JP2001274404A - 薄膜トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 凹凸の大きい、非単結晶半導体薄膜を活性層
とした場合でも、リーク電流の小さい、良好な素子特性
の薄膜トランジスタを提供する。 【解決手段】 半導体薄膜からなり表面に１０ｎｍ以上
の凹凸を有する活性層１０２と、活性層１０２の表面上
に形成されフッ素を含むシリコン窒化膜からなるゲート
絶縁膜１０３と、ゲート絶縁膜１０３上に形成されるゲ
ート電極１０４と、活性層１０２と電気的に接続される
ソース・ドレイン電極１０５とを具備することを特徴と
する薄膜トランジスタ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】エレクトロルミネッセンス、プラズマ、
液晶等の表示デバイスは、表示部の大型化が可能である
為、事務機器やコンピュータ等の表示装置、或いは特殊
な表示装置として要求が高まっている。これらの中で、
スイッチング素子として薄膜トランジスタのアクティブ
マトリックスアレイを用いた液晶表示装置は、表示品位
が高く低消費電力である為、その開発が盛んに行われて
いる。

【０００３】アクティブマトリックスアレイを用いた液
晶表示装置は、上記したように各画素の液晶に与える電
圧を画素に接続された薄膜トランジスタによって制御す
る。この薄膜トランジスタの活性層としては、これまで
単結晶、多結晶、非晶質のＳｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、Ｃ
ｄＳｅ、Ｔｅ、ＣｄＳ等が使用されてきた。近年、これ
らの中でも、多結晶半導体や非晶質半導体は、低温プロ
セスを用いる薄膜形成技術が適用可能であるため、安価
なガラス基板にこれらの薄膜を形成することで、大画
面、高精細、高画質なパネルディスプレイを低コストで
実現可能となる材料として、注目されている。

【０００４】図７に活性層に多結晶半導体薄膜を用いた
従来の薄膜トランジスタの断面図を示す。

【０００５】図７に示すように、従来の薄膜トランジス
タは、例えばガラス基板などの透光性絶縁基板７０１上
に、多結晶シリコン薄膜からなる活性層７０２が所定の
パターンに形成されている。この活性層７０２上の所定
の領域には例えばシリコン酸化膜等からなるゲート絶縁
膜７０３が設けられ、その上にはアルミニウムなどの電
極材料をパターニングしてゲート電極７０４が形成され
ている。アルミニウム等からなるソース・ドレイン電極
７０５は、ｎ^＋多結晶シリコン膜からなるコンタクト領
域７０６と、電気的に接続している。なお、ゲート電極
７０４とソース・ドレイン電極７０５の間には、層間絶
縁膜７０７が設けられており、絶縁されている。

【０００６】このような構成の中で、近年、ゲート絶縁
膜７０３の膜厚を薄くすることが必要となっている。こ
れは、ゲート絶縁膜７０３を薄くしてゲート部分の容量
を増やすことで、活性層７０２中に流す電流を、見かけ
上増やすことが出来る為である。

【０００７】しかし、非単結晶半導体薄膜は単結晶半導
体薄膜と異なり、表面の凹凸が大きい。従って、非単結
晶半導体薄膜を活性層７０２として用いる場合、非単結
晶半導体薄膜の表面に凹凸がある為、ゲート絶縁膜７０
３を薄くする事は困難である。つまり、凹凸のある活性
層７０２上にゲート絶縁膜７０３を形成すると、活性層
７０２の凸部分上のゲート絶縁膜７０３が薄くなり、そ
の部分の活性層７０２とゲート電極７０４の間でリーク
電流が流れてしまう為である。ゲート絶縁膜７０３の膜
厚が平均的な領域ではリークが生じなくても、局所的に
ゲート絶縁膜７０３が薄くなっている部分でリークが生
じるのである。そのため、トランジスタ特性が悪くなる
という問題がある。

