JP2002134527A - 薄膜トランジスタ - Google Patents
薄膜トランジスタInfo
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Abstract
の優れた薄膜トランジスタを提供する。 【解決手段】 絶縁表面102上の多結晶珪素膜103
と、該多結晶珪素膜103上のSiOxNy(0<x<
2、0<y<4/3)で示されるゲイト絶縁膜104
と、該ゲイト絶縁膜104上のゲイト電極106とを有
し、前記多結晶珪素膜103は、1×1015〜1×10
19cm-3の濃度でニッケルを含むことを特徴とする。こ
のような構成により多結晶珪素膜103中に水素が効果
的に留まるため、水素化効果が高まり、高性能で電気的
に安定性の優れた薄膜トランジスタが得られる。
Description
薄膜トランジスタ等の薄膜半導体装置の構成およびその
作製方法に関する。
利用して、高い表示機能を有し、ブラウン管にとって代
わるような表示装置を得る構成が知られている。これ
は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置と呼ばれる
ものである。このアクティブマトリクス型の液晶表示装
置は、マトリクス状に配置された画素電極のそれぞれに
薄膜トランジスタを配置して、高機能表示を行わすもの
である。表示機能を高めるには、薄膜トランジスタの特
性はできるだけ高いことが必要とされる。
表示装置に利用される薄膜トランジスタは、ガラス基板
上に形成する必要がある点が問題である。即ち、基板と
してガラス基板を用いるために、その作製プロセスにお
いて、制限を受けてしまうという問題がある。薄膜トラ
ンジスタに限らず、半導体装置は、珪素中に不純物を拡
散させたり、珪素中の不純物を活性化させたり、珪素の
結晶性を向上させたりする必要性から、その作製工程中
において、高温度(例えば800〜1000℃以上)に
加熱する必要がある。しかし、ガラス基板に加えること
のできる温度は一般に600℃程度であり、この温度以
下で高性能な半導体装置を作製するには、数々の新しい
技術が必要とされる。例えば、非晶質珪素膜にレーザー
光を照射して、結晶性を有せしめる技術であるとか、不
純物の拡散や活性化にレーザー光の照射を用いる技術で
ある。レーザー光の照射は、ガラス基板に対する熱的な
ダメージが極めて小さいので、その生産性の低さを許容
すれば、極めて有用な技術である。
(一般にTFTと称される)の概略の断面図を示す。図
2に示すのは、ガラス基板201上に形成された薄膜ト
ランジスタである。202は下地の酸化珪素膜であり、
ガラス基板から活性層に不純物が進入しないように機能
する。活性層は、ソース領域203、チャネル形成領域
204、ドレイン領域205より成る。また活性層上を
覆うようにして、ゲイト絶縁膜200として酸化珪素膜
または窒化珪素膜が形成されている。ゲイト電極206
は、金属や半導体で構成されている。また素子全体は、
酸化珪素膜等の適当な絶縁物で構成された層間絶縁膜2
07で覆われている。さらにソース領域203からはソ
ース電極208が引き出され、ドレイン領域205から
はドレイン電極209が引き出されている。
チャネル形成領域204で成る活性層は、結晶性珪素で
構成される。結晶性珪素膜は、例えば前述のように非晶
質珪素膜をレーザー光の照射によって結晶化したものが
用いられる。しかしながら、ガラス基板上に単結晶珪素
を形成する技術が現在のところ存在せず、形成される膜
は結晶性を有しているとはいいながら、欠陥や準位が多
く存在する膜質となってしまうのが現状である。珪素膜
中の欠陥や準位を減少させるには、水素原子を用いて、
欠陥や準位の原因となる珪素のダングリングボンド(不
対結合手)を中和する方法が採られる。このことは、活
性層が結晶性珪素ではなく、非晶質珪素で構成されてい
る場合であっても同じである。
