[发明专利]薄膜晶体管、半导体装置及电子设备

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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5)。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550mm×650mm)、第3.5代(如600mm×720mm或620mm×750mm)、第4代(如680mm×880mm或730mm×920mm)、第5代(如1100mm×1300mm)、第6代(如1500mm×1850mm)、第7代(如1870mm×2200mm)、第8代(如2200mm×2400mm)。预计今后玻璃衬底的尺寸将向第9代(如2400mm×2800mm或2450mm×3050mm)、第10代(如2950mm×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(2950mm×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。

发明内容

鉴于上述问题，本发明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。本发明的另一目的是提供一种能高速工作的薄膜晶体管。

在本发明中，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，在本发明中，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。