TW200908332A - Thin film transistor, its manufacturing method, and display unit - Google Patents

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200908332 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於薄膜電晶體及其製造方法以及顯示裝置， 特別係關於如有機EL元件之電流驅動型之元件之驅動用所 適宜使用之薄膜電晶體及其製造方法以及顯示裝置。

【先前技術J 近年來，作為平型面板顯示器之一，利用有機 EL(Electro Luminescence)現象來顯示影像之顯示裝置備受 「 注目。該顯示裝置，即有機EL顯示器’由於利用有機發光 元件自身之發光現象，故具有視野角廣、消耗電力低等之 出色特徵。再者，即使對於高精細度之高速視頻信號，基 於顯示高應答性，特別在影像領域等中，朝向實用化之開 發。 幵 在有機EL顯示器之驅動方式中，使用基於薄膜電晶體 (TFT ; Thin Film Transistor)之驅動元件的主動矩陣，與傳 統之被動矩陣方式相比在應答性及解像力方 r ^ 又®邑，故 d 認為特別適宜於具有前述優點之有機EL顯示 、益的驅動方 式。 主動矩陣方式之有機EL顯示器，具有設置有至少含 機發光材料之有機發光元件（有機E]L元件）及 3有有 一 ^取驅動有播 發光元件之驅動元件（薄膜電晶體（TFT》的驅動面板= 動面板與封裝面板，具有以夾著有機發光元件之^，、該驅 接著層貼合而成之構成。 弋、·’二由 作為構成主動矩陣型之有機EL顯示器之薄 寸犋電晶體，至 128064.doc 200908332 少控制像素之明暗之開關電晶體、與控制有機虹元件之發 光之驅動電晶體為必要者。 薄膜電晶體中，可知，若持續向其閘極電極施加電壓之 狀態’則閾值電壓發生偏移。但，有機肛顯示器之驅動電 晶體’只要有機件發光，則必需維持通電之狀態，容 易引起閾值偏移。一旦驅動電晶體之閾值電壓偏移，則流 過驅動電晶體之電流量發生變動，結果構成各像素之發光 元件之亮度發生變化。 近年來’為減輕該驅動電晶體之閾值偏移，開發了一種 有機EL顯示器，其使用以基於結晶性矽之半導體層構成通 道領域的驅動電晶體。 在此’圖10表示主動矩陣方式之有機電場發光元件所使 用之薄膜電晶體之構造之一例。該圖所示之薄膜電晶體 1 01 ’係底部閘極型之n通道型（η型）之薄臈電晶體，在由玻 璃4开y成之基板1 02上覆蓋开》成圖案之閘極電極1 之狀態 下’形成由氮化矽形成之閘絕緣臈1〇4。在言亥閘絕緣膜ι〇4 上，在覆蓋閘極電極103之狀態下，圖案形成有由非晶矽 或微結晶石夕形成之通道層1 〇5。 又，上述通道層105上，閉極電極1〇3之中央部上配置有 通道保護層106。且，在相互分離之狀態下，以覆蓋通道 保護層106之兩端部上之方式，在上述通道層1〇5上圖案形 成有源極層107及汲極層108。再者，在閘絕緣膜1〇4上， 圖案形成分別在源極層107及汲極層108上積層一部分之源 極電極109及汲極電極11〇。又，在覆蓋該狀態之基板1〇2 128064.doc 200908332 之表面全域之狀態下，設置有鈍化臈〗丨1。 在上述薄臈電晶體中，作為源極•汲極層1〇7、1〇8，廣 泛使用含有η型雜質in型非晶質矽層或〇型微結晶矽層。 在此，測定上述源極•汲極層1〇7、1〇8上分別使用非晶質 石夕與微結晶⑪層之單層之時的電流電壓特性，將其結果表 不於圖11。 