素半導体膜中には、水素を含有させることが必要とされ
る。しかし、珪素半導体で構成された活性層中に水素を
含有させようとする場合、ゲイト絶縁膜中に活性層から
水素が拡散してしまうという問題がある。一方、図2に
示すような構成において、ゲイト絶縁膜中に可動イオン
が存在することは極めて好ましくない。即ち、ゲイト絶
縁膜中に可動イオンが存在すると、しきい値の変動やC
─V特性にヒステリシスが生じてしまうという問題が生
じる。従って、活性層中に水素を含ませることは、一方
で有用な方法であるが、他方でゲイト絶縁膜中に水素が
拡散してしまうという点において不都合が生じる。
明は、半導体装置の構成において、珪素半導体で構成さ
れた活性層中に水素を含有させ、その水素が他の領域や
他の部分に悪影響を与えない構成を提供することを課題
とする。
な構成は、珪素膜で構成された活性層と、該活性層上に
形成されたゲイト絶縁膜と、を有し、前記ゲイト絶縁膜
は酸化珪素膜であり、前記活性層と前記ゲイト絶縁膜と
の間には、SiOx Ny で示される薄膜が形成されてい
ることを特徴とする。
質珪素膜、結晶性珪素膜を挙げることができる。結晶性
珪素膜としては、多結晶珪素膜、微結晶珪素膜、結晶構
造を部分的に含む非晶質珪素膜、結晶構造と非晶質構造
とが混在した珪素膜等を挙げることができる。
半導体層のことであり、一般には、一導電型を有するソ
ース/ドレイン領域、チャネル形成領域とから構成され
る。またこの活性層には、必要に応じて、オフセットゲ
イト領域やライトドープ領域が含まれる。活性層として
結晶性の珪素膜を利用した場合には、活性層中に含まれ
る水素濃度は、0.001 〜5原子%とすることが望まし
い。
して、窒化珪素膜または酸化珪素膜を採用してもよい。
また下地膜として、SiOx Ny で示される薄膜を用い
ることはさらに効果的である。これは、活性層の下地膜
として形成されたSiOx N y で示される薄膜と活性層
の上面及び側面に形成されたSiOx Ny で示される薄
膜とによって、活性層を実質的に覆ってしまう(実際は
ソース/ドレインのコンタクト領域が存在し完全に活性
層が覆われるわけではない)ことにより、活性層に含ま
れた水素を実質的に閉じ込めてしまう構成を実現するこ
とができる。
素の結晶化を助長する金属元素を含んだ結晶性珪素膜を
用いた場合に、上記構成を採用することは有用である。
即ち、結晶化を助長する金属元素によって形成された結
晶性珪素膜をより電気的特性の高い半導体とするため
に、水素化した際に、上記構成を採用することで、水素
化の効果をさらに高めることができる。勿論、この効果
は、活性層に水素のイオン注入等により水素イオンを積
極的に含ませた場合に極めて有用である。
Ni(ニッケル)を用いた場合にその効果が顕著であ
る。またこの結晶化を助長する金属元素は、多過ぎると
珪素半導体としての半導体特性を低下させ(金属の特性
に近くなってしまう)、少な過ぎると結晶化を助長する
効果が小さくなってしまう。従って、その最適濃度とし
ては、1×1015〜1×1019cm-3とすることが好ま
しい。
Ni以外にFe、Co、Ru、Rh、Pd、Os、I
r、Pt、Cu、Ag、Auを用いることができる。こ
の非晶質珪素の結晶化を助長する元素として重要なの
は、進入型の原子であるということである。
において、珪素膜中に拡散していく。そして、上記の進
入型の元素が、拡散していくのと同時に珪素の結晶化が
進行していく。即ち、上記進入型の金属は、拡散してい
った先々でもって触媒的な作用でもって非晶質珪素膜の
結晶化を助長する。
かに拡散していってしまうので、その導入量(添加量)
が重要となる。即ち、その導入量が少ないと、結晶化を
助長する効果が小さく、良好な結晶性を得ることができ
ない。またその導入量が多過ぎると、珪素の半導体特性
が損なわれてしまう。
導入量の最適範囲が重要となる。例えば、上記結晶化を
助長する金属元素としてNiを利用する場合、結晶化さ
