專利名稱：薄膜晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜晶體管及其制造方法、以及使用該薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置及顯 示裝置。
背景技術(shù)：
近年來，由具有絕緣表面的襯底(例如，玻璃襯底)上的半導(dǎo)體薄膜(厚度是幾nm 至幾百nm左右)構(gòu)成的薄膜晶體管受到關(guān)注。薄膜晶體管廣泛地應(yīng)用于如ICdntegrated Circuit，即集成電路)及電光裝置那樣的電子器件。尤其，正在加快開發(fā)作為以液晶顯示 裝置等為代表的圖像顯示裝置的開關(guān)元件的薄膜晶體管。在液晶顯示裝置等圖像顯示裝置 中，作為開關(guān)元件，主要采用使用非晶半導(dǎo)體層或多晶半導(dǎo)體層的薄膜晶體管。作為圖像顯示裝置的開關(guān)元件，除了將非晶半導(dǎo)體層用于溝道形成區(qū)域的薄膜晶 體管或?qū)⒍嗑О雽?dǎo)體層用于溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管以外，還已知將微晶半導(dǎo)體層用于 溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管(參照專利文獻(xiàn)1)。還有通過將薄膜晶體管暴露在包含由含氧氣體的等離子體放電而生成的氧離子 和氧活性粒子的氣氛中來改善薄膜晶體管的特性的方法(參照專利文獻(xiàn)2)。[專利文獻(xiàn)1]日本專利申請公開2009-044134號公報[專利文獻(xiàn)2]日本專利申請公開平6-177142號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方式的目的在于降低薄膜晶體管的截止電流，并且提高導(dǎo)通電流和 場效應(yīng)遷移率。本發(fā)明的一個方式的目的在于提高截止電流低且導(dǎo)通電流和場效應(yīng)遷移率高的 薄膜晶體管的批量生產(chǎn)性。本發(fā)明的一個方式的特征在于在反交錯型的薄膜晶體管中，作為柵極絕緣層層 疊有氮化硅層和使該氮化硅層氧化而成的氧化硅層，并且形成有從與柵極絕緣層的氧化硅 層的界面進(jìn)行結(jié)晶生長而成的微晶半導(dǎo)體層。本發(fā)明的一個方式的特征在于具有柵電極、覆蓋所述柵電極的柵極絕緣層、所 述柵極絕緣層上包含微晶半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層以及與所述半導(dǎo)體層接觸的源區(qū)及漏區(qū)，其 中，所述柵極絕緣層與所述微晶半導(dǎo)體層的界面的氮濃度為5X1019atomS/Cm3(個原子/ cm3)以上且lX 1022atOmS/Cm3以下，所述微晶半導(dǎo)體層中的氮濃度具有極小值，該極小值為 1 X 1017atoms/cm3 以上且 3 X 1019atoms/cm3 以下。本發(fā)明的一個方式的特征在于具有柵電極、覆蓋所述柵電極的柵極絕緣層、 所述柵極絕緣層上由微晶半導(dǎo)體層構(gòu)成的第一半導(dǎo)體層、所述第一半導(dǎo)體層上具有錐 形狀的結(jié)晶區(qū)域和非晶半導(dǎo)體區(qū)域的第二半導(dǎo)體層以及與所述第二半導(dǎo)體層接觸的源 區(qū)及漏區(qū)，其中，所述柵極絕緣層與所述第一半導(dǎo)體層的界面的氮濃度為5X1019atomS/ cm3以上且lX 1022atOmS/Cm3以下，所述第一半導(dǎo)體層中的氮濃度具有極小值，該極小值為1 X 1017atomS/Cm3以上且3X 1019atOmS/Cm3以下，所述第二半導(dǎo)體層中的氮濃度為 1 X 1019atoms/cm3以上且1 X 1021atoms/cm3以下，所述柵極絕緣層與所述第一半導(dǎo)體層的界 面的氧濃度為lX1019atomS/Cm3以上且1 X 1022atomS/Cm3以下，所述第二半導(dǎo)體層中的氧 濃度為 1 X 1018atoms/cm3 以下。作為柵極絕緣層的一部分的氮化硅層的氧化處理方法，有將氮化硅層暴露在含氧 的氣氛中產(chǎn)生的等離子體中的方法。在將氮化硅層暴露在含氧的氣氛中產(chǎn)生的等離子體中 時，既可使用與形成氮化硅層的處理室相同的處理室，又可使用另一處理室。在將氮化硅層 暴露在含氧的氣氛中產(chǎn)生的等離子體中時，不將設(shè)置有所述氮化硅層的襯底從真空裝置搬 到外部，因此處理能力高，是優(yōu)選的。作為柵極絕緣層的一部分的氮化硅層的氧化處理方法，有將氮化硅層暴露在含臭 氧的氣氛中的方法。作為柵極絕緣層的一部分的氮化硅層的氧化處理方法，有將氮化硅層浸漬于臭氧 水中等的方法?；蛘撸部梢栽诘鑼由鲜褂肅VD法形成氧化硅層。優(yōu)選的是，將氧化硅層的厚度設(shè)定為從能夠覆蓋氮化硅層的表面的厚度到用來使 柵電極層露出的對柵極絕緣層進(jìn)行蝕刻的時間不變長的厚度(即，與對氮化硅層進(jìn)行蝕刻 的時間大致相同)，優(yōu)選將氧化硅層形成為厚度在2nm以上且小于lOnm。通過在氮化硅層上層疊氧化硅層作為柵極絕緣層，可以降低柵極絕緣層與由微晶 半導(dǎo)體形成的第一半導(dǎo)體層的界面的氮濃度，并且可以形成從柵極絕緣層的表面進(jìn)行結(jié)晶 生長而成的微晶半導(dǎo)體層作為第一半導(dǎo)體層。通過以厚度在2nm以上且小于IOnm的氧化 硅層作為柵極絕緣層的最上層，可以防止由用來使柵電極露出的蝕刻工序?qū)е碌奶幚砟芰?的降低。本發(fā)明可以降低薄膜晶體管的截止電流，并且可以提高導(dǎo)通電流和場效應(yīng)遷移 率。還可以提高截止電流低且導(dǎo)通電流和場效應(yīng)遷移率高的薄膜晶體管的批量生產(chǎn)性。


圖IA和IB是說明薄膜晶體管的圖；圖2A和2B是說明薄膜晶體管所具有的半導(dǎo)體層的圖；圖3是說明薄膜晶體管所具有的半導(dǎo)體層的圖；圖4A和4B是說明薄膜晶體管所具有的半導(dǎo)體層的圖；圖5A至5D是說明薄膜晶體管的制造方法的圖；圖6A至6C是說明薄膜晶體管的制造方法的圖；圖7是說明等離子體處理裝置的一例的圖；圖8是說明薄膜晶體管的制造方法的時序圖的一例的圖；圖9是說明柵極絕緣層、第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層的元素濃度的圖；圖IOA至IOC是說明薄膜晶體管的制造方法的一例的圖；圖IlA和IlB是說明薄膜晶體管的制造方法的一例的圖；圖12A和12B是說明多級灰度掩模的圖；圖13是說明顯示面板的一例的圖14A和14B是說明顯示面板的一例的圖；圖15A和15B是說明顯示面板的一例的圖；圖16A至16D是說明電子設(shè)備的圖；圖17A至17C是說明電子設(shè)備的圖；圖18是說明XPS的測定結(jié)果的圖；圖19是說明柵極絕緣層、第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層的元素濃度的圖；圖20A至20C是說明實(shí)施例3所示的截面STEM圖像的圖；圖21A至21C是說明微晶半導(dǎo)體層的晶化過程的計算結(jié)果的圖；圖22A至22C是說明微晶半導(dǎo)體層的晶化過程的計算結(jié)果的圖；圖23A至23C是說明微晶半導(dǎo)體層的晶化過程的計算結(jié)果的圖；圖24A至24C是說明微晶半導(dǎo)體層的晶化過程的計算結(jié)果的圖。標(biāo)號說明
141處理室
142載物臺
143氣體供給部
144簇射極板
145排氣口
146上部電極
147下部電極
148交流電源
149溫度控制部
150氣體供給單元
151排氣單元
152氣缸
153壓力調(diào)節(jié)閥
154停止閥
155質(zhì)量流量控制器
156閥
157導(dǎo)氣閥
158渦輪分子泵
159干燥泵
160低溫泵
161等離子體CVD裝置
170預(yù)處理
171氮化硅形成
172襯底搬出
175氣體置換
176硅層形成
177氣體置換178第二半導(dǎo)體層形成
179氣體置換
180雜質(zhì)半導(dǎo)體層形成
181排氣 400襯底 402柵電極層 404柵極絕緣層
406第一半導(dǎo)體層
407第二半導(dǎo)體層
408混合區(qū)域
409包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域
410源區(qū)及漏區(qū)
412源電極及漏電極層
420抗蝕劑掩模
422層疊體
424抗蝕劑掩模
430矩形區(qū)域
431溝道形成區(qū)域的一部分
432背溝道部
433耗盡層
434接合區(qū)域 404A氮化硅層 404B氧化硅層 406A第一半導(dǎo)體層 407A第二半導(dǎo)體層 407B第二半導(dǎo)體層 408A混合區(qū)域
409A包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域
409B包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域
410A雜質(zhì)半導(dǎo)體層
410B雜質(zhì)半導(dǎo)體層
412A導(dǎo)電層
427A微晶半導(dǎo)體區(qū)域
427B非晶半導(dǎo)體區(qū)域
427C微晶半導(dǎo)體區(qū)域
429D非晶半導(dǎo)體層
702柵電極層
704柵極絕緣層
704A氮化硅層
70110]704B氧化硅層
0111]706第一半導(dǎo)體層
0112]706A第一半導(dǎo)體層
0113]707第二半導(dǎo)體層
0114]707A第二半導(dǎo)體層
0115]707B第二半導(dǎo)體層
0116]708混合區(qū)域
0117]708A混合區(qū)域
0118]709包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域
0119]709A包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域
0120]709B包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域
0121]710源區(qū)及漏區(qū)
0122]710A雜質(zhì)半導(dǎo)體層
0123]710B雜質(zhì)半導(dǎo)體層
0124]712源電極及漏電極層
0125]712A導(dǎo)電層
0126]712B導(dǎo)電層
0127]720抗蝕劑掩模
0128]724抗蝕劑掩模
0129]740灰色調(diào)掩模
0130]741襯底
0131]742遮光部
0132]743衍射光柵部
0133]745半色調(diào)掩模
0134]746襯底
0135]747半透光部
0136]748遮光部
0137]800像素部
0138]802掃描線驅(qū)動電路
0139]803信號線驅(qū)動電路
0140]804移位寄存器
0141]805模擬開關(guān)
0142]806移位寄存器
0143]807緩沖器
0144]811第一襯底
0145]812像素部
0146]813信號線驅(qū)動電路
0147]814掃描線驅(qū)動電路
0148]815密封材料
816第二襯底
817FPC
818液晶層
819晶體管
820晶體管
821隔離物
822像素電極
823液晶元件
824布線
825布線
826連接端子
827對置電極
828布線
829各向異性導(dǎo)電層
830發(fā)光元件
831填充材料
900框體
901框體
902顯示部
903顯示部
904鉸鏈
905電源輸入端子
906操作鍵
907揚(yáng)聲器
911框體
912顯示部
921框體
922顯示部
923支架
931框體
932顯示部
933操作按鈕
934外部連接端口
935揚(yáng)聲器
936麥克風(fēng)
937操作按鈕
951框體
952框體
953顯示部
954揚(yáng)聲器955麥克風(fēng)956操作鍵957定位裝置958表面相機(jī)用透鏡959外部連接端子插口960耳機(jī)端子961鍵盤962外部存儲器插槽963背面相機(jī)964燈1001玻璃襯底1002柵極絕緣層1003第一半導(dǎo)體層1013第一半導(dǎo)體層1023第一半導(dǎo)體層1110a-Si 層1111晶核1113Si 原子1115N 原子11170 原子1121a結(jié)晶區(qū)域1121b結(jié)晶區(qū)域1123a結(jié)晶區(qū)域1123b結(jié)晶區(qū)域1125a結(jié)晶區(qū)域1125b結(jié)晶區(qū)域
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。但是，本發(fā)明不局限于以下說明，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個事實(shí)，就是其方式和詳細(xì)內(nèi)容 在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發(fā)明不 應(yīng)該被解釋為僅限定在以下所示的實(shí)施方式所記載的內(nèi)容中。另外，當(dāng)參照

