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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024092934
(43)【公開日】2024-07-08
(54)【発明の名称】薄膜トランジスタ基板及び薄膜トランジスタの製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 29/786 20060101AFI20240701BHJP
【ＦＩ】
H01L29/78 618E
H01L29/78 618B
H01L29/78 618F
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023129535
(22)【出願日】2023-08-08
(31)【優先権主張番号】P 2022207860
(32)【優先日】2022-12-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】521515757
【氏名又は名称】厦門天馬顕示科技有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】110001678
【氏名又は名称】藤央弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】田中 淳
(72)【発明者】
【氏名】竹知 和重
【テーマコード（参考）】
5F110
【Ｆターム（参考）】
5F110AA01
5F110BB02
5F110CC02
5F110DD01
5F110DD02
5F110DD11
5F110EE03
5F110EE04
5F110EE30
5F110EE44
5F110FF02
5F110FF29
5F110GG01
5F110GG07
5F110GG19
5F110GG28
5F110GG29
5F110GG43
5F110HJ01
5F110HJ06
5F110HJ13
5F110HL03
5F110HL04
5F110HL23
5F110HM14
5F110HM17
5F110NN03
5F110NN23
5F110NN27
5F110NN35
5F110NN73
5F110NN78
5F110QQ11
5F110QQ19
(57)【要約】
【課題】積層酸化物層を含む薄膜トランジスタを効率的に製造する。
【解決手段】薄膜トランジスタは、ゲート電極と、基板とゲート電極との間の積層酸化物領域とを含む。積層酸化物領域は、第１酸化物層と第２酸化物層とを含み。チャネル領域は、第１酸化物層の第１領域を含み、ソース／ドレイン領域は、積層された、第１酸化物層の第２領域と第２酸化物層の第１領域とを含む。第１酸化物層の酸化物の移動度は、第２酸化物層の酸化物の移動度より大きい。第１不純物原子の積層方向における濃度プロファイルのピーク位置は、第２酸化物層の第１領域の上面に、第１酸化物層の第２領域の上面より近い。
【選択図】図５
【解決手段】薄膜トランジスタは、ゲート電極と、基板とゲート電極との間の積層酸化物領域とを含む。積層酸化物領域は、第１酸化物層と第２酸化物層とを含み。チャネル領域は、第１酸化物層の第１領域を含み、ソース／ドレイン領域は、積層された、第１酸化物層の第２領域と第２酸化物層の第１領域とを含む。第１酸化物層の酸化物の移動度は、第２酸化物層の酸化物の移動度より大きい。第１不純物原子の積層方向における濃度プロファイルのピーク位置は、第２酸化物層の第１領域の上面に、第１酸化物層の第２領域の上面より近い。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
薄膜トランジスタ基板であって、
基板と、
前記基板上の薄膜トランジスタと、
を含み、
前記薄膜トランジスタは、
ゲート電極と
前記基板と前記ゲート電極との間の積層酸化物領域と、
前記積層酸化物領域と前記ゲート電極との間のゲート絶縁層と、
を含み、
前記積層酸化物領域は、
前記ゲート電極に覆われたチャネル領域と、
前記ゲート電極の外側のソース／ドレイン領域と、
第１酸化物の第１酸化物層と、
前記第１酸化物と異なる第２酸化物の第２酸化物層と、を含み、
前記第１酸化物層と前記第２酸化物層とは界面を構成し、
前記チャネル領域は、前記第１酸化物層の第１領域を含み、
前記ソース／ドレイン領域は、積層された、前記第１酸化物層の第２領域と前記第２酸化物層の第１領域とを含み、
前記第２酸化物層の前記第１領域の抵抗は、前記第１酸化物層の前記第２領域の抵抗より小さく、
前記第１酸化物層の前記第２領域を前記第２酸化物層の前記第１領域と同一抵抗にするために必要な第１不純物原子の量は、前記第２酸化物層の前記第１領域の前記第１不純物原子の量より多く、
前記第１不純物原子の積層方向における濃度プロファイルのピーク位置と前記第２酸化物層の前記第１領域の上面との距離は、前記ピーク位置と前記第１酸化物層の前記第２領域の上面との距離より、小さい、
薄膜トランジスタ基板。
基板と、
前記基板上の薄膜トランジスタと、
を含み、
前記薄膜トランジスタは、
ゲート電極と
前記基板と前記ゲート電極との間の積層酸化物領域と、
前記積層酸化物領域と前記ゲート電極との間のゲート絶縁層と、
を含み、
前記積層酸化物領域は、
前記ゲート電極に覆われたチャネル領域と、
前記ゲート電極の外側のソース／ドレイン領域と、
第１酸化物の第１酸化物層と、
前記第１酸化物と異なる第２酸化物の第２酸化物層と、を含み、
前記第１酸化物層と前記第２酸化物層とは界面を構成し、
前記チャネル領域は、前記第１酸化物層の第１領域を含み、
前記ソース／ドレイン領域は、積層された、前記第１酸化物層の第２領域と前記第２酸化物層の第１領域とを含み、
前記第２酸化物層の前記第１領域の抵抗は、前記第１酸化物層の前記第２領域の抵抗より小さく、
前記第１酸化物層の前記第２領域を前記第２酸化物層の前記第１領域と同一抵抗にするために必要な第１不純物原子の量は、前記第２酸化物層の前記第１領域の前記第１不純物原子の量より多く、
前記第１不純物原子の積層方向における濃度プロファイルのピーク位置と前記第２酸化物層の前記第１領域の上面との距離は、前記ピーク位置と前記第１酸化物層の前記第２領域の上面との距離より、小さい、
薄膜トランジスタ基板。
【請求項2】
請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板であって、
前記チャネル領域は、前記第２酸化物層の第２領域をさらに含む、
薄膜トランジスタ基板。
前記チャネル領域は、前記第２酸化物層の第２領域をさらに含む、
薄膜トランジスタ基板。
【請求項3】
請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板であって、
前記第１酸化物及び前記第２酸化物は、インジウムを含む酸化物であり、
前記第１酸化物のインジウムの原子組成百分率は、前記第２酸化物のインジウムの原子組成百分率より大きい、
薄膜トランジスタ基板。
前記第１酸化物及び前記第２酸化物は、インジウムを含む酸化物であり、
前記第１酸化物のインジウムの原子組成百分率は、前記第２酸化物のインジウムの原子組成百分率より大きい、
薄膜トランジスタ基板。
【請求項4】
請求項３に記載の薄膜トランジスタ基板であって、
前記第１酸化物の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率は、５０ａｔｍ％以上であり、
前記第２酸化物の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率は、５０ａｔｍ％未満である、
薄膜トランジスタ基板。
前記第１酸化物の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率は、５０ａｔｍ％以上であり、
前記第２酸化物の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率は、５０ａｔｍ％未満である、
薄膜トランジスタ基板。
【請求項5】
請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板であって、
前記第１酸化物の移動度は、前記第２酸化物の移動度より大きい、
薄膜トランジスタ基板。
前記第１酸化物の移動度は、前記第２酸化物の移動度より大きい、
薄膜トランジスタ基板。
【請求項6】
請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板であって、
前記ピーク位置は、前記第２酸化物層の前記第１領域の上面の近傍に位置する、
薄膜トランジスタ基板。
前記ピーク位置は、前記第２酸化物層の前記第１領域の上面の近傍に位置する、
薄膜トランジスタ基板。
【請求項7】
請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板であって、
前記第１酸化物層は下側の層であり、前記第２酸化物層は上側の層である、
薄膜トランジスタ基板。
前記第１酸化物層は下側の層であり、前記第２酸化物層は上側の層である、
薄膜トランジスタ基板。
【請求項8】
請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板であって、
前記第１酸化物層は上側の層であり、前記第２酸化物層は下側の層である、
薄膜トランジスタ基板。
前記第１酸化物層は上側の層であり、前記第２酸化物層は下側の層である、
薄膜トランジスタ基板。
【請求項9】
請求項７に記載の薄膜トランジスタ基板であって、
前記積層酸化物領域は、さらに、前記第２酸化物層上に第３酸化物層を含み、
前記第３酸化物層と前記第２酸化物層とは界面を構成し、
前記第１酸化物の移動度は、前記第２酸化物の移動度より大きく、
前記第３酸化物層の酸化物の移動度は、前記第２酸化物の移動度より大きく、
前記チャネル領域は、前記第２酸化物層の第２領域と前記第３酸化物層の第１領域をさらに含み、
前記ソース／ドレイン領域は、前記第３酸化物層の第２領域をさらに含む、
薄膜トランジスタ基板。
前記積層酸化物領域は、さらに、前記第２酸化物層上に第３酸化物層を含み、
前記第３酸化物層と前記第２酸化物層とは界面を構成し、
前記第１酸化物の移動度は、前記第２酸化物の移動度より大きく、
前記第３酸化物層の酸化物の移動度は、前記第２酸化物の移動度より大きく、