れた珪素膜中における濃度が1×1015cm-3以上とな
るように非晶質珪素膜中にNi元素を導入を制御するこ
とにより、結晶化を助長する効果を得ることができる。
また結晶化された珪素膜中におけるNiの濃度が1×1
019cm-3以下となるようにNi元素の導入量を制御す
れば、半導体特性が阻害されることがないことが判明し
ている。ここでいう濃度とは、SIMS(2次イオン分
析法)によって得られる最小値によって定義される。ま
た、上記に挙げたNi以外の金属元素についても、Ni
と同様の濃度範囲においてその効果を得ることができ
る。
を用いた場合にも、非晶質珪素膜の結晶化を助長させる
ことができる。しかしAlやSnは、珪素と合金を形成
してしまい珪素膜中に拡散進入していかない。この場
合、結晶化は珪素と合金を形成した部分が結晶核となっ
て、その部分から結晶成長が進行していく。このように
AlやSnを用いた場合には、AlやSnを導入した部
分(即ちこれら元素と珪素との合金層)からしか結晶成
長が行われないので、前述のNi等の進入型の元素を用
いた場合に比較して、その結晶性が一般に悪いという問
題がある。例えば、一様に結晶化した結晶性珪素膜を得
ることが困難であるという問題がある。さらに合金層の
存在がデバイスの作製にさいして障害となる問題、さら
には合金層が存在することによってデバイスの信頼性が
低下する問題が存在する。
が0<x<2、0<y<4/3 であり、その比誘電率が4
〜6であり、そのバンドギャップが5.3 〜7.0 eVであ
る。SiOx Ny で示される薄膜は、ジクロールシラン
(SiH2Cl2) またはアンモニア(NH4) と一酸化窒素(N2O)
とを用いることで成膜することができる。
る基板上に珪素半導体でなる活性層を形成する工程と、
前記活性層を覆ってSiOx Ny で示される薄膜を形成
する工程と、前記SiOx Ny で示される薄膜でなるゲ
イト絶縁膜を形成する工程と、を有することを特徴とす
る。
としては、ガラス基板、絶縁膜が形成された半導体基板
や絶縁膜が形成された導体基板を挙げることができる。
工程は、プラズマCVD法や減圧熱CVD法によって非
晶質珪素膜を形成する方法、プラズマCVD法や減圧熱
CVD法によって形成された非晶質珪素膜に対して、レ
ーザー光を照射したり、加熱処理を加えたりすることに
よって、結晶化させる方法、プラズマCVD法や減圧熱
CVD法によって形成された非晶質珪素膜をNi等の結
晶化を助長する元素の作用により結晶化する方法を挙げ
ることができる。
上に珪素半導体でなる活性層を形成する工程と、前記活
性層に水素を含有させる工程と、前記活性層を覆ってS
iOx Ny で示される薄膜を形成する工程と、前記Si
Ox Ny で示される薄膜上に酸化珪素膜でなるゲイト絶
縁膜を形成する工程と、を有することを特徴とする。
させる方法としては、水素イオンの注入、水素雰囲気化
での加熱処理、水素プラズマに曝すことによる方法等を
挙げることができる。
化を助長する触媒元素を用いて結晶性を有せしめた珪素
膜を用いることは有用である。
半導体を活性層として用い、該活性層上にゲイト絶縁膜
を有する構成において、活性層とゲイト絶縁膜との間に
SiOx Ny で示される薄膜を形成することにより、活
性層中の水素がゲイト絶縁膜に拡散しない構成とするこ
とができる。そして、電気特性や安定性に優れた薄膜ト
ランジスタを得ることができる。また、SiOx Ny で
示される薄膜をクロールシランやジクロールシランを用
いて成膜することにより、膜中に塩素を1×1015〜
1×1020cm−3の濃度で含ませることができ、こ
の塩素が可動イオンを固定化するように働き、ゲイト絶
縁膜としての機能と安定性を高めることができる。
で示される薄膜を用いることにより、実質的に活性層を
SiOx Ny で示される薄膜で覆いくるんでしまう構成
を実現することができる。そして、活性層中に含ませた
