭素濃度は30atm%であった。 Next, a 200 nm lower layer 12a made of SiO 2 was formed using a vacuum ultraviolet light CVD apparatus. The lower layer 12a was formed with a flow of 5 SCCM of octamethylcyclotetrasiloxane as a raw material, with an input power of 100 W and a film formation pressure of 10 Pa. After the film formation, the substrate was heat-treated in the air at 150 ° C. for 3 hours. The resistivity obtained using a semiconductor parameter analyzer (manufactured by Keithley, SCS4200) was 1.3 × 10 12 Ω · cm. Further, the carbon concentration of the lower layer 12a obtained using an X-ray photoelectron spectrometer was 30 atm%.

その後、下部層12a上にRFマグネトロンスパッタ装置を用いてSiONからなる上部層12bを200nm(投入電力は500W、Ar=50SCCM、O=20SCCM、成膜圧力1.0Pa)、In―Ga―Zn―O系酸化物からなる半導体活性層13を40nm(投入電力100W、Ar=100SCCM、O=2SCCM、成膜圧力1.0Pa)連続成膜した。各成膜における基板温度はいずれも室温である。 Thereafter, the upper layer 12b made of SiON is formed on the lower layer 12a by using an RF magnetron sputtering apparatus to 200 nm (input power is 500 W, Ar = 50 SCCM, O 2 = 20 SCCM, film forming pressure 1.0 Pa), In—Ga—Zn A semiconductor active layer 13 made of an O-based oxide was continuously formed at 40 nm (input power 100 W, Ar = 100 SCCM, O 2 = 2 SCCM, film forming pressure 1.0 Pa). The substrate temperature in each film formation is room temperature.

その後、半導体活性層13を、フォトリソグラフィー法を用いてエッチングによりパターン形成した後、メタルマスクを用いたEB(Electron Beam)蒸着によりAlからなるソース電極14とドレイン電極15を膜厚100nmとして形成し、薄膜トランジスタ1を得た。ソース/ドレイン電極間の長さは0.2mmであり、ソース/ドレイン電極間の幅は2mmである。また、膜厚は触針式膜厚計(ULVAC製,Dektak6M)で測定した。このようにして作製された実施例1の薄膜トランジスタ1のトランジスタ特性を表1に示す。   Then, after patterning the semiconductor active layer 13 by etching using a photolithography method, the source electrode 14 and the drain electrode 15 made of Al are formed with a film thickness of 100 nm by EB (Electron Beam) deposition using a metal mask. A thin film transistor 1 was obtained. The length between the source / drain electrodes is 0.2 mm, and the width between the source / drain electrodes is 2 mm. The film thickness was measured with a stylus type film thickness meter (manufactured by ULVAC, Dektak 6M). Table 1 shows the transistor characteristics of the thin film transistor 1 of Example 1 manufactured as described above.

表1に示すように、薄膜トランジスタ1を、直径2cmの筒に10回繰り返し巻きつける試験を行った後に、半導体パラメータアナライザ(Keithlay製 SCS4200)を用いて測定した実施例1の薄膜トランジスタ1の移動度は10cm/Vs、ソース/ドレイン電極間に10Vの電圧が印加されたときのON/OFF比は6桁であった。ゲート電圧20V時のゲートリーク電流は2.3×10−11Aであり、良好なトランジスタ特性を示すとともに、十分にゲートリーク電流が抑制されていた。 As shown in Table 1, the mobility of the thin film transistor 1 of Example 1 measured using a semiconductor parameter analyzer (SCS4200 manufactured by Keithley) after conducting a test of repeatedly winding the thin film transistor 1 around a cylinder having a diameter of 2 cm 10 times is as follows. The ON / OFF ratio when the voltage of 10 cm 2 / Vs was applied between the source / drain electrodes was 6 digits. The gate leakage current at a gate voltage of 20 V was 2.3 × 10 −11 A, showing good transistor characteristics and sufficiently suppressing the gate leakage current.