前記チャネル領域は、前記第２酸化物層の第２領域と前記第３酸化物層の第１領域をさらに含み、
前記ソース／ドレイン領域は、前記第３酸化物層の第２領域をさらに含む、
薄膜トランジスタ基板。
【請求項10】
請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板であって、
前記積層酸化物領域は、前記ゲート電極の外側において前記ソース／ドレイン領域と前記チャネル領域との間に存在し、前記ソース／ドレイン領域より高抵抗のオフセット領域を含み、
前記チャネル領域は、前記第１酸化物層の前記第１領域で構成され、
前記オフセット領域は、前記第１酸化物層の第３領域で構成されている、
薄膜トランジスタ基板。
前記積層酸化物領域は、前記ゲート電極の外側において前記ソース／ドレイン領域と前記チャネル領域との間に存在し、前記ソース／ドレイン領域より高抵抗のオフセット領域を含み、
前記チャネル領域は、前記第１酸化物層の前記第１領域で構成され、
前記オフセット領域は、前記第１酸化物層の第３領域で構成されている、
薄膜トランジスタ基板。
【請求項11】
請求項１０に記載の薄膜トランジスタ基板であって、
一方の前記ソース／ドレイン領域と、前記ゲート電極を挟んで対向する、他方の前記ソース／ドレイン領域との距離が、前記薄膜トランジスタのチャネル幅方向で異なる、
薄膜トランジスタ基板。
一方の前記ソース／ドレイン領域と、前記ゲート電極を挟んで対向する、他方の前記ソース／ドレイン領域との距離が、前記薄膜トランジスタのチャネル幅方向で異なる、
薄膜トランジスタ基板。
【請求項12】
請求項１１に記載の薄膜トランジスタ基板であって、
前記薄膜トランジスタのチャネル幅方向端部における、一方の前記ソース／ドレイン領域と、前記ゲート電極を挟んで対向する、他方の前記ソース／ドレイン領域との距離が、前記薄膜トランジスタのチャネル幅方向中央部よりも長い、
薄膜トランジスタ基板。
前記薄膜トランジスタのチャネル幅方向端部における、一方の前記ソース／ドレイン領域と、前記ゲート電極を挟んで対向する、他方の前記ソース／ドレイン領域との距離が、前記薄膜トランジスタのチャネル幅方向中央部よりも長い、
薄膜トランジスタ基板。
【請求項13】
薄膜トランジスタの製造方法であって、
積層された第１酸化物層及び第２酸化物層を含む積層酸化物領域を形成し、
前記積層酸化物領域上に絶縁層を形成し、
前記絶縁層上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極をマスクとして、前記積層酸化物領域に不純物イオンを注入して、前記第２酸化物層の一部の領域を低抵抗化する、ことを含み、
前記第１酸化物層の抵抗を前記第２酸化物層の前記一部の領域の抵抗と同一にするために必要な前記不純物イオンの注入量は、前記一部の領域に対する前記不純物イオンの注入量より多く、
前記不純物イオンの注入濃度プロファイルのピーク位置と前記第２酸化物層の上面との距離は、前記ピーク位置と前記第１酸化物層の上面との距離より、小さい、
薄膜トランジスタの製造方法。
積層された第１酸化物層及び第２酸化物層を含む積層酸化物領域を形成し、
前記積層酸化物領域上に絶縁層を形成し、
前記絶縁層上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極をマスクとして、前記積層酸化物領域に不純物イオンを注入して、前記第２酸化物層の一部の領域を低抵抗化する、ことを含み、
前記第１酸化物層の抵抗を前記第２酸化物層の前記一部の領域の抵抗と同一にするために必要な前記不純物イオンの注入量は、前記一部の領域に対する前記不純物イオンの注入量より多く、
前記不純物イオンの注入濃度プロファイルのピーク位置と前記第２酸化物層の上面との距離は、前記ピーク位置と前記第１酸化物層の上面との距離より、小さい、
薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、薄膜トランジスタ基板及び薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
酸化物薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が、液晶表示装置やＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）表示装置等の表示装置やメモリデバイス等の様々なデバイスにおいて利用されている。酸化物薄膜トランジスタは、リーク電流が少ない特性を有している一方、低温ポリシリコンＴＦＴと比較して、その移動度が小さい。そのため、高移動度の酸化物半導体材料の研究が進められている。
【0003】
酸化物ＴＦＴの酸化物層は、チャネル領域と、チャネル領域を挟むソース／ドレイン領域を含む。ソース／ドレイン領域は、チャネル領域より低抵抗の低抵抗化領域である。低抵抗化領域は、酸化物層を所定元素のプラズマにさらすことで形成することができる他、酸化物層に対する不純物イオン注入によって形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０２２／０１４９１３２号
【特許文献2】米国特許出願公開第２０２１／００９１２３３号
【特許文献3】米国特許出願公開第２０２０／０３２１２８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
酸化物ＴＦＴの特性を改善する手法の一つとして、酸化物材料が異なる酸化物層を積層する手法が知られている。また、不純物イオン注入による低抵抗化は、プラズマによる低抵抗化と比較して、設計チャネル長と実効チャネル長との差ΔＬを小さくすることができ、その結果、ＴＦＴの短チャネル化が実現できる。しかし、発明者らの研究によれば、いくつかの酸化物材料は、他の酸化物材料と比較して、低抵抗化のためにより多くの不純物イオンを注入することが必要であることがわかった。したがって、酸化物積層を含むＴＦＴを効率的に製造することができる技術が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様は、薄膜トランジスタ基板であって、基板と、前記基板上の薄膜トランジスタと、を含み、前記薄膜トランジスタは、ゲート電極と前記基板と前記ゲート電極との間の積層酸化物領域と、前記積層酸化物領域と前記ゲート電極との間のゲート絶縁層と、を含み、前記積層酸化物領域は、前記ゲート電極に覆われたチャネル領域と、前記ゲート電極の外側のソース／ドレイン領域と、第１酸化物の第１酸化物層と、前記第１酸化物と異なる第２酸化物の第２酸化物層と、を含み、前記第１酸化物層と前記第２酸化物層とは界面を構成し、前記チャネル領域は、前記第１酸化物層の第１領域を含み、前記ソース／ドレイン領域は、積層された、前記第１酸化物層の第２領域と前記第２酸化物層の第１領域とを含み、前記第２酸化物層の前記第１領域の抵抗は、前記第１酸化物層の前記第２領域の抵抗より小さく、前記第１酸化物層の前記第２領域を前記第２酸化物層の前記第１領域と同一抵抗にするために必要な第１不純物原子の量は、前記第２酸化物層の前記第１領域の前記第１不純物原子の量より多く、前記第１不純物原子の積層方向における濃度プロファイルのピーク位置と前記第２酸化物層の前記第１領域の上面との距離は、前記ピーク位置と前記第１酸化物層の前記第２領域の上面との距離より、小さい。
【発明の効果】
【0007】
本開示の一態様によれば、積層酸化物層を含む薄膜トランジスタを効率的に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】ＯＬＥＤ表示装置の構成例を模式的に示す。
【図2】画素回路の構成例を示す。
【図3】ＴＦＴ基板の一部の断面構造を模式的に示す。
【図4】積層酸化物ＴＦＴの構造を模式的に示す断面図である。
【図5】積層酸化物ＴＦＴへの不純物イオン注入の例を示す。
【図6A】積層酸化物ＴＦＴを製造するための工程を示す。
【図6B】積層酸化物ＴＦＴを製造するための工程を示す。
【図6C】積層酸化物ＴＦＴを製造するための工程を示す。
【図6D】積層酸化物ＴＦＴを製造するための工程を示す。
【図7】積層酸化物ＴＦＴの他の構造例を模式的に示す断面図である。
【図8】積層酸化物ＴＦＴへの不純物イオン注入の例を示す。
【図9】積層酸化物ＴＦＴの他の構造例を模式的に示す断面図である。
【図10】積層酸化物ＴＦＴへの不純物イオン注入の例を示す。
【図11】積層酸化物ＴＦＴの他の構造例を模式的に示す断面図である。
【図12】積層酸化物ＴＦＴの他の構造例を模式的に示す断面図である。
【図13】積層酸化物ＴＦＴの他の構造例を模式的に示す断面図である。
【図14】積層酸化物ＴＦＴの他の構造例を模式的に示す断面図である。
【図15】積層酸化物ＴＦＴへの不純物イオン注入の例を示す。
【図16】積層酸化物ＴＦＴの他の構造例を模式的に示す断面図である。
【図17】積層酸化物ＴＦＴへの不純物イオン注入の例を示す。
【図20A】ＴＦＴの信頼性評価の結果を示す。
【図20B】ＴＦＴの信頼性評価の結果を示す。
【図20C】ＴＦＴの信頼性評価の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。本実施形態は本開示を実現するための一例に過ぎず、本開示の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。説明をわかりやすくするため、図示した物の寸法、形状については、誇張して記載している場合もある。
【0010】
［概略］
以下において、薄膜トランジスタ基板を含む装置の例として、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）表示装置を説明する。本開示のＯＬＥＤ表示装置は、画素回路内及び／又は周辺回路内に、酸化物薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含む。本開示の酸化物ＴＦＴは、ＯＬＥＤ表示装置に限らず、液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ、メモリデバイスや高耐圧デバイスなどの電子デバイスにも用いることができる。