發(fā)明 結(jié)構(gòu)時，在不同的附圖中也共同使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同的部分。另外，有時使用相 同的陰影圖案表示相同的部分，而不特別附加標(biāo)記。而且，為了方便起見，有時將絕緣層不 表示在俯視圖中。另外，各附圖中的各組件的大小、層的厚度或區(qū)域有時為了清晰可見而被 夸大。因此，比例并不必然限于附圖中的比例。實(shí)施方式1圖IA和IB示出本發(fā)明的一個方式的薄膜晶體管的截面圖。圖IA所示的薄膜晶體管具有襯底400上的柵電極層402、覆蓋柵電極層402的柵極絕緣層404、在柵極絕緣層 404上層疊第一半導(dǎo)體層406和第二半導(dǎo)體層407而設(shè)置的半導(dǎo)體層、該半導(dǎo)體層上與之接 觸而設(shè)置的源區(qū)及漏區(qū)410以及與源區(qū)及漏區(qū)410接觸而設(shè)置的源電極及漏電極層412。 第二半導(dǎo)體層407是層疊混合區(qū)域408和包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409而設(shè)置的。柵極絕緣 層404是層疊氮化硅層404A和氧化硅層404B而設(shè)置的。圖IB是將圖IA的矩形區(qū)域430放大后的圖。圖IB中示出溝道形成區(qū)域的一部 分431、背溝道部432、耗盡層433和接合區(qū)域434。溝道形成區(qū)域的一部分431與柵電極層402重疊，并形成在柵極絕緣層404 —側(cè)。 背溝道部432形成在包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409從源區(qū)和漏區(qū)之間露出的區(qū)域中。耗盡層 433形成在包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409與漏區(qū)接觸的部分附近。接合區(qū)域434形成在包含 非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409與源區(qū)或漏區(qū)接觸的部分。本實(shí)施方式的薄膜晶體管的特征之一為該薄膜晶體管的柵極絕緣層是層疊氮化 硅層404A和氧化硅層404B而設(shè)置的。氮化硅層404A使用氮化硅或氮氧化硅而形成。氮化硅層404A的厚度為50nm以 上，優(yōu)選為50nm以上且400nm以下，更優(yōu)選為150nm以上且300nm以下。通過將氮化硅層 404A設(shè)置在襯底400和第一半導(dǎo)體層406之間，可以防止來自襯底400的雜質(zhì)(尤其是襯 底400中含有的堿金屬離子等)混入到在后面的工序中形成的第一半導(dǎo)體層406，可以減少 薄膜晶體管的閾值電壓的變動。氧化硅層404B使用氧化硅或氧氮化硅而形成。氧化硅層404B的厚度為能夠覆蓋 氮化硅層404A的表面并保持膜的狀態(tài)的程度的厚度以上到后面說明的使柵電極層402露 出時不使對柵極絕緣層404進(jìn)行蝕刻的時間增加而導(dǎo)致處理能力極端下降的程度的厚度 (即，可以抑制為與對氮化硅層404A進(jìn)行蝕刻的時間相同程度的厚度)，優(yōu)選為2nm以上且 小于IOnm0注意，在本說明書中，氧氮化硅是指其組成中的氧含量大于氮含量的物質(zhì)，優(yōu)選的 是在使用盧瑟福背散射法(RBS =Rutherford Backscattering Spectrometry)及氫前散射 法(HFS :Hydrogen Forward Scattering Spectrometry)進(jìn)行測量時,作為組成范圍包含 50原子％至70原子％的氧、0. 5原子％至15原子％的氮、25原子％至35原子％的硅以及 0. 1原子％至10原子％的氫的物質(zhì)。氮氧化硅是指其組成中的氮含量大于氧含量的物質(zhì)， 優(yōu)選的是在使用RBS及HFS進(jìn)行測量時，作為組成范圍包含5原子％至30原子％的氧、20 原子％至55原子％的氮、25原子％至35原子％的硅以及10原子％至30原子％的氫的物 質(zhì)。注意，在將構(gòu)成氧氮化硅或氮氧化硅的原子的總計設(shè)定為100原子％時，氮、氧、硅和氫 的含量比率包括在上述范圍內(nèi)。這里，參照圖9說明從柵極絕緣層404到第二半導(dǎo)體層407的氮濃度和氧濃度。圖9示出在襯底400上依次層疊成為柵極絕緣層404的絕緣層、成為第一半導(dǎo)體 層406的半導(dǎo)體層、成為第二半導(dǎo)體層407的半導(dǎo)體層、成為源區(qū)及漏區(qū)410的雜質(zhì)半導(dǎo)體 層而形成 的樣品的二次離子質(zhì)譜分析技術(shù)的分析結(jié)果。橫軸表示離樣品表面的深度，左縱 軸表示氫、氮和氧的濃度，右縱軸表示硅的二次離子強(qiáng)度。深度45nm至50nm附近的硅的二 次離子強(qiáng)度的凹陷部分為第二半導(dǎo)體層407與源區(qū)及漏區(qū)410的界面，深度240nm至245nm 附近的硅的二次離子強(qiáng)度的峰值部分為柵極絕緣層404與第一半導(dǎo)體層406的界面。這里，因為第一半導(dǎo)體層406的厚度大約為30nm，所以推測深度210nm至215nm附近為第一半導(dǎo) 體層406與第二半導(dǎo)體層407的界面。由圖9可知，氮濃度在柵極絕緣層404與第一半導(dǎo)體層406的界面急速減小之后， 隨著接近第二半導(dǎo)體層407而逐漸增大。具體地說，在第一半導(dǎo)體層406中，氮濃度顯示極 小值。另外，在第二半導(dǎo)體層407中，氮濃度顯示大致一定的數(shù)值。
氧濃度在柵極絕緣層404與第一半導(dǎo)體層406的界面急劇增大之后立即減小，然 后，隨著接近第二半導(dǎo)體層407而逐漸減小。具體地說，在第一半導(dǎo)體層406中，氧濃度也 顯示極小值。另外，在第二半導(dǎo)體層407中，氧濃度顯示大致一定的數(shù)值。柵極絕緣層404與第一半導(dǎo)體層406的界面的氮濃度(急速減小之前的氮濃度) 為5X1019atomS/Cm3以上且1 X 1022atomS/Cm3以下。第一半導(dǎo)體層406中的氮濃度的極 小值為1 X 1017atomS/Cm3以上且3X 1019atomS/Cm3以下。第二半導(dǎo)體層407的氮濃度為 1 X 1019atoms/cm3 以上且 1 X 1021atoms/cm3 以下。柵極絕緣層404與第一半導(dǎo)體層406的界面的氧濃度為1 X 1019atoms/cm3以上且 1 X 1022atoms/cm3以下。第二半導(dǎo)體層407中的氧濃度為1 X 1018atoms/cm3以下。在形成微晶半導(dǎo)體作為第一半導(dǎo)體層406時，如果氮濃度高，則結(jié)晶生長的速度 下降，在微晶半導(dǎo)體的沉積初期不進(jìn)行結(jié)晶生長，而形成非晶半導(dǎo)體。但是，通過以第一 半導(dǎo)體層406中的氮濃度的極小值為1 X 1017atoms/cm3以上且3X 1019atoms/cm3以下的 方式使第一半導(dǎo)體層406包含氮，可以降低柵極絕緣層404與第一半導(dǎo)體層406的界面 的氮濃度，從而可以從柵極絕緣層404的表面進(jìn)行第一半導(dǎo)體層406的結(jié)晶生長。再者， 通過使柵極絕緣層404與第一半導(dǎo)體層406的界面的氧濃度為lX1019atomS/Cm3以上且 lX 1022atoms/cm3以下，可以形成結(jié)晶性高的微晶半導(dǎo)體層作為第一半導(dǎo)體層406。由此， 可以提高薄膜晶體管的導(dǎo)通電流和場效應(yīng)遷移率。并且，通過在第一半導(dǎo)體層406與第二半導(dǎo)體層407的界面提高氮濃度并在第二 半導(dǎo)體層407中使氮濃度一定，首先形成具有微晶半導(dǎo)體區(qū)域和非晶半導(dǎo)體區(qū)域的混合區(qū) 域408，并在其上形成包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409，該非晶半導(dǎo)體的缺陷少，價電子帶帶端 的能級尾(tail)的斜率陡峭，秩序性高。結(jié)果，在將電壓施加到薄膜晶體管的源電極或漏 電極時，可以減小柵極絕緣層與源區(qū)及漏區(qū)之間的電阻，另外，因為在背溝道部中的缺陷 少，所以可以降低薄膜晶體管的截止電流。作為襯底400，除了可以使用鋇硼硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃或鋁硅酸鹽玻璃等 通過熔融法或浮法制造的無堿玻璃襯底或陶瓷襯底，還可以使用具有本實(shí)施方式所說明的 薄膜晶體管的制造工序的處理溫度以上的耐熱性的塑料襯底等?；蛘?，還可以使用在不銹 鋼合金等金屬襯底的表面上設(shè)置有絕緣層的襯底。換言之，作為襯底400，使用表面具有絕 緣性的襯底。在襯底400是母體玻璃時，只要采用第一代(例如，320mmX400mm)至第十代 (例如，2950mmX 3400mm)等的襯底即可。柵電極層402只要使用導(dǎo)電材料形成即可。通過使用導(dǎo)電材料如鉬、鈦、鉻、鉭、 鎢、鋁、銅、釹或鈧等金屬材料或以這些為主要成分的合金材料，可以形成柵電極層402。或 者，也可以使用添加有賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的結(jié)晶硅作為柵電極層402。另外，柵電 極層402可以由單層形成，也可以層疊多個層來形成。例如，既可使用在鋁層或銅層上層疊 有鈦層或鉬層的兩層的疊層結(jié)構(gòu)，又可使用由鈦層或鉬層夾持鋁層或銅層的三層的疊層結(jié)構(gòu)。另外，也可以使用氮化鈦代替鈦。另外，導(dǎo)電材料不局限于上述舉出的材料。以下，參照圖2A至圖4B說明第一半導(dǎo)體層406和第二半導(dǎo)體層407。圖2A至圖 4B示出圖1的從柵極絕緣層404到源區(qū)及漏區(qū)410的區(qū)域的放大圖。構(gòu)成第一半導(dǎo)體層406的微晶半導(dǎo)體具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)(包括單晶、多晶)。微晶半 導(dǎo)體是具有在自由能方面穩(wěn)定的第三狀態(tài)的半導(dǎo)體，并是短程有序且晶格畸變的結(jié)晶半導(dǎo) 體，晶粒徑為2nm以上且200nm以下、優(yōu)選為IOnm以上且80nm以下、更優(yōu)選為20nm以上且 50nm以下的柱狀結(jié)晶或針狀結(jié)晶沿襯底表面的法線方向生長。因此，在柱狀結(jié)晶或針狀結(jié) 晶的界面有時形成有晶界。作為微晶半導(dǎo)體的典型例子，有微晶硅、微晶硅鍺、微晶鍺等。另 夕卜，也可以使微晶半導(dǎo)體包含成為施主的雜質(zhì)元素。作為成為施主的雜質(zhì)元素，例如有元素 周期表第15族的元素，即磷、砷、銻等。也可以使微晶半導(dǎo)體包含成為受主的雜質(zhì)元素，以 調(diào)整薄膜晶體管的閾值。作為成為受主的雜質(zhì)元素，有硼。
在作為微晶半導(dǎo)體的典型例子的微晶硅中，其拉曼光譜的峰值向低于表示單晶 硅的520CHT1的波數(shù)一側(cè)偏移。就是說，微晶硅在表示單晶硅的520CHT1和表示非晶硅的 480cm-1之間示出拉曼光譜的峰值。也可以使微晶硅包含1原子％以上的氫或鹵素，以終止 懸空鍵(dangling bond)。再者，也可以使材料氣體包含稀有氣體元素比如氦、氬、氪或氖 等，由此進(jìn)一步促進(jìn)晶格畸變，從而提高微晶結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，得到特性優(yōu)良的微晶半導(dǎo)體。 例如在美國專利4，409，134號中公開了關(guān)于這種微晶半導(dǎo)體的記載。第一半導(dǎo)體層406的厚度優(yōu)選為3nm以上且IOOnm以下，更優(yōu)選為5nm以上且50nm 以下。這是因為如下緣故如果第一半導(dǎo)體層406的厚度太薄，則薄膜晶體管的導(dǎo)通電流下 降；如果第一半導(dǎo)體層406的厚度太厚，則薄膜晶體管在高溫下工作時截止電流上升。通過 將第一半導(dǎo)體層406的厚度設(shè)定為3nm以上且IOOnm以下、優(yōu)選為5nm以上且50nm以下， 可以將薄膜晶體管的導(dǎo)通電流和截止電流調(diào)整為恰當(dāng)?shù)臄?shù)值。另外，在圖IA至圖4B中，雖然示出了層狀的第一半導(dǎo)體層406，但是也可以在柵極 絕緣層404上分散地存在微晶半導(dǎo)體粒子。此時，混合區(qū)域408與微晶半導(dǎo)體粒子和柵極 絕緣層404接觸。通過將微晶半導(dǎo)體粒子的尺寸設(shè)定為Inm以上且30nm以下，并且將單位面積的粒 子個數(shù)設(shè)定為小于lX1013/Cm2，優(yōu)選為小于IXlOuVcm2，而可以使微晶半導(dǎo)體粒子分離地存在。另外，如上所述，在第二半導(dǎo)體層407中含有氮。在第二半導(dǎo)體層407中含有的氮 濃度為 1 X 1019atoms/cm3 以上且 1 X 1021atoms/cm3 以下，優(yōu)選為 1 X 102Clatoms/cm3 以上且 1 X 1021atoms/cm3 以下，更優(yōu)選為 2X 102Clatoms/cm3 以上且 1 X 1021atoms/cm3 以下。如圖2A所示，混合區(qū)域408具有從第一半導(dǎo)體層406的表面延伸為凸?fàn)畹奈⒕О?導(dǎo)體區(qū)域427A和填充在微晶半導(dǎo)體區(qū)域427A之間的非晶半導(dǎo)體區(qū)域427B。包含非晶半導(dǎo) 體的區(qū)域409由與非晶半導(dǎo)體區(qū)域427B同樣的半導(dǎo)體材料形成。第二半導(dǎo)體層407的厚度優(yōu)選為50nm以上且350nm以下，或者，120nm以上且 250nm以下。微晶半導(dǎo)體區(qū)域427A為其前端從柵極絕緣層404向包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409 變窄的凸?fàn)?錐形狀)的微晶半導(dǎo)體。另外，微晶半導(dǎo)體區(qū)域427A也可以為其寬度從柵極 絕緣層404向包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409變寬的凸?fàn)?倒錐形狀)的微晶半導(dǎo)體。
另外，混合區(qū)域408所包含的非晶半導(dǎo)體區(qū)域427B也可以包含粒徑為Inm以上且 IOnm以下、優(yōu)選為Inm以上且5nm以下的半導(dǎo)體晶粒。另外，如圖2B所示，有時會有如下情況在混合區(qū)域408中，連續(xù)形成以一定的厚 度沉積在第一半導(dǎo)體層406上的微晶半導(dǎo)體區(qū)域427C和其前端從柵極絕緣層404向包含 非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409變窄的凸?fàn)?錐形狀)的微晶半導(dǎo)體區(qū)域427A。另外，圖2A和圖2B所示的混合區(qū)域408所包含的非晶半導(dǎo)體區(qū)域427B是與包含 非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409大致相同的半導(dǎo)體。