水素を活性層に閉じ込めることができ、その効果を高め
ることができる。また同時に、活性層中の水素が活性層
の外に拡散していってしまうことを防ぐことができる。
ンに対するバリア効果があるのみならず、その膜中にお
けるO(酸素)がC−V特性におけるヒステリシスを無
くすように作用し、またSiN結合がNaや重金属(F
eやNiやCo)イオンのドリフトを防ぐように作用す
る。
晶化させた場合には、活性層中にこの金属元素が含まれ
ているので、活性層の少なくとも上面(ゲイト絶縁膜と
接する面)をSiOx Ny で示される薄膜で覆うことは
極めて有用である。即ち、可動イオンとして機能するN
i等の金属元素がゲイト絶縁膜に拡散することを防ぐこ
とができる。
要を示す。本実施例に示す薄膜トランジスタは、アクテ
ィブ型の液晶表示装置の画素に配置されるスイッチング
素子、液晶表示装置の周辺回路を構成するドライバー回
路、その他薄膜集積回路に利用することができる。
ラス基板を用いる。まずガラス基板上に下地膜として窒
化珪素膜101を1000Åの厚さにプラズマCVD法
で形成する。ここでは、SiH4 とNH4 を用いたプラ
ズマCVD法を用いて、窒化珪素膜101の成膜を行
う。プラズマCVD法以外には、減圧熱CVD法を用い
ることができる。
ラズマCVD法または減圧熱CVD法で形成する。そし
て加熱またはレーザー光の照射、またはそれらの併用に
より非晶質珪素膜を結晶化させ、結晶性珪素膜を得る。
ここでは、結晶化を助長する金属元素であるニッケルを
溶液に含ませ、この溶液を非晶質珪素膜の表面に塗布す
ることにより、非晶質珪素膜中にニッケル元素を導入す
る方法を採用する。
珪素膜の表面に滴下し、スピンコートによってニッケル
を非晶質珪素膜に接して保持させる状態とし、ニッケル
を非晶質珪素膜中に導入した。これら金属元素の導入
は、スパッタ法やプラズマCVD法による方法であって
もよい。このように結晶化を助長する金属元素であるニ
ッケルが非晶質珪素膜に接する状態において、加熱処理
を施すことにより、非晶質珪素膜を結晶化させる。この
加熱処理は、450℃〜550℃の温度で4時間〜8時
間行なえばよい。ここでは、窒素雰囲気中において55
0℃、4時間の加熱処理を行なう。
い、薄膜トランジスタの活性層を形成する。こうして薄
膜トランジスタの活性層103が形成される。この活性
層中における酸素濃度は、2×1019〜5×1019cm
-3とすることが望ましい。次にプラズマCVD法によ
り、10〜100Åの厚さのSiNx Oy で示される薄
膜104を成膜する。ここでは、ジクロールシラン(SiH
2Cl2) を原料ガスとしたプラズマCVD法でSiNx O
y で示される薄膜を成膜する。この薄膜104は、水素
イオンに対するバリア層として機能するので、緻密なこ
とが必要とされる。ここでは原料ガスとしてジクロール
シランを用いたが、SiH4 とNH4 とN 2 0とを原料
ガスとして用いてもよい。(図1(A))
より、酸化珪素膜105を1000Åの厚さに成膜す
る。この酸化珪素膜は、通常のゲイト絶縁膜としての機
能を果たす。そして金属や一導電型を有する半導体によ
り、ゲイト電極106を形成する。ここでは、リンがヘ
ビードープされたN型の結晶性珪素半導体を用いてゲイ
ト電極106を形成する。
ンイオンの注入を行う。こうして、107と109との
領域にリンイオンが注入され、ソース領域107とドレ
イン領域109とが自己整合的に形成される。また同時
にチャネル形成領域108が形成される。その後、レー
ザー光の照射を行うことにより、ソース107とドレイ
ン領域109との活性化とイオンの注入時の損傷のアニ
ールを行う。(図1(B))
形成し、孔開け工程を経てソース電極111、ドレイン
電極112を形成し、図1(C)に示す薄膜トランジス
タを完成させる。
域107、ドレイン領域109、チャネル形成領域10
8で構成される活性層が、SiNx Oy 膜で覆われてい