以下において、薄膜トランジスタ基板を含む装置の例として、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）表示装置を説明する。本開示のＯＬＥＤ表示装置は、画素回路内及び／又は周辺回路内に、酸化物薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含む。本開示の酸化物ＴＦＴは、ＯＬＥＤ表示装置に限らず、液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ、メモリデバイスや高耐圧デバイスなどの電子デバイスにも用いることができる。
【0011】
ＴＦＴは、ソース／ドレイン領域及びそれらの間のチャネル領域を含む。ソース／ドレイン領域の抵抗は、チャネル領域の抵抗より低い。ソース／ドレインは、ソースとドレインの総称である。例えば、ソース／ドレイン領域、ソース／ドレイン電極、ソース／ドレイン端子等が存在する。ソース／ドレインは、チャネル領域を流されるキャリアの方向によって、ソース又はドレインとなり得る。
【0012】
酸化物ＴＦＴはリーク電流が小さい特性を有している。そのため、例えば、酸化物ＴＦＴは、画素回路やＯＬＥＤ表示装置の周辺回路、例えば走査回路の回路に利用することができる。
【0013】
酸化物ＴＦＴの特性を改善する手法の一つとして、酸化物材料が異なる酸化物層を積層する手法が知られている。また、不純物イオン注入による低抵抗化は、プラズマによる低抵抗化と比較して、設計チャネル長と実効チャネル長との差ΔＬを小さくすることができ、その結果、ＴＦＴの短チャネル化が実現できる。しかし、発明者らの研究によれば、いくつかの酸化物材料は、他の酸化物材料と比較して、低抵抗化のためにより多くの不純物イオンを注入することが必要であることがわかった。
【0014】
本明細書の一実施形態は、積層酸化物領域を含む、トップゲート構造の酸化物ＴＦＴを開示する。積層酸化物領域は、第１酸化物層と第２酸化物層とを含む。酸化物ＴＦＴのチャネル領域は、第１酸化物層の第１領域を含み、ソース／ドレイン領域は、積層された、第１酸化物層の第２領域と第２酸化物層の第１領域とを含む。第１酸化物層の酸化物を低抵抗化するために必要な不純物注入量は、第２酸化物層の酸化物を低抵抗化するために必要な不純物注入量より多い。不純物原子の積層方向における濃度プロファイルのピーク位置と第２酸化物層の上面との距離は、ピーク位置と第１酸化物層の上面との距離より、小さい。これにより、積層酸化物層を含む薄膜トランジスタを効率的に製造できる。
【0015】
＜実施形態１＞
［表示装置構成］
図１は、ＯＬＥＤ表示装置１の構成例を模式的に示す。ＯＬＥＤ表示装置１は、ＯＬＥＤ素子及び画素回路が形成されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板１０と、ＯＬＥＤ素子を封止する薄膜封止構造（ＴＦＥ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）２０と、を含んで構成されている。薄膜封止構造２０は、封止構造部の一つであり、他の例として、封止構造部は、有機発光素子を封止する封止基板と、ＴＦＴ基板１０と封止基板とを接合する接合部（ガラスフリットシール部）を含むことができる。ＴＦＴ基板１０と封止基板との間には、例えば、乾燥窒素が封入される。
［表示装置構成］
図１は、ＯＬＥＤ表示装置１の構成例を模式的に示す。ＯＬＥＤ表示装置１は、ＯＬＥＤ素子及び画素回路が形成されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板１０と、ＯＬＥＤ素子を封止する薄膜封止構造（ＴＦＥ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）２０と、を含んで構成されている。薄膜封止構造２０は、封止構造部の一つであり、他の例として、封止構造部は、有機発光素子を封止する封止基板と、ＴＦＴ基板１０と封止基板とを接合する接合部（ガラスフリットシール部）を含むことができる。ＴＦＴ基板１０と封止基板との間には、例えば、乾燥窒素が封入される。
【0016】
ＴＦＴ基板１０の表示領域２５の外側のカソード電極形成領域１４の周囲に、走査ドライバ３１、エミッションドライバ３２、保護回路３３、ドライバＩＣ３４、デマルチプレクサ３６が配置されている。ドライバＩＣ３４は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）３５を介して外部の機器と接続される。走査ドライバ３１、エミッションドライバ３２、保護回路３３は、ＴＦＴ基板１０に形成された周辺回路である。
【0017】
走査ドライバ３１はＴＦＴ基板１０の走査線を駆動する。エミッションドライバ３２は、エミッション制御線を駆動して、各画素の発光期間を制御する。ドライバＩＣ３４は、例えば、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）を用いて実装される。
【0018】
保護回路３３は、表示領域２５の画素回路内の素子の静電破壊を防ぐ。ドライバＩＣ３４は、走査ドライバ３１及びエミッションドライバ３２に電源及びタイミング信号（制御信号）を与える。さらに、ドライバＩＣ３４は、デマルチプレクサ３６に、電源及びデータ信号を与える。
【0019】
デマルチプレクサ３６は、ドライバＩＣ３４の一つのピンの出力を、ｄ本（ｄは２以上の整数）のデータ線に順次出力する。デマルチプレクサ３６は、ドライバＩＣ３４からのデータ信号の出力先データ線を、走査期間内にｄ回切り替えることで、ドライバＩＣ３４の出力ピン数のｄ倍のデータ線を駆動する。
【0020】
［回路構成］
ＴＦＴ基板１０上には、複数の副画素（単に画素とも呼ぶ）のアノード電極にそれぞれ供給する電流を制御する複数の画素回路が形成されている。図２は、画素回路のシンプルな構成例を示す。各画素回路は、駆動トランジスタＴ１と、選択トランジスタＴ２と、エミッショントランジスタＴ３と、保持容量Ｃ１とを含む。画素回路は、ＯＬＥＤ素子Ｅ１の発光を制御する。トランジスタは、ＴＦＴである。駆動トランジスタＴ１以外のトランジスタは、スイッチトランジスタである。
ＴＦＴ基板１０上には、複数の副画素（単に画素とも呼ぶ）のアノード電極にそれぞれ供給する電流を制御する複数の画素回路が形成されている。図２は、画素回路のシンプルな構成例を示す。各画素回路は、駆動トランジスタＴ１と、選択トランジスタＴ２と、エミッショントランジスタＴ３と、保持容量Ｃ１とを含む。画素回路は、ＯＬＥＤ素子Ｅ１の発光を制御する。トランジスタは、ＴＦＴである。駆動トランジスタＴ１以外のトランジスタは、スイッチトランジスタである。
【0021】
選択トランジスタＴ２は画素を選択するスイッチである。選択トランジスタＴ２はＮチャネル型酸化物ＴＦＴであり、ゲート端子は、走査線１６に接続されている。ソース／ドレイン端子の一方は、データ線１５に接続されている。ソース／ドレイン端子の他方は、駆動トランジスタＴ１のゲート端子に接続されている。
【0022】
駆動トランジスタＴ１はＯＬＥＤ素子Ｅ１の駆動用のトランジスタ（駆動ＴＦＴ）である。駆動トランジスタＴ１はＮチャネル型酸化物ＴＦＴであり、そのゲート端子は選択トランジスタＴ２のソース／ドレイン端子に接続されている。駆動トランジスタＴ１のドレイン端子は、エミッショントランジスタＴ３のソース端子に接続され、ソース端子はＯＬＥＤ素子Ｅ１に接続されている。駆動トランジスタＴ１のゲート端子とソース端子との間に保持容量Ｃ１が形成されている。
【0023】
エミッショントランジスタＴ３は、ＯＬＥＤ素子Ｅ１への発光電流の供給と停止を制御するスイッチである。エミッショントランジスタＴ３はＮチャネル型酸化物ＴＦＴであり、ゲート端子はエミッション制御線１７に接続されている。エミッショントランジスタＴ３のドレイン端子は、電源線１８に接続されている。ソース端子は駆動トランジスタＴ１のドレイン端子に接続されている。
【0024】
次に、画素回路の動作を説明する。走査ドライバ３１が走査線１６に選択パルスを出力し、選択トランジスタＴ２をオン状態にする。データ線１５を介してドライバＩＣ３４から供給されたデータ電圧は、保持容量Ｃ１に格納される。保持容量Ｃ１は、格納された電圧を、１フレーム期間を通じて保持する。保持電圧によって、駆動トランジスタＴ１のコンダクタンスがアナログ的に変化し、駆動トランジスタＴ１は、発光階調に対応した順バイアス電流をＯＬＥＤ素子Ｅ１に供給する。
【0025】
エミッショントランジスタＴ３は、駆動電流の供給経路上に位置する。エミッションドライバ３２は、エミッション制御線１７に制御信号を出力して、エミッショントランジスタＴ３のオンオフを制御する。エミッショントランジスタＴ３がオン状態のとき、駆動電流がＯＬＥＤ素子Ｅ１に供給される。エミッショントランジスタＴ３がオフ状態のとき、この供給が停止される。エミッショントランジスタＴ３のオンオフを制御することにより、１フレーム周期内の点灯期間（デューティ比）を制御することができる。なお、図２の画素回路は例であって、画素回路は他の構成を有してよい。
【0026】
［ＴＦＴ基板の構成］
以下において、積層構造を有する酸化物ＴＦＴを含むＴＦＴ基板の構成例を説明する。積層構造を有する酸化物ＴＦＴは、積層された複数の酸化物層を含む。積層された複数の酸化物領域を積層酸化物領域と呼び、積層酸化物領域を含むＴＦＴを積層酸化物ＴＦＴとも呼ぶ。積層酸化物領域は、異なる材料の酸化物層を含む。異なる材料は、組成元素の組合せが異なる又は同一組成元素の組合せにおいて組成比が異なる。つまり、同一又は異なる材料は同一又は異なる元素組成の材料であり、元素組成は、構成元素の種類とそれらの比率を示す。なお、元素組成は、主要元素を示し、低抵抗化のための不純物は含まれないものとする。積層酸化物領域の詳細は後述する。
以下において、積層構造を有する酸化物ＴＦＴを含むＴＦＴ基板の構成例を説明する。積層構造を有する酸化物ＴＦＴは、積層された複数の酸化物層を含む。積層された複数の酸化物領域を積層酸化物領域と呼び、積層酸化物領域を含むＴＦＴを積層酸化物ＴＦＴとも呼ぶ。積層酸化物領域は、異なる材料の酸化物層を含む。異なる材料は、組成元素の組合せが異なる又は同一組成元素の組合せにおいて組成比が異なる。つまり、同一又は異なる材料は同一又は異なる元素組成の材料であり、元素組成は、構成元素の種類とそれらの比率を示す。なお、元素組成は、主要元素を示し、低抵抗化のための不純物は含まれないものとする。積層酸化物領域の詳細は後述する。