(実施例2)
下部層の膜厚を300nm、上部層12bの膜厚を100nmとした以外は実施例1と同様にして薄膜トランジスタ1を作製した。下部層12aの抵抗率は実施例1と同様、1.3×1012Ω・cmであった。また、X線光電子分光装置を用いて求めた下部層12aの炭素濃度も実施例1と同様、30atm%であった。このようにして作製された実施例2の薄膜トランジスタ1のトランジスタ特性を表1に示す。
(Example 2)
A thin film transistor 1 was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the lower layer was 300 nm and the thickness of the upper layer 12b was 100 nm. The resistivity of the lower layer 12a was 1.3 × 10 12 Ω · cm, as in Example 1. Further, the carbon concentration of the lower layer 12a obtained using an X-ray photoelectron spectrometer was 30 atm% as in Example 1. Table 1 shows the transistor characteristics of the thin film transistor 1 of Example 2 manufactured as described above.

表1に示すように、薄膜トランジスタ1を、直径2cmの筒に10回繰り返し巻きつける試験を行った後に、半導体パラメータアナライザ(Keithlay製,SCS4200)を用いて測定した実施例2の薄膜トランジスタ1の移動度は10cm/Vs、ソース/ドレイン電極間に10Vの電圧が印加されたときのON/OFF比は6桁、ゲート電圧20V時のゲートリーク電流は9.5×10−11Aであり、良好なトランジスタ特性を示すとともに、十分にゲートリーク電流が抑制されていた。 As shown in Table 1, the mobility of the thin film transistor 1 of Example 2 was measured using a semiconductor parameter analyzer (manufactured by Keithley, SCS4200) after a test in which the thin film transistor 1 was repeatedly wound 10 times around a cylinder having a diameter of 2 cm. Is 10 cm 2 / Vs, the ON / OFF ratio when a voltage of 10 V is applied between the source / drain electrodes is 6 digits, and the gate leakage current at a gate voltage of 20 V is 9.5 × 10 −11 A, which is good As a result, the gate leakage current was sufficiently suppressed.

(実施例3)
下部層12aの膜厚を320nm、上部層12bの膜厚を80nmとした以外は実施例1と同様にして薄膜トランジスタ1を作製した。下部層12aの抵抗率は実施例1と同様、1.3×1012Ω・cmであった。また、X線光電子分光装置を用いて求めた下部層12aの炭素濃度も実施例1と同様、30atm%であった。このようにして作製された実施例3の薄膜トランジスタ1のトランジスタ特性を表1に示す。
(Example 3)
A thin film transistor 1 was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the lower layer 12a was 320 nm and the thickness of the upper layer 12b was 80 nm. The resistivity of the lower layer 12a was 1.3 × 10 12 Ω · cm, as in Example 1. Further, the carbon concentration of the lower layer 12a obtained using an X-ray photoelectron spectrometer was 30 atm% as in Example 1. Table 1 shows the transistor characteristics of the thin film transistor 1 of Example 3 manufactured as described above.

表1に示すように、薄膜トランジスタ1を、直径2cmの筒に10回繰り返し巻きつける試験を行った後に、半導体パラメータアナライザ(Keithlay製,SCS4200)を用いて測定した実施例3の薄膜トランジスタ1の移動度は8cm/Vs、ソース/ドレイン電極間に10Vの電圧が印加されたときのON/OFF比は5桁、ゲート電圧20V時のゲートリーク電流は1.1×10−10Aであり、良好な素子特性を示した。 As shown in Table 1, the mobility of the thin film transistor 1 of Example 3 was measured using a semiconductor parameter analyzer (manufactured by Keithley, SCS4200) after a test in which the thin film transistor 1 was repeatedly wound 10 times around a cylinder having a diameter of 2 cm. Is 8 cm 2 / Vs, the ON / OFF ratio when a voltage of 10 V is applied between the source / drain electrodes is 5 digits, and the gate leakage current at a gate voltage of 20 V is 1.1 × 10 −10 A, which is good Excellent device characteristics.