るので、活性層中の水素が外部に拡散することがない。
特に、ゲイト絶縁膜を構成する酸化珪素膜105と活性
層との間には、SiNx Oy 膜104が存在しているの
で、ゲイト絶縁膜中に水素が拡散してしまうことがな
く、特性の劣化のない構成とすることができる。
概要を示す。本実施例に示す薄膜トランジスタは、活性
層を構成する結晶性珪素半導体層中に水素をイオン注入
法またはプラズマドーピング法によって注入し、積極的
に活性層中に水素を含有させ、活性層中の不対結合手を
中和することを特徴とする。さらに活性層に注入した水
素を閉じ込めるために、SiNx Oy で示される薄膜に
よって活性層の表面を覆ってしまうことを特徴とする。
ティブ型の液晶表示装置の画素に配置されるスイッチン
グ素子、液晶表示装置の周辺回路を構成するドライバー
回路、その他薄膜集積回路に利用することができる。
本実施例においては、基板101としてガラス基板を用
いる。まずガラス基板上に下地膜としてSiOx Ny で
示される薄膜100を1000Åの厚さにプラズマCV
D法で形成する。ここでは、ジクロールシランを用いた
プラズマCVD法を用いて成膜を行う。
ラズマCVD法または減圧熱CVD法で形成する。そし
て加熱またはレーザー光の照射、またはそれらの併用に
より非晶質珪素膜を結晶化させ、結晶性珪素膜を得る。
ここでは結晶化を助長する触媒元素であるニッケルを酢
酸ニッケル塩溶液によって導入する。具体的には、酢酸
ニッケル塩溶液を非晶質珪素膜の表面にスピンコート法
によって塗布することによって、ニッケルを非晶質珪素
膜中に導入する。そして550℃、4時間の加熱処理を
行なうことにより、非晶質珪素膜を結晶化させる。結晶
性珪素膜を得たら、パターニングを行い、薄膜トランジ
スタの活性層を形成する。こうして薄膜トランジスタの
活性層103が形成される。(図3(A))
03が露呈した状態において、水素イオンの注入を行
う。ここでは、加速電圧を40KeVとし、ドーズ量を
2×1016cm-3として、イオン注入を行う。
層中の不対結合手を中和し、活性層中の準位を減少させ
る。なお、注入した水素を活性化させ、その効果を高く
するめに、300〜500℃の温度で加熱処理を施すこ
とは効果的である。
Åの厚さのSiNx Oy で示される薄膜を成膜する。こ
こでは、原料ガスとしてジクロールシランを用いたプラ
ズマCVD法によって成膜を行なう。(図3(B))
より、酸化珪素膜105を1000Åの厚さに成膜す
る。この酸化珪素膜は、通常のゲイト絶縁膜としての機
能を果たす。そしてアルミニムを主成分とする材料を5
000Åの厚さに成膜し、該アルミニウムを主成分とす
る膜を用いてゲイト電極113を形成する。さらにこの
アルミニウムを主成分とするゲイト電極113の周囲に
陽極酸化工程において酸化物層114を形成する。この
工程は、ゲイト電極113を陽極として電解溶液中にお
いて陽極酸化を行うことによって行われる。ここでは、
酸化物層114を2000Å程度の厚さに形成する。こ
の酸化物層114は、後の不純物イオン注入工程におい
てマスクとなり、その厚さの分でオフセットゲイト領域
を構成することができる。
層をマスクとして、リンイオンの注入を行う。そして、
107と109との領域にリンイオンが注入され、ソー
ス領域107とドレイン領域109とが自己整合的に形
成される。また同時にチャネル形成領域108が形成さ
れる。さらにこの不純物のイオン注入工程において、オ
フセットゲイト領域115も同時に形成される。その
後、レーザー光の照射を行うことにより、ソース107
とドレイン領域109との活性化とイオンの注入時の損
傷のアニールを行う。(図3(C))
形成し、孔開け工程を経てソース電極111、ドレイン
電極112を形成し、図3(D)に示す薄膜トランジス
タを完成させる。
ース領域107、ドレイン領域109、チャネル形成領
域108で構成される活性層が、その下面、上面、側面