據(jù)此，由微晶半導(dǎo)體形成的區(qū)域與由非晶半導(dǎo)體形成的區(qū)域的界面也可以說是混 合區(qū)域408中的微晶半導(dǎo)體區(qū)域427A與非晶半導(dǎo)體區(qū)域427B的界面。因此，微晶半導(dǎo)體 區(qū)域與非晶半導(dǎo)體區(qū)域的邊界在截面圖中呈凹凸?fàn)罨蜾忼X形狀。另外，在混合區(qū)域408中，在微晶半導(dǎo)體區(qū)域427A為其前端從柵極絕緣層404向 包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409變窄的凸?fàn)?錐形狀)的半導(dǎo)體晶粒時，第一半導(dǎo)體層406附 近的微晶半導(dǎo)體所占有的比率比包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409附近的微晶半導(dǎo)體所占有的 比率高。微晶半導(dǎo)體區(qū)域427A從第一半導(dǎo)體層406的表面沿厚度方向進(jìn)行結(jié)晶生長。但 是，當(dāng)在材料氣體中混合含氮的氣體，或者，使材料氣體包含含氮的氣體并且氫相對于硅烷 的流量比第一半導(dǎo)體層406的沉積條件少時，微晶半導(dǎo)體區(qū)域427A的結(jié)晶生長被抑制，成 為錐形狀的半導(dǎo)體晶粒，然后沉積非晶半導(dǎo)體。這是因為微晶半導(dǎo)體區(qū)域中的氮的固溶度 比非晶半導(dǎo)體區(qū)域中的氮的固溶度低的緣故。第一半導(dǎo)體層406和混合區(qū)域408的厚度的總和，即從柵極絕緣層404的界面到 混合區(qū)域408的突出部分(凸部)的前端的距離為3nm以上且410nm以下，優(yōu)選為20nm以 上且IOOnm以下。通過將第一半導(dǎo)體層406和混合區(qū)域408的厚度的總和設(shè)定為3nm以上 且410nm以下，優(yōu)選為20nm以上且IOOnm以下，可以降低薄膜晶體管的截止電流。如上所述，包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409是與非晶半導(dǎo)體的區(qū)域427B大致相同 的半導(dǎo)體，并且含氮。有時還包含粒徑為Inm以上且IOnm以下、優(yōu)選為Inm以上且5nm 以下的半導(dǎo)體晶粒。這里，包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409與現(xiàn)有的非晶半導(dǎo)體相比，是使 用CPM(Constant photocurrent method，即定光電流法)、光致發(fā)光光譜測定而測量出的 Urbach邊緣的能量少并且缺陷吸收光譜量少的半導(dǎo)體層。換言之，包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域 409與現(xiàn)有的非晶半導(dǎo)體相比，是缺陷少且價電子帶帶端的能級尾(tail)的斜率陡峭的秩 序性高的半導(dǎo)體。因為包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409的價電子帶帶端的能級尾(tail)的斜 率陡峭，所以帶隙變寬，不容易流過隧道電流。由此，通過將包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409設(shè) 置在背溝道一側(cè)，可以降低薄膜晶體管的截止電流。另外，通過設(shè)置包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域 409，可以提高導(dǎo)通電流和場效應(yīng)遷移率。再者，包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409的通過低溫光致發(fā)光光譜測量得到的光譜峰值 區(qū)域為1. 31eV以上且1. 39eV以下。另外，微晶半導(dǎo)體層如微晶硅層的通過低溫光致發(fā)光 光譜測量得到的光譜峰值區(qū)域為0. 98eV以上且1. 02eV以下，從而包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域 409與微晶半導(dǎo)體層不同。另外，作為包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409的非晶半導(dǎo)體，例如有非晶硅。另外，優(yōu)選的是，在混合區(qū)域408和包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409中含有的氮例如作 為NH基或NH2基而存在。這是因為半導(dǎo)體原子的懸空鍵由氮原子或NH基交聯(lián)、或者由NH2基終止時容易使載流子流過。另外，如圖3所示，也可以采用第一半導(dǎo)體層406和源區(qū)及漏區(qū)410之間都成為混合區(qū)域408的結(jié)構(gòu)。在圖3所示的結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的是，混合區(qū)域408中的微晶半導(dǎo)體區(qū)域 427A的比率低于圖2A和2B所示的結(jié)構(gòu)。再者，優(yōu)選的是，在源區(qū)和漏區(qū)之間，即在載流子 流過的區(qū)域中，混合區(qū)域408中的微晶半導(dǎo)體區(qū)域427A的比率低。結(jié)果，可以降低薄膜晶 體管的截止電流。并且，在混合區(qū)域408中，可以減小在導(dǎo)通狀態(tài)下將電壓施加到由源電極 及漏電極層412構(gòu)成的源電極及漏電極時的縱向(厚度方向)電阻，即半導(dǎo)體層和源區(qū)或 漏區(qū)之間的電阻，從而可以提高薄膜晶體管的導(dǎo)通電流和場效應(yīng)遷移率。另外，在圖3中，也如圖2B所示，混合區(qū)域408中也可以具有微晶半導(dǎo)體區(qū)域 427C?；蛘?，如圖4A所示，也可以在包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409和源區(qū)及漏區(qū)410之間 設(shè)置現(xiàn)有的非晶半導(dǎo)體層429D。或者，如圖4B所示，也可以在混合區(qū)域408和源區(qū)及漏區(qū) 410之間設(shè)置現(xiàn)有的非晶半導(dǎo)體層429D。通過采用圖4A和4B所示的結(jié)構(gòu)，可以降低薄膜 晶體管的截止電流。另外，在圖4A和4B中，也如圖2B所示，混合區(qū)域408也可以具有微晶半導(dǎo)體區(qū)域 427C。因為混合區(qū)域408具有錐形狀的微晶半導(dǎo)體區(qū)域427A，所以可以降低在導(dǎo)通狀態(tài) 下將電壓施加到源電極和漏電極之間時的縱向(厚度方向)電阻，即第一半導(dǎo)體層406、混 合區(qū)域408和包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409的電阻。另外，如上所述，第二半導(dǎo)體層407有時含氮(如NH基或朋2基)。這是因為如 下緣故在微晶半導(dǎo)體區(qū)域427A所包含的多個微晶半導(dǎo)體區(qū)域之間的界面、微晶半導(dǎo)體區(qū) 域427A與非晶半導(dǎo)體區(qū)域427B的界面或第一半導(dǎo)體層406與非晶半導(dǎo)體區(qū)域427B的界 面，氮(如NH基或NH2基)與硅原子的懸空鍵鍵合時，缺陷的個數(shù)減小。由此，通過將第 二半導(dǎo)體層407的氮濃度設(shè)定為1 X 1019atomS/Cm3以上且1 X 1021atomS/Cm3以下，優(yōu)選為 1 X 1020atoms/cm3 1 X 1021atoms/cm3,容易由NH基對硅原子的懸空鍵進(jìn)行交聯(lián)，從而容易 使載流子流過。或者，上述界面的半導(dǎo)體原子的懸空鍵由NH2基終止，使缺陷能級消失。結(jié) 果，減小在導(dǎo)通狀態(tài)下將電壓施加到源電極和漏電極之間時的縱向(厚度方向)電阻。就 是說，薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率和導(dǎo)通電流增高。通過使第二半導(dǎo)體層407的氧濃度低于第二半導(dǎo)體層407的氮濃度，可以減少由 微晶半導(dǎo)體區(qū)域427A與非晶半導(dǎo)體區(qū)域427B的界面的缺陷或半導(dǎo)體晶粒之間的界面的缺 陷導(dǎo)致的阻礙載流子遷移的鍵合。由此，通過使用第一半導(dǎo)體層406形成溝道形成區(qū)域，并且在溝道形成區(qū)域和源 區(qū)及漏區(qū)410之間設(shè)置包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409，可以降低薄膜晶體管的截止電流。并 且，通過設(shè)置混合區(qū)域408和包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409，可以進(jìn)一步提高導(dǎo)通電流和場效 應(yīng)遷移率并降低截止電流。這是因為如下緣故混合區(qū)域408具有錐形狀的微晶半導(dǎo)體區(qū) 域427A，包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409由缺陷少且價電子帶帶端的能級尾(tail)的斜率陡峭 的秩序性高的半導(dǎo)體層形成。也可以在形成用作薄膜晶體管的溝道形成區(qū)域的第一半導(dǎo)體層406的同時或者 在形成它之后，對該第一半導(dǎo)體層406添加賦予ρ型的雜質(zhì)元素，以調(diào)整閾值電壓Vth。作為賦予P型的雜質(zhì)元素，例如有硼，可以通過以Ippm以上且IOOOppm以下、優(yōu)選為Ippm以 上且IOOppm以下的比率將B2H6、BF3等包含雜質(zhì)元素的氣體混入到氫化硅來形成包含賦予 P型的雜質(zhì)元素的第一半導(dǎo)體層406。并且，優(yōu)選將第一半導(dǎo)體層406中的硼的濃度設(shè)定為 例如 1 X 1014atoms/cm3 以上且 6X 1016atoms/cm3 以下。注意，第一半導(dǎo)體層406的厚度可以為2nm以上且60nm以下，優(yōu)選為IOnm以上且 30nm以下。通過將第一半導(dǎo)體層406的厚度設(shè)定為2nm以上且60nm以下，也可以使薄膜晶 體管作為完全耗盡型進(jìn)行工作。并且，第二半導(dǎo)體層407優(yōu)選以IOnm以上且500nm以下的 厚度形成。這些厚度可以例如根據(jù)硅烷的流量和形成時間進(jìn)行調(diào)整。
注意，第二半導(dǎo)體層407優(yōu)選不包含賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素如磷、硼等?；?者，即使在第二半導(dǎo)體層407中含磷、硼等的情況下，優(yōu)選進(jìn)行調(diào)整以使磷、硼等的濃度為 二次離子質(zhì)譜分析技術(shù)中的檢測下限以下。這是為了避免在第一半導(dǎo)體層406含硼且第二 半導(dǎo)體層407含磷時在第一半導(dǎo)體層406與第二半導(dǎo)體層407的界面形成PN結(jié)。另外，這 是為了避免在第二半導(dǎo)體層407含硼且源區(qū)及漏區(qū)410含磷時在第二半導(dǎo)體層407與源 區(qū)及漏區(qū)410的界面形成PN結(jié)。或者，這是為了避免在硼和磷雙方都混入到第二半導(dǎo)體層 407時產(chǎn)生復(fù)合中心而發(fā)生漏電流。另外，通過在源區(qū)及漏區(qū)410與第一半導(dǎo)體層406之間具有不包含磷或硼等雜質(zhì) 元素的第二半導(dǎo)體層407，可以防止雜質(zhì)元素侵入成為溝道形成區(qū)域的第一半導(dǎo)體層406 中。源區(qū)及漏區(qū)410是以使第二半導(dǎo)體層407和源電極及漏電極層412實(shí)現(xiàn)歐姆接觸 為目的而設(shè)置的層。源區(qū)及漏區(qū)410由添加有磷的非晶硅或添加有磷的微晶硅等形成。另 夕卜，在形成P溝道型薄膜晶體管作為薄膜晶體管時，源區(qū)及漏區(qū)410由添加有硼的微晶硅或 添加有硼的非晶硅等形成。另外，對成為源區(qū)及漏區(qū)410的結(jié)晶性沒有特別的限定，既可以 為結(jié)晶半導(dǎo)體，又可以為非晶半導(dǎo)體，但優(yōu)選由結(jié)晶半導(dǎo)體形成。這是因為通過由結(jié)晶半導(dǎo) 體形成源區(qū)及漏區(qū)410使導(dǎo)通電流增大的緣故。另外，源區(qū)及漏區(qū)410優(yōu)選以2nm以上且 60nm以下的厚度形成。源電極及漏電極層412只要是導(dǎo)電材料就沒有特別的限定。作為導(dǎo)電材料，例如 可以使用鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹或鈧等金屬材料或以這些金屬材料為主要成分的合金 材料。或者，也可以使用添加有賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的結(jié)晶硅。注意，源電極及漏電 極層412可以由單層形成，也可以層疊多個層來形成。例如，既可使用在鋁層或銅層上層疊 有鈦層或鉬層的兩層的疊層結(jié)構(gòu)，又可使用由鈦層或鉬層夾持鋁層或銅層的三層的疊層結(jié) 構(gòu)?；蛘?，可以使用氮化鈦層代替鈦層。以下，說明本發(fā)明的一個方式的薄膜晶體管的制造方法。本發(fā)明的一個方式的薄膜晶體管具有結(jié)晶半導(dǎo)體。具有結(jié)晶半導(dǎo)體的η型薄膜晶 體管的載流子遷移率高于具有結(jié)晶半導(dǎo)體的P型薄膜晶體管的載流子遷移率。另外，通過 使形成在同一襯底上的所有薄膜晶體管的極性一致，可以抑制工序數(shù)。因此，這里將說明η 型薄膜晶體管的制造方法。但是，本發(fā)明不限于此。首先，在襯底400上形成柵電極層402。接著，形成覆蓋柵電極層402的氮化硅層 404Α(參照圖5Α)。柵電極層402可以通過濺射法或真空蒸鍍法在襯底400上形成導(dǎo)電層，在該導(dǎo)電層上通過光刻法或噴墨法等形成抗蝕劑掩模，并使用該抗蝕劑掩模對導(dǎo)電層進(jìn)行蝕刻來形 成?；蛘撸部梢酝ㄟ^使用噴墨法將銀、金或銅等的導(dǎo)電納米膏噴射到襯底上，進(jìn)行焙燒來 形成。另外，作為提高柵電極層402和襯底400的密合性并防止構(gòu)成柵電極層402的材料擴(kuò) 散到基底的阻擋金屬，也可以將上述金屬材料的氮化物層設(shè)置在襯底400和柵電極層402 之間。在此，在襯底400上形成導(dǎo)電層，通過采用使用光掩模形成的抗蝕劑掩模對導(dǎo)電層進(jìn) 行蝕刻，來形成柵電極層402。優(yōu)選的是，將柵電極層402加工為錐形狀。這是為了在后面的工序中在柵電極層 402上形成半導(dǎo)體層及源極布線(信號線)?？梢酝ㄟ^該工序同時形成柵極布線(掃描線)。 另外，掃描線是指選擇像素的布線。在以下的薄膜晶體管的制造工序中，在使用光刻法時，可以在襯底的整個表面形 成抗蝕劑，但是，通過在使用印刷法將抗蝕劑形成在形成抗蝕劑掩模的區(qū)域中之后進(jìn)行曝 光，可以節(jié)省抗蝕 劑，從而可以削減成本?；蛘?，也可以使用激光束直接圖形加工機(jī)使抗蝕 劑曝光，來代替使用曝光機(jī)使抗蝕劑曝光。氮化硅層404A通過使用CVD法或濺射法等形成。在使用CVD法形成氮化硅層404A 的步驟中，通過將3MHz至30MHz例如13. 56MHz、27. 12MHz的高頻功率，或者大于30MHz至 300MHz左右的VHF頻帶的高頻功率例如60MHz的高頻功率供給電極，產(chǎn)生輝光放電等離子 體?；蛘?，也可以使用IGHz以上的微波的高頻功率。通過使用VHF頻帶或微波的高頻功率， 可以提高成膜速度。另外，只要以脈沖振蕩或連續(xù)振蕩供給高頻功率即可?；蛘撸ㄟ^使HF 頻帶的高頻功率和VHF頻帶的高頻功率重疊，在大面積襯底上也可以降低等離子體的不均 勻性而提高均勻性，并且可以提高沉積速度。另外，通過使用頻率為IGHz以上的微波等離 子體CVD裝置形成氮化硅層404A，可以提高柵電極層402與源電極及和漏電極層412之間 的絕緣耐壓，從而可以得到可靠性高的薄膜晶體管。另外，氮化硅層404A的沉積時的溫度 可以從室溫到300°C左右，但是優(yōu)選為260°C以上且300°C以下左右的高溫，以提高薄膜晶 體管的電特性的可靠性。接著，在氮化硅層404A上形成氧化硅層404B(參照圖5B)。通過層疊形成氮化硅 層404A和氧化硅層404B，可以形成柵極絕緣層404。氧化硅層404B的厚度為能夠覆蓋氮 化硅層404A的表面并保持膜的狀態(tài)的程度的厚度以上到在后面說明的使柵電極層402露 出時不使對柵極絕緣層404進(jìn)行蝕刻的時間增加而導(dǎo)致處理能力極端下降的程度的厚度 (即，可以抑制為與對氮化硅層404A進(jìn)行蝕刻的時間相同程度的厚度)，優(yōu)選為2nm以上且 小于IOnm0關(guān)于氧化硅層404B，在使氮化硅層404A的表面氧化時，硅和氮之間的弱鍵合被切 斷，氮被氧取代，從而硅和氧鍵合?；蛘?，氮化硅層的懸空鍵和氧鍵合。根據(jù)這些反應(yīng)，可以 在氮化硅層404A的表面形成氧化硅層404B。在本實(shí)施方式中，通過將氧化硅層404B的表 面暴露在空氣中，可以使氮化硅層404A的表面氧化。例如，只要在預(yù)備室中將形成在襯底 400上的氮化硅層404A暴露在空氣中即可。只要將氮化硅層404A暴露在空氣中的時間為 能夠使氮化硅層404A的表面氧化的程度的時間即可。例如，優(yōu)選為1分鐘至24小時。將 氮化硅層404A的表面暴露在空氣中的時間越長，第一半導(dǎo)體層406的結(jié)晶性越高。另外， 通過加熱襯底400并將氮化硅層404A暴露在空氣中以使氮化硅層404A的表面氧化，可以 形成致密的氧化硅層404B。