(実施例4)
下部層12aの成膜後の熱処理条件を変更した以外は実施例3と同様にして薄膜トランジスタ1を作製した。熱処理は80℃で3時間、大気中で行った。下部層12aの抵抗率は1.3×1011Ω・cmであり、炭素濃度は30atm%であった。このようにして作製された実施例4の薄膜トランジスタ1のトランジスタ特性を表1に示す。
Example 4
A thin film transistor 1 was produced in the same manner as in Example 3 except that the heat treatment conditions after the formation of the lower layer 12a were changed. The heat treatment was performed in the air at 80 ° C. for 3 hours. The resistivity of the lower layer 12a was 1.3 × 10 11 Ω · cm, and the carbon concentration was 30 atm%. Table 1 shows the transistor characteristics of the thin film transistor 1 of Example 4 fabricated as described above.

表1に示すように、薄膜トランジスタ1を、直径2cmの筒に10回繰り返し巻きつける試験を行った後に、半導体パラメータアナライザ(Keithlay製,SCS4200)を用いて測定した実施例4の薄膜トランジスタ1の移動度は7cm/Vs、ソース/ドレイン電極間に10Vの電圧が印加されたときのON/OFF比は4桁、ゲート電圧20V時のゲートリーク電流は1.5×10−9Aであり、実施例1と比較するとゲートリーク電流の値は大きいが良好な素子特性を示した。 As shown in Table 1, the mobility of the thin film transistor 1 of Example 4 was measured using a semiconductor parameter analyzer (manufactured by Keithley, SCS4200) after a test in which the thin film transistor 1 was repeatedly wound 10 times around a cylinder having a diameter of 2 cm. Is 7 cm 2 / Vs, the ON / OFF ratio when a voltage of 10 V is applied between the source / drain electrodes is 4 digits, and the gate leakage current at a gate voltage of 20 V is 1.5 × 10 −9 A. Compared with Example 1, the gate leakage current value was large, but good device characteristics were shown.

(実施例5)
下部層12a成膜時のオクタメチルシクロテトラシロキサンの流量を、3SCCMとした以外は実施例3と同様にして薄膜トランジスタ1を作製した。熱処理条件は150℃で3時間、大気中で行った。半導体パラメータアナライザ(Keithlay製 SCS4200)を用いて求めた下部層12aの抵抗率は3.4×1011Ω・cmであり、炭素濃度は15atm%であった。
(Example 5)
A thin film transistor 1 was produced in the same manner as in Example 3 except that the flow rate of octamethylcyclotetrasiloxane at the time of forming the lower layer 12a was 3 SCCM. The heat treatment condition was 150 ° C. for 3 hours in the air. The resistivity of the lower layer 12a obtained using a semiconductor parameter analyzer (manufactured by Keithley SCS4200) was 3.4 × 10 11 Ω · cm, and the carbon concentration was 15 atm%.

薄膜トランジスタ1を、直径2cmの筒に10回繰り返し巻きつける試験を行った後に、半導体パラメータアナライザ(Keithlay製 SCS4200)を用いて素子特性を測定した結果、移動度8cm/Vs、ソース/ドレイン電極間に10Vの電圧が印加されたときのON/OFF比は5桁、ゲート電圧20V時のゲートリーク電流は9.8×10−11Aであり、良好な素子特性を示した。 After conducting a test of repeatedly winding the thin film transistor 1 10 times around a cylinder having a diameter of 2 cm, the element characteristics were measured using a semiconductor parameter analyzer (SCS4200 manufactured by Keithley). As a result, the mobility was 8 cm 2 / Vs, and between the source / drain electrodes When a voltage of 10 V is applied, the ON / OFF ratio is 5 digits, and the gate leakage current at a gate voltage of 20 V is 9.8 × 10 −11 A, indicating good device characteristics.

(実施例6)
下部層12a成膜時のオクタメチルシクロテトラシロキサンの流量を10SCCMとした以外は実施例3と同様にして薄膜トランジスタ1を作製した。熱処理条件は150℃で3時間、大気中で行った。半導体パラメータアナライザ(Keithlay製 SCS4200)を用いて求めた下部層12aの抵抗率は1.9×10−12Ω・cmであった。形成した下部層12aの炭素濃度は40atm%であった。
(Example 6)
A thin film transistor 1 was manufactured in the same manner as in Example 3 except that the flow rate of octamethylcyclotetrasiloxane at the time of forming the lower layer 12a was 10 SCCM. The heat treatment condition was 150 ° C. for 3 hours in the air. The resistivity of the lower layer 12a determined using a semiconductor parameter analyzer (SCS4200 manufactured by Keithley) was 1.9 × 10 −12 Ω · cm. The carbon concentration of the formed lower layer 12a was 40 atm%.