【０００８】ゲート部分の容量を増やす方法として、ゲ
ート絶縁膜の材料を、シリコン酸化膜よりも誘電率の高
い材料、例えばシリコン窒化膜やタンタル酸化膜とする
方法も考えられている。つまり、このような膜を用い
て、ゲート部分の容量を保ったまま膜厚を厚くすること
で、リーク電流を減少させるのである。特に、シリコン
窒化膜を用いた場合は、製造装置として、シリコン酸化
膜用として現在用いられている平行平板型のプラズマＣ
ＶＤ装置を用いることが出来る為、製造も容易である。

【０００９】しかしながら、このように形成されたシリ
コン窒化膜は、リーク電流が非常に大きい。リーク電流
を同等の膜厚で比べた場合、シリコン窒化膜のリーク電
流は、シリコン酸化膜のリーク電流の約５倍である。ま
た、シリコン窒化膜の誘電率が大きいことで膜厚を厚く
してもシリコン酸化膜と同等のゲート容量の膜が得られ
ることを考慮してもなお、同等の誘電率を有するシリコ
ン酸化膜に比べ、シリコン窒化膜のリーク電流の大きさ
は約２倍である事がわかっており、薄膜トランジスタの
ゲート絶縁膜として用いることは出来ない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、これ
まで、非単結晶半導体薄膜を活性層として用いる場合
は、非単結晶半導体薄膜は表面に大きな凹凸を有する
為、非単結晶半導体薄膜からなる活性層上にゲート絶縁
膜を形成し、ゲート容量を増やす為にゲート絶縁膜を薄
くすると、活性層の凸部分上のゲート絶縁膜が薄くな
り、その部分の活性層とゲート電極の間でリーク電流が
流れてしまうという問題があった。

【００１１】また、シリコン酸化膜の代わりに、誘電率
の高いシリコン窒化膜を使用する方法なども考えられる
が、シリコン窒化膜のリーク電流は非常に大きい。シリ
コン窒化膜の誘電率が高いことでシリコン酸化膜を用い
る場合に比べて膜厚を厚く出来ることを考慮してもな
お、同等の誘電率を有するシリコン酸化膜に比べシリコ
ン窒化膜のリーク電流は大きく、薄膜トランジスタのゲ
ート絶縁膜として用いることは出来ない。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで本発明の第１は、
半導体薄膜からなり表面に１０ｎｍ以上の凹凸を有する
活性層と、活性層の表面上に形成されフッ素を含むシリ
コン窒化膜からなるゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に
形成されるゲート電極と、活性層と電気的に接続される
ソース・ドレイン電極とを具備することを特徴とする薄
膜トランジスタを提供する。なお、凹凸とは、ある膜の
表面で局所的に凸部と凹部がある際に、その凸部の上か
ら凹部の下までの高さの差を示す。

【００１３】本発明の第１では、半導体薄膜は非単結晶
であっても良い。

【００１４】本発明の第２は、基板上に１０ｎｍ以上の
凹凸を有する非単結晶半導体薄膜を形成する工程と、非
単結晶半導体薄膜上にアンモニアガスとフルオロシラン
ガスとを含む混合ガスを用いて６００℃以下の温度でプ
ラズマＣＶＤ法を行いゲート絶縁膜を形成する工程と、
非単結晶半導体薄膜上にゲート絶縁膜を介してゲート電
極を形成する工程と、非単結晶半導体薄膜に電気的に接
続されるソース・ドレイン電極を形成する工程とを具備
することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法を提
供する。

【００１５】本発明の第２においてプラズマＣＶＤ法を
行う際、フルオロシランとして四フッ化シランガスを用
いても良い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面を
参照しつつ詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形
態に限定されるものではない。

【００１７】（第１の実施形態）本発明の第１の実施形
態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の薄膜
トランジスタの断面図を示したものである。図１に示す
ように、本実施形態の薄膜トランジスタは、基板１０１
上に活性層１０２が所定のパターンに形成されている。
この活性層１０２上の所定の領域にはフッ素添加シリコ
ン窒化膜からなるゲート絶縁膜１０３が設けられ、その
上にはゲート電極１０４が形成されている。ソース・ド
レイン電極１０５は、コンタクト領域１０６と電気的に
接続され、ゲート電極１０４とソース・ドレイン電極１
０５の間には、層間絶縁膜１０７が設けられており、絶
縁されている。

