專利名稱：薄膜晶體管以及薄膜晶體管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜晶體管以及薄膜晶體管的制造方法，尤其涉及溝道保護(hù)型的薄膜晶體管及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，作為與液晶顯示器不同的下一代平板顯示器之一的利用了有機(jī)材料的電致發(fā)光(EL :Electro luminescence)的有機(jī)EL顯示器受到注目。在有機(jī)EL顯示器等有源矩陣方式的顯示裝置中，使用被稱為薄膜晶體管(TFT Thin Film Transistor)的薄膜半導(dǎo)體器件。特別是，有機(jī)EL顯示器是與電壓驅(qū)動(dòng)型的液晶顯示器不同的電流驅(qū)動(dòng)型的顯示設(shè)備，急待開(kāi)發(fā)作為有源矩陣方式的顯示裝置的驅(qū)動(dòng)電路而具有優(yōu)異的導(dǎo)通截止特性的薄 膜晶體管。薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)是在基板上形成有柵電極、半導(dǎo)體層(溝道層)、源電極以及漏電極的結(jié)構(gòu)，通常在溝道層使用硅薄膜。另外，對(duì)顯示設(shè)備要求大畫(huà)面化以及低成本化，作為能易于低成本化的薄膜晶體管，通常使用柵電極相對(duì)于溝道層形成在基板側(cè)的底柵型薄膜晶體管。底柵型薄膜晶體管大致分為蝕刻溝道層的溝道蝕刻型的薄膜晶體管和保護(hù)溝道層免受蝕刻處理的溝道保護(hù)型(蝕刻阻止型)的薄膜晶體管這兩類。與溝道保護(hù)型的薄膜晶體管相比，溝道蝕刻型的薄膜晶體管能夠削減光刻工序數(shù)，具有能抑制制造成本的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，溝道保護(hù)型的薄膜晶體管能夠防止因蝕刻處理對(duì)溝道層的損傷，能夠抑制基板面內(nèi)特性不均增大。另外，溝道保護(hù)型的薄膜晶體管能夠使溝道層薄膜化，能夠降低寄生電阻成分而提高導(dǎo)通特性，因此有利于高精細(xì)化。因此，溝道保護(hù)型的薄膜晶體管適于例如使用了有機(jī)EL元件的電流驅(qū)動(dòng)型的有機(jī)EL顯示裝置中的驅(qū)動(dòng)晶體管，就算與溝道蝕刻型的薄膜晶體管相比而制造成本會(huì)增加，也進(jìn)行了在有機(jī)EL顯示裝置的像素電路采用溝道保護(hù)型的薄膜晶體管的嘗試。例如專利文獻(xiàn)I中公開(kāi)了將微晶半導(dǎo)體膜作為溝道層的溝道保護(hù)型的TFT，記載了在溝道層上隔著緩沖層形成溝道保護(hù)層。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2009-76894號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題然而，發(fā)現(xiàn)了 在溝道保護(hù)型的薄膜晶體管中，當(dāng)通過(guò)涂覆有機(jī)材料來(lái)形成溝道保護(hù)層時(shí)，表示薄膜晶體管的特性的S值(subthreshold swing value :亞閾擺幅值、亞閾斜率值)會(huì)劣化。特別是，發(fā)現(xiàn)了 S值的上升區(qū)域的波動(dòng)大。S值的上升區(qū)域與顯示裝置的低色階區(qū)域即黑發(fā)光的區(qū)域?qū)?yīng)，在與液晶顯示器不同的有機(jī)EL顯示器中，該黑發(fā)光的區(qū)域的特性就顯得重要了。這樣，具有通過(guò)涂覆有機(jī)材料來(lái)形成的溝道保護(hù)層的薄膜晶體管存在S值差的問(wèn)題。本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而完成的發(fā)明，目的在于提供一種在將有機(jī)保護(hù)膜作為溝道保護(hù)層的溝道保護(hù)型的薄膜晶體管中具有優(yōu)異的S值的薄膜晶體管以及薄膜晶體管的制造方法。用于解決問(wèn)題的技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的薄膜晶體管的一種方式具備基板；柵電極，其形成于所述基板上；柵極絕緣膜，其形成于所述柵電極上；結(jié)晶硅半導(dǎo)體層，其形成于所述柵
極絕緣膜上；非晶硅半導(dǎo)體層，其形成于所述結(jié)晶硅半導(dǎo)體層上；有機(jī)保護(hù)膜，其形成于所述非晶硅半導(dǎo)體層上，由有機(jī)材料形成；以及源電極及漏電極，其夾著所述有機(jī)保護(hù)膜而形成于所述非晶硅半導(dǎo)體層上，包含于所述非晶硅半導(dǎo)體層的負(fù)載流子的電荷密度為3 X IO11CnT2 以上。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)具有優(yōu)異的晶體管特性、特別是具有優(yōu)異的S值的薄膜晶體管。


圖I是示意表示本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖2是表示本實(shí)施方式的薄膜晶體管中的非晶硅半導(dǎo)體層以及結(jié)晶硅半導(dǎo)體層的界面電場(chǎng)與非晶硅半導(dǎo)體層的膜厚以及狀態(tài)密度之間的關(guān)系的圖。圖3A是表示比較例的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)以及作用的剖視圖。圖3B是表示比較例的薄膜晶體管的電流電壓特性的圖。圖4A是表示本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)以及作用的剖視圖。圖4B是表示本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管的電流電壓特性的圖。圖5A是表示圖3A所示的比較例的薄膜晶體管的電流電壓特性的圖。圖5B是表示圖I所示的本發(fā)明的薄膜晶體管(非晶硅半導(dǎo)體層的膜厚=IOnm)的電流電壓特性的圖。圖5C是表示圖I所示的本發(fā)明的薄膜晶體管(非晶硅半導(dǎo)體層的膜厚=20nm)的電流電壓特性的圖。圖6是表示本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管中的非晶硅半導(dǎo)體層5與S值的關(guān)系的圖。圖7是表示本實(shí)施方式的薄膜晶體管中的有機(jī)保護(hù)膜的膜厚與最小截止泄漏電流的關(guān)系的圖。圖8A是示意表示本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管的制造方法中的基板準(zhǔn)備工序的首1J視圖。圖SB是示意表示本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管的制造方法中的柵電極形成工序的剖視圖。