如d圖表所7F ’源極•汲極層1()7、1G8上使用η型微結 晶矽層之薄膜電晶體’才目比於使用η型非晶質矽層，其切 斷電流更低，切斷特性更出色。又，源極·汲極層旧、 :〇8上使用η型非晶質矽層之薄膜電晶體，相比於使用。型 微結曰曰矽層，其接通電流更高，接通特性更出色。 因此’組合切斷特性出色之n型微結晶矽層與接通特性 出色之η型非晶質⑪層，f試使接通特性與切斷特性並 存。、譬如報告有’以n型微結晶石夕層與η型非晶質石夕層巧 構成上述源極.j：及極層1〇7、1〇8(歐姆性接觸層），在通道 層側上配置有η型微結晶石夕層之薄膜電晶體之例（譬如，參 照曰本特開平Μ 72195號公報）。但，在該薄膜電晶體卜 相比於單層使用η型微結晶矽層或η型非晶質矽層之情況， 切斷電流變高之同時’不能充分取得接通電流。 因此’著眼於源極•沒極層1〇7、1〇8之雜質濃度，圖Η 収具有不同雜質濃度（磷漠度）之源極.沒極層之2個 二膜電晶體之閘極電壓(Vg)_汲極電流㈦)特性降+1〇 圖表。圖表⑴表示具有填濃度為1.9x10，cm3之源 極·及極層（成為低濃度不純物層），圖表⑺表示具有鱗濃 128064.doc 200908332 度為3.9xl021/cm3之源極·汲極層（成為高濃度雜質層）之薄 膜電晶體之圖表。 【發明内容】 但，如圖1 2之圖表所示，在源極•汲極層丨〇7、i 〇8之磷 /農度低之薄膜電晶體（1)中，與磷濃度高之薄膜電晶體相 比，雖然、切斷電流低，切斷特性出色，但接通電流也低， 接通特性不充分。因此，在使用該薄膜電晶體之顯示元件 時，不能進行充分之開關動作。χ，在將該薄膜電晶體作 為驅動電晶體使用時，驅動電流有下降之虞，顯示品質有

可能顯者下降。一方1¾，/*、E 万面在源極.汲極層1〇7、108之磷濃 度高之薄膜電晶體⑺中，與鱗濃度低之薄膜電晶體相比， 雖然接通電流高，接通特性出色，但切斷電流也高，不得 取得^之切斷特性。因此，在將該薄膜電晶體使用於顯 不凡件日守’漏泄電流變女，月5 _ ‘·、 ‘肩不品貝有可能顯著下降。如 此’接通特性與切斷特神 蚵特生具有汲極切斷之關係，難以祐； 兩者之特性。 τ難U並存 馨於上述，本發明 薄膜電曰h m 的係如供一種接通/切斷比高的 寻膜電曰曰體及其製造的 為達成上述目的，士 ., 本發明之薄膜電晶體，其係一链A w 板上將閘極雷搞 '、種在基 以，顺皮— 絕緣膜、通道層、及源極•、及托思 以6亥順序或與此相反 及極層 徵在於該源極•、及極訂序積層而成之薄膜電晶體，其特 之方式含有雜冑通道層侧相較他方為低濃戶 A 3有雜質之矽層構成。 勺低，辰度 根據該薄膜雷a 128064.doc 阳旦、由於源極•汲極層利用由以通道 200908332 層1則相較他方為低濃度之方式含有雜質之發層構成，如在 發明之實施方式中料細地說明者，與先前技術中說明之 源極^極層之雜質濃度為固定高濃度或固定低濃度之薄 膜電晶體比較，可確認切斷電流減少之同時接通電流增 大，接通/切斷比增大。 又，本發明亦係此薄膜電晶體之製造方法，其係在基板 上^將閘極電極、閘極絕緣膜、通道層、及源極·沒極層 以4順序或與之相反之順序積層而成之薄臈電晶體之製造 方法’其特徵在於藉由源極•沒極層之雜f濃度，控制薄 臈電晶體之特性。 根據此薄膜電晶體之製造方法，藉由源極·汲極層之雜 質濃度來控制薄膜電晶體之特性’形成由含有雜質之矽層 形成為例如通道層側相較他方為低濃度之源極•汲極層之 薄膜電晶體。 /再者，本發明亦係具有上述薄膜電晶體之顯示裝置，其 係在基板上排列形成有在基板上將閉極電極、閘極絕緣 膜、通道層、及源極·&極層以該順序或與之相反之順序 積層而成之薄膜電晶體’以及連接於該薄膜電晶體之顯示 兀件之顯不裝置’其特徵為該源極•汲極層係、由於通道層 側相較他方為低濃度之方式含有雜質之矽層所構成。 根據此顯示裝置，由於具有上述薄膜電晶體，故切斷電 流減少同時接通電流增大，使接通/切斷比增大。 如以上所說明，根據本發明之薄膜電晶體及具有該薄膜 電晶體之顯示裝置’在切斷電流減少之同時接通電流增 128064.doc -10· 200908332 大、接通/切斷比增大，因此藉由切斷電流之減少可抑制 漏/世電机。又，藉由接通電流之增大，在可取得充分之開 關動作之同時，可使驅動電流增大，使載子移動度提高。 因此，可在使薄膜電晶體之電特性提高之同時，實現顯示 裝置之高性能化。 又，根據本發明之薄膜電晶體之製造方法，與先前技術 中所說明之源極.没極層之雜質濃度以固定高濃度或固定 低)農度之薄膜電晶體比較，可獲得增大了接通/切斷比之 薄膜電晶體。 【實施方式】 以下，對本發明之實施形態進行詳細說明 (第1實施形態）

圖1一係說明第1實施形態之薄膜電晶體之截面構成圖。該 圖所不之薄膜電晶體i，係底閘極型之η型薄膜電晶體，在 由玻璃等之絕緣性基板形成之基板2上，圖案形成譬如由 翻所構成之帶狀之閘極電極3β作為該閘極電㈤，即使為 :述鉬以外者’只要為不易因進行結晶化步驟之際之熱而 發生變質之高熔點金屬，則無特別限定。 又’在覆蓋該閑極電極3之狀態，形成譬如由石夕氧化膜 。成m緣臈4。該閘極絕緣膜4 ’除破氧化膜之外， 可由矽氮化膜、石夕氧氮化膜或該等之積層膜構成。 再者’在該閘極絕緣膜4上 圖案形成譬如由非晶質矽構成 亦了由彳政結晶梦構成。且，在 ’在覆蓋閘極電極3之狀態， 之通道層5。又，通道層5, 上述通道層5上之閘極電極3 128064.doc 200908332 之上方，設置有譬如由矽氮化膜等 Λ 、寻之絕緣材料構成之通道 保護層6。該通道保護層6,在後述之製造方法中，作 將形成於通道保護層6之上層的源 ^ ^ 及極層藉由蝕刻而 形成圖案之際之蝕刻阻止層之功 :護-可™ — °層6^上述矽氮化膜之外，可使用石夕氧化膜、石夕氧氮 化膜或該等之積層膜。

又’在上述通道層5上，於上述通道保護層6之兩端部上 積層-部分之源極層7與沒極層8，在相互分離之狀態下形 成圖案。X，作為本發明之特徵性構成，在源極·沒極層 7、8上含有具有朝通道層5成為低濃度t濃度梯度之雜 質。作為上述雜質，使用譬如由磷構成in型雜質。但， 作為η型雜質，不限定於上述者，也可為其他第㈣元素。 在此，源極•汲極層7、8係由自通道層5側開始，使第i 矽層7a、8a與比第1矽層7a、8a雜質高之第2矽層7b、扑依 次積層而成之2層構造之構成。藉此，成為雜質濃度低之 第1矽層7a、8a係配置於通道層5側之狀態。藉由將源極. 汲極層7、8設為上述之構成，如後所述，與具有固定濃度 雜質之源極•汲極層的薄膜電晶體相比，可確認薄獏電晶 體之切斷電流變低，接通電流增大。藉此可知，藉由含有 配置於通道層5侧為低濃度之η型雜質的第！矽層7a、8a， 可控制薄膜電晶體之切斷特性，藉由含有配置於源極•汲 極電極9、10側之高濃度之η型雜質的第2矽層7b、8b，可 控制薄膜電晶體之接通特性。 128064.doc 200908332 在此，將測定具有不同磷濃度之源極•汲極層之薄膜電 晶體之切斷電流與接通電流的圖表表示於圖2(a)、（b) ^譬 如，將磷濃度設為lxl〇2Vcm3時的接通電流以上述圖表進 行換算後，接通電流為3.0x10-6a，切斷電流為14xl(rl2 A，其結果，獲得接通/切斷比為2 1χ1〇6左右之tft元件。 