JPH10270701A - 薄膜トランジスタおよびその製法 - Google Patents

薄膜トランジスタおよびその製法

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JPH10270701A
JPH10270701A JP7629897A JP7629897A JPH10270701A JP H10270701 A JPH10270701 A JP H10270701A JP 7629897 A JP7629897 A JP 7629897A JP 7629897 A JP7629897 A JP 7629897A JP H10270701 A JPH10270701 A JP H10270701A
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semiconductor layer
film
doped semiconductor
insulating film
forming
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JP7629897A
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Takehisa Yamaguchi
偉久 山口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 最大の電子移動度がえられる成膜プロセスを
適用してTFTを製造でき、かつ、しきい値電圧が成膜
プロセスに影響されないTFTの構造および製法を提供
する。 【解決手段】 本発明の薄膜トランジスタは、絶縁性基
板と、該絶縁性基板上に形成されたゲート電極となる第
1の導電膜と、該第1の導電膜上に形成されたゲート絶
縁膜となる第1の絶縁膜と、該第1の絶縁膜上に形成さ
れたノンドープ半導体層と、該ノンドープ半導体層のソ
ース領域およびドレイン領域に形成されたn型の不純物
層と、該不純物層上に形成されたソース電極およびドレ
イン電極となる第2の導電膜とを有してなる薄膜トラン
ジスタであって、前記ノンドープ半導体層が成膜条件の
異なる多層膜から構成されてなる。

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
よびその製法、さらに詳しくは、アクティブマトリクス
型液晶表示装置に使用される、半導体内電子移動度の向
上によりオン電流が向上された薄膜トランジスタおよび
その製法に関する。
【0002】
【従来の技術】アクティブマトリクス型液晶表示装置に
使用されるスイッチング素子、いわゆる薄膜トランジス
タ(thin film transistor、以下、TFTという)はそ
れぞれの画素に電荷を蓄積させ、または画素に蓄積され
た電荷を掃き出させることにより、画素に印加される電
圧を調整し、画素電極と対向電極とのあいだに挟まれた
液晶の配向を変化させ、表示を行なわせる役目を担って
いる。アクティブマトリクス型液晶表示装置に使用され
るTFTには、バックライト光によるTFT特性劣化防
止の観点からゲート電極が最下層に位置する逆スタガー
構造が多く採用されている。またTFTに使用される半
導体層には、DRAMなどのデバイスに使用されている
結晶シリコンと異なり、アモルファスシリコン(非晶質
シリコン)が使用されている。
【0003】図7は従来技術の例としてのチャネルエッ
チ型TFT(CE−TFT)の断面構造説明図である。
図7において、1はゲート電極であり、2はゲート絶縁
膜であり、3はチャネル層であり、6はチャネル領域で
あり、21は絶縁性基板である。
【0004】従来のCE−TFTの製法について、図を
用いて詳細に説明する。図8および図9は、従来のCE
−TFTの工程断面説明図である。図8および図9にお
いて、4はn型半導体層であり、5aはソース電極であ
り、5bはドレイン電極であり、7はパッシベーション
膜である。ソース電極5aは、2層51および52から
なる構造を有するソース電極であり、ドレイン電極5b
は、2層53および54からなる構造を有するドレイン
電極である。