圖SC是示意表示本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管的制造方法中的柵極絕緣膜形成工序的剖視圖。圖8D是示意表示本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管的制造方法中的結(jié)晶硅半導(dǎo)體層形成工序的剖視圖。圖SE是示意表示本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管的制造方法中的非晶硅半導(dǎo)體層形成工序的剖視圖。圖8F是示意表示本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管的制造方法中的有機(jī)保護(hù)膜形成工序的剖視圖。圖SG是示意表示本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管的制造方法中的接觸層形成工序以及源漏電極形成工序的剖視圖。
圖9是表示本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管的制造方法中的成膜非晶硅半導(dǎo)體層5時(shí)的生長(zhǎng)溫度與自旋密度(spin density)的關(guān)系的圖。標(biāo)號(hào)的說(shuō)明I基板；2柵電極；3柵極絕緣膜；4結(jié)晶硅半導(dǎo)體層；5非晶硅半導(dǎo)體層；6有機(jī)保護(hù)膜；7接觸層；8S源電極；8D漏電極；10、10A薄膜晶體管。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的薄膜晶體管的一種方式具備基板；柵電極，其形成于所述基板上；柵極絕緣膜，其形成于所述柵電極上；結(jié)晶硅半導(dǎo)體層，其形成于所述柵極絕緣膜上；非晶硅半導(dǎo)體層，其形成于所述結(jié)晶硅半導(dǎo)體層上；有機(jī)保護(hù)膜，其形成于所述非晶硅半導(dǎo)體層上，由有機(jī)材料形成；以及源電極及漏電極，其夾著所述有機(jī)保護(hù)膜而形成于所述非晶硅半導(dǎo)體層上，包含于所述非晶硅半導(dǎo)體層的負(fù)載流子的電荷密度為3X IO11CnT2以上。由此，能夠通過(guò)被非晶硅半導(dǎo)體層的陷阱能級(jí)(由結(jié)晶缺陷引起的陷阱和/或構(gòu)造性的陷阱等)捕獲的負(fù)載流子的固定電荷來(lái)抵消有機(jī)保護(hù)膜的正固定電荷而進(jìn)行電場(chǎng)屏蔽，能夠抑制導(dǎo)通時(shí)的背溝道的形成，能夠提高S值。進(jìn)一步，在本發(fā)明的薄膜晶體管的一種方式中，優(yōu)選與所述源電極或所述漏電極重疊的區(qū)域中的所述有機(jī)保護(hù)膜的膜厚為300nm以上且I μ m以下。另外，在本發(fā)明的薄膜晶體管的一種方式中，優(yōu)選與所述源電極或所述漏電極重疊的區(qū)域中的所述有機(jī)保護(hù)膜的膜厚為500nm以上且I μ m以下。由此，能夠通過(guò)負(fù)載流子的電荷密度為3X10nCm_2以上的非晶硅半導(dǎo)體層，抵消在有機(jī)保護(hù)膜產(chǎn)生的正固定電荷。進(jìn)一步，在本發(fā)明的薄膜晶體管的一種方式中，包含于所述有機(jī)保護(hù)膜的固定電荷和所述有機(jī)保護(hù)膜與所述非晶硅半導(dǎo)體層的界面處的電荷的總電荷的極性可以為正。進(jìn)一步，在本發(fā)明的薄膜晶體管的一種方式中，優(yōu)選所述非晶硅半導(dǎo)體層的膜厚為IOnm以上且60nm以下，在通過(guò)TVS測(cè)定方法測(cè)定的情況下，所述非晶硅半導(dǎo)體層的電荷密度為lX1017cm_3以上且7X1017cm_3以下。另外，在本發(fā)明的薄膜晶體管的一種方式中，優(yōu)選所述非晶硅半導(dǎo)體層的膜厚為20nm以上且40nm以下，所述非晶硅半導(dǎo)體層的電荷密度為IX IO17Cm 3以上且5 X IO17Cm 3以下。由此，能夠形成負(fù)載流子的電荷密度為3X IO11CnT2以上的非晶硅半導(dǎo)體層。
另外，本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的一種方式，包括第I工序，準(zhǔn)備基板；第2工序，在所述基板上形成柵電極；第3工序，在所述柵電極上形成柵極絕緣膜；第4工序，在所述柵極絕緣膜上形成結(jié)晶硅半導(dǎo)體層;第5工序，在所述結(jié)晶硅半導(dǎo)體層上形成非晶硅半導(dǎo)體層；第6工序，在所述非晶硅半導(dǎo)體層上涂覆有機(jī)材料形成有機(jī)保護(hù)膜；以及第7工序，在所述非晶硅半導(dǎo)體層上夾著所述有機(jī)保護(hù)膜形成源電極及漏電極，包含于所述非晶硅半導(dǎo)體層的負(fù)載流子的電荷密度為3X IO11CnT2以上。由此，能夠制造能通過(guò)非晶硅半導(dǎo)體層的負(fù)載流子抵消有機(jī)保護(hù)膜的正固定電荷而提高S值的薄膜晶體管。進(jìn)一步，在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的一種方式中，優(yōu)選在所述第5工序中，所述非晶硅半導(dǎo)體層在使等離子體密度為O. Iff/cm2 lW/cm2的成膜條件下由原料氣體和惰性氣體來(lái)形成，所述原料氣體包含硅烷氣體、乙硅烷氣體以及丙硅烷氣體中的任一種，所述惰性氣體包含氬、氫以及氦中的任一種。進(jìn)一步，在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的