若將第1矽層7a、8a之磷濃度設為lxl〇2Vcm3以下，第2矽 層7b、8b之磷濃度設為比lxl〇2i/cm3更大，則可進而獲得 接通/切斷比高的TFT元件。 上述第1矽層7a、8a，第2矽層7b、8b之磷濃度，若第1 矽層7a、8a比第2矽層7b、讣為低濃度，則只要配合所需 之TFT兀件進行選擇即可，並無必要特別規定。但，一般 為防止顯示品質下降，有必要為丨〇χ1(Γΐ2Α以下左右之切 斷特性，若由圖2(a)之圖表換算，則第i矽層7a、8a之磷濃 度最好為2.〇x12/cm3以下。 又如在先别技術中所說明，微結晶矽層在切斷特性上 比非晶質♦層出色，非晶㈣層在接通特性上比微結晶石夕 層出色，因此，第1石夕層7a、8a由微結晶石夕層，第2石夕層 7b、8b由非晶質石夕層構成則更佳，藉此也可看出接通/切 斷比之改善。 方面，如上述構成之源極層7上及汲極層8上，在分別 使°卩刀積層之狀癌下，在上述閘極絕緣膜4上圖案形成 源極電極9及汲極電極10。又，在覆蓋該狀態之基板2之表 面全域之狀態下，設置鈍化膜丨！。 在此，有關如上述構成之薄膜電晶體，將測定閘極電壓 128064.doc 200908332 (Vg)、&極電流（Id)特性（vds=+i〇 v)之結果表示在圖3。 在此圖表（1)係具有於上述實施形態中說明之配置有 於通道層5側（下部側）磷濃度為1.9x 102D/cm3之第1矽層7a、 ，於源極•汲極電極9、10側（上部側）磷濃度為 3.9Xl〇21/Cm3之第2矽層7b、8b之2層構造之源極•汲極層 7、8之薄膜電晶體之測定結果。該薄膜電晶體中，第置矽 層7a、8a形成為50 nm之膜厚，第2矽層7b、8b形成為5〇 nm之膜厚。 又，圖表（2)係以磷濃度丨.9102丨/cm3、1〇〇 nm<獏厚形 成源極•汲極層7、8之薄膜電晶體之測定結果。 再者各薄膜電晶體中之沒極電流值之測定係對閘電壓 於負方向與正方向連續偏移而監控。 首先，從圖3之圖表（1)、（2)，與（2)對於未使用本發明之 含有固定高濃度之磷濃度之源極•汲極層的薄臈電晶體之 測定結果比較，（1)對於使用本發明之薄膜電晶體之測定結 果可確認，在切斷電流減少之同時，接通電流增大。藉 此，（1)之薄膜電晶體，與（2)之薄臈電晶體比較，可增大 接通/切斷比。 又，圖4(a)係表示對如上述構成之其他薄膜電晶體測定 閘極電壓（Vg)-汲極電流（Id)特性（vds=+10 V)之結果。 又，圖4(b)係圖4(a)之圖表之接通部X之擴大圖，圖4(c)係 圖4(a)之圖表之切斷部Y之擴大圖。 圖4所示之圖表（1)(2)均係具有以上述實施形態中說明之 積層不同磷濃度之石夕層而成的源極·汲極層7、8之薄膜電 128064.doc 14 200908332 晶體之敎結果。圖表⑴⑺中，源極.汲極電極9、10側 (上部側)之第2矽層7b、肋係配置有17 之矽層。 取又 下部側)，圖表⑴中為配置们農度為 ⑽之第1石夕層7a、8a，圖表⑺中為配 —〜咖、8a，"薄膜電晶體= =之1 厚,成第㈣Μ，〜之臈厚形成第2 壓7方：：薄膜電晶體之汲極電流值之測定係對間極電 '方向，、正方向連續偏移而監控。 如圖4(b)所示，圖表（η、ο、％ _ * 圈表⑴⑺所不之相電晶體，由於第 …。 之磷濃度相等’因此接通電流同等為8,〇Xl〇-6 第1砂厚7方面在圖表⑴、（2)所示之薄膜電晶體中，由於 S a 8&之Θ ’農度不同’因此出現切斷特性不同。 P， 一矽層之磷濃度於⑴為5.5xl〇2〇/em3 7 0x1 π203 "、马 :二成為(1)<(2)之關係，其結果，切斷電 〜於圖表⑴亦為W、），於圖表⑺為iGxiG_n⑷， 對應於磷漢度量為（1 )<(2)。 