專利名稱：顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示裝置，例如涉及被稱作有源矩陣型的顯示裝置。
背景技術(shù)：
例如，這種液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)為在隔著液晶彼此相對配置的各基板的一方的基板的液晶一側(cè)的面上，形成在x方向上延伸、在y方向上并列設(shè)置的柵極信號線和在y方向上延伸、在x方向上并列設(shè)置的漏極信號線，把由這些信號線包圍的各區(qū)域作為像素區(qū)。
在各像素區(qū)中，至少具有由來自其一側(cè)的柵極信號線的掃描信號驅(qū)動的薄膜晶體管，和通過該薄膜晶體管被供給來自一側(cè)的漏極信號線的圖像信號的像素電極。
此外，在上述一方的基板或另一方的基板的液晶一側(cè)的面上，具有使得在與上述像素電極之間產(chǎn)生電場并控制液晶的光透射率的對置電極。
進(jìn)而，近年來，已知由可以在低溫條件下形成上述薄膜晶體管的半導(dǎo)體層的多晶硅(p-Si)構(gòu)成上述薄膜晶體管。
這時，在上述薄膜晶體管的柵極絕緣膜中，一般而言，避免象高溫氧化法那樣以高溫生成的方法，而使用象CVD法等那樣的能以較低溫度形成的方法進(jìn)行成膜。
可是，作為該柵極絕緣膜，并不只限于由CVD法等形成的絕緣膜，還已知采用與由低溫氧化法等形成的絕緣膜的多層構(gòu)造的柵極絕緣膜(日本專利申請公開特開平8-195494號公報(專利文獻(xiàn)1)、日本專利申請公開特開2000-91590號公報(專利文獻(xiàn)2)、日本專利申請公開特開2000-223712號公報(專利文獻(xiàn)3))。
采用上述結(jié)構(gòu)的理由是，為了降低薄膜晶體管的界面能級密度，或者為了取得其他效果。
另外，一般而言，在這樣的具有由多晶硅構(gòu)成的薄膜晶體管的液晶顯示裝置中，在上述一方的基板上形成向柵極信號線供給掃描信號線的掃描信號驅(qū)動電路或向漏極信號線供給圖像信號的圖像信號驅(qū)動電路，被裝入這些外圍電路中的MIS(Metal InsulatorSemiconductor)晶體管的半導(dǎo)體層也由多晶硅構(gòu)成。因為可以與像素區(qū)的薄膜晶體管的形成并行地形成該MIS晶體管。
可是，作為這樣由多晶硅構(gòu)成的薄膜晶體管的柵極絕緣膜，例如至少具有一層由CVD法形成的絕緣膜，例如當(dāng)與多晶硅層直接接觸而形成該絕緣膜時，發(fā)現(xiàn)會產(chǎn)生以下問題。
即，當(dāng)由CVD法形成上述絕緣膜時，原料氣體(TEOS、TMS等)中包含的碳進(jìn)入膜中的結(jié)果為，與多晶硅層的界面的能級升高，該絕緣膜中的固定電荷增多，薄膜晶體管的電可靠性下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是根據(jù)上述情況而提出的，其目的在于提供避免在薄膜晶體管中該絕緣膜相對于多晶硅層的界面的能級提高，并且避免該絕緣膜中的固定電荷增多的顯示裝置。
在此，將本申請所公開的發(fā)明中的具有代表性的內(nèi)容簡要地概括為下述。
另外，在以下各發(fā)明的說明中，由沉積法沉積的沉積膜是指由例如CVD法等形成的膜，是用區(qū)別于由氧化法等的沉積法以外的方法形成的膜的概念進(jìn)行表示的。
技術(shù)方案1.
本發(fā)明的顯示裝置，例如是這樣一種顯示裝置，在絕緣基板上具有薄膜晶體管，其特征在于上述薄膜晶體管具有半導(dǎo)體層、柵極電極、在上述半導(dǎo)體層和上述柵極之間設(shè)置的柵極絕緣膜；上述柵極絕緣膜至少具有1層由沉積法沉積的沉積膜；與上述半導(dǎo)體層之間不存在由沉積法沉積的其他的沉積膜地形成的一個沉積膜中的碳濃度，具有靠近上述半導(dǎo)體層的一側(cè)比遠(yuǎn)離上述半導(dǎo)體層的一側(cè)更小的分布。
技術(shù)方案2.
本發(fā)明的顯示裝置，例如，以技術(shù)方案1的結(jié)構(gòu)為前提，其特征在于上述一個沉積膜中的碳濃度為，靠近上述半導(dǎo)體層的一側(cè)的碳濃度小于或等于遠(yuǎn)離上述半導(dǎo)體層的一側(cè)的碳濃度的1/10。
技術(shù)方案3.
本發(fā)明的顯示裝置，例如，以技術(shù)方案1或2的結(jié)構(gòu)為前提，其特征在于上述一個沉積膜中的碳濃度為，靠近上述半導(dǎo)體層的一側(cè)的碳濃度為1E20～1E21(cm-3)，遠(yuǎn)離上述半導(dǎo)體層的一側(cè)的碳濃度為1E21～1E22(cm-3)。
技術(shù)方案4.
本發(fā)明的顯示裝置，例如，以技術(shù)方案1～3中的任意一項的結(jié)構(gòu)為前提，其特征在于上述一個沉積膜是由使用了含有碳的原料氣體的CVD法沉積的膜。
技術(shù)方案5.
本發(fā)明的顯示裝置，例如，以技術(shù)方案1～4中的任意一項的結(jié)構(gòu)為前提，其特征在于上述柵極絕緣膜具有在上述一個沉積膜和在與上述半導(dǎo)體層之間由沉積法以外的方法形成的氧化膜。
技術(shù)方案6.
本發(fā)明的顯示裝置，例如，以技術(shù)方案1～5中的任意一項的結(jié)構(gòu)為前提，其特征在于上述薄膜晶體管，在設(shè)置了該薄膜晶體管的上述絕緣基板和上述柵極電極之間配置上述半導(dǎo)體層。
技術(shù)方案7.
本發(fā)明的顯示裝置，例如，以技術(shù)方案1～6中的任意一項的結(jié)構(gòu)為前提，其特征在于上述半導(dǎo)體層具有多晶硅層。
技術(shù)方案8.