【００１８】次に、図１の断面図を用いて、本実施形態
の薄膜トランジスタを形成方法に沿って説明する。

【００１９】まず、図１に示すように、石英からなる基
板１０１上に、ジシランガスの減圧ＣＶＤ法を用いて、
基板温度を約５２０℃として約１００ｎｍの膜厚のアモ
ルファスシリコン膜を形成する。その後、このアモルフ
ァスシリコン膜を約６２０℃の窒素雰囲気中で約２０時
間アニールすることにより、ポリシリコン膜へと変化さ
せ、所定の形状に加工して、活性層１０２とする。

【００２０】次に、活性層１０２を形成した基板１０１
上に、アンモニアガスと四フッ化シランガスとの混合ガ
スを用いたプラズマＣＶＤ法により、フッ素添加シリコ
ン窒化膜からなる約３０ｎｍの膜厚のゲート絶縁膜１０
３を形成する。その際、ＣＶＤ装置としては平行平板型
のものを用い、電極の大きさは約８０ｃｍ×約８０ｃ
ｍ、反応室体積は約０．２ｍ^３とする。また、基板温度
を約３３０℃、ガス圧力を約１００Ｐａ、ＲＦパワーを
約８００Ｗ、電極間距離を約３０ｍｍとし、ガス流量
は、アンモニアガス流量を毎分約４００ｃｍ^３、四フッ
化シランガス流量を毎分約１００ｃｍ^３、希釈ガスとし
て用いるＮ_２ガス流量を毎分約１０００ｃｍ ^３とする。

【００２１】ゲート絶縁膜１０３の上には、モリブデン
膜を約５００ｎｍの膜厚となるようスパッタリング法に
より形成し、このモリブデン膜にレジストをパターニン
グしてフッ化炭素と酸素ガスとの混合ガスによるケミカ
ルドライエッチング法を行う事により、ゲート電極１０
４を形成する。

【００２２】次に、ゲート電極１０４と、活性層１０２
中のソース・ドレイン電極１０５とのコンタクト領域１
０６にイオン注入を行う。本実施形態では、Ｎ−ｔｙｐ
ｅの薄膜トランジスタを作成する為に、リン原子を、面
密度約１．０×１０^１５ｃｍ ^−２のドーズ量となるよう
に打ち込む。その後、ゲート電極１０４と、コンタクト
領域１０６の活性化の為に、約５５０℃の温度で真空
中、約３時間のアニールを行う。

【００２３】次に、シリコン酸化膜を減圧ＣＶＤ法によ
り約５００ｎｍの膜厚となるよう成膜して層間絶縁膜１
０７とし、コンタクト領域１０６部分のゲート絶縁膜１
０３と層間絶縁膜１０７を緩衝フッ酸でエッチングして
コンタクトホールを形成する。その後、アルミニウムを
用いて約５００ｎｍの膜厚となるようスパッタリングし
て所定の形状に加工し、ソース・ドレイン電極１０５を
形成し、本実施形態の薄膜トランジスタを完成する。

【００２４】図２に本実施形態の薄膜トランジスタの印
加電圧を変化させた際のリーク電流を示す。比較の為、
ゲート絶縁膜としてシリコン酸化膜を用いた薄膜トラン
ジスタと、アンモニアガスとシランガスの混合ガスを用
いたプラズマＣＶＤ法により形成したフッ素を添加しな
いシリコン窒化膜をゲート絶縁膜とした薄膜トランジス
タのリーク電流も示す。これら比較の為の薄膜トランジ
スタは、ゲート絶縁膜以外は本実施形態と同様に形成さ
れるものとする。これらの薄膜トランジスタの膜厚とし
ては、本実施形態のゲート絶縁膜のゲート容量と揃える
為、シリコン酸化膜は約２０ｎｍ、フッ素を添加しない
シリコン窒化膜は約３０ｎｍとした。また、リーク電流
の測定法法としては、図３に示すように、ゲート電極１
０４に電圧を印加し、ソース・ドレイン電極１０５間の
電流を測定することにより行った。