接著，在氧化硅層404B上形成第一半導(dǎo)體層406A(參照圖5C)。在本實(shí)施方式中， 第一半導(dǎo)體層406A由微晶半導(dǎo)體形成。在等離子體處理裝置的處理室內(nèi)，將包含硅或鍺的 沉積氣體和氫混合，并且產(chǎn)生輝光放電等離子體，來形成微晶半導(dǎo)體層。或者，將包含硅或 鍺的沉積氣體、氫和稀有氣體如氦、氖、氪等混合，并且產(chǎn)生輝光放電等離子體，來形成微晶 半導(dǎo)體層。通過稀釋成氫流量是包含硅或鍺的沉積氣體流量的10倍以上且2000倍以下， 優(yōu)選是10倍以上且200倍以下，形成微 晶硅、微晶硅鍺或微晶鍺等。此時的沉積溫度為室 溫以上且300°C以下，優(yōu)選為200°C以上且280°C以下。因為柵極絕緣層404的最外表面為氧化硅層404B，所以從柵極絕緣層404的表面 促進(jìn)第一半導(dǎo)體層406A的結(jié)晶生長。結(jié)果，可以從柵極絕緣層404的表面正上形成結(jié)晶性 高的微晶半導(dǎo)體層，從而可以提高薄膜晶體管的導(dǎo)通電流和場效應(yīng)遷移率。再者，通過減小 氧化硅層404B的厚度，用來使柵電極層402露出的對柵極絕緣層進(jìn)行蝕刻的時間不會變 長，因此可以提高處理能力。第一半導(dǎo)體層406A的厚度優(yōu)選為3nm以上且IOOnm以下，更優(yōu)選為5nm以上且 50nm以下。這是因為如下緣故如果第一半導(dǎo)體層406A的厚度太薄，則薄膜晶體管的導(dǎo)通 電流下降；如果第一半導(dǎo)體層406A的厚度太厚，則薄膜晶體管在高溫下工作時截止電流上 升。通過將第一半導(dǎo)體層406A的厚度設(shè)定為3nm以上且IOOnm以下，優(yōu)選為5nm以上且 50nm以下，可以調(diào)整薄膜晶體管的導(dǎo)通電流和截止電流。可以與形成柵極絕緣層404的氮化硅層404A時同樣地產(chǎn)生形成第一半導(dǎo)體層 406A時的輝光放電等離子體。作為含硅或鍺的沉積氣體的典型例，有硅烷(SiH4)、乙硅烷(Si2H6)、鍺烷(GeH4)、 乙鍺烷(Ge2H6)等。若在第一半導(dǎo)體層406A的材料氣體中混合氦、氬、氖、氪、氙等稀有氣體，則第一 半導(dǎo)體層406A的沉積速度得到提高。通過提高沉積速度，混入到第一半導(dǎo)體層406A的雜 質(zhì)量減少，因此可以提高第一半導(dǎo)體層406A的結(jié)晶性。由此，可以提高薄膜晶體管的導(dǎo)通 電流和場效應(yīng)遷移率，并且可以提高處理能力。另外，第一半導(dǎo)體層406A也可以在不相同的兩個以上的條件下形成。例如，也可 以在第一條件下形成第一半導(dǎo)體層406A的一部分之后，在稀釋率低于第一條件的條件下 形成第一半導(dǎo)體層406A的其他部分?；蛘撸部梢栽诘谝粭l件下形成第一半導(dǎo)體層406A 的一部分之后，在稀釋率高于第一條件的條件下形成第一半導(dǎo)體層406A的其他部分。另外，在形成第一半導(dǎo)體層406A之前，通過對CVD裝置的處理室內(nèi)的氣體進(jìn)行排 氣且導(dǎo)入含硅或鍺的沉積氣體，去除處理室內(nèi)的雜質(zhì)，可以減少以后形成的薄膜晶體管的 柵極絕緣層404和第一半導(dǎo)體層406A中的雜質(zhì)，從而可以提高薄膜晶體管的電特性。接著，在第一半導(dǎo)體層406A上層疊形成混合區(qū)域408A和包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域 409A,來形成第二半導(dǎo)體層407A (參照圖5D)。接著，在第二半導(dǎo)體層407A上形成雜質(zhì)半導(dǎo) 體層410A。接著，在雜質(zhì)半導(dǎo)體層410A上形成抗蝕劑掩模420。因為第一半導(dǎo)體層406A由微晶半導(dǎo)體層形成，所以以該微晶半導(dǎo)體層作為晶種， 在部分地進(jìn)行結(jié)晶生長的條件下，形成第二半導(dǎo)體層407A。在等離子體處理裝置的處理室內(nèi)，通過混合含硅或鍺的沉積氣體、氫和含氮的氣 體并產(chǎn)生輝光放電等離子體，形成第二半導(dǎo)體層407A。作為含氮的氣體，有氨、氮、氟化氮、氯化氮、氯胺、氟胺等?？梢耘c柵極絕緣層404的氮化硅層404A同樣地產(chǎn)生輝光放電等離 子體。此時，含硅或鍺的沉積氣體與氫的流量比與第一半導(dǎo)體層406A同樣地使用形成 微晶半導(dǎo)體層的條件，并且使用含氮的氣體作為材料氣體，從而與第一半導(dǎo)體層406A的沉 積條件相比，可以抑制結(jié)晶生長。結(jié)果，可以形成混合區(qū)域408A和包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域 409A。另外，包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409A是缺陷少且價電子帶帶端的能級尾(tail)的斜 率陡峭的秩序性高的半導(dǎo)體層。
這里，形成第二半導(dǎo)體層407A的條件為例如，氫的流量是含硅或鍺的沉積氣體的 流量的10倍以上且2000倍以下，優(yōu)選為10倍以上且200倍以下。另外，形成一般的非晶 半導(dǎo)體層的條件為例如，氫的流量是含硅或鍺的沉積氣體的流量的0倍以上且5倍以下。另外，通過在第二半導(dǎo)體層407A的材料氣體中混合氦、氖、氬、氙或氪等稀有氣 體，可以提高成膜速度。第二半導(dǎo)體層407A的厚度可以為50nm以上且350nm以下，優(yōu)選為120nm以上且 250nm以下。另外，因為在第二半導(dǎo)體層407A的沉積初期中，材料氣體中含有含氮的氣體，所 以部分地抑制結(jié)晶生長而使錐形狀的微晶半導(dǎo)體區(qū)域生長，并且形成填充在該錐形狀的微 晶半導(dǎo)體區(qū)域之間的非晶半導(dǎo)體區(qū)域。像這樣，微晶半導(dǎo)體區(qū)域和非晶半導(dǎo)體區(qū)域混合在 一起的區(qū)域為混合區(qū)域408A。然后，錐形狀的微晶半導(dǎo)體區(qū)域的結(jié)晶生長停止，形成不包含 微晶半導(dǎo)體區(qū)域而只有非晶半導(dǎo)體區(qū)域的區(qū)域。像這樣，不包含微晶半導(dǎo)體區(qū)域而只形成 有非晶半導(dǎo)體區(qū)域的區(qū)域為包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409A。這種條件相當(dāng)于上述“部分地進(jìn) 行結(jié)晶生長的條件”。另外，也可以在錐形狀的微晶半導(dǎo)體區(qū)域生長之前，以第一半導(dǎo)體層 406為晶種，在整個第一半導(dǎo)體層406上沉積微晶半導(dǎo)體層。另外，這里，在第二半導(dǎo)體層407A的材料氣體中混合含氮的氣體而形成第二半導(dǎo) 體層407A，但是作為形成第二半導(dǎo)體層407A的另一方法，可以將第一半導(dǎo)體層406A的表面 暴露在含氮的氣體中，使氮吸附到第一半導(dǎo)體層406A的表面，以含硅或鍺的沉積氣體和氫 作為材料氣體進(jìn)行輝光放電，來形成具有混合區(qū)域408A和包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409A的 第二半導(dǎo)體層407A。因為雜質(zhì)半導(dǎo)體層410A成為圖IA和IB所示的源區(qū)及漏區(qū)410，所以可以適當(dāng)?shù)?使用作為源區(qū)及漏區(qū)410的材料舉出的材料。雜質(zhì)半導(dǎo)體層410A可以通過使引入到等離 子體CVD裝置的處理室內(nèi)的材料氣體包含賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素來形成。在形成其導(dǎo) 電型為η型的薄膜晶體管時，添加例如磷作為雜質(zhì)元素即可，可以對氫化硅添加磷化氫(化 學(xué)式PH3)等包含賦予η型導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的氣體來形成。在形成其導(dǎo)電型是ρ型的薄 膜晶體管時，添加例如硼作為雜質(zhì)元素即可，可以對氫化硅添加乙硼烷(化學(xué)式=B2H6)等包 含賦予P型導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的氣體來形成。這里，參照等離子體CVD裝置的概略圖(參照圖7)和時序圖說明從第一半導(dǎo)體層 406Α到雜質(zhì)半導(dǎo)體層410Α的形成工序。圖7所示的等離子體CVD裝置161連接于氣體供給單元150和排氣單元151，并且 具備處理室141、載物臺142、氣體供給部143、簇射極板(showerplate) 144、排氣口 145、上 部電極146、下部電極147、交流電源148以及溫度控制部149。將成膜的襯底140配置在下部電極147上。
處理室141由具有剛性的材料形成，并以可以對其內(nèi)部進(jìn)行真空排氣的方式構(gòu) 成。在處理室141中具備有上部電極146和下部電極147。另外，雖然在圖7中示出了電容 耦合型(平行平板型)的結(jié)構(gòu)，但是只要是通過供給兩種以上不同的高頻功率而可以在處 理室141的內(nèi)部產(chǎn)生等離子體的結(jié)構(gòu)，就可以應(yīng)用電感耦合型等的其他結(jié)構(gòu)。在使用圖7所示的等離子體CVD裝置進(jìn)行處理時，從氣體供給部143將預(yù)定的氣 體引入。引入的氣體經(jīng)過簇射極板144引入到處理室141中。利用連接到上部電極146和 下部電極147的交流電源148，供給高頻功率，使得處理室141內(nèi)的氣體被激發(fā)，而產(chǎn)生等離 子體。另外，使用連接于真空泵的排氣口 145排出處理室141內(nèi)的氣體。另外，通過使用溫 度控制部149，可以一邊加熱被處理物一邊進(jìn)行等離子體處理。氣體供給單元150包括被氣體填充的汽缸152、壓力調(diào)節(jié)閥153、停止閥154以及 質(zhì)量流量控制器155等。在處理室141內(nèi)，在上部電極146和襯底140之間具有簇射極板 144。該簇射極板144加工成板狀并設(shè)置有多個細(xì)孔。引入到上部電極146的氣體經(jīng)過內(nèi) 部的中空結(jié)構(gòu)，從簇射極板144的細(xì)孔引入到處理室141內(nèi)。連接到處理室141的排氣單元151具有進(jìn)行真空排氣的功能和在反應(yīng)氣體流過時 控制處理室141內(nèi)保持預(yù)定壓力的功能。排氣單元151包括閥156、導(dǎo)氣閥(conductance valve) 157、渦輪分子泵158、干燥泵159等。另外，雖然未圖示，但是在并聯(lián)配置閥156和導(dǎo) 氣閥157時，通過關(guān)閉閥156并使導(dǎo)氣閥157工作，可以控制排氣速度，將處理室141的壓 力保持在預(yù)定范圍內(nèi)。此外，通過打開傳導(dǎo)性高的閥156，可以將處理室141內(nèi)控制為預(yù)定 的壓力。另外，在對處理室141進(jìn)行排氣直到其壓力成為低于10_5Pa的壓力時，優(yōu)選一起使 用低溫泵160。此外，在作為極限真空度進(jìn)行排氣到超高真空時，也可以對處理室141的內(nèi) 壁進(jìn)行鏡面加工，并且設(shè)置焙燒用的加熱器以減少氣體從內(nèi)壁釋放。另外，若如圖7所示那樣以覆蓋處理室141的整個內(nèi)壁而成(淀積)膜的方式進(jìn) 行預(yù)涂處理，則可以防止附著在處理室141內(nèi)壁的雜質(zhì)或構(gòu)成處理室141內(nèi)壁的雜質(zhì)混入 到元件中。另外，在此產(chǎn)生的等離子體可以使用如RF(3MHz至30MHz，例如13. 56MHz、27MHz) 等離子體、VHF等離子體(30MHz至300MHz，例如60MHz)、微波(IGHz以上，例如2. 45GHz)等 離子體。另外，優(yōu)選以脈沖振蕩產(chǎn)生等離子體。此外，裝置也可以連接有預(yù)備室。若在形成成為各層的膜之前在預(yù)備室中加熱襯 底，則可以縮短在各處理室中的形成膜之前的加熱時間，可以提高處理能力。另外，在作為等離子體CVD裝置使用多室等離子體CVD裝置時，可以在各處理室中 形成一種層或其組成類似的多種層。因此，可以在界面不被已形成的層的殘留物及漂浮在 大氣中的雜質(zhì)污染的狀態(tài)下形成層疊膜。另外，優(yōu)選使用氟基對等離子體CVD裝置的處理室141內(nèi)部進(jìn)行清洗。另外，優(yōu)選 在形成成為各層的膜之前在處理室141內(nèi)形成保護(hù)膜。圖8示出從氮化硅層404A到雜質(zhì)半導(dǎo)體層410A的形成工序的時序圖。首先，在等離子體CVD裝置的處理室141內(nèi)對形成有柵電極層402的襯底400進(jìn)行 加熱，并且將用來形成氮化硅層404A的材料氣體引入處理室141內(nèi)(圖8的預(yù)處理170)。在此，作為一例，引入將SiH4氣體的流量設(shè)定為40sCCm、將H2氣體的流量設(shè)定為500sCCm、 將N2氣體的流量設(shè)定為550sCCm并且將NH3氣體的流量設(shè)定為HOsccm的材料氣體并使其 穩(wěn)定，將處理室141內(nèi)的壓力設(shè)定為lOOPa，將襯底溫度設(shè)定為280°C，將RF電源頻率設(shè)定 為13. 56MHz，將RF電源的功率為370W，進(jìn)行等離子體放電，來形成大約300nm的氮化硅層 404A。然后，只停止SiH4氣體的引入，并且在幾秒后(這里是5秒后)停止等離子體放電 (圖8的氮化硅層形成171)。注意，使用N2氣體和NH3氣體中的任一種即可，在混合它們使 用時適當(dāng)?shù)卣{(diào)整流量即可。另外，也可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整引入H2氣體時的流量，在不需要時不 引入H2氣體。