本發(fā)明的顯示裝置，例如，以技術(shù)方案1～7中的任意一項的結(jié)構(gòu)為前提，其特征在于上述薄膜晶體管是n溝道型薄膜晶體管。
技術(shù)方案9.
本發(fā)明的顯示裝置，例如，以技術(shù)方案1～7中的任意一項的結(jié)構(gòu)為前提，其特征在于上述薄膜晶體管是n溝道型、單漏極構(gòu)造的薄膜晶體管。
技術(shù)方案10.
本發(fā)明的顯示裝置，例如，以技術(shù)方案1～7中的任意一項的結(jié)構(gòu)為前提，其特征在于上述薄膜晶體管是p溝道型薄膜晶體管。
技術(shù)方案11.
本發(fā)明的顯示裝置，例如，以技術(shù)方案1～10中的任意一項的結(jié)構(gòu)為前提，其特征在于上述薄膜晶體管的上述半導(dǎo)體層，是至少具有在一個方向上進(jìn)行測定時大于或等于1μm的大小的結(jié)晶的半導(dǎo)體層。
技術(shù)方案12.
本發(fā)明的顯示裝置，例如，以技術(shù)方案1～11中的任意一項的結(jié)構(gòu)為前提，其特征在于上述顯示裝置是液晶顯示裝置。
技術(shù)方案13.
本發(fā)明的顯示裝置，例如，以技術(shù)方案1～11中的任意一項的結(jié)構(gòu)為前提，其特征在于上述顯示裝置是有機(jī)EL顯示裝置。
技術(shù)方案14.
本發(fā)明的顯示裝置的制造方法，例如，是這樣一種顯示裝置的制造方法，該顯示裝置在絕緣基板上具有薄膜晶體管，上述薄膜晶體管具有半導(dǎo)體層、柵極電極、在上述半導(dǎo)體層和上述柵極電極之間設(shè)置的柵極絕緣膜，上述柵極絕緣膜至少具有1層由沉積法沉積的沉積膜，其特征在于在形成與上述半導(dǎo)體層之間不存在由沉積法沉積的其他的沉積膜地形成的一個沉積膜時，使上述沉積膜中的碳濃度具有靠近上述半導(dǎo)體層的一側(cè)比遠(yuǎn)離上述半導(dǎo)體層的一側(cè)更小的分布地形成。
技術(shù)方案15.
本發(fā)明的顯示裝置的制造方法，例如，以技術(shù)方案14的結(jié)構(gòu)為前提，其特征在于在形成上述一個沉積膜時，使含有碳的氣體和不含有碳的氣體的流量比變化，以CVD法形成。
技術(shù)方案16.
本發(fā)明的顯示裝置的制造方法，例如，以技術(shù)方案14或15的結(jié)構(gòu)為前提，其特征在于在形成上述一個沉積膜時，使上述含有碳的氣體相對于不含有碳的氣體的流量比在靠近上述半導(dǎo)體層時小，而在遠(yuǎn)離上述半導(dǎo)體層時大，以CVD法形成。
技術(shù)方案17.
本發(fā)明的顯示裝置的制造方法，例如，是這樣一種顯示裝置的制造方法，該顯示裝置在絕緣基板上具有薄膜晶體管，上述薄膜晶體管具有半導(dǎo)體層、柵極電極、在上述半導(dǎo)體層和上述柵極電極之間設(shè)置的柵極絕緣膜，上述柵極絕緣膜至少具有1層由沉積法沉積的沉積膜，其特征在于在形成與上述半導(dǎo)體層之間不存在由沉積法沉積的其他的沉積膜地形成的一個沉積膜時，使上述含有碳的氣體相對于不含有碳的氣體的流量比在靠近上述半導(dǎo)體層時小，而在遠(yuǎn)離上述半導(dǎo)體層時大，以CVD法形成。
技術(shù)方案18.
本發(fā)明的顯示裝置的制造方法，例如，以技術(shù)方案17的結(jié)構(gòu)為前提，其特征在于在形成上述一個沉積膜時，使上述含有碳的氣體相對于不含有碳的氣體的流量比在成膜開始時比成膜結(jié)束時小，以CVD法形成。
技術(shù)方案19.
本發(fā)明的顯示裝置的制造方法，例如，以技術(shù)方案17或18的結(jié)構(gòu)為前提，其特征在于在形成上述柵極絕緣膜時，在上述半導(dǎo)體層上用沉積法以外的方法形成氧化膜后，通過沉積法形成上述一個沉積膜。
另外，本發(fā)明并不局限于以上的結(jié)構(gòu)，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍中，能進(jìn)行各種變更。


圖1是表示本發(fā)明的顯示裝置的薄膜晶體管的一實施例的剖面圖。
圖2A～B是表示本發(fā)明的顯示裝置的薄膜晶體管的柵極絕緣膜的圖3A～D是表示本發(fā)明的顯示裝置的薄膜晶體管的柵極絕緣膜的碳濃度分布的實施例的曲線圖。
圖4是表示本發(fā)明的顯示裝置的薄膜晶體管的特性的曲線圖。
圖5A～E是與圖6F～I(xiàn)一起表示本發(fā)明的顯示裝置的MIS晶體管的制造方法的一實施例的工序圖。
圖6F～I(xiàn)是與圖5A～E一起表示本發(fā)明的顯示裝置的MIS晶體管的制造方法的一實施例的工序圖。
圖7A～C是表示用沉積膜形成本發(fā)明的顯示裝置的薄膜晶體管的柵極絕緣膜時的原料氣體的成分的一實施例的分子結(jié)構(gòu)式。
圖8是表示用沉積膜形成本發(fā)明的顯示裝置的薄膜晶體管的柵極絕緣膜時的沉積率和膜質(zhì)的關(guān)系的曲線圖。
圖9是表示用氧等離子法形成本發(fā)明的顯示裝置的薄膜晶體管的柵極絕緣膜時的處理時間和氧化膜厚的關(guān)系的曲線圖。
圖10是表示用UV-O3法形成本發(fā)明的顯示裝置的薄膜晶體管的柵極絕緣膜時的處理時間和氧化膜厚的關(guān)系的曲線圖。
圖11是表示形成本發(fā)明的顯示裝置的薄膜晶體管的柵極絕緣膜時的各方法的沉積率的關(guān)系的表。
圖12是表示在形成柵極絕緣膜時其膜厚和成膜時間的關(guān)系的曲線圖。