薄膜トランジスタ1を、直径2cmの筒に10回繰り返し巻きつける試験を行った後に、半導体パラメータアナライザ(Keithlay製 SCS4200)を用いて素子特性を測定した結果、移動度9cm/Vs、ソース/ドレイン電極間に10Vの電圧が印加されたときのON/OFF比は5桁、ゲート電圧20V時のゲートリーク電流は4.2×10−10Aであり、良好な素子特性を示した。 After conducting a test of repeatedly winding the thin film transistor 1 around a cylinder having a diameter of 2 cm 10 times, the element characteristics were measured using a semiconductor parameter analyzer (SCS4200 manufactured by Keithley). As a result, the mobility was 9 cm 2 / Vs, and the distance between the source / drain electrodes When a voltage of 10 V was applied, the ON / OFF ratio was 5 digits, and the gate leakage current at a gate voltage of 20 V was 4.2 × 10 −10 A, showing good device characteristics.

(実施例7)
上部層12bとして原子層堆積装置を用いてAlを成膜した以外は、実施例3と同様にして薄膜トランジスタ1を作製した。Alは基板温度を150℃とし、トリメチルアルミニウムとHOを原料として成膜した。なお、下部層12aの抵抗率は実施例3と同様、1.3×1012Ω・cmであった。また、X線光電子分光装置を用いて求めた下部層12aの炭素濃度も実施例3と同様、30atm%であった。このようにして作製された実施例5の薄膜トランジスタ1のトランジスタ特性を表1に示す。
(Example 7)
A thin film transistor 1 was produced in the same manner as in Example 3 except that an Al 2 O 3 film was formed using an atomic layer deposition apparatus as the upper layer 12b. Al 2 O 3 was deposited at a substrate temperature of 150 ° C. using trimethylaluminum and H 2 O as raw materials. The resistivity of the lower layer 12a was 1.3 × 10 12 Ω · cm, as in Example 3. Further, the carbon concentration of the lower layer 12a obtained using an X-ray photoelectron spectrometer was 30 atm% as in Example 3. Table 1 shows the transistor characteristics of the thin film transistor 1 of Example 5 manufactured as described above.

表1に示すように、薄膜トランジスタ1を、直径2cmの筒に10回繰り返し巻きつける試験を行った後に、半導体パラメータアナライザ(Keithlay製,SCS4200)を用いて測定した実施例5の薄膜トランジスタ1の移動度は12cm/Vs、ソース/ドレイン電極間に10Vの電圧が印加されたときのON/OFF比は7桁、ゲート電圧20V時のゲートリーク電流は1.5×10−10Aであり、良好な素子特性を示した。 As shown in Table 1, the mobility of the thin film transistor 1 of Example 5 measured using a semiconductor parameter analyzer (manufactured by Keithley, SCS4200) after conducting a test of repeatedly winding the thin film transistor 1 around a cylinder having a diameter of 2 cm 10 times. Is 12 cm 2 / Vs, the ON / OFF ratio when a voltage of 10 V is applied between the source / drain electrodes is 7 digits, and the gate leakage current at a gate voltage of 20 V is 1.5 × 10 −10 A, which is good Excellent device characteristics.