【0005】まず、ガラス基板上にスパッタ法によりゲ
ート電極1となるクロム膜を厚さ約300nm堆積させ
る(図8の(a)参照)。つぎに、ゲート絶縁膜2とな
るシリコン窒化膜(SiNx)、チャネル層3となるア
モルファスシリコン層、n型にドーピングされたn型半
導体層4であるアモルファスシリコン層をプラズマCV
D(chemical vapor deposition)法により連続的に成
膜する。それぞれの層の膜厚としては、ゲート絶縁膜2
は300〜400nm、チャネル層3であるアモルファ
スシリコン層は200〜400nm、n型半導体層4で
あるn型にドーピングされたアモルファスシリコン層は
50〜100nmである(図8の(b)参照)。つぎ
に、チャネル層3となるアモルファスシリコン層と、n
型半導体層としてn型にドーピングされたアモルファス
シリコン層とをドライエッチ法を用いて島状にパターニ
ングする(図8の(c)参照)。
【0006】つぎに、ソース電極5aおよびドレイン電
極5bを形成する。前述したように、ソース電極5aお
よびドレイン電極5bは、いずれも2層構造(ソース電
極5aは、51および52の2層構造、ドレイン電極5
bは53、54の2層構造)からなるので、まず、下層
の51および53としてクロム膜をスパッタ法により堆
積させ、つぎに上層の52および54としてアルミニウ
ム膜をスパッタ法により堆積させる。そののち、写真製
版によりパターニングし、不要部分として、堆積された
アルミニウム膜およびクロム膜のうち、チャネル領域6
に相当する部分の膜をエッチングにより除去する(図9
の(d)参照)。
【0007】つぎに、ソース電極およびドレイン電極の
あいだのn型アモルファスシリコン層を完全に除去する
ためにドライエッチ法によりエッチングを行う。このと
き、オーバーエッチングによりチャネル層としてのアモ
ルファスシリコン層の一部もエッチングされる。オーバ
ーエッチングの量としては厚さで50〜100nmであ
る(図9の(e)参照)。最後にパッシベーション膜7
を窒化シリコン膜により形成し、チャネルエッチ型TF
T(CE−TFT)が作製される(図9の(f)参
照)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】アクティブマトリクス
型液晶表示装置に関する製品化技術の流れには大画面
化、高精細化がある。これらの製品化技術の流れは、1
画素に対する選択時間の短縮化を意味している。そのた
めTFTに対しては、より短時間での画素内へ電荷の蓄
積、掃出が要求される。この要求を満足させるためには
単位時間内にTFTに流れる電流量を増加させる必要が
ある。電流が電子電流成分からなるとしたばあい、電流
量の目安となる導電率σは σ=qnμ(1/Ω・cm) (1) で表わされる。ここでqは電子の電荷量1.602×1
-19Cであり、nは立方センチメートルあたりの電子
密度であり、μは電子の移動度(cm2/V・sec)
(以下、単に移動度ともいう)である。(1)式より、
電流を増加させるためには電子密度n、移動度μを大き
くする必要があることがわかる。このうち、移動度μ
は、基板やTFTの内部で電流が流れる際、その基板や
TFTとして用いられている材料の結晶状態に強く依存
する。材料の結晶状態は製造プロセスから受ける影響に
も強く依存する。たとえばDRAM(dynamic random a
ccessmemory)を作製するためには基板として結晶シリ
コンが使用され、またプロセスとして、不純物拡散温度
および膜シンター温度として600℃以上という高温プ
ロセスが適用される。したがって、結晶シリコン中では
結晶の乱れが少なく、シリコン中の電子の走行を考える
と散乱などによる移動障害は小さいので移動度は大き
い。この結果、結晶シリコンにおける基板内部の電子移
動度としては約1400cm2/V・secの高移動度
がえられる。
【0009】一方、アクティブマトリクス型液晶表示装
置に使用されるTFTはガラス基板上に作製され、適用
されるプロセスもガラス基板の融点に制限されるのでC
VD法による成膜も400℃以下という低温プロセスを
用いざるをえない。この理由により、ガラス基板上に成