【0027】
図３は、ＴＦＴ基板の一部の断面構造を模式的に示す。絶縁基板１０１上に、積層酸化物ＴＦＴ１４１、積層酸化物ＴＦＴ１４２、及びＯＬＥＤ素子１４４が形成されている。これらは、それぞれ、図２に示す駆動トランジスタＴ１、選択トランジスタＴ２、及びＯＬＥＤ素子Ｅ１に対応する。
【0028】
絶縁基板１０１は、樹脂又はガラスで形成された可撓性又は不撓性の基板であり。単層又は積層構造を有し得る。絶縁体層１１２が、絶縁基板１０１の上面を覆う。ここで、絶縁基板１０１に違い位置が下の位置であり、絶縁基板１０１から遠い位置が上の位置である。各層又は膜において、絶縁基板１０１側が下面であり、反対側が上面である。
【0029】
酸化物ＴＦＴ１４１は、積層構造を有する酸化物領域１０３を含む。積層酸化物領域１０３は、絶縁体層１１２上に形成されている。図３に示す構成例において、積層酸化物領域１０３は、下層酸化物領域１０４と上層酸化物領域１０５を含む。下層酸化物領域１０４と上層酸化物領域１０５は、異なる酸化物層に含まれる。各酸化物層は、複数の酸化物ＴＦＴの酸化物領域を含む。
【0030】
積層酸化物領域１０３は、ソース／ドレイン領域と、面内方向においてソース／ドレイン領域間のチャネル領域を含む。ソース／ドレイン領域は、低抵抗化された酸化物層を含み、チャネル領域はゲート電極覆われた低抵抗化されていない酸化物で構成されている。チャネル領域の抵抗は、ソース／ドレイン領域の抵抗より高い。
【0031】
酸化物ＴＦＴ１４１は、トップゲート構造を有する。酸化物ＴＦＴ１４１は、トップゲートに加えてボトムゲートを含んでもよい。酸化物ＴＦＴ１４２は、ゲート電極１０７と、積層方向においてゲート電極１０７とチャネル領域との間に存在するゲート絶縁体領域を含む。ゲート絶縁体領域は、絶縁体層１１７におけるゲート電極１０７とチャネル領域との間の部分である。絶縁体層１１７は、例えば、シリコン酸化物で形成される。
【0032】
チャネル領域、ゲート絶縁体領域及びゲート電極１０７は、この順で下から（基板側から）並ぶように積層されており、ゲート絶縁体領域は、チャネル領域及びゲート電極１０７と接触している。ゲート電極１０７は導体で形成され、導体層に含まれる。ゲート電極１０７は、例えば、金属で形成される。金属材料は任意であり、例えば、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ａｌ等が使用される。
【0033】
絶縁体層１２１が、酸化物ＴＦＴ１４１の酸化物領域１０３、ゲート絶縁体領域、ゲート電極１０７、及び絶縁体層１１７を覆うように形成されている。絶縁体層１２１は、例えば、シリコン酸化物で構成できる。
【0034】
ソース／ドレイン電極１０９、１１０は絶縁体層１２１上に形成され、絶縁体層１２１及び絶縁体層１１７のコンタクトホールを介して、ソース／ドレイン領域に直接接触している。ソース／ドレイン電極１０９、１１０の材料は、例えば、ＡｌやＴｉを使用できる。
【0035】
酸化物ＴＦＴ１４２は、積層構造を有する酸化物領域１１３を含む。積層酸化物領域１１３は、絶縁体層１１２上に形成されている。図３に示す構成例において、積層酸化物領域１１３は、下層酸化物領域１１４と上層酸化物領域１１５を含む。下層酸化物領域１１４と上層酸化物領域１１５は、異なる酸化物層に含まれる。下層酸化物領域１１４は、下層酸化物領域１０４と同一層（同一プロセスで形成）にあり、上層酸化物領域１１５は、上層酸化物領域１０５と同一層にある。
【0036】
積層酸化物領域１１３は、ソース／ドレイン領域と、面内方向においてソース／ドレイン領域間のチャネル領域を含む。ソース／ドレイン領域は、低抵抗化された酸化物層を含み、チャネル領域はゲート電極覆われた低抵抗化されていない酸化物で構成されている。チャネル領域の抵抗は、ソース／ドレイン領域の抵抗より高い。積層酸化物領域１１３の詳細は後述する。
【0037】
酸化物ＴＦＴ１４２は、トップゲート構造を有する。酸化物ＴＦＴ１４２は、トップゲートに加えてボトムゲートを含んでもよい。酸化物ＴＦＴ１４２は、さらに、ゲート電極１１９と、積層方向においてゲート電極１１９とチャネル領域との間に存在するゲート絶縁体領域を含む。ゲート絶縁体領域は、絶縁体層１１７におけるゲート電極１１９とチャネル領域との間の部分である。
【0038】
チャネル領域、ゲート絶縁体領域及びゲート電極１１９は、この順で下から（基板側から）並ぶように積層されており、ゲート絶縁体領域は、チャネル領域及びゲート電極１１９と接触している。ゲート電極１１９は導体で形成され、ゲート電極１０７と同一の導体層に含まれる。絶縁体層１２１が、酸化物ＴＦＴ１４２の酸化物領域１１３、ゲート絶縁体領域、及びゲート電極１１９を覆うように形成されている。
【0039】
酸化物ＴＦＴ１４２のソース／ドレイン電極１２２、１２３が、絶縁体層１２１上に形成されている。ソース／ドレイン電極１２２、１２３は、絶縁体層１２１及び絶縁体層１１７に形成されたコンタクトホールを介して、酸化物ＴＦＴ１４２のソース／ドレイン領域に接続されている。ソース／ドレイン電極１２２、１２３は、ソース／ドレイン電極１０９、１１０と同じ金属層（導体層）に含まれる。
【0040】
上記導体層及び絶縁体層１２１の露出部分を覆うように、絶縁性の平坦化膜１２４が積層されている。平坦化膜１２４は、例えば、有機材料で形成できる。平坦化膜１２４の上に、アノード電極１２５が形成されている。アノード電極１２５は、平坦化膜１２４のコンタクトホールを介して、酸化物ＴＦＴ１４１のソース／ドレイン電極１０９に接続されている。
【0041】
アノード電極１２５は、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明膜、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ等の金属又はこれらの金属を含む合金の反射膜、上記透明膜の３層を含む。なお、アノード電極１２５の３層構成は、一例であり２層でもよい。
【0042】
アノード電極１２５の上に、ＯＬＥＤ素子１４４を分離する絶縁性の画素定義層１２６が形成されている。画素定義層１２６は、例えば、有機材料で形成できる。アノード電極１２５上に、有機発光膜１２７が形成される。有機発光膜１２７は、下層側から、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層によって構成される。有機発光膜１２７の積層構造は設計により決められる。
【0043】
さらに、有機発光膜１２７の上にカソード電極１２８が形成される。一つのＯＬＥＤ素子１４４のカソード電極１２８は、連続する導体膜の一部である。カソード電極１２８は、有機発光膜１２７からの可視光の一部を透過させる。画素定義層１２６の開口に形成された、アノード電極１２５、有機発光膜１２７及びカソード電極１２８の積層膜が、ＯＬＥＤ素子１４４を構成する。
【0044】
［積層酸化物ＴＦＴの構成例］
以下において、積層酸化物ＴＦＴの構成の詳細を説明する。図４は、積層酸化物ＴＦＴ１４２の構造を模式的に示す断面図である。積層酸化物領域１１３は、下層酸化物領域１１４と上層酸化物領域１１５で構成されており、それらの間に界面が存在する。下層酸化物領域１１４と上層酸化物領域１１５とは、異なる材料の酸化物で構成されている。
以下において、積層酸化物ＴＦＴの構成の詳細を説明する。図４は、積層酸化物ＴＦＴ１４２の構造を模式的に示す断面図である。積層酸化物領域１１３は、下層酸化物領域１１４と上層酸化物領域１１５で構成されており、それらの間に界面が存在する。下層酸化物領域１１４と上層酸化物領域１１５とは、異なる材料の酸化物で構成されている。
【0045】
上層酸化物領域１１５は、ゲート電極１１９に覆われている高抵抗領域２０３と、高抵抗領域２０３を層内方向において挟む低抵抗領域２０１、２０２とを含む。ソース／ドレイン電極１２２、１２３が、それぞれ、低抵抗領域２０１、２０２の上面と接触している。低抵抗領域２０１、２０２は、例えば、１０-4Ωｃｍ以下の抵抗率を有している。後述するように、酸化物に対して不純物イオンを注入することで、低抵抗領域が形成される。
【0046】
下層酸化物領域１１４は、実質的に低抵抗化されていなくてもよい。下層酸化物領域１１４は、それのみでソース／ドレイン領域を構成し得る低い抵抗率の低抵抗領域を有していない。下層酸化物領域１１４のいずれの部分の抵抗率も、低抵抗領域２０１、２０２の抵抗率より大きい。
【0047】
積層酸化物領域１１３は、チャネル領域２１０と、チャネル領域２１０を層内方向において挟むソース／ドレイン領域２１１、２１２とを含む。チャネル領域２１０の抵抗は、ソース／ドレイン領域２１１、２１２の抵抗より大きい。積層酸化物領域１１３のチャネル領域２１０は、積層構造を有している。具体的には、ゲート電極１１９に覆われているチャネル領域２１０は、下層酸化物領域１１４の一部と上層酸化物領域１１５の高抵抗領域２０３で構成されている。
【0048】
積層酸化物領域１１３のソース／ドレイン領域２１１、２１２は、積層構造を有している。具体的には、ソース／ドレイン領域２１１は、下層酸化物領域１１４の一部と上層酸化物領域１１５の低抵抗領域２０１の一部とで構成されている。ソース／ドレイン領域２１２は、下層酸化物領域１１４の一部と上層酸化物領域１１５の低抵抗領域２０２の一部とで構成されている。
【0049】
図４において、積層酸化物領域１１３内の矢印は、ゲート電極１１９にハイレベル電位が与えられ、積層酸化物ＴＦＴ１４２がＯＮ状態であるときの、電流を模式的に示す。ここでは、ソース／ドレイン電極１２２はドレイン電極であり、ソース／ドレイン電極１２３がソース電極であるとする。電流は、ソース／ドレイン領域２１１内の低抵抗領域２０１、チャネル領域２１０の２層、及びソース／ドレイン領域２１２内の低抵抗領域２０２を通過する。ソース／ドレイン領域２１１、２１２は、高抵抗の下層と低抵抗の上層とで構成され、全体として、その抵抗は、チャネル領域２１０の抵抗より小さい。
【0050】
チャネル領域２１０が積層構造を有することで、チャネル領域２１０のＯＮ電流特性を改善することができる。本明細書の一実施形態において、下層酸化物領域１１４（第１酸化物層の例）の酸化物の移動度が、上層酸化物領域１１５（第２酸化物層の例）の酸化物の移動度より大きい。これにより、チャネル領域２１０のＯＮ電流特性をさらに改善することができる。二つの酸化物の間において、移動度が大きいことは、バンドギャップが小さいことを意味する。
