[发明专利]半导体器件

说明书

本申请是申请日为“2010年2月15日”、申请号为“201080011849.9”、题为“薄膜晶体管”的分案申请。

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管和用于制造薄膜晶体管的方法，以及应用薄膜晶体管的显示设备。

背景技术

作为一种类型的场效应晶体管，其中沟道形成区在具有绝缘表面的衬底上形成的半导体层中形成的薄膜晶体管是已知的。已经揭示了将非晶硅、微晶硅和多晶硅用于薄膜晶体管中的半导体层的技术（参见专利文献1-5）。薄膜晶体管的典型应用是其中薄膜晶体管被实际用作构成显示屏的像素的开关晶体管的液晶电视设备。

[参考文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本已公开专利申请No.2001-053283

[专利文献2]日本已公开专利申请No.H5-129608

[专利文献3]日本已公开专利申请No.2005-049832

[专利文献4]日本已公开专利申请No.H7-131030

[专利文献5]日本已公开专利申请No.2005-191546

发明内容

其中沟道利用非晶硅层形成的薄膜晶体管具有诸如低场效应迁移率和低导通电流的问题。另一方面，其中利用微晶硅层形成沟道的薄膜晶体管的问题在于，尽管场效应迁移率比沟道利用非晶硅层形成的薄膜晶体管的场效应迁移率高，但截止电流大，因而不能获得足够的开关特性。

其中多晶硅层用作沟道形成区的薄膜晶体管具有诸如比上述两类薄膜晶体管高得多的场效应迁移率和大导通电流的特性。由于这些特性，此薄膜晶体管不仅可被用作设置在像素中的开关晶体管，而且可在需要高速操作的驱动电路中使用。

然而，使用多晶硅层形成的薄膜晶体管需要半导体层的结晶过程，且与使用非晶硅层形成的薄膜晶体管相比，有制造成本高的问题。例如，用于形成多晶硅层的工艺中所涉及的激光退火技术的问题在于，因为激光束照射区域小，所以不能有效地制造大屏幕液晶面板。

用于制造显示面板的玻璃衬底在尺寸上逐年如下递增：第3代（550mm×650mm）、第3.5代（600mm×720mm或620mm×750mm）、第4代（680mm×880mm或730mm×920mm）、第5代（1100mm×1300mm）、第6代（1500mm×1850mm）、第7代（1870mm×2200mm）、以及第8代（2200mm×2400mm）。从现在起，玻璃衬底的尺寸有望增至第9代（2400mm×2800mm或2450mm×3050mm）和第10代（2950mm×3400mm）。玻璃衬底尺寸的增大基于最低成本设计的概念。

然而，尚未建立能高生产率地在像第10代（2950mm×3400mm）玻璃衬底上的大面积母玻璃衬底上进行高速操作的薄膜晶体管制造技术，这是本行业中的一大问题。

因此，本发明一实施例的一个目的是提供一种用于高生产率地制造具有高电特性的薄膜晶体管的方法。

根据本发明的一个实施例，薄膜晶体管包括：覆盖栅电极的栅绝缘层；与该栅绝缘层接触的半导体层；以及杂质半导体层，这些杂质半导体层与半导体层的一部分接触并形成源极区和漏极区。该半导体层包括在栅绝缘层一侧形成的微晶半导体层，以及与该微晶半导体层接触的含氮微晶半导体区。

根据本发明的另一个实施例，薄膜晶体管包括：覆盖栅电极的栅绝缘层；与该栅绝缘层接触的半导体层；以及杂质半导体层，这些杂质半导体层与半导体层的一部分接触并形成源极区和漏极区。该半导体层包括在栅绝缘层一侧形成的微晶半导体层，与该微晶半导体层接触的含氮微晶半导体区，以及与该微晶半导体区接触的含氮非晶半导体区。

通过SIMS获得的半导体层中的氮浓度分布曲线从栅绝缘层一侧向杂质半导体层增加，然后减少。或者，通过SIMS获得的半导体层中的氮浓度分布曲线从栅绝缘层一侧向杂质半导体层增加，然后平坦。再或者，通过SIMS获得的氮浓度分布曲线在半导体层中具有最大值。此时的最大值落在1×10²⁰原子/cm³至1×10²¹原子/cm³的范围内，优选在2×10²⁰原子/cm³至1×10²¹原子/cm³的范围内。