圖13A～B是表示形成本發(fā)明的顯示裝置的薄膜晶體管的柵極絕緣膜時的膜厚和成膜速率的關(guān)系的說明圖。
圖14A～B是表示適用了本發(fā)明的被裝入便攜式電話中的液晶顯示面板的實施例的平面圖。
圖15A～B是表示本發(fā)明的顯示裝置的一實施例的等效電路圖。
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的顯示裝置的實施例。
圖15是表示諸如液晶顯示裝置的一實施例的等效電路圖。
有一對透明基板SUB1、SUB2，間隔液晶而相互對置。該液晶由密封材料SL封入，而該密封材料SL兼用作另一方的透明基板SUB2對一方的透明基板SUB1的固定(部件)。
在由密封材料SL包圍的上述一方的透明基板SUB1的液晶側(cè)的面上，形成在其x方向上延伸、在y方向上并列設(shè)置的柵極信號線GL和在y方向上延伸、在x方向上并列設(shè)置的漏極信號線DL。
由各柵極信號線GL和各漏極信號線DL包圍的區(qū)域構(gòu)成像素區(qū)，并且，該各像素區(qū)的矩陣狀的集合體構(gòu)成液晶顯示部AR。
在各像素區(qū)中，形成根據(jù)來自其一側(cè)的柵極信號線GL的掃描信號進(jìn)行動作的薄膜晶體管TFT、和通過該薄膜晶體管TFT被提供來自一側(cè)的漏極信號線DL的圖像信號的像素電極PX。
另外，在本實施例中，該薄膜晶體管TFT的半導(dǎo)體層由多晶硅構(gòu)成。
上述像素電極PX，與在另一方的透明基板SUB2的液晶側(cè)的面上的各像素區(qū)公共地形成的對置電極CT(未圖示)之間產(chǎn)生電場，借助于該電場來控制液晶的光透射率。
上述柵極信號線GL的各自的一端超過上述密封材料SL而延伸，其延伸端連接在掃描信號驅(qū)動電路V上，從該掃描信號驅(qū)動電路V向各柵極信號線GL供給掃描信號。
另外，也可以在較之于密封材料SL更內(nèi)側(cè)的位置上，形成掃描信號驅(qū)動電路V和圖像信號驅(qū)動電路He等的外圍電路。
同樣地，上述漏極信號線DL的各自的一端超過上述密封材料SL而延伸，其延伸端連接在圖像信號驅(qū)動電路He上，從該圖像信號驅(qū)動電路He向各漏極信號線DL供給圖像信號。
上述掃描信號驅(qū)動電路V和圖像信號驅(qū)動電路He分別連接多個由n溝道型MIS(Metal Insulator Semiconductor)晶體管和p溝道型MIS晶體管構(gòu)成的互補(bǔ)型晶體管而構(gòu)成。上述各晶體管的半導(dǎo)體層由多晶硅構(gòu)成。
另外，MIS晶體管是由與形成在像素區(qū)內(nèi)的薄膜晶體管TFT大致相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的薄膜晶體管。因此，在本說明書中，在稱作MIS晶體管時，與薄膜晶體管同義。但是，在以下的說明中，根據(jù)需要，有時也象像素區(qū)內(nèi)的薄膜晶體管、上述掃描信號驅(qū)動電路V或圖像信號驅(qū)動電路He內(nèi)的MIS晶體管那樣，區(qū)別稱呼它們。
掃描信號驅(qū)動電路V和圖像信號驅(qū)動電路He的形成與上述各像素區(qū)的形成并行地進(jìn)行。與像素區(qū)內(nèi)的薄膜晶體管TFT的形成并行地形成上述MIS晶體管。
在這樣構(gòu)成的液晶顯示裝置中，上述各柵極信號線GL由來自掃描信號驅(qū)動電路V的掃描信號，依次選擇它的一個。
另外，利用圖像信號驅(qū)動電路He，與上述柵極信號線GL選擇的時序一致地，分別向上述各漏極信號線DL供給圖像信號。
圖1是表示圖15所示的薄膜晶體管TFT的一實施例的剖面圖。例如表示了被稱作頂柵(top gate)型的n溝道型薄膜晶體管。
在圖中，在透明基板SUB1的表面上，形成由多晶硅層構(gòu)成的半導(dǎo)體層PS。該半導(dǎo)體層PS，是借助于受激準(zhǔn)分子激光器退火(ELA)將例如由等離子CVD裝置成膜的非晶型硅膜多晶化后的半導(dǎo)體層。
另外，可以在透明基板SUB1的表面形成由SiO或SiN構(gòu)成的襯底，在該襯底的上表面形成該半導(dǎo)體層PS。這是因為該襯底能避免在透明基板SUB1中包含的離子雜質(zhì)影響薄膜晶體管TFT。
在上述半導(dǎo)體層PS的上表面，也覆蓋未形成該半導(dǎo)體層PS的透明基板SUB1上的區(qū)域而形成絕緣膜GI。在絕緣膜GI在薄膜晶體管TFT的形成區(qū)域中作為柵極絕緣膜而發(fā)揮作用。
在該絕緣膜GI的上表面，橫過該半導(dǎo)體層PS的大致中央位置而形成柵極電極GT。該柵極電極GT，與上述柵極信號線GL電連接，這時可以與該柵極信號線GL一體形成或者單獨形成。
與該柵極電極GT重疊的半導(dǎo)體層PS的區(qū)域作為薄膜晶體管TFT的溝道區(qū)域CH而構(gòu)成。對于該柵極電極GT，一方的一側(cè)的半導(dǎo)體層PS的區(qū)域作為漏區(qū)DT而構(gòu)成，另一方的一側(cè)的半導(dǎo)體層PS的區(qū)域作為源區(qū)ST而構(gòu)成。
另外，在液晶顯示裝置的電路中，其極性有時會在動作中反轉(zhuǎn)，該薄膜晶體管TFT的漏區(qū)DT和源區(qū)ST在該動作中相互替換?？墒?，在以下的說明中，為了方便起見，把連接在漏極信號線DL上的一側(cè)稱作漏區(qū)DT，把連接在像素電極PX上的一側(cè)稱作源區(qū)ST。