一種方式中，優(yōu)選在所述第5工序中，所述非晶硅半導(dǎo)體層在使生長(zhǎng)溫度為300°C 400°C的成膜條件下來(lái)形成。由此，能夠成膜具有所期望的陷阱密度的非晶硅半導(dǎo)體層，能夠形成負(fù)載流子的電荷密度為3 X IO11CnT2以上的非晶硅半導(dǎo)體層。(實(shí)施方式)以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管及其制造方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，使用圖I對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管10的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖I是示意表示本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的剖視圖。如圖I所示，本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管10是溝道保護(hù)型且底柵型的薄膜晶體管，具備基板I ;柵電極2，其形成于基板I上；柵極絕緣膜3，其形成于柵電極2上；結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4，其形成于柵極絕緣膜3上；非晶硅半導(dǎo)體層5，其形成于結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4上；有機(jī)保護(hù)膜6，其形成于非晶硅半導(dǎo)體層5上，由有機(jī)材料形成；源電極8S及漏電極8D，其夾著有機(jī)保護(hù)膜6而形成于非晶硅半導(dǎo)體層5上。本實(shí)施方式的薄膜晶體管10在結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4的上方還具備在非晶硅半導(dǎo)體層5與源電極8S或漏電極8D之間形成的一對(duì)接觸層7。以下，對(duì)本實(shí)施方式的薄膜晶體管10的各構(gòu)成單元進(jìn)行詳細(xì)描述?；錓是例如由石英玻璃、無(wú)堿玻璃以及高耐熱性玻璃等玻璃材料形成的玻璃基板。為了防止包含于玻璃基板中的鈉、磷等雜質(zhì)侵入結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4，可以在基板I上形成由氮化娃膜(SiNx)、氧化娃(SiOy)或氮氧化娃膜(SiOyNx)等形成的底涂層。另外,在激光退火等高溫?zé)崽幚砉に囍校淄繉佑袝r(shí)也起到緩和熱對(duì)基板I的影響的作用。底涂層的膜厚例如為IOOnm 2000nm左右。柵電極2由導(dǎo)電性材料或其合金等的單層構(gòu)造或者多層構(gòu)造形成，例如使用鑰(Mo)、鋁(Al)、銅(Cu)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉻(Cr)或鑰鎢(MoW)等在基板I上以預(yù)定形狀進(jìn)行圖案形成。柵電極2的膜厚例如為20 500nm左右。柵極絕緣膜3例如由氧化硅(5丨07)、氮化硅(5丨版)、氮氧化硅膜(5丨07版)、氧化鋁(ΑΙΟζ)、氧化鉭(TaOw)或其層疊膜等形成，柵極絕緣膜3形成于基板I和柵電極2之上以覆蓋形成有柵電極2的基板I。
在本實(shí)施方式中，使用結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4來(lái)作為溝道層，因此優(yōu)選使用氧化硅來(lái)作為柵極絕緣膜3。這是因?yàn)闉榱司S持TFT的良好的閾值電壓特性，優(yōu)選使結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4與柵極絕緣膜3的界面狀態(tài)為良好的狀態(tài)，氧化硅對(duì)此是合適的。柵極絕緣膜3的膜厚例如為50nm 300nm。結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4是具有通過(guò)柵電極2的電壓控制載流子的移動(dòng)的溝道區(qū)域的溝道層。在本實(shí)施方式中，結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4可以通過(guò)使非晶硅(無(wú)定形硅)結(jié)晶化來(lái)形成。結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4可以通過(guò)由微晶硅和/或多晶硅形成的結(jié)晶硅來(lái)構(gòu)成，也可以為無(wú)定形硅和結(jié)晶硅的混晶構(gòu)造。在該情況下，為了獲得優(yōu)異的導(dǎo)通特性，優(yōu)選至少結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4的溝道區(qū)域由結(jié)晶硅的比例大的膜來(lái)構(gòu)成。結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4中的結(jié)晶硅的結(jié)晶粒徑例如為5nm IOOOnm左右。結(jié)晶娃半導(dǎo)體層4的膜厚例如為IOnm 90nm左右。非晶硅半導(dǎo)體層5是對(duì)有機(jī)保護(hù)膜6所含有的正固定電荷進(jìn)行抑制的電荷抑制層。本實(shí)施方式中的非晶娃半導(dǎo)體層5由無(wú)定形娃膜構(gòu)成,包含電荷密度為3X 10ncm_2以 上的負(fù)載流子。非晶娃半導(dǎo)體層5的膜厚可以為IOnm 60nm。有機(jī)保護(hù)膜6是保護(hù)溝道層的溝道保護(hù)膜，其形成于非晶硅半導(dǎo)體層5上。在本實(shí)施方式中，在形成一對(duì)接觸層7時(shí)的蝕刻處理中，有機(jī)保護(hù)膜6作為用于防止溝道層受到蝕刻的溝道蝕刻阻止(CES)層來(lái)發(fā)揮功能。S卩，通過(guò)對(duì)接觸層7進(jìn)行圖案化時(shí)的蝕刻，有機(jī)保護(hù)膜6的上部被蝕刻(未圖示)。在此，與源電極8S或漏電極8D重疊的區(qū)域中的有機(jī)保護(hù)膜6的膜厚(在溝道蝕刻中不被蝕刻的部分)例如為300nm I μ m。進(jìn)一步，該膜厚優(yōu)選為500nm以上且I μ m以下。只要是具有該范圍的膜厚的有機(jī)保護(hù)膜6，就能夠通過(guò)負(fù)載流子的電荷密度為3 X IO11CnT2以上的非晶硅半導(dǎo)體層5來(lái)抵消在有機(jī)保護(hù)膜6產(chǎn)生的正固定電荷。另外，有機(jī)保護(hù)膜6由有機(jī)材料構(gòu)成，在本實(shí)施方式中，有機(jī)保護(hù)膜6通過(guò)涂覆聚硅氧烷來(lái)形成。聚硅氧烷是作為主鏈而具有二氧化硅(silica)鍵、且在作為主鏈的二氧化硅鍵結(jié)合了甲基等具有碳的有機(jī)成分的物質(zhì)。