JP2009111302A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】 表示性能の優れたディスプレイパネルを安価に得るため、直接成長多結晶シリコン膜をチャネル層に用いたボトムゲート構造TFTを実現するために、ゲート絶縁膜中の固定電荷を低減し、かつ直接成長法による半導体多結晶膜の成膜温度を低温化する。
【解決手段】 シリコン酸窒化膜をゲート絶縁膜に用いることにより、膜全体の固定電荷密度を低減させるとともに半導体膜成膜時の原料原子の吸着をうながす。さらに、半導体膜成膜初期にゲルマニウムを含むガスを混合して表面吸着を促し成膜を促進する。これらにより半導体多結晶膜の成膜温度を下げる。
【選択図】 図3PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a fixed charge in a gate insulating film in order to realize a bottom gate structure TFT using a directly grown polycrystalline silicon film as a channel layer in order to obtain a display panel having excellent display performance at a low cost, and The temperature for forming the semiconductor polycrystalline film by the direct growth method is lowered.
By using a silicon oxynitride film as a gate insulating film, the fixed charge density of the entire film is reduced and at the same time, the adsorption of source atoms during the formation of a semiconductor film is promoted. Further, gas containing germanium is mixed at the initial stage of the semiconductor film formation to promote surface adsorption and promote film formation. These lower the film formation temperature of the semiconductor polycrystalline film.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は有機EL(OLED)パネル、液晶パネルなどのフラットパネルディスプレイパネルに用いられる薄膜トランジスタ(TFT)に関するものである。 The present invention relates to a thin film transistor (TFT) used in a flat panel display panel such as an organic EL (OLED) panel or a liquid crystal panel.
OLEDディスプレイは高コントラスト、高応答速度などの優れた特長を持つディスプレイであり、中小型パネルを中心に実用化が始まりつつある。その画素に必要なTFTとして、多結晶Si膜の形成温度が最高では650℃程度となるレーザーアニール法による低温ポリSi膜を用いたトップゲート型TFTが多く使用されている。しかし低温ポリSi TFTは、レーザー結晶化工程の基板サイズが限られており(現在G4サイズ、73cm×92cmまで)、大型OLEDパネル用途に適さない。将来、処理可能な基板サイズが大きくなったとしても、大型液晶パネルに用いられているボトムゲート型アモルファスSi TFTに比較して、製造コストが高いという問題点がある。製造コストが高い理由は、低温ポリSi TFTは、多結晶Si膜成膜工程がアモルファスSi膜の堆積、脱水素アニール、レーザーアニールの3工程からなるためであり、さらにトップゲート構造ではイオン注入工程、コンタクト加工工程などの工程が増加するためである。 The OLED display is a display with excellent features such as high contrast and high response speed, and its practical application is beginning to be centered on small and medium-sized panels. As a TFT necessary for the pixel, a top gate type TFT using a low-temperature poly-Si film by a laser annealing method in which the formation temperature of a polycrystalline Si film is about 650 ° C. at most is used. However, the low-temperature poly-Si TFT has a limited substrate size in the laser crystallization process (currently G4 size, up to 73 cm × 92 cm) and is not suitable for large OLED panel applications. Even if the size of the substrate that can be processed in the future increases, there is a problem that the manufacturing cost is higher than that of a bottom gate type amorphous Si TFT used in a large liquid crystal panel. The reason for the high manufacturing cost is that the low-temperature poly-Si TFT has a polycrystalline Si film deposition process consisting of three processes: amorphous Si film deposition, dehydrogenation annealing, and laser annealing. This is because the number of processes such as a contact processing process increases.