等薄膜電晶體之測定結果’對應本發明 m L #此，⑴之薄膜電晶體，盥⑵ 4膜電晶體比較，接通/切斷比增大。 減’根據本實施形態之薄膜電晶體，由於切斷電流 :減Γ!通電流增大、接通/切斷比增大，故因切斷電 低’漏泄電流受到抑制且因接通電流增大，可獲得充 128064.doc 200908332 分之開關動作，可在使驅動電流增大之同時，使栽子移動 度提高。因此，可使薄膜電晶體之電特性提高。 再者’根據本實施形態，藉由控制磷濃度，可自由地# 制TFT元件之特性，可增大接通特性，減小切斷特性，可 分別受到控制。其結果，流程上之自由度變大，基於本發 明之優點變大。 又，在此，對源極·汲極層7、8係由第}矽層7a、“與 含有比第1矽層7a、8a高濃度之雜質之第2矽層7b、8b所構 成之2層構造構成之例進于說明’但本發明不限定於此 若具有朝通道層5成為低濃度之濃度梯度而含有11型雜質， 則源極•汲極層7、8也可由3層以上構成。又，也可為具 有朝通道層5成為連續低濃度之濃度梯度般含有雜質之單 層構造。 再者，在上述實施形態中，對在通道層5上之閘極電極3 上方設置有通道保護層6之例進行說明，但如圖5所示，即 使在未設置有通道保護層6(參照前述圖丨）之情況，也可適 用本發明。該情況下，不僅源極•汲極電極9、1〇，亦可 在覆蓋通道層5之狀態下設置有鈍化膜丨丨。但，設置有通 道保護層6，由於可防止藉由蝕刻而圖案形成源極.汲極 電極9、10及源極•汲極層7、8之際因蝕刻引起的通道層5 腐蚀，故較佳。 其次，以有機EL顯示器為例，利用圖6說明使用此薄膜 電晶體1之顯示裝置之一構成例。又，在圖6中，省略/了薄 膜電晶體1之詳細構成之圖示。 128064.doc •16- 200908332 ί 顯不裝置20,在覆蓋基板2之薄膜電晶體】之形成面側的 層間絕緣膜2】上，由連接於各薄臈電晶⑴之發光元件（在 此為有機紅元件）22排列形成而成。各有機EL元件22，且 有經由形成於層間絕緣膜21之連接孔仏連接於薄膜電晶 體1之下部電極23 1等下部電極23，係依每像素圖案 化，成為其周圍由絕緣膜圖案24覆蓋、僅中央部大範圍露 出之狀態。又，在各下部電極23之露出部上，在分別圖案 化之狀也下，至少積層有具有發光層之有機層U。該發光 層係由猎由注入於該發光層之電洞與電子之再結合而產生 發光之有機材料而構成。且’如此圖案化之各有機層㈣ 絕緣膜圖案24之上方’在與下部電㈣之間保持絕緣性之 狀態下配置形成有上部電極26。 在該顯示裝置20中’下部電極23作為陽極（或陰極）使 用’上部電極26作為陰極（或陽極）使用。且，在夾持於下 P電極23與上電極26之間之有機層25 ’藉由從下部電極 =與上部電極26注入電洞與電子，在有機層Μ之發光層部 分中產生發光。又’該顯示裝置2〇 ’為從上部電極％側取 j發光之光之上面發光型時，上部電極％係使用光透過性 高的材料構成。一方面’該顯示裝置20，為從基板2側取 出發光之光之透過型時，基板2及下部電極23係使用光透 過性高的材料構成。 、根據如此構成之顯示裝置2〇 ,藉由將使用圖^說明之構 成的4膜電晶體連接於有機扯元件22，可在使薄膜電晶體 之接通/切斷比增大之同時，使載子移動度提高。因此’ 128064.doc 200908332 可實現顯示裝置之高性能化。 另又，雖然此處省略圖示，但在使用有機£1^元件22之顯示 旋置20之像素電路中，一個像素上至少必要2個開關電晶 體。控制有機EL7L件22發光的驅動電晶體，若不減低此種 °動電aa體之切斷電流，則會產生亮度不均一性，畫質惡 …：而，如上述，在該作為驅動TFT使用之薄膜電晶體1 中’由於切斷電流減⑯，因此可實現顯示面内之畫質均一 化。 