有機(jī)保護(hù)膜6可以通過(guò)旋涂法等涂覆有機(jī)材料來(lái)形成。另外，除旋涂法等涂敷法以外，也可以通過(guò)液滴排出法、或絲網(wǎng)印刷、平版印刷等能夠形成預(yù)定圖案的印刷法等來(lái)形成。一對(duì)接觸層7由包含高濃度的雜質(zhì)的非晶半導(dǎo)體層或包含高濃度的雜質(zhì)的多晶半導(dǎo)體層形成，其形成于非晶硅半導(dǎo)體層5上。另外，一對(duì)接觸層7在有機(jī)保護(hù)膜6上隔著預(yù)定的間隔而對(duì)向配置。在本實(shí)施方式中，一對(duì)接觸層7例如可以為在無(wú)定形硅中作為雜質(zhì)而摻雜了磷(P)的η型半導(dǎo)體層，也可以為包含IX 1019[atm/cm3]以上的高濃度雜質(zhì)的η+層。各接觸層7的膜厚例如可以為5nm lOOnm。一對(duì)源電極8S及漏電極8D在一對(duì)接觸層7上形成為與該一對(duì)接觸層7在同一平面，隔開(kāi)預(yù)定的間隔而對(duì)向配置。在本實(shí)施方式中，源電極8S及漏電極8D可以分別為由導(dǎo)電性材料或合金等形成的單層構(gòu)造或者多層構(gòu)造，例如可以由鋁(Al)、鑰(Mo)、鎢(W)、銅(Cu)、鈦(Ti )或鉻(Cr )等材料構(gòu)成。源電極8S及漏電極8D也可以為例如MoW/Al/MoW的三層構(gòu)造，源電極8S及漏電極8D的膜厚例如可以為IOOnm 500nm左右。在如上所述構(gòu)成的本實(shí)施方式的薄膜晶體管10中，如上所述，非晶硅半導(dǎo)體層5構(gòu)成為包含電荷密度為3X IO11CnT2以上的負(fù)載流子。使用圖2對(duì)該非晶硅半導(dǎo)體層5的負(fù)載流子的電荷密度進(jìn)行說(shuō)明。圖2是表示本實(shí)施方式的薄膜晶體管中的非晶硅半導(dǎo)體層和結(jié)晶硅半導(dǎo)體層的界面電場(chǎng)與非晶硅半導(dǎo)體層的膜厚以及狀態(tài)密度(DOS =Density OfState)之間的關(guān)系的圖。圖2的縱軸的缺陷 能級(jí)密度(陷阱(trap)密度)表示狀態(tài)密度(D0S)，該缺陷能級(jí)密度隨著非晶硅半導(dǎo)體層5的膜質(zhì)的變化而變化。狀態(tài)密度(DOS)可以通過(guò)日本特開(kāi)平8-247979號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的被稱為T(mén)VS (Transient Voltage Spectroscopy)法的缺陷能級(jí)的測(cè)定方法來(lái)算出。TVS法是如下的測(cè)定方法檢測(cè)包含金屬、絕緣膜、半導(dǎo)體的層疊體的電容元件的端子間電壓的保持率的時(shí)間變化，根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)來(lái)算出半導(dǎo)體的禁帶中的狀態(tài)密度。通過(guò)使用該TVS法，能夠求出被存在于半導(dǎo)體的禁帶中的陷阱能級(jí)捕獲的載流子來(lái)假定作為固定電荷密度。在本實(shí)施方式的薄膜晶體管10中，非晶硅半導(dǎo)體層5的狀態(tài)密度通過(guò)上述的TVS法來(lái)測(cè)定。具體而言，可以改變時(shí)間而對(duì)柵電極2和源電極8S施加預(yù)定的電壓，求出柵電極2和源電極8S的電壓的時(shí)間變化，基于該時(shí)間變化來(lái)算出狀態(tài)密度。實(shí)際上，當(dāng)使用TVS法測(cè)定本實(shí)施方式中成膜的20nm的非晶硅半導(dǎo)體層5的狀態(tài)密度(DOS)時(shí)，該狀態(tài)密度為4. 68 X IO1W30此時(shí)的非晶硅半導(dǎo)體層5在如下條件下成膜使用SiH4和H2來(lái)作為原料氣體，使生長(zhǎng)溫度為320°C，使壓力為2Torr，使等離子體密度為0. 137ff/cm2,使SiH4和H2的氣體流量分別為IOsccm和60sccm。在此，當(dāng)包含于有機(jī)保護(hù)膜6的正固定電荷密度為5X IO11CnT2以上時(shí)，則由于背溝道而產(chǎn)生寄生電流，所以如圖2的虛線所示，能夠通過(guò)使包含于非晶硅半導(dǎo)體層5的負(fù)載流子的電荷密度為3X IO11CnT2以上，抵消上述正電荷。S卩，通過(guò)相對(duì)于有機(jī)保護(hù)膜6中所存在的正固定電荷，形成具有電荷密度為3 X IO11CnT2以上的負(fù)載流子的非晶硅半導(dǎo)體層5，能夠使該非晶硅半導(dǎo)體層5作為電荷抑制層發(fā)揮作用，能夠抑制背溝道的形成。由此，能夠使作為薄膜晶體管的特性之一的S值提聞。如圖2所示，非晶硅半導(dǎo)體層5的電荷密度由非晶硅半導(dǎo)體層5的膜厚和電荷的狀態(tài)密度(DOS)之積來(lái)確定。例如，在膜厚為20nm、狀態(tài)密度為2. 00X IO17CnT3的膜質(zhì)的非晶硅半導(dǎo)體層5的情況下，該非晶硅半導(dǎo)體層5中的負(fù)載流子的電荷密度為(20nm) X(2. OOXlO1W3) =4. 0X10ncnT2。雖然這樣非晶硅半導(dǎo)體層的電荷密度由膜厚和電荷的狀態(tài)密度之積來(lái)確定，但當(dāng)非晶硅半導(dǎo)體層的膜厚過(guò)厚時(shí)，則導(dǎo)通特性會(huì)變差，另一方面，當(dāng)狀態(tài)密度過(guò)大時(shí)，則會(huì)成為產(chǎn)生泄漏電流的原因。因此，如圖2所示，優(yōu)選將非晶硅半導(dǎo)體層的膜厚以及狀態(tài)密度設(shè)定在所期望的范圍內(nèi)。例如，在使非晶娃半導(dǎo)體層5的膜厚為IOnm以上且60nm以下的情況下，通過(guò)TVS測(cè)定方法測(cè)定時(shí)的非晶硅半導(dǎo)體層5的狀態(tài)密度(DOS)優(yōu)選為IXlO17cnT3以上且7X IO17CnT3以下。由此，能夠使包含于非晶硅半導(dǎo)體層5的負(fù)載流子的電荷密度為3X IO11CnT2以上，能夠抵消膜厚為300nm I μ m的有機(jī)保護(hù)膜6中所含的正固定電荷。進(jìn)而，在使非晶娃半導(dǎo)體層5的膜厚為20nm以上且40nm以下的情況下，通過(guò)TVS測(cè)定方法測(cè)定時(shí)的非晶硅半導(dǎo)體層5的狀態(tài)密度(DOS)優(yōu)選為IXlO17cnT3以上且5X IO17Cm 3 以下。