[发明专利]薄膜晶体管、使用该薄膜晶体管的显示装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管、使用该薄膜晶体管的显示装置及其制造方 法。

背景技术

薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)作为有源矩阵(active matrix)型液晶显示装置(AMLCD)的像素驱动用的晶体管被广泛地使 用。特别地，使用非晶质(amorphous)的硅(Si)膜作为TFT半导体 膜的非晶硅(a-Si)TFT的制造步骤数量少，容易进行玻璃(glass)衬 底尺寸(size)的扩大，得到较高的生产率。由此，a-Si TFT占据现在 的AMLCD用TFT的主流。并且，将a-Si TFT用于AMLCD驱动用的外 围电路元件，由此，简化AMLCD的面板(panel)构件，并且，进行高 可靠性的倾向较广。此外，在以往主要使用多晶硅(p-Si)TFT的有源 矩阵有机EL显示装置(AMOLED)的像素驱动电路元件中，使用了 a-SiTFT的a-SiTFT AMOLED的商品化不断发展。由此，能够以低价实 现大面积的AMOLED。

为了使制造步骤进一步简化并提高生产率，对于a-Si TFT来说，反 交错型沟道刻蚀(channel etching)(CE)结构成为主流。对于反交错 (staggered)型来说，在绝缘性衬底上形成栅电极，以覆盖栅电极的方 式，形成栅极绝缘膜。在栅电极上，隔着栅极绝缘膜，具有源极漏极区 域和沟道区域的硅膜对置。此外，在硅膜中包含导电性杂质，该导电性 杂质浓度在离栅电极较远的一侧最大。CE结构是如下结构：在制造步 骤中，刻蚀(etching)除去形成在硅膜的背沟道(back channel)侧的导 电性杂质层，由此，形成沟道区域。

对于该反交错CE结构的a-Si TFT来说，在作为AMLCD驱动用的 外围电路元件或AMOLED的像素驱动电路元件来使用的情况下，存在 很大的缺点。TFT的驱动性能较低，其作为电路元件使用时，导通(on) 状态的漏极电流不充分。通常使TFT的沟道宽度较大来弥补该缺点，但 是，这样的TFT的占有面积的扩大成为AMLCD或AMOLED的高清晰 度的障碍。

反交错CE结构的a-Si TFT的导通电流较低的主要原因在于，其载 流子(carrier)迁移率(μeff)较低。在反交错型a-Si TFT中，一般地， 对于μeff来说，刻蚀停止部(etch-stopper)(ES)结构的a-Si TFT比 CE结构的a-Si TFT大。但是，对于反交错ES结构的TFT来说，过多 地需要ES用的照相制版，生产率较差。

如上所述，在反交错CE结构的TFT的制造步骤中，刻蚀除去形成 在硅膜的背沟道侧的导电性杂质层，由此，形成沟道区域。由此，背沟 道侧在表面露出，进一步地进行等离子体刻蚀或热处理。因此，在反交 错CE结构的TFT中，在这些处理中，硅中的悬空键(dangling bond) 增加，导致μeff恶化。所谓的悬空键，是由与键合无关的电子(不成对 电子)占据的连接键(結合手)。由此，悬空键上的电子是不稳定的。 在此，在专利文献1～专利文献3中，公开了如下技术：在p-Si TFT中， 通过氢处理对在硅中产生的悬空键进行修复。此外，在专利文献4中， 公开了如下技术：在LTPS-TFT(低温p-Si TFT)中，通过氢处理对在 硅中所产生的悬空键进行修复。此外，专利文献1～4涉及平面(planer) 型TFT。

在p-Si TFT的情况下，通常使用氧化硅膜作为绝缘膜。特别地，对 于栅极绝缘膜来说，使用将氢浓度较高的TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate：正硅酸乙酯)作为原料气体(gas)并以等离子体化学汽相沉 积(CVD)所形成的氧化硅膜。由氮化硅膜等覆盖(cap)膜覆盖这些 氧化硅膜上，并进行热处理，由此，使氢在覆盖膜下充分扩散，修复硅 的悬空键。