【0051】
［積層酸化物領域の不純物濃度プロファイル］
以下において、積層酸化物ＴＦＴの不純物濃度プロファイルを説明する。本明細書の一実施形態は、不純物イオン注入によって、積層酸化物ＴＦＴの積層酸化物領域における低抵抗領域を形成する。低抵抗化に使用される低抵抗化要因不純物元素は、例えば、Ｂ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｈ、Ｐ等を含む。不純物イオン注入は、水素プラズマによる低抵抗化と比較して、チャネルのΔＬを小さくすることができ、結果として、積層酸化物ＴＦＴの短チャネルを実現できる。
以下において、積層酸化物ＴＦＴの不純物濃度プロファイルを説明する。本明細書の一実施形態は、不純物イオン注入によって、積層酸化物ＴＦＴの積層酸化物領域における低抵抗領域を形成する。低抵抗化に使用される低抵抗化要因不純物元素は、例えば、Ｂ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｈ、Ｐ等を含む。不純物イオン注入は、水素プラズマによる低抵抗化と比較して、チャネルのΔＬを小さくすることができ、結果として、積層酸化物ＴＦＴの短チャネルを実現できる。
【0052】
図５は、積層酸化物ＴＦＴ１４２への不純物イオン注入の例を示す。不純物イオンは例えばＢイオンである。図５に示す状態において、ゲート電極１１９をマスクとして、不純物イオン注入が実行され、上層酸化物領域１１５に、低抵抗領域２０１、２０２が形成される。層内方向において、低抵抗領域２０１、２０２に挟まれている領域２０３は、高抵抗のチャネル領域の一部である。
【0053】
図５は、注入された不純物原子の、積層方向における濃度プロファイルを模式的に示す。不純物濃度プロファイルは、不純物イオンの加速電圧と注入量を制御することが調整することができる。例えば、不純物濃度ピークの位置（注入ターゲット位置）は、不純物イオンの加速電圧を制御することが調整することができる。また、不純物濃度の値は、注入量を制御することで調整できる。
【0054】
図５の例において、不純物濃度プロファイルは、一つのピーク３０１を示し、そのピーク３０１は、下層酸化物領域１１４の上面より、上層酸化物領域１１５の上面に近い位置にある。つまり、ピーク３０１の位置と上層酸化物領域１１５の上面との距離は、ピーク３０１の位置と下層酸化物領域１１４の上面との距離より小さい。図５の例において、ピーク３０１は、上層酸化物領域１１５の上面の近傍（一致を含む）にある。これにより、上層酸化物領域１１５の低抵抗領域２０１、２０２をより効率的に形成することができる。図５において、ピーク３０１と上層酸化物領域１１５の上面の位置が一致しているが、ピーク３０１の位置は、上層酸化物領域１１５の上面のわずかに上又は下であってもよい。
【0055】
図４及び５に示す積層酸化物ＴＦＴ１４２の構成例において、上層酸化物領域１１５の低抵抗領域２０１、２０２と同一の抵抗値の低抵抗領域を、下層酸化物領域１１４に形成するためには、低抵抗領域２０１、２０２より多くの不純物イオン（不純物原子）を注入することが必要である。そのため、下層酸化物領域１１４のソース／ドレイン領域に不純物イオンが注入されているが、その量は、単層のソース／ドレイン領域を構成するほど抵抗を小さくするには不十分であり得る。
【0056】
上層酸化物領域１１５に合わせて低抵抗化のための不純物イオンを注入することで、少ない不純物イオン量で効率的にソース／ドレイン領域を形成することができる。図４を参照して説明したように、ソース／ドレイン領域２１１、２１２において、電流は主に、上層酸化物領域１１５の低抵抗領域２０１、２０２を流れる。低抵抗領域２０１、２０２は、ソース／ドレイン領域２１１、２１２に必要な特性を実現できる。
【0057】
本明細書の一実施形態において、下層酸化物領域１１４の移動度は、上層酸化物領域１１５の酸化物の移動度より高い。例えば、下層酸化物はＩＧＺＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：１：１）であり、上層酸化物がＩＧＺＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１）であってもよい。これにより、ＴＦＴの特性を改善できる。
【0058】
発明者らの研究によれば、移動度が高い酸化物の低抵抗化は、より多くの不純物イオンの注入量を必要とすることが多い。そのため、下層酸化物領域１１４を移動度が高い酸化物で構成し、上層酸化物領域１１５を移動度が小さい酸化物で構成し、上層酸化物領域１１５をターゲットとして不純物イオンを注入することで、酸化物ＴＦＴの特性改善と効率的製造が可能となる。
【0059】
高移動度酸化物材料は、Ｉｎ－Ｏ系のキャリア伝導を利用することが多い。その一例は、ＩＧＺＯである。酸化物におけるＩｎの組成比を増加させることで、キャリア濃度を高め、移動度を高め得る。一方、発明者らの研究によれば、Ｉｎの組成比が高い酸化物は、低抵抗化のために、より多くの不純物イオン（不純物原子）を注入することが必要となることが多い。
【0060】
本明細書の一実施形態において、下層酸化物領域１１４の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率（ａｔ％）は、上層酸化物領域１１５の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率より大きい。
【0061】
例えば、下層酸化物の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率は、５０ａｔｍ％以上であり、上層酸化物の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率は、５０ａｔｍ％未満であってもよい。一例として、下層酸化物領域１１４はＩＧＺＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝６：２：１）であり、上層酸化物領域１１５は、ＩＧＺＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１）であってもよい。このように、下層酸化物領域１１４と上層酸化物領域１１５の元素組合せは、共にＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ及びＯであり、これらの間でＩｎの原子組成百分率が異なっていてよい。
【0062】
［積層酸化物ＴＦＴの製造］
以下において、積層酸化物ＴＦＴを製造する方法の例を説明する。図６Ａを参照して、製法は、絶縁体層１１２を、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を使用して形成した後、下層酸化物領域３１４及び上層酸化物領域３１５からなる積層酸化物領域を形成する。積層酸化物領域の形成は、例えば、スパッタ法等により積層酸化物層を成膜し、フォトリソグラフィによりパターニングを行う。
以下において、積層酸化物ＴＦＴを製造する方法の例を説明する。図６Ａを参照して、製法は、絶縁体層１１２を、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を使用して形成した後、下層酸化物領域３１４及び上層酸化物領域３１５からなる積層酸化物領域を形成する。積層酸化物領域の形成は、例えば、スパッタ法等により積層酸化物層を成膜し、フォトリソグラフィによりパターニングを行う。
【0063】
次に、絶縁体層１１７を、例えばＣＶＤを使用して形成する。製法は、スパッタ法等により金属膜を成膜し、フォトリソグラフィによるマスクのパターニングの後に金属膜エッチングして、ゲート電極１１９を形成する。
【0064】
図６Ｂを参照して、製法は、絶縁体層１１７越しに不純物イオン（例えばボロンイオン）を積層酸化物領域に注入する。下層酸化物領域３１４及び上層酸化物領域３１５は、それぞれ、下層酸化物領域１１４及び上層酸化物領域１１５に変化する。不純物イオン注入により、上層酸化物領域に低抵抗領域２０１、２０２が形成される。それらの間の領域は、高抵抗領域２０３である。
【0065】
下層酸化物領域１１４のゲート電極１１９の外側に不純物原子は存在するが、その領域の抵抗は、低抵抗領域２０１、２０２より高い。当該領域の抵抗は、下層酸化物領域１１４のゲート電極１１９に覆われた部分（チャネル領域の部分）の抵抗より小さくてよい。不純物イオンの濃度プロファイルは、図５を参照して説明した通りである。
【0066】
図６Ｃを参照して、製法は、ゲート電極１１９及び絶縁体層１１７を覆うように、絶縁体層１２１を形成する。絶縁体層１２１の形成は、例えば、ＣＶＤを使用することができる。図６Ｄを参照して、製法は、フォトリソグラフィによるマスクのパターニングの後のエッチングによりコンタクトホールを絶縁体層１２１及び絶縁体層１１７に形成する。さらに、製法は、スパッタ法等により金属膜を成膜し、フォトリソグラフィによるマスクのパターニングの後に金属膜エッチングして、ソース／ドレイン電極１２２、１２３を形成する。
【0067】
＜実施形態２＞
積層酸化物ＴＦＴの他の構成例を説明する。図７は、積層酸化物ＴＦＴの他の構造例を模式的に示す断面図である。以下においては、図４に示す構造例との相違を主に説明する。積層酸化物ＴＦＴ４００は、積層酸化物領域４０３を含む。積層酸化物領域４０３は、下層酸化物領域４０４と上層酸化物領域４０５で構成されており、それらの間に界面が存在する。
積層酸化物ＴＦＴの他の構成例を説明する。図７は、積層酸化物ＴＦＴの他の構造例を模式的に示す断面図である。以下においては、図４に示す構造例との相違を主に説明する。積層酸化物ＴＦＴ４００は、積層酸化物領域４０３を含む。積層酸化物領域４０３は、下層酸化物領域４０４と上層酸化物領域４０５で構成されており、それらの間に界面が存在する。
【0068】
下層酸化物領域４０４と上層酸化物領域４０５とは、異なる材料の酸化物で構成されている。例えば、下層酸化物領域４０４は、図４及び５を参照して説明した上層酸化物領域１１５と同じ材料で形成され、上層酸化物領域４０５は、下層酸化物領域１１４と同じ材料で形成されてよい。
【0069】