【００２５】図２に示すように、フッ素を添加しないシ
リコン窒化膜は、シリコン酸化膜よりもリーク電流が高
く、印加電圧を約５Ｖとした際リーク電流は２倍程度と
なり、非常に大きいが、本実施形態のフッ素を添加した
シリコン窒化膜は、印加電圧を約５Ｖとした際、シリコ
ン酸化膜のリーク電流の約１／５である事が分かる。こ
れは、アンモニアガスとシランガスとの混合ガスを用い
てフッ素を添加しないシリコン窒化膜からなるゲート絶
縁膜を形成する場合には、ゲート絶縁膜中に水素原子が
混入し、この水素原子が膜中を移動することによりリー
ク電流を発生するのであるが、本実施形態のゲート絶縁
膜では、これがフッ素と置換されることによりリーク電
流が小さくなる為である。

【００２６】さらに、シリコン窒化膜は誘電率が高いた
め、シリコン酸化膜を用いた場合よりも膜厚を大きくし
ても、シリコン酸化膜と同等のゲート容量を得ることが
出来る。従って、本実施形態のように非単結晶シリコン
薄膜を用いて活性層を形成することにより活性層表面の
凹凸が大きい場合の活性層の凸部上でも、リーク電流が
発生しないだけの十分な厚さのゲート絶縁膜を形成して
も、高いゲート容量が得られ、リーク電流の小さい、良
好な特性を有する薄膜トランジスタを形成することが出
来る。

【００２７】次に、図４に、本実施形態の薄膜トランジ
スタと、ゲート絶縁膜としてシリコン酸化膜を用いた薄
膜トランジスタ（以下比較例１と称す）のリーク電流を
１００個ずつ測定した結果を示す。比較例１では、図２
の場合と同様シリコン酸化膜の膜厚を約２０ｎｍとし、
印加する電界を揃える為に、ゲート電圧を、本実施形態
の薄膜トランジスタには約３０Ｖ、比較例１には約２０
Ｖ印加する。ゲート絶縁膜以外は、比較例１は、本実施
形態と同様の形成方法で形成される。リーク電流の測定
は、図３の方法と同様に行う。

【００２８】図４より、本実施形態の薄膜トランジスタ
のリーク電流は、比較例１のリーク電流より小さく、ま
た、ばらつきも小さいことが分かる。比較例１の中で、
リークの大きい試料では、ゲート絶縁膜の下の活性層の
凹凸が大きく、凹凸の大きさが約１０ｎｍ以上であるこ
とが分かった。本実施形態の薄膜トランジスタにおいて
も、活性層中に約１０ｎｍ以上の凹凸のあるものも存在
するが、リーク電流は小さい。これは、本実施形態の薄
膜トランジスタのゲート絶縁膜の誘電率が高いことか
ら、比較例１と同等のゲート容量を得る為に比較例１よ
りも膜厚を厚くすることが出来るためである。つまり、
ゲート絶縁膜下の活性層の凹凸が約１０ｎｍ以上の場合
の活性層の凸部上でも、リーク電流が生じないだけの十
分な厚さのゲート絶縁膜を形成しても高いゲート容量が
得られ、リーク電流が小さく良好な素子特性を得ること
が出来るといえる。

【００２９】従って、本実施形態の薄膜トランジスタ
は、比較例１と同等のゲート容量が得られ、さらに膜厚
を厚く出来ることからリーク電流が小さくなるために、
従来のものよりも良好な素子特性を得られるということ
が出来る。

【００３０】（第２の実施形態）次に、第２の実施形態
について説明する。本実施形態については、第１の実施
形態と異なる部分を中心に説明を行い、第１の実施形態
と同様、図１を用いて説明する。

【００３１】本実施形態では、活性層１０２とゲート絶
縁膜１０３の形成方法が、第１の実施形態と異なる。

【００３２】まず、石英からなる基板１０１上に、平行
平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリ
コン膜を形成する。原料ガスとしてはジシランガスを用
い、第１の実施形態と同様な条件、方法を用いる。その
後、このアモルファスシリコン膜にエキシマーレーザを
用いたレーザーアニール法で、第１の実施形態と同様の
条件でアニールを行うことによりポリシリコン膜へと変
化させ、所定の形状に加工して、活性層１０２とする。