接著，將襯底從處理室141搬出到負(fù)載鎖定室并暴露在大氣氣氛中，使氮化硅層 404A的表面氧化，從而在氮化硅層404A的表面形成氧化硅層404B (圖8的襯底搬出172)。接著，將用來形成第一半導(dǎo)體層406A的材料氣體引入到處理室141內(nèi)(圖8的氣 體置換175)。接著，在氧化硅層404B的整個面上形成第一半導(dǎo)體層406A。首先，將用來形成第 一半導(dǎo)體層406A的材料氣體引入處理室141內(nèi)。在此，作為一例，引入將SiH4氣體的流量設(shè) 定為IOsccmjf H2氣體的流量設(shè)定為1500SCCm、并且將Ar氣體的流量設(shè)定為1500sCCm的 材料氣體并使它穩(wěn)定，并且將處理室141內(nèi)的壓力設(shè)定為280Pa，將襯底溫度設(shè)定為280°C， 將RF電源頻率設(shè)定為13. 56MHz，將RF電源的功率設(shè)定為50W，進(jìn)行等離子體放電，來形 成成為第一半導(dǎo)體層406A的微晶硅層。然后，與上述氮化硅層404A等的形成同樣，只停 止SiH4氣體的引入，并且在幾秒后(這里是5秒后)停止等離子體放電(圖8的硅層形 成176)。然后，排出這些氣體，引入用來形成第二半導(dǎo)體層407A的氣體(圖8的氣體置換 177)。注意，不局限于此，也不一定要進(jìn)行氣體置換。接著，在第一半導(dǎo)體層406A的整個面上形成第二半導(dǎo)體層407A。首先，將用來形 成第二半導(dǎo)體層407A的材料氣體引入處理室141內(nèi)。在此，作為一例，引入將SiH4氣體的 流量設(shè)定為30SCCm、將H2氣體的流量設(shè)定為1475SCCm、并且將使用H2氣體稀釋到IOOOppm 的NH3氣體的流量設(shè)定為25sCCm的材料氣體并使它穩(wěn)定，并且將處理室141內(nèi)的壓力設(shè)定 為280Pa，將襯底溫度設(shè)定為280°C，將RF電源頻率設(shè)定為13. 56MHz，將RF電源的功率設(shè)定 為50W，進(jìn)行等離子體放電，來形成成為第二半導(dǎo)體層407A的硅層。然后，與上述氮化硅層 404A等的形成同樣，只停止SiH4氣體的引入，并且在幾秒后(這里是5秒后)停止等離子 體放電(圖8的第二半導(dǎo)體層形成178)。然后，排出這些氣體，引入用來形成包含成為施主 的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層410A的氣體(圖8的氣體置換179)。接著，在第二半導(dǎo)體層407A的整個面上形成包含成為施主的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半 導(dǎo)體層410A。首先，將用來形成包含成為施主的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層410A的材料氣體 引入處理室141內(nèi)。在此，作為一例，引入將SiH4氣體的流量設(shè)定為lOOsccm、將使用吐氣 體將PH3氣體的流量稀釋到0. 5vol %的混合氣體的流量設(shè)定為170sCCm的材料氣體并使它 穩(wěn)定，并且將處理室141內(nèi)的壓力設(shè)定為170Pa，將襯底溫度設(shè)定為280°C，將RF電源頻率 設(shè)定為13. 56MHz，將RF電源的功率設(shè)定為60W，進(jìn)行等離子體放電，來形成包含成為施主的 雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層410A。然后，與上述的氮化硅層404A等的形成同樣，只停止SiH4 氣體的引入，并且在幾秒后(這里是5秒后)停止等離子體放電(圖8的雜質(zhì)半導(dǎo)體層形 成180)。然后，排出這些氣體(圖8的排氣181)。另外，若將用來形成雜質(zhì)半導(dǎo)體層410A的SiH4氣體與H2氣體的流量比設(shè)定為與第一半導(dǎo)體層406A相同程度時，可以由結(jié)晶半導(dǎo)體形成雜質(zhì)半導(dǎo)體層410A，因此是優(yōu)選的。如此，可以形成氮化硅層404A直到雜質(zhì)半導(dǎo)體層410A。抗蝕劑掩模420可以使用光刻法來形成?；蛘撸部梢允褂脟娔ǖ葋硇纬?。接著，使用抗蝕劑掩模420對第一半導(dǎo)體層406A、第二半導(dǎo)體層407A和雜質(zhì)半導(dǎo) 體層410A進(jìn)行蝕刻。通過該處理，將第一半導(dǎo)體層406A、第二半導(dǎo)體層407A和雜質(zhì)半導(dǎo) 體層410A分離到各個元件，來形成具有第一半導(dǎo)體層406、由混合區(qū)域408和包含非晶半 導(dǎo)體的區(qū)域409B形成的第二半導(dǎo)體層407B以及雜質(zhì)半導(dǎo)體層410B的層疊體422 (參照圖 6A)。此后，去除抗蝕劑掩模420。注意，在該蝕刻處理中，優(yōu)選以具有第一半導(dǎo)體層406、第二半導(dǎo)體層407B及雜質(zhì) 半導(dǎo)體層410B的層疊體422成為錐形狀的方式進(jìn)行蝕刻。將錐形角設(shè)定為30°以上且 90°以下，優(yōu)選為40°以上且80°以下。通過使側(cè)面成為錐形狀，還可以提高在后面的工 序中形成在這些上的層(例如，布線層)的覆蓋率。從而，可以防止因高低差而發(fā)生的布線 斷開等。接著，在雜質(zhì)半導(dǎo)體層410B和柵極絕緣層404上形成導(dǎo)電層412A，然后，在導(dǎo)電層 412A上形成抗蝕劑掩模424(參照圖6B)。之后，對導(dǎo)電層412A進(jìn)行圖案形成，成為源電極 及漏電極層412。導(dǎo)電層412A可以適當(dāng)?shù)厥褂门c圖IA和IB所示的源電極及漏電極層412相同的 材料。導(dǎo)電層412A通過濺射法或真空蒸鍍法等形成。或者，導(dǎo)電層412A也可以通過絲網(wǎng) 印刷法或噴墨法等噴射銀、金或銅等的導(dǎo)電納米膏并進(jìn)行焙燒來形成?？刮g劑掩模424與抗蝕劑掩模420同樣地通過光刻法或噴墨法形成。接著，通過使用抗蝕劑掩模424對導(dǎo)電層412A進(jìn)行蝕刻，形成源電極及漏電極層 412。蝕刻優(yōu)選使用濕蝕刻。通過濕蝕刻，導(dǎo)電層412A從抗蝕劑掩模424露出的部分被各 向同性地蝕刻。該源電極及漏電極層412不僅構(gòu)成薄膜晶體管的源電極及漏電極，而且構(gòu) 成源極布線(信號線)。接著，在形成有抗蝕劑掩模424的狀態(tài)下對雜質(zhì)半導(dǎo)體層410B和包含非晶半導(dǎo)體 的區(qū)域409B進(jìn)行蝕刻，形成源區(qū)及漏區(qū)410和背溝道部(在圖IB中作為背溝道部432而 示出的部分)。由此，形成源區(qū)及漏區(qū)410。另外，包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409B在其一部分 殘留的狀態(tài)下被蝕刻，來形成包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409。在此，蝕刻優(yōu)選進(jìn)行使用含氧氣體的干蝕刻。通過使用含氧氣體，可以一邊使抗蝕 劑掩?？s退一邊對雜質(zhì)半導(dǎo)體層410B和包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409B進(jìn)行蝕刻，從而可以 將源區(qū)及漏區(qū)410和包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409形成為錐形狀。作為蝕刻氣體，例如，優(yōu)選 使用在CF4中含氧的蝕刻氣體或在氯中含氧的蝕刻氣體。通過將源區(qū)及漏區(qū)410和包含非 晶半導(dǎo)體的區(qū)域409形成為錐形狀來防止電場集中，從而可以降低截止電流。另外，也可以對導(dǎo)電層412A、雜質(zhì)半導(dǎo)體層410B和包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409B各 自的一部分進(jìn)行干蝕刻，來代替上述工序。此時，源電極及漏電極層412的側(cè)面和源區(qū)及漏 區(qū)410的側(cè)面成為大致一致的形狀?；蛘?，也可以使用如下方法使用抗蝕劑掩模424對導(dǎo)電層412A進(jìn)行蝕刻，來形成 源電極及漏電極層412，在去除抗蝕劑掩模424后，對雜質(zhì)半導(dǎo)體層410B和包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409B的一部分進(jìn)行蝕刻。通過進(jìn)行該蝕刻，由于使用源電極及漏電極層412對雜質(zhì) 半導(dǎo)體層410B進(jìn)行蝕刻，因此源電極及漏電極層412的側(cè)面和源區(qū)及漏區(qū)410的側(cè)面成為 大致一致的形狀。雖然包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409的一部分被蝕刻而設(shè)置有凹部，但是優(yōu)選將其厚 度設(shè)定為不使混合區(qū)域408露出且與凹部重疊的包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409的至少有一部 分殘留的厚度。接著，去除抗 蝕劑掩模424 (參照圖6C)。另外，因為在蝕刻工序中產(chǎn)生的副生成物、抗蝕劑掩模的渣滓和剝離液等附著或 沉積在源區(qū)和漏區(qū)之間的包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域409的表面等，而使薄膜晶體管的截止電 流增大，所以為了去除它們而優(yōu)選進(jìn)行低損傷條件、優(yōu)選為無偏壓的干蝕刻?；蛘?，也可以 對圖IB中作為背溝道部432而示出的部分進(jìn)行等離子體處理?；蛘?，也可以進(jìn)行清洗。或 者，這些工序也可以組合而使用。通過上述工序，可以制造溝道蝕刻型的薄膜晶體管。然后，通過對柵極絕緣層404的一部分進(jìn)行蝕刻，使柵電極層402露出，從而可以 形成連接于柵電極層402的連接端子。另外，在如上所述那樣制造了薄膜晶體管之后，也可以在該薄膜晶體管上形成絕 緣層，對該絕緣層的一部分進(jìn)行蝕刻，使源電極及漏電極層412和柵電極層402露出，從而 形成連接源電極及漏電極層412和柵電極層402的連接布線。為了得到在這些工序中不使用來使柵電極層402露出的對柵極絕緣層404進(jìn)行蝕 刻的時間增大而導(dǎo)致處理能力極端下降的程度的厚度(即，可以抑制為與對氮化硅層404A 進(jìn)行蝕刻的時間相同程度的厚度)，優(yōu)選的是，例如將氧化硅層404B形成為2nm以上且小于 IOnm的厚度。通過上述工序，可以在提高薄膜晶體管及具有該薄膜晶體管的元件襯底或顯示裝 置的制造工序的處理能力的同時，制造截止電流低且導(dǎo)通電流及場效應(yīng)遷移率高的薄膜晶 體管。并且，可以高量產(chǎn)性地制造這種薄膜晶體管。實(shí)施方式2在實(shí)施方式1中說明的氧化處理不局限于實(shí)施方式1所說明的氧化處理。在本實(shí) 施方式中，說明在含氧的氣氛中產(chǎn)生等離子體并將被氧化表面暴露在該等離子體中的氧化 處理的一個方式。首先，與實(shí)施方式1同樣，在襯底400上形成柵電極層402和氮化硅層404A (參照 圖5A)。接著，在含氧的氣氛中產(chǎn)生等離子體，將氮化硅層404A暴露在該等離子體中，使氮 化硅層404A的表面氧化，從而可以形成氧化硅層404B。這里，產(chǎn)生等離子體的氣氛只要是包含氧原子的氣氛即可。作為產(chǎn)生等離子體的 氣氛，例如可以使用氧氣氛、氮氧化物(一氧化氮、二氧化氮、一氧化二氮、三氧化二氮、四 氧化二氮、五氧化二氮等)的氣氛、硫氧化物(一氧化硫、二氧化硫、三氧化硫等)的氣氛。 或者，也可以采用在這些氣氛中含有稀有氣體(氬、氖、氙等)或氮等的混合氣體氣氛，例如 也可以使用大氣氣氛。優(yōu)選在氣氛中含有大量氧氣或含氧的氣體。或者，也可以使用水等離子體。通過將以水為主要成分的氣體如水蒸氣等引入到 處理室，產(chǎn)生等離子體，從而產(chǎn)生水等離子體。另外，也可以在上述產(chǎn)生等離子體的氣氛中引入水蒸氣等來產(chǎn)生水等離子體。另外，這里作為產(chǎn)生等離子體的裝置，例如有等離子體CVD裝置。這里，若使用形 成氮化硅層404A的等離子體CVD裝置進(jìn)行等離子體處理，則可以共用裝置，因此是優(yōu)選的。另外，若使用能夠產(chǎn)生表面波等離子體的裝置作為產(chǎn)生等離子體的裝置，可以在 不損傷被氧化表面的條件下進(jìn)行等離子體處理。因此，如實(shí)施方式1所說明的那樣，在被 氧化表面為柵極絕緣層的一部分的氮化硅 層時，通過使用表面波等離子體進(jìn)行等離子體處 理，可以減少對氮化硅層的損傷?？傊?，如本實(shí)施方式所說明那樣，通過使用含氧的等離子體進(jìn)行氧化處理，可以在 氮化硅層上形成氧化硅層。實(shí)施方式3在實(shí)施方式1中說明的氧化處理不局限于實(shí)施方式1及實(shí)施方式2所說明的氧化 處理。在本實(shí)施方式中，說明氧化處理的一個方式。首先，與實(shí)施方式1同樣，在襯底400上形成柵電極層402和氮化硅層404A (參照 圖5A)。接著，在處理室內(nèi)產(chǎn)生臭氧，將氮化硅層404A暴露在該臭氧中，使氮化硅層404A的 表面氧化，可以形成氧化硅層404B。另外，既可在處理室內(nèi)產(chǎn)生臭氧之后將襯底搬入處理室 內(nèi)，又可在將襯底搬入處理室內(nèi)之后產(chǎn)生臭氧。另外，臭氧是指由三個氧原子組成的氧的同素異形體。這里，對臭氧的產(chǎn)生方法沒有特別的限制，可以使用各種方法。例如，通過將紫外 光照射到氧氣(或含氧氣體)或在氧氣(或含氧氣體)中進(jìn)行放電，可以產(chǎn)生臭氧。優(yōu)選 產(chǎn)生短波長的紫外光。例如，通過使用汞燈，可以產(chǎn)生波長為253. 7nm和波長為365. Onm的 紫外光。另外，在進(jìn)行放電時，可以將氧氣(或含氧氣體)引入到兩塊電極板(被電介質(zhì)覆 蓋的電極板)之間并施加交流的高電壓而引起無聲放電，來使電極板之間的氧分子離解并 將它與另一氧分子復(fù)合，以產(chǎn)生臭氧?；蛘撸?，也可以通過稀硫酸的電解或水的電解而產(chǎn)生臭氧?；蛘?，也可以使用空氣代替上述氧氣(或含氧氣體)。就是說，也可以通過將紫外 光照射到大氣氣氛中或者在大氣氣氛中進(jìn)行放電，產(chǎn)生臭氧。總之，如本實(shí)施方式所說明那樣，通過使用臭氧進(jìn)行氧化處理，可以在氮化硅層上 形成氧化硅層。實(shí)施方式4在實(shí)施方式1中說明的氧化處理不局限于實(shí)施方式1至實(shí)施方式3所說明的氧化 處理。在本實(shí)施方式中，說明氧化處理的一個方式。首先，與實(shí)施方式1同樣，在襯底400上形成柵電極層402和氮化硅層404A (參照 圖5A)。接著，將襯底400搬出到處理室外，將氮化硅層404A暴露在臭氧水中，使氮化硅層 404A的表面氧化，可以形成氧化硅層404B。另外，臭氧水是指將臭氧溶解于水中而生成的臭氧的水溶液，例如，可以通過鼓泡 制造。另外，可以使用實(shí)施方式3所說明的方法產(chǎn)生臭氧。另外，對這里使用的臭氧水的濃度沒有特別的限制，只要是能夠使氮化硅層404A 氧化的程度的濃度即可。優(yōu)選使用Ippm以上且20ppm以下、更優(yōu)選為5ppm以上且15ppm 以下的濃度的臭氧水。