例えば、下層酸化物領域４０４（第２酸化物層の例）の酸化物（下層酸化物）は相対的に低い移動度の酸化物であり、上層酸化物領域４０５（第１酸化物層の例）の酸化物（上層酸化物）は相対的に高い移動度の酸化物であってよい。または、上層酸化物の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率（ａｔ％）は、下層酸化物の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率より大きくてよい。例えば、上層酸化物の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率は５０ａｔｍ％以上であり、下層酸化物の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率は５０ａｔｍ％未満であってもよい。
【0070】
下層酸化物領域４０４は、ゲート電極１１９に覆われている高抵抗領域４１３と、高抵抗領域４１３を層内方向において挟む低抵抗領域４１１、４１２とを含む。低抵抗領域４１１、４１２は、不純物イオン注入により形成される。
【0071】
上層酸化物領域４０５は、低抵抗領域４３１、４３２及びそれら以外の高抵抗領域で構成されている。低抵抗領域４３１、４３２の上面は、ソース／ドレイン電極１２２、１２３と接触しており、低抵抗領域４３１、４３２の下面は下層酸化物領域４０４の低抵抗領域４１１、４１２と接触している。低抵抗領域４３１、４３２は、上層酸化物領域４０５が金属からなるソース／ドレイン電極１２２、１２３と接触していることで、形成される。低抵抗領域４３１、４３２の抵抗率は、高抵抗領域４１３より低い。
【0072】
積層酸化物領域４０３は、チャネル領域４２０と、チャネル領域４２０を層内方向において挟むソース／ドレイン領域４２１、４２２とを含む。チャネル領域４２０の抵抗は、ソース／ドレイン領域４２１、４２２の抵抗より大きい。チャネル領域４２０は、積層構造を有している。具体的には、チャネル領域４２０は、下層酸化物領域４０４の高抵抗領域４１３と上層酸化物領域１１５の高抵抗領域の一部とで構成されている。
【0073】
ソース／ドレイン領域４２１、４２２は、積層構造を有している。具体的には、ソース／ドレイン領域４２１は、下層酸化物領域４０４の低抵抗領域４１１の一部、上層酸化物領域４０５の低抵抗領域４３１、及び上層酸化物領域４０５の高抵抗領域の一部、で構成されている。ソース／ドレイン領域４２２は、下層酸化物領域４０４の低抵抗領域４１２の一部、上層酸化物領域４０５の低抵抗領域４３２、及び上層酸化物領域４０５の高抵抗領域の一部、で構成されている。
【0074】
図７に示す構成例において、電流は、主に、低抵抗領域４３１、低抵抗領域４１１、チャネル領域４２０の２層、低抵抗領域４１２、低抵抗領域４３２を通過する。ソース／ドレイン領域４２１、４２２の抵抗は、チャネル領域４２０の抵抗より小さい。
【0075】
図８は、積層酸化物ＴＦＴ４００への不純物イオン注入の例を示す。不純物イオンは例えばＢイオンである。図８に示す状態において、ゲート電極１１９をマスクとして、不純物イオン注入が実行され、下層酸化物領域４０４に、低抵抗領域４１１、４１２が形成される。層内方向において、低抵抗領域４１１、４１２に挟まれている領域４１３は、高抵抗のチャネル領域の一部である。
【0076】
図８は、注入された不純物原子の、積層方向における濃度プロファイルを模式的に示す。図８の例において、不純物濃度プロファイルは、一つのピーク３０２を示し、そのピーク３０２は、上層酸化物領域４０５の上面より、下層酸化物領域４０４の上面に近い位置にある。つまり、ピーク３０２の位置と下層酸化物領域４０４の上面との距離は、ピーク３０２の位置と上層酸化物領域４０５の上面との距離より、小さい。図８の例において、ピーク３０２は、下層酸化物領域４０４の上面の近傍（一致を含む）にある。これにより、下層酸化物領域４０４の低抵抗領域４１１、４１２をより効率的に形成することができる。図８において、ピーク３０２と下層酸化物領域４０４の上面の位置が一致しているが、ピーク３０２の位置は下層酸化物領域４０４の上面のわずかに上又は下であってもよい。
【0077】
【0078】
＜実施形態３＞
積層酸化物ＴＦＴの他の構成例を説明する。図９は、積層酸化物ＴＦＴの他の構造例を模式的に示す断面図である。以下においては、図４に示す構造例との相違を主に説明する。積層酸化物ＴＦＴ４５０は積層酸化物領域４５３を含む。積層酸化物領域４５３は、下層酸化物領域４５４、中間層酸化物領域４５５、上層酸化物領域４５６を含む。下層酸化物領域４５４と中間層酸化物領域４５５との間に界面が存在する。上層酸化物領域４５６と中間層酸化物領域４５５との間に界面が存在する。
積層酸化物ＴＦＴの他の構成例を説明する。図９は、積層酸化物ＴＦＴの他の構造例を模式的に示す断面図である。以下においては、図４に示す構造例との相違を主に説明する。積層酸化物ＴＦＴ４５０は積層酸化物領域４５３を含む。積層酸化物領域４５３は、下層酸化物領域４５４、中間層酸化物領域４５５、上層酸化物領域４５６を含む。下層酸化物領域４５４と中間層酸化物領域４５５との間に界面が存在する。上層酸化物領域４５６と中間層酸化物領域４５５との間に界面が存在する。
【0079】
下層酸化物領域４５４は、例えば、図４に示す下層酸化物領域１１４と同じ材料で構成され同一の構造を有することができる。中間層酸化物領域４５５は、例えば、図４に示す上層酸化物領域１１５と同じ材料で構成され同一の構造を有することができる。上層酸化物領域４５６と中間層酸化物領域４５５とは、異なる材料の酸化物で構成されている。例えば、上層酸化物領域４５６の酸化物は、下層酸化物領域４５４（第１酸化物層の例）の酸化物と同一材料であってよく、異なっていてもよい。
【0080】
例えば、上層酸化物領域４５６（第３酸化物層の例）の酸化物（上層酸化物）は相対的に高い移動度の酸化物であり、中間層酸化物領域４５５（第２酸化物層の例）の酸化物（中間層酸化物）は相対的に低い移動度の酸化物であってよい。または、上層酸化物の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率（ａｔ％）は、中間層酸化物の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率より大きくてよい。例えば、上層酸化物の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率は５０ａｔｍ％以上であり、中間層酸化物の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率は５０ａｔｍ％未満であってもよい。
【0081】
上層酸化物領域４５６は、低抵抗領域４７１、４７２及びそれら以外の高抵抗領域で構成されている。低抵抗領域４７１、４７２の上面は、ソース／ドレイン電極１２２、１２３と接触しており、低抵抗領域４７１、４７２の下面は中間層酸化物領域４５５の低抵抗領域４８１、４８２と接触している。低抵抗領域４７１、４７２は、上層酸化物領域４５６が金属からなるソース／ドレイン電極１２２、１２３と接触していることで、形成される。低抵抗領域４７１、４７２の抵抗率は、中間層酸化物領域４５５の高抵抗領域４８３より低い。
【0082】
積層酸化物領域４５３は、チャネル領域４６０と、チャネル領域４６０を層内方向において挟むソース／ドレイン領域４６１、４６２とを含む。チャネル領域４６０の抵抗は、ソース／ドレイン領域４６１、４６２の抵抗より大きい。チャネル領域４６０は、積層構造を有している。具体的には、チャネル領域４６０は、下層酸化物領域４５４の高抵抗領域の一部、中間層酸化物領域４５５の高抵抗領域４８３、上層酸化物領域４５６の高抵抗領域の一部、で構成されている。
【0083】
ソース／ドレイン領域４６１、４６２は、積層構造を有している。具体的には、ソース／ドレイン領域４６１は、下層酸化物領域４５４の高抵抗領域の一部、中間層酸化物領域４５５の低抵抗領域４８１の一部、上層酸化物領域４５６の低抵抗領域４７１、上層酸化物領域４５６の高抵抗領域の一部、で構成されている。ソース／ドレイン領域４６２は、下層酸化物領域４５４の高抵抗領域の一部、中間層酸化物領域４５５の低抵抗領域４８２の一部、上層酸化物領域４５６の低抵抗領域４７２、上層酸化物領域４５６の高抵抗領域の一部、で構成されている。
【0084】
図９に示す構成例において、電流は、主に、低抵抗領域４７１、低抵抗領域４８１、チャネル領域４６０の３層、低抵抗領域４８２、低抵抗領域４７２を通過する。ソース／ドレイン領域４６１、４６２の抵抗は、チャネル領域４６０の抵抗より小さい。
【0085】
図１０は、積層酸化物ＴＦＴ４５０への不純物イオン注入の例を示す。不純物イオンは例えばＢイオンである。図１０に示す状態において、ゲート電極１１９をマスクとして、不純物イオン注入が実行され、中間層酸化物領域４５５に、低抵抗領域２０１、２０２が形成される。層内方向において、低抵抗領域２０１、２０２に挟まれている領域２０３は、高抵抗のチャネル領域の一部である。
【0086】
図１０は、注入された不純物原子の、積層方向における濃度プロファイルを模式的に示す。図１０の例において、不純物濃度プロファイルは、一つのピーク３０３を示し、そのピーク３０３は、上層酸化物領域４５６の上面及び下層酸化物領域１１４の上面より、中間層酸化物領域４５５の上面に近い位置にある。つまり、ピーク３０３の位置と中間層酸化物領域４５５の上面との距離は、ピーク３０３の位置と上層酸化物領域４５６の上面との距離及びピーク３０３の位置と下層酸化物領域１１４の上面との距離より、小さい。
【0087】
図１０の例において、ピーク３０３は、中間層酸化物領域４５５の上面の近傍（一致を含む）にある。これにより、中間層酸化物領域４５５の低抵抗領域２０１、２０２をより効率的に形成することができる。図１０において、ピーク３０３と中間層酸化物領域４５５の上面の位置が一致しているが、ピーク３０３の位置は中間層酸化物領域４５５の上面のわずかに上又は下であってもよい。
【0088】
図９及び１０を参照して説明した積層酸化物ＴＦＴ４５０は、図６Ａから６Ｄを参照して説明したように、製造することができる。不純物イオン注入は、図１０を参照して説明したように制御される。なお、積層酸化物領域は、４層以上の酸化物領域で構成されていてもよい。
【0089】