膜される半導体層はアモルファスシリコン(非晶質シリ
コン)の状態である。この結果、走行電子は、原子の配
列乱れ、電子の局在準位などにより散乱、トラップ(捕
獲)されるために大きな移動度をうることは困難とな
る。
【0010】したがって、アモルファスシリコンの基板
内部での電子移動度は約10cm2/V・secという
非常に小さい値となる。ただし、アモルファスシリコン
の内部での移動度は成膜条件により変動しやすく、また
TFT特性パラメーターの一つであるしきい値電圧(V
th)とも関係している。しきい値電圧(Vth)とは、あ
るドレイン電圧を印加した状態でゲート電圧を上げた際
に電流が流れるが、この電流が流れたときのゲート電圧
をいう。従来技術においては、電流量を増加させて移動
度を上昇させることのできる成膜プロセスをTFTの作
製に適用する際、しきい値電圧が変動するという問題が
あった。さらに、移動度向上のために局在準位を少なく
することは、しきい値電圧を低下させ、とくにバックチ
ャネル側のしきい値電圧を低下させるので、電流が流
れ、オフ電流が増加するという問題があった。
【0011】本発明は、この問題に対して、最大移動度
がえられる成膜プロセスを適用してTFTを製造でき、
かつ、しきい値電圧が成膜プロセスに影響されないTF
Tの構造および製法を提供することを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前述の問題を解決するた
めに本発明では半導体層の形成において成膜条件の異な
る半導体層を複数層成膜化し、ゲート絶縁膜に接する半
導体層の電子の局在準位密度(以下、単に局在準位密度
ともいう)とバックチャネル側近傍の半導体層の局在準
位密度を異ならせることが特徴であり、これにより所望
のしきい値電圧Vthをえながら、移動度を向上させ、良
好な電圧−電流特性を持つTFTをうることができる。
【0013】本発明の適用により電子が走行するゲート
絶縁膜近傍の半導体層中には局在準位が少ないので、電
子の局在準位によるトラップ(捕獲)が少なくなり、高
い移動度がえられる。また、バックチャネル側半導体層
には局在準位が多い半導体層を適用することによりバッ
クチャネル側の寄生TFTのしきい値電圧が高くなるの
で、オフ電流の増加などのTFT特性劣化現象は見られ
ない。これにより移動度の向上による電流−電圧特性が
改善され、しきい値電圧やオフ特性に影響を与えること
なく、TFTの電流量を増加させることが可能となり、
大画面化、高精細化されたアクティブマトリクス液晶表
示装置に有効なTFTをうることが可能である。
【0014】本発明にかかわる薄膜トランジスタは、絶
縁性基板と、該絶縁性基板上に形成されたゲート電極と
なる第1の導電膜と、該第1の導電膜上に形成されたゲ
ート絶縁膜となる第1の絶縁膜と、該第1の絶縁膜上に
形成されたノンドープ半導体層と、該ノンドープ半導体
層のソース領域およびドレイン領域に形成されたn型半
導体層と、該n型半導体層上に形成されたソース電極お
よびドレイン電極となる第2の導電膜とを有してなる薄
膜トランジスタであって、前記ノンドープ半導体層が成
膜条件の異なる多層膜からなる。
【0015】本発明にかかわる他の薄膜トランジスタ
は、絶縁性基板と、該絶縁性基板上に形成されたゲート
電極となる第1の導電膜と、該第1の導電膜上に形成さ
れたゲート絶縁膜となる第1の絶縁膜と、該第1の絶縁
膜上に形成されたノンドープ半導体層と、該ノンドープ
半導体層上のソース領域およびドレイン領域に形成され
たn型半導体層と、該n型半導体層上に形成されたソー
ス電極およびドレイン電極となる第2の導電膜とを有し
てなる薄膜トランジスタであって、前記ノンドープ半導
体層が2層構造であり、かつ、前記ゲート絶縁膜に接す
る側のノンドープ半導体層中の局在準位密度が、前記ゲ
ート絶縁膜に接しない側のノンドープ半導体層中の局在
準位密度よりも低い薄膜トランジスタである。
【0016】本発明にかかわるさらに他の薄膜トランジ
スタは、絶縁性基板と、該絶縁性基板上に形成されたゲ
ート電極となる第1の導電膜と、該第1の導電膜上に形
成されたゲート絶縁膜となる第1の絶縁膜と、該第1の