がSiOx Ny で示される薄膜で覆われている状態とな
るので、活性層中に水素が閉じ込められ外部に拡散する
ことがない。
例2の作製工程において、(A)の工程で行われる水素
のイオン注入を行わう代わりに、水素雰囲気中において
加熱処理を行うことによって、活性層103中に水素を
含有させることを特徴とする。
熱処理は、水素100%または水素と不活性雰囲気との
混合雰囲気中において、300〜500℃の温度を加え
ることによって行われる。
例2の作製工程において、(A)の工程における水素の
イオン注入を行わう代わりに、水素プラズマに活性層1
03を曝すことによって、活性層103中に水素を含ま
せることを特徴とする。
気中に図3(A)に示す状態の試料を配置し、雰囲気に
高周波エネルギーを与えることによって行われる。この
水素プラズマ処理において試料を300〜500℃程度
に加熱することは有効である。
にSiOx Ny で示される薄膜を形成することにより、
ゲイト絶縁膜をSiOx Ny で示される薄膜で挟み込ん
だ構成に関する。図4に本実施例の作製工程を示す。ま
ずガラス基板401の表面に下地膜としてSiOx Ny
で示される薄膜402を形成する。ここでは、ジクロー
ルシラン(SiH2Cl2) を原料ガスとしたプラズマCVD法
を用いて、SiOx Ny で示される薄膜402を100
0Åの厚さに成膜する。
ラズマCVD法または減圧熱CVD法で形成する。そし
て非晶質珪素膜上に酢酸ニッケル溶液をスピンコート法
で塗布し、非晶質珪素膜にニッケル元素を導入する。そ
して550℃、4時間の加熱処理を施すことにより、非
晶質珪素膜を結晶化させる。さらにこの非晶質珪素膜を
パターニングすることにより、結晶性珪素膜で構成され
た活性層403が形成される。もちろんここで非晶質珪
素や通常の加熱によって結晶化された結晶性珪素膜、さ
らにはレーザー光の照射によって結晶化された結晶性珪
素膜を用いて活性層を構成してもよい。
の水素化工程を行う。この工程は活性層403に対して
水素イオンの注入を行うことによって行われる。この工
程は、イオン注入法またはプラズマドーピング法でもっ
て行われる。注入条件は、例えば水素イオンの加速電圧
を40KeV、ドーズ量を2×1016cm-3とする。こ
うして活性層403中に水素イオンが注入され、この水
素によって珪素の不対結合手が中和される。こうして、
活性層403中の欠陥や準位を減少させることができ
る。
囲気中における加熱処理でもよい。この場合は、常圧ま
たは加圧状態の水素雰囲気、または水素を含む雰囲気中
において、300〜500℃の温度で加熱処理を施せば
よい。
層403を覆ってSiOx Ny で示される薄膜404を
形成する。この404で示される薄膜もジクロールシラ
ン(SiH2Cl2) を原料ガスとしたプラズマCVD法を用い
て形成する。
の状態において、活性層403はSiOx Ny で示され
る薄膜でその上面、下面、側面が覆われた状態、即ち活
性層はSiOx Ny で示される薄膜でくるまれた状態と
することができる。この状態において、活性層403は
水素化されており、水素を多く含んでいる。そしてSi
Ox Ny で示される薄膜は、活性層中に水素を閉じ込め
るバリアの役割を果たしている。
を有する珪素を主成分とする膜を5000Åの厚さに減
圧熱CVD法で形成する。ここでは、N型の結晶性珪素
膜を形成する。そしてパターニングを行うことによりゲ
イト電極406を形成する。そしてゲイト電極406を
マスクとして不純物イオンの注入をイオンドーピング法
またはプラズマドーピング法によって行う。不純物イオ
ンとしては、Nチャネル型の薄膜トランジスタを形成す
るのであればリンを用い、Pチャネル型の薄膜トランジ
スタを形成するのであればボロンを用いる。ここでは、
Nチャネル型の薄膜トランジスタを形成するために、リ
ンをイオン注入法によってイオン注入する。