另外，在本實施例的情況中，在漏區(qū)DT與接近柵極電極GT的端邊之間、以及源區(qū)ST與接近柵極電極GT的端邊之間形成所謂的LDD(Lightly Doped Drain)區(qū)域LDD。這是為了避免在漏區(qū)DT或源區(qū)ST的與柵極電極GT接近的部分中產(chǎn)生電場集中。
在漏區(qū)DT和源區(qū)ST中摻雜高濃度的n+型雜質(zhì)，在LDD區(qū)域LDD中摻雜低濃度的n-型雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的摻雜是經(jīng)由上述柵極電極GT或其他的掩模，通過上述絕緣膜GI進(jìn)行的。
這里，上述絕緣膜GI的構(gòu)成為，例如由CVD法等的沉積法形成，從與該半導(dǎo)體層PS的界面一側(cè)到另一面(形成柵極電極GT的面)，碳濃度具有從小到大的分布。
在薄膜晶體管TFT中，為了避免絕緣膜GI對半導(dǎo)體層PS的界面的能級提高，并且避免該絕緣膜中的固定電荷增多，而考慮在該絕緣膜GI的整個區(qū)域降低碳濃度。但是，這時，所謂的沉積率大幅度下降，生產(chǎn)能力極端變差，所以，如上所述，成為具有在半導(dǎo)體層PS的界面一側(cè)碳濃度降低的分布的結(jié)構(gòu)。
圖2A是表示形成在半導(dǎo)體層PS的上表面的上述絕緣膜GI中的碳濃度分布的一實施例的剖面圖，表示了在與該半導(dǎo)體層PS的界面一側(cè)，碳濃度小，而在與該界面相反一側(cè)的面上，碳濃度較大。在圖中，+所示的符號表示碳分子，用其分布的疏密表示碳濃度的小或大。
這時的絕緣膜GI的膜厚方向的碳濃度分布，例如為圖3A所示。這里，橫軸表示從與半導(dǎo)體層PS的界面開始的膜厚距離(隨著遠(yuǎn)離原點而變大)，縱軸表示碳濃度(隨著遠(yuǎn)離原點而變大)。以離開與半導(dǎo)體層PS的界面數(shù)十nm的部分(圖中的虛線部分)為界線，在該半導(dǎo)體層PS一側(cè)，碳濃度低，而在與該半導(dǎo)體層PS相反的一側(cè)，碳濃度升高。從圖中界面到數(shù)十nm的絕緣膜GI的碳濃度例如為1020～1021/cm3左右，比數(shù)十nm更上方的絕緣膜GI的碳濃度為10倍左右，即1021～1022/cm3左右。此外，可以如圖3B所示，從與半導(dǎo)體層的界面到數(shù)十nm的部分(隨著遠(yuǎn)離原點而變大)，碳濃度漸漸增高。
圖2B表示上述薄膜晶體管TFT的其他的實施例，為與圖2A對應(yīng)的圖。在本實施例的情況下，該薄膜晶體管TFT的絕緣膜為2層構(gòu)造，即，從半導(dǎo)體層PS一側(cè)起，依次為由低溫氧化法形成的絕緣膜GI(H)和由CVD法形成的絕緣膜GI。
由低溫氧化法形成的絕緣膜GI(H)的膜厚約為2nm左右。形成在其上表面的基于CVD法的絕緣膜GI，與圖2A所示的絕緣膜GI同樣地，在與上述絕緣膜GI的界面一側(cè)，碳濃度小，而在與該界面相反一側(cè)的面上，碳濃度增大。
圖3C與圖3A所示同樣，表示上述絕緣膜GI的膜厚方向的碳濃度的分布。從與半導(dǎo)體層的界面到約2nm的部分(以虛線A表示)上，碳濃度一樣地低(例如，小于或等于1020/cm3)。在該2nm的部分上，碳濃度階梯狀地增加。從該界面到數(shù)十nm的部分(用虛線B表示)上，碳濃度平滑而階梯狀地增加。此外，并不局限于這樣的分布，例如，也可以是下述分布，即，如圖3D所示，在該2nm的部分(用虛線A表示)上，碳濃度按階梯增加后，進(jìn)而，從與半導(dǎo)體層PS的界面到數(shù)十nm的部分(用虛線B表示)上，漸漸增加，然后，變?yōu)榇笾潞愣ǖ臐舛取?br> 即使在進(jìn)行上述形成的情況下，由于與半導(dǎo)體層PS的界面附近的絕緣膜GI的碳濃度極小，所以，能避免絕緣膜GI對半導(dǎo)體層PS的界面的能級提高，并且能避免該絕緣膜GI中的固定電荷增多。此外，由于在除與半導(dǎo)體層PS的界面附近的部分上，碳濃度增加，所以，所謂的沉積率不會減少，能夠避免生產(chǎn)能力的惡化。
另外，在上述實施例中，說明了所謂的頂柵型的薄膜晶體管。但是，當(dāng)然也能適用于所謂的底柵(bottom gate)型的薄膜晶體管。在這種情況下，柵極絕緣膜也可以在與半導(dǎo)體層的界面一側(cè)，降低碳濃度，并且在與該界面相反一側(cè)的面上，提高碳濃度，如此即可。
圖4是表示上述結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的導(dǎo)通電流變動率對加壓(stress)時間的特性的曲線圖。這里，橫軸表示應(yīng)力時間(秒)，縱軸表示導(dǎo)通電流變動率。
作為試制的對象，該絕緣膜成為由低溫氧化法形成的絕緣膜GI(H)和由CVD法形成的絕緣膜GI的2層構(gòu)造、以及僅有由CVD法形成的絕緣膜GI的構(gòu)造。
這里，作為由低溫氧化法形成的絕緣膜GI(H)，使用了從與半導(dǎo)體層PS的界面到例如4nm進(jìn)行了氧等離子氧化的絕緣膜。
此外，使用初始特性(移動度、S值)為相同程度的上述各薄膜晶體管TFT進(jìn)行測定。進(jìn)而，LDD區(qū)域LDD的寬度為1μm的n溝道型，溝道寬度w/溝道長度L為4/4μm，加壓條件為柵極電壓Vth(@Vd＝0.1V)+1V、Vd＝12V的漏極雪崩熱載流子(DAHC)加壓。