總之，如本實(shí)施方式所說明那樣，通過使用臭氧水進(jìn)行氧化處理，可以在氮化硅層 上形成氧化硅層。實(shí)施方式5 也可以在氮化硅層上形成氧化硅層，來代替實(shí)施方式1所說明的氧化處理。在本 實(shí)施方式中，說明這種方式。首先，與實(shí)施方式1同樣，在襯底400上形成柵電極層402和氮化硅層404A (參照 圖5A)。接著，在氮化硅層404A上形成氧化硅層404B。氧化硅層404B的厚度只要是能夠 維持作為膜的狀態(tài)的程度的厚度即可，只要是在形成接觸孔時不使處理能力顯著下降的程 度的厚度即可。因此，氧化硅層的厚度優(yōu)選為2nm以上且IOnm以下。這里，例如，氧化硅層404B與氮化硅層404A同樣地使用CVD法形成，優(yōu)選使用等 離子體CVD法而形成。另外，作為氧化硅層404B的形成方法，例如，也可以使用四乙氧基硅烷(TE0S 化 學(xué)式Si(OC2H5)4)作為材料氣體。另外，作為形成方法，也可以使用常壓CVD法等。另外，也可以使用氧氮化硅層代替形成在氮化硅層404A上的氧化硅層404B。作為 一例，引入將SiH4的流量設(shè)定為5sCCm、將N2O的流量設(shè)定為eOOsccm的材料氣體并使它穩(wěn) 定，并且將處理室內(nèi)的壓力設(shè)定為25Pa，將溫度設(shè)定為280°C，進(jìn)行30W的等離子體放電，可 以形成氧氮化硅層。總之，如本實(shí)施方式所說明那樣，可以在氮化硅層上形成氧化硅層或氧氮化硅層， 來代替氧化處理。實(shí)施方式6在本實(shí)施方式中，說明本發(fā)明的一個方式的薄膜晶體管的制造方法且與其他實(shí)施 方式不同的方法。具體而言，通過使用具有厚度不同的區(qū)域的抗蝕劑掩模，可以減少制造薄 膜晶體管時的光掩模數(shù)。首先，與實(shí)施方式2同樣，形成覆蓋柵電極層702的柵極絕緣層704，在柵極絕緣層 704上形成第一半導(dǎo)體層706A、第二半導(dǎo)體層707A及雜質(zhì)半導(dǎo)體層710A。然后，在雜質(zhì)半 導(dǎo)體層710A上形成導(dǎo)電層712A。此外，柵極絕緣層704由氮化硅層704A及氧化硅層704B 形成。此外，第二半導(dǎo)體層707A由混合區(qū)域708A及包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域709A形成。接著，在導(dǎo)電層712A上形成抗蝕劑掩模720(參照圖10A)。在本實(shí)施方式中的抗 蝕劑掩模720是具有凹部或凸部的抗蝕劑掩模。換言之，也可以說是由厚度不同的多個區(qū) 域(這里是兩個區(qū)域)構(gòu)成的抗蝕劑掩模。在抗蝕劑掩模720中，將厚的區(qū)域稱為抗蝕劑 掩模720的凸部，而將薄的區(qū)域稱為抗蝕劑掩模720的凹部。在抗蝕劑掩模720中，在形成源電極及漏電極層712的區(qū)域中形成凸部，在沒有源 電極及漏電極層712且使第二半導(dǎo)體層707A露出而形成的區(qū)域中形成凹部?？梢允褂枚嗉壔叶妊谀硇纬煽刮g劑掩模720。下面，參照圖12對多級灰度掩模 進(jìn)行說明。多級灰度掩模是指能夠以多級光量進(jìn)行曝光的掩模，例如有以曝光區(qū)域、半曝光 區(qū)域及未曝光區(qū)域的三級光量進(jìn)行曝光的多級灰度掩模。通過使用多級灰度掩模，可以以 一次曝光及顯影步驟形成具有多種(例如兩種)厚度的抗蝕劑掩模。由此，通過使用多級 灰度掩模，可以削減光掩模的數(shù)目。
圖12A及圖12B是典型的多級灰度掩模的截面圖。圖12A示出灰色調(diào)掩模740，圖 12B示出半色調(diào)掩模745。圖12A所示的灰色調(diào)掩模740包括在具有透光性的襯底741上用遮光膜形成的遮 光部742、以及使用遮光膜的圖案設(shè)置的衍射光柵部743。衍射光柵部743具有以用于曝光的光的分辨率極限以下的間隔設(shè)置的狹縫、點(diǎn)或 網(wǎng)眼等，從而調(diào)整光的透過率。注意，設(shè)置在衍射光柵部743的狹縫、點(diǎn)或網(wǎng)眼可以是周期 性的，也可以是非周期性的。作為具有透光性的襯底741，可以使用石英等。構(gòu)成遮光部742及衍射光柵部743 的遮光膜使用金屬材料形成即可，優(yōu)選使用鉻或氧化鉻等來設(shè)置。在對灰色調(diào)掩模740照射用于曝 光的光的情況下，如圖12A所示，與遮光部742重 疊的區(qū)域中的透光率為0 %，而遮光部742及衍射光柵部743均未設(shè)置的區(qū)域中的透光率為 100 %。此外，衍射光柵部743中的透光率大致為10 %至70 %的范圍，可以根據(jù)衍射光柵的 狹縫、點(diǎn)或網(wǎng)眼等的間隔加以調(diào)整。圖12B所示的半色調(diào)掩模745包括在具有透光性的襯底746上用半透光膜形成的 半透光部747、以及使用遮光膜形成的遮光部748構(gòu)成。半透光部747可以使用MoSiN、MoSi、MoSiO、MoSiON、CrSi等形成。遮光部748使 用與灰色調(diào)掩模的遮光膜同樣的金屬材料形成即可，優(yōu)選使用鉻或氧化鉻等來設(shè)置。在對半色調(diào)掩模745照射用于曝光的光的情況下，如圖12B所示，與遮光部748重 疊的區(qū)域中的透光率為0%，而遮光部748及半透光部747均未設(shè)置的區(qū)域中的透光率為 100 %。此外，半透光部747的透光率大致在10 %至70 %的范圍內(nèi)，可以根據(jù)形成的材料的 種類或形成的膜的厚度等加以調(diào)整。通過使用多級灰度掩模進(jìn)行曝光和顯影，可以形成具有厚度不同的區(qū)域的抗蝕劑 掩模720。但是，不局限于此，還可以不使用多級灰度掩模地形成抗蝕劑掩模720。接著，通過使用抗蝕劑掩模720進(jìn)行蝕刻，形成第一半導(dǎo)體層706、第二半導(dǎo)體層 707B、雜質(zhì)半導(dǎo)體層710B及導(dǎo)電層712B(參照圖10B)。此外，第二半導(dǎo)體層707B由混合區(qū) 域708B及包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域709B形成。接著，通過使抗蝕劑掩模720縮退(縮小)，形成抗蝕劑掩模724 (參照圖10B)。為 了使抗蝕劑掩模720縮退(縮小)，進(jìn)行使用氧等離子體的灰化等即可。接著，通過使用抗蝕劑掩模724對導(dǎo)電層712B進(jìn)行蝕刻，形成源電極層及漏電極 層712 (參照圖10C)。接著，通過對雜質(zhì)半導(dǎo)體層710B及第二半導(dǎo)體層707B的一部分進(jìn)行蝕刻，形成源 區(qū)及漏區(qū)710及包含非晶半導(dǎo)體的區(qū)域709 (參照圖11A)。然后，去除抗蝕劑掩模724 (參 照圖11B)?？傊?，如本實(shí)施方式所說明，通過使用多級灰度掩模，可以制造薄膜晶體管。通過 使用多級灰度掩模，可以縮減所使用的光掩模的數(shù)目。實(shí)施方式7在本實(shí)施方式中，參照附圖對顯示面板或發(fā)光面板的一個方式進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式的顯示裝置或發(fā)光裝置中，連接到像素部的信號線驅(qū)動電路及掃描 線驅(qū)動電路既可以設(shè)置在不同的襯底(例如，半導(dǎo)體襯底或者SOI襯底等)上并連接，又可以與像素電路形成在同一襯底上。另外，對于另行形成的情況下的連接方法沒有特別的限制，可以使用已知的COG法、引線接合法或TAB法等。此外，若是可以實(shí)現(xiàn)電連接，連接位置的沒有特別的限制。另 外，也可以另行形成控制器、CPU及存儲器等，并連接到像素電路。圖13示出顯示裝置的框圖。圖13所示的顯示裝置包括具有多個具備顯示元件 的像素的像素部800、對各像素進(jìn)行選擇的掃描線驅(qū)動電路802、以及控制對被選擇的像素 的視頻信號的輸入的信號線驅(qū)動電路803。注意，顯示裝置不局限于圖13所示的方式。換言之，信號線驅(qū)動電路不局限于只 具有移位寄存器和模擬開關(guān)的方式。除了移位寄存器和模擬開關(guān)以外，還可以具有緩沖器、 電平轉(zhuǎn)換器、源極跟隨器等其他電路。注意，不一定要設(shè)置移位寄存器及模擬開關(guān)，例如既 可以具有如譯碼電路那樣的能夠選擇信號線的其他電路來代替移位寄存器，又可以具有鎖 存器等來代替模擬開關(guān)。圖13所示的信號線驅(qū)動電路803包括移位寄存器804和模擬開關(guān)805。對移位寄 存器804輸入時鐘信號(CLK)和起始脈沖信號(SP)。當(dāng)輸入時鐘信號(CLK)和起始脈沖信 號(SP)時，在移位寄存器804中產(chǎn)生定時信號，并將其輸入到模擬開關(guān)805。此外，對模擬開關(guān)805提供視頻信號(video signal)。模擬開關(guān)805根據(jù)輸入的 定時信號對視頻信號進(jìn)行采樣，然后提供給后級的信號線。圖13所示的掃描線驅(qū)動電路802包括移位寄存器806以及緩沖器807。此外，也可 以包括電平轉(zhuǎn)換器。在掃描線驅(qū)動電路802中，通過對移位寄存器806輸入時鐘信號(CLK) 及起始脈沖信號(SP)，產(chǎn)生選擇信號。所產(chǎn)生的選擇信號在緩沖器807中被緩沖放大，并被 提供給對應(yīng)的掃描線。一條線上的所有像素晶體管的柵極均連接到一根掃描線。并且，由 于工作時需要使一條線上的像素晶體管同時導(dǎo)通，因此緩沖器807采用能夠使大電流流過 的結(jié)構(gòu)。當(dāng)在全彩色的顯示裝置中，對對應(yīng)于R (紅)、G (綠)、B (藍(lán))的視頻信號按順序進(jìn) 行采樣并提供給對應(yīng)的信號線時，用來連接移位寄存器804和模擬開關(guān)805的端子數(shù)相當(dāng) 于用來連接模擬開關(guān)805和像素部800的信號線的端子數(shù)的1/3左右。因此，通過將模擬 開關(guān)805與像素部800形成在同一襯底上，與將模擬開關(guān)805與像素部800形成在不同襯 底上的情況相比，可以抑制用來連接另行形成的襯底的端子數(shù)，從而可以抑制連接缺陷的 發(fā)生概率，可以提高成品率。此外，雖然圖13的掃描線驅(qū)動電路802包括移位寄存器806以及緩沖器807，但是 不局限于此，也可以只用移位寄存器806構(gòu)成掃描線驅(qū)動電路802。另外，圖13所示的結(jié)構(gòu)只表示顯示裝置的一個方式，而信號線驅(qū)動電路和掃描線 驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)不局限于此。接著，參照圖14A至圖15B說明相當(dāng)于顯示裝置的一個方式的液晶顯示面板及發(fā) 光面板的外觀。圖14A表示如下液晶顯示面板的俯視圖使用密封材料815將形成在第一 襯底811上的具有結(jié)晶半導(dǎo)體的晶體管820及液晶元件823密封在第一襯底811和第二襯 底816之間。圖14B相當(dāng)于沿著圖14A的線K-L的截面圖。圖15A和圖15B示出發(fā)光面板 的情況。注意，在圖15A和圖15B中，只對與圖14A和圖14B不同的部分附上附圖標(biāo)記。圍繞設(shè)置在第一襯底811上的像素部812和掃描線驅(qū)動電路814地設(shè)置有密封材料815。此外，在像素部812及掃描線驅(qū)動電路814上設(shè)置有第二襯底816。因此，像素部 812及掃描線驅(qū)動電路814被第一襯底811、密封材料815以及第二襯底816，與液晶層818 或填充材料831 —起密封。注意，在與第一襯底811上的由密封材料815圍繞的區(qū)域不同 的區(qū)域中安裝有信號線驅(qū)動電路813。此外，使用具有結(jié)晶半導(dǎo)體的晶體管在另行準(zhǔn)備的襯 底上設(shè)置信號線驅(qū)動電路813。另外，雖然在本實(shí)施方式中說明將使用具有結(jié)晶半導(dǎo)體的晶 體管而形成的信號線驅(qū)動電路813貼合到第一襯底811的情況，但是優(yōu)選采用使用單晶半 導(dǎo)體的晶體管形成信號線驅(qū)動電路，并且將它們貼合。圖14B例示信號線驅(qū)動電路813中 包含的由結(jié)晶半導(dǎo)體形成的晶體管819。設(shè)置在第一襯底811上的像素部812包括多個晶體管，圖14B例示像素部812中 包含的晶體管820。此外，信號線驅(qū)動電路813也包括多個晶體管，圖14B例示信號線驅(qū)動 電路813中包含的晶體管819。在本實(shí)施方式的發(fā)光裝置中，晶體管820既可以是驅(qū)動用晶 體管，也可以是電流控制用晶體管，還可以是擦除用晶體管。晶體管820相當(dāng)于實(shí)施方式1 所說明的晶體管。此外，液晶元件823所具有的像素電極822通過布線828電連接到晶體管820。而 且，液晶元件823的對置電極827設(shè)置在第二襯底816上。像素電極822、對置電極827以 及液晶層818重疊的部分相當(dāng)于液晶元件823。此外，發(fā)光元件830所具有的像素電極通過布線電連接到晶體管820的源電極或 漏電極。而且，在本實(shí)施方式中，發(fā)光元件830的共同電極和具有透光性的導(dǎo)電材料層電連 接。另外，發(fā)光元件830的結(jié)構(gòu)不局限于本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)。可以根據(jù)發(fā)光元件830 的出光方向、晶體管820的極性等，決定發(fā)光元件830的結(jié)構(gòu)。另外，作為第一襯底811以及第二襯底816的材料，可以使用玻璃、金屬(例如不 銹鋼)、陶瓷或者塑料等。作為塑料，可以使用FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics ；纖 維增強(qiáng)塑料)板、PVF(聚氟乙烯)薄膜、聚酯薄膜或丙烯酸樹脂薄膜等。此外，也可以采用 具有使用PVF薄膜、聚酯薄膜夾持鋁箔的結(jié)構(gòu)的薄片。另外，隔離物821是珠狀隔離物，是為了調(diào)整像素電極822和對置電極827之間的 距離(單元間隙)而設(shè)置的。注意，也可以使用通過選擇性地對絕緣層進(jìn)行蝕刻而得到的 隔離物(支柱間隔物)。提供到另行形成的信號線驅(qū)動電路813、掃描線驅(qū)動電路814以及像素部812的各 種信號(電位)從FPC817(柔性印刷電路)通過引線824以及引線825供給。在本實(shí)施方式中，連接端子826由與液晶元件823所具有的像素電極822相同的 導(dǎo)電層形成。此外，引線824以及引線825由與布線828相同的導(dǎo)電層形成。連接端子826通過各向異性導(dǎo)電層829電連接到FPC817所具有的端子。注意，雖然未圖示，但是本實(shí)施方式所示的液晶顯示裝置具有取向膜以及偏振片， 還可以具有濾色片、遮光層等。在本實(shí)施方式中，連接端子826由與發(fā)光元件830所具有的像素電極相同的導(dǎo)電 層設(shè)置。引線825由與布線828相同的導(dǎo)電層設(shè)置。但是，不局限于此。另外，作為位于發(fā)光元件830的出光方向上的襯底的第二襯底，使用透光襯底。在 此情況下，使用由玻璃板、塑料板、聚酯薄膜或丙烯酸樹脂薄膜等具有透光性的材料形成的 襯底。在發(fā)光 元件830的出光方向是第一襯底的方向的情況下，使用透光襯底作為第一襯底。
