[发明专利]薄膜晶体管及其制造方法,以及采用它的液晶显示器件

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管及其制造方法，以及采用它的液晶显示器件。

背景技术

(第1背景技术)

虽然以往用无定形硅(以下称“a-Si”)形成的有源矩阵型液晶显示器件的像素的驱动性能用a-Si已充分满足，但在同一基板上用相同的工艺构成信号线的驱动电路，要得到所需性能是困难的，所以用单晶硅形成的外置驱动电路(driver)来驱动显示面板。

但是，a-Si的迁移率为0.5～1cm²s^-1V^-1，今后在液晶面板的像素数增多的场合，一般说来，使相当于最大的1个水平期间的像素的TFT导通时间将越来越短，因而向像素写入的能力不足。

与此相反，通过用多晶硅(以下称“p-Si”)制作像素的TFT，该TFT的迁移率要比用a-Si制作的场合高1个数量级到2个数量级以上，从而提高了对像素的充电能力。因此，随着液晶面板向高精细化的进展，用p-Si形成像素TFT是有利的(FPD Expo Forum 97，2-14)。

一般说来，作为p-Si TFT的结构，存在栅电极位于沟道层上方的顶栅型和栅极相对沟道层在基板一侧的底栅型两种。顶栅型结构与底栅型结构相比，可借助于以栅电极作为掩模自对准地进行掺杂，制成寄生电容小的TFT，这有利于微细化。

将上述顶栅型TFT用于例如液晶显示器件，并从该TFT的背面照射光的场合，背光源的光直接照射到TFT的沟道区。这样，存在当光照射上述沟道区时，在该部分产生光电导电流，使关态电流增大的问题。这里对“光电导电流”加以说明。

半导体中的光电导电流的产生机制，迄今为止以太阳能电池等为中心在多篇论文(例如田中一宣编著：《无定形半导体基础》，1982年，等等)中作了介绍，但是讨论p-Si TFT的光电导电流的产生机制的论文还较少。

一般地说，光电导电流是在电场施加状态下经带隙产生电子/空穴对，所产生的电子/空穴对在电场作用下移动，对于在各自的区域中多数载流子的增加，以载流子的复合电流的形式被观测到的电流。栅电极下的沟道区，在反向偏置的条件下在沟道的正下方激发起空穴，但其载流子浓度非常低。与此相反，作为漏侧的多数载流子的电子，当n-区的薄层电阻在20kΩ/□～100kΩ/□的范围内时，推定有10¹⁶/cm³～10¹⁶/cm³左右的载流子浓度。这时，作为n^-区的多数载流子的电子向沟道一侧扩散，形成扩散电位Vd。还有，耗尽层的宽度以Wd表示。

借助于光照射，在该耗尽的区域产生电子空穴对。所产生的电子空穴对相互被电场吸引，电子向漏极方向移动，空穴向沟道方向移动。向漏侧移动的电子和向沟道侧移动的空穴在各自的区域内复合而消失。在此复合中消耗的电荷分别由源极和漏极供给，这被作为光电导电流观测到。

在上述光电导电流致使关态电流增加(关态特性变坏)的场合，产生了下面的问题。

由关态特性变坏引起的图像品质变坏的是亮度梯度和交调失真。所谓亮度梯度，如图38(a)所示，是因画面的上部和下部的液晶电流/亮度特性不同而产生的缺陷，它在画面的上部和下部产生了亮度差。另一方面，所谓交调失真是在如图38(b)所示的在白色的中央部显示黑色的长方块图形时，黑色图像在上下或左右方向的曳尾现象。另外，关态特性变坏还有闪烁增加、产生亮度不均匀等，这些对图像品质有大的影响。(第2背景技术)

另外，因p-Si TFT有高迁移率，所以能够在玻璃基板上同时形成画面内的有源矩阵元件和信号驱动电路的一部或全部。但是，p-SiTFT与a-Si TFT或MOS型场效应晶体管相比，有关态电流大的缺点。

因此，为降低此关态电流，如特开平5-136417公布的那样，采用了与TFT的源区或漏区的至少一方相邻，设置低浓度杂质区(LDD区)的方法(第1种现有方法)。

另外，作为形成LDD区的其他方法，还发表了借助TaOx的有无以控制LDD区的方法(Euro Display’96pp.547)(第2种现有方法)。

关于LDD区能有效降低关态电流的机制，如在特开平5-136417中公布的那样，被认为是因LDD区相对于漏区为高电阻，故加在沟道/LDD区结的电场相对于不设置LDD区的场合为小的缘故。