在圖中，表示了4個特性曲線A、B、C、D，從上開始依次為，不應(yīng)用本實施例，以CVD法形成絕緣膜時的特性曲線A、不應(yīng)用本實施例，以由低溫氧化法形成的絕緣膜和由CVD法形成的絕緣膜的2層構(gòu)造形成絕緣膜時的特性曲線B、應(yīng)用本實施例，以CVD法形成絕緣膜時的特性曲線C、應(yīng)用本實施例，以由低溫氧化法形成的絕緣膜和由CVD法形成的絕緣膜的2層構(gòu)造形成絕緣膜時的特性曲線D。
從該曲線圖可知，在圖中從下方開始的2個特性曲線C、D，即應(yīng)用本實施例，使基于沉積法的絕緣膜GI具有碳濃度分布的薄膜晶體管TFT，相對于應(yīng)力時間，其導(dǎo)通電流變動率減小，該薄膜晶體管TFT的可靠性提高。
圖5A～5E和圖6F～6I是表示上述薄膜晶體管TFT的制造方法的一實施例的工序圖。這里，在這些圖的左側(cè)，表示n溝道型MIS晶體管(在圖中，表示為N-MIS)，在右側(cè)表示p溝道型MIS晶體管(在圖中，表示為P-MIS)。
如上所述，形成在像素區(qū)中的薄膜晶體管TFT一般形成n溝道型的MIS晶體管，而在圖像信號驅(qū)動電路和掃描信號驅(qū)動電路中，形成多個n溝道型和p溝道型的互補(bǔ)型的MIS晶體管，并行地制造之。
因此，圖5和圖6，在上述各MIS晶體管制造的各工序中，并列地描述n溝道型MIS晶體管和p溝道型MIS晶體管。
下面，按工序順序進(jìn)行說明。
工序1.(圖5A)首先，在透明基板SUB1的主表面上依次形成氮化硅膜和氧化硅膜。這些膜被稱作底層UG，是用來防止來自透明基板SUB1的鈉雜質(zhì)侵入形成在這些膜的上表面的薄膜晶體管TFT中而形成的。
工序2.(圖5B)在上述襯底UG的上表面形成非晶型硅膜，借助于受激準(zhǔn)分子激光器退火(EAL)，形成將該非晶型硅膜多晶化的半導(dǎo)體層PS。然后，使用光刻法，把該半導(dǎo)體層PS加工為島狀。
工序3.(圖5C)在透明基板SUB1的表面，也覆蓋上述半導(dǎo)體層PS形成絕緣膜GI。該絕緣膜由諸如CVD法等的所謂的沉積法形成。
作為原料氣體，例如使用具有圖7A所示的結(jié)構(gòu)式的四乙氧基硅烷(TEOS)、具有圖7B所示的結(jié)構(gòu)式的四甲氧基硅烷(TMS)、具有圖7C所示的結(jié)構(gòu)式的氧(O2)。
這時，也可以是四乙氧基硅烷和氧的組合、或四甲氧基硅烷和氧的組合的原料氣體。
在四乙氧基硅烷或四甲氧基硅烷中，從上述結(jié)構(gòu)式可知，包含有碳原子，在把它們作為原料氣體而形成的絕緣膜GI中，也必然含有碳地形成。
當(dāng)使用這樣的原料氣體，以CVD法形成絕緣膜GI時，控制流入其反應(yīng)室(chamber)內(nèi)的該原料氣體的TEOS·TMS/O2流量比、或TEOS/O2流量比、TMS/O2流量比，使該流量比從小到大變化。
在四乙氧基硅烷或四甲氧基硅烷中分別包含碳，在形成上述絕緣膜時，進(jìn)行上述控制，使得在最初的階段，該碳的量少，然后增多。
在使用四乙氧基硅烷(TEOS)和氧(O2)作為原料氣體時，在形成上述絕緣膜時，如上所述，使TEOS/O2流量比從小到大變化，圖8是表示此時的沉積率和膜質(zhì)的關(guān)系的曲線圖。這里，在橫軸上表示TEOS/O2流量比(隨著遠(yuǎn)離原點，增大)，在縱軸上表示沉積率(隨著遠(yuǎn)離原點，加速)和膜質(zhì)(隨著遠(yuǎn)離原點，變好)。
如表示沉積率的特性曲線(a)所示，該沉積率在最初變慢，但漸漸增加它的速度，因此，作為整體，沉積率所需時間減短。此外，如表示膜質(zhì)的特性曲線(b)所示，可知該膜質(zhì)在特別要求它的與半導(dǎo)體層PS的界面附近變?yōu)閮?yōu)質(zhì)。
另外，如上所述，可以在形成這樣的絕緣膜GI之前，預(yù)先在半導(dǎo)體層PS的表面形成基于低溫氧化法的絕緣膜GI(H)。
這時，基于低溫氧化法的絕緣膜GI(H)的膜厚優(yōu)選為諸如2nm～4nm。之所以如此形成比較薄的膜厚，是因為生長時間長，所以停止在約2nm～4nm左右，不足部分由形成在其上層的基于CVD法的絕緣膜GI補(bǔ)償。
基于低溫氧化法的絕緣膜GI(H)的膜質(zhì)優(yōu)良，在從與半導(dǎo)體層PS的界面開始2nm～4nm的部分，碳濃度小于或等于1020/cm3，在固定電荷和界面能級中，都取小的值。
另外，作為低溫氧化法，例如有臭氧(O3)氫氧化法、UV-臭氧(O3)氧化法、臭氧(O3)氧化法、氧等離子氧化法，可以使用任意一種。
這里，在圖9中表示了使用了氧等離子氧化法時的處理時間和氧化膜厚的關(guān)系的曲線圖，在圖10中表示了使用了UV-臭氧(O3)氧化法時的處理時間和氧化膜厚的關(guān)系的曲線圖。這里，在每一個曲線圖中，在橫軸上表示處理時間(分鐘)，在縱軸上表示氧化膜厚(nm)。
這樣地形成基于低溫氧化法的絕緣膜后，層疊基于CVD法的絕緣膜。圖11表示了這時的上述沉積率的比率。在圖11中，CVD法以等離子CVD法為例，舉例說明了諸如TEOS/O2的比率為1/1(1∶1)時的情形和1/5(1∶5)時的情形。此外，作為低溫氧化法，例舉了UV-O3氧化法和氧等離子氧化法。
從這些可知，基于低溫氧化法的沉積率比基于CVD法的沉積率小很多，所以，在薄膜晶體管的柵極絕緣膜的形成中，在處理上要花費較多的時間。
圖12是表示在形成絕緣膜GI時，膜厚對成膜時間的依賴性的曲線圖。這里，在橫軸上表示絕緣膜膜厚(nm)，在縱軸上表示氧化時間(秒)。
在圖中，描繪了4個特性曲線A、B、C、D，從上方依次為使用O2等離子法和CVD法，具有碳濃度分布時的特性曲線D、使用O2等離子法和CVD法，不具有碳濃度分布時的特性曲線B、使用CVD法，具有碳濃度分布時的特性曲線C、使用CVD法，不具有碳濃度分布時的特性曲線A。