＜実施形態４＞
積層酸化物ＴＦＴの他の構成例を説明する。図１１から１３は、積層酸化物ＴＦＴの他の構造例を模式的に示す断面図である。図１１に示す積層酸化物ＴＦＴ４５５は、図４に示す積層酸化物ＴＦＴ１４２の構成に加えて、さらに、ボトムゲート電極１８１を含む。ボトムゲート電極１８１の少なくとも一部は、積層酸化物領域１１３のチャネル領域と積層方向において対向する。ボトムゲート電極１８１と積層酸化物領域１１３との間の絶縁体層１１２の一部は、ボトムゲート絶縁膜を構成する。ボトムゲート電極１８１には、例えば、ゲート電極１１９（トップゲート電極）と同一電位が与えられてもよく、異なる電位が与えられてもよい。
積層酸化物ＴＦＴの他の構成例を説明する。図１１から１３は、積層酸化物ＴＦＴの他の構造例を模式的に示す断面図である。図１１に示す積層酸化物ＴＦＴ４５５は、図４に示す積層酸化物ＴＦＴ１４２の構成に加えて、さらに、ボトムゲート電極１８１を含む。ボトムゲート電極１８１の少なくとも一部は、積層酸化物領域１１３のチャネル領域と積層方向において対向する。ボトムゲート電極１８１と積層酸化物領域１１３との間の絶縁体層１１２の一部は、ボトムゲート絶縁膜を構成する。ボトムゲート電極１８１には、例えば、ゲート電極１１９（トップゲート電極）と同一電位が与えられてもよく、異なる電位が与えられてもよい。
【0090】
図１２に示す積層酸化物ＴＦＴ４５６は、図７に示す積層酸化物ＴＦＴ４００の構成に加えて、さらに、ボトムゲート電極１８２を含む。ボトムゲート電極１８２の少なくとも一部は、積層酸化物領域４０３のチャネル領域と積層方向において対向する。ボトムゲート電極１８２と積層酸化物領域４０３との間の絶縁体層１１２の一部は、ボトムゲート絶縁膜を構成する。ボトムゲート電極１８２には、例えば、ゲート電極１１９（トップゲート電極）と同一電位が与えられてもよく、異なる電位が与えられてもよい。
【0091】
図１３に示す積層酸化物ＴＦＴ４５７は、図９に示す積層酸化物ＴＦＴ４５０の構成に加えて、さらに、ボトムゲート電極１８３を含む。ボトムゲート電極１８３の少なくとも一部は、積層酸化物領域４５３のチャネル領域と積層方向において対向する。ボトムゲート電極１８３と積層酸化物領域４５３との間の絶縁体層１１２の一部は、ボトムゲート絶縁膜を構成する。ボトムゲート電極１８３には、例えば、ゲート電極１１９（トップゲート電極）と同一電位が与えられてもよく、異なる電位が与えられてもよい。
【0092】
＜実施形態５＞
積層酸化物ＴＦＴの他の構成例を説明する。図１４は、積層酸化物ＴＦＴの他の構造例を模式的に示す断面図である。以下においては、図４に示す構造例との相違を主に説明する。以下に説明する積層酸化物ＴＦＴは、チャネル領域とソース／ドレイン領域との間に、ソース／ドレイン領域より高抵抗のオフセット領域を含む。これにより、積層酸化物ＴＦＴの耐圧特性を高めることができる。
積層酸化物ＴＦＴの他の構成例を説明する。図１４は、積層酸化物ＴＦＴの他の構造例を模式的に示す断面図である。以下においては、図４に示す構造例との相違を主に説明する。以下に説明する積層酸化物ＴＦＴは、チャネル領域とソース／ドレイン領域との間に、ソース／ドレイン領域より高抵抗のオフセット領域を含む。これにより、積層酸化物ＴＦＴの耐圧特性を高めることができる。
【0093】
積層酸化物ＴＦＴ５００は積層酸化物領域５１３を含む。積層酸化物領域５１３は、下層酸化物領域５１４と、上層酸化物領域５１５を含む。下層酸化物領域５１４と上層酸化物領域５１５との間に界面が存在する。下層酸化物領域５１４（第１酸化物層の例）は、例えば、図４に示す下層酸化物領域１１４と同じ酸化物で構成できる。上層酸化物領域５１５（第２酸化物層の例）は、例えば、図４に示す上層酸化物領域１１５と同じ酸化物で構成できる。
【0094】
上層酸化物領域５１５は、下層酸化物領域５１４上でパターン化されており、ゲート電極１１９と重なる領域を含む領域が除去されている。上層酸化物領域５１５は、低抵抗領域５２１及び５２２を含む。低抵抗領域５２１及び５２２の間の領域を除去されており、下層酸化物領域５１４の上面の一部が、絶縁体層１１７と界面を形成する。
【0095】
下層酸化物領域５１４は、実質的に低抵抗化されていなくてもよい。下層酸化物領域５１４は、それのみでソース／ドレイン領域を構成し得る低い抵抗率の低抵抗領域を有していない。下層酸化物領域５１４のいずれの部分の抵抗率も、低抵抗領域５２１、５２２の抵抗率より大きい。
【0096】
積層酸化物領域５１３は、チャネル領域５３０と、チャネル領域５３０を層内方向において挟むソース／ドレイン領域５３１、５３２とを含む。積層酸化物領域５１３は、さらに、チャネル領域５３０とソース／ドレイン領域５３１との間にオフセット領域５３６を含み、チャネル領域５３０とソース／ドレイン領域５３２との間にオフセット領域５３７を含む。オフセット領域５３６、５３７は、積層方向においてみて（平面視において）、ゲート電極１１９の外側にある。
【0097】
チャネル領域５３０は、単層構造を有している。具体的には、ゲート電極１１９に覆われているチャネル領域５３０は、下層酸化物領域５１４の一部で構成されている。下層酸化物領域５１４を高移動度の酸化物で構成することで、ＴＦＴのチャネルの特性を改善できる。ソース／ドレイン領域５３１、５３２は、積層構造を有している。具体的には、ソース／ドレイン領域５３１は、下層酸化物領域５１４の一部と上層酸化物領域５１５の低抵抗領域５２１の一部とで構成されている。ソース／ドレイン領域５３２は、下層酸化物領域５１４の一部と上層酸化物領域５１５の低抵抗領域５２２の一部とで構成されている。オフセット領域５３６、５３７は、それぞれ、下層酸化物領域５１４の一部で構成されている。
【0098】
電流は、主に、ソース／ドレイン領域５３１の低抵抗領域５２１、オフセット領域５３６、チャネル領域５３０、オフセット領域５３７、及びソース／ドレイン領域５３２の低抵抗領域５２２を通過する。オフセット領域５３６、５３７により、電流は制限される。なお、積層酸化物ＴＦＴ５００にボトムゲート電極を追加してもよい。
【0099】
図１５は、積層酸化物ＴＦＴ５００への不純物イオン注入の例を示す。不純物イオンは例えばＢイオンである。図１５に示す状態において、ゲート電極１１９をマスクとして、パターニングによるゲート電極１１９に覆われている領域が除去された上層酸化物領域５１５に、不純物イオン注入が実行され、低抵抗領域５２１、５２２が形成される。
【0100】
図１５は、注入された不純物原子の、積層方向における濃度プロファイルを模式的に示す。図１５の例において、不純物濃度プロファイルは、一つのピーク３０４を示し、そのピーク３０４は、下層酸化物領域５１４の上面より、上層酸化物領域５１５の上面に近い位置にある。つまり、ピーク３０４の位置と上層酸化物領域５１５の上面との距離は、ピーク３０４の位置と下層酸化物領域５１４の上面との距離より、小さい。
【0101】
図１０の例において、ピーク３０３は、上層酸化物領域５１５の上面の近傍（一致を含む）にある。これにより、上層酸化物領域５１５の低抵抗領域５２１、５２２をより効率的に形成することができる。図１５において、ピーク３０４と上層酸化物領域５１５の上面の位置が一致しているが、ピーク３０４の位置は上層酸化物領域５１５の上面のわずかに上又は下であってもよい。
【0102】
図１４及び１５を参照して説明した積層酸化物ＴＦＴ５００の製造は、図６Ａから６Ｄを参照して説明した製造に、上層酸化物領域５１５をパターニングする工程を追加する。不純物イオン注入は、図１５を参照して説明したように制御される。
【0103】
＜実施形態６＞
積層酸化物ＴＦＴの他の構成例を説明する。図１６は、積層酸化物ＴＦＴの他の構造例を模式的に示す断面図である。以下においては、図４に示す構造例との相違を主に説明する。以下に説明する積層酸化物ＴＦＴは、チャネル領域とソース／ドレイン領域との間に、ソース／ドレイン領域より高抵抗のオフセット領域を含む。これにより、積層酸化物ＴＦＴの耐圧特性を高めることができる。
積層酸化物ＴＦＴの他の構成例を説明する。図１６は、積層酸化物ＴＦＴの他の構造例を模式的に示す断面図である。以下においては、図４に示す構造例との相違を主に説明する。以下に説明する積層酸化物ＴＦＴは、チャネル領域とソース／ドレイン領域との間に、ソース／ドレイン領域より高抵抗のオフセット領域を含む。これにより、積層酸化物ＴＦＴの耐圧特性を高めることができる。
【0104】
積層酸化物ＴＦＴ５５０は、積層酸化物領域５６３を含む。積層酸化物領域５６３は、下層酸化物領域５６４と上層酸化物領域５６５で構成されており、それらの間に界面が存在する。下層酸化物領域５６４は、絶縁体層１１２上でパターン化されており、ゲート電極１１９と重なる領域を含む領域が除去されている。下層酸化物領域５６４は、低抵抗領域５５１及び５５２を含む。低抵抗領域５５１、５５２は、不純物イオン注入により形成される。低抵抗領域５５１及び５５２の間の領域を除去されており、上層酸化物領域５６５の下面の一部が、絶縁体層１１２と界面を形成する。
【0105】
下層酸化物領域５６４と上層酸化物領域５６５とは、異なる材料の酸化物で構成されている。例えば、下層酸化物領域５６４（第２酸化物層の例）は、図４及び５を参照して説明した上層酸化物領域１１５と同じ酸化物で形成され、上層酸化物領域５６５（第１酸化物層の例）は、下層酸化物領域１１４と同じ酸化物で形成されてよい。
【0106】
例えば、下層酸化物領域５６４の酸化物（下層酸化物）は相対的に低い移動度の酸化物であり、上層酸化物領域５６５の酸化物（上層酸化物）は相対的に高い移動度の酸化物であってよい。または、上層酸化物の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率（ａｔ％）は、下層酸化物の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率より大きくてよい。例えば、上層酸化物の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率は５０ａｔｍ％以上であり、下層酸化物の酸素元素を除く元素組合せにおけるインジウムの原子組成百分率は５０ａｔｍ％未満であってもよい。
【0107】