絶縁膜上に形成されたノンドープ半導体層と、該ノンド
ープ半導体層上に形成された、パターニングされたエッ
チングストッパー膜となる第2の絶縁膜と、該エッチン
グストッパー膜上および前記ノンドープ半導体層上に形
成されたn型半導体層と、該n型半導体層上に形成され
たソース電極およびドレイン電極となる第2の導電膜と
を有する薄膜トランジスタであって、前記ノンドープ半
導体層が成膜条件の異なる多層膜からなる。
【0017】本発明にかかわるさらに他の薄膜トランジ
スタは、絶縁性基板と、該絶縁性基板上に形成されたゲ
ート電極となる第1の導電膜と、該第1の導電膜上に形
成されたゲート絶縁膜となる第1の絶縁膜と、該第1の
絶縁膜上に形成されたノンドープ半導体層と、該ノンド
ープ半導体層上にパターニングされたエッチングストッ
パー膜となる第2の絶縁膜と、該エッチングストッパー
膜上および前記ノンドープ半導体層上に形成されたn型
半導体層と、該n型半導体層上に形成されたソース電極
およびドレイン電極となる第2の導電膜とを有する薄膜
トランジスタであって、前記ノンドープ半導体層が2層
構造であり、かつ、前記ゲート絶縁膜に接する側のノン
ドープ半導体層中の局在準位密度が前記ゲート絶縁膜に
接しない側のノンドープ半導体層中の局在準位密度より
も低い薄膜トランジスタである。
【0018】本発明にかかわる薄膜トランジスタの製法
は、前記絶縁性基板上に前記第1の導電膜を形成し、該
第1の導電膜上に前記第1の絶縁膜を形成し、該第1の
絶縁膜上に前記ノンドープ半導体層を形成し、該ノンド
ープ半導体層を形成する際に、前記ゲート絶縁膜に接す
る前記ノンドープ半導体層の形成条件と、バックチャネ
ル側に接するノンドープ半導体層の形成条件とを異なら
せかつ該ノンドープ半導体層中の局在準位密度を変化さ
せて該ノンドープ半導体層を形成し、該ノンドープ半導
体層中のソース領域およびドレイン領域に前記n型半導
体層を形成し、さらに、該n型半導体層上に前記第2の
導電膜を形成する製法である。
【0019】本発明にかかわる他の薄膜トランジスタの
製法は、前記絶縁性基板上に前記第1の導電膜を形成
し、該第1の導電膜上に前記第1の絶縁膜を形成し、該
第1の絶縁膜上に前記ノンドープ半導体層を形成し、該
ノンドープ半導体層の形成の際に、前記ゲート絶縁膜に
接するノンドープ半導体層の形成条件と、バックチャネ
ル側に接するノンドープ半導体層の形成条件とを異なら
せかつ該ノンドープ半導体層中の局在準位密度を変化さ
せて該ノンドープ半導体層を形成し、該ノンドープ半導
体層上に前記第2の絶縁膜を形成したのちパターニング
して前記エッチングストッパー膜を形成し、該エッチン
グストッパー膜上および前記ノンドープ半導体層上に前
記n型半導体層を形成し、さらに、該n型半導体層上に
前記第2の導電膜を形成する製法である。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施の形態について詳細に説明する。
【0021】実施の形態1.図1は、本発明にかかわる
CE−TFTの説明図であり、図1の(a)は平面説明
図であり、図1の(b)は図1の(a)のA−A線での
断面構造を示した断面構造説明図である。図2および図
3は、図1に示した構造のCE−TFTの作製方法を示
す工程断面説明図である。図1、図2および図3におい
て、1は第1の導電膜であるゲート電極であり、2は第
1の絶縁膜であるゲート絶縁膜であり、3はノンドープ
半導体層であるチャネル層であり、4はn型の不純物半
導体層としてn型に不純物ドーピングされた半導体層で
あるn型半導体層であり、5aはソース電極であり、5
bはドレイン電極であり、5aおよび5bは第2の導電
膜をパターニングによって形成するものであり、7は第
2の絶縁膜であるパッシベーション膜であり、21は絶
縁性基板である。2層からなるチャネル層3は、ゲート
絶縁膜に接する側の局在準位密度の低い半導体層3a
と、ゲート絶縁膜に接しない側のノンドープ半導体層で
ある局在準位密度の高い半導体層3bとの2層によって
構成される。ソース電極5aは、2層51および52か
らなる構造のソース電極であり、ドレイン電極5bは、
2層53および54からなる構造のドレイン電極であ