(実施例8)
上部層12bとして平行平板プラズマCVD装置を用いてSiOを成膜した以外は、実施例3と同様にして薄膜トランジスタ1を作製した。SiOは基板温度を120℃とし、ヘキサメチルジシロキサン(50℃)をガス流量5SCCM、Oをガス流量50SCCM流し、投入電力100W、成膜圧力20Paとして成膜した。なお、下部層12aの抵抗率は実施例3と同様、1.3×1012Ω・cmであった。また、X線光電子分光装置を用いて求めた下部層12aの炭素濃度も実施例3と同様、30atm%であった。このようにして作製された実施例6の薄膜トランジスタ1のトランジスタ特性を表1に示す。
(Example 8)
A thin film transistor 1 was manufactured in the same manner as in Example 3 except that SiO 2 was formed as the upper layer 12b using a parallel plate plasma CVD apparatus. SiO 2 was deposited at a substrate temperature of 120 ° C., hexamethyldisiloxane (50 ° C.) at a gas flow rate of 5 SCCM, O 2 at a gas flow rate of 50 SCCM, an input power of 100 W, and a deposition pressure of 20 Pa. The resistivity of the lower layer 12a was 1.3 × 10 12 Ω · cm, as in Example 3. Further, the carbon concentration of the lower layer 12a obtained using an X-ray photoelectron spectrometer was 30 atm% as in Example 3. Table 1 shows the transistor characteristics of the thin film transistor 1 of Example 6 fabricated as described above.

表1に示すように、薄膜トランジスタ1を、直径2cmの筒に10回繰り返し巻きつける試験を行った後に、半導体パラメータアナライザ(Keithlay製,SCS4200)を用いて測定した実施例6の薄膜トランジスタ1の移動度は8cm/Vs、ソース/ドレイン電極間に10Vの電圧が印加されたときのON/OFF比は6桁、ゲート電圧20V時のゲートリーク電流は1.8×10−10Aであり、良好な素子特性を示した。 As shown in Table 1, the mobility of the thin film transistor 1 of Example 6 was measured using a semiconductor parameter analyzer (manufactured by Keithley, SCS4200) after a test in which the thin film transistor 1 was repeatedly wound 10 times around a cylinder having a diameter of 2 cm. Is 8 cm 2 / Vs, the ON / OFF ratio when a voltage of 10 V is applied between the source / drain electrodes is 6 digits, and the gate leakage current at a gate voltage of 20 V is 1.8 × 10 −10 A, which is good Excellent device characteristics.

(実施例9)
図3において上部層12bとして平行平板プラズマCVD装置を用いてSiNを成膜した以外は、実施例3と同様にして薄膜トランジスタ1を作製した。SiNは基板温度を120℃とし、シランをガス流量100SCCM、アンモニアをガス流量50SCCM、Nをガス流量1SLM、Hをガス流量1SLMとして流し、投入電力100W、成膜圧力200Paとして成膜した。下部層12aの抵抗率は実施例3と同様、1.3×1012Ω・cmであった。また、X線光電子分光装置を用いて求めた下部層12aの炭素濃度も実施例3と同様、30atm%であった。このようにして作製された実施例9の薄膜トランジスタ1のトランジスタ特性を表1に示す。
Example 9
In FIG. 3, the thin film transistor 1 was produced in the same manner as in Example 3 except that SiN was formed as the upper layer 12 b using a parallel plate plasma CVD apparatus. SiN was deposited at a substrate temperature of 120 ° C., silane at a gas flow rate of 100 SCCM, ammonia at a gas flow rate of 50 SCCM, N 2 at a gas flow rate of 1 SLM, and H 2 at a gas flow rate of 1 SLM, with an input power of 100 W and a deposition pressure of 200 Pa. The resistivity of the lower layer 12a was 1.3 × 10 12 Ω · cm, as in Example 3. Further, the carbon concentration of the lower layer 12a obtained using an X-ray photoelectron spectrometer was 30 atm% as in Example 3. Table 1 shows the transistor characteristics of the thin film transistor 1 of Example 9 fabricated as described above.

表1に示すように、薄膜トランジスタ1を、直径2cmの筒に10回繰り返し巻きつける試験を行った後に、半導体パラメータアナライザ(Keithlay製,SCS4200)を用いて測定した実施例7の薄膜トランジスタ1の移動度は9cm/Vs、ソース/ドレイン電極間に10Vの電圧が印加されたときのON/OFF比は6桁、ゲート電圧20V時のゲートリーク電流は2.2×10−10Aであり、良好な素子特性を示した。 As shown in Table 1, the mobility of the thin film transistor 1 of Example 7 measured using a semiconductor parameter analyzer (manufactured by Keithley, SCS4200) after conducting a test of repeatedly winding the thin film transistor 1 around a cylinder having a diameter of 2 cm 10 times. Is 9 cm 2 / Vs, the ON / OFF ratio when a voltage of 10 V is applied between the source / drain electrodes is 6 digits, and the gate leakage current at a gate voltage of 20 V is 2.2 × 10 −10 A, which is good Excellent device characteristics.