作為填充材料831，可以使用氮、氬等惰性氣體、紫外線固化樹脂或熱固化樹脂等， 可以使用PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、PVB(聚乙烯醇縮丁 醛)或者EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)等。在此，例如使用氮即可。注意，也可以在發(fā)光元件的發(fā)射面上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置偏振片、圓偏振片(包括橢圓偏 振片)、相位差片(λ/4片、λ/2片)或者濾色片等的光學(xué)薄膜?；蛘撸部梢栽谄衿?圓偏振片上設(shè)置防反射層。實(shí)施方式8可以將實(shí)施方式1至實(shí)施方式7所示的發(fā)明應(yīng)用于各種電子設(shè)備(包括游戲機(jī))。 作為電子設(shè)備，例如可以舉出電視裝置(也稱為電視機(jī)或電視接收機(jī))；計算機(jī)用的監(jiān)視 器；電子紙；數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)；數(shù)碼相框；便攜電話(也稱為移動電話、移動電話裝 置)；便攜式游戲機(jī)；便攜式信息終端；聲音重放裝置；彈珠機(jī)等大型游戲機(jī)等。可以將實(shí)施方式1至實(shí)施方式7所示的發(fā)明應(yīng)用于例如電子紙。電子紙可以用于 顯示信息的所有領(lǐng)域的電子設(shè)備。例如，能夠?qū)㈦娮蛹垜?yīng)用于電子書閱讀器(電子書)、海 報、電車等交通工具的車廂廣告、信用卡等各種卡片中的顯示等。圖16Α示出電子設(shè)備的一 例。圖16Α示出電子閱讀器的一例。圖16Α所示的電子閱讀器包括框體900及框體 901。框體900及框體901由鉸鏈904形成為一體，可以進(jìn)行開閉動作。通過采用這種結(jié)構(gòu)， 可以如紙書那樣使用。框體900組裝有顯示部902，框體901組裝有顯示部903。顯示部902及顯示部 903的結(jié)構(gòu)既可以是顯示連續(xù)畫面的結(jié)構(gòu)，又可以是顯示不同畫面的結(jié)構(gòu)。通過采用顯示不 同畫面的結(jié)構(gòu)，例如可以在右邊的顯示部(圖16Α中的顯示部902)顯示文章，在左邊的顯 示部(圖16Α中的顯示部903)顯示圖像。可以將實(shí)施方式7所示的顯示裝置應(yīng)用于顯示 部902及顯示部903。在圖16Α中示出框體900具備操作部等的例子。例如，在框體900中，具備電源輸 入端子905、操作鍵906、揚(yáng)聲器907等。操作鍵906例如可以具備翻頁的功能。此外，也可 以采用在與框體的顯示部相同的面上具備鍵盤及定位裝置等的結(jié)構(gòu)?；蛘?，也可以采用在 框體的背面或側(cè)面具備外部連接用端子(耳機(jī)端子、USB端子及可以與USB電纜等各種電 纜連接的端子等)、記錄介質(zhì)插入部等的結(jié)構(gòu)。再者，圖16Α所示的電子閱讀器也可以具有 電子詞典的功能。此外，圖16Α所示的電子閱讀器也可以具備能夠以無線方式收發(fā)信息的結(jié)構(gòu)。還 可以采用如下結(jié)構(gòu)通過無線通信從電子書籍服務(wù)器購買所希望的書籍?dāng)?shù)據(jù)等，然后下載。圖16Β示出數(shù)碼相框的一例。例如，在圖16Β所示的數(shù)碼相框中，框體911組裝有 顯示部912。顯示部912可以顯示各種圖像，例如通過顯示使用數(shù)碼相機(jī)等拍攝的圖像數(shù) 據(jù)，能夠發(fā)揮與一般的相框同樣的功能。作為顯示部912，可以使用實(shí)施方式7所說明的顯 示裝置。此外，圖16Β所示的數(shù)碼相框可以采用具備操作部、外部連接用端子(USB端子、可 以與USB電纜等各種電纜連接的端子等)、記錄介質(zhì)插入部等的結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)也可以組裝 到與顯示部相同的面上，但是當(dāng)將它們設(shè)置在側(cè)面或背面上時，設(shè)計性得到提高，所以是優(yōu)選的。例如，對數(shù)碼相框的記錄介質(zhì)插入部插入儲存有用數(shù)碼相機(jī)拍攝的圖像數(shù)據(jù)的存儲 器并提取圖像數(shù)據(jù)，從而能使所提取的圖像數(shù)據(jù)顯示于顯示部912。注意，圖16B所示的數(shù)碼相框也可以采用能夠以無線方式收發(fā)信息的結(jié)構(gòu)。還能 采用以無線方式提取所希望的圖像數(shù)據(jù)并進(jìn)行顯示的結(jié)構(gòu)。圖16C示出電視裝置的一例。在圖16C所示的電視裝置中，框體921組裝有顯示 部922。通過使用顯示部922，可以顯示影像。在此，示出使用支架923支撐框體921的結(jié) 構(gòu)。作為顯示部922，可以使用實(shí)施方式7所說明的顯示裝置。圖16C所示的電視裝置的操作能夠通過使用框體921所具備的操作開關(guān)或另外形 成的遙控操作機(jī)進(jìn)行。通過使用遙控操作機(jī)所具備的操作鍵，能夠進(jìn)行對頻道、音量的操 作，并能夠?qū)υ陲@示部922上顯示的影像進(jìn)行操作?；蛘?，也可以采用在遙控操作機(jī)中設(shè)置 顯示部的結(jié)構(gòu)，該顯示部顯示從該遙控操作機(jī)輸出的信息。此外，圖16C所示的電視裝置采用 具備接收機(jī)、調(diào)制解調(diào)器等的結(jié)構(gòu)。通過使用接 收機(jī)能夠接收一般的電視廣播，再者，通過調(diào)制解調(diào)器連接到有線或無線方式的通信網(wǎng)絡(luò)， 也可以進(jìn)行單向(從發(fā)送者到接收者)或雙向(發(fā)送者和接收者之間或接收者彼此之間 等)的信息通信。圖16D示出便攜電話的一例。圖16D所示的便攜電話除了組裝在框體931中的顯 示部932之外，還具備操作按鈕933、操作按鈕937、外部連接端口 934、揚(yáng)聲器935及麥克風(fēng) 936等。作為顯示部932，可以使用實(shí)施方式7所說明的顯示裝置。圖16D所示的便攜電話的顯示部932既可以是觸摸面板(touch panel)，也可以是 能夠通過手指等觸摸顯示部932來操作顯示部932的顯示內(nèi)容的結(jié)構(gòu)。在此情況下，能夠 用手指等觸摸顯示部932來打電話或制作電子郵件等。顯示部932的畫面主要有三種模式。第一模式是以圖像的顯示為主的顯示模式， 第二模式是以文字等信息的輸入為主的輸入模式。第三模式是混合有顯示模式和輸入模式 這兩種模式的顯示+輸入模式。例如，在打電話或制作電子郵件的情況下，將顯示部932設(shè)定為以文字輸入為主 的文字輸入模式，并進(jìn)行在畫面上顯示的文字的輸入操作即可。在此情況下，優(yōu)選的是，用 顯示部932的大部分畫面顯示鍵盤或號碼按鈕。此外，通過在圖16D所示的便攜電話的內(nèi)部設(shè)置具有陀螺儀和加速度傳感器等檢 測傾斜度的傳感器的檢測裝置，可以判斷便攜電話的方向(縱向或橫向)，能夠?qū)︼@示部 932的顯示信息進(jìn)行自動切換。通過觸摸顯示部932或?qū)蝮w931的操作按鈕937進(jìn)行操作，切換畫面模式即可。 或者，還能根據(jù)顯示在顯示部932上的圖像種類切換畫面模式。例如，當(dāng)顯示在顯示部上的 圖像信號為動態(tài)圖像的數(shù)據(jù)時，將畫面模式切換成顯示模式，當(dāng)顯示在顯示部上的圖像信 號為文本數(shù)據(jù)時，將畫面模式切換成輸入模式即可?；蛘撸?dāng)在輸入模式中檢測到顯示部932的光傳感器所檢測出的信號，得知有一 定期間沒有顯示部932的觸摸操作輸入時，也可以以將畫面模式從輸入模式切換成顯示模 式的方式進(jìn)行控制。還能夠?qū)@示部932用作圖像傳感器。例如，當(dāng)用手掌或手指觸摸顯示部932時， 通過用圖像傳感器拍攝掌紋、指紋等，能夠進(jìn)行本用戶的識別。注意，若在顯示部中使用發(fā)射近紅外光的背光燈或發(fā)射近紅外光的感測用光源，還能拍攝手指靜脈、手掌靜脈等。圖17是便攜電話的一例，圖17A是前視圖，圖17B是后視圖，圖17C是使兩個框體 滑動時的前視圖。便攜電話包括兩個框體，即框體951以及框體952。便攜電話具有便攜電 話和便攜式信息終端雙重功能，內(nèi)置有計算機(jī)，并且除了進(jìn)行聲音通話之外，還可以處理各 種各樣的數(shù)據(jù)，即所謂的智能電話(Smart phone) 0 框體951中具備顯示部953、揚(yáng)聲器954、麥克風(fēng)955、操作鍵956、定位裝置957、表 面相機(jī)用透鏡958、外部連接端子插口 959以及耳機(jī)端子960等，框體952中包括鍵盤961、 外部存儲器插槽962、背面相機(jī)963、燈964等。天線內(nèi)置在框體951中。此外，便攜電話還可以在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上內(nèi)置非接觸IC芯片、小型記錄裝置寸。相重疊的框體951和框體952 (示于圖17A)可以滑動，通過滑動，如圖17C那樣展 開?？梢詫?yīng)用了實(shí)施方式1至實(shí)施方式7所說明的發(fā)明的顯示面板或顯示裝置安裝到顯 示部953中。由于將顯示部953和表面相機(jī)用透鏡958設(shè)置在同一面上，因此可以進(jìn)行視 頻通話。此外，通過將顯示部953用作取景器，可以使用背面相機(jī)963以及燈964進(jìn)行靜態(tài) 圖像以及動態(tài)圖像的拍攝。通過使用揚(yáng)聲器954和麥克風(fēng)955，可以將便攜電話用作聲音記錄裝置(錄音裝 置)或聲音重放裝置。并且，通過使用操作鍵956，可以進(jìn)行電話的撥打和接聽、電子郵件等 的簡單信息輸入操作、顯示于顯示部的畫面的滾動操作、選擇顯示于顯示部的信息等的光 標(biāo)移動操作等。此外，當(dāng)處理的信息較多時如制作文件、用作便攜式信息終端等，使用鍵盤961比 較方便。再者，通過使相重疊的框體951和框體952(圖17A)滑動，可以如圖17C那樣展開。 當(dāng)用作便攜式信息終端時，使用鍵盤961及定位裝置957可以流暢地進(jìn)行光標(biāo)操作。外部 連接端子插口 959可以與AC適配器以及USB電纜等各種電纜連接，可以進(jìn)行充電以及與個 人計算機(jī)等的數(shù)據(jù)通信。此外，通過對外部存儲器插槽962插入記錄介質(zhì)，可以進(jìn)行更大量 的數(shù)據(jù)存儲以及轉(zhuǎn)移?？蝮w952的背面(圖17B)具備背面相機(jī)963及燈964，可以將顯示部953用作取 景器來拍攝靜態(tài)圖像以及動態(tài)圖像。注意，除了上述功能結(jié)構(gòu)之外，還可以具備紅外線通信功能、USB端口、數(shù)字電視 (one-seg)接收功能、非接觸IC芯片或耳機(jī)插口等。如上所說明，可以將實(shí)施方式1至實(shí)施方式7所公開的發(fā)明應(yīng)用于各種電子設(shè)備。實(shí)施例1在實(shí)施方式1中，說明了將氮化硅層暴露在空氣中的情況，作為對氮化硅層進(jìn)行 氧化處理的一個例子。在本實(shí)施例中，說明使用X射線光電子光譜技術(shù)(XPS，即x-ray Photoelectron Spectroscopy)評價氮化硅層的結(jié)果，該氮化硅層是通過在襯底上形成氮 化硅層，然后將該氮化硅層暴露在空氣中得到的。另外，在本實(shí)施例的XPS測量中，測量深 度大約為2nm。在本實(shí)施例中，將氮化硅層的厚度設(shè)定為lOOnm。引入將SiH4氣體的流量設(shè)定 為5SCCm、將NH3氣體的流量設(shè)定為400SCCm、將Ar氣體的流量設(shè)定為50sCCm的材料氣體 并使它穩(wěn)定，并且將處理室內(nèi)的壓力設(shè)定為30Pa，將襯底的溫度設(shè)定為280°C，使用頻率為27MHz的RF電源進(jìn)行500W的等離子體放電，來形成氮化硅層。另外，成膜使用平行平板型 等離子體CVD裝置，上部電極和下部電極之間的間隔為20mm。圖18示出Si_2p的光電子光譜。在圖18中，橫軸表示Si_2p的鍵合能量，縱軸表 示光譜強(qiáng)度。因為光電子光譜的峰值位置取決于元素的電子狀態(tài)，所以峰值位置依賴于鍵 合狀態(tài)。根據(jù)圖18所示的Si-2p的光電子光譜，可以確認(rèn)Si的鍵合狀態(tài)。圖18的峰值A(chǔ)來自Si-O鍵(來自SiO2)，峰值B來自Si-Ν鍵(來自Si3N4)。因 為圖18所示的Si-2p的光電子光譜中包含來自Si-O鍵的峰值，所以氮化硅層的表面可以 說是包含Si-O鍵的。因此，氮化硅層的表面可以說是被氧化的。
實(shí)施例2在本實(shí)施例中，參照圖19說明圖IA所示的薄膜晶體管的柵極絕緣層404與第一 半導(dǎo)體層406的界面、第一半導(dǎo)體層406、第二半導(dǎo)體層407和成為源區(qū)及漏區(qū)410的雜質(zhì) 半導(dǎo)體層的氮濃度和氧濃度。首先，說明樣品的制造工序。另外，這里，只示出柵極絕緣層404、第一半導(dǎo)體層 406、第二半導(dǎo)體層407和成為源區(qū)及漏區(qū)410的雜質(zhì)半導(dǎo)體層的形成條件。在玻璃襯底上形成厚度為300nm的氮化硅層。作為玻璃襯底，使用厚度為0. 7mm的玻璃襯底(由Corning公司制造的 EAGLE2000)。通過以流量為40sccm的SiH4、流量為500sccm的H2、流量為550sccm的N2和流量 為HOsccm的NH3作為材料氣體，并且將處理室內(nèi)的壓力設(shè)定為lOOPa、將襯底溫度設(shè)定為 280°C，將RF電源頻率設(shè)定為13. 56MHz，將RF電源的功率設(shè)定為370W，進(jìn)行等離子體放電， 來形成氮化硅層。接著，將上述玻璃襯底移動到負(fù)載鎖定室并將氮化硅層暴露在空氣中大約5分 鐘，使氮化硅層的表面氧化，從而形成氧化硅層。并且，在對等離子體CVD裝置的處理室內(nèi) 進(jìn)行清洗之后，形成保護(hù)層。這里，在使用氟化氮對處理室內(nèi)進(jìn)行清洗之后，在處理室內(nèi)壁上形成非晶硅層作 為保護(hù)層。通過以流量為300sCCm的SiH4作為材料氣體，并且將處理室內(nèi)的壓力設(shè)定為 160Pa、將處理室內(nèi)的溫度設(shè)定為280°C，將RF電源頻率設(shè)定為13. 56MHz，將RF電源的功率 設(shè)定為120W，進(jìn)行等離子體放電，來形成非晶硅層。接著，在將玻璃襯底搬入到處理室之后，在氧化硅層上依次層疊形成第一半導(dǎo)體 層406、第二半導(dǎo)體層407和雜質(zhì)半導(dǎo)體層。這里，形成厚度為30nm的微晶硅層作為第一半 導(dǎo)體層406，形成厚度為175nm的硅層作為第二半導(dǎo)體層407，并且形成厚度為50nm的含磷 的非晶硅層作為雜質(zhì)半導(dǎo)體層。通過以流量為5sccm的SiH4氣體、流量為1500sccm的H2氣體和流量為1500sccm 的Ar氣體作為材料氣體，并且將處理室內(nèi)的壓力設(shè)定為280Pa、將襯底溫度設(shè)定為280°C， 將RF電源頻率設(shè)定為13. 56MHz，將RF電源的功率設(shè)定為50W，進(jìn)行等離子體放電，來形成 第一半導(dǎo)體層406。通過以流量為40sccm的SiH4氣體、流量為1475sccm的H2氣體、流量為25sccm的 IOOOppm的NH3氣體(以H2氣體稀釋)和流量為2000sCCm的Ar氣體作為材料氣體，并且將 處理室內(nèi)的壓力設(shè)定為280Pa、將襯底溫度設(shè)定為280°C，將RF電源頻率設(shè)定為13. 