る。
【0022】図1の(b)に示す断面構造を有するTF
Tの作製方法についてプロセスフローにしたがい、順に
図2の(a)〜(c)および図3の(d)〜(f)を用
いて説明する。絶縁性基板21としてのガラス基板上に
第1の導電膜として低抵抗かつ高融点の金属、たとえば
クロムなどからなる膜をスパッタ法により成膜する。つ
ぎに写真製版によりパターンを形成し、エッチングによ
りゲート電極1を形成する(図2の(a))。
【0023】つぎに、ゲート絶縁膜2、チャネル層3と
なるイントリンシックなアモルファスシリコン(i−a
−Si:H)の層をプラズマCVD法により、順に連続
的に成膜する(図2の(b))。このプラズマCVD法
によるイントリンシックなアモルファスシリコン層の成
膜においては、ゲート絶縁膜に接する側の半導体層とバ
ックチャネル側の半導体層の成膜条件を異ならせて成膜
し、局在準位密度の低い半導体層3aおよび局在準位密
度の高い半導体層3bを形成する。ここで、バックチャ
ネルとは、チャネル層のうち、ゲート絶縁膜と接してお
らず、かつ、ソース電極およびドレイン電極とも接して
いない部分をいう。
【0024】成膜条件を異ならせる方法としては成膜パ
ラメータであるSiH4(シラン)とH2(水素)の流量
比、成膜圧力、およびrf powerを変化させる必
要がある。たとえばSiH4/H2流量比が1、成膜圧力
が1mbar、rf powerが30Wとしたとき
は、成膜速度としては100Å/minとなる。局在準
位密度の高低は、ダングリングボンド数の大小に対応し
ているので、成膜後に、ESR(electron spin resonan
ce)法でダングリングボンド数の測定を行うと約1.5
×1016/cm3という結果がえられる。また、SiH4
/H2流量比が1/3、成膜圧力が2mbar、rf
powerが120Wとしたときは成膜速度としては4
00Å/minとなる。成膜後に、ESR法により、ダ
ングリングボンド数の測定を行なうと約2.0×1016
/cm3という結果がえられる。
【0025】このように成膜条件を異ならせることによ
って、局在準位密度が低く(ダングリングボンド数の小
さい)、かつ、成膜速度が小さいイントリンシックなア
モルファスシリコン層をゲート絶縁膜と接する側に局在
準位密度の低い半導体層3aとして形成し、つぎに局在
準位密度が高く(ダングリングボンド数の大きい)、か
つ、成膜速度が大きいイントリンシックなアモルファス
シリコン層を局在準位密度の高い半導体層3bとして2
層目に形成する。このときの膜厚構成は、ゲート絶縁膜
は400nmであり、イントリンシックなアモルファス
シリコン層は100nm程度である。さらに、イントリ
ンシックなアモルファスシリコン層の膜厚に関しては、
電子が走行するチャネル領域のみを局在準位密度が低く
高移動度がえられる膜にすればよいので、局在準位密度
の低い層と高い層との膜厚比は、たとえば局在準位密度
の低い半導体層をゲート絶縁膜と接する側に200Å、
その上層に局在準位密度の高い半導体層を800Åとす
る組み合わせで形成すればよい。
【0026】つぎに、写真製版を行い、チャネル層であ
るアモルファスシリコン層を島状にエッチングする(図
2の(c))。つぎにソース電極およびドレイン電極5
bとなる第2の導電膜として、アルミニウムの膜および
クロムの膜をスパッタ法により順に堆積させて2層から
なる膜を形成する。写真製版により電極パターンを形成
し、アルミニウム膜およびクロム膜のエッチングを行う
(図3の(d))。このエッチングを行うに際してはク
ロムとアモルファシシリコンとの反応によりクロムシリ
サイド(CrSix)の膜が微量ながら形成される。ク
ロムシリサイドの膜は、ソース電極とドレイン電極との
あいだでショートの原因となる可能性があるため、さら
にドライエッチ法により、このクロムシリサイド膜の除
去を行う(図3の(e))。このようにして、ソース電
極が形成されるソース領域およびドレイン電極が形成さ
れるドレイン領域にそれぞれの電極が形成される。
【0027】このドライエッチ法ではクロムシリサイド
膜とアモルファスシリコン膜との選択比は充分高いの
で、アモルファスシリコン層が大きくエッチングされる