(実施例10)
図3において下部層12aの成膜後の熱処理を行わなかった以外は、実施例3と同様にして薄膜トランジスタ1を作製した。形成した下部層12aの抵抗率は1.0×1011Ω・cmであり、炭素含有量は30atm%であった。
薄膜トランジスタ1を、直径2cmの筒に10回繰り返し巻きつける試験を行った後に、半導体パラメータアナライザ(Keithlay製,SCS4200)を用いて実施例10の薄膜トランジスタ1の素子特性を測定した結果、移動度は7cm/Vs、ソース/ドレイン電極間に10Vの電圧が印加されたときのON/OFF比は3桁、ゲート電圧20V時のゲートリーク電流は3.6×10−9Aであり、実施例1と比較するとゲートリーク電流の値は大きいが良好な素子特性を示した。
(Example 10)
In FIG. 3, the thin film transistor 1 was manufactured in the same manner as in Example 3 except that the heat treatment after forming the lower layer 12 a was not performed. The resistivity of the formed lower layer 12a was 1.0 × 10 11 Ω · cm, and the carbon content was 30 atm%.
As a result of measuring the element characteristics of the thin film transistor 1 of Example 10 using a semiconductor parameter analyzer (manufactured by Keithley, SCS4200) after conducting a test of repeatedly winding the thin film transistor 1 around a cylinder having a diameter of 2 cm, the mobility was 7 cm. 2 / Vs, the ON / OFF ratio when a voltage of 10 V is applied between the source / drain electrodes is 3 digits, and the gate leakage current at a gate voltage of 20 V is 3.6 × 10 −9 A. Example 1 Compared with, the gate leakage current was large, but the device characteristics were good.

(比較例1)
比較例1では、図5に示すように、ゲート絶縁層12を単層とした薄膜トランジスタ100を作製した。具体的には、ゲート絶縁層12(上部層12b)としてRFマグネトロンスパッタ装置を用いてSiONを400nm(投入電力500W、Ar=50SCCM、O=20SCCM、成膜圧力1.0Pa)の膜厚で成膜した以外は実施例1と同様にして薄膜トランジスタ100を作製した。このようにして作製された比較例1の薄膜トランジスタ100のトランジスタ特性を表1に示す。
表1に示すように、薄膜トランジスタ100を、直径2cmの筒に10回繰り返し巻きつける試験を行った結果、ゲート絶縁層の一部が絶縁基板10から剥離し、素子特性を測定することは不可能であった。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, as shown in FIG. 5, a thin film transistor 100 in which the gate insulating layer 12 was a single layer was manufactured. Specifically, SiON is 400 nm (input power 500 W, Ar = 50 SCCM, O 2 = 20 SCCM, film forming pressure 1.0 Pa) using an RF magnetron sputtering apparatus as the gate insulating layer 12 (upper layer 12 b). A thin film transistor 100 was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the film was formed. Table 1 shows the transistor characteristics of the thin film transistor 100 of Comparative Example 1 manufactured as described above.
As shown in Table 1, as a result of conducting a test in which the thin film transistor 100 is repeatedly wound 10 times around a cylinder having a diameter of 2 cm, a part of the gate insulating layer is peeled off from the insulating substrate 10 and it is impossible to measure element characteristics. Met.