接著，使用圖3A、圖3B、圖4A以及圖4B，進(jìn)一步對(duì)本實(shí)施方式的薄膜晶體管的作用進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖3A是表示比較例的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)以及作用的剖視圖。圖3B是表示該比較例的薄膜晶體管的電流電壓特性的圖。另外，圖4A是表示本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)以及作用的剖視圖。圖4B是表示本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管的電流電壓特性的圖。在圖3A中，對(duì)與圖I所示的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成單元標(biāo)記相同的標(biāo)號(hào)。如圖3A所示，比較例的薄膜晶體管IOA不形成非晶硅半導(dǎo)體層5，這一點(diǎn)與本實(shí)施方式的薄膜晶體管10不同。當(dāng)對(duì)比較例的薄膜晶體管IOA測(cè)定電流電壓特性時(shí)，如上所述，可知S值劣化，特別是在S值的上升區(qū)域會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。本申請(qǐng)發(fā)明人對(duì)該S值劣化的原因進(jìn)行了認(rèn)真的解析和研究，結(jié)果得到如下見(jiàn)解在作為溝道保護(hù)層而使用了有機(jī)材料的情況下，因?yàn)樵跍系辣Ｗo(hù)層包含大量的正固定電荷，因此在由于該固定電荷而使導(dǎo)通電流流動(dòng)時(shí)的溝道層會(huì)形成背溝道，這就是S值劣化的原因。正溝道(front channel)是從源電極向漏電極經(jīng)由溝道層內(nèi)的與柵電極的界面附近的導(dǎo)通電流(漏極電流)的路徑。另一方面，背溝道是從源電極向漏電極經(jīng)由溝道層內(nèi)的·與溝道保護(hù)層的界面附近的寄生電流的路徑。在比較例的薄膜晶體管IOA中，在有機(jī)保護(hù)膜6(或有機(jī)保護(hù)膜6與結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4的界面)包含正固定電荷，由于該正固定電荷，在導(dǎo)通時(shí)，在結(jié)晶娃半導(dǎo)體層4內(nèi)的有機(jī)保護(hù)膜6側(cè)的界面附近形成背溝道。因此，在導(dǎo)通時(shí)，盡管原本僅是在結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4內(nèi)的柵電極2側(cè)的界面附近形成的正溝道是所需的路徑，但由于背溝道的形成，如圖3B所示，薄膜晶體管IOA的電流電壓特性成為正溝道的特性(圖3B中作為漏極電流示出的曲線)和背溝道的特性(圖3B中作為寄生電流示出的曲線)重疊的特性。雖然在從截止向?qū)ǖ纳仙^(guò)程中，當(dāng)一旦上升完時(shí)，即使在正溝道的特性重疊了背溝道的特性，也會(huì)向相同的特性收斂，但是在從截止向?qū)ǖ纳仙齾^(qū)域中，各個(gè)特性會(huì)以失配的形態(tài)而重疊表現(xiàn)出來(lái)。這被認(rèn)為在S值的上升區(qū)域所產(chǎn)生的波動(dòng)。本申請(qǐng)發(fā)明人進(jìn)一步對(duì)有機(jī)保護(hù)膜6中的固定電荷進(jìn)行研究，得到了以下的見(jiàn)解。認(rèn)為雖然在有機(jī)保護(hù)膜6的界面滯留正電荷，但在有機(jī)保護(hù)膜6的基體(bulk)部分(內(nèi)部)帶有負(fù)固定電荷。因此，認(rèn)為當(dāng)有機(jī)保護(hù)膜6的膜厚增加時(shí)，則負(fù)固定電荷就會(huì)增加，具有抑制存在于有機(jī)保護(hù)膜6的界面的正電荷的作用。但是，發(fā)現(xiàn)了 當(dāng)使有機(jī)保護(hù)膜6的膜厚為一定膜厚以上時(shí)，抑制有機(jī)保護(hù)膜6的界面處的正電荷的作用不再與膜厚的增加相應(yīng)地增加。這是因?yàn)檎J(rèn)為在有機(jī)保護(hù)膜6的基體部分的負(fù)固定電荷存在于與有機(jī)保護(hù)膜6的界面接近的區(qū)域的情況下，能夠期待抑制對(duì)該界面的影響大的正電荷的作用，但當(dāng)有機(jī)保護(hù)膜6的膜厚變厚而有機(jī)保護(hù)膜6的基體部分的負(fù)固定電荷遠(yuǎn)離界面時(shí)，則抑制正電荷的作用與距離的平方成反比例而變小。因此，即使增厚有機(jī)保護(hù)膜6的膜厚，但當(dāng)其膜厚成為一定以上時(shí)，抑制有機(jī)保護(hù)膜6的界面處的正電荷的作用也會(huì)消失，其結(jié)果，有機(jī)保護(hù)膜6整體的固定電荷會(huì)作為正的而剩余。這樣，包含于有機(jī)保護(hù)膜6的固定電荷以及有機(jī)保護(hù)膜6與非晶硅半導(dǎo)體層5的界面處的總電荷的極性為正。在此，當(dāng)比較作為溝道保護(hù)膜而使用了由無(wú)機(jī)材料形成的無(wú)機(jī)保護(hù)膜的薄膜晶體管、和作為溝道保護(hù)膜而使用了由有機(jī)材料形成的有機(jī)保護(hù)膜的薄膜晶體管時(shí)，發(fā)現(xiàn)了 在使用了有機(jī)保護(hù)膜的情況下，閾值電壓偏向負(fù)側(cè)。由此可知，相對(duì)于使用了無(wú)機(jī)保護(hù)膜的情況，在使用了有機(jī)保護(hù)膜的情況下，正電荷多。因此，即使假設(shè)存在有在無(wú)機(jī)保護(hù)膜的溝道保護(hù)膜與結(jié)晶硅半導(dǎo)體層之間形成了本征(intrinsic)非晶娃半導(dǎo)體層的構(gòu)造的薄膜晶體管,本征非晶娃半導(dǎo)體層也無(wú)法抑制由于使用了有機(jī)保護(hù)膜而增加的正電荷的影響。另外，即使不是本征非晶硅半導(dǎo)體層，通常的非晶硅半導(dǎo)體層也多是不拘泥于膜質(zhì)，在該情況下也無(wú)法抑制由于使用了有機(jī)保護(hù)膜而增加的正電荷的影響。這是因?yàn)橥ǔ?，非晶硅半?dǎo)體層是以抑制截止電流為目的而導(dǎo)入的層，因此只要是本征非晶硅半導(dǎo)體層就能夠得到足夠的抑制截止電流的效果。這樣，本征非晶硅半導(dǎo)體層不能作為電荷抑制層發(fā)揮功能。因此，在只是將非晶硅半導(dǎo)體層應(yīng)用于將有機(jī)保護(hù)膜作為溝道層的薄膜晶體管，并不能抑制由有機(jī)保護(hù)膜導(dǎo)致的