ことはなく、従来例のTFTのばあいよりも薄膜化され
ているアモルファスシリコン層の特性に大きく影響する
ことはない。さらにパッシベーション膜7となるシリコ
ン窒化膜をプラズマCVD法により厚さ500nm程度
堆積させてCE−TFTが完成する(図3の(f))。
【0028】このようにして、本実施の形態にかかわる
CE−TFTは、チャネル層3すなわち、ノンドープ半
導体層が、成膜条件の異なる2層構造を有している。こ
こで成膜条件の異なる膜は、複数の層からなる多層膜と
することもでき、2層の膜を作製するばあいと同様に、
プラズマCVD法により条件を連続的に変えて下層側か
ら順に局在準位密度が高くなるように中間の膜を形成し
て成膜すればよい。
【0029】このような成膜条件においては、ゲート絶
縁膜に接する側のノンドープ半導体層中の局在準位密度
は、ゲート絶縁膜に接しない側のノンドープ半導体層中
の局在準位密度よりも低い。
【0030】実施の形態2.実施の形態1ではチャネル
エッチ型TFTについて示した。本実施の形態ではエッ
チングストッパー型TFT(ES−TFT)について図
を用いて説明する。図4は本発明にかかわるES−TF
Tの断面構造説明図であり、図5および図6は、図4に
示したES−TFTの作製方法を示す工程断面説明図で
ある。図4、図5および図6において、8は第2の絶縁
膜をパターニングして形成するエッチングストッパー膜
であり、その他、図1、図2および図3に示した各部分
と同じ部分にはそれぞれ同一の符号を付して示す。
【0031】図4の断面構造図のTFT作製方法につい
てプロセスフローにしたがい、順に図5の(a)〜
(c)および図6の(d)〜(e)を用いて説明する。
【0032】まず、絶縁性基板21としてのガラス基板
上に第1の導電膜として低抵抗かつ高融点の金属である
クロム膜をスパッタ法により成膜する。つぎに写真製版
によりパターンを形成し、エッチングによりゲート電極
1を形成する(図5の(a))。
【0033】つぎに、ゲート絶縁膜2、チャネル層3と
なるイントリンシックなアモルファスシリコン(i−a
−Si:H)の層、エッチングストッパー膜8となるシ
リコン窒化膜をプラズマCVD法により連続的に順に成
膜する。このプラズマCVD法によるイントリンシック
なアモルファスシリコン層の成膜においては、ゲート絶
縁膜に接する側の半導体層とバックチャネル側の半導体
層の成膜条件を異ならせて成膜し、局在準位密度の低い
半導体層3aおよび局在準位密度の高い半導体層3bを
形成する。成膜条件および膜厚については実施の形態1
に示した方法および構造と同じでよい。
【0034】つぎに、写真製版を行ってパターニング
し、エッチングストッパー膜8となるシリコン窒化膜を
エッチングする(図5の(c))。つぎにn型に不純物
ドーピングされたn型半導体層4をプラズマCVD法に
より堆積させる。このときのn型半導体層4の膜厚は5
00Å程度である。さらにソース電極およびドレイン電
極となる第2の導電膜として、アルミニウム膜およびク
ロム膜をスパッタ法により順に堆積させて2層からなる
膜を形成する(図6の(d))。写真製版により電極パ
ターンを形成し、アルミニウム膜およびクロム膜のエッ
チングを行う。このエッチングではアルミニウム膜およ
びクロム膜のみエッチングされ、n型半導体層4のエッ
チングは行われない。
【0035】つぎに、アルミニウム膜およびクロム膜を
マスクとしてn型半導体層およびイントリンシックなア
モルファスシリコン層のエッチングを行う(図6の
(e))。このようにして、本実施の形態にかかわるE
S−TFTは、ノンドープ半導体層上に第2の絶縁膜と
してパターニングされたエッチングストッパー膜を有し
ており、ノンドープ半導体層が成膜条件の異なる2層か
ら構成されている。ここで成膜条件の異なる膜は、複数
の層からなる多層膜とすることもでき、2層の膜を作製
するばあいと同様に、プラズマCVD法により条件を連
続的に変えて下層側から順に局在準位密度が高くなるよ
うに中間の膜を形成して成膜すればよい。
【0036】このような成膜条件において、ゲート絶縁
膜に接する側のノンドープ半導体層中の局在準位密度