圖12的特性曲線A、B、C、D分別與圖4的特性曲線A、B、C、D對應(yīng)。
只用基于沉積法的膜形成柵極絕緣膜的例子是特性曲線A、C。采用基于低溫氧化法(它不是沉積法)的膜和基于沉積法的膜的2層構(gòu)造的例子是特性曲線B、D。其中，應(yīng)用本發(fā)明，使基于沉積法的膜具有碳濃度分布的是特性曲線C、D。
可知，未使用低溫氧化法的特性曲線A、C與使用低溫氧化法的特性曲線B、D相比，其成膜所需時間短，生產(chǎn)能力好。
在應(yīng)用了本發(fā)明的特性曲線C中，從圖12可知，與特性曲線A相比，成膜時間長若干，但是其差較小，如果與使用了低溫氧化法的特性曲線B相比，是非常高速的。而且，從圖4可知，特性曲線C與特性曲線A相比，不僅特性大幅度提高，而且，該特性與使用了低溫氧化法的特性曲線B是相同程度的，或者更好一些。
在應(yīng)用了本發(fā)明的特性曲線D中，從圖12可知，與特性曲線B相比，成膜時間長若干，但是，如果與低溫氧化法所需的時間相比，其差較小，與特性曲線B相比幾乎沒有變化。而且，從圖4可知，特性曲線D與特性曲線A、B、C相比，大幅度提高。
從以上說明可知，根據(jù)本發(fā)明，通過使柵極絕緣膜中的基于沉積法的膜的碳濃度具有預(yù)定的分布，能夠高效地形成特性良好的薄膜晶體管。
此外，圖13是表示在本實施例中，在作為薄膜晶體管TFT的絕緣膜結(jié)構(gòu)不存在低溫氧化膜(圖13A)時和存在低溫氧化膜(圖13B)時，在由CVD法形成的絕緣膜中具有碳濃度分布時，各自的成膜速度與該絕緣膜的厚度的關(guān)系的圖。
即，在圖13A中，表示從與半導(dǎo)體層PS的界面到低溫氧化膜的上表面的高度為4nm、碳濃度低的沉積膜的上表面的高度為20nm、碳濃度高的沉積膜的上表面的高度為100nm時的各膜的成膜速率。這里，低溫氧化膜例如由O2等離子體形成，能以約5分鐘形成，以100nm/分鐘的比率形成其上表面的低碳濃度的沉積膜，并以800nm/分鐘的比率形成其上表面的高碳濃度的沉積膜。
此外，在圖13B中，表示了從與半導(dǎo)體層PS的界面到碳濃度低的沉積膜的上表面的高度為20nm、碳濃度高的沉積膜的上表面高度為100nm時的各膜的成膜速率。這里，能以100nm/分鐘的比率形成低碳濃度的沉積膜，并以800nm/分鐘的比率形成其上表面的高碳濃度的沉積膜。
工序4.(圖5D)在覆蓋柵極電極GT的材料層后，形成光致抗蝕劑膜RE，在n溝道型薄膜晶體管TFT的形成區(qū)域中，借助于上述光致抗蝕劑膜RE形成用于形成柵極電極GT的圖案形成的掩模。在p型溝道型薄膜晶體管的形成區(qū)域中，直接留下上述光致抗蝕劑膜RE，作為掩模。
對柵極電極GT構(gòu)圖，對于該掩模，進(jìn)行約1μm的側(cè)蝕刻。該側(cè)蝕刻量是與在下面的工序中形成的LDD區(qū)域LDD的寬度值對應(yīng)的量。
把上述光致抗蝕劑膜RE直接作為掩模，注入高濃度的n+雜質(zhì)。據(jù)此，在n溝道型薄膜晶體管的半導(dǎo)體層中，通過絕緣膜GI，摻雜該n+雜質(zhì)，形成源區(qū)ST和漏區(qū)DT。
工序5.(圖5E)除去上述光致抗蝕劑膜RE，注入低濃度的n-雜質(zhì)。在n溝道型薄膜晶體管TFT的形成區(qū)域中，該柵極電極GT具有掩模的功能，在從它越出的半導(dǎo)體層PS中，通過絕緣膜GI摻雜該n-雜質(zhì)。據(jù)此，在源區(qū)ST和與它接近的柵極電極GT的端邊之間、漏區(qū)DT和與它接近的柵極電極GT的端邊之間，分別形成LDD區(qū)域LDD。
另外，在p溝道型薄膜晶體管TFT的形成區(qū)域中，整個區(qū)域由柵極電極GT的材料層覆蓋，所以雜質(zhì)不會摻雜到該半導(dǎo)體層PS中。
工序6.(圖6F)在透明基板SUB1的表面的整個區(qū)域中形成光致抗蝕劑膜RE，在p溝道型薄膜晶體管TFT的形成區(qū)域中，借助于光致抗蝕劑膜RE，形成用于柵極電極GT的形成的掩模。在n溝道型薄膜晶體管TFT的形成區(qū)域中，把上述光致抗蝕劑膜RE直接留下，作為掩模。
然后，通過蝕刻從上述掩模露出的材料層，形成p溝道型薄膜晶體管TFT的柵極電極GT。這時，在p溝道型薄膜晶體管TFT中沒有必要形成LDD區(qū)域，所以，不對上述柵極電極GT進(jìn)行側(cè)蝕刻，進(jìn)行構(gòu)圖。
然后，把上述光致抗蝕劑膜RE直接作為掩模，注入高濃度的p+雜質(zhì)。據(jù)此，在p溝道型薄膜晶體管的半導(dǎo)體層PS中，通過絕緣膜，摻雜p+雜質(zhì)，形成源區(qū)ST和漏區(qū)DT。
工序7.(圖6G)
除去上述光致抗蝕劑膜RE。據(jù)此，n溝道型薄膜晶體管TFT與圖1所示的結(jié)構(gòu)相同。
工序8.(圖6H)在形成了薄膜晶體管TFT的透明基板SUB1的表面，也覆蓋該薄膜晶體管TFT而形成保護(hù)膜PAS。該保護(hù)膜PAS是用于避免該薄膜晶體管TFT與液晶的直接接觸，防止該薄膜晶體管TFT的特性惡化的膜，例如，可以是氮化硅膜或氧化硅膜等無機(jī)材料，也可以是樹脂等有機(jī)材料層。也可以是無機(jī)材料和有機(jī)材料的依次層疊膜。
工序9.(圖6I)通過形成貫穿上述保護(hù)膜PAS和襯底的絕緣膜GI的孔，使各薄膜晶體管TFT的漏區(qū)DT和源區(qū)ST的一部分露出。
然后，形成分別連接在漏區(qū)DT和源區(qū)ST上的電極TM。