アモルファスSiは電気ストレス耐性が低く、使用時の電気ストレスによるしきい値がシフトするため、オン電流の変動に鈍感な液晶用途では問題ないが、オン電流の変動に敏感なOLEDパネル用途に適さない。そこで半導体層としてレーザーアニール法ではなく膜を直接堆積させる直接成長法による多結晶Si膜を形成し、かつ、トップゲート構造より工程数の少ないボトムゲート型構造でTFTを製造できれば、TFTの電気ストレス耐性と、大型基板での高効率な製造が両立出来る。 Amorphous Si has low resistance to electrical stress, and the threshold value due to electrical stress during use shifts, so there is no problem in liquid crystal applications that are insensitive to on-current fluctuations, but it is not suitable for OLED panel applications that are sensitive to on-current fluctuations. . Therefore, if the TFT can be manufactured with a bottom gate type structure with fewer steps than the top gate structure if a polycrystalline Si film is formed as a semiconductor layer by a direct growth method that directly deposits a film instead of a laser annealing method, the electrical stress of the TFT Both resistance and high-efficiency manufacturing on large substrates can be achieved.
また、液晶ディスプレイ用途においては、アモルファスSi膜に比較して多結晶Si膜を使うとTFTのオン電流が向上するため、高精細化と画像表示リフレッシュレートの高速化が望める。そのため、直接成長多結晶Si TFTでは工程数を増加させずに画像表示性能を向上させることができる。 For liquid crystal display applications, the use of a polycrystalline Si film compared to an amorphous Si film improves the on-current of the TFT, so it is hoped that higher definition and higher image display refresh rate will be achieved. Therefore, the directly grown polycrystalline Si TFT can improve the image display performance without increasing the number of processes.
液晶用のボトムゲート型アモルファスSi TFTでは、ゲート絶縁膜として窒化シリコン膜が主に用いられてきた。窒化シリコン膜は、しきい値の経時変動の原因となるアルカリイオンに対してバリア性能があり、ガラス基板からのアルカリイオンの拡散防止効果があるためである。また窒化シリコン膜は、正の固定電荷を持ちやすく、正の固定電荷はしきい値をマイナス方向にシフトさせる。一方アモルファスSi膜は、負に帯電した欠陥準位を多く含み、この負電荷はしきい値をプラス方向にシフトさせる。このため両者を組み合わせて使うことにより正負の電荷が見かけ上相殺し、絶対値の低いしきい値を得ることが出来ている。 In a bottom gate type amorphous Si TFT for liquid crystal, a silicon nitride film has been mainly used as a gate insulating film. This is because the silicon nitride film has a barrier performance against alkali ions that cause a change in the threshold over time, and has an effect of preventing diffusion of alkali ions from the glass substrate. The silicon nitride film easily has a positive fixed charge, and the positive fixed charge shifts the threshold value in the minus direction. On the other hand, the amorphous Si film contains many negatively charged defect levels, and this negative charge shifts the threshold value in the plus direction. Therefore, by using both in combination, positive and negative charges apparently cancel each other, and a threshold having a low absolute value can be obtained.
チャネル層に多結晶Si膜を用いると、チャネル層中の欠陥準位が少なくなるため、オン電流や電気ストレス耐性が向上する反面、上述した電荷のバランスが崩れ、しきい値がマイナス方向に大きな値となってしまう。そのため、チャネル層に多結晶Si膜を用いる場合、ゲート絶縁膜中の固定電荷を軽減する必要がある。例えば、窒化膜厚300nm(ゲート絶縁膜容量17nF/cm2相当)で、しきい値の絶対値を3V以内に抑えたい場合、電荷密度を3×1011cm−2以下に抑える必要がある。 When a polycrystalline Si film is used for the channel layer, the defect level in the channel layer is reduced, so that the on-current and electrical stress resistance are improved. However, the above-described charge balance is lost, and the threshold value is increased in the negative direction. Value. Therefore, when a polycrystalline Si film is used for the channel layer, it is necessary to reduce the fixed charge in the gate insulating film. For example, when the nitride film thickness is 300 nm (equivalent to a gate insulating film capacitance of 17 nF / cm 2 ) and the absolute value of the threshold value is to be suppressed within 3 V, the charge density needs to be suppressed to 3 × 10 11 cm −2 or less.
