薄膜晶体管、半导体装置及电子设备制造方法及图纸

一种薄膜晶体管包括在栅极绝缘层和源区及漏区之间且至少在源区及漏区一侧的作为缓冲层的具有氮或ＮＨ基的非晶半导体层。与其沟道形成区域中具有非晶半导体的薄膜晶体管相比，薄膜晶体管的导通电流可提高。此外，与其沟道形成区域具有微晶半导体的薄膜晶体管相比，薄膜晶体管的截止电流可降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种薄膜晶体管及其制造方法、以及使用该薄膜晶体管的半导体装置 及显示装置。
技术介绍
作为场效应晶体管的一种类型，已知将沟道形成区域形成于形成在具有绝缘表面 的衬底上的半导体层中的薄膜晶体管。已公开了使用非晶硅、微晶硅及多晶硅作为用于薄 膜晶体管的半导体层的技术(参照专利文献1至幻。薄膜晶体管的典型应用为液晶电视装 置，并且薄膜晶体管已被投入实用作为用于显示器中包括的各像素的开关晶体管。[参考文献][专利文献][专利文献1]日本已公开专利申请No.2001-053283[专利文献2]日本已公开专利申请No. Hei05_129608[专利文献3]日本已公开专利申请No.2005-049832[专利文献4]日本已公开专利申请No.Hei07_131030[专利文献5]日本已公开专利申请No.2005-191546使用非晶硅层形成沟道形成区的薄膜晶体管具有诸如场效应迁移率低及导通电 流低的问题。另一方面，使用微晶硅层形成沟道形成区的薄膜晶体管的问题在于，虽然相比 于使用非晶硅层形成沟道形成区的薄膜晶体管场效应迁移率高，但截止电流也高，从而不 能得到充分的开关特性。使用多晶硅层形成沟道形成区的薄膜晶体管具有如下特性其场效应迁移率远高 于上述两种类型的薄膜晶体管，且能够得到高导通电流。由于所述特性，这种薄膜晶体管不 仅可用作设置在像素中的开关薄膜晶体管，还可用作设置在要求高速工作的驱动电路中的 开关薄膜晶体管。但是，与使用非晶硅层形成沟道形成区的薄膜晶体管相比，使用多晶硅层形成沟 道形成区的薄膜晶体管需要用于半导体层的结晶化工序，从而带来制造成本较高的问题。 例如，用于形成多晶硅层的工艺中涉及的激光退火技术有以下问题，即因为激光束的辐照 面积小，而不能高效地生产大屏幕液晶面板。用来制造显示面板的玻璃衬底正逐年大型化如下第3代(如550mmX 650mm)、第 3. 5 代(如 600mm X 720mm 或 620mm X 750mm)、第 4 代(如 680mm X 880mm 或 730mm X 920mm)、 第 5 代(如 IlOOmmX 1300mm)、第 6 代(如 1500mmX 1850mm)、第 7 代(如 1870mmX 2200mm)、 第8代(如2200mmX MOOmm)。预计今后玻璃衬底的尺寸将向第9代(如MOOmmX^OOmm 或M50mmX 3050mm)、第10代(如^50mmX :3400mm)发展。玻璃衬底的尺寸增大是基于成 本最低设计的思想。然而，能够在诸如第10代O950mmX 3400mm)的大面积母玻璃衬底上高生产率地 制造能高速工作的薄膜晶体管的技术尚未确立，这成为产业界的问题。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的之一是解决与薄膜晶体管的导通电流及截止电流有 关的上述问题。本专利技术的另一目的是提供一种能高速工作的薄膜晶体管。在本专利技术中，一种薄膜晶体管包括在栅极绝缘层和源区及漏区之间且至少在源区 及漏区一侧的作为缓冲层的具有NH基或NH2基的非晶半导体层。该缓冲层设置在所谓的 背沟道一侧。另外，在本专利技术中，在薄膜晶体管中，具有NH基或NH2基的非晶半导体层在栅 极绝缘层与源区及漏区之间形成。通过使用以可以生成非晶半导体的混合比混合的半导体源气体(例如氢化硅气 体、氟化硅气体、氯化硅气体、氢化锗气体、氟化锗气体、氯化锗气体等)和稀释气体作为反 应气体形成具有NH基或NH2基的非晶半导体层。将该反应气体引入降低了氧浓度的超高真 空反应室内，并维持预定压力以生成辉光放电等离子体。因此膜沉积在放置于反应室内的 衬底上。通过在沉积初期阶段或淀积期间将氮元素及氢元素、或NH基包含在反应室中并开 始膜沉积，并且用NH基交联膜中的悬空键，来形成缺陷能级减少的非晶半导体层。或者，通 过在沉积初期阶段或淀积期间将氮元素及氢元素或NH2基包含在反应室中并开始膜沉积， 并且以NH基端接膜中的悬空键，来形成缺陷能级减少的非晶半导体层。包含在非晶半导体层中的氮的浓度优选为可保持半导体特性、减少缺陷能级且提 高载流子迁移率的浓度。通过将氮、典型地为NH基包含在半导体层中，并用氮、典型地为NH基交联Si原子 的悬空键，该键合成为晶粒界面处的载流子的通路，因此便于载流子传输。因此，在薄膜晶 体管中，通过在沟道形成区域和源区及漏区之间设置具有NH基或NH2基的非晶半导体层作 为缓冲层，可以降低当对源区及漏区施加电压时的缓冲层的厚度方向上的电阻。尤其是，通 过在源区及漏区正下方设置具有NH基或NH2基的非晶半导体层作为缓冲层，可以提高导通 电流。