上層酸化物領域５６５は、低抵抗領域５８１、５８２及びそれら以外の高抵抗領域で構成されている。低抵抗領域５８１、５８２の上面は、ソース／ドレイン電極１２２、１２３と接触しており、低抵抗領域５８１、５８２の下面は下層酸化物領域５６４の低抵抗領域５５１、５５２と接触している。低抵抗領域５８１、５８２は、上層酸化物領域５６５が金属からなるソース／ドレイン電極１２２、１２３と接触していることで、形成される。低抵抗領域５８１、５８２の抵抗率は、チャネル領域５７０より低い。
【0108】
積層酸化物領域５６３は、チャネル領域５７０と、チャネル領域５７０を層内方向において挟むソース／ドレイン領域５７１、５７２とを含む。さらに、積層酸化物領域５６３は、ソース／ドレイン領域５７１とチャネル領域５７０との間にオフセット領域５７６を、チャネル領域５７０とソース／ドレイン領域５７２との間にオフセット領域５７７を、含む。ソース／ドレイン領域５７１、５７２及びオフセット領域５７６、５７７は、積層方向において見て（平面視において）、ゲート電極１１９の外側にある。
【0109】
チャネル領域５７０、オフセット領域５７６、５７７の抵抗は、ソース／ドレイン領域５７１、５７２の抵抗より大きい。チャネル領域５７０は、単層構造を有している。具体的には、チャネル領域５７０は、上層酸化物領域５６５の高抵抗領域の一部で構成されている。上層酸化物領域５６５を高移動度酸化物で構成することで、チャネル特性を改善できる。
【0110】
ソース／ドレイン領域５７１、５７２は、積層構造を有している。具体的には、ソース／ドレイン領域５７１は、下層酸化物領域５６４の低抵抗領域５５１の一部、上層酸化物領域５６５の低抵抗領域５８１、及び上層酸化物領域５６５の高抵抗領域の一部、で構成されている。ソース／ドレイン領域５７２は、下層酸化物領域５６４の低抵抗領域５５２の一部、上層酸化物領域５６５の低抵抗領域５８２、及び上層酸化物領域５６５の高抵抗領域の一部、で構成されている。オフセット領域５７６、５７７は、それぞれ、上層酸化物領域５６５の高抵抗領域の一部で構成されている。
【0111】
図１６に示す構成例において、電流は、主に、低抵抗領域５８１、低抵抗領域５５１、オフセット領域５７６、チャネル領域５７０、オフセット領域５７７、低抵抗領域５５２、低抵抗領域５８２を通過する。オフセット領域５７６、５７７により、電流は制限される。なお、積層酸化物ＴＦＴ５５０にボトムゲート電極を追加してもよい。
【0112】
図１７は、積層酸化物ＴＦＴ５５０への不純物イオン注入の例を示す。不純物イオンは例えばＢイオンである。図１７に示す状態において、ゲート電極１１９をマスクとして、パターニングによりゲート電極１１９に覆われた領域が除去されている下層酸化物領域５６４に、不純物イオン注入が実行され、低抵抗領域５５１、５５２が形成される。
【0113】
図１７は、注入された不純物原子の、積層方向における濃度プロファイルを模式的に示す。図１７の例において、不純物濃度プロファイルは、一つのピーク３０５を示し、そのピーク３０５は、上層酸化物領域５６５の上面より、下層酸化物領域５６４の上面に近い位置にある。つまり、ピーク３０５の位置と下層酸化物領域５６４の上面との距離は、ピーク３０５の位置と上層酸化物領域５６５の上面との距離より、小さい。図１７の例において、ピーク３０５は、下層酸化物領域５６４の上面の近傍（一致を含む）にある。これにより、下層酸化物領域５６４の低抵抗領域５５１、５５２をより効率的に形成することができる。図１７において、ピーク３０５と下層酸化物領域５６４の上面の位置が一致しているが、ピーク３０５の位置は下層酸化物領域５６４の上面のわずかに上又は下であってもよい。
【0114】
図１６及び１７を参照して説明した積層酸化物ＴＦＴ５５０の製造は、図６Ａから６Ｄを参照して説明した製造に、下層酸化物領域５６４をパターニングする工程を追加する。不純物イオン注入は、図１７を参照して説明したように制御される。
【0115】
＜実施形態７＞
積層酸化物ＴＦＴの他の構成例を説明する。図１８は、図１４の積層酸化物ＴＦＴの構造例を模式的に示す平面図の一例である。この積層酸化物ＴＦＴは、チャネル領域とソース／ドレイン領域との間に、ソース／ドレイン領域より高抵抗のオフセット領域を含む。これにより、積層酸化物ＴＦＴの耐圧特性を高めることができる。これに加え、以下に説明するように、ソース領域とドレイン領域の間の距離を場所によって変化させることで、ＴＦＴの信頼性を高めることができる。
積層酸化物ＴＦＴの他の構成例を説明する。図１８は、図１４の積層酸化物ＴＦＴの構造例を模式的に示す平面図の一例である。この積層酸化物ＴＦＴは、チャネル領域とソース／ドレイン領域との間に、ソース／ドレイン領域より高抵抗のオフセット領域を含む。これにより、積層酸化物ＴＦＴの耐圧特性を高めることができる。これに加え、以下に説明するように、ソース領域とドレイン領域の間の距離を場所によって変化させることで、ＴＦＴの信頼性を高めることができる。
【0116】
積層酸化物ＴＦＴ６００は積層酸化物領域５１３を含む。積層酸化物領域５１３は、下層酸化物領域５１４と、上層酸化物領域５１５を含む。下層酸化物領域５１４と上層酸化物領域５１５との間に界面が存在する。下層酸化物領域５１４（第１酸化物層の例）は、例えば、図４に示す下層酸化物領域１１４と同じ酸化物で構成できる。上層酸化物領域５１５（第２酸化物層の例）は、例えば、図４に示す上層酸化物領域１１５と同じ酸化物で構成できる。
【0117】
上層酸化物領域５１５は、下層酸化物領域５１４上でパターン化されており、ゲート電極１１９と重なる領域を含む領域が除去されている。上層酸化物領域５１５は、低抵抗領域５２１及び５２２を含む。低抵抗領域５２１及び５２２の間の領域を除去されており、下層酸化物領域５１４の上面の一部が、絶縁体層１１７と界面を形成する。また、この図の例では、低抵抗領域５２１と５２２の間の距離がＴＦＴのチャネル幅Ｗ方向によって異なっている。Ｗ方向中央部における低抵抗領域５２１と５２２の間の距離６１２よりも、Ｗ方向端部における低抵抗領域５２１と５２２の間の距離６２２は、長くなっている。
【0118】
図１９Ａは、図１８の例におけるＷ方向中央部６１１での断面を、図１９Ｂは、図１８の例におけるＷ方向端部６２１での断面を示す。図１９Ａにおける低抵抗領域５２１と５２２の間の距離６１２よりも、図１９Ｂにおける低抵抗領域５２１と５２２の間の距離６２２は長くなっている。
【0119】
【0120】
図２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、それぞれ、ＴＦＴ－Ａ、ＴＦＴ－Ｂ、ＴＦＴ－Ｃの３種類のＴＦＴの信頼性評価の結果を示す。各ＴＦＴは、チャネル幅Ｗや低抵抗領域間の距離が異なっており、ＴＦＴ－Ａはチャネル幅４μｍで低抵抗領域間の距離は４μｍである。ＴＦＴ－Ｂはチャネル幅５０μｍで低抵抗領域間の距離は４μｍである。ＴＦＴ－Ｃはチャネル幅４μｍで低抵抗領域間の距離は６μｍである。各ＴＦＴ作製後のＩｄＶｇ特性を点線で、ストレス印加後に測定したＩｄＶｇ特性を実線で示す。なお、ストレスは、６０℃の環境においてソース電極とドレイン電極には０Ｖ、ゲート電極には＋３０Ｖを１時間印加して与えた。
【0121】
図２０Ａに示すように、ＴＦＴ－Ａのストレス後のＩｄＶｇ特性はマイナス方向へシフトした。この特性は、ゲート電圧が０Ｖでもドレイン電流が流れてしまうため、回路動作で致命的な問題が発生することが多い。
【0122】
また、図２０Ｂに示すように、ＴＦＴ－Ｂのストレス後のＩｄＶｇ特性は、サブスレッショルド領域はマイナス方向へシフトしたものの、ドレイン電流が約１ｅ－５［Ａ］以上ではプラス方向へシフトしており、ハンプ特性となった。ハンプ特性は、チャネル領域内で異なる特性を持つ領域があると出現することが知られているが、ＴＦＴ－Ａとの比較からＷ端部の特性がマイナス方向へシフトしていることが分かる。すなわち、Ｗ端部でマイナス方向へシフトする現象が発生していることが分かる。
【0123】
一方で、図２０Ｃに示すように、ＴＦＴ－Ｃのストレス後のＩｄＶｇ特性は、全体的にプラス方向へシフトした。このことから、低抵抗領域間の距離を長くするとマイナス方向へシフトが抑制されることが分かる。プラス方向へのシフトであれば、ゲート電圧が０Ｖでもドレイン電流が流れないため、回路動作で致命的な問題が発生することは、ほぼ無い。ただし、ＴＦＴ－Ｃは低抵抗領域間の距離を長くしたため、ＴＦＴ－Ａに比べてオン電流が低くなってしまっている。
【0124】
そこで、図１８、図１９Ａ及び１９Ｂのように、ゲート電圧ストレスでマイナス方向へシフトする現象が発生するＷ方向端部のみ低抵抗領域間の距離を長くし、Ｗ方向中央部の低抵抗領域間の距離はそのままとすることで、オン電流の低下を抑制ながら、ＴＦＴの信頼性を高めることができる。
【0125】
本実施形態の製造方法は、図１５の上層酸化物領域５１５のパターン形状を変更するだけで、その他は実施形態５の製造方法とほぼ同様である。
【0126】
本実施形態は、下層酸化物領域５１４（第１酸化物層の例）は、例えば、図４に示す下層酸化物領域１１４と同じ酸化物で構成し、上層酸化物領域５１５（第２酸化物層の例）は、例えば、図４に示す上層酸化物領域１１５と同じ酸化物で構成し、上層酸化物領域５１５は、下層酸化物領域５１４上でパターン化したが、実施形態５に対する実施形態６のように、下層酸化物領域５６４（第２酸化物層の例）を、図４及び５を参照して説明した上層酸化物領域１１５と同じ酸化物で構成し、上層酸化物領域５６５（第１酸化物層の例）は、下層酸化物領域１１４と同じ酸化物で構成し、下層酸化物領域５６４を、絶縁体層１１２上でパターン化することで、適用可能である。
【0127】
以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本開示の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【0128】
１ ＯＬＥＤ表示装置、１０ ＴＦＴ基板、３１ 走査ドライバ、３２ エミッションドライバ、１１２、１１７、１２１ 絶縁体層、１１９ ゲート電極、１２２、１２３ ソース／ドレイン電極、１４２、４００、４５０、４５５、４５６、４５７、５００、５５０ 積層酸化物ＴＦＴ、１１３、４０３、４５３、５１３、５６３ 積層酸化物領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19A】
【図19B】
【図20A】
【図20B】
【図20C】