【００３３】次に、ゲート絶縁膜１０３として、リモー
トプラズマＣＶＤ装置を用いてフッ素添加シリコン窒化
膜を形成する。リモートプラズマＣＶＤ装置では、アン
モニアガスのみをプラズマ分解し、分解されたアンモニ
アガスと別に四フッ化シランガスを反応室に導入する。
その他の条件は、第１の実施形態と同様とする。

【００３４】その後、ゲート電極１０４、コンタクト領
域１０６、層間絶縁膜１０７、ソース・ドレイン電極１
０５等を第１の実施形態と同様の材料、方法で形成し、
本実施形態の薄膜トランジスタを完成する。

【００３５】図５に、本実施形態の薄膜トランジスタ
と、ゲート絶縁膜としてシリコン酸化膜を用いた薄膜ト
ランジスタ（以下比較例２と称す）のリーク電流を１０
０個ずつ測定した結果を示す。比較例２では、本実施形
態のゲート絶縁膜のゲート容量と揃える為にシリコン酸
化膜の膜厚を約２０ｎｍとし、印加する電界を揃える為
に、ゲート電圧を、本実施形態の薄膜トランジスタには
約１５Ｖ、比較例２には約１０Ｖ印加する。ゲート絶縁
膜以外は、比較例２は、本実施形態と同様の形成方法で
形成する。リーク電流の測定は、図３と同様に行う。

【００３６】図５より、本実施形態の薄膜トランジスタ
のリーク電流は、比較例２のリーク電流より小さく、ま
た、ばらつきも小さいことが分かる。本実施形態のよう
なエキシマーレーザを用いたレーザーアニール法で得ら
れるポリシリコン膜からなる活性層は、第１の実施形態
の方法により形成される活性層よりも表面の凹凸が大き
いことが知られている。本実施形態のフッ素添加シリコ
ン窒化膜は、このように表面の凹凸の大きい活性層上に
設けられるゲート絶縁膜としても、ゲート容量も大きく
リーク電流を小さく保つことが出来ることから、良好な
特性を得ることが出来るといえる。

【００３７】これは、第１の実施形態と同様、従来のよ
うなフッ素無添加のシリコン窒化膜ならばゲート絶縁膜
中に水素原子が混入してリーク電流を発生するが、本実
施形態のフッ素添加シリコン窒化膜では、この水素原子
がフッ素と置換されることによりリーク電流が抑えら
れ、結果として、シリコン酸化膜を用いる場合よりも小
さなリーク電流が得られるのである。

【００３８】さらに第１の実施形態と同様に本実施形態
では、シリコン窒化膜の誘電率が高いことから、シリコ
ン酸化膜を用いた場合よりも膜厚を大きくしても、シリ
コン酸化膜と同等のゲート容量を得ることが出来る。従
って、本実施形態のように、表面の凹凸の大きい活性層
を用いても、高いゲート容量を有したままゲート絶縁膜
を厚く形成する事が出来、活性層表面の凸部上でも、リ
ーク電流が生じないだけの十分な厚さが得られる為に、
リーク電流の小さい、良好な素子特性を有する薄膜トラ
ンジスタを形成することが出来る。

【００３９】また、本実施形態の薄膜トランジスタを形
成する際は、ゲート絶縁膜としてシリコン酸化膜を形成
する時と同様な製造装置を用いることが出来、製造も容
易であるといえる。

【００４０】（第３の実施形態）次に第３の実施形態に
ついて説明する。本実施形態では、表面の凹凸の大きさ
の異なる活性層を有する薄膜トランジスタを数種類形成
し、この凹凸の大きさによってリーク電流がどう変化す
るかを測定する。つまり、凹凸の少ない活性層を形成し
てから異なる大きさの凹凸を与え、活性層の凹凸の大き
さがリーク電流に与える影響を調べるのである。