例如，如果是形成在像素區(qū)內(nèi)的n溝道型薄膜晶體管TFT時，則該電極的一方是與漏極信號線一體形成的電極，另一方是與像素電極PX連接的電極。此外，如果上述各薄膜晶體管被裝入圖像信號驅(qū)動電路和掃描信號驅(qū)動電路中，則作為與連接在另一方的薄膜晶體管的電極上的布線層一體連接或單獨連接的電極而構(gòu)成。
圖14A是表示諸如被裝入便攜式電話的顯示部的液晶顯示面板的一實施例的平面圖。
在液晶顯示部AR的附近，作為外圍電路而配置掃描信號驅(qū)動電路V和圖像信號驅(qū)動電路He，上述各電路，在間隔著液晶而相對配置的各基板中的一方的基板的面上，由多個MIS晶體管和連接這些MIS晶體管的布線層構(gòu)成。如上所述，這時的各MIS晶體管的半導(dǎo)體層由多晶硅構(gòu)成，與像素區(qū)內(nèi)的薄膜晶體管并行地形成。
這時，在各MIS晶體管中，n溝道型的MIS晶體管，LDD區(qū)域形成在其半導(dǎo)體層中。
另外，經(jīng)由柔性布線層FB，分別向上述掃描信號驅(qū)動電路V和圖像信號驅(qū)動電路He供給信號。
此外，圖14B是表示被裝入便攜式電話的顯示部的液晶顯示面板的一個實施例的平面圖，是與圖14A對應(yīng)的圖。
液晶顯示部AR內(nèi)的薄膜晶體管TFT和掃描信號驅(qū)動電路V內(nèi)的MIS晶體管，由于必須進(jìn)行液晶驅(qū)動，所以使用其驅(qū)動電壓為12V左右，n溝道型的MIS晶體管，在其半導(dǎo)體層中形成了LDD區(qū)域的MIS晶體管。
另一方面，圖像信號驅(qū)動電路He內(nèi)的MIS晶體管，由于要求其特性，所以，使用n溝道型的MIS晶體管，在其半導(dǎo)體層中形成了LDD區(qū)域的(單漏極晶體管)。
而且，該單漏極晶體管，由于在其半導(dǎo)體層中不設(shè)置LDD區(qū)域，所以，在柵極電極GT一側(cè)的漏極區(qū)域一端，電場增大，缺乏可靠性，因此，通過在其柵極絕緣膜中應(yīng)用本發(fā)明，來避免該問題。
另外，在是p溝道型的MIS晶體管時，DAHC應(yīng)力引起的可靠性惡化并不比n溝道型的顯著。通過使該柵極絕緣膜成為上述的結(jié)構(gòu)，能取得由該柵極絕緣膜中的固定電荷和界面能級密度的減低所帶來的初始特性的提高的效果。
例如，通過ELA結(jié)晶的多晶硅層的粒徑為0.3～1.0μm左右，但是，今后提高多晶硅化的技巧，假設(shè)粒徑增大到5～10μm左右，薄膜晶體管的移動度特性提高。流過溝道的電流增加，隨之而來的由DAHC引起的劣化模式的影響也增大，所以，其柵極絕緣膜的上述結(jié)構(gòu)的效果變得較顯著。
上述各實施例可以單獨或組合使用。因為能單獨或相乘地產(chǎn)生各此外，在上述的各實施例中，作為n溝道型薄膜晶體管，例示了具有LDD區(qū)域的薄膜晶體管。但是，當(dāng)然也可以是具有所謂的GOLD(Gate Overlapped LDD)構(gòu)造的薄膜晶體管。這里，GOLD構(gòu)造是指，在半導(dǎo)體層內(nèi)的LDD區(qū)域的柵極一側(cè)的部分上，與該柵極電極重疊地形成的構(gòu)造。
進(jìn)而，在上述的實施例中，說明了液晶顯示裝置所具備的薄膜晶體管。但是，當(dāng)然也能適用于設(shè)置在其他顯示裝置例如有機(jī)EL(ElectroLuminescence)顯示裝置、其他形式的顯示裝置中的薄膜晶體管。因為，例如有機(jī)EL顯示裝置的結(jié)構(gòu)為與液晶顯示裝置同樣地，通過由來自柵極信號線的掃描信號導(dǎo)通的薄膜晶體管，向夾著其發(fā)光層配置的一對電極中的一方的電極供給來自漏極信號線的圖像信號。
如上所述，可知，根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置，可以避免在薄膜晶體管中該絕緣膜對于多晶硅層的界面的能級變高，并且，可以避免該絕緣膜中的固定電荷增多。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，在絕緣基板上具有薄膜晶體管，其特征在于上述薄膜晶體管具有半導(dǎo)體層、柵極電極、在上述半導(dǎo)體層和上述柵極電極之間設(shè)置的柵極絕緣膜，上述柵極絕緣膜的碳濃度，是靠近上述半導(dǎo)體層的一側(cè)比遠(yuǎn)離上述半導(dǎo)體層的一側(cè)更小的分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于上述柵極絕緣膜至少具有1層由沉積法沉積的沉積膜，在與上述半導(dǎo)體層之間不存在用沉積法沉積的其他沉積膜地形成的一個沉積膜的碳濃度，是靠近上述半導(dǎo)體層的一側(cè)比遠(yuǎn)離上述半導(dǎo)體層的一側(cè)更小的分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其特征在于上述一個沉積膜中的碳濃度為，靠近上述半導(dǎo)體層的一側(cè)的碳濃度小于或等于遠(yuǎn)離上述半導(dǎo)體層的一側(cè)的碳濃度的1/10。