形成背溝道。于是，本發(fā)明基于上述的見(jiàn)解得到了如下的構(gòu)思如圖4A所示，如本實(shí)施方式的薄膜晶體管10，在有機(jī)保護(hù)膜6與結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4之間，作為電荷抑制層而導(dǎo)入包含預(yù)定電荷量的負(fù)載流子的非晶硅半導(dǎo)體層5。即，在本發(fā)明中，通過(guò)有意地使用如包含負(fù)載流子的狀態(tài)密度的非晶硅半導(dǎo)體層、即增多了陷阱的缺陷密度高的非晶硅半導(dǎo)體層，以緩和因有機(jī)保護(hù)膜6產(chǎn)生的正電荷的影響。并且，本實(shí)施方式中，判明了 通過(guò)構(gòu)成非晶硅半導(dǎo)體層5以使其包含電荷密度為3 X IO11Cm-2以上的負(fù)載流子，能夠由該非晶硅半導(dǎo)體層5的負(fù)載流子抵消有機(jī)保護(hù)膜6的正電荷來(lái)進(jìn)行電場(chǎng)屏蔽。通過(guò)這樣來(lái)構(gòu)成，如圖4A所示，能夠抑制導(dǎo)通時(shí)形成背溝道，如圖4B所示，能夠抑制由背溝道導(dǎo)致的寄生電流。其結(jié)果，薄膜晶體管10的電流電壓特性通過(guò)正溝道的特性(圖4B中作為漏極電流表示的曲線)得到實(shí)現(xiàn)，能夠抑制在S值的上升區(qū)域產(chǎn)生的波動(dòng)，能夠提高S值。進(jìn)而，在本實(shí)施方式的薄膜晶體管10中，能夠抑制背溝道的形成，因此也能夠抑制閾值電壓的變動(dòng)。如上所述，在本實(shí)施方式的薄膜晶體管10中，能夠提高S值，并且能夠抑制閾值電壓的變動(dòng)，因此在使用本實(shí)施方式的薄膜晶體管10來(lái)作為有機(jī)EL顯示器的驅(qū)動(dòng)晶體管的情況下，能夠提高黑發(fā)光區(qū)域的精度。在此，實(shí)際制作薄膜晶體管對(duì)電流電壓特性進(jìn)行了測(cè)定，因此使用圖5A、圖5B以及圖5C對(duì)該測(cè)定結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。圖5A是表示圖3A所示的比較例的薄膜晶體管的電流電壓特性的圖。圖5B和圖5C是表示圖I所示的本發(fā)明的薄膜晶體管的電流電壓特性的圖。圖5B是非晶硅半導(dǎo)體層5的膜厚為IOnm的情況下的圖，圖5C是非晶硅半導(dǎo)體層5的膜厚為20nm的情況下的圖。在呈現(xiàn)圖5A的特性的比較例的薄膜晶體管中，如上所述，不形成非晶硅半導(dǎo)體層。另外，在呈現(xiàn)圖5B和圖5C的特性的本發(fā)明的薄膜晶體管中，形成有膜質(zhì)固定而僅改變了膜厚的非晶硅半導(dǎo)體層5，非晶硅半導(dǎo)體層5的DOS都是4. OX 10nCm_2，有機(jī)保護(hù)膜6的
膜厚都是500nm。如圖5A 圖5C所示，可知與比較例的薄膜晶體管IOA相比，本發(fā)明的薄膜晶體管10的S值的上升區(qū)域中的波動(dòng)得到抑制，S值提高。另外，如圖5B和圖5C所示，可知通過(guò)增大非晶硅半導(dǎo)體層5的膜厚，S值得到進(jìn)一步提高。接著，使用圖6對(duì)該非晶硅半導(dǎo)體層5的膜厚與S值的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。圖6是表示本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管中的非晶硅半導(dǎo)體層5與S值的關(guān)系的圖。圖6是使非晶硅半導(dǎo)體層5的膜質(zhì)相同(狀態(tài)密度一定)、僅改變了膜厚而測(cè)得的圖。如圖6所示，可知通過(guò)增大非晶硅半導(dǎo)體層5的膜厚，S值提高，電場(chǎng)屏蔽效果提高。另外，如圖6所示，可知非晶硅半導(dǎo)體層5的膜厚為20nm以上時(shí)，S值成為一定值，電場(chǎng)屏蔽效果飽和。當(dāng)使非晶硅半導(dǎo)體層5的膜厚大于40nm時(shí)，則膜厚過(guò)厚，導(dǎo)通特性會(huì)變差。因此，非晶娃半導(dǎo)體層5的膜厚優(yōu)選為20nm 40nm。
接著，使用圖7對(duì)本實(shí)施方式的薄膜晶體管中的與有機(jī)保護(hù)膜6的膜厚的變化相對(duì)應(yīng)的最小截止泄漏電流的變化進(jìn)行說(shuō)明。圖7是表示本實(shí)施方式的薄膜晶體管中的有機(jī)保護(hù)膜的膜厚與最小截止泄漏電流的關(guān)系的圖。圖7中，非晶硅半導(dǎo)體層5的DOS為
4.OX 10ncnT2，膜厚為 20nm。在薄膜晶體管的器件可靠性方面，最小截止泄漏電流需要為O. InA(LOXlO-11A),因此如圖7所示，有機(jī)保護(hù)膜6的膜厚優(yōu)選為500nm以上。在有機(jī)保護(hù)膜6的膜厚小于500nm的情況下，由于蝕刻處理對(duì)溝道層的損傷，截止時(shí)的泄漏電流會(huì)增大。因此，通過(guò)使有機(jī)保護(hù)膜6的膜厚為500nm以上，能夠按所期望的那樣抑制截止時(shí)的泄漏電流的產(chǎn)生，能夠?qū)崿F(xiàn)具有高可靠性的薄膜晶體管。(薄膜晶體管的制造方法)以下，使用圖8A 圖SG對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管10的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖8A 圖SG是示意表示本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管的制造方法中的各工序的構(gòu)成的剖視圖。首先，如圖8A所示，準(zhǔn)備基板I。作為基板1，例如可以使用玻璃基板。然后，在形成柵電極2之前，可以通過(guò)等離子體CVD等在基板I上形成由氧化硅膜或氮化硅膜等絕緣膜形成的底涂層。接著，如圖8B所示，在基板I的上方圖案形成預(yù)定形狀的柵電極2。例如，在基板I上方的整個(gè)面，通過(guò)濺射成膜由鑰鎢(MoW)等形成的柵極金屬膜，通過(guò)實(shí)施光刻以及濕式蝕刻，使柵極金屬膜圖案化來(lái)形成預(yù)定形狀的柵電極2。接著，如圖8C所示，在基板I的上方形成柵極絕緣膜3。例如，在基板I上方的整個(gè)面，通過(guò)等離子體CVD等成膜由氧化硅等絕緣膜形成的柵極絕緣膜3以覆蓋柵電極2。