【００４１】本実施形態では、第１の実施形態と同様
に、図１を用いて説明する。

【００４２】まず、コーニング社製の１７３７ガラスか
らなる基板１０１上に、平行平板型のプラズマＣＶＤ装
置を用いて水素化アモルファスシリコン膜を形成する。
この原料ガスとしてはシランガスを用い、基板温度を約
３００℃として約１００ｎｍの膜厚のアモルファスシリ
コン膜となるように形成する。このアモルファスシリコ
ン膜に約５００℃で約１時間、アニールを行うことによ
り、膜中の水素量を減少させる。

【００４３】次に、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置に
よってこのアモルファスシリコン膜上にシリコン酸化膜
を約５０ｎｍ被着させ、エキシマーレーザアニール装置
でアモルファスシリコン膜を多結晶化させる。シリコン
酸化膜を上部に被着させることにより、アモルファスシ
リコン膜は、凹凸のない多結晶シリコン膜となる。レー
ザーアニールの後に、多結晶シリコン膜上のシリコン酸
化膜をフッ化アンモニウム溶液によって全面エッチング
する。

【００４４】次に、この凹凸のない多結晶シリコン膜の
表面に凹凸を形成する。これは、約３０ｗｔ％のＫＯＨ
溶液によってエッチングを行い、処理時間を変えること
により凹凸の大きさを変えるものである。

【００４５】この処理が終った後、段差計を用いて表面
の凹凸を測定したところ、表面の凹凸の大きさがそれぞ
れ、約５ｎｍ、約１０ｎｍ、約２０ｎｍ、約３０ｎｍ、
約４０ｎｍの活性層１０２が得られた。

【００４６】これらの表面に凹凸を有する活性層１０２
上のそれぞれに、第１の実施形態と同様の材料、方法を
用いてゲート絶縁膜１０３を形成し、それ以降も、第１
の実施形態と同様の材料、方法を用いて本実施形態の薄
膜トランジスタを形成し、完成する。なお、本実施形態
においては、アモルファスシリコンの多結晶化を、シリ
コン酸化膜を被着させた後に行なっており、その後にＫ
ＯＨで処理することにより表面に凹凸を形成している
が、これらは、実験的に表面の凹凸を変化させる為に行
っているのであり、実際の量産プロセスなどで必要なも
のではない。

【００４７】図６に、本実施形態の薄膜トランジスタの
活性層の表面の凹凸の大きさと、リーク電流の大きさの
関係を示す。比較の為、同様に表面の凹凸の大きさを変
化させた活性層上に、ゲート絶縁膜としてシリコン酸化
膜を用いた薄膜トランジスタ（以下、比較例３と称す）
についても、リーク電流を測定する。比較例３では、ゲ
ート絶縁膜以外は本実施形態と同様の形成方法で形成
し、ゲート容量を揃える為に比較例３のゲート絶縁膜の
厚さを約２０ｎｍとする。また、印加する電界を揃える
為に、ゲート電圧を、本実施形態の薄膜トランジスタに
対しては約３０Ｖ、比較例３に対しては約２０Ｖ印加す
る。なお、リーク電流の測定は、図３の方法と同様に行
う。

【００４８】図６に示すように、活性層の表面の凹凸の
大きさが約５ｎｍであるときは、本実施形態の薄膜トラ
ンジスタと比較例３のリーク電流に大きな違いはない
が、活性層の表面の凹凸の大きさが約１０ｎｍ以上の場
合は、比較例３は顕著にリーク電流が大きくなっている
のに比べて、本実施形態の薄膜トランジスタでは、それ
ほど増加しない。

【００４９】これは、第１の実施形態で述べたように、
本実施形態ではフッ素無添加のシリコン窒化膜の水素原
子がフッ素と置換されることによりリーク電流が抑えら
れ、結果としてシリコン酸化膜を用いる場合よりも小さ
なリーク電流となるのみならず、シリコン窒化膜の誘電
率が高いことからシリコン酸化膜と同等のゲート容量を
得る際にゲート絶縁膜を厚く形成することが可能であ
り、活性層の表面の凹凸が約１０ｎｍより大きい場合の
活性層の凸部上でも、リーク電流が生じないだけの十分
な厚さのゲート絶縁膜が形成されている為、リーク電流
の小さい、良好な素子特性を有する薄膜トランジスタを
形成することが出来るのである。

