[发明专利]薄膜晶体管、显示装置以及这些的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管、及至少将薄膜晶体管用于像素部的显示装置、和这些的制造方法。

背景技术

近年来，通过利用形成在具有绝缘表面的衬底上的半导体薄膜(厚度大约为几十nm至几百nm)来构成薄膜晶体管的技术引人注目。薄膜晶体管广泛地应用于电子装置如IC或电光装置，尤其是作为图像显示装置的开关元件，正在积极地进行研究开发。

作为图像显示装置的开关元件，使用利用非晶半导体膜的薄膜晶体管、利用其晶体粒径为100nm以上的多晶半导体膜的薄膜晶体管等。作为多晶半导体膜的形成方法，已知通过使用光学系统将脉冲振荡受激准分子激光束加工为线形并通过在使用线形光束对非晶硅膜进行扫描的同时进行照射以实现结晶化的技术。

另外，作为图像显示装置的开关元件，使用利用微晶硅膜或者包含锗的微晶硅膜的薄膜晶体管(参照专利文件1及2)。

[专利文件1]日本专利申请公开Hei4-242724号公报

[专利文件2]日本专利申请公开2005-49832号公报

利用多晶半导体膜的薄膜晶体管具有如下优点：与利用非晶半导体膜的薄膜晶体管相比，其电场效应迁移率高2位数以上；可以在同一个衬底上一体形成半导体显示装置的像素部和外围驱动电路。然而，与利用非晶半导体膜时相比，其制造工序由于半导体膜的结晶化而复杂化，这导致成品率的降低及成本的上升。

另外，还有如下问题：利用微晶锗膜的薄膜晶体管的截止电流高。

再者，还有如下问题：在异种材料上形成微晶半导体膜的情况下，界面上的结晶性低，且利用该微晶半导体膜的反交错型薄膜晶体管中的栅极绝缘膜及微晶半导体膜的界面区域的结晶性低，并且薄膜晶体管的电特性不好。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的之一在于提供一种电特性优越的薄膜晶体管、以及具有该薄膜晶体管的显示装置、和这些的制造方法。

本发明的特征在于：在其中重叠有微晶锗膜、接触于微晶锗膜的一个面的栅极绝缘膜、栅电极的薄膜晶体管以及具有该薄膜晶体管的显示装置中，在微晶锗膜的另一个面上形成有缓冲层。

作为缓冲层，有非晶硅膜。还可以是包含氮、氢和卤素中的任一种以上的非晶硅膜。因为通过在微晶锗膜的表面上形成缓冲层，可以降低微晶锗膜所包含的晶粒氧化，同时成为高电阻区域，所以可以降低具有该结构的薄膜晶体管的截止电流。

缓冲层可以通过等离子体CVD法、溅射法等形成。此外，可以在形成非晶硅膜后，对非晶硅膜的表面进行利用氮等离子体、氢等离子体、或者卤素等离子体的处理，来使非晶硅膜氮化、氢化或者卤素化。

此外，在栅极绝缘膜上形成锗膜，对该锗膜照射等离子体来蚀刻该锗膜的一部分，高密度地形成结晶性高的晶核。接着，通过以包含锗的沉积性气体、以及氢为原料气体的等离子体CVD法，在栅极绝缘膜上形成结晶性高的微晶锗膜。

作为形成在栅极绝缘膜上的锗膜，通过溅射法、CVD法等形成非晶锗膜或者微晶锗膜。

作为照射到锗膜的等离子体，将氢、氟、氟化物中的任一种以上引入于等离子体CVD装置的反应室内，施加高频电源，以产生等离子体。该等离子体至少包含氢等离子体或者氟等离子体，并且蚀刻锗膜的非晶成分。特别地，在锗膜是微晶锗膜的情况下，晶粒小，并且通过蚀刻填充晶粒之间的非晶成分，可以高密度地残存结晶性高的晶核。此外，在形成在栅极绝缘膜上的锗膜是非晶锗膜的情况下，在蚀刻非晶成分的同时使其一部分晶化，而可以高密度地形成微小的晶核。由此，与栅极绝缘膜的界面上的非晶成分也被等离子体蚀刻，所以可以在栅极绝缘膜上形成结晶性高的晶核。

通过以包含锗的沉积性气体、以及氢为原料气体的等离子体CVD法，从晶核进行结晶成长。因为结晶成长在相对于栅极绝缘膜的表面法线方向上进行，所以可以形成其中柱状晶粒连接的微晶锗膜。此外，因为从存在于栅极绝缘膜上的晶核进行结晶成长，所以可以形成与栅极绝缘膜的界面上的结晶性高且膜中的结晶性也高的微晶锗膜。此外，通过将这种微晶锗膜用于薄膜晶体管的沟道形成区域，可以制造电场效应迁移率及导通电流高的薄膜晶体管。

注意，也可以在栅极绝缘膜上形成锗膜之前，将氟、氟化物气体以及氢中的至少一种以上引入于等离子体CVD装置的反应室内，施加高频电源，来产生等离子体，以蚀刻栅极绝缘膜的一部分。通过该蚀刻，可以在栅极绝缘膜的表面上形成凹凸。通过在具有该凹凸的栅极绝缘膜上形成锗膜，使其暴露于等离子体，可以容易提高晶核的密度，且可以形成其中柱状晶粒密切地连接的微晶锗膜。