接著，如圖8D所示，在柵極絕緣膜3上形成結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4。在該情況下，首先，在柵極絕緣膜3上，例如通過(guò)等離子體CVD等成膜由無(wú)定形硅膜(a-Si )形成的非晶硅薄膜。對(duì)于無(wú)定形娃膜，例如可以按預(yù)定的濃度比導(dǎo)入娃燒氣體(SiH4)和氫氣(H2)、并在預(yù)定的成膜條件下來(lái)成膜。然后，在進(jìn)行了脫氫退火處理之后，通過(guò)在預(yù)定的溫度下對(duì)非晶硅薄膜進(jìn)行退火來(lái)使非晶硅薄膜結(jié)晶化。由此，能夠在柵極絕緣膜3上形成結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4。在本實(shí)施方式中，非晶硅薄膜的結(jié)晶化是通過(guò)照射激光的激光退火來(lái)進(jìn)行的。激光退火可以利用使用了準(zhǔn)分子激光的激光退火(ELA)、使用了脈沖激光的激光退火、或使用了連續(xù)振蕩型的激光(CW激光)的激光退火。另外，除激光退火以外，也可以通過(guò)急速熱退火(RTA)來(lái)進(jìn)行結(jié)晶化，或者也可以通過(guò)由CVD實(shí)現(xiàn)的直接生長(zhǎng)來(lái)形成結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4。接著，如圖SE所示，在結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4上形成非晶硅半導(dǎo)體層5。例如，作為非晶硅半導(dǎo)體層5，可以成膜無(wú)定形硅膜。無(wú)定形硅膜可以使用預(yù)定的原料氣體而通過(guò)等離子體CVD等在預(yù)定的成膜條件下來(lái)成膜。例如，可以按預(yù)定的濃度比導(dǎo)入硅烷氣體和氫氣來(lái)進(jìn)行成膜。在本實(shí)施方式中，非晶硅半導(dǎo)體層5優(yōu)選在使等離子體密度為O. I 1.0[W/cm2]、使生長(zhǎng)溫度為300 400°C的成膜條件下進(jìn)行成膜。另外，作為非晶硅半導(dǎo)體層5的原料氣體，可以使用包含硅烷氣體(SiH4)、乙硅烷氣體(Si2H6)以及丙硅烷氣體(Si3H8)中的任一者的氣體，另外，作為與原料氣體一起導(dǎo)入的惰性氣體，除氫氣(H2)以外，可以使用氬氣(Ar)或氦氣(He)。接著，如圖8F所示，在非晶硅半導(dǎo)體層5上形成有機(jī)保護(hù)膜6。例如，可以通過(guò)預(yù)定的涂敷方法在非晶硅半導(dǎo)體層5上涂覆預(yù)定的有機(jī)材料并進(jìn)行燒成，由此來(lái)形成有機(jī)保護(hù)膜6。在本實(shí)施方式中，首先，在非晶硅半導(dǎo)體層5上通過(guò)旋涂來(lái)涂敷聚硅氧烷，在非晶 硅半導(dǎo)體層5上的整個(gè)面形成有機(jī)保護(hù)膜6。然后，在進(jìn)行預(yù)烘培來(lái)暫時(shí)燒成有機(jī)保護(hù)膜6之后，使用光掩模進(jìn)行曝光以及顯影來(lái)形成預(yù)定形狀的有機(jī)保護(hù)膜6。然后，進(jìn)行后烘焙來(lái)正式燒成有機(jī)保護(hù)膜6。由此，能夠形成成為溝道保護(hù)層的有機(jī)保護(hù)膜6。接著，如圖SG所示，在非晶硅半導(dǎo)體層5上夾著有機(jī)保護(hù)膜6而形成一對(duì)接觸層7和源電極8S及漏電極8D。在該情況下，首先，作為用于在非晶硅半導(dǎo)體層5上形成接觸層7以覆蓋有機(jī)保護(hù)膜6的接觸層用膜，例如通過(guò)等離子體CVD成膜摻雜了磷等5價(jià)元素的雜質(zhì)的無(wú)定形硅膜。然后，在接觸層用膜上，通過(guò)濺射成膜成為源電極8S及漏電極8D的源漏金屬膜。然后，為了形成預(yù)定形狀的源電極8S及漏電極8D，在源漏金屬膜上圖案形成預(yù)定形狀的抗蝕劑，通過(guò)將該抗蝕劑作為掩模來(lái)實(shí)施濕式蝕刻，使源漏金屬膜圖案化。由此，如圖8G所示，形成預(yù)定形狀的源電極8S及漏電極8D。此時(shí)，接觸層用膜作為蝕刻阻止層發(fā)揮功能。然后，除去源電極8S及漏電極8D上的抗蝕劑，將源電極8S及漏電極8D作為掩模來(lái)實(shí)施干式蝕刻等蝕刻，由此使接觸層用膜圖案化，并且與此同時(shí)，使非晶硅半導(dǎo)體層5和結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4圖案化成島狀。由此，如圖SG所示，能夠形成預(yù)定形狀的一對(duì)接觸層7，并且形成圖案化成島狀的非晶硅半導(dǎo)體層5和結(jié)晶硅半導(dǎo)體層4。這樣，能夠制造本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管10。在本實(shí)施方式中，按照使生長(zhǎng)溫度為320°C、使壓力為2Torr、使RF功率為50W (使功率密度為O. 137W/cm2)、使硅烷和氫的氣體流量分別為IOsccm和50SCCm的成膜條件，成膜了膜厚為20nm、D0S為4. OX 10ηαιΓ2的非晶娃半導(dǎo)體層5。在本實(shí)施方式中，成膜非晶硅半導(dǎo)體層5時(shí)的生長(zhǎng)溫度優(yōu)選為300 400°C。使用圖9對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。圖9是表示本發(fā)明實(shí)施方式的薄膜晶體管的制造方法中的成膜非晶硅半導(dǎo)體層5時(shí)的生長(zhǎng)溫度與自旋密度的關(guān)系的圖。在圖9中，縱軸表示通過(guò)電子自旋共振(ESR :Electron Spin Resonance)法求出的自旋密度。自旋密度與缺陷密度(danglingbond:懸空鍵)即狀態(tài)密度具有相關(guān)關(guān)系。另外，圖9中示出了通過(guò)SiH4和H2成膜的情況、通過(guò)SiH4成膜的情況以及通過(guò)SiH4和Ar成膜的情況。從圖9可知，能夠成膜自旋密度為I. OX IO17CnT3 4X IO17CnT3的膜質(zhì)的非晶硅半導(dǎo)體層5。另外，從圖9可知，成膜非晶硅半導(dǎo)體層5時(shí)的生長(zhǎng)溫度可為大約300°C 400°C。