【００５０】以上詳細に説明した本発明によって、リー
ク電流の小さい、良好な素子特性の薄膜トランジスタを
得ることが可能となるが、本発明は、上述した各実施形
態に限定されるものではない。

【００５１】例えば、本発明の薄膜トランジスタ中、ゲ
ート絶縁膜を形成する際には、フッ素原子を膜中に含有
させればよく、原料ガスには各々の実施形態で説明した
四フッ化シランだけでなく、二フッ化シラン、三フッ化
シラン等を用いても良い。

【００５２】また、ゲート絶縁膜を形成する際の装置と
しては、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置や、リモート
プラズマＣＶＤ装置のみならず、容量結合型プラズマ
（ＩＣＰ）を用いたものや、電子サイクロトロン共鳴
（ＥＣＲ）を用いたＣＶＤ装置でも同様の効果を得るこ
とが可能である。

【００５３】

【発明の効果】以上、本発明によれば、凹凸の大きい、
非単結晶半導体薄膜を活性層とした場合でも、リーク電
流の小さい、良好な素子特性の薄膜トランジスタを得る
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態に係る薄膜トランジ
スタの断面図である。

【図２】 本発明の第１の実施形態に係る薄膜トランジ
スタと比較例の印加電圧に対するリーク電流を示す図で
ある。

【図３】 リーク電流の測定方法を説明する図である。

【図４】 本発明の第１の実施形態に係る薄膜トランジ
スタと比較例１、それぞれ１００個ずつのリーク電流を
示す図である。

【図５】 本発明の第２の実施形態に係る薄膜トランジ
スタと比較例２、それぞれ１００個ずつのリーク電流を
示す図である。

【図６】 本発明の第３の実施形態に係る薄膜トランジ
スタと比較例３それぞれの、活性層の表面の凹凸の大き
さを変えた際の、リーク電流を示す図である。

【図７】 薄膜トランジスタの断面図である。

【符号の説明】

１０１…基板 １０２，７０２…活性層 １０３，７０３…ゲート絶縁膜 １０４，７０４…ゲート電極 １０５，７０５…ソース・ドレイン電極 １０６，７０６…コンタクト領域 １０７，７０７…層間絶縁膜 ７０１…透光性絶縁基板

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F058 BD04 BD10 BF07 BF23 BH01 BH10 BJ01 5F110 AA06 AA12 BB01 CC02 DD02 DD03 EE04 EE44 FF03 FF07 FF30 FF40 GG02 GG13 GG22 GG25 GG47 GG58 HJ01 HJ04 HJ13 HJ23 HL03 HL23 NN04 NN23 NN35 PP01 PP03 PP10 PP13 PP35 PP38 QQ11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体薄膜からなり表面に１０ｎｍ以上
   の凹凸を有する活性層と、前記活性層の前記表面上に形
   成されフッ素を含むシリコン窒化膜からなるゲート絶縁
   膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されるゲート電極と、
   前記活性層と電気的に接続されるソース・ドレイン電極
   とを具備することを特徴とする薄膜トランジスタ。
2. 【請求項２】 前記半導体薄膜が非単結晶であることを
   特徴とする請求項１記載の薄膜トランジスタ。
3. 【請求項３】 基板上に１０ｎｍ以上の凹凸を有する非
   単結晶半導体薄膜を形成する工程と、前記非単結晶半導
   体薄膜上にアンモニアガスとフルオロシランガスとを含
   む混合ガスを用いて６００℃以下の温度でプラズマＣＶ
   Ｄ法を行いゲート絶縁膜を形成する工程と、前記非単結
   晶半導体薄膜上に前記ゲート絶縁膜を介してゲート電極
   を形成する工程と、前記非単結晶半導体薄膜に電気的に
   接続されるソース・ドレイン電極を形成する工程とを具
   備することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
4. 【請求項４】 前記プラズマＣＶＤ法を行う際、フルオ
   ロシランガスとして四フッ化シランガスを用いることを
   特徴とする請求項３記載の薄膜トランジスタの製造方
   法。