再者，在此，對使用有機EL顯示器作為顯示裝置之例 進行說明，但顯示裝置2〇不限定於有機此顯示器，譬如也 可為液晶顯示器。，由於藉由將上述薄臈電晶體使用於 機L,’肩示器、特別係驅動電晶體，可獲得上述效果故而 較佳。 <製造方法> 其次，說明上述構成之薄膜電晶體i之製造方法及其隨 後之顯示裝置之製造方法。 首先’如圖7⑷所示，譬如藉由濺鍍法，在由絕緣性基 板構成之基板2上，以_ nm之膜厚相而形❹目膜，藉 由進行通常之光微影與㈣，圖案形成閘極電極卜其 後，在覆蓋閘極電極3之狀態下，在基板2上，藉由電聚 CVD法，將由石夕氧化膜形成之間極絕緣臈4形成為譬如綱 nm之膜厚。 其次’如圖7(b)所示，在閘絕緣膜4上，以％ _之膜厚 形成譬如由非晶詩形成之通道層5β再者，作為通道層 128064.doc 200908332 5，使用微結晶矽層時，在形成非晶質矽層之後，也可藉 由譬如雷射退火等方法進行微結晶化。 接著，如圖7(c)所示，在覆蓋通道層5之狀態下，在閘極 絕緣膜4上，以200 nm之膜厚形成矽氮化膜，藉由進行通 常之光微影與敍刻’在通道層5上圖案形成覆蓋閘極電極3 之通道保濩層6。作為該钱刻，可進行使用譬如由氟化 氫酸構成之溶液的濕蝕刻。 其-人，在覆蓋通道保護層6之狀態下，在通道層5上，將 含有由磷構成之η型雜質的第丨矽層a與含有比第丨矽層&高 濃度之η型雜質的第2矽層b以該順序積層而形成。該情形 下，藉由譬如作為成膜氣體使用甲矽烷與氫，作為η型之 雜質使用磷化氫之電漿CVD法，連續成膜第丨矽層&與第2 矽層b。藉此，在成膜第丨矽層&後，一旦停止放電，譬如 糟由增加磷化氫之氣體流量，可連續成膜出比第丨矽層&更 问磷浪度之第2矽層b。再者，適宜地設定氣體流量以外之 壓力、放電能量等之成膜參數。 在此，上述η型微結晶矽層&與n型非晶質矽層膜厚， 可由成膜裝置控制，可覆蓋性良好地成膜程度之膜厚，譬 如為10 rnn以上即可’在此，譬如第1矽層_5〇㈣、第2 石夕層b為50 nm。 在此，譬如’為將磷濃度設為1〇xl〇21/cm3左右，可將 磷化氫（PH3)/氫（仏)（稀釋率1 乂〇1%)與曱矽烷（siH4)之流量 比設為G.G1左右。X，藉由碟化氫與切烧之總氣體量， 由於即使比率相同也有磷濃度不同之情況，因此有必要選 128064.doc -19- 200908332 擇適且氣體流量。又，在胳 2砂 在將第1矽層&作為微結晶矽層、第 夕《 b作為非晶質石夕層 第1矽〜膜π 微結晶矽層形成之 膜條二 與由非晶質石夕層構成之第2石夕層b之成 微社日^，由於增大氫對曱钱之流量比，巾變得易於 城、，、σ晶化，因此更佳。 κ再者’ S進行此種連續成膜時，從第1石夕層a到第2石夕層 ’可控制為雜質濃度連續地變化。藉此，形成具有朝通

、層5成為連續低濃度之濃度梯度般含有雜質之石夕層。 2，在後步驟中，藉由圖案化該矽層，可形成具有朝通道 層5成為連續低濃度之濃度梯度般含有雜質之單層構造形 成之源極•沒極層。 又方在此，藉由電梁CVD法，使含有n型雜質之第上石夕層 —第2夕層b成膜，但，也可在不含有打型雜質之狀態中使 第1矽層a成膜後，藉由離子注入向第丨矽層&導入n型雜 質，其後，在不含η型雜質之狀態中使第2矽層b成膜後， 藉由離子注入向第2矽層b導入相比第丨矽層&高濃度之η型 雜質但，考慮到η型雜質之濃度之控制，則在基於電漿 CVD法之成膜之際導入型雜質者為佳。 其後，如圖7(d)所示，經由光微影與蝕刻步驟，將第2 矽層b、第1矽層a及其下層之通道層5圖案化為島狀。