408とドレイン領域410とが自己整合的に形成され
る。また同時にチャネル形成領域409も自己整合的に
形成される。その後、イオンの衝撃によって非晶質化さ
れた活性層のアニール(再結晶化)と注入された不純物
イオンの活性化のためにレーザー光の照射を行う。レー
ザー光としては、例えばXeClエキシマレーザーを用
いる。この工程で、ソース領域408とドレイン領域4
10との再結晶化とこの領域に注入された不純物の活性
化が行われる。
のためのレーザー光の照射工程終了後、SiOx Ny で
示される薄膜407を形成する。SiOx Ny で示され
る薄膜407は、ジクロールシランを用いたプラズマC
VD法によって行われる。
の後プラズマCVD法を用いて層間絶縁膜411として
酸化珪素膜を形成する。この際、SiOx Ny で示され
る薄膜407の作用によって、ゲイト絶縁膜405中に
水素が進入することを防ぐことができる。
2とドレイン電極413とを形成する。ソース/ドレイ
ン電極は、アルミニウム等の適当な金属を用いて形成す
ればよい。こうして、図4(C)に示すように薄膜トラ
ンジスタを完成させる。
す構成に本明細書で開示する発明を利用した例である。
図5(A)に示す薄膜トランジスタは、ガラス基板50
1上に形成されている。図5(A)に示すのは、ガラス
基板501上に形成された下地膜を構成するSiOx N
y で示される薄膜502、チャネル形成領域を構成する
半導体層503、一導電型を有する半導体層であるソー
ス領域504とドレイン領域505、SiOx Ny で示
される薄膜506、酸化珪素膜で構成されたゲイト絶縁
膜507、ゲイト電極508を有している。
素の作用によって結晶化されている。チャネル形成領域
を構成する半導体層503とソース領域を構成する半導
体層504とドレイン領域を構成する半導体層505
は、下面にSiOx Ny で示される薄膜502が、上面
及び側面がSiOx Ny で示される薄膜506が形成さ
れているので、これら半導体層中に水素や結晶化を助長
する金属元素を閉じ込めることができる。そして、活性
層中に存在する水素や金属元素がゲイト絶縁膜507に
侵入することを防ぐことができる。
す構成に本明細書で開示する発明を利用した例である。
図5(B)に示す薄膜トランジスタは、ガラス基板50
9上に形成されている。図5(B)に示すのは、ガラス
基板509上に形成された下地膜を構成するSiOx N
y で示される薄膜510、ゲイト電極511、酸化珪素
で構成されるゲイト絶縁膜512、SiOx Ny で示さ
れる薄膜513、チャネル形成領域が形成される半導体
層514、ソース領域となる半導体層515、ドレイン
領域となる半導体層516を有している。
いる。図5(B)に示す構成においては、ゲイト絶縁膜
512の周囲がSiOx Ny で示される薄膜513によ
って覆われているので、ゲイト絶縁膜512中に半導体
層514から水素が侵入しない構成とすることができ
る。特に半導体層514として非晶質珪素を用いた場合
には、半導体層514に多量の水素が含まれることにな
るので、SiOx Ny で示される薄膜513の作用で、
ゲイト絶縁膜512に水素が侵入しないようにすること
は重要である。
で、活性層中には水素を含有させ、ゲイト絶縁膜中には
なるべく水素を含有させないという事項を両立させるこ
とができ、高性能で電気的にも安定性の優れた薄膜トラ
ンジスタを得ることができる。
Claims (11)
- 【請求項1】絶縁表面上の多結晶珪素膜と、該多結晶珪
素膜上のSiOxNy(0<x<2、0<y<4/3)で
示されるゲイト絶縁膜と、該ゲイト絶縁膜上のゲイト電
極とを有し、前記多結晶珪素膜は、1×1015〜1×1
019cm-3の濃度でニッケルを含むことを特徴とする薄
膜トランジスタ。 - 【請求項2】絶縁表面上の多結晶珪素膜と、該多結晶珪
素膜上のSiOxNy(0<x<2、0<y<4/3)で
