[发明专利]薄膜晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及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

近年来，由具有绝缘表面的衬底(例如，玻璃衬底)上的半导体薄膜(厚度是几nm至几百nm左右)构成的薄膜晶体管受到关注。薄膜晶体管广泛地应用于如IC(Integrated Circuit，即集成电路)及电光装置那样的电子器件。尤其，正在加快开发作为以液晶显示装置等为代表的图像显示装置的开关元件的薄膜晶体管。在液晶显示装置等图像显示装置中，作为开关元件，主要采用使用非晶半导体层或多晶半导体层的薄膜晶体管。

作为图像显示装置的开关元件，除了将非晶半导体层用于沟道形成区域的薄膜晶体管或将多晶半导体层用于沟道形成区域的薄膜晶体管以外，还已知将微晶半导体层用于沟道形成区域的薄膜晶体管(参照专利文献1)。

还有通过将薄膜晶体管暴露在包含由含氧气体的等离子体放电而生成的氧离子和氧活性粒子的气氛中来改善薄膜晶体管的特性的方法(参照专利文献2)。

[专利文献1]日本专利申请公开2009-044134号公报

[专利文献2]日本专利申请公开平6-177142号公报

发明内容

本发明的一个方式的目的在于降低薄膜晶体管的截止电流，并且提高导通电流和场效应迁移率。

本发明的一个方式的目的在于提高截止电流低且导通电流和场效应迁移率高的薄膜晶体管的批量生产性。

本发明的一个方式的特征在于：在反交错型的薄膜晶体管中，作为栅极绝缘层层叠有氮化硅层和使该氮化硅层氧化而成的氧化硅层，并且形成有从与栅极绝缘层的氧化硅层的界面进行结晶生长而成的微晶半导体层。

本发明的一个方式的特征在于：具有栅电极、覆盖所述栅电极的栅极绝缘层、所述栅极绝缘层上包含微晶半导体层的半导体层以及与所述半导体层接触的源区及漏区，其中，所述栅极绝缘层与所述微晶半导体层的界面的氮浓度为5×10¹⁹atoms/cm³(个原子/cm³)以上且1×10²²atoms/cm³以下，所述微晶半导体层中的氮浓度具有极小值，该极小值为1×10¹⁷atoms/cm³以上且3×10¹⁹atoms/cm³以下。

本发明的一个方式的特征在于：具有栅电极、覆盖所述栅电极的栅极绝缘层、所述栅极绝缘层上由微晶半导体层构成的第一半导体层、所述第一半导体层上具有锥形状的结晶区域和非晶半导体区域的第二半导体层以及与所述第二半导体层接触的源区及漏区，其中，所述栅极绝缘层与所述第一半导体层的界面的氮浓度为5×10¹⁹atoms/cm³以上且1×10²²atoms/cm³以下，所述第一半导体层中的氮浓度具有极小值，该极小值为1×10¹⁷atoms/cm³以上且3×10¹⁹atoms/cm³以下，所述第二半导体层中的氮浓度为1×10¹⁹atoms/cm³以上且1×10²¹atoms/cm³以下，所述栅极绝缘层与所述第一半导体层的界面的氧浓度为1×10¹⁹atoms/cm³以上且1×10²²atoms/cm³以下，所述第二半导体层中的氧浓度为1×10¹⁸atoms/cm³以下。

作为栅极绝缘层的一部分的氮化硅层的氧化处理方法，有将氮化硅层暴露在含氧的气氛中产生的等离子体中的方法。在将氮化硅层暴露在含氧的气氛中产生的等离子体中时，既可使用与形成氮化硅层的处理室相同的处理室，又可使用另一处理室。在将氮化硅层暴露在含氧的气氛中产生的等离子体中时，不将设置有所述氮化硅层的衬底从真空装置搬到外部，因此处理能力高，是优选的。

作为栅极绝缘层的一部分的氮化硅层的氧化处理方法，有将氮化硅层暴露在含臭氧的气氛中的方法。

作为栅极绝缘层的一部分的氮化硅层的氧化处理方法，有将氮化硅层浸渍于臭氧水中等的方法。

或者，也可以在氮化硅层上使用CVD法形成氧化硅层。