此 際，形成通向閘極電極3之接觸孔（圖示省略）。 其次，如圖8(e)所示，在覆蓋圖案化之上述第2矽層b、 第1矽層a及通道層5之狀態，譬如以5〇nm/1〇〇nm/5〇nmi 膜厚成膜鈦/鋁/鈦所組成之3層金屬層之後，經由光微影與 128064.doc -20- 200908332 ^ ^开/成由上述3層金屬層構成之源極電極9及汲極 :° 〇此時，在閘極電極3中央部上方之通道層5上，在 原電極9-汲極電極】〇間之同時，將上述第2矽層匕、第 1石夕層㈣案化，形成源極層7與沒極層卜藉此，源極層？ 成為第1石夕層7a與第2石夕層7b以該順序積層之狀態，汲極層 8成為第W層8a與第2發料以該順序積層之狀態。又， 在°亥1虫亥1J巾，上述通道保護層6係作為银刻阻止之功能。 其後’如圖8(f)所示，在覆蓋該狀態之基板2上之全域之 狀態’，如以· nm之膜厚形成由氮化膜構成之純化膜 11。接著，形成通向汲極電極1〇之接觸孔（圖示省略）。 且’在製造具有此薄膜電晶體!之顯示裝置時，緊接著 進行下-個步驟。# ’如圖6所示，以層間絕緣臈Η覆蓋 設置有薄膜電晶體i之基板2上，在該層間絕緣膜幻上，形 成連接於薄膜電晶體!之連接孔21a。其後，在層間絕緣膜 U上經由連接孔21a圖案形成連接於薄膜電晶體匕下部電 極23。其次，在以絕緣膜圖案24覆蓋該下部電極以之周圍 後，在從絕緣膜圖案24露出之下部電極23上積層形成至少 包含發光層之有機層25。其次，在覆蓋有機層25與絕緣二 圖案24之狀態下，形成上部電極26。藉此，形成藉由下部 電極23連接於薄膜電晶體i之有機EL元件22。 藉由此製造方法，可製作第丨實施形態之薄膜電晶體丨及 使用其之顯示裝置。 <第2實施形態> (薄膜電晶體） 128064.doc -21 - 200908332 圖9係說明第2實施形態之薄膜電晶體之截面圖。該圖所 示之薄膜電晶體1，，係頂閘型之薄膜電晶體，使其積層於 圖案形成於基板2上之源極電極9及汲極電極10、並設置有 源極層7及汲極層8。且，作為本發明特徵性之構成，該源 極·及極層7、8係具有朝通道層5成為低濃度之濃度梯度 般含有雜質。具體而言，源極層7成為由覆蓋源極電極9之 第2石夕層7b與其上部之第1矽層7a所構成之2層構造，沒極 層8成為由覆蓋沒極電極1〇之第2石夕層gb與其上部之第丄石夕 層8a所構成之2層構造。藉此，在通道層5侧配置有含有比 第2石夕層7b、8b更低濃度之η型雜質的第u夕層7a、8a。 且’在該源極層7及汲極層8之端部以兩端重疊之狀態設 置有通道層5。再者，在該通道層5上，經由閘極絕緣膜 4，形成閘極電極3。又，在該狀態之基板2之表面全域上 設置有純化膜11。 即使為此構成之薄膜電晶體i，，與第丨實施形態一樣， 藉由將源極·；及極層7、8設為在通道層5側上配置第1石夕層 7a、8a、在源極•汲極電極9、1〇側配置第2石夕層几、別之 2層構造，可獲得與第丨實施形態之薄膜電晶體丨同樣之效 果。 —又，在此，對源極·汲極層7、8係由第i矽層&、Μ與 第^夕層7b、8b構成之2層構造所構成之例進行說明，若是 ”第1實知形態同樣，具有朝通道層5成為低漠度之濃度梯 度般含有雜質’則可為3層以上構成，也可為單層構造。 (顯示裝置） 128064.doc -22- 200908332 又，作為使用此薄臈電晶體 用圖6示例所說明之顯示裝置， 之效果。 1'之顯示裝置之構成，可使 可獲得與第1實施形態同樣