またボトムゲート構造では多結晶Si膜の形成温度は低いことが望ましい。ガラス基板の変形防止に加え、既に形成されているゲート電極のヒロックなど変質防止のためである。ゲート電極は500〜600℃のピーク温度で変質するため、多結晶Si膜の形成温度は例えば450℃以下が望ましい。 In the bottom gate structure, it is desirable that the formation temperature of the polycrystalline Si film is low. This is to prevent deformation of the glass substrate, as well as to prevent alteration such as hillocks of the gate electrode already formed. Since the gate electrode is altered at a peak temperature of 500 to 600 ° C., the formation temperature of the polycrystalline Si film is preferably, for example, 450 ° C. or less.
さらにゲート絶縁膜中の正の固定電荷を低減するには、窒化シリコン膜よりも酸化シリコン膜を用いた方が良い。レーザーアニール法による多結晶シリコンを用いたボトムゲート型TFTでは、窒化膜の上に酸化膜を積層したゲート絶縁膜を用いた例がある(特許文献1)。
[特許文献1] 特開平11−17191号公報
しかし、酸化シリコン膜上での成膜は窒化シリコン膜上よりも高温が必要で、所望の低温で多結晶Si膜を得ることができない。この理由は次のように解釈できる。シリコンと酸素の共有結合では、電気陰性度の高い酸素原子に結合軌道の電子が惹きつけられている。このようなSi-O結合で覆われた酸化シリコン膜の表面に堆積材料のシリコン原子が到達しても、酸素原子による電子の束縛が強いため、シリコン原子の吸着や結合の組み換えが起こらず、膜の堆積が始まらないためである。
Furthermore, in order to reduce positive fixed charges in the gate insulating film, it is better to use a silicon oxide film than a silicon nitride film. In a bottom gate type TFT using polycrystalline silicon by a laser annealing method, there is an example using a gate insulating film in which an oxide film is stacked on a nitride film (Patent Document 1).
[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 11-17191
However, the film formation on the silicon oxide film requires a higher temperature than that on the silicon nitride film, and a polycrystalline Si film cannot be obtained at a desired low temperature. This reason can be interpreted as follows. In the covalent bond between silicon and oxygen, electrons in bond orbitals are attracted to oxygen atoms with high electronegativity. Even if the silicon atoms of the deposited material reach the surface of the silicon oxide film covered with such Si-O bonds, the binding of electrons by the oxygen atoms is strong, so the silicon atoms do not adsorb or recombine, This is because film deposition does not start.
よって、ゲート絶縁膜に酸化シリコン膜を用いたいが、直接成長法による多結晶Si膜の成膜可能温度が高くなり不都合が生じる。
Therefore, although it is desired to use a silicon oxide film as the gate insulating film, the temperature at which the polycrystalline Si film can be formed by the direct growth method becomes high, resulting in inconvenience.
これらを鑑みると、更に酸素と窒素を混合したゲート絶縁膜を用いることが考えられる。しかしながら、当ゲート絶縁膜であっても絶縁膜上面の窒素濃度を濃くしすぎると正の固定電荷が増加してしまい好ましくない。 In view of these, it is conceivable to use a gate insulating film in which oxygen and nitrogen are further mixed. However, even with this gate insulating film, if the nitrogen concentration on the upper surface of the insulating film is too high, positive fixed charges increase, which is not preferable.
本発明は、表示性能に優れたディスプレイパネルを安価に得るため、直接成長法による半導体多結晶膜をチャネル層に用いたボトムゲート構造TFTを実現することを課題とする。 An object of the present invention is to realize a bottom gate structure TFT using a semiconductor polycrystalline film by a direct growth method as a channel layer in order to obtain a display panel excellent in display performance at a low cost.
上記課題達成のため、本発明は、第一に、ゲート絶縁膜としてSi、O、Nを含むシリコン酸窒化膜を用い、表面のSi−N結合により半導体膜の成膜時の原料原子の吸着を促して半導体膜の成膜温度の低温化を図っている(450℃以下)。この際、表面の窒素濃度を制限することで膜の正の固定電荷を抑制している。さらに、半導体膜の成膜を左右するのは表面のみであるからゲート絶縁膜中、下方での窒素濃度を高くし、アルカリイオンの拡散を抑制している。 In order to achieve the above object, first, the present invention uses a silicon oxynitride film containing Si, O, and N as a gate insulating film, and adsorbs raw material atoms during the formation of a semiconductor film by Si-N bonding on the surface. To lower the temperature of the semiconductor film (450 ° C or lower). At this time, the positive fixed charge of the film is suppressed by limiting the nitrogen concentration on the surface. Furthermore, since it is only the surface that affects the formation of the semiconductor film, the nitrogen concentration in the lower part of the gate insulating film is increased to suppress the diffusion of alkali ions.
図1を用いて本発明に関わる好適な窒素濃度を述べる。半導体多結晶膜の粒径は10〜50 nmの微小粒径が望ましい。OLEDパネルの画像表示において、TFT特性のばらつきに起因する画像のザラツキを抑制するためである。横軸は結晶成長の起点となる粒の中心間の距離であり、ほぼ粒径に等しい。(1)の白三角で示す線は成長起点間距離と成長起点表面密度の関係を示す。表面吸着サイトであるSi-N結合には半導体原料分子が吸着脱離を繰り返しており、すべての吸着サイトが成長起点とはならない。(2)の黒三角で示す線は、(1)の成長起点表面密度を得るために必要な窒素表面密度である。ここで吸着サイトである窒素表面密度と成長起点表面密度の比は102である。(3)の黒丸で示す線は(2)の表面密度から得た窒素体積密度である。図より、好ましい窒素濃度は1×1018 cm-3から2×1020 cm-3である。ゲート絶縁膜の表面少なくとも5nm以上の領域においてこの濃度範囲であることが好ましい。 A suitable nitrogen concentration related to the present invention will be described with reference to FIG. The grain size of the semiconductor polycrystalline film is preferably a fine grain size of 10 to 50 nm. This is to suppress image roughness caused by variations in TFT characteristics in image display of the OLED panel. The horizontal axis is the distance between the centers of the grains that is the starting point of crystal growth, and is approximately equal to the grain size. The line indicated by the white triangle in (1) shows the relationship between the distance between the growth start points and the growth start surface density. Semiconductor source molecules are repeatedly adsorbed and desorbed at the Si-N bond, which is the surface adsorption site, and not all of the adsorption sites become the growth starting point. The line indicated by the black triangle in (2) is the nitrogen surface density necessary to obtain the growth starting surface density in (1). Wherein the ratio of nitrogen surface density and growth starting point surface density is adsorption site is 10 2. The line indicated by the black circle in (3) is the nitrogen volume density obtained from the surface density in (2). From the figure, the preferable nitrogen concentration is 1 × 10 18 cm −3 to 2 × 10 20 cm −3 . This concentration range is preferably in the region of at least 5 nm or more of the surface of the gate insulating film.
半導体膜の成膜を左右するのは表面のみであるから、ゲート絶縁膜中、上記の制限はゲート絶縁膜表面に関するものである。そこでゲート絶縁膜の下方では窒素濃度を高くすれば、アルカリイオンの拡散を抑制することができる。 Since it is only the surface that determines the formation of the semiconductor film, the above limitation is related to the surface of the gate insulating film in the gate insulating film. Therefore, diffusion of alkali ions can be suppressed by increasing the nitrogen concentration below the gate insulating film.
温度400℃となるTFT製造工程中の、ガラス基板からのアルカリイオンの拡散を抑制するためには、ゲート絶縁膜の底面から少なくとも20nm以上の領域において、窒素濃度が2×1021cm−3以上であることが好ましい。 In order to suppress the diffusion of alkali ions from the glass substrate during the TFT manufacturing process at a temperature of 400 ° C., the nitrogen concentration is 2 × 10 21 cm −3 or more in a region of at least 20 nm or more from the bottom surface of the gate insulating film. It is preferable that
図2に再度概念を示す。ゲート絶縁膜表面での好ましい窒素濃度の下限C1は1×1018 cm-3であり上限C2は2×1020 cm-3である。ゲート絶縁膜下面での好ましい窒素濃度の下限C3は2×1021cm−3である。これらの好ましい窒素濃度を、酸素に対する窒素の濃度比で記述すると、上面で3×10−5以上0.006以下、下面で0.2以上である。 FIG. 2 shows the concept again. The lower limit C1 of the preferable nitrogen concentration on the surface of the gate insulating film is 1 × 10 18 cm −3 and the upper limit C2 is 2 × 10 20 cm −3 . A preferable lower limit C3 of the nitrogen concentration on the lower surface of the gate insulating film is 2 × 10 21 cm −3 . When these preferable nitrogen concentrations are described by the concentration ratio of nitrogen to oxygen, they are 3 × 10 −5 or more and 0.006 or less on the upper surface and 0.2 or more on the lower surface.
また、本発明では第二に、半導体膜の成膜時の少なくとも初期の段階で原料ガスにGeを含むガスを添加すること、及び表面のごく一部の酸素原子を取り去り半導体原料ガスの吸着サイト増加を促すことによって半導体膜の成膜温度の低温化を図っている。 Further, in the present invention, secondly, a gas containing Ge is added to the source gas at least at the initial stage of the formation of the semiconductor film, and a part of the oxygen atoms on the surface are removed to adsorb the semiconductor source gas. The film formation temperature of the semiconductor film is lowered by promoting the increase.
半導体膜の原料ガスとして代表的なモノシラン(SiH4)と、Geを含むガスの一例であるゲルマン(GeH4)の分解に必要な活性化エネルギーを下表に示す。この表から、SiH4に比べてGeH4の方が活性化エネルギーは低いことが分かる。よって、GeH4を半導体膜の原料ガスに添加すれば成膜の促進が可能である。
The activation energy required for decomposition of typical monosilane (SiH 4 ) as a source gas for the semiconductor film and germane (GeH 4 ), which is an example of a gas containing Ge, is shown in the following table. From this table, it can be seen that the activation energy of GeH 4 is lower than that of SiH 4 . Therefore, if GeH 4 is added to the source gas for the semiconductor film, the film formation can be promoted.
また、真空中で基板温度を400℃に保った、基板表面がSiOx膜(x=1〜2)で覆われた試料に、0.01から1Torr程度のGeH4ガスを導入すると次の吸熱反応が起こり、酸素成分が表面より脱離する。
GeH4 + SiO2(表面) → H2O↑ + Si2GeH2 (表面) (1.2eV吸熱)(1)
半導体成膜の少なくとも初期にGeH4ガスを混合導入すると、(1)の反応によりゲート絶縁膜表面における成長起点ができる。従って、この反応を利用すれば、ゲート絶縁膜中で内部の窒素濃度を増加させることなく、効率よく成長起点を形成することができ、より低温で半導体膜を成膜することができる。
よって、ゲート絶縁膜上における成長起点の形成を促進するため、半導体膜中ではゲート絶縁膜側の少なくとも5nm以上の領域において10atom%以上とすることが望ましい。
In addition, when GeH 4 gas of about 0.01 to 1 Torr is introduced into a sample whose substrate temperature is kept at 400 ° C. in a vacuum and the substrate surface is covered with a SiO x film (x = 1 to 2), the following endothermic reaction occurs. Occurs and the oxygen component is desorbed from the surface.
GeH 4 + SiO 2 (surface) → H 2 O ↑ + Si 2 GeH 2 (surface) (1.2 eV endotherm) (1)
When GeH 4 gas is mixed and introduced at least at the initial stage of the semiconductor film formation, the growth starting point on the surface of the gate insulating film can be formed by the reaction (1). Therefore, if this reaction is used, the growth starting point can be efficiently formed without increasing the internal nitrogen concentration in the gate insulating film, and the semiconductor film can be formed at a lower temperature.
Therefore, in order to promote the formation of the growth starting point on the gate insulating film, it is desirable to set it to 10 atom% or more in the region of at least 5 nm or more on the gate insulating film side in the semiconductor film.
本発明によれば、ゲート絶縁膜中の固定電荷を増加させることなく低い温度で半導体膜が成膜できるため、大型基板上に半導体多結晶膜をチャネル層に用いたボトムゲート構造TFTを高効率に実現することができ、従って表示性能の優れたディスプレイパネルを安価に得ることができる。 According to the present invention, since the semiconductor film can be formed at a low temperature without increasing the fixed charge in the gate insulating film, the bottom gate structure TFT using the semiconductor polycrystalline film as the channel layer on the large substrate is highly efficient. Therefore, a display panel having excellent display performance can be obtained at a low cost.
以下、本発明の一実施例を、図3を用いて説明する。まず、絶縁基板1上にゲート電極配線2としてAlNd膜をスパッタリング法により250nm成膜し、ホトリソグラフィーを用いて加工した。この上に、ゲート絶縁膜3として酸窒化シリコン膜を並行平板型プラズマCVD法により、RF周波数13.56MHz、RFパワー500W、成膜温度350℃、圧力1.0Torrにて成膜した。まず25秒間、SiH4/NH3/N2O/N2=100/1500/1000/6000 sccmにて成膜し、引き続き70秒間SiH4/NH3/N2O/N2=100/100/7000/1400 sccmにて成膜し、240nmのゲート絶縁膜を得た。図4にゲート絶縁膜のSIMS分析結果を示す。縦軸はSIMSカウントである。図には横軸0から100nmにおいて有効な窒素濃度を縦軸の隣に示した。カウント数を各元素の濃度に換算するには母体効果(イオン化確率が組成に依存すること)などを考慮する必要があるために、この軸は横軸0から100nmにおいてのみ有効となっている。ゲート絶縁膜上面の窒素濃度は4×1019cm−3である。下面での濃度は6×1021cm−3であった。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. First, an AlNd film having a thickness of 250 nm was formed as a
その上に、熱CVDを用いて成膜温度450℃、圧力0.08Torr、SiH4=5sccm、にて60分間成膜を行い、多結晶Si膜からなる10nmの半導体膜4aを得た。さらに、引き続いて、熱CVDを用いて成膜温度450℃、圧力10Torr、SiH4/He=10/500sccm、にて60分間成膜を行い、多結晶Si膜からなる190nmの半導体膜4bを得た。
On top of that, film formation was performed for 60 minutes using thermal CVD at a film formation temperature of 450 ° C., a pressure of 0.08 Torr, and SiH 4 = 5 sccm, to obtain a 10 nm semiconductor film 4a made of a polycrystalline Si film. Further, subsequently, film formation was performed using thermal CVD at a film formation temperature of 450 ° C., a pressure of 10 Torr, and SiH 4 / He = 10/500 sccm for 60 minutes to obtain a 190
尚、本実施例では、半導体膜4bの形成では熱CVDを用いたが、成膜方法はこれに限らず、膜形成のスループットを向上するため、例えば、原料ガスとしてSiH4を供給するプラズマCVD法を用いても構わない。
In this embodiment, the thermal CVD is used for forming the
ついでコンタクト層5としてn+Si膜をプラズマCVD法で成膜した。この後、ホトリソグラフィーを用いてn+Si膜/多結晶膜を島状に加工した。この上にAlNd膜をスパッタリング法で成膜し、ホトリソグラフィーを用いてソース電極配線6、ドレイン電極配線7に加工した。さらにこの上に保護性絶縁膜8として窒化シリコン膜をプラズマCVD法で成膜し、加えて有機塗布膜にて保護性絶縁膜9を形成し、ホトリソグラフィーを用いてコンタクトホール10を形成した。ついで、画素電極11としてITO膜をスパッタリング法で成膜し、ホトリソグラフィーを用いて加工した。得られたTFTのしきい値の絶対値は、2.6Vであった。
Next, an n + Si film was formed as the
以上の方法により、ゲート絶縁膜中の固定電荷を増加させることなく、450℃以下の低温で直接成長法により、多結晶半導体膜をチャネル層に持つボトムゲート型TFTを高効率に製造することができた。 By the above method, a bottom gate type TFT having a polycrystalline semiconductor film as a channel layer can be manufactured with high efficiency by a direct growth method at a low temperature of 450 ° C. or less without increasing the fixed charge in the gate insulating film. did it.
本発明の第2の実施例を、図5を用いて説明する。本実施例は、半導体多結晶膜として多結晶SiGe膜を用いている点で第1の実施例と異なる。絶縁基板1上のゲート電極配線2、およびゲート絶縁膜3は第1の実施例と同様の条件を用いて形成した。次いで、ゲート絶縁膜3上に熱CVDを用いて成膜温度440℃、圧力0.4Torr、SiH4/GeH4/He=120/60/50sccm、にて15分間成膜を行い、多結晶SiGe膜からなる200nmの半導体膜30を得た。RBS(ラザフォード後方散乱)法による分析結果において、半導体層下面でのGe濃度は約20atom%であった。尚、TFTの半導体膜30として多結晶SiGe膜を用いたが、膜の種類はこれに限らず、例えば、多結晶SiGe膜を10nm形成し、さらにこの上にプラズマCVD法を用いて多結晶Si膜を190nm堆積させてもよい。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment differs from the first embodiment in that a polycrystalline SiGe film is used as the semiconductor polycrystalline film. The
この後、実施例1と同様にして、コンタクト層5、ソース電極配線6、ドレイン電極配線7、保護性絶縁膜8および9、コンタクトホール10、及び画素電極11を形成した。
Thereafter, the
本実施例では、半導体多結晶膜の形成時にGeH4を添加していることから、実施例1に比べて成膜時間が短縮され、さらに成膜温度の低下を図ることができた。 In this example, since GeH 4 was added when forming the semiconductor polycrystalline film, the film formation time was shortened compared to Example 1, and the film formation temperature could be further reduced.
以下、本発明の一実施例を、図6を用いて説明する。実施例2と同様な方法で作成したTFTの上に、有機ELの電荷輸送層12、発光層13、電荷輸送層14を蒸着法により形成し、さらに上部電極15として透明導電膜を蒸着及びスパッタリングで形成し、封止層16として窒化シリコン膜を触媒CVDにて形成し、OLEDパネルを作製した。作製したOLEDパネルは、高コントラスト、高応答速度で、TFTの安定性が良好なため長寿命の特性を示した。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. An organic EL
尚、本実施例ではTFTとして実施例2のものを用いたが、実施例1のものでも適用可能である。これは、次の実施例4においても同様である。 In the present embodiment, the TFT of the second embodiment is used as the TFT, but the TFT of the first embodiment is also applicable. The same applies to the fourth embodiment.
以下、本発明の一実施例を、図7を用いて説明する。実施例1と同様な方法で、絶縁基板1上にゲート電極配線2、ゲート絶縁膜3、多結晶SiGe膜30、コンタクト層5、ソース電極配線6、ドレイン電極配線7、保護性絶縁膜8,9、を形成した。ついで、画素電極17としてITO膜をスパッタリング法で成膜し、ホトリソグラフィーを用いて加工した。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the same manner as in Example 1, a
この上に、配向膜18を形成し、スペーサ19を介して対向基板20を張り合わせ、液晶29を封入し、液晶パネルを作製した。対向基板20にはカラーフィルタ23、透明電極24、配向膜25、などが具備されている。作製した液晶パネルは、高速に書き換え可能で高精細な画像を示した。
An
1…絶縁基板、2…ゲート電極配線、3…ゲート絶縁膜、4a…多結晶Si膜、4b…多結晶Si膜、5…コンタクト層、6…ソース電極配線、7…ドレイン電極配線、8…保護性絶縁膜、9…保護性絶縁膜、10…コンタクトホール、11…画素電極、12…電荷輸送層、13…発光層、14…電荷輸送層、15…上部電極、16…封止層、17…画素電極、18…配向膜、19…スペーサ、20…対向基板、23…カラーフィルタ、24…透明電極、25…配向膜、29…液晶、30…多結晶SiGe膜。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ゲート絶縁膜はSi、O、Nを含有する膜からなり、該ゲート絶縁膜中のN濃度が前記ゲート電極膜側に比較して前記半導体膜側で低く、
該半導体膜はSiを含有する多結晶膜からなることを特徴とする半導体装置。 In a bottom gate thin film transistor including a gate electrode film, a gate insulating film, a semiconductor film, a source electrode film, and a drain electrode film on an insulating substrate,
The gate insulating film is made of a film containing Si, O, N, and the N concentration in the gate insulating film is lower on the semiconductor film side than on the gate electrode film side,
A semiconductor device, wherein the semiconductor film is a polycrystalline film containing Si.
前記ゲート絶縁膜中のN濃度は前記半導体膜側の少なくとも5nm以上の領域で、1×1018cm−3以上、2×1020cm−3以下であることを特徴とする半導体装置。 In claim 1,
The semiconductor device according to claim 1, wherein an N concentration in the gate insulating film is 1 × 10 18 cm −3 or more and 2 × 10 20 cm −3 or less in a region of at least 5 nm or more on the semiconductor film side.
前記ゲート絶縁膜中のN濃度は前記ゲート電極膜側の少なくとも20nm以上の領域で2×1021cm−3以上であることを特徴とした半導体装置。 In claim 2,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the N concentration in the gate insulating film is 2 × 10 21 cm −3 or more in a region of at least 20 nm or more on the gate electrode film side.
前記ゲート絶縁膜はSi、O、Nを含有する膜からなり、該ゲート絶縁膜中のN濃度が前記ゲート電極膜側に比較して前記半導体膜側で低く、
該半導体膜はSiに加えてGeを含有する多結晶膜からなることを特徴とする半導体装置。 In a bottom gate thin film transistor including a gate electrode film, a gate insulating film, a semiconductor film, a source electrode film, and a drain electrode film on an insulating substrate,
The gate insulating film is made of a film containing Si, O, N, and the N concentration in the gate insulating film is lower on the semiconductor film side than on the gate electrode film side,
A semiconductor device, wherein the semiconductor film is made of a polycrystalline film containing Ge in addition to Si.
前記ゲート絶縁膜中のN濃度は前記半導体膜側の少なくとも5nm以上の領域で、1×1018cm−3以上、2×1020cm−3以下であることを特徴とする半導体装置。 In claim 5,
The semiconductor device according to claim 1, wherein an N concentration in the gate insulating film is 1 × 10 18 cm −3 or more and 2 × 10 20 cm −3 or less in a region of at least 5 nm or more on the semiconductor film side.
前記SiとGeを含む多結晶膜からなる半導体膜中のGe濃度は、前記ゲート絶縁膜側の少なくとも5nm以上の領域で10atom%以上であることを特徴とする半導体装置。 In claim 6,
A semiconductor device characterized in that a Ge concentration in a semiconductor film made of a polycrystalline film containing Si and Ge is 10 atom% or more in a region of at least 5 nm or more on the gate insulating film side.
前記ゲート絶縁膜中のN濃度は前記ゲート電極膜側の少なくとも20nm以上の領域で2×1021cm−3以上であることを特徴とした半導体装置。 In claim 6,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the N concentration in the gate insulating film is 2 × 10 21 cm −3 or more in a region of at least 20 nm or more on the gate electrode film side.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8357940B2 (en) | 2009-12-03 | 2013-01-22 | Hitachi Displays, Ltd. | Thin film transistor and manufacturing method thereof |
| CN111512356A (en) * | 2018-01-11 | 2020-08-07 | 株式会社日本显示器 | Display device |
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2007
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