56MHz，將RF電源的功率設(shè)定為100W，進(jìn)行等離子體放電，來形成第二半導(dǎo)體層407。通過以流量為IOOsccm的SiH4和流量為170sccm的0. 5% PH3 (以H2氣體稀釋) 作為材料氣體，并且將壓力設(shè)定為170Pa、將襯底溫度設(shè)定為280°C，將RF電源頻率設(shè)定為 13. 56MHz，將RF電源的功率設(shè)定為60W，進(jìn)行等離子體放電，來形成雜質(zhì)半導(dǎo)體層。圖19示出根據(jù)二次離子 質(zhì)譜分析技術(shù)對樣品進(jìn)行分析的結(jié)果。橫軸表示離樣品 表面的深度，左縱軸表示氫、碳、氮、氧和氟的濃度，右縱軸表示硅的二次離子強(qiáng)度。深度 45nm至50nm附近的硅的二次離子強(qiáng)度的凹陷部分為第二半導(dǎo)體層407與雜質(zhì)半導(dǎo)體層的 界面，深度240nm至245nm附近的硅的二次離子強(qiáng)度的峰值部分為柵極絕緣層404與第一 半導(dǎo)體層406的界面。這里，因為第一半導(dǎo)體層406的厚度大約為30nm，所以深度210nm至 215nm附近可以推測為第一半導(dǎo)體層406與第二半導(dǎo)體層407的界面。在本實(shí)施例中，氮濃度在柵極絕緣層404與第一半導(dǎo)體層406的界面急速減小之 后，隨接近第二半導(dǎo)體層407而逐漸增大。就是說，具體地說，氮濃度在第一半導(dǎo)體層406中 顯示極小值，在第二半導(dǎo)體層407中顯示大致一定的數(shù)值。氧濃度在柵極絕緣層404與第 一半導(dǎo)體層406的界面急劇增大后立即減小，然后，隨接近第二半導(dǎo)體層407而逐漸減小， 在第二半導(dǎo)體層407中，氧濃度顯示大致一定的數(shù)值。柵極絕緣層404與第一半導(dǎo)體層406的界面的氮濃度(急速減小之前的氮濃度) 為8X 1019atomS/Cm3。第一半導(dǎo)體層406中的氮濃度的極小值為2X 1019atomS/Cm3。第二半 導(dǎo)體層407的氮濃度為6X 1019atoms/cm3。柵極絕緣層404與第一半導(dǎo)體層406的界面的氧濃度為1 X 1021atOmS/Cm3。第二 半導(dǎo)體層407中的氧濃度為檢測下限以下的數(shù)值。據(jù)此，通過以氮化硅層和將該氮化硅層的表面氧化而形成的氧化硅層作為柵極絕 緣層404，在柵極絕緣層404與第一半導(dǎo)體層406的界面具有氧濃度的峰值，并且在第一半 導(dǎo)體層406中具有氮濃度的極小值。在第二半導(dǎo)體層407中，氮濃度具有大致一定的數(shù)值。實(shí)施例3在本實(shí)施例中，圖20A 至 20C 示出使用 STEM (Scanning TransmissionElectron Microscopy,即掃描透射電子顯微鏡)觀察通過層疊形成柵極絕緣層和第一半導(dǎo)體層而得 到的樣品的截面形狀的圖像。首先，說明樣品1至3的制造工序。首先，在玻璃襯底1001上形成厚度為IOOnm的氮化硅層。作為玻璃襯底，使用厚度為0. 7mm的玻璃襯底(由Corning公司制造的 EAGLE2000)。氮化硅層的形成條件使用與實(shí)施例2所示的氮化硅層的形成條件相同的條件。接著，對氮化硅層的表面進(jìn)行氧化處理。樣品1的氧化處理與實(shí)施例2相同，通過將襯底從處理室移動到負(fù)載鎖定室后將 氮化硅層的表面暴露在空氣中大約5分鐘來進(jìn)行。由此，在氮化硅層上形成氧化硅層，從而 形成柵極絕緣層1002。樣品2的氧化處理通過在形成氮化硅層的處理室中將氮化硅層的表面暴露在氧 等離子體氣氛中大約60秒鐘來進(jìn)行。由此，在氮化硅層上形成氧化硅層。作為比較例，樣品3不進(jìn)行氮化硅層表面的氧化處理。
接著，形成第一半導(dǎo)體層。作為樣品1，與實(shí)施例2同樣地，清洗處理室，在處理室中形成保護(hù)層，然后，將襯 底搬入到處理室，使用與實(shí)施例2的第一半導(dǎo)體層相同的條件，形成厚度為30nm的微晶硅 層作為第一半導(dǎo)體層1003。作為樣品2，在進(jìn)行了氧處理的處理室中，使用與實(shí)施例2的第一半導(dǎo)體層相同的 條件，形成厚度為30nm的微晶硅層作為第一半導(dǎo)體層1013。
作為樣品3，在將襯底從處理室移動 到進(jìn)行了真空保持的負(fù)載鎖定室之后，與實(shí)施 例2同樣地，清洗處理室，在處理室中形成保護(hù)層。接著，將襯底從負(fù)載鎖定室搬入到處理 室，使用與實(shí)施例2的第一半導(dǎo)體層相同的條件，形成厚度為30nm的微晶硅層作為第一半 導(dǎo)體層1023。圖20A至20C示出樣品1至3的截面形狀。在圖20A和圖20B所示的STEM圖像中，在第一半導(dǎo)體層1003及第一半導(dǎo)體層1013 與柵極絕緣層1002的界面觀察到晶界。由此可知，通過在柵極絕緣層1002的最外表面形 成氧化硅層，可以從柵極絕緣層1002與第一半導(dǎo)體層1003或第一半導(dǎo)體層1013的界面進(jìn) 行結(jié)晶生長。另一方面，在圖20C所示的STEM圖像中，在第一半導(dǎo)體層1023與柵極絕緣層1002 的界面及其附近沒有觀察到晶界。由此可知，在柵極絕緣層1002的最外表面為氮化硅層 時，在第一半導(dǎo)體層1023的沉積初期沉積非晶硅。實(shí)施例4在本實(shí)施例中，參照計算結(jié)果，說明在形成微晶半導(dǎo)體層作為第一半導(dǎo)體層時基 底層對微晶半導(dǎo)體層的結(jié)晶性的影響。這里，作為微晶半導(dǎo)體層的典型例子，使用微晶硅層。在本實(shí)施例中，根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)計算，對包含雜質(zhì)元素(N原子或0原子)時 Si的晶化過程進(jìn)行了解析。另外，在經(jīng)典分子動力學(xué)計算中，對作為原子間相互作用的特 征的經(jīng)驗勢進(jìn)行定義，以評價對各原子起作用的力。通過對各原子應(yīng)用經(jīng)典力學(xué)定律(law of classical mechanics)，并且對牛頓運(yùn)動方程進(jìn)行數(shù)值求解，可以決定論性地追蹤各原 子的運(yùn)云力(時間演化(time-dependent change))。這里，為了檢查a-Si層中產(chǎn)生Si的晶核之后Si的結(jié)晶生長狀態(tài)，制作在a_Si層 中不含有雜質(zhì)元素時的計算模型和在a-Si層中含有雜質(zhì)元素(N原子和0原子)時的計算 模型(參照圖21A至21C)。圖21A示出在不包含雜質(zhì)元素的a-Si層1110中產(chǎn)生晶核1111而使晶面取向 (100)的單晶硅從晶核1111生長的模型。另外，a-Si層1110包含Si原子1113。圖21B示出在包含0. 5原子％即2. 5 X 102°atoms/cm3的N原子1115作為雜質(zhì)元素 的a-Si層1110中產(chǎn)生晶核1111而使晶面取向(100)的單晶硅從晶核1111生長的模型。圖21C示出在包含0. 5原子％即2. 5X 102°atoms/cm3的0原子1117作為雜質(zhì)元素 的a-Si層1110中產(chǎn)生晶核1111而使晶面取向(100)的單晶硅從晶核1111生長的模型。在圖2IA至2IC所示的三個計算模型中，在溫度為1025°C的條件下進(jìn)行經(jīng)典分子 動力學(xué)計算(仿真)。圖22A至22C分別示出圖21A的結(jié)構(gòu)變化的狀態(tài)的計算結(jié)果。圖22A示出0秒(S)時的模型，圖22B示出過了 0. 5ns (納秒)后的模型，圖22C示出過了 Ins后的模型。圖23A至23C分別示出圖21B的結(jié)構(gòu)變化的狀態(tài)的計算結(jié)果。圖23A示出Os時 的模型，圖23B示出過了 Ins后的模型，圖23C示出過了 2ns后的模型。圖24A至24C分別示出圖21C的結(jié)構(gòu)變化的狀態(tài)的計算結(jié)果。圖24A示出Os時 的模型，圖24B示出過了 0. 5ns后的模型，并且圖24C示出過了 Ins后的模型。這里，表1示出各計算模型的Si的結(jié)晶生長速度。[表 1] 雜質(zhì)元素結(jié)晶生長速度(nm/ns)①不包含1. 1②N 原子0.21③0 原子0. 80由于圖22A所示的晶核1111的結(jié)晶區(qū)域如圖22B所示的單晶硅的結(jié)晶區(qū)域 1121a、圖22C所示的單晶硅的結(jié)晶區(qū)域1121b那樣擴(kuò)展，所以可知在a-Si層不包含雜質(zhì)元 素時Si原子1113進(jìn)行結(jié)晶生長。另一方面，在a-Si層中包含N原子時，雖然圖23A所示的晶核1111如圖23B所 示的單晶硅的結(jié)晶區(qū)域1123a、圖23C所示的單晶硅的結(jié)晶區(qū)域1123b那樣擴(kuò)展，但是與圖 22A至22C所示的不包含雜質(zhì)元素時相比，結(jié)晶區(qū)域較窄，結(jié)晶生長速度較慢。另外，根據(jù)圖 23B和23C可知，當(dāng)a-Si層中包含N原子1115時，阻礙結(jié)晶生長，并且N原子1115不混入 到單晶硅的結(jié)晶區(qū)域1123a及結(jié)晶區(qū)域1123b，而存在于晶界附近。另一方面，在a-Si層中包含0原子1117時，雖然圖24A所示的晶核1111如圖24B 所示的單晶硅的結(jié)晶區(qū)域1125a、圖24C所示的單晶硅的結(jié)晶區(qū)域1125b那樣擴(kuò)展，但是與 圖22A至22C所示的不包含雜質(zhì)元素時相比，結(jié)晶區(qū)域較窄，結(jié)晶生長速度較慢。但是與圖 23A至23C所示的包含N原子時相比，結(jié)晶區(qū)域較寬，結(jié)晶生長速度較快。再者，根據(jù)圖24C 可知，0原子1117混入到單晶硅的結(jié)晶區(qū)域1125b，膜整體的結(jié)晶性比較高。因此，可以認(rèn) 為即使在膜中含有的0濃度高到某個程度時，也不太影響到Si的結(jié)晶性，但是在膜中含有 的N濃度高時，Si的結(jié)晶性變低。據(jù)此，通過形成氧化硅層作為微晶半導(dǎo)體層的基底層，可以提高微晶半導(dǎo)體層的 結(jié)晶性和生長速度。
權(quán)利要求
一種薄膜晶體管，包括柵電極；所述柵電極上的柵極絕緣層；所述柵極絕緣層上的包含微晶半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層；以及與所述半導(dǎo)體層接觸的源區(qū)及漏區(qū)，其中，所述柵極絕緣層與所述微晶半導(dǎo)體層的界面的氮濃度為5×1019atoms/cm3以上且1×1022atoms/cm3以下，并且，所述微晶半導(dǎo)體層中的氮濃度具有極小值，該極小值為3×1019atoms/cm3以下。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其中，所述微晶半導(dǎo)體層中的氮濃度具有極小值， 該極小值為1 X 1017atoms/cm3以上。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其中，所述薄膜晶體管應(yīng)用于選自電子書籍閱讀 器、數(shù)碼相框、電視裝置和便攜電話中的一種。
4.一種薄膜晶體管，包括 柵電極；所述柵電極上的柵極絕緣層；所述柵極絕緣層上的包含微晶半導(dǎo)體層的第一半導(dǎo)體層；所述第一半導(dǎo)體層上的包含錐形狀的結(jié)晶區(qū)域和非晶半導(dǎo)體區(qū)域的第二半導(dǎo)體層；以及與所述第二半導(dǎo)體層接觸的源區(qū)及漏區(qū)，其中，所述柵極絕緣層和所述第一半導(dǎo)體層的界面的氮濃度為5X1019atOmS/Cm3以上 且 1 X 1022atoms/cm3 以下，所述第一半導(dǎo)體層中的氮濃度具有極小值，該極小值為3X1019atOmS/Cm3以下， 所述第二半導(dǎo)體層中的氮濃度為1 X 1019atomS/Cm3以上且1 X 1021atomS/Cm3以下， 所述柵極絕緣層和所述第一半導(dǎo)體層的界面的氧濃度為lX1019atOmS/Cm3以上且 1 X 1022atoms/cm3 以下，并且，所述第二半導(dǎo)體層中的氧濃度為lX1018atOmS/Cm3以下。
5.如權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管，其中，所述第一半導(dǎo)體層中的氮濃度具有極小值， 該極小值為1 X 1017atoms/cm3以上。
6.如權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管，其中，所述包含錐形狀的結(jié)晶區(qū)域和非晶半導(dǎo)體 區(qū)域的第二半導(dǎo)體層包含NH基或NH2基。
7.如權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管，其中，所述薄膜晶體管應(yīng)用于選自電子書籍閱讀 器、數(shù)碼相框、電視裝置和便攜電話中的一種。
8.一種薄膜晶體管的制造方法，包括如下步驟 形成柵電極；在所述柵電極上使用氮化硅形成柵極絕緣層； 使所述柵極絕緣層的表面氧化；在所述柵極絕緣層上形成包含微晶半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層；以及 形成與所述半導(dǎo)體層接觸的源區(qū)及漏區(qū)。
9.如權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制造方法，其中，通過進(jìn)行使用含氧氣體的等離子體處理，進(jìn)行所述氧化。
10.如權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管的制造方法，其中，所述薄膜晶體管應(yīng)用于選自電 子書籍閱讀器、數(shù)碼相框、電視裝置和便攜電話中的一種。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種截止電流低且導(dǎo)通電流和場效應(yīng)遷移率高的薄膜晶體管。本發(fā)明的技術(shù)要點(diǎn)在于在反交錯型的薄膜晶體管中，層疊形成氮化硅層和使該氮化硅層氧化而成的氧化硅層作為柵極絕緣層，并且形成從與該柵極絕緣層的氧化硅層的界面正上進(jìn)行結(jié)晶生長而成的微晶半導(dǎo)體層。因為從柵極絕緣層正上進(jìn)行結(jié)晶生長，所以可以得到結(jié)晶性高且導(dǎo)通電流和場效應(yīng)遷移率高的薄膜晶體管。另外，通過設(shè)置緩沖層，降低截止電流。
文檔編號H01L21/336GK101937932SQ20101021983
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者一條充弘, 中島都, 伊佐敏行, 加藤繪里香, 宮入秀和, 栗城和貴, 橫井智和 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所