因此，与在栅极绝缘层和源区及漏区之间设置非晶半导体层的薄膜晶体管相比，薄膜 晶体管的导通电流可以提高。半导体层中的悬空键为缺陷能级。但是，通过用NH基交联半导体元素的悬空键， 可消除缺陷能级。另外，通过用NH2基端接半导体元素的悬空键，可消除缺陷能级。非晶半 导体层具有短程有序，而没有像晶格那样的结构的一定重复模式。因此包括多个悬空键，并 且该悬空键成为载流子被俘获的缺陷能级。但是，通过以NH基交联非晶半导体层中的悬空 键，可以消除缺陷能级。另外，以NH2基端接非晶半导体层中的悬空键，可以消除非晶半导 体层的缺陷能级。当存在缺陷能级时，在缺陷能级处，电子及空穴由于热激发而生成并重新 结合，从而肖克莱-里德-霍尔(Shockley-Read-Hall)电流流过。然而，当缺陷能级被消 除时，可以降低该电流。因此，通过在截止电流流过的区域中设置具有NH基或NH2基的非 晶半导体层作为缓冲层，与在栅极绝缘层和源区及漏区之间设置有微晶半导体层的薄膜晶 体管相比，可以降低截止电流。如上所述，与在栅极绝缘层和源区及漏区之间设置有非晶半导体层的薄膜晶体管 相比，可提高导通电流及场效应迁移率，且与在栅极绝缘层和源区及漏区之间设置有微晶 半导体层的薄膜晶体管相比，可降低截止电流。注意，降低硅中的诸如氧的减少硅的配位数且生成悬空键的杂质元素的浓度。就是说，通过二次离子质谱分析法测量的氧浓度优选为小于或等于5X 1018cnT3。注意，在此没提到测量方法的浓度是通过二次离子质谱分析法测得的浓度。注意，导通电流是指晶体管处于导通状态时在源电极和漏电极之间流过的电流。 例如，在η型晶体管的情况下，导通电流是指当栅电压高于晶体管的阈值电压时，在源电极 和漏电极之间流过的电流。另外，截止电流是指晶体管处于截止状态时在源电极和漏电极之间流过的电流。 例如，在η型晶体管的情况下，截止电流是指当栅电压低于晶体管的阈值电压时，在源电极 和漏电极之间流过的电流。根据本专利技术，与其沟道形成区域具有非晶半导体的薄膜晶体管相比，可提高薄膜 晶体管的导通电流。与其沟道形成区域具有微晶半导体的薄膜晶体管相比，可降低薄膜晶 体管的截止电流。附图说明图IA和IB是说明根据本专利技术的实施例的薄膜晶体管的示例的视图；图2Α至2C是说明根据本专利技术的实施例的薄膜晶体管中包括的半导体层的视图；图3是说明根据本专利技术的实施例的薄膜晶体管中包括的半导体层的示图；图4是说明根据本专利技术的实施例的薄膜晶体管中包括的半导体层的示图；图5是根据本专利技术的实施例的薄膜晶体管中包括的半导体层的说明图；图6是说明根据本专利技术的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管，包括：　　覆盖具有绝缘表面的衬底上的栅电极的栅极绝缘层；　　与所述栅极绝缘层接触的第一半导体层；　　层叠于所述第一半导体层上的第二半导体层；以及　　与所述第二半导体层的一部分接触并形成源区和漏区的杂质半导体层，　　其中所述第二半导体层包括具有ＮＨ基或ＮＨ↓［２］基的非晶半导体层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP2008-1694992008年6月27日1.一种薄膜晶体管，包括覆盖具有绝缘表面的衬底上的栅电极的栅极绝缘层； 与所述栅极绝缘层接触的第一半导体层； 层叠于所述第一半导体层上的第二半导体层；以及 与所述第二半导体层的一部分接触并形成源区和漏区的杂质半导体层， 其中所述第二半导体层包括具有NH基或NH2基的非晶半导体层。2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第二半导体层所包含的不同 的半导体原子与所述NH基交联。3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第二半导体层所包含的半导 体原子中的不同的悬空键与所述NH2基端接。4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第一半导体层是微晶半导体层。5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第一半导体层是散布的微晶 半导体层或网状微晶半导体层。6.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，通过二次离子质谱分析法测得的 所述第二半导体层的氧浓度小于或等于5X 1018cnT3。7.一种薄膜晶体管，包括与具有绝缘表面的衬底上的栅电极接触的栅极绝缘层； 与所述栅极绝缘层接触的半导体层； 形成源区和漏区的杂质半导体层；以及 在所述半导体层与所述杂质半导体层之间形成的缓冲层， 其中所述缓冲层包括具...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊佐敏行，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP