專利名稱：薄膜晶體管及顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管以及使用該薄膜晶體管工作的顯示裝置。
背景技術(shù)：
作為場(chǎng)效應(yīng)晶體管的一種，已知有將溝道區(qū)域形成于在具有絕緣表面的襯 底上形成的半導(dǎo)體層中的薄膜晶體管。已公開有使用非晶硅、微晶硅及多晶硅 作為用于薄膜晶體管的半導(dǎo)體層的技術(shù)(參照專利文件1至5)。薄膜晶體管的典 型應(yīng)用例是液晶電視裝置，薄膜晶體管作為構(gòu)成顯示屏幕的各像素的開關(guān)晶體 管而實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。
專利文件l:日本專利特開2001-053283號(hào)公報(bào) 專利文件2:日本專利特開平5-129608號(hào)公報(bào) 專利文件3:日本專利特開2005-049832號(hào)公報(bào) 專利文件4:日本專利特開平7-131030號(hào)公報(bào) 專利文件5:日本專利特開2005-191546號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在非晶硅層中形成溝道的薄膜晶體管的問(wèn)題在于，只能獲得 0.4cm々V.sec至0.8cm"V.sec左右的場(chǎng)效應(yīng)遷移率，其導(dǎo)通電流低。另一方 面，在微晶硅層中形成溝道的薄膜晶體管與使用非晶硅的薄膜晶體管相 比，其問(wèn)題在于，雖然場(chǎng)效應(yīng)遷移率提高了，但是截止電流也變高，從而 不能獲得充分的開關(guān)特性。
多晶硅層成為溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管具有如下特性其場(chǎng)效應(yīng)遷 移率格外高于上述兩種薄膜晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率，能夠獲得高導(dǎo)通電 流。根據(jù)上述特性，該薄膜晶體管除了構(gòu)成設(shè)置于像素中的開關(guān)用薄膜晶 體管之外，還可以構(gòu)成被要求高速工作的驅(qū)動(dòng)器電路。
然而，與由非晶硅層形成薄膜晶體管的情況相比，多晶硅層成為溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管需要半導(dǎo)體層的晶化工序，從而帶來(lái)制造成本增大 的問(wèn)題。例如制造多晶硅層所需的激光退火技術(shù)存在以下問(wèn)題，即因激光 束的照射面積小，而不能高效地生產(chǎn)大屏幕液晶面板。
順便提及，用于制造顯示面板的玻璃襯底正逐年大型化，即第3代
(550mmx650mm)、第3.5代(600mmx720mm或620mmx750mm)、第4代 (680mmx880mm或730mmx920mm)、第5代(1100mmxl300mm)、第6代 (1500mmxl850mm)、第7代(1870mmx2200mm)、第8代(2200mmx2400mm)， 預(yù)計(jì)今后將向第9代(2400mmx2800mm、 2450mmx3050mm)、第10代 (2950mmx3400mm)的大面積化發(fā)展。玻璃襯底的大型化是基于成本最小 設(shè)計(jì)的思想。
與此相反，能夠在大面積母玻璃襯底如第10代(2950mmx3400mm)上
高生產(chǎn)性地制造能高速工作的薄膜晶體管的技術(shù)尚未確立，這成為產(chǎn)業(yè)界 的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)課題在于解決涉及薄膜晶體管的導(dǎo)通電流及截止電流 的上述問(wèn)題。另一課題是提供一種能夠高速工作的薄膜晶體管。
本發(fā)明之一的薄膜晶體管包括添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜 質(zhì)半導(dǎo)體層，該一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層以隔著柵極絕緣層并至少一部分與柵電極重 疊的方式彼此分離地設(shè)置，并形成源區(qū)及漏區(qū)。該薄膜晶體管還包括導(dǎo)電層， 該導(dǎo)電層在柵極絕緣層上重疊于柵電極及添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的 --對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層的一方；以及非晶半導(dǎo)體層，該非晶半導(dǎo)體層從該導(dǎo)電層延 伸到柵極絕緣層上，與添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層雙 方接觸，并且連續(xù)設(shè)置在該添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體 層之間。還可以設(shè)置重疊于導(dǎo)電層的緩沖層。
本發(fā)明之一的薄膜晶體管包括覆蓋柵電極的柵極絕緣層；設(shè)置于柵極絕 緣層上的非晶半導(dǎo)體層；以及添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo) 體層，這一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層彼此分離地設(shè)置在上述非晶半導(dǎo)體層上并形成源區(qū) 及漏區(qū)。該薄膜晶體管包括導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層設(shè)置于柵極絕緣層和非晶半導(dǎo)體 層之間，重疊于添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層的一方， 并且在上述源區(qū)和上述漏區(qū)之間延伸。還包括與上述導(dǎo)電層及非晶半導(dǎo)體層接
6觸、且重疊于導(dǎo)電層的緩沖層。
本發(fā)明之一的薄膜晶體管包括隔著柵極絕緣層重疊于柵電極的導(dǎo)電層； 覆蓋導(dǎo)電層的側(cè)面的非晶半導(dǎo)體層；以及添加有賦予的一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的 ^對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層，這一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層設(shè)置在非晶半導(dǎo)體層上并形成源區(qū)及 漏區(qū)。添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層的一方的至少一部 分重疊于導(dǎo)電層，添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層的一方 設(shè)置在導(dǎo)電層的外側(cè)。
薄膜晶體管利用施加到柵電極的電壓控制流過(guò)源區(qū)及漏區(qū)之間的載流子
(電子或空穴)，流過(guò)源區(qū)和漏區(qū)之間的載流子流過(guò)設(shè)置為重疊于柵電極的導(dǎo)電 層、和從該導(dǎo)電層上向溝道長(zhǎng)度方向延伸設(shè)置的非晶半導(dǎo)體層。
然而，導(dǎo)電層并沒(méi)有在薄膜晶體管的溝道長(zhǎng)度方向上的整個(gè)區(qū)域延伸，而 是設(shè)置為使其不重疊于一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層的一方，這一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層添加有 賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，并形成形成源區(qū)及漏區(qū)。就是說(shuō)，該薄膜晶體管采 用如下結(jié)構(gòu)在源區(qū)及漏區(qū)之間的溝道長(zhǎng)度方向的一定距離中，流過(guò)溝道之間 的載流子流過(guò)非晶半導(dǎo)體層。
導(dǎo)電層的電導(dǎo)率為0.1S/cm至1.8S/cm，非晶半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率低于導(dǎo)電層 的電導(dǎo)率。微晶半導(dǎo)體層的施主濃度為1 x 1018atoms/cm3以上且2x 102Qatoms/cm3 以下。導(dǎo)電層至少是向薄膜晶體管的溝道長(zhǎng)度方向延伸，并且具有上述電導(dǎo)率， 從而起到產(chǎn)生高導(dǎo)通電流的作用。另一方面，設(shè)置在溝道之間并形成所謂補(bǔ)償 區(qū)域的非晶半導(dǎo)體層起到減小截止電流的作用。
所謂雜質(zhì)半導(dǎo)體，是指參與導(dǎo)電的載流子大多數(shù)是從所添加的雜質(zhì)供應(yīng)的 半導(dǎo)體。雜質(zhì)是能夠提供電子作為載流子而成為施主的元素，或者是能夠提供 空穴作為載流子而成為受主的元素，典型地說(shuō)，以元素周期表第15族元素為施 主，以元素周期表第13族元素為受主。
所謂微晶半導(dǎo)體，是指例如結(jié)晶粒徑為2nm以上且200nm以下、優(yōu)選為10nm 以上且80nm以下、更優(yōu)選為20nm以上且50nm以下，并且電導(dǎo)率大約為l(T7S/cm 至10、/cm，但通過(guò)價(jià)電子控制可以將其提高到10'S/cm的半導(dǎo)體。但是，微晶 半導(dǎo)體的概念并不固定于上述結(jié)晶粒徑、電導(dǎo)率的數(shù)值，只要是具有同等物性 值的材料，就可以替換成其他半導(dǎo)體材料。所謂非晶半導(dǎo)體，是指不具有晶體 結(jié)構(gòu)(原子的排列沒(méi)有長(zhǎng)程有序)的半導(dǎo)體。注意，非晶硅還包括含有氫的非晶 硅。所謂"導(dǎo)通電流"，是指在將適當(dāng)?shù)臇艠O電壓施加到柵電極以使電流流過(guò)溝 道形成區(qū)域時(shí)(就是，薄膜晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí))流過(guò)溝道形成區(qū)域的電流。 所謂"截止電流"，是指當(dāng)柵極電壓低于薄膜晶體管的閾值電壓時(shí)(就是，薄膜晶 體管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí))流過(guò)源極和漏極之間的電流。
使導(dǎo)電層不在薄膜晶體管的溝道長(zhǎng)度方向上的整個(gè)區(qū)域延伸，而是設(shè)置為 使其不重疊于一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層的一方，這一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層添加有賦予一導(dǎo) 電型的雜質(zhì)元素并形成源區(qū)及漏區(qū)，并且在源區(qū)及漏區(qū)之間的溝道長(zhǎng)度方向的 一定距離上，使流過(guò)溝道之間的載流子流過(guò)非晶半導(dǎo)體層，通過(guò)采用這樣的結(jié) 構(gòu)，可以獲得高導(dǎo)通電流且減小截止電流。
另外，通過(guò)提高導(dǎo)電層的施主濃度，還可以提高場(chǎng)效應(yīng)遷移率，并能夠?qū)?現(xiàn)高速工作。


圖l是說(shuō)明本實(shí)施方式的薄膜晶體管的截面圖。
圖2是說(shuō)明本實(shí)施方式的薄膜晶體管的截面圖。
圖3是說(shuō)明本實(shí)施方式的薄膜晶體管的截面圖。
圖4是說(shuō)明本實(shí)施方式的薄膜晶體管的截面圖。
圖5是說(shuō)明本實(shí)施方式的薄膜晶體管的制造工序的截面圖。
圖6是說(shuō)明本實(shí)施方式的薄膜晶體管的截面圖及俯視圖。
圖7是說(shuō)明本實(shí)施方式的薄膜晶體管的制造工序的截面圖。
圖8是說(shuō)明本實(shí)施方式的薄膜晶體管的制造工序的截面圖。
圖9是說(shuō)明可適用于本實(shí)施方式的多級(jí)灰度掩模的圖。
圖10是說(shuō)明本實(shí)施方式的薄膜晶體管的制造工序的俯視圖。
圖ll是說(shuō)明本實(shí)施方式的薄膜晶體管的制造工序的截面圖。
圖12是說(shuō)明本實(shí)施方式的薄膜晶體管的制造工序的俯視圖。
圖13是說(shuō)明本實(shí)施方式的元件襯底的平面圖。
圖14是說(shuō)明本實(shí)施方式的元件襯底的端子部及像素部的截面圖。
圖15是說(shuō)明本實(shí)施方式的顯示面板的立體圖。
圖16是說(shuō)明使用本實(shí)施方式的顯示裝置的電子設(shè)備的立體圖。
圖17是說(shuō)明使用本實(shí)施方式的顯示裝置的電子設(shè)備的圖。
圖18是說(shuō)明使用本實(shí)施方式的顯示裝置的電子設(shè)備的立體圖。圖19是表示通過(guò)實(shí)施例1獲得的薄膜晶體管的電特性的圖。
圖20是表示在器件模擬中使用的器件結(jié)構(gòu)的圖。
圖21是表示通過(guò)器件模擬獲得的薄膜晶體管的電特性的圖。
圖22是表示通過(guò)器件模擬獲得的帶隙圖。
圖23是表示通過(guò)器件模擬獲得的帶隙圖。
圖24是表示通過(guò)器件模擬獲得的帶隙圖。
圖25是表示通過(guò)器件模擬獲得的帶隙圖。
圖26是表示通過(guò)器件模擬獲得的薄膜晶體管的電特性的圖。
圖27是表示通過(guò)器件模擬獲得的薄膜晶體管的電特性的圖。
圖28是表示通過(guò)器件模擬獲得的薄膜晶體管的導(dǎo)通電流的圖。
圖29是表示通過(guò)器件模擬獲得的薄膜晶體管的導(dǎo)通電流的圖。
圖30是表示通過(guò)器件模擬獲得的薄膜晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率的圖。
圖31是表示通過(guò)器件模擬獲得的薄膜晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率的圖。
圖32是說(shuō)明本實(shí)施方式的薄膜晶體管的截面圖。
圖33是說(shuō)明本實(shí)施方式的薄膜晶體管的截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，關(guān)于發(fā)明的實(shí)施方式，參照附圖作以下說(shuō)明。但是，所公開的發(fā)明 不局限于以下說(shuō)明，只要是所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，就可以很容易地理解一 個(gè)事實(shí)，就是其方式和詳細(xì)內(nèi)容可以不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍地進(jìn)行種種 變更。因而，所公開的發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在以下實(shí)施方式所記載的內(nèi) 容中。在以下公開的發(fā)明結(jié)構(gòu)中，在不同附圖中共同使用相同標(biāo)號(hào)來(lái)表示相同 部分。
另外，在下面的實(shí)施方式中，表示柵電極05為柵極布線的一部分的方式。 因此，有時(shí)將柵電極05表示為柵極布線05。另外，與此相同，有時(shí)將布線63表 示為源極布線6 3或源電極6 3 。
實(shí)施方式l
在此，參照?qǐng)Dl說(shuō)明一種薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)，其截止電流比溝道形成區(qū)域 中具有微晶半導(dǎo)體層的薄膜晶體管的低，并且與溝道形成區(qū)域中具有非晶半導(dǎo) 體層的薄膜晶體管相比，能夠進(jìn)行高速工作，且導(dǎo)通電流高。圖1A所示的薄膜晶體管中，在襯底01上形成柵電極05，在柵電極05上形成 柵極絕緣層09a、 09b，在柵極絕緣層09b上形成導(dǎo)電層51，在導(dǎo)電層51上形成緩 沖層53。該緩沖層53設(shè)置為大致重疊于導(dǎo)電層51。另外，形成覆蓋導(dǎo)電層51及 緩沖層53的側(cè)面與上表面的非晶半導(dǎo)體層55。在非晶半導(dǎo)體層55上形成一對(duì)雜 質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61(第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層59及第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層61)，這一對(duì)雜質(zhì) 半導(dǎo)體層59、 61中添加有賦予形成源區(qū)和漏區(qū)的一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，在添加 有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61上形成布線63、 65。另 外，添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61的一方61不重 疊于緩沖層53。另外，添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61的另一方59的一個(gè)端部重疊于緩沖層53。
導(dǎo)電層51由電導(dǎo)率為0.IScm-"至1.8Scm-'的導(dǎo)電層形成。作為導(dǎo)電層51，有 滿足上述電導(dǎo)率的金屬層、金屬氮化物層、金屬碳化物層、金屬硼化物層、金 屬硅化物層、添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層等。
作為金屬層，可以適當(dāng)?shù)厥褂玫湫偷匿X、銅、鈦、釹、鈧、鉬、鉭、鎢、 鈷、鎳、銀、金、鉑、錫、銥等金屬層或由這些多種金屬形成的金屬合金層。 另外，還可以由上述金屬層或金屬合金層的單層或疊層形成。
作為金屬氮化物層，可以使用氮化鈦層、氮化鋯層、氮化鉿層、氮化鉭層、 氮化釩層、氮化鈮層、氮化鉻層、氮化鑭層、氮化釔層等。另外，還可以由上 述金屬氮化物層的單層或疊層形成。
作為金屬碳化物層，可以使用碳化鈦層、碳化鉿層、碳化鈮層、碳化鉭層、 碳化釩層、碳化鋯層、碳化鉻層、碳化鈷層、碳化鉬層、碳化鎢層等。另外， 還可以由上述金屬碳化物層的單層或疊層形成。
作為金屬硼化物層，可以使用硼化鈦層。
作為金屬硅化物層，可以使用硅化鉑層、硅化鈦層、硅化鉬層、硅化鎳層、 硅化鉻層、硅化鈷層、硅化釩層、硅化鎢層、硅化鋯層、硅化鉿層、硅化鈮層、 硅化鉭層等。另外，還可以由上述金屬硅化物層的單層或疊層形成。
再者，可以使導(dǎo)電層51具有使用多個(gè)金屬層、金屬氮化物層、金屬碳化物 層、金屬硼化物層、金屬硅化物層的疊層結(jié)構(gòu)。
注意，在形成金屬層、金屬氮化物層、金屬碳化物層、金屬硼化物層、金 屬硅化物層作為導(dǎo)電層51時(shí)，為了與非晶半導(dǎo)體層55實(shí)現(xiàn)歐姆接觸，可以采用 如下疊層結(jié)構(gòu)，即在金屬層、金屬氮化物層、金屬碳化物層、金屬硼化物層、200910126408. 2
說(shuō)明書第7/37頁(yè)
金屬硅化物層等中的某一層上，形成添加有用作施主的雜質(zhì)元素或用作受主的
雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層72a(參照?qǐng)D32A)。另外，添加有用作施主的雜質(zhì)元素或用 作受主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層72c可以覆蓋金屬層、金屬氮化物層、金屬碳化物 層、金屬硼化物層、金屬硅化物層等中的某一層的上表面及側(cè)面(參照?qǐng)D32B)。 還可以采用如下疊層結(jié)構(gòu)，即在柵極絕緣層09b上形成添加有用作施主的雜質(zhì) 元素或用作受主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層72e，在其上形成金屬層、金屬氮化物層、 金屬碳化物層、金屬硼化物層、金屬硅化物層等中的某一層(參照?qǐng)D32C)。通過(guò) 采用這種結(jié)構(gòu)，可以避免金屬層、金屬氮化物層、金屬碳化物層、金屬硼化物 層、金屬硅化物層等中的某一層和非晶半導(dǎo)體層的界面上的肖特基結(jié)，并且提 高薄膜晶體管的特性。
在添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層中，添加有供應(yīng)電子作為載流子 的元素即施主。用作施主的雜質(zhì)元素，典型地有元素周期表第15族的元素，即 磷、砷、銻等。添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層，可以由非晶硅層、非 晶硅鍺層、非晶鍺層、微晶硅層、微晶硅鍺層、微晶鍺層、多晶硅層、多晶硅 鍺層、多晶鍺層等形成。另外，在半導(dǎo)體層為非晶鍺層及微晶鍺層的情況下， 因?yàn)槠潆娮杪实?，所以無(wú)需包含用作施主的雜質(zhì)元素。
在利用二次離子質(zhì)量分析法(SIMS: Secondary Ion Mass Spectroscopy)進(jìn)行
測(cè)量的情況下，將添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層中所添加的用作施主 的雜質(zhì)元素的濃度設(shè)定為lx1018atoms/cm3以上且2x 102Qatoms/cm3以下，從而能 夠減小柵極絕緣層09b和添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層的界面中的電 阻，并且可以制造能夠高速工作且導(dǎo)通電流高的薄膜晶體管。
這里的微晶半導(dǎo)體是指具有非晶和結(jié)晶結(jié)構(gòu)(包括單晶、多晶)的中間結(jié)構(gòu) 的半導(dǎo)體。該半導(dǎo)體是具有在自由能方面很穩(wěn)定的第三狀態(tài)的半導(dǎo)體，并且是 具有短程有序且晶格畸變的結(jié)晶半導(dǎo)體，粒徑為0.2nm以上且200nm以下、優(yōu)選 為10nm以上且80nm以下、更優(yōu)選為20nm以上且50nm以下的柱狀或針狀結(jié)晶相 對(duì)于襯底表面沿法線方向生長(zhǎng)。還指這樣一種半導(dǎo)體，即其電導(dǎo)率大約是 10—7S/cm至l()-4s/cm，但通過(guò)價(jià)電子控制而可以提高到1(VS/cm左右。另外，在 多個(gè)微晶半導(dǎo)體之間存在非單晶半導(dǎo)體。作為微晶半導(dǎo)體的典型例子的微晶 硅，其拉曼光譜向表示單晶硅的520cm"的低波數(shù)一側(cè)偏移。亦即，微晶硅的拉 曼光譜的峰值位于表示單晶硅的520cm"和表示非晶硅的480cm"之間。另外， 微晶硅中包含至少1原子％或以上的氫或鹵素，以終止懸空鍵(dangling bond)。再者，通過(guò)添加稀有氣體元素比如氦、氬、氪、氖等來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)晶格畸變，
可以獲得穩(wěn)定性得到提高的優(yōu)良微晶半導(dǎo)體。例如，在美國(guó)專利4,409，134號(hào)中 公開了關(guān)于這種微晶半導(dǎo)體的記載。但是，微晶半導(dǎo)體的概念不僅僅固定于上 述結(jié)晶粒徑和電導(dǎo)率的數(shù)值，只要具有同等的物性數(shù)值，就可以替換成其他半 導(dǎo)體材料。
以5nm以上且50nm以下、優(yōu)選為5nm以上且30nm以下的厚度形成導(dǎo)電膜51。
另外，在導(dǎo)電層51為添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層的時(shí)，氧濃度 及氮濃度設(shè)定為低于用作施主的雜質(zhì)元素的濃度的IO倍，典型為低于 3xlOl9atoms/cm3，更優(yōu)選為低于3xlO'Satoms/cm3，并且優(yōu)選將碳濃度設(shè)定為 3xlO toms/ci^以下。在添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層為微晶半導(dǎo)體 層時(shí)，通過(guò)降低混入到添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層中的氧、氮及碳 的濃度，可以抑制微晶半導(dǎo)體層中產(chǎn)生缺陷。再者，若氧及氮進(jìn)入微晶半導(dǎo)體 層，就不容易晶化。由此，在添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層為微晶半 導(dǎo)體層時(shí)，通過(guò)使微晶半導(dǎo)體層中的氧濃度及氮濃度較低、并且添加用作施主 的雜質(zhì)元素，可以提高微晶半導(dǎo)體層的結(jié)晶性。
另外，關(guān)于添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層，通過(guò)對(duì)添加有用作施 主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層在成膜的同時(shí)或成膜之后添加用作受主的雜質(zhì)元素， 能夠控制閾值電壓。作為用作受主的雜質(zhì)元素，典型的有硼，優(yōu)選的是，將B2H6、 BF3等雜質(zhì)氣體以lppm至1000ppm、優(yōu)選以lppm至100ppm的比例混入氫化硅 中。并且，將硼的濃度優(yōu)選設(shè)定為用作施主的雜質(zhì)元素的十分之一左右，例如 為1 x 1014atoms/cm3至6 x 1016atoms/cm3 。
緩沖層53由非晶半導(dǎo)體層形成。另外，使用添加有氟、氯等鹵素的非晶半 導(dǎo)體層。以30nm至200nm、優(yōu)選以50nm至150nm的厚度形成緩沖層53。作為非 晶半導(dǎo)體層，有非晶硅層、或包含鍺的非晶硅層等。
在導(dǎo)電層51為微晶半導(dǎo)體層時(shí)，通過(guò)將緩沖層53的側(cè)面傾斜為30。至60。， 能夠以該微晶半導(dǎo)體層為結(jié)晶生長(zhǎng)核來(lái)提高與微晶半導(dǎo)體層相接觸的非晶半 導(dǎo)體層55的界面的結(jié)晶性，因此，薄膜晶體管能夠高速工作，并且能夠提高導(dǎo) 通電流。
在導(dǎo)電層51為微晶半導(dǎo)體層時(shí)，通過(guò)形成非晶半導(dǎo)體層、或形成包含氫、 氮或鹵素的非晶半導(dǎo)體層作為緩沖層53，能夠防止添加有用作施主的雜質(zhì)元素
12的半導(dǎo)體層的晶粒表面自然氧化。尤其在微晶半導(dǎo)體層中，非晶半導(dǎo)體和微晶 粒接觸的區(qū)域容易因局部應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。若該裂縫與氧接觸，則晶粒被氧化 而形成氧化硅。然而，通過(guò)在添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層的表面形 成緩沖層53，可以防止微晶粒的氧化。因此，可以減少載流子被捕獲的缺陷、 或阻礙載流子行進(jìn)的區(qū)域，并且薄膜晶體管能夠高速工作且提高導(dǎo)通電流。
作為非晶半導(dǎo)體層55，有非晶硅層或包含鍺的非晶硅層等。另外，非晶半 導(dǎo)體層55中也可以包含氟、氯等。在形成添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體 層作為導(dǎo)電層51時(shí)，可以使用添加有磷的非晶半導(dǎo)體層，其中磷的濃度低于添 加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層的濃度。另外，以50nm以上且小于500nm 的厚度形成重疊于布線的非晶半導(dǎo)體層55。
非晶半導(dǎo)體層55覆蓋導(dǎo)電層51及緩沖層53的側(cè)面。另外，在導(dǎo)電層51的周 邊部分，柵極絕緣層09b與非晶半導(dǎo)體層55接觸。由于這些結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電層51與 添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61被隔開，從而可以 減小在導(dǎo)電層51和添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61 之間產(chǎn)生的漏電流。另外，非晶半導(dǎo)體層55優(yōu)選重疊于緩沖層53。由于非晶半 導(dǎo)體層55重疊于緩沖層53，添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體 層59、 61和緩沖層53不直接接觸，因此可以減小漏電流。
另外，在柵極絕緣層09b為氧化硅層或氮化硅層時(shí)，在采用添加有用作施 主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層作為導(dǎo)電層51的情況下，通過(guò)使用添加有磷的非晶半 導(dǎo)體層作為非晶半導(dǎo)體層55，其中磷的濃度低于添加有用作施主的雜質(zhì)元素的 半導(dǎo)體層的濃度，從而可以減小閾值電壓的變動(dòng)。
作為襯底Ol，除了可以使用通過(guò)熔融法或浮法制造的無(wú)堿玻璃襯底如鋇硼 硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃、鋁硅酸鹽玻璃等、以及陶瓷襯底以外，還可以 使用具有可耐受本制造工序的處理溫度的耐熱性塑料襯底等。另外，也可以使 用在不銹鋼合金等金屬襯底的表面上設(shè)置絕緣層襯底。在襯底01為母玻璃的情 況下，可以采用如下尺寸的襯底第 一 代(320mmx400mm)、第二代 (400mmx500mm)、 第三代(550mmx650mm)、 第四代(680mmx880mm或 730mmx920mm)、第五代(1000mmxl200mm或1100mmxl250mm)、第六代 (1500mmxl800mm)、第七代(1900mmx2200mm)、第八代(2160mmx2460mm)、 第九代(2400mmx2800mm或2450mmx3050mm)、第十代(2950mmx3400mm)等。
柵電極05由金屬材料形成。作為金屬材料，采用鋁、鉻、鈦、鉭、鉬、銅等。例如，柵電極05優(yōu)選由鋁或鋁和阻擋金屬的疊層結(jié)構(gòu)體形成。作為阻擋金 屬，采用鈦、鉬、鉻等高熔點(diǎn)金屬。優(yōu)選設(shè)置阻擋金屬，以便防止鋁的小丘及氧化。
柵電極05以50nm以上且300nm以下的厚度形成。通過(guò)將柵電極05的厚度設(shè) 定為50nm以上且100nm以下，能夠防止后面形成的半導(dǎo)體層或布線斷裂。另外， 通過(guò)將柵電極05的厚度設(shè)定為150nm以上且300nm以下，能夠減小柵電極05的 電阻，可以實(shí)現(xiàn)大面積化。
另外，由于在柵電極05上形成半導(dǎo)體層或布線，所以為了防止斷裂，優(yōu)選 將其端部加工為錐形。另外，雖然未圖示，但是在該工序中還可以同時(shí)形成連 接到柵電極的布線或電容布線。
柵極絕緣膜09a及09b可以分別由厚度為50nm至150nm的氧化硅層、氮化硅 層、氧氮化硅層或氮氧化硅層形成。在此示出形成氮化硅層或氮氧化硅層作為 柵極絕緣膜09a、并且形成氧化硅層或氧氮化硅層作為柵極絕緣膜09b并將它們 層疊的方式。另外，柵極絕緣層可以由氧化硅層、氮化硅層、氧氮化硅層或氮 氧化硅層的單層形成，而不是由兩層形成。
通過(guò)使用氮化硅層或氮氧化硅層形成柵極絕緣層09a，提高了襯底01和柵 極絕緣膜09a的粘合力，在使用玻璃襯底作為襯底01時(shí)，能夠防止來(lái)自襯底Ol 的雜質(zhì)擴(kuò)散到導(dǎo)電層51、緩沖層53、以及非晶半導(dǎo)體層55中，并且可以防止柵 電極05氧化。亦即，可以防止膜的剝離，并且可以提高后面形成的薄膜晶體管 的電特性。另外，若柵極絕緣層09a、 09b的厚度分別為50nm以上，則能夠緩和 由柵電極05的凹凸導(dǎo)致的覆蓋率的降低，因此是優(yōu)選的。
在此，所謂氧氮化硅層，是指其組成中氧含量多于氮含量的層，并且在使 用盧瑟福背散射光譜學(xué)法(RBS:Rutherford Backscattering Spectrometry)及氫前 方散射法(HFS:Hydrogen Forward Scattering)進(jìn)行測(cè)量的情況下，作為組成范圍， 包含50原子％至70原子°/。的氧、0.5原子％至15原子％的氮、25原子％至35原子％ 的硅、以及0.1原子％至10原子％的氫。另外，所謂氮氧化硅層，是指其組成中 氮含量多于氧含量的層，并且在使用RBS、 HFS進(jìn)行測(cè)量的情況下，作為組成 范圍，包含5原子％至30原子％的氧、20原子％至55原子％的氮、10原子％至30 原子％的硅、15原子％至25原子％的氫。但是，在將構(gòu)成氧氮化硅或氮氧化硅的 原子總計(jì)設(shè)定為100原子％時(shí)，氮、氧、硅及氫的含有比率包括在上述范圍內(nèi)。
在形成n溝道型薄膜晶體管的情況下，對(duì)添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61添加磷作為典型雜質(zhì)元素即可，對(duì)氫化硅添加PH3 等雜質(zhì)氣體即可。另外，在形成p溝道型薄膜晶體管的情況下，添加硼作為典
型雜質(zhì)元素即可，對(duì)氫化硅添加B2H6等雜質(zhì)氣體即可。通過(guò)將磷或硼的濃度設(shè)
定為lxl0'9atoms/cm3至lxl02'atoms/cm3，可以實(shí)現(xiàn)與布線63、 65歐姆接觸，而 用作源區(qū)及漏區(qū)。添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61， 可以由微晶半導(dǎo)體層或非晶半導(dǎo)體層形成。添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的 一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61以10nm以上且100nm以下、優(yōu)選為30nm以上且50nm 以下的厚度形成。通過(guò)減小添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體 層59、 61的厚度，可以提高生產(chǎn)率。
添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61的一方，在此 是添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層61，不重疊于導(dǎo)電層51，且 與導(dǎo)電層51具有一定距離(距離a)。通過(guò)將距離a設(shè)定為小于添加有賦予一導(dǎo)電 型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層59的端部和導(dǎo)電層51的端部的距離(距離b)，從而 可以減小薄膜晶體管的截止電流，并且可以提高導(dǎo)通電流，實(shí)現(xiàn)高速工作。
布線63、 65優(yōu)選由鋁、銅、或添加有防遷移元素、提高耐熱性的元素、或 防小丘元素如銅、硅、鈦、釹、鈧、鉬等的鋁合金的單層或疊層形成。另外， 也可以采用如下疊層結(jié)構(gòu)，即使用鈦、鉭、鉬、鎢、或這些元素的氮化物，形 成與添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61接觸一側(cè)的 層，并且在其上形成鋁或鋁合金。也可以采用以鈦、鉭、鉬、鎢或這些元素的 氮化物夾著鋁或鋁合金的上表面及下表面的疊層結(jié)構(gòu)。在此作為布線63、 65， 可以采用鈦層、鋁層、以及鈦層的疊層結(jié)構(gòu)。
另外，也可以如圖1B所示那樣不設(shè)置緩沖層53，而與導(dǎo)電層51相接觸地形 成非晶半導(dǎo)體膜55。由于未形成緩沖層53，因此可以提高生產(chǎn)率。
另外，在圖1A所示的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)中，非晶半導(dǎo)體層55與布線63、 65 不接觸，并且隔著添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61 在緩沖層53上形成布線63、 65，然而也可以如圖1C所示那樣，采用非晶半導(dǎo)體 層55的側(cè)面與布線63、 65接觸的結(jié)構(gòu)。
另外，在本實(shí)施方式中所示的薄膜晶體管連接到第一薄膜晶體管Tr01及第 二薄膜晶體管Tr02。第一薄膜晶體管Tr01由柵電極05、柵極絕緣層09a、 0%、 導(dǎo)電層51、緩沖層53、非晶半導(dǎo)體層55、添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜 質(zhì)半導(dǎo)體層59、以及布線63構(gòu)成。第二薄膜晶體管Tr02由柵電極05、柵極絕緣層09a、 09b、非晶半導(dǎo)體層55、添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體 層61、以及布線65構(gòu)成。
第二薄膜晶體管Tr02是將非晶半導(dǎo)體層用于溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管。 但是，在第一薄膜晶體管TrOl中，載流子流過(guò)的區(qū)域?yàn)閷?dǎo)電層51。該區(qū)域的電 導(dǎo)率為0.1S/cm至1.8S/cm，與通常的非晶半導(dǎo)體層及微晶半導(dǎo)體層相比，其電 阻率較低。因此，即使是對(duì)柵電極05施加低于第二薄膜晶體管Tr02的閾值電壓 的正電壓的情況下，也會(huì)成為導(dǎo)電層51中多數(shù)載流子被激發(fā)的狀態(tài)。當(dāng)將第二 薄膜晶體管Tr02的閾值電壓以上的正電壓施加到柵電極05時(shí)，第二薄膜晶體管 Tr02處于導(dǎo)通，導(dǎo)電層51中被激發(fā)的多數(shù)載流子流向第一薄膜晶體管Tr01的布 線63或第二薄膜晶體管Tr02的布線65。
本實(shí)施方式的薄膜晶體管的溝道長(zhǎng)度L是距離a與距離b之和，其中，距離a 是添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層61的一個(gè)端部與導(dǎo)電層51 的一個(gè)端部的距離，距離b是添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層 59的一個(gè)端部與導(dǎo)電層51的一個(gè)端部的距離。相對(duì)于溝道長(zhǎng)度L，使添加有賦 予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層61的一個(gè)端部與導(dǎo)電層51的一個(gè)端部 的距離a變短，并且使添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層59的一個(gè) 端部與導(dǎo)電層51的一個(gè)端部的距離b變長(zhǎng)，從而來(lái)提高導(dǎo)通電流和場(chǎng)效應(yīng)遷移 率。
注意，因?yàn)橥ㄟ^(guò)本實(shí)施方式可以使第二薄膜晶體管Tr02的溝道長(zhǎng)度(就是距 離a)變短，所以優(yōu)選使柵極絕緣膜的厚度變薄，以便第二薄膜晶體管Tr02中不
發(fā)生短溝道效應(yīng)。
另一方面，在對(duì)柵電極05施加負(fù)電壓時(shí)，即使導(dǎo)電層51中載流子被激發(fā)， 但由于第二薄膜晶體管Tr02是由非晶半導(dǎo)體層形成的，因此，第二薄膜晶體管 Tr02將阻礙薄膜晶體管的截止電流的流通，從而可以減小截止電流。
如上所述，本實(shí)施方式所示的薄膜晶體管是其導(dǎo)通電流及場(chǎng)效應(yīng)遷移率 高、截止電流低的薄膜晶體管。
另外，連接源區(qū)及漏區(qū)的非晶半導(dǎo)體層55的表面(背溝道)呈凹凸?fàn)?，且?離長(zhǎng)，因此流過(guò)源區(qū)及漏區(qū)之間的非晶半導(dǎo)體層55表面的泄漏通道(leak path) 的距離變長(zhǎng)。其結(jié)果是，可以減小流過(guò)非晶半導(dǎo)體層55表面的漏電流。
再者，在柵電極05和添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層 59、 61之間，除形成柵極絕緣層09a、 09b之外，還形成有非晶半導(dǎo)體層55，因此，柵電極05和添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61之 間的間隔變大。因此，可以減小在柵電極05和添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素 的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61之間產(chǎn)生的寄生電容。尤其可以成為減小漏極一側(cè) 電壓降的薄膜晶體管。由此，采用該結(jié)構(gòu)的顯示裝置可以提高像素的響應(yīng)速度。 尤其是形成于液晶顯示裝置的像素中的薄膜晶體管，由于可以減小漏電壓的電 壓降，因此能夠提高液晶材料的響應(yīng)速度。
實(shí)施方式2
在本實(shí)施方式中，使用圖2示出導(dǎo)電層51及緩沖層53的其他形狀。 在截面結(jié)構(gòu)中，圖2所示的薄膜晶體管是在導(dǎo)電層51a的內(nèi)側(cè)形成有緩沖層 53a的薄膜晶體管。即，形成其面積小于導(dǎo)電層51a的面積的緩沖層53a、且導(dǎo)電 層51a的一部分從緩沖層53a露出的薄膜晶體管。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，在導(dǎo)電層 51a為微晶半導(dǎo)體層、金屬硅化物層、或金屬層時(shí)，能夠以該微晶半導(dǎo)體層、金 屬硅化物層、或金屬層為結(jié)晶生長(zhǎng)核，提高與導(dǎo)電層51a接觸的非晶半導(dǎo)體層55 的結(jié)晶性，因此，薄膜晶體管能夠高速工作，并且提高導(dǎo)通電流。
另外，雖然未圖示，但在圖1及圖2中，導(dǎo)電層51及緩沖層53的側(cè)壁、導(dǎo)電 層51a及緩沖層53a的側(cè)壁可以是大約垂直，或者側(cè)面的傾斜角度為80。至100°， 優(yōu)選為85。至95。。通過(guò)將導(dǎo)電層51及緩沖層53的側(cè)壁、導(dǎo)電層51a及緩沖層53a
的側(cè)壁形成為大約垂直，可以縮小薄膜晶體管所占的面積。因此，可以提高將 該薄膜晶體管用于像素的透過(guò)型顯示裝置的開口率。
注意，本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式l組合。 實(shí)施方式3
在本實(shí)施方式中，使用圖3表示緩沖層的其他方式。本實(shí)施方式的特征在 于，由絕緣層形成緩沖層52。
在圖3A所示的薄膜晶體管中，在襯底01上形成柵電極05，在柵電極05上形 成柵極絕緣層09a、 09b，在柵極絕緣層09b上形成導(dǎo)電層51，在導(dǎo)電層51上形成 緩沖層52。該緩沖層52設(shè)置為大致重疊于導(dǎo)電層51。另外，形成有覆蓋導(dǎo)電層 51及緩沖層52的側(cè)面及上表面的非晶半導(dǎo)體層55。在非晶半導(dǎo)體層55上形成添 加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61，在添加有賦予一導(dǎo) 電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61上形成布線63、 65。另外，添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61的一方61不重疊于緩沖層 53。另外，添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61的另一 方59的一個(gè)端部重疊于緩沖層53。
在本實(shí)施方式中，由絕緣層形成緩沖層52。緩沖層52典型地使用氮化硅層、 氧化硅層、氮氧化硅層、氧氮化硅層、其他無(wú)機(jī)絕緣層而形成。另外，還使用 聚酰亞胺、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、其他有機(jī)絕緣層而形成。再者，以10nm至 150nm的厚度形成緩沖層52。通過(guò)由絕緣層形成緩沖層52，可以利用緩沖層52 阻擋從添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61流到非晶半 導(dǎo)體層55的漏電流，因此可以減小漏電流。還可以減小截止電流。1/22
另外，如圖3B所示，在導(dǎo)電層51上形成由半導(dǎo)體層形成的緩沖層53，在緩 沖層53上形成由絕緣層形成的緩沖層54。作為緩沖層54，使用氮化硅層、氧化 硅層、氮氧化硅層、氧氮化硅層、其他無(wú)機(jī)絕緣層而形成。另外，還使用聚酰 亞胺、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、其他有機(jī)絕緣層而形成。
在圖3B中，由半導(dǎo)體層形成的緩沖層53要比由絕緣層形成的緩沖層54的厚 度厚，也可以使緩沖層54的厚度比緩沖層53的厚。注意，緩沖層53及緩沖層54 的厚度總和為30nm至200nm，優(yōu)選為50nm至150nm。在導(dǎo)電層51為添加有用作 施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層的情況下，通過(guò)在添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半 導(dǎo)體層上形成由半導(dǎo)體層形成的緩沖層53，從而可以減少添加有用作施主的雜 質(zhì)元素的半導(dǎo)體層的氧化，并且可以抑制添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體 層的電阻率的降低。另外，通過(guò)在由半導(dǎo)體層形成的緩沖層53上設(shè)置由絕緣層 形成的緩沖層54，能夠利用緩沖層54來(lái)阻擋從添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素 的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61流到非晶半導(dǎo)體層55的漏電流，因此，可以減小漏 電流。還可以減小截止電流。
注意，本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1和實(shí)施方式2分別組合。
實(shí)施方式4
本實(shí)施方式示出導(dǎo)電層51的其他方式。
在圖4A所示的薄膜晶體管中，在襯底01上形成柵電極05，在柵電極05上形 成柵極絕緣層09a、 09b，在柵極絕緣層09b上形成導(dǎo)電性粒子56，在導(dǎo)電性粒子 56及柵極絕緣層09b上形成緩沖層53。該緩沖層53設(shè)置為大致重疊于導(dǎo)電性粒 子56。另外，形成覆蓋緩沖層53側(cè)面及上表面的非晶半導(dǎo)體層55。在非晶半導(dǎo)
18體層55上形成添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61，并 且在添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61上形成布線 63、 65。另外，添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61的 一方61的兩個(gè)端部不重疊于緩沖層53。另外，添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素 的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61的另一方59的一個(gè)端部重疊于緩沖層53。
導(dǎo)電性粒子56可以由適當(dāng)?shù)乩脤?shí)施方式所示的導(dǎo)電層材料而形成的導(dǎo) 電性粒子形成。另外，在導(dǎo)電性粒子56為添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體 晶粒的情況下，添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體晶粒可以由硅、或硅的含 量多于鍺的含量的硅鍺(SixGe,-x,0.5〈Xd)等形成。若將導(dǎo)電性粒子56的尺寸設(shè) 定為lnm至30nm，密度設(shè)定為低于lxl0"/cm2，優(yōu)選為低于lxl0,cm2，則可以 形成相離的晶粒，并且可以提高與后面形成的緩沖層53和柵極絕緣層09b的粘 合性。因此，可以提高薄膜晶體管的成品率。
在導(dǎo)電性粒子56為金屬粒子、金屬氮化物粒子、金屬碳化物粒子、金屬硼 化物粒子、金屬硅化物粒子的情況下，可以利用濺射法、蒸鍍法、液滴噴射法、 或CVD(Chemical Vapor Deposition:化學(xué)氣相沉積)法形成。
作為添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體晶粒的形成方法，通過(guò)濺射法或 等離子體CVD法形成添加有用作施主的雜質(zhì)元素的微晶半導(dǎo)體層之后，將添加 有用作施主的雜質(zhì)元素的微晶半導(dǎo)體層暴露于氫等離子體中，對(duì)添加有用作施 主的雜質(zhì)元素的微晶半導(dǎo)體層的非晶半導(dǎo)體成分進(jìn)行蝕刻，從而可以形成添加 有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體晶粒。另外，還可以通過(guò)濺射法或等離子體 CVD法，以晶粒不連續(xù)并分散的狀態(tài)的厚度形成添加有用作施主的雜質(zhì)元素的 微晶半導(dǎo)體層或結(jié)晶半導(dǎo)體層，從而形成添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體晶粒。
另外，也可以在柵極絕緣層09b上形成導(dǎo)電層以代替導(dǎo)電性粒子56，然后 使用通過(guò)光刻工序形成的抗蝕劑掩模對(duì)導(dǎo)電層進(jìn)行蝕刻，從而形成相離的導(dǎo)電層。
在圖4B所示的薄膜晶體管中，在襯底01上形成柵電極05，在柵電極05上形 成柵極絕緣層09a、 09b，在柵極絕緣層09b上形成導(dǎo)電性粒子56，在導(dǎo)電性粒子 56及柵極絕緣層09b上形成非晶半導(dǎo)體層55，而不形成緩沖層。在非晶半導(dǎo)體 層55上形成添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61，在添 加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61上形成布線63、 65。由于導(dǎo)電性粒子56不連續(xù)、且在其之間形成有非晶半導(dǎo)體層55，因此，即 使導(dǎo)電性粒子56形成為重疊于添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半 導(dǎo)體層59、 61，也可以降低截止電流的上升。另外，因?yàn)椴恍纬删彌_層，所以 可以減少一個(gè)光掩模，從而能夠提高生產(chǎn)率并且降低成本。
注意，本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1至3分別組合。
實(shí)施方式5
在本實(shí)施方式中，表示非晶半導(dǎo)體層的其他方式。
在圖5所示的薄膜晶體管中，在襯底01上形成柵電極05，在柵電極05上形 成柵極絕緣層09a、 09b，在柵極絕緣層09b上形成導(dǎo)電層51，在導(dǎo)電層51上形成 緩沖層53。該緩沖層53設(shè)置為大致重疊于導(dǎo)電層51。另外，形成覆蓋導(dǎo)電層51 及緩沖層53的側(cè)面及上表面的微晶半導(dǎo)體層58，在微晶半導(dǎo)體層58上形成非晶 半導(dǎo)體層55。微晶半導(dǎo)體層58及非晶半導(dǎo)體層55的形狀大致相同。在非晶半導(dǎo) 體層55上形成添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61，在 添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61上形成布線63、 65。 另外，添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61的一方61不 重疊于緩沖層53及導(dǎo)電層51。另外，添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜 質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61的另一方59的一個(gè)端部重疊于緩沖層53及導(dǎo)電層51。
微晶半導(dǎo)體層58可以由微晶硅層、微晶硅鍺層、微晶鍺層形成。另外，微 晶半導(dǎo)體層58也可以添加有用作施主的雜質(zhì)元素，該雜質(zhì)元素的濃度低于可用 于導(dǎo)電層51的添加有用作施主的半導(dǎo)體層所包含的用作施主的雜質(zhì)元素濃度。 通過(guò)添加低濃度的雜質(zhì)元素用作施主，可以控制薄膜晶體管的閾值電壓。
另外，也可以將微晶半導(dǎo)體層58設(shè)置為與導(dǎo)電層接觸，而不在導(dǎo)電層51上 設(shè)置緩沖層53。
通過(guò)減小微晶半導(dǎo)體層58的厚度，即5nm至30nm，優(yōu)選為10nm至20nm，
可以確保薄膜晶體管的低截止電流。另外，因?yàn)樵谖⒕О雽?dǎo)體層58及添加有賦 予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61之間形成非晶半導(dǎo)體層55，
所以與使用微晶半導(dǎo)體層形成的薄膜晶體管相比，可以減小截止電流。另外， 通過(guò)在非晶半導(dǎo)體層55及柵極絕緣層09b之間設(shè)置微晶半導(dǎo)體層58，該微晶半 導(dǎo)體層58的電阻率低于非晶半導(dǎo)體層的電阻率，可以使載流子容易流過(guò)且薄膜 晶體管能夠高速工作。另外，與形成氮化硅層作為柵極絕緣層09b、并且不形成微晶半導(dǎo)體層58 而形成非晶半導(dǎo)體層的情況相比，通過(guò)形成氧化硅層或氧氮化硅層作為柵極絕 緣層09b，并且形成微晶硅層作為微晶半導(dǎo)體層58，能夠減小閾值電壓的變動(dòng)。
注意，本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1至4分別組合。
實(shí)施方式6
本實(shí)施方式示出薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的其他方式。
圖6所示的薄膜晶體管中，在襯底01上形成柵電極05，在柵電極05上形成 柵極絕緣層09a、 09b，在柵極絕緣層09b上形成環(huán)形導(dǎo)電層51e，在導(dǎo)電層51e 上形成環(huán)形緩沖層53e。該緩沖層53e設(shè)置為大致重疊于導(dǎo)電層51e。另外，形成 覆蓋導(dǎo)電層51e及緩沖層53e的側(cè)面及上表面的非晶半導(dǎo)體層55。在非晶半導(dǎo)體 層55上，形成添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61，在 添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61上形成布線63、 65。 另外，添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61的一方61不 重疊于緩沖層53e。另外，添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層 59、 61的另一方59的一個(gè)端部重疊于緩沖層53e。
圖6所示的薄膜晶體管的特征在于，源區(qū)及漏區(qū)相對(duì)的溝道形成區(qū)域?yàn)閳A 形。具體而言，添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61的 -方59為環(huán)形，并且，添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61的另一方61為圓形。就是說(shuō)，采用這樣的結(jié)構(gòu)源區(qū)或漏區(qū)的一方隔開一定 的間隔包圍源區(qū)或漏區(qū)的另一方。因此，在以布線63為源極布線，且以布線65 為漏極布線時(shí)，若溝道形成區(qū)域?yàn)榍€形狀，就能夠減小閾值電壓的變動(dòng)，并 且可以提高薄膜晶體管特性的可靠性。另外，與源極布線及漏極布線為平行型 的薄膜晶體管相比，由于源區(qū)及漏區(qū)的相對(duì)面積較大，所以在設(shè)計(jì)溝道寬度相
等的薄膜晶體管的情況下，可以縮小薄膜晶體管的面積。 注意，本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1至5分別組合。
實(shí)施方式7
在本實(shí)施方式中，表示圖1A所示的薄膜晶體管的制造工序，該薄膜晶體管 能夠高速工作、導(dǎo)通電流高且截止電流低。
關(guān)于具有非晶半導(dǎo)體層或微晶半導(dǎo)體層的薄膜晶體管，由于n型薄膜晶體管具有比P型薄膜晶體管高的場(chǎng)效應(yīng)遷移率，因此更適用于驅(qū)動(dòng)電路。優(yōu)選的 是，在同一個(gè)襯底上形成同一極性的薄膜晶體管，以抑制工序數(shù)。這里，使用
n溝道型薄膜晶體管進(jìn)行說(shuō)明。
使用圖7至圖10，表示圖1A所示的薄膜晶體管的制造工序。注意，在圖7 及圖8中，左側(cè)是圖10A-B線的截面圖，表示形成薄膜晶體管的區(qū)域的截面，右 側(cè)是圖10C-D線的截面圖，表示在像素中柵極布線和源極布線交叉的區(qū)域的截面。
如圖7A所示，在襯底01上形成導(dǎo)電層03。作為導(dǎo)電層03，可以使用實(shí)施方 式1所示的作為柵電極05舉出的材料而形成。導(dǎo)電層03通過(guò)濺射法、CVD法、 鍍敷法、印刷法、液滴噴射法等形成。
接下來(lái)，利用抗蝕劑掩模將導(dǎo)電層03蝕刻為所希望的形狀，該抗蝕劑掩 模通過(guò)使用第一光掩模的光刻工序而形成，以如圖7B所示那樣形成柵極布 線05。之去除抗蝕劑掩模。
接下來(lái)，在柵極布線05及襯底01上形成柵極絕緣層09。作為柵極絕緣層09， 可以使用實(shí)施方式l所示的為柵極絕緣層09a、 09b舉出的材料而形成。柵極絕緣 層09通過(guò)CVD法或?yàn)R射法等形成。
接下來(lái)，在柵極絕緣層09上層疊形成導(dǎo)電層11及緩沖層13。下面示出當(dāng)導(dǎo) 電層ll為添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層時(shí)的成膜方法。
在等離子體CVD裝置的反應(yīng)室中，將包含硅或鍺的沉積氣體和氫混合，并 且利用輝光放電等離子體形成微晶半導(dǎo)體層或非晶半導(dǎo)體層。將氫的流量相對(duì) 于包含硅或鍺的沉積氣體的流量稀釋為10倍至2000倍，優(yōu)選稀釋為50倍至200 倍，以形成微晶半導(dǎo)體層。將氫的流量相對(duì)于包含硅或鍺的沉積氣體的流量稀 釋0倍至10倍，優(yōu)選為1倍至5倍，以形成非晶半導(dǎo)體層。襯底的加熱溫度為10(TC 至30(TC，優(yōu)選為12(TC至22(TC。另外，通過(guò)與上述原料氣體一起混合包含磷、 砷、銻等的氣體，可以形成添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層。在此，通 過(guò)與硅烷、氫和/或稀有氣體一起混合磷化氫，并且利用輝光放電等離子體，可 以形成包含磷的微晶硅層作為添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層。
在添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層的形成工序中，通過(guò)施加3MHz 至30MHz左右的HF(high frequency:高頻)頻帶，典型為13.56MHz、 27.12MHz 的高頻功率，或施加大于30MHz至300MHz左右的VHF(very high frequency:甚 高頻)頻帶的高頻功率，典型為60MHz的高頻功率來(lái)生成輝光放電等離子體。另外，作為包含硅或鍺的沉積氣體的代表例子，有SiH4、 Si2H6、 GeH4、 Ge2H^。
注意，也可以形成添加有用作施主的雜質(zhì)元素的絕緣層作為柵極絕緣層 09，并且在其上形成不包含用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層，來(lái)代替形成添加 有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層。例如，也可以形成包含用作施主的雜質(zhì)元 素(磷、砷、或銻)的氧化硅層、氮化硅層、氧氮化硅層、或氮氧化硅層等作為 柵極絕緣層。另外，在柵極絕緣層09采用疊層結(jié)構(gòu)的情況下，也可以對(duì)與微晶 半導(dǎo)體層接觸的層或與襯底01接觸的層添加用作施主的雜質(zhì)元素。
作為被用作柵極絕緣層09的添加有用作施主的雜質(zhì)元素的絕緣層的形成 方法，只要與絕緣層的原料氣體一起使用包含用作施主的雜質(zhì)元素的氣體形成 絕緣層即可。例如，可以通過(guò)利用硅烷、氨、以及磷化氫的等離子體CVD法形 成包含磷的氮化硅層。另外，可以通過(guò)利用硅垸、 一氧化二氮、氨、以及磷化 氫的等離子體CVD法形成包含磷的氧氮化硅層。
另外，也可以在形成柵極絕緣層09之前，將包含用作施主的雜質(zhì)元素的氣 體流入成膜裝置的反應(yīng)室中，以使用作施主的雜質(zhì)元素吸附到襯底01表面及反 應(yīng)室內(nèi)壁。之后，通過(guò)形成柵極絕緣層09， 一邊引入用作施主的雜質(zhì)元素一邊 沉積絕緣層，因此，可以形成添加有用作施主的雜質(zhì)元素的絕緣層。
另外，也可以在形成添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層之前，將包含 用作施主的雜質(zhì)元素的氣體流入成膜裝置的反應(yīng)室中，以使用作施主的雜質(zhì)元 素吸附到柵極絕緣層09及反應(yīng)室內(nèi)壁。之后，通過(guò)沉積半導(dǎo)體層， 一邊引入用 作施主的雜質(zhì)元素一邊沉積半導(dǎo)體層，因此，可以形成添加有用作施主的雜質(zhì) 元素的半導(dǎo)體層。
另外，在形成金屬層、金屬氮化物層、金屬碳化物層、金屬硼化物層、金 屬硅化物層作為導(dǎo)電層ll的情況下，通過(guò)濺射法、蒸鍍法、CVD法、液滴噴射 法、印刷法等形成導(dǎo)電層。
注意，在柵極絕緣層09為氧化硅、或氧氮化硅的情況下，可以在形成導(dǎo)電 層11之前，對(duì)柵極絕緣層09的表面進(jìn)行等離子體處理。典型地說(shuō)，將柵極絕緣 層09的表面暴露于氫等離子體、氨等離子體、H20等離子體、氦等離子體、氬 等離子體、氖等離子體等的等離子體。其結(jié)果是可以減少柵極絕緣層表面的缺 陷。典型地說(shuō)，可以終止柵極絕緣層09表面的懸空鍵。之后，若形成導(dǎo)電層或 非晶半導(dǎo)體層，就可以減少導(dǎo)電層或非晶半導(dǎo)體層的界面中的缺陷。其結(jié)果，能夠減少由缺陷導(dǎo)致的載流子捕獲，從而可以提高導(dǎo)通電流。
接下來(lái)，形成緩沖層13。在形成半導(dǎo)體層作為緩沖層13的情況下，可以通
過(guò)利用包含硅或鍺的沉積氣體的等離子體CVD法形成非晶半導(dǎo)體層。另外，也
可以使用選自氦、氬、氪、氖中的一種或多種稀有氣體元素來(lái)稀釋包含硅或鍺 的沉積氣體，從而形成非晶半導(dǎo)體層。另外，還可以通過(guò)使用其流量為硅烷氣
體流量的0倍以上且10倍以下、更優(yōu)選為1倍以上且5倍以下的氫，從而形成包 含氫的非晶半導(dǎo)體層。另外，也可以對(duì)上述氫化半導(dǎo)體層添加氟、氯等鹵素。
另外，還可以通過(guò)使用硅、鍺等半導(dǎo)體靶材，并且利用氫或稀有氣體進(jìn)行 濺射，來(lái)形成非晶半導(dǎo)體層。
在形成絕緣層作為緩沖層13的情況下，可以與柵極絕緣層09同樣地形成。 另外，可以在涂敷聚酰亞胺、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、其他有機(jī)絕緣層的原料 之后焙燒來(lái)形成絕緣層。
另外，在導(dǎo)電層ll為添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層的情況下，優(yōu) 選通過(guò)等離子體CVD法以30(rC至40(TC的溫度形成緩沖層13。借助于該成膜處 理，氫被供給到添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層，從而獲得與對(duì)添加有 用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層進(jìn)行氫化的同等效果。換言之，通過(guò)在添加有 用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層上沉積緩沖層13，可以使氫擴(kuò)散到添加有用作 施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層中，來(lái)終止懸空鍵。
當(dāng)添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層由微晶半導(dǎo)體層形成時(shí)，通過(guò)在 添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層的表面上形成非晶半導(dǎo)體層、特別是包 含氫、氮、或鹵素的非晶半導(dǎo)體層作為緩沖層B，能夠防止添加有用作施主的 雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層所包含的晶粒的表面自然氧化。尤其在非晶半導(dǎo)體和微晶
粒接觸的區(qū)域，容易因局部應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。若該裂縫與氧接觸，則晶粒被氧 化而形成氧化硅。然而，通過(guò)在添加有用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層的表面 上形成非晶半導(dǎo)體層，可以防止微晶粒氧化。另外，在對(duì)薄膜晶體管施加的電 壓高(例如15V左右)的顯示裝置、典型為液晶顯示裝置中，若將緩沖層形成得較 厚，則漏極耐壓性提高，即便對(duì)薄膜晶體管施加高電壓，也可以減輕薄膜晶體 管退化。
接下來(lái)，在緩沖層13上涂敷抗蝕劑之后，利用抗蝕劑掩模將緩沖層13及導(dǎo) 電層ll蝕刻為所希望的形狀，該抗蝕劑掩模通過(guò)使用第二光掩模的光刻工序 而形成，以如圖7C所示那樣在形成薄膜晶體管的區(qū)域中形成導(dǎo)電層51、以及緩
24沖層19。另外，在柵極布線和源極布線交叉的區(qū)域中形成導(dǎo)電層17及緩沖層21。 之后去除抗蝕劑掩模。
接下來(lái)，如圖7D所示，形成非晶半導(dǎo)體層23、以及添加有賦予一導(dǎo)電型的 雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層25。
作為非晶半導(dǎo)體層23，可以與使用半導(dǎo)體層形成緩沖層13的情況同樣地形成。
注意，在形成非晶半導(dǎo)體層23時(shí)，若在等離子體CVD裝置的成膜室內(nèi)壁上 預(yù)涂氮氧化硅層、氮化硅層、氧化硅層、氧氮化硅層，然后將氫的流量相對(duì)于 包含硅或鍺的沉積氣體的流量稀釋10倍至2000倍，優(yōu)選為50倍至200倍，以形 成半導(dǎo)體層，則一邊將成膜室內(nèi)壁的氫、氮等引入膜中一邊沉積膜，因此不發(fā) 生晶化，從而可以形成致密的非晶半導(dǎo)體層。注意，有時(shí)該半導(dǎo)體層也包含微 晶。另外，在柵極絕緣層09為氮化硅層的情況下，通過(guò)利用該成膜方法形成非 晶半導(dǎo)體層，不會(huì)發(fā)生膜的剝離，從而可以提高成品率。
在此，為了形成n溝道型薄膜晶體管，通過(guò)使用包含硅或鍺的沉積氣體和 磷化氫的等離子體CVD法形成添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體 層25。另外，在形成p溝道型薄膜晶體管時(shí)，通過(guò)使用包含硅或鍺的沉積氣體 和乙硼烷的等離子體CVD法而形成。
在導(dǎo)電層ll、緩沖層13、非晶半導(dǎo)體層23、以及添加有賦予一導(dǎo)電型的雜 質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層25的形成工序中，通過(guò)施加3MHz至30MHz左右的HF頻 帶，典型為13.56MHz、 27.12MHz的高頻功率，或施加大于30MHz至300MHz左 右的VHF頻帶，典型為60MHz的高頻功率來(lái)生成輝光放電等離子體。
作為導(dǎo)電層27，可以使用實(shí)施方式1所示的為布線63、 65舉出的材料形成。 導(dǎo)電層27通過(guò)CVD法、濺射法、印刷法、液滴噴射法等形成。
接下來(lái)，在導(dǎo)電層27上涂敷抗蝕劑。抗蝕劑可以使用正型抗蝕劑或負(fù)型抗 蝕劑。在此，使用正型抗蝕劑。
接下來(lái)，使用多級(jí)灰度掩模作為第三光掩模，對(duì)抗蝕劑照射光，然后進(jìn)行 顯影，以形成抗蝕劑掩模29。
在此，使用圖9說(shuō)明使用多級(jí)灰度掩模的曝光。
所謂多級(jí)灰度掩模，是指能夠?qū)ζ毓獠糠?、中間曝光部分、以及未曝光部 分以三個(gè)曝光水平進(jìn)行曝光的掩模，通過(guò)進(jìn)行一次曝光及顯影工序，能夠形成 具有多個(gè)(典型為兩種)厚度區(qū)域的抗蝕劑掩模。由此，通過(guò)使用多級(jí)灰度掩模，能夠減少光掩模的數(shù)量。
作為多級(jí)灰度掩模的代表例子，有如圖9A所示的灰色調(diào)掩模159a、如圖9C 所示的半色調(diào)掩模159b。
如圖9A所示，灰色調(diào)掩模159a由具有透光性的襯底163、形成在其上的遮 光部164、以及衍射光柵165構(gòu)成。在遮光部164中，光的透射率為0%。另一方 面，衍射光柵165通過(guò)將狹縫、點(diǎn)、網(wǎng)眼等透光部的間隔設(shè)定為用于曝光的光 的分辨率限度以下的間隔，可以控制透光量。另外，周期性狹縫、點(diǎn)、網(wǎng)眼、 以及非周期性狹縫、點(diǎn)、網(wǎng)眼都可以用于衍射光柵165。
作為具有透光性的襯底163，可以使用石英等具有透光性的襯底。遮光部 164及衍射光柵165可以使用鉻、氧化鉻等吸收光的遮光材料來(lái)形成。
在對(duì)灰色調(diào)掩模159a照射曝光光線的情況下，如圖9B所示，在遮光部164 中，透光量166的透射率為0%，而在未設(shè)置遮光部164及衍射光柵165的區(qū)域中， 透光量166的透射率為100%。另外，在衍射光柵165中，可以在10%至70%的范 圍內(nèi)調(diào)整透光量。衍射光柵165中透光量的調(diào)整，能夠通過(guò)調(diào)整衍射光柵的狹 縫、點(diǎn)、或網(wǎng)眼的間隔及間距而實(shí)現(xiàn)。
如圖9C所示，半色調(diào)掩模159b由具有透光性的襯底163、形成在其上的半 透射部167及遮光部168構(gòu)成。半透射部167可以使用MoSiN、 MoSi、 MoSiO、 MoSiON、 CrSi等。遮光部168可以使用鉻或氧化鉻等吸收光的遮光材料形成。
在對(duì)半色調(diào)掩模159b照射曝光光線的情況下，如圖9D所示，在遮光部168 中，透光量169的透射率為0%，而在未設(shè)置遮光部168及半透射部167的區(qū)域中， 透光量169的透射率為100%。另外，在半透射部167中，可以在10%至70%的范 圍內(nèi)調(diào)整透光量。半透射部167中的透光量的調(diào)整可通過(guò)半透射部167的材料來(lái) 實(shí)現(xiàn)。
通過(guò)在使用多級(jí)灰度掩模曝光之后進(jìn)行顯影，可以如圖7D所示那樣形成具 有不同厚度區(qū)域的抗蝕劑掩模29。
接下來(lái)，使用抗蝕劑掩模29對(duì)非晶半導(dǎo)體層23、添加有賦予一導(dǎo)電型的雜 質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層25、以及導(dǎo)電層27進(jìn)行蝕刻而分離。結(jié)果，可以形成如 圖7E所示的一對(duì)非晶半導(dǎo)體層33、 35、添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的一對(duì)半導(dǎo) 體層37、 39、以及導(dǎo)電層41。
接著，對(duì)抗蝕劑掩模29進(jìn)行灰化處理。結(jié)果，抗蝕劑的面積縮小，其厚度 變薄。此時(shí)，厚度薄的區(qū)域的抗蝕劑(與柵極布線05的一部分重疊的區(qū)域)被去除，如圖7E所示，可以形成被分離的抗蝕劑掩模45。
接下來(lái)，使用抗蝕劑掩模45對(duì)導(dǎo)電層41進(jìn)行蝕刻而分離。結(jié)果，可以形成 如圖8A所示的源極布線63、漏電極65。當(dāng)使用抗蝕劑掩模45對(duì)導(dǎo)電層41進(jìn)行濕 法蝕刻時(shí)，導(dǎo)電層41被各向同性地蝕刻。結(jié)果，可以形成其面積小于抗蝕劑掩 模45的源極布線63及漏電極65。
在柵極布線05和添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層39的交 叉部中，除了形成柵極絕緣層09之外，還形成導(dǎo)電層17、緩沖層21、以及非晶 半導(dǎo)體層35，使得柵極布線05和添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體 層39之間的間隔變大。因此，可以減少柵極布線05和添加有賦予一導(dǎo)電型的雜 質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層39交叉區(qū)域中的寄生電容。
接下來(lái)，使用抗蝕劑掩模45，對(duì)添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的半導(dǎo)體層37 進(jìn)行蝕刻，來(lái)形成添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61。 注意，在該蝕刻工序中，非晶半導(dǎo)體層33的一部分也被蝕刻，成為非晶半導(dǎo)體 層55。
在此，源極布線63及漏電極65的端部、和添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素 的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59、 61的端部并不一致，而是偏離的，在源極布線63、漏 電極65的端部外側(cè)形成添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層 59、 61的端部。然后去除抗蝕劑掩模45。
接下來(lái)，也可以對(duì)露出的非晶半導(dǎo)體層55照射H20等離子體。典型的是， 通過(guò)對(duì)非晶半導(dǎo)體層55、添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層 59、 61、源極布線63、以及漏電極65的露出部分照射利用等離子體對(duì)氣化了的 水進(jìn)行放電而生成的基，從而使得薄膜晶體管能夠高速工作，并且進(jìn)一步提高 導(dǎo)通電流。還可以減小截止電流。
通過(guò)上述工序，可以形成薄膜晶體管。
接下來(lái)，如圖8B所示那樣，在源極布線63、漏電極65、柵極絕緣層09上形 成保護(hù)絕緣層67。作為保護(hù)絕緣層67，可以使用氮化硅層、氮氧化硅層、氧化 硅層、或氧氮化硅層而形成。另外，保護(hù)絕緣層67是用于防止懸浮在大氣中的 有機(jī)物、金屬物、水蒸氣等污染雜質(zhì)的侵入，因此優(yōu)選為致密的膜。
接下來(lái)，也可以在保護(hù)絕緣層67上形成平坦化層69。作為平坦化層69，可 以使用丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、硅氧烷聚合物等有機(jī)絕緣層而形成。 在此，使用光敏性有機(jī)樹脂形成平坦化層69。接著，在使用第四光掩模使平坦化層69感光之后進(jìn)行顯影，如圖8C所示，使保護(hù)絕緣層67露出。接著，使用平 坦化層69對(duì)保護(hù)絕緣層67進(jìn)行蝕刻，形成使漏電極65的一部分露出的接觸孔。
接下來(lái)，在接觸孔中形成像素電極71。在此，在平坦化層69上形成導(dǎo)電層 之后，在導(dǎo)電層上涂敷抗蝕劑。然后，通過(guò)使用第五光掩模的光刻工序形成抗 蝕劑掩模，利用該抗蝕劑掩模對(duì)導(dǎo)電層進(jìn)行蝕刻，以形成像素電極71。
像素電極71可以使用具有透光性的導(dǎo)電材料，諸如包含氧化鴇的銦氧化 物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧 化物、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、添加有氧化硅的銦錫氧化物等。
另外，可以使用包含導(dǎo)電高分子(也稱為導(dǎo)電聚合物)的導(dǎo)電組成物形成像 素電極71。使用導(dǎo)電組成物形成的像素電極的薄層電阻優(yōu)選為10000Q/口以下， 波長(zhǎng)550nm處的透光率優(yōu)選為70。/。以上。另外，包含在導(dǎo)電組成物中的導(dǎo)電高 分子的電阻率優(yōu)選為0.1^cm以下。
作為導(dǎo)電高分子，可以使用所謂的7i電子共軛類導(dǎo)電高分子。例如，可以 舉出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、或由上述物 質(zhì)中的兩種以上構(gòu)成的共聚物等。
在此，像素電極71是通過(guò)如下工序來(lái)形成的，即通過(guò)濺射法形成IT0(Indium
Tin Oxide:銦錫氧化物)膜之后，在ITO膜上涂敷抗蝕劑，然后使用第六光掩模 對(duì)抗蝕劑進(jìn)行曝光及顯影，形成抗蝕劑掩模，接著，使用抗蝕劑掩模對(duì)ITO膜 進(jìn)行蝕刻，從而形成像素電極。之后去除抗蝕劑掩模。注意，圖8C相當(dāng)于沿著 圖10中的A-B線及C-D線的截面圖。雖然圖10所示的薄膜晶體管的源區(qū)及漏區(qū)彼 此相對(duì)的溝道形成區(qū)域的上表面形狀是平行型，但是也可以制造溝道形成區(qū)域 的上表面形狀為C字(U字)形的薄膜晶體管，來(lái)代替上述薄膜晶體管。
如上所述，可以制造截止電流低、導(dǎo)通電流高、以及能夠高速工作的薄膜 晶體管。另外，可以制造具有該薄膜晶體管作為像素電極開關(guān)元件的元件襯底。 注意，在本實(shí)施方式中，與通常的反交錯(cuò)型薄膜晶體管的制造工序相比，雖然 增加了一個(gè)用來(lái)將導(dǎo)電層及緩沖層蝕刻為預(yù)定形狀的光掩模，但是由于使用多 級(jí)灰度掩模作為用來(lái)將一對(duì)非晶半導(dǎo)體層、添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的 一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層、以及布線蝕刻為所希望形狀的光掩模，所以該工序中可以 減少一個(gè)光掩模，由此從制造工序整體來(lái)看，沒(méi)有增加掩模數(shù)量。
實(shí)施方式8在本實(shí)施方式中，示出圖1B所示的薄膜晶體管的制造工序，該薄膜晶體管 與溝道形成區(qū)域具有非晶半導(dǎo)體層的薄膜晶體管相比，能夠進(jìn)行高速工作，其 導(dǎo)通電流高，并且與溝道形成區(qū)域具有微晶半導(dǎo)體層的薄膜晶體管相比，其截
止電流低。
圖11中的左側(cè)是沿著圖12的A-B線的截面圖，示出薄膜晶體管的形成區(qū)域 的截面，右側(cè)是沿著圖12的C-D線的截面圖，示出像素中柵極布線和源極布線 的交叉區(qū)域的截面。
根據(jù)實(shí)施方式7所示的圖7A的工序，形成柵極布線05。接著，在柵極布線 05及襯底01上形成柵極絕緣層09。
接著，根據(jù)圖7B的工序，在柵極絕緣層09上依次層疊導(dǎo)電層11及緩沖層13。 然后，使用通過(guò)光刻工序形成的抗蝕劑掩模，對(duì)導(dǎo)電層11及緩沖層13進(jìn)行蝕刻， 如圖11A所示那樣形成導(dǎo)電層51、 17、及緩沖層19、 21。
然后，形成非晶半導(dǎo)體層23及添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo) 體層25。
接著，使用通過(guò)光刻工序形成的抗蝕劑掩模，將非晶半導(dǎo)體層23及添加有 賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層25蝕刻為所希望的形狀，如圖11B所 示那樣，在薄膜晶體管的形成區(qū)域中形成非晶半導(dǎo)體層81及添加有賦予一導(dǎo)電 型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層83。另外，在柵極布線和源極布線交叉的區(qū)域中， 形成非晶半導(dǎo)體層82及添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層84。然 后，去除抗蝕劑掩模。注意，導(dǎo)電層51、 n的側(cè)面被非晶半導(dǎo)體層81、 82覆蓋。
接著，如圖11C所示那樣形成導(dǎo)電層27。
然后，使用通過(guò)光刻工序形成的抗蝕劑掩模，將導(dǎo)電層27蝕刻為所希望的 形狀，如圖11D所示那樣形成源極布線85及漏電極87。
在柵極布線05和源極布線85的交叉部中，除了形成柵極絕緣層09以外，還 形成有導(dǎo)電層17、緩沖層21以及非晶半導(dǎo)體層82，從而柵極布線05與源極布線 85的間隔變大。因此，可以減少柵極布線05和源極布線85的交叉區(qū)域中的寄生 電容。
接著，使用抗蝕劑掩模對(duì)添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層 83進(jìn)行蝕刻，形成添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層91、 93。 另外，在該蝕刻工序中，還對(duì)非晶半導(dǎo)體層81進(jìn)行蝕刻。將其中一部分被蝕刻 形成凹部的非晶半導(dǎo)體層稱為非晶半導(dǎo)體層95。可以在同一工序中形成源區(qū)及漏區(qū)、非晶半導(dǎo)體層95的凹部。然后，去除抗蝕劑掩模。
接著，也可以對(duì)露出的非晶半導(dǎo)體層95照射1120等離子體。典型地說(shuō)，通 過(guò)對(duì)非晶半導(dǎo)體層95、添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層 91、 93、源極布線85、以及漏電極87的露出部分照射利用等離子體對(duì)汽化了的 水進(jìn)行放電而產(chǎn)生的基，從而使得薄膜晶體管能夠高速工作，并且進(jìn)一步提高 導(dǎo)通電流。還可以減小截止電流。
通過(guò)上述工序，形成能夠進(jìn)行高速工作、導(dǎo)通電流高且截止電流低的薄膜 晶體管。
接著，根據(jù)圖8B及圖8C所示的工序，如圖11E所示那樣形成保護(hù)絕緣層67、 平坦化層69以及連接于漏電極的像素電極71。注意，圖11E相當(dāng)于沿著圖12的 A-B線及C-D線的截面圖。雖然圖12所示的薄膜晶體管的源區(qū)及漏區(qū)相對(duì)的溝道 形成區(qū)域的上表面形狀為平行型，但是也可以制造溝道形成區(qū)域的上面形狀為 C字(U字)形的薄膜晶體管，來(lái)代替上述薄膜晶體管。
通過(guò)上述工序，可以制造截止電流低、導(dǎo)通電流高且能夠進(jìn)行高速工作的 薄膜晶體管。另外，可以制造具有該薄膜晶體管作為像素電極的開關(guān)元件的元
件襯底。
實(shí)施方式9
在本實(shí)施方式中，使用圖33表示溝道保護(hù)型薄膜晶體管。
在圖33所示的薄膜晶體管中，在襯底01上形成有柵電極05，在柵電極05上 形成有柵極絕緣層09a及09b，并且在柵極絕緣層09b上形成有導(dǎo)電層51。另外， 在導(dǎo)電層51上形成有緩沖層53，并且在柵極絕緣層09b及緩沖層53上形成有非 晶半導(dǎo)體層55。在非晶半導(dǎo)體層55上重疊于柵電極05及導(dǎo)電層51的一個(gè)端部的 區(qū)域中，形成有溝道保護(hù)層73。另外，在溝道保護(hù)層73及非晶半導(dǎo)體層55上， 形成添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59及61，并且在添加 有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層59及61上形成有布線63及65。
作為溝道保護(hù)層73，可以適當(dāng)?shù)厥褂脰艠O絕緣層09a及09b的材料、平坦化 層69所示的材料。
注意，本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式組合。
實(shí)施方式IO在本實(shí)施方式中，使用圖14，表示圖13所示的設(shè)置于元件襯底300的周邊 部的掃描線輸入端子部和信號(hào)線輸入端子部的結(jié)構(gòu)。圖14表示設(shè)置于襯底01的 周邊部的掃描線輸入端子部和信號(hào)線輸入端子部、以及像素部的薄膜晶體管的
截面圖。
在釆用將控制像素電極電位的薄膜晶體管設(shè)置于像素部的像素中的有源 矩陣型顯示裝置的情況下，掃描線連接于柵電極?；蛘撸瑨呙杈€的一部分被用 作柵電極。因此，下面，掃描線也表示為柵極布線05。另外，由于信號(hào)線連接 于薄膜晶體管的源極，因此，下面，信號(hào)線也表示為源極布線63。但是，在信 號(hào)線連接于薄膜晶體管的漏極的情況下，可以使信號(hào)線為漏極布線。
在圖13所示的元件襯底300中設(shè)置有像素部301，并且在像素部301和襯底 01的周邊部之間設(shè)置有保護(hù)電路302及322、信號(hào)線323以及掃描線303。雖然未 圖示，但從保護(hù)電路302及322向像素部301，形成有信號(hào)線和掃描線。在信號(hào) 線323和掃描線303的端部設(shè)置有信號(hào)線輸入端子部326及掃描線輸入端子部 306。 FPC(Flexible Printed Circuit:柔性印刷電路板)324及304分別連接于信號(hào) 線輸入端子部326和掃描線輸入端子部306的端子，并且在FPC324及304中設(shè)置 有信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路325和掃描線驅(qū)動(dòng)電路305。另外，雖然未圖示，但是在像素 部301中將像素327配置為矩陣形狀。
在圖14A中，掃描線輸入端子306a連接于薄膜晶體管330的柵極布線05。另 外，信號(hào)線輸入端子326a連接于源極布線63。
掃描線輸入端子306a和信號(hào)線輸入端子326a分別由與像素部的薄膜晶體管 330的像素電極71相同的層形成。另外，掃描線輸入端子306a和信號(hào)線輸入端子 326a形成于在源極布線63上形成的平坦化層69上。另外，在平坦化層69上，掃 描線輸入端子306a和信號(hào)線輸入端子326a隔著各向異性導(dǎo)電粘合劑307及327的 導(dǎo)電粒子308及328，連接于FPC304及324的布線309及329。
這里，柵極布線05和掃描線輸入端子306a連接，但是也可以在柵極布線05 和掃描線輸入端子306a之間設(shè)置由與源極布線63相同的層形成的導(dǎo)電層。
在圖14B中，掃描線輸入端子306b連接于薄膜晶體管330的柵極布線05。另 外，信號(hào)線輸入端子326b連接于薄膜晶體管330的源極布線63。
掃描線輸入端子306b和信號(hào)線輸入端子326b分別由與像素部的薄膜晶體 管330的像素電極71相同的層形成。另外，掃描線輸入端子306b和信號(hào)線輸入 端子326b形成于平坦化層69及保護(hù)絕緣層67上。另外，在平坦化層69及保護(hù)絕緣層67的開口部中，掃描線輸入端子306b和信號(hào)線輸入端子326b隔著各向異性 導(dǎo)電粘合劑307及327的導(dǎo)電粒子308及328，連接于FPC304及324的布線309及 329。連接于源極布線63的信號(hào)線輸入端子326b，在襯底01及源極布線63之間， 除了形成柵極絕緣層09以外，還形成有非晶半導(dǎo)體層35、添加有賦予一導(dǎo)電型 的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層39，從而其厚度增大。因此容易連接信號(hào)線輸入端 子326b和FPC324的布線328。實(shí)施方式ll下面，示出作為本發(fā)明的一個(gè)方式的顯示面板的結(jié)構(gòu)。 圖15A示出只有信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6013另外形成、且將它連接于形成在襯底 6011上的像素部6012的顯示面板的方式。形成有像素部6012、保護(hù)電路6016以 及掃描線驅(qū)動(dòng)電路6014的元件襯底，使用上述實(shí)施方式所示的元件襯底而形成。通過(guò)使用薄膜晶體管形成信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路，該薄膜晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率 高于將非晶半導(dǎo)體層用于溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管，可以使信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的工作穩(wěn)定，該信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路被要求其驅(qū)動(dòng)頻率高于掃描線驅(qū)動(dòng)電路。注意， 信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6013也可以是將單晶半導(dǎo)體用于溝道形成區(qū)域的晶體管、將多 晶半導(dǎo)體用于溝道形成區(qū)域的薄膜晶體管、或?qū)OI(Silicon On Insulator:絕緣 體上沉積硅)用于溝道形成區(qū)域的晶體管。使用SOI的晶體管包括將設(shè)置于玻璃 襯底上的單晶半導(dǎo)體層用于溝道形成區(qū)域的晶體管。通過(guò)FPC6015分別供給像 素部6012、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6013以及掃描線驅(qū)動(dòng)電路6014電源電位、各種信號(hào) 等。還可以在信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6013及FPC6015之間、或在信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6013 及像素部6012之間，設(shè)置由上述實(shí)施方式所示的薄膜晶體管形成的保護(hù)電路 6016。作為保護(hù)電路6016，也可以設(shè)置由選自薄膜晶體管、二極管、電阻元件 以及電容元件等中的一個(gè)或多個(gè)元件構(gòu)成的保護(hù)電路，來(lái)代替由上述實(shí)施方式 所示的薄膜晶體管形成的保護(hù)電路。注意，也可以將信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路及掃描線驅(qū)動(dòng)電路一起形成在與像素部相 同的襯底上。此外，在另外形成驅(qū)動(dòng)電路的情況下，不一定需要將形成有驅(qū)動(dòng)電路的襯 底貼合在形成有像素部的襯底上，例如也可以貼合在FPC上。圖15B示出只有信 號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6023另外形成、且形成于襯底6021上的元件襯底與FPC連接的顯示裝置面板的方式，該元件襯底形成有像素部6022、保護(hù)電路6026以及掃描線 驅(qū)動(dòng)電路6024。像素部6022、保護(hù)電路6026以及掃描線驅(qū)動(dòng)電路6024使用上述 實(shí)施方式所示的薄膜晶體管形成。信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6023通過(guò)FPC6025及保護(hù)電 路6026連接于像素部6022。通過(guò)FPC6025分別供給像素部6022、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電 路6023以及掃描線驅(qū)動(dòng)電路6024電源電位、各種信號(hào)等。還可以在FPC6025及 像素部6022之間設(shè)置由上述實(shí)施方式所示的薄膜晶體管形成的保護(hù)電路6026。 作為保護(hù)電路6026，也可以設(shè)置由選自薄膜晶體管、二極管、電阻元件以及電容元件等中的一個(gè)或多個(gè)元件構(gòu)成的保護(hù)電路，來(lái)代替由上述實(shí)施方式所示的 薄膜晶體管形成的保護(hù)電路。另外，也可以是只有信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的一部分或掃描線驅(qū)動(dòng)電路的一部分 由上述實(shí)施方式所示的薄膜晶體管形成在與像素部相同的襯底上，而其它部分 另外形成，并將它電連接于像素部。圖15C示出將信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路所具有的模 擬開關(guān)6033a形成在與像素部6032、掃描線驅(qū)動(dòng)電路6034相同的襯底6031上，并 且將信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路所具有的移位寄存器6033b另外形成在不同的襯底上，使 其彼此貼合的顯示裝置面板的方式。像素部6032、保護(hù)電路6036以及掃描線驅(qū) 動(dòng)電路6034使用上述實(shí)施方式所示的薄膜晶體管形成。信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路所具有 的移位寄存器6033b通過(guò)FPC6035及保護(hù)電路6036連接于像素部6032 。通過(guò) FPC6035分別供給像素部6032、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路以及掃描線驅(qū)動(dòng)電路6034電源 電位、各種信號(hào)等。還可以在移位寄存器6033b及模擬開關(guān)6033a之間設(shè)置由上 述實(shí)施方式所示的薄膜晶體管形成的保護(hù)電路6036。作為保護(hù)電路6036，也可 以設(shè)置由選自薄膜晶體管、二極管、電阻元件以及電容元件等中的一個(gè)或多個(gè) 元件構(gòu)成的保護(hù)電路，來(lái)代替由上述實(shí)施方式所示的薄膜晶體管形成的保護(hù)電 路。如圖15所示，本實(shí)施方式的顯示裝置可以在與像素部相同的襯底上，使用 上述實(shí)施方式所示的薄膜晶體管形成驅(qū)動(dòng)電路的一部分或全部。注意，另外形成的襯底的連接方法沒(méi)有特別的限定，可以使用已知的 COG(Chip On Glass:玻璃上芯片)方法、引線接合法或TAB(Tape Automated Bonding:巻帶自動(dòng)接合)方法等。此外，連接的位置只要能夠電連接，就不限 于圖15所示的位置。另外，也可以另外形成控制器、CPU(Central Processing Unit: 中央處理器)、存儲(chǔ)器等來(lái)進(jìn)行連接。注意，本實(shí)施方式中所使用的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路包括移位寄存器和模擬開關(guān)?；蛘?，除了移位寄存器和模擬開關(guān)之外，還可以包括緩沖器、電平轉(zhuǎn)移器、 源極跟隨器等其他電路。另外，不一定需要設(shè)置移位寄存器和模擬開關(guān)，例如 既可以使用像解碼器電路那樣的可以選擇信號(hào)線的其他電路來(lái)代替移位寄存 器，又可以使用鎖存器等來(lái)代替模擬開關(guān)。實(shí)施方式12根據(jù)上述實(shí)施方式獲得的元件襯底及使用該元件襯底的顯示裝置等，可以 用于有源矩陣型顯示裝置面板。就是說(shuō)，對(duì)于將這些組裝到顯示部中的所有電 子設(shè)備，都可以實(shí)施上述實(shí)施方式。作為這種電子設(shè)備，可以舉出影像拍攝裝置如攝像機(jī)和數(shù)碼相機(jī)等、頭戴 式顯示器(護(hù)目鏡型顯示器)、汽車導(dǎo)航儀、投影儀、汽車音響、個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式信息終端(移動(dòng)計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話或電子書籍等)等。圖16示出其中一例。 圖16A是電視裝置。通過(guò)如圖16A所示那樣將顯示面板組裝在外殼中，可 以完成電視裝置。主屏2003由顯示面板形成，作為其他附屬配件，具有揚(yáng)聲器 部2009、操作開關(guān)等。像這樣，可以完成電視裝置。如圖16A所示，在外殼2001中組裝利用顯示元件的顯示用面板2002，從而 可以通過(guò)接收機(jī)2005接收普通的電視廣播，而且還可以通過(guò)調(diào)制解調(diào)器2004連 接到有線或無(wú)線方式的通訊網(wǎng)絡(luò)，以進(jìn)行單向(從發(fā)送者到接收者)或雙向(發(fā)送 者和接收者之間或接收者之間)的信息通訊。電視裝置的操作可以通過(guò)組裝在外 殼中的開關(guān)或另外形成的遙控操作裝置2006進(jìn)行，并且該遙控裝置2006也可以 設(shè)置顯示輸出信息的顯示部2007。除了主屏2003以外，電視裝置中還可以設(shè)置由第二顯示面板形成的副屏 2008，以顯示頻道或音量等。在這種結(jié)構(gòu)中，也可以利用液晶顯示面板形成主 屏2003，利用發(fā)光顯示面板形成副屏。另外，也可以采用以下結(jié)構(gòu)，即利用發(fā) 光顯示面板形成主屏2003，利用發(fā)光顯示面板形成副屏2008，其中副屏2008能 夠點(diǎn)亮和熄滅。圖17是示出電視裝置的主要結(jié)構(gòu)的框圖。在顯示面板900中形成有像素部 921。也可以采用COG方式將信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路922和掃描線驅(qū)動(dòng)電路923安裝在 顯示面板900上。作為其它外部電路的結(jié)構(gòu)，在視頻信號(hào)的輸入側(cè)具有視頻信號(hào)放大電路 925、視頻信號(hào)處理電路926、控制電路927等，其中，視頻信號(hào)放大電路925對(duì)調(diào)諧器924所接收的信號(hào)中的視頻信號(hào)進(jìn)行放大，視頻信號(hào)處理電路926將視頻 信號(hào)放大電路925輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)于紅、綠和藍(lán)各種顏色的顏色信號(hào)， 控制電路927將該視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)器IC的輸入規(guī)格?？刂齐娐?27將信號(hào)分 別輸出到掃描線一側(cè)和信號(hào)線一側(cè)。在進(jìn)行數(shù)字驅(qū)動(dòng)的情況下，也可以采用如 下結(jié)構(gòu)在信號(hào)線一側(cè)設(shè)置信號(hào)分割電路928，將輸入數(shù)字信號(hào)劃分成m個(gè)來(lái)供 給。調(diào)諧器924所接收的信號(hào)中的音頻信號(hào)被發(fā)送到音頻信號(hào)放大電路929，其 輸出經(jīng)過(guò)音頻信號(hào)處理電路930而供給揚(yáng)聲器933。控制電路931從輸入部932接 收接收站(接收頻率)或音量的控制信息，并將信號(hào)發(fā)送到調(diào)諧器924、音頻信號(hào) 處理電路930。當(dāng)然，本發(fā)明不局限于電視裝置，還可以應(yīng)用于各種用途，如個(gè)人計(jì)算機(jī) 的監(jiān)視器、火車站或機(jī)場(chǎng)等中的信息顯示屏或街頭的廣告顯示屏等大面積顯示 介質(zhì)。通過(guò)在主屏2003和副屏2008中應(yīng)用上述實(shí)施方式所說(shuō)明的元件襯底及具 有該元件襯底的顯示裝置，可以使提高了對(duì)比度等圖像質(zhì)量的電視裝置的批量生產(chǎn)性提高。圖16B表示移動(dòng)電話機(jī)2301的一例。該移動(dòng)電話機(jī)2301包括顯示部2302、 操作部2303等。通過(guò)在顯示部2302中應(yīng)用上述實(shí)施方式所說(shuō)明的元件襯底及具 有該元件襯底的顯示裝置，可以使提高了對(duì)比度等圖像質(zhì)量的移動(dòng)電話機(jī)的批量生產(chǎn)性提高。圖16C所示的移動(dòng)計(jì)算機(jī)包括主體2401、顯示部2402等。通過(guò)在顯示部2402 中應(yīng)用上述實(shí)施方式所示的元件襯底及具有該元件襯底的顯示裝置，可以使提 高了對(duì)比度等圖像質(zhì)量的移動(dòng)計(jì)算機(jī)的批量生產(chǎn)性提高。圖16D是桌上照明器具，包括照明部分2501、燈罩2502、可變臂2503、支 柱2504、臺(tái)2505和電源2506。通過(guò)將發(fā)光裝置用于照明部分2501來(lái)制造桌上照 明器具。注意，照明器具包括固定到天花板上的照明器具、掛在墻上的照明器 具等。通過(guò)應(yīng)用上述實(shí)施方式所示的元件襯底及具有該元件襯底的顯示裝置， 可以提高批量生產(chǎn)性，并且可以提供廉價(jià)的桌上照明器具。圖18是應(yīng)用上述實(shí)施方式的智能手機(jī)的一個(gè)結(jié)構(gòu)例。圖18A為正視圖，圖 18B為后視圖，圖18C為展開圖。智能手機(jī)由外殼1111及1112兩個(gè)外殼構(gòu)成。智 能手機(jī)具有移動(dòng)電話和便攜式信息終端雙方的功能，其內(nèi)置有計(jì)算機(jī)，除了音頻通話以外還可以進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理。外殼1111具有顯示部1101、揚(yáng)聲器1102、麥克風(fēng)1103、操作鍵1104、定位 器件1105、表面相機(jī)用透鏡1106、外部連接端子插口1107、耳機(jī)端子1108等， 外殼1112具有鍵盤1201、外部存儲(chǔ)器插槽1202、背面相機(jī)1203、光燈1204等。 另外，天線內(nèi)置于外殼llll內(nèi)部。除了上述結(jié)構(gòu)以外，還可以內(nèi)置非接觸IC芯片、小型存儲(chǔ)裝置等。彼此重疊的外殼1111和外殼1112(圖18A)滑動(dòng)而如圖18C那樣展開。能夠在 顯示部1101中組裝上述實(shí)施方式所示的顯示裝置，其顯示方向根據(jù)使用方式而 適當(dāng)?shù)刈兓?。由于在同一面上設(shè)置有顯示部1101及表面相機(jī)用透鏡1106，所以 能夠進(jìn)行電視電話。另外，還能夠?qū)@示部1101作為取景器，使用背面相機(jī)1203 及光燈1204拍攝靜態(tài)圖像及動(dòng)態(tài)圖像。揚(yáng)聲器1102及麥克風(fēng)1103不局限于音頻通話，還具有電視電話、錄音、再 現(xiàn)等用途。利用操作鍵1104，能夠進(jìn)行電話的撥打和接聽、電子郵件等的簡(jiǎn)單 信息輸入、屏幕巻動(dòng)(scroll)、光標(biāo)移動(dòng)等。另外，在制造文件、作為便攜式信息終端使用等要處理的信息很多時(shí)，若 使用鍵盤1201就很方便。再者，當(dāng)彼此重疊的外殼1111和外殼1112(圖18A)可滑 動(dòng)而如圖18C那樣展開、用作便攜式信息終端時(shí)，能夠使用鍵盤1201和定位器 件1105進(jìn)行順利的操作。外部連接端子插口1107能夠與AC適配器及USB線等各 種電纜連接，能夠進(jìn)行充電、以及與個(gè)人計(jì)算機(jī)等的數(shù)據(jù)通訊。另外，通過(guò)將 存儲(chǔ)介質(zhì)插入外部存儲(chǔ)器插槽1202，可以對(duì)應(yīng)更大量數(shù)據(jù)的保存及移動(dòng)。外殼1112的背面(圖18B)具有背面相機(jī)1203及光燈1204，通過(guò)將顯示部1101 作為取景器，能夠拍攝靜態(tài)圖像及動(dòng)態(tài)圖像。除了上述功能結(jié)構(gòu)以外，還可以具有紅外線通訊功能、USB端口、單波段 電視廣播(television one-segment broadcasting)接收功能、非接觸IC芯片、耳機(jī)插 口等。通過(guò)應(yīng)用上述實(shí)施方式所示的顯示裝置，可以提高批量生產(chǎn)性。 實(shí)施例l在本實(shí)施例中，制造圖1C所示的薄膜晶體管，并示出測(cè)量其晶體管特性的 結(jié)果。首先，表示薄膜晶體管的制造工序。如圖7A所示那樣，在襯底01上形成導(dǎo)電層03。在此，作為襯底01使用玻璃 襯底。另外，作為導(dǎo)電層03，通過(guò)利用氬對(duì)鉬靶進(jìn)行濺射，來(lái)形成厚度為150nm的鉬層。接下來(lái)，在導(dǎo)電層03上涂敷抗蝕劑之后，通過(guò)光刻工序形成抗蝕劑掩模， 利用該抗蝕劑掩模對(duì)導(dǎo)電層03進(jìn)行濕法蝕刻，如圖7B所示那樣形成柵電極05。 之后去除抗蝕劑掩模。接下來(lái)，如圖7B所示，在襯底01及柵電極05上形成柵極絕緣層09，并且在 柵極絕緣層09上形成導(dǎo)電層11，在導(dǎo)電層11上形成緩沖層13。在此，作為柵極絕緣層09，通過(guò)等離子體CVD法形成厚度為110nm的氮化 硅層及厚度為110nm的氧化硅層。作為導(dǎo)電層ll，通過(guò)等離子體CVD法形成厚 度為20nm的包含磷的微晶硅層。在此，將10ppmPH3(用硅垸稀釋)禾卩氫的流量比 設(shè)定為1:150，來(lái)形成包含磷的微晶硅層。作為緩沖層13,通過(guò)等離子體CVD 法形成厚度為50nm的非晶硅層。接下來(lái)，在緩沖層13上涂敷抗蝕劑之后，通過(guò)光刻工序形成抗蝕劑掩模， 使用該抗蝕劑掩模對(duì)導(dǎo)電層11及緩沖層13進(jìn)行干法蝕刻，來(lái)形成導(dǎo)電層51及緩 沖層19。之后去除抗蝕劑掩模。然后，通過(guò)干法蝕刻對(duì)緩沖層19進(jìn)行20nm的蝕 刻，然后照射氯等離子體去除緩沖層19表面的雜質(zhì)。使用將氟酸以純水稀釋10倍至100倍的溶液去除導(dǎo)電層51及緩沖層19的表 面的氧化層。接下來(lái)，如圖11A所示，在柵極絕緣層09、緩沖層19、以及導(dǎo)電層51上形 成非晶半導(dǎo)體層23及添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層25。在此，作為非晶半導(dǎo)體層23，通過(guò)等離子體CVD法形成厚度為80nm的非晶 硅層。另外，作為添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層25，通過(guò)等 離子體CVD法形成厚度為50nm的添加有磷的非晶硅層。接下來(lái)，通過(guò)光刻工序形成抗蝕劑掩模，使用該抗蝕劑掩模對(duì)緩沖層19、 以及添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層25進(jìn)行干法蝕刻，以如圖 11B所示那樣形成非晶半導(dǎo)體層81、以及添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜 質(zhì)半導(dǎo)體層83。之后去除抗蝕劑掩模。接下來(lái)，如圖11C所示，在柵極絕緣層09、添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元 素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層83上形成導(dǎo)電層27。在此，作為導(dǎo)電層27，通過(guò)利用氬對(duì)鉬靶進(jìn)行濺射，形成厚度為300nm的鉬層。
接下來(lái)，在導(dǎo)電層27上涂敷抗蝕劑之后，通過(guò)光刻工序形成抗蝕劑掩模，
使用該抗蝕劑掩模對(duì)導(dǎo)電層27進(jìn)行濕法蝕刻，以如圖11D所示那樣形成源極布線85及漏電極87。另外，對(duì)添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體層83進(jìn)行干法蝕刻，形成添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層91、93。此時(shí)，非晶半導(dǎo)體層81的表面的一部分也被蝕刻，而成為非晶半導(dǎo)體層95。之后去除抗蝕劑掩模。
在此，作為樣品l，對(duì)導(dǎo)電層27進(jìn)行蝕刻，使其如實(shí)施方式1及圖11D所示那樣，源極布線85的一個(gè)端部與導(dǎo)電層51重疊2pm，并且漏電極87的一個(gè)端部離開導(dǎo)電層512pm。另外，作為樣品2，對(duì)導(dǎo)電層27進(jìn)行蝕刻，使其源極布線85的一個(gè)端部和導(dǎo)電層51的一個(gè)端部一致，并且漏電極87的一個(gè)端部和導(dǎo)電層51的一個(gè)端部一致。
接下來(lái)，將氯等離子體照射到非晶半導(dǎo)體層95的表面，去除非晶半導(dǎo)體層95中殘留的雜質(zhì)。
接下來(lái)，如圖11E所示，形成保護(hù)絕緣層67。在此，作為保護(hù)絕緣層67，通過(guò)等離子體CVD法形成厚度為300nm的氮化硅層。
接下來(lái)，在保護(hù)絕緣層67上涂敷抗蝕劑之后，使用通過(guò)光刻工序形成的抗蝕劑掩模，對(duì)保護(hù)絕緣層67的一部分進(jìn)行干法蝕刻，來(lái)使漏電極87露出。另外，對(duì)保護(hù)絕緣層67及柵極絕緣層09的一部分進(jìn)行干法蝕刻，使柵電極05露出。
接下來(lái)，在保護(hù)絕緣層67上形成導(dǎo)電層。在此，通過(guò)濺射法形成厚度為50nm的ITO作為導(dǎo)電層。注意，也可以不形成該ITO。
之后，對(duì)樣品1及樣品2的薄膜晶體管的電特性進(jìn)行測(cè)量。圖19A示出樣品1的電流電壓特性，圖19B示出樣品2的電流電壓特性。注意，將樣品1及樣品2的薄膜晶體管的溝道長(zhǎng)度設(shè)定為10pm，將溝道寬度設(shè)定為20pm。另外，以實(shí)線表示漏電壓為1V及10V的電流電壓特性，以虛線表示漏電壓為1V時(shí)的場(chǎng)效應(yīng)遷移率。
樣品l的場(chǎng)效應(yīng)遷移率為1.37cm"Vs，樣品2的場(chǎng)效應(yīng)遷移率為1.14cm"Vs。由此可知，因?yàn)閷?shí)施方式l所示的結(jié)構(gòu)，提高了薄膜晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率。另外,從圖19A及19B可知，樣品l的導(dǎo)通電流提高，并且截止電流減小。另外，樣品2的閾值大幅度偏移到負(fù)側(cè)，然而樣品l的閾值稍微偏移到正側(cè)。
如上所述，通過(guò)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，可以提高薄膜晶體管的導(dǎo)通電流及場(chǎng)效應(yīng)遷移率，并且能夠減小截止電流。實(shí)施例2
在本實(shí)施例中，示出上述實(shí)施方式所示的薄膜晶體管的電流路徑中的能帶
圖及電流電壓特性的模擬結(jié)果。注意，將Silvaco公司制造的器件模擬器"ATLAS"用于器件模擬。
圖20示出用于器件模擬的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)。
在絕緣襯底上形成厚度為150nm鉬Mo作為柵電極。鉬Mo的功函數(shù)為4.6eV。
在柵電極上層疊氮化硅SiN(介電常數(shù)為7.0、厚度為110nm)和氧氮化硅SiON(介電常數(shù)為4.1、厚度為110nm)作為柵極絕緣層。
在柵極絕緣層上層疊添加有磷的微晶硅層pc-Si(n)(厚度為10nm、施主濃度為lxl0 toms/cm3、激發(fā)率為100%)作為導(dǎo)電層，并且層疊非晶硅層a-Si(il)(厚度為30nm)作為緩沖層。
另夕卜，還在緩沖層及柵極絕緣層上層疊非晶硅層a-Si(i2)(厚度為80nm)作為非晶半導(dǎo)體層。由于非晶半導(dǎo)體層用作為溝道蝕刻層，因此呈凹部狀，該凹部中的厚度為40nm。
在非晶半導(dǎo)體層上層疊添加有磷的非晶硅層a-Si(n+)(厚度為50nm)作為添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層。在圖20中，添加有磷的非晶硅層a-Si(n+)的距離相當(dāng)于薄膜晶體管的溝道長(zhǎng)度L。這里，溝道長(zhǎng)度I^10^im。另外，"D-N"表示添加有磷的微晶硅層nc-Si(n)和添加有磷的非晶硅層a-Si(n+)的一方的距離。在此，將距離D-N設(shè)定為2)im。另夕卜，添加有磷的非晶硅層a-Si(n+)的施主濃度為lxl0'9atoms/cm3，具有高導(dǎo)電性。
在添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層上層疊鉬Mo(厚度為300nm)作為源電極及漏電極。假設(shè)在鉬Mo和添加有磷的非晶硅層a-Si(n+)之間為歐姆接觸。
圖21示出進(jìn)行圖20所示的薄膜晶體管的器件模擬時(shí)的電流電壓特性的結(jié)果。虛線表示漏電壓為1V時(shí)的漏電流，實(shí)線表示漏電壓為10V時(shí)的漏電流。當(dāng)柵極電壓(VG)為閾值電壓(在此為0.6V)時(shí)，電流電壓特性的凹凸反轉(zhuǎn)。就是說(shuō)，VG〈Vth時(shí)，曲線下凸，VG〉Vth時(shí)，曲線上凸。另外，根據(jù)柵極電壓表示導(dǎo)通或截止的動(dòng)作。接下來(lái)，下面示出將漏電壓固定于1V時(shí)的、沿著圖20中的A-B-C-D線的層的能帶圖的器件模擬結(jié)果及勢(shì)壘的柵極電壓依賴性。
圖22示出VD^VG^0V時(shí)能帶圖的器件模擬結(jié)果。當(dāng)VG為OV時(shí)，在pc-Si(n)和a-Si(i2)的界面部分形成妨礙電子遷移的勢(shì)壘。
圖23示出VD二1V、 VG^V時(shí)能帶圖的器件模擬結(jié)果，圖24示出VDdV、VG二Vth(閾值電壓為0.6V)時(shí)能帶圖的器件模擬結(jié)果。在VG為OV及閾值電壓時(shí)，也存在勢(shì)壘。注意，在VG等于閾值電壓的情況下，其勢(shì)壘要低于VG為OV時(shí)的勢(shì)壘。
圖25示出VD4V、 VG〉Vth(柵極電壓為2V)時(shí)能帶圖的器件模擬結(jié)果。當(dāng)VG大于閾值電壓時(shí)，勢(shì)壘進(jìn)一步降低，使得電子可以通過(guò)。根據(jù)該結(jié)果，本實(shí)施例所示的薄膜晶體管可以獲得如圖21所示那樣的電流電壓特性。
實(shí)施例3
在本實(shí)施例中，示出模擬上述實(shí)施方式所示的薄膜晶體管的電流電壓特性的模擬結(jié)果。注意，將Silvaco公司制造的器件模擬器"ATLAS"用于器件模擬。另外，薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2所示的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)相同。
圖26示出將圖20所示的D-N距離設(shè)定為d時(shí)，d為2iim且漏極電壓Vd為lV時(shí)薄膜晶體管的電流電壓曲線。圖27示出d為2nm且漏極電壓Vd為10V時(shí)薄膜晶體
管的電流電壓曲線。
圖28示出漏極電壓Vd為lV時(shí)截止電流相對(duì)于施主濃度隨距離d發(fā)生的變化。圖29示出漏極電壓Vd為10V時(shí)截止電流相對(duì)于施主濃度隨距離d發(fā)生的變化。
圖30示出漏極電壓Vd為lV時(shí)遷移率相對(duì)于施主濃度隨距離d發(fā)生的變化。圖31示出在將距離d設(shè)定為2pm、漏極電壓Vd為10V時(shí)，遷移率相對(duì)于施主濃度隨距離d發(fā)生的變化。
由圖28至30所示的圖表可知，作為可用于顯示裝置的薄膜晶體管的條件，要滿足以下條件，即VcH10V時(shí)截止電流為lxlO力A以上、且Vd4V時(shí)截止電流為lxlO—^A以下。在d為0.5pm至4^im時(shí)，滿足所述條件的施主濃度為1 x 10'5atoms/cm3至1 x 10l9atoms/cm3 。
另外，Vd^V時(shí)場(chǎng)效應(yīng)遷移率為1.0cmVv.sec以上，是指在d為2iim時(shí)施主濃度為1 x 1018atoms/cm3至1 x 1019atoms/cm3 。由此可見，優(yōu)選地是，在距離d為0.5pm至4Hm的情況下，施主濃度為1 x 10'8atoms/cm3至1 x 1019atoms/cm3，優(yōu)選為5x 10"atoms/cm3至1 x 1019atoms/cm3。
另外，在施主濃度為lxlO"atoms/cmS至lxloWatoms/cmS的情況下，施主激發(fā)率為100X時(shí)的電導(dǎo)率為0.1S/cm至1.8S/cm。另夕卜，在激發(fā)率為5%至100%時(shí)，滿足所述電導(dǎo)率的用作施主的雜質(zhì)元素的濃度為lxl018atoms/cm3至2xl020atoms/cm3。
權(quán)利要求
1. 一種薄膜晶體管，其特征在于，包括襯底上的柵電極；所述柵電極上的柵極絕緣層；所述柵電極上且隔著所述柵極絕緣層的導(dǎo)電層；所述導(dǎo)電層上的非晶半導(dǎo)體層，該非晶半導(dǎo)體層包括第一部分和第二部分，所述第一部分重疊于所述柵電極和所述導(dǎo)電層，并且所述第二部分重疊于所述柵電極并且與所述柵極絕緣層接觸；所述非晶半導(dǎo)體層上的第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層，該第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層重疊于所述非晶半導(dǎo)體層的第一部分；以及所述非晶半導(dǎo)體層上的第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層，該第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層重疊于所述非晶半導(dǎo)體層的第二部分。
2. 如權(quán)利要求l所述的薄膜晶體管，其特征在于，還包括所述導(dǎo)電層上的緩沖層。
3. 如權(quán)利要求l所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述非晶半導(dǎo)體層的第一部分與所述導(dǎo)電層接觸。
4. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述導(dǎo)電層的電導(dǎo)率是O. lS/cm至1.8S/cm。
5. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述導(dǎo)電層是金屬層、金屬氮化物層、金屬碳化物層、金屬硼化物層或金屬硅化物層。
6. 如權(quán)利要求l所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述導(dǎo)電層是包含用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層。
7. 如權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述半導(dǎo)體層的施主濃度為lxl0'8atoms/cm3以上且2xl02"atoms/cra3以下。
8. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述導(dǎo)電層是包含用作施主的雜質(zhì)元素的微晶硅層。
9. 如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述非晶半導(dǎo)體層是非晶硅層。
10. —種顯示裝置，其特征在于，在像素部的各像素中設(shè)置有如權(quán)利要求l所述的薄膜晶體管。
11. 一種薄膜晶體管，其特征在于，包括 襯底上的柵電極； 所述柵電極上的柵極絕緣層；所述柵電極上且隔著所述柵極絕緣層的導(dǎo)電層；所述導(dǎo)電層上的非晶半導(dǎo)體層，該非晶半導(dǎo)體層包括第一部分和第二部分，所述第一部分重疊于所述柵電極和所述導(dǎo)電層，并且所述第二部分重疊于所述柵電極并且不重疊于所述導(dǎo)電層；所述非晶半導(dǎo)體層上的第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層，該第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層重疊于所 述非晶半導(dǎo)體層的第一部分；以及所述非晶半導(dǎo)體層上的第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層，該第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層重疊于所 述非晶半導(dǎo)體層的第二部分。
12. 如權(quán)利要求11所述的薄膜晶體管，其特征在于，還包括所述導(dǎo)電層上的緩沖層。
13. 如權(quán)利要求12所述的薄膜晶體管，其特征在于， 還包括覆蓋所述導(dǎo)電層及所述緩沖層的非晶硅層。
14. 如權(quán)利要求11所述的薄膜晶體管，其特征在于， 所述非晶半導(dǎo)體層的第一部分與所述導(dǎo)電層接觸。
15. 如權(quán)利要求11所述的薄膜晶體管，其特征在于， 所述導(dǎo)電層的電導(dǎo)率是O. lS/cm至1.8S/cm。
16. 如權(quán)利要求11所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述導(dǎo)電層是金屬層、金屬氮化物層、金屬碳化物層、金屬硼化物層或金 屬硅化物層。
17. 如權(quán)利要求11所述的薄膜晶體管，其特征在于， 所述導(dǎo)電層是包含用作施主的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層。
18. 如權(quán)利要求17所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述半導(dǎo)體層的施主濃度為lxlO18atoms/cm3以上且2xl020atoms/cm3以下。
19. 如權(quán)利要求ll所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述導(dǎo)電層是包含用作施主的雜質(zhì)元素的微晶硅層。
20. 如權(quán)利要求11所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述非晶半導(dǎo)體層是非晶硅層。
21.—種顯示裝置，其特征在于，在像素部的各像素中設(shè)置有如權(quán)利要求ll所述的薄膜晶體管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種薄膜晶體管及顯示裝置。改善涉及薄膜晶體管的導(dǎo)通電流及截止電流的問(wèn)題。該薄膜晶體管包括添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層，該一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層相離地設(shè)置；導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層在上述柵極絕緣層上重疊于上述柵電極及上述添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層的一方；以及非晶半導(dǎo)體層，該非晶半導(dǎo)體層從上述導(dǎo)電層上延伸到上述柵極絕緣層上，與添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層雙方接觸，并且連續(xù)設(shè)置在該添加有賦予一導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的一對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體層之間。
文檔編號(hào)H01L21/336GK101521233SQ200910126408
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2009年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月1日
發(fā)明者鄉(xiāng)戶宏充, 井上卓之, 大力浩二, 宮入秀和, 小林聰, 池田隆之, 河江大輔, 黑川義元 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所