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其特征在于上述一個沉積膜中的碳濃度為，靠近上述半導(dǎo)體層的一側(cè)的碳濃度為1E20～1E21(cm-3)，遠(yuǎn)離上述半導(dǎo)體層的一側(cè)的碳濃度為1E21～1E22(cm-3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于上述一個沉積膜是由使用了含有碳的原料氣體的CVD法沉積的膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示裝置，其特征在于上述柵極絕緣膜具有在上述一個沉積膜和上述半導(dǎo)體層之間由沉積法以外的方法形成的氧化膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示裝置，其特征在于上述薄膜晶體管，在設(shè)置了該薄膜晶體管的上述絕緣基板和上述柵極電極之間配置上述半導(dǎo)體層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示裝置，其特征在于上述半導(dǎo)體層具有多晶硅層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其特征在于上述薄膜晶體管是n溝道型薄膜晶體管。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其特征在于上述薄膜晶體管是n溝道型、單漏極構(gòu)造的薄膜晶體管。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其特征在于上述薄膜晶體管是p溝道型薄膜晶體管。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的顯示裝置，其特征在于上述薄膜晶體管的上述半導(dǎo)體層，是至少具有在一個方向上進(jìn)行測定時大于或等于1μm的大小的結(jié)晶的半導(dǎo)體層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示裝置，其特征在于上述顯示裝置是液晶顯示裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示裝置，其特征在于上述顯示裝置是有機(jī)EL顯示裝置。
15.一種顯示裝置的制造方法，該顯示裝置在絕緣基板上具有薄膜晶體管，上述薄膜晶體管具有半導(dǎo)體層、柵極電極、在上述半導(dǎo)體層和上述柵極電極之間設(shè)置的柵極絕緣膜，上述柵極絕緣膜至少具有1層由沉積法沉積的沉積膜，其特征在于在形成與上述半導(dǎo)體層之間不存在由沉積法沉積的其他的沉積膜地形成的一個沉積膜時，使上述沉積膜中的碳濃度具有靠近上述半導(dǎo)體層的一側(cè)比遠(yuǎn)離上述半導(dǎo)體層的一側(cè)更小的分布地形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的顯示裝置的制造方法，其特征在于在形成上述一個沉積膜時，使含有碳的氣體和不含有碳的氣體的流量比變化，以CVD法形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示裝置的制造方法，其特征在于在形成上述一個沉積膜時，使上述含有碳的氣體相對于不含有碳的氣體的流量比在靠近上述半導(dǎo)體層時小，而在遠(yuǎn)離上述半導(dǎo)體層時大，以CVD法形成。
18.一種顯示裝置的制造方法，該顯示裝置在絕緣基板上具有薄膜晶體管，上述薄膜晶體管具有半導(dǎo)體層、柵極電極、在上述半導(dǎo)體層和上述柵極電極之間設(shè)置的柵極絕緣膜，上述柵極絕緣膜至少具有1層由沉積法沉積的沉積膜，其特征在于在形成與上述半導(dǎo)體層之間不存在由沉積法沉積的其他的沉積膜地形成的一個沉積膜時，使上述含有碳的氣體相對于不含有碳的氣體的流量比在靠近上述半導(dǎo)體層時小，而在遠(yuǎn)離上述半導(dǎo)體層時大，以CVD法形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的顯示裝置的制造方法，其特征在于在形成上述一個沉積膜時，使上述含有碳的氣體相對于不含有碳的氣體的流量比在成膜開始時比成膜結(jié)束時更小，以CVD法形成。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的顯示裝置的制造方法，其特征在于在形成上述柵極絕緣膜時，在上述半導(dǎo)體層上用沉積法以外的方法形成氧化膜后，用沉積法形成上述一個沉積膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種顯示裝置，能避免在薄膜晶體管中其絕緣膜對于多晶硅層的界面的能級變高，并且，可以避免該絕緣膜中的固定電荷增多。該顯示裝置是一種在絕緣基板上具備薄膜晶體管的顯示裝置。上述薄膜晶體管具有半導(dǎo)體層、柵極電極、在上述半導(dǎo)體層和柵極電極之間設(shè)置的柵極絕緣膜。上述柵極絕緣膜，至少具有1層由沉積法沉積的沉積膜。與上述半導(dǎo)體層之間不存在由沉積法沉積的其他的沉積膜地形成的一個沉積膜中的碳濃度，具有靠近上述半導(dǎo)體層的一側(cè)比遠(yuǎn)離上述半導(dǎo)體層的一側(cè)更小的分布。
文檔編號H01L21/336GK1523412SQ20041000441
公開日2004年8月25日 申請日期2004年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月19日
發(fā)明者賀茂尚廣, 糸賀敏彥, 海東拓生, 大倉理, 彥, 生 申請人:株式會社日立顯示器