は、ゲート絶縁膜に接しない側のノンドープ半導体層中
の局在準位密度よりも低い。
【0037】本発明の実施の形態のうち、実用上最も好
ましい実施の形態は、実施の形態1に基づいて、ノンド
ープ半導体層を2層化した形態である。かかる形態にお
いては、絶縁性基板はガラス基板からなることが、製造
コストが低いので好ましい。ゲート電極はクロムからな
ることが、低抵抗であり、かつ、容易に加工できるので
好ましい。ゲート絶縁膜は、窒化シリコンからなること
が、高誘電率であるので好ましい。ノンドープ半導体層
は、アモルファスシリコンからなることが、膜質が制御
しやすいので好ましい。n型半導体層は、リンをドープ
したアモルファスシリコンからなることが低抵抗である
ので好ましい。ソース電極およびドレイン電極は、アル
ミニウムからなることが低抵抗であるので好ましい。パ
ッシベーション膜は、窒化シリコンからなることが、リ
ーク電流が小さいので好ましい。
【0038】
【発明の効果】以上、詳述したように本発明にかかわる
薄膜トランジスタにおいては、ノンドープ半導体層を多
層化することにより、それぞれの層に役割をもたせるこ
とが可能となる。すなわち、電流を流したい領域には局
在準位密度の低い膜を成膜し、かつ電流を抑制したい領
域には局在準位密度の高い膜を成膜することにより、高
いオン電流、低いオフ電流をうることができる。また、
本発明にかかわる薄膜トランジスタにおいてはチャネル
層となるアモルファスシリコン層を多層化して、ゲート
絶縁膜に接する膜に対しては局在準位密度が低く高移動
度がえられる膜を成膜し、順に局在準位密度が高くなる
ように中間の膜を形成し、その上層に局在準位密度が高
くバックチャネル側のしきい値電圧Vthが大きくなるよ
うな膜を成膜した構成にしたので低電圧で高電流がえら
れる。その結果、画素への充電特性が改善された充電不
良による表示特性劣化を抑制することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態にかかわるTFTを用い
たアクティブマトリクス型液晶表示装置の一画素の説明
図である。
【図2】本発明の一実施の形態にかかわるTFTの製作
過程を示す工程断面説明図である。
【図3】本発明の一実施の形態にかかわるTFTの製作
過程を示す工程断面説明図である。
【図4】本発明の他の実施の形態にかかわるTFTを用
いたアクティブマトリクス型液晶表示装置の一画素の断
面説明図である。
【図5】本発明の他の実施の形態にかかわるTFTの製
作過程を示す工程断面説明図である。
【図6】本発明の他の実施の形態にかかわるTFTの製
作過程を示す工程断面説明図である。
【図7】従来のチャネルエッチ型TFTの断面説明図で
ある。
【図8】従来のチャネルエッチ型TFTの製作過程を示
す工程断面説明図である。
【図9】従来のチャネルエッチ型TFTの製作過程を示
す工程断面説明図である。
【符号の説明】
1 ゲート電極 2 ゲート絶縁膜 3 チャネル層 3a 局在準位密度の低い半導体層 3b 局在準位密度の高い半導体層 4 n型半導体層 6 チャネル領域 7 パッシベーション膜 8 エッチングストッパー膜

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性基板と、該絶縁性基板上に形成さ
    れたゲート電極となる第1の導電膜と、該第1の導電膜
    上に形成されたゲート絶縁膜となる第1の絶縁膜と、該
    第1の絶縁膜上に形成されたノンドープ半導体層と、該
    ノンドープ半導体層のソース領域およびドレイン領域に
    形成されたn型半導体層と、該n型半導体層上に形成さ
    れたソース電極およびドレイン電極となる第2の導電膜
    とを有してなる薄膜トランジスタであって、前記ノンド
    ープ半導体層が成膜条件の異なる多層膜からなる薄膜ト
    ランジスタ。
  2. 【請求項2】 絶縁性基板と、該絶縁性基板上に形成さ
    れたゲート電極となる第1の導電膜と、該第1の導電膜
    上に形成されたゲート絶縁膜となる第1の絶縁膜と、該
    第1の絶縁膜上に形成されたノンドープ半導体層と、該