(比較例2)
ゲート絶縁層12を単層とし、ゲート絶縁層12(下部層12a)として真空紫外光CVD装置を用いてSiOを400nm(投入電力100W、成膜圧力10Pa)の膜厚で成膜した以外は実施例1と同様にして薄膜トランジスタ100を作製した。このようにして作製された比較例2の薄膜トランジスタ100のトランジスタ特性を表1に示す。
表1に示すように、薄膜トランジスタ100を、直径2cmの筒に10回繰り返し巻きつける試験を行った後に、半導体パラメータアナライザ(Keithlay製,SCS4200)による素子特性の評価中に素子の絶縁破壊が生じ、比較例2の薄膜トランジスタ100の素子特性を評価することはできなかった。
(Comparative Example 2)
The gate insulating layer 12 is a single layer, and a SiO 2 film having a thickness of 400 nm (input power 100 W, film forming pressure 10 Pa) is formed as a gate insulating layer 12 (lower layer 12 a) using a vacuum ultraviolet light CVD apparatus. A thin film transistor 100 was manufactured in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the transistor characteristics of the thin film transistor 100 of Comparative Example 2 manufactured as described above.
As shown in Table 1, after conducting a test of repeatedly winding the thin film transistor 100 around a cylinder having a diameter of 2 cm 10 times, dielectric breakdown of the element occurred during evaluation of element characteristics by a semiconductor parameter analyzer (manufactured by Keithley, SCS4200). The device characteristics of the thin film transistor 100 of Comparative Example 2 could not be evaluated.

(比較例3)
下部層12a成膜時のオクタメチルシクロテトラシロキサンの流量を1SCCMとした以外は実施例3と同様にして薄膜トランジスタ100を作製した。熱処理条件は150℃で3時間、大気中で行った。下部層12aの抵抗率は1.9×1012Ω・cmであり、炭素濃度は10atm%であった。
作製した薄膜トランジスタ100を、直径2cmの筒に10回繰り返し巻きつける試験を行った後に、半導体パラメータアナライザ(Keithlay製 SCS4200)を用いて素子特性を測定した結果、ゲート絶縁層12の一部が絶縁基板10から剥離し、素子特性を測定することは不可能であった。
(Comparative Example 3)
A thin film transistor 100 was fabricated in the same manner as in Example 3 except that the flow rate of octamethylcyclotetrasiloxane at the time of forming the lower layer 12a was 1 SCCM. The heat treatment condition was 150 ° C. for 3 hours in the air. The resistivity of the lower layer 12a was 1.9 × 10 12 Ω · cm, and the carbon concentration was 10 atm%.
After the test of repeatedly winding the manufactured thin film transistor 100 around a cylinder having a diameter of 2 cm 10 times, the element characteristics were measured using a semiconductor parameter analyzer (SCS4200 manufactured by Keithley). As a result, a part of the gate insulating layer 12 was an insulating substrate. It was impossible to measure the device characteristics after peeling from 10.

(比較例4)
下部層12a成膜時のオクタメチルシクロテトラシロキサンの流量を15SCCMとした以外は実施例3と同様にして薄膜トランジスタ100を作製した。熱処理条件は150℃で3時間、大気中で行った。下部層12aの抵抗率は8.3×1010Ω・cmであり、炭素濃度は50atm%であった。
作製された薄膜トランジスタ100を、直径2cmの筒に10回繰り返し巻きつける試験を行った結果、素子特性の評価中に素子の絶縁破壊が生じ、薄膜トランジスタ100の素子特性を評価することはできなかった。
(Comparative Example 4)
A thin film transistor 100 was produced in the same manner as in Example 3 except that the flow rate of octamethylcyclotetrasiloxane at the time of forming the lower layer 12a was 15 SCCM. The heat treatment condition was 150 ° C. for 3 hours in the air. The resistivity of the lower layer 12a was 8.3 × 10 10 Ω · cm, and the carbon concentration was 50 atm%.
As a result of conducting a test in which the manufactured thin film transistor 100 was repeatedly wound 10 times around a cylinder having a diameter of 2 cm, device breakdown occurred during evaluation of the device characteristics, and the device characteristics of the thin film transistor 100 could not be evaluated.