示されるゲイト絶縁膜と、該ゲイト絶縁膜上のゲイト電
極と、該ゲイト電極及び前記ゲイト絶縁膜上のSiOx
Ny(0<x<2、0<y<4/3)で示される薄膜と
を有し、 前記多結晶珪素膜は、1×1015〜1×1019cm-3の
濃度でニッケルを含むことを特徴とする薄膜トランジス
タ。 - 【請求項3】基板上のSiOxNy(0<x<2、0<y
<4/3)で示される第1の薄膜と、該第1の薄膜上の
多結晶珪素膜と、該多結晶珪素膜上のSiOxNy(0<
x<2、0<y<4/3)で示されるゲイト絶縁膜と、
該ゲイト絶縁膜上のゲイト電極とを有し、 前記多結晶珪素膜は、1×1015〜1×1019cm-3の
濃度でニッケルを含むことを特徴とする薄膜トランジス
タ。 - 【請求項4】基板上のSiOxNy(0<x<2、0<y
<4/3)で示される第1の薄膜と、該第1の薄膜上の
多結晶珪素膜と、該多結晶珪素膜上のSiOxNy(0<
x<2、0<y<4/3)で示されるゲイト絶縁膜と、
該ゲイト絶縁膜上のゲイト電極と、該ゲイト電極及び前
記ゲイト絶縁膜上のSiOxNy(0<x<2、0<y<
4/3)で示される第2の薄膜とを有し、 前記多結晶珪素膜は、1×1015〜1×1019cm-3の
濃度でニッケルを含むことを特徴とする薄膜トランジス
タ。 - 【請求項5】絶縁表面上の多結晶珪素膜と、該多結晶珪
素膜上のSiOxNy(0<x<2、0<y<4/3)で
示される薄膜と、該SiOxNy(0<x<2、0<y<
4/3)で示される薄膜上のゲイト絶縁膜と、該ゲイト
絶縁膜上のゲイト電極とを有し、前記多結晶珪素膜は、
1×1015〜1×1019cm-3の濃度でニッケルを含む
ことを特徴とする薄膜トランジスタ。 - 【請求項6】絶縁表面上の多結晶珪素膜と、該多結晶珪
素膜上のSiOxNy(0<x<2、0<y<4/3)で
示される第1の薄膜と、該第1の薄膜上のゲイト絶縁膜
と、該ゲイト絶縁膜上のゲイト電極と、該ゲイト電極及
び前記ゲイト絶縁膜上のSiOxNy(0<x<2、0<
y<4/3)で示される第2の薄膜とを有し、 前記多結晶珪素膜は、1×1015〜1×1019cm-3の
濃度でニッケルを含むことを特徴とする薄膜トランジス
タ。 - 【請求項7】基板上のSiOxNy(0<x<2、0<y
<4/3)で示される第1の薄膜と、該第1の薄膜上の
多結晶珪素膜と、該多結晶珪素膜上のSiOxNy(0<
x<2、0<y<4/3)で示される第2の薄膜と、該
第2の薄膜上のゲイト絶縁膜と、該ゲイト絶縁膜上のゲ
イト電極とを有し、 前記多結晶珪素膜は、1×1015〜1×1019cm-3の
濃度でニッケルを含むことを特徴とする薄膜トランジス
タ。 - 【請求項8】基板上のSiOxNy(0<x<2、0<y
<4/3)で示される第1の薄膜と、該第1の薄膜上の
多結晶珪素膜と、該多結晶珪素膜上のSiOxNy(0<
x<2、0<y<4/3)で示される第2の薄膜と、該
第2の薄膜上のゲイト絶縁膜と、該ゲイト絶縁膜上のゲ
イト電極と、該ゲイト電極及び前記ゲイト絶縁膜上のS
iOxNy(0<x<2、0<y<4/3)で示される第
3の薄膜とを有し、 前記多結晶珪素膜は、1×1015〜1×1019cm-3の
濃度でニッケルを含むことを特徴とする薄膜トランジス
タ。 - 【請求項9】請求項1乃至請求項8のいずれか一におい
て、前記多結晶珪素膜は、2×10 19〜5×1019cm
-3の濃度で酸素を含むことを特徴とする薄膜トランジス
タ。 - 【請求項10】請求項1乃至請求項9のいずれか一にお
いて、前記多結晶珪素膜は、非晶質珪素膜にニッケルを
含む溶液を塗布した後、加熱により前記非晶質珪素膜を
結晶化して得た多結晶珪素膜であることを特徴とする薄
膜トランジスタ。 - 【請求項11】請求項1乃至請求項10のいずれか一に
記載の薄膜トランジスタを用いたことを特徴とする液晶
表示装置。
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