    ノンドープ半導体層上のソース領域およびドレイン領域
    に形成されたn型半導体層と、該n型半導体層上に形成
    されたソース電極およびドレイン電極となる第2の導電
    膜とを有してなる薄膜トランジスタであって、前記ノン
    ドープ半導体層が2層構造であり、かつ、前記ゲート絶
    縁膜に接する側のノンドープ半導体層中の局在準位密度
    が、前記ゲート絶縁膜に接しない側のノンドープ半導体
    層中の局在準位密度よりも低い薄膜トランジスタ。
  3. 【請求項3】 絶縁性基板と、該絶縁性基板上に形成さ
    れたゲート電極となる第1の導電膜と、該第1の導電膜
    上に形成されたゲート絶縁膜となる第1の絶縁膜と、該
    第1の絶縁膜上に形成されたノンドープ半導体層と、該
    ノンドープ半導体層上に形成された、パターニングされ
    たエッチングストッパー膜となる第2の絶縁膜と、該エ
    ッチングストッパー膜上および前記ノンドープ半導体層
    上に形成されたn型半導体層と、該n型半導体層上に形
    成されたソース電極およびドレイン電極となる第2の導
    電膜とを有する薄膜トランジスタであって、前記ノンド
    ープ半導体層が成膜条件の異なる多層膜からなる薄膜ト
    ランジスタ。
  4. 【請求項4】 絶縁性基板と、該絶縁性基板上に形成さ
    れたゲート電極となる第1の導電膜と、該第1の導電膜
    上に形成されたゲート絶縁膜となる第1の絶縁膜と、該
    第1の絶縁膜上に形成されたノンドープ半導体層と、該
    ノンドープ半導体層上にパターニングされたエッチング
    ストッパー膜となる第2の絶縁膜と、該エッチングスト
    ッパー膜上および前記ノンドープ半導体層上に形成され
    たn型半導体層と、該半導体層上に形成されたソース電
    極およびドレイン電極となる第2の導電膜とを有する薄
    膜トランジスタであって、前記ノンドープ半導体層が2
    層構造であり、かつ前記ゲート絶縁膜に接する側のノン
    ドープ半導体層中の局在準位密度が前記ゲート絶縁膜に
    接しない側のノンドープ半導体層中の局在準位密度より
    も低い薄膜トランジスタ。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の薄膜トランジスタの製法
    であって、前記絶縁性基板上に前記第1の導電膜を形成
    し、該第1の導電膜上に前記第1の絶縁膜を形成し、該
    第1の絶縁膜上に前記ノンドープ半導体層を形成し、該
    ノンドープ半導体層を形成する際に、前記ゲート絶縁膜
    に接するノンドープ半導体層の形成条件と、バックチャ
    ネル側に接するノンドープ半導体層の形成条件とを異な
    らせかつ該ノンドープ半導体層中の局在準位密度を変化
    させて該ノンドープ半導体層を形成し、該ノンドープ半
    導体層中のソース領域およびドレイン領域に前記n型半
    導体層を形成し、さらに、該n型半導体層上に前記第2
    の導電膜を形成する薄膜トランジスタの製法。
  6. 【請求項6】 請求項3記載の薄膜トランジスタの製法
    であって、前記絶縁性基板上に前記第1の導電膜を形成
    し、該第1の導電膜上に前記第1の絶縁膜を形成し、該
    第1の絶縁膜上に前記ノンドープ半導体層を形成し、該
    ノンドープ半導体層の形成の際に、前記ゲート絶縁膜に
    接するノンドープ半導体層の形成条件と、バックチャネ
    ル側に接するノンドープ半導体層の形成条件とを異なら
    せかつ該ノンドープ半導体層中の局在準位密度を変化さ
    せて該ノンドープ半導体層を形成し、該ノンドープ半導
    体層上に前記第2の絶縁膜を形成したのちパターニング
    して前記エッチングストッパー膜を形成し、該エッチン
    グストッパー膜上および前記ノンドープ半導体層上に前
    記n型半導体層を形成し、さらに、該n型半導体層上に
    前記第2の導電膜を形成する薄膜トランジスタの製法。
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