Figure 0005604938
Figure 0005604938

本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、ゲート絶縁層を二層以上の多層構造とし、基板と接触する層を真空紫外光CVD法で成膜することで、絶縁性と柔軟性を併せ持つゲート絶縁層を得ることができ、信頼性の高い薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することができる。
このようにして得られた薄膜トランジスタは、信頼性が高く、製造コストを低減させたという特性を生かして、電子ペーパー、LCD、有機ELディスプレイ等のスイッチング素子として利用できる。また特にフレキシブル基材を基板とするフレキシブルディスプレイや、ICカード、ICタグ等にも広く応用することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
The thin film transistor manufacturing method of the present invention has a gate insulating layer having a multilayer structure of two or more layers, and a layer in contact with the substrate is formed by a vacuum ultraviolet light CVD method. Thus, a highly reliable thin film transistor and a manufacturing method thereof can be provided.
The thin film transistor thus obtained can be used as a switching element for electronic paper, LCD, organic EL display and the like by taking advantage of the characteristics of high reliability and reduced manufacturing cost. In particular, the present invention can be widely applied to flexible displays, IC cards, IC tags, etc. using a flexible substrate as a substrate.
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

1 薄膜トランジスタ
10 絶縁基板
11 ゲート電極
12 ゲート絶縁層
12a 下部層
12b 上部層
13 半導体活性層
14 ソース電極
15 ドレイン電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin-film transistor 10 Insulating substrate 11 Gate electrode 12 Gate insulating layer 12a Lower layer 12b Upper layer 13 Semiconductor active layer 14 Source electrode 15 Drain electrode

Claims (8)

絶縁基板上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極及び前記絶縁基板上にゲート絶縁層を形成し、該ゲート絶縁層上に半導体活性層を形成し、該半導体活性層に接続されたソース電極及びドレイン電極を前記ゲート絶縁層上に形成するボトムゲート型薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記絶縁基板が可撓性のプラスチック基板であり、
前記ゲート絶縁層は、前記絶縁基板上に下部層と該下部層上に積層された少なくとも一層以上の上部層とがこの順で形成されてなり、前記下部層が、炭素含有酸化シリコンを含む材料からなり、該下部層の炭素濃度が、15atm%以上40atm%以下となるように真空紫外光CVD法により形成され、
前記上部層の少なくとも一層が、スパッタ法、原子層堆積法、又はプラズマCVD法で形成されていることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
Forming a gate electrode on an insulating substrate; forming a gate insulating layer on the gate electrode and the insulating substrate; forming a semiconductor active layer on the gate insulating layer; and a source electrode connected to the semiconductor active layer; A method for producing a bottom-gate thin film transistor in which a drain electrode is formed on the gate insulating layer,
The insulating substrate is a flexible plastic substrate;
The gate insulating layer is formed by forming a lower layer on the insulating substrate and at least one upper layer laminated on the lower layer in this order, and the lower layer includes a material containing carbon-containing silicon oxide. The carbon concentration of the lower layer is formed by a vacuum ultraviolet light CVD method so as to be 15 atm% or more and 40 atm% or less,
A method of manufacturing a thin film transistor, wherein at least one of the upper layers is formed by sputtering, atomic layer deposition, or plasma CVD.
前記下部層を形成後、150℃以上200℃以下で熱処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタの製造方法。   2. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein after the formation of the lower layer, heat treatment is performed at 150 ° C. or more and 200 ° C. or less. 前記上部層の少なくとも一層が、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、及び酸化アルミニウムのいずれか1種の化合物を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の薄膜トランジスタの製造方法。   3. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein at least one of the upper layers contains any one compound of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and aluminum oxide. 前記下部層の抵抗率が1.0×10 11 Ω・cm以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 4. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the resistivity of the lower layer is 1.0 × 10 11 Ω · cm or more. 5. 前記下部層の膜厚が前記ゲート絶縁層の膜厚の1/2以上4/5以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。   5. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein a thickness of the lower layer is ½ or more and 4/5 or less of a thickness of the gate insulating layer. 前記半導体活性層が、金属酸化物半導体からなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。   6. The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the semiconductor active layer is made of a metal oxide semiconductor. 前記金属酸化物半導体が、In、Ga、及びZnの少なくとも一種を含む金属酸化物であることを特徴とする請求項6に記載の薄膜トランジスタの製造方法。   The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 6, wherein the metal oxide semiconductor is a metal oxide containing at least one of In, Ga, and Zn. 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法によって製造されたことを特徴とする薄膜トランジスタ。   A thin film transistor manufactured by the method for manufacturing a thin film transistor according to claim 1.
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