另外，當(dāng)在使生長(zhǎng)溫度為350°C、使等離子體密度為0.01 0.06[W/cm2]的成膜條件下成膜無(wú)定形娃膜時(shí)(未脫氫)，自旋密度為4X IO16 6X IO16CnT3左右。另外，當(dāng)在500°C下進(jìn)行20分鐘的脫氫來(lái)同樣地成膜時(shí)，自旋密度為3X1018 5X1018cm_3。S卩，在本實(shí)施方式中，如上所述成膜了自旋密度為I. OXlO17 4X IO17CnT3的膜質(zhì)的非晶硅半導(dǎo)體層5，使用了與一般的膜質(zhì)(狀態(tài)密度)不同水平的非晶硅半導(dǎo)體層5。以上，基于實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的薄膜晶體管以及薄膜晶體管的制造方法進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式。例如，本實(shí)施方式的薄膜晶體管可以用于有機(jī)EL顯示裝置或液晶顯示裝置等顯示裝置。另外，關(guān)于該顯示裝置，可以作為平板顯示器來(lái)加以利用，也可以適用于電視機(jī)、個(gè)人電腦或便攜電話等電子設(shè)備。另外，對(duì)各實(shí)施方式實(shí)施本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的各種變形而得到方式、通過(guò)在不脫離發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)任意組合各實(shí)施方式中的構(gòu)成單元和功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的方式也包含在本發(fā)明中。 產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的薄膜晶體管能夠廣泛利用于電視機(jī)、個(gè)人電腦、便攜電話等的顯示裝置或其他具有薄膜晶體管的各種電氣設(shè)備等。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管，具備 基板； 柵電極，其形成于所述基板上； 柵極絕緣膜，其形成于所述柵電極上； 結(jié)晶硅半導(dǎo)體層，其形成于所述柵極絕緣膜上； 非晶硅半導(dǎo)體層，其形成于所述結(jié)晶硅半導(dǎo)體層上； 有機(jī)保護(hù)膜，其形成于所述非晶硅半導(dǎo)體層上，由有機(jī)材料形成；以及 源電極及漏電極，其夾著所述有機(jī)保護(hù)膜而形成于所述非晶硅半導(dǎo)體層上， 包含于所述非晶硅半導(dǎo)體層的負(fù)載流子的電荷密度為3X IO11CnT2以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜晶體管， 與所述源電極或所述漏電極重疊的區(qū)域中的所述有機(jī)保護(hù)膜的膜厚為300nm以上且Iym以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜晶體管， 與所述源電極或所述漏電極重疊的區(qū)域中的所述有機(jī)保護(hù)膜的膜厚為500nm以上且Iym以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的薄膜晶體管， 包含于所述有機(jī)保護(hù)膜的固定電荷和所述有機(jī)保護(hù)膜與所述非晶硅半導(dǎo)體層的界面處的電荷的總電荷的極性為正。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的薄膜晶體管， 所述非晶硅半導(dǎo)體層的膜厚為IOnm以上且60nm以下， 在通過(guò)TVS測(cè)定方法測(cè)定的情況下，所述非晶硅半導(dǎo)體層的電荷密度為IXlO17cnT3以上且7 X IO17CnT3以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管， 所述非晶硅半導(dǎo)體層的膜厚為20nm以上且40nm以下， 所述非晶硅半導(dǎo)體層的電荷密度為IXlO17cnT3以上且5X1017cm_3以下。
7.一種薄膜晶體管的制造方法，包括 第I工序，準(zhǔn)備基板； 第2工序，在所述基板上形成柵電極； 第3工序，在所述柵電極上形成柵極絕緣膜； 第4工序，在所述柵極絕緣膜上形成結(jié)晶硅半導(dǎo)體層； 第5工序，在所述結(jié)晶硅半導(dǎo)體層上形成非晶硅半導(dǎo)體層； 第6工序，在所述非晶硅半導(dǎo)體層上涂覆有機(jī)材料形成有機(jī)保護(hù)膜；以及 第7工序，在所述非晶硅半導(dǎo)體層上夾著所述有機(jī)保護(hù)膜而形成源電極及漏電極， 包含于所述非晶硅半導(dǎo)體層的負(fù)載流子的電荷密度為3X IO11CnT2以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管的制造方法， 在所述第5工序中， 所述非晶硅半導(dǎo)體層在使等離子體密度為O. Iff/cm2 lW/cm2的成膜條件下由原料氣體和惰性氣體來(lái)形成，所述原料氣體包含硅烷氣體、乙硅烷氣體以及丙硅烷氣體中的任一種，所述惰性氣體包含氬、氫以及氦中的任一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的薄膜晶體管的制造方法，在所述第5工序中，所述非晶硅半導(dǎo)體層在生長(zhǎng)溫度為300°C 400°C的成膜條件下形成。
全文摘要
本發(fā)明的薄膜晶體管(10)具備基板(1)；柵電極(2)，其形成于基板上；柵極絕緣膜(3)，其形成于柵電極上；結(jié)晶硅半導(dǎo)體層(4)，其形成于柵極絕緣膜上；非晶硅半導(dǎo)體層(5)，其形成于結(jié)晶硅半導(dǎo)體層上；有機(jī)保護(hù)膜(6)，其形成于非晶硅半導(dǎo)體層上，由有機(jī)材料形成；源電極(8S)及漏電極(8D)，其夾著有機(jī)保護(hù)膜而形成于非晶硅半導(dǎo)體層上，包含于非晶硅半導(dǎo)體層(5)的負(fù)載流子的電荷密度為3×1011cm-2以上。
文檔編號(hào)H01L21/336GK102959712SQ20118001580
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者岸田悠治, 川島孝啟, 鐘之江有宣, 河內(nèi)玄士朗 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社, 松下液晶顯示器株式會(huì)社