(製造方法） 其次，說明上述構成之薄膜電晶計之製造方法及其隨 後之顯不裝置之製造方法。 首先，在基板2上，圖案形成源極電極9及汲極電極10。 广欠’藉由電衆⑽法，使含有η型雜質之第2石夕層成膜 後’在第2石夕層上成膜含有比第2石夕層更低滚度之雜質的第 1石夕層。又，也可使以上之”㈣之成膜與仏夕層之成 膜連續進行。i，在進行㈣續成料，也可從第2石夕芦 到第⑼層’控制成膜條件為雜質濃度連續地變化。藉 此，構成後述之源極•沒極層之第2石夕I與第i石夕層，成為 連續積層之膜。其後’藉由將該等圖案化，形成第2石夕層 7b、8b與第i石夕層7a、8a以該順序積層而成之源極•沒極 7、8 〇 再者，在此’對於藉由電漿CVD法，在含有η型雜質之 狀態下’使第U夕層與第2石夕層成膜之例進行說明，但如在 第1實施形態所說明，在不含有η型雜質之狀態下，使第j 石夕層與第2石夕層成膜，藉由在成獏後注入離子而導入打型雜 質亦可行。 ” 接著’在覆蓋源極層7及汲極層8、進而覆蓋源極電極9 及沒極電極Η)之狀態下，形成由不含有雜質之非晶質石夕層 構成之通道層5。 128064.doc -23- 200908332

之兩端積層於源極層7及汲極層丨 通道層5之狀態下’藉由譬如電 構成之閘極絕緣膜4。 狀。藉此，成為將通道層5 8上之形狀。其後，在覆蓋 ‘激CVD法’形成由氧化石夕 其次’在通道層5之上方， 在源極層7及沒極層8上以兩

如以上，形成頂栅構造之薄膜電晶體j I。 且’在製造具有此薄膜電晶體i，之顯示裝置時的後續步 驟，與第1實施形態所說明之步驟同樣地進行。 根據以上，可作成第2實施形態之薄膜電晶體丨，及使用 其之顯示裝置。 再者’在上述之第1實施形態及第2實施形態中對η通道 型（η型）之薄膜電晶體進行了說明，但即使為ρ通道型（ρ型） 之薄膜電晶體，也可發揮同樣效果。在該情況，譬如可使 用由硼及其他ΙΠ族元素形成之ρ型雜質。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明之第丨實施形態之薄膜電晶體之構成之 截面圖。 圖2係測定具有不同磷濃度之源極•汲極層之薄膜電晶 體之切斷電流（a)與接通電流（b)之圖表。 圖3係表示本發明之第1實施形態之薄膜電晶體之電流電 壓特性之圖表。 圖4係表示本發明之第1實施形態之薄膜電晶體之電流電 128064.doc -24· 200908332 壓特性之圖表⑷、接通部之擴大圖(b)、切斷部之擴大圖 (C)。 圖5係表示本發明之第1實施形態之薄膜電晶體之其他例 之截面圖。 圖6係表示具有本發明之第1實施形態之薄獏電晶體之顯 示裝置之構成之截面圖。 圖7(a)-(d)係表示本發明之第丨實施形態之薄膜電晶體之 製造方法之製造步驟截面圖（其丨）。 圖8(e)、8(f)係表示本發明之第1實施形態之薄膜電晶體 之製造方法之製造步驟載面圖（其2)。 圖9係表示本發明之第2實施形態之薄膜電晶體之構成之 截面圖。 圖1 〇係表示習知薄膜電晶體之構成之截面圖。 圖11係表示在源極•汲極層上分別使用微結晶矽層與非 晶質矽層時之薄膜電晶體之電流電壓特性之圖表。 圖12係表示在源極•汲極層上分別使用高濃度雜質層與 低濃度雜質層時之薄膜電晶體之電流電壓特性之圖表。 【主要元件符號說明】 1 薄膜電晶體 2 基板 3 閘極電極 4 閘極絕緣膜 5 通道層 6 通道保護層 128064.doc -25- 200908332 7 源極層 7a 第1矽層 7b 第2矽層 8 汲極層 8a 第1矽層 8b 第2矽層 9 源極電極 10 >及極電極 11 純化膜 20 顯示裝置 21 層間絕緣膜 21a 連接孔 22 有機EL元件 23 下部電極 24 絕緣膜圖案 25 有機層 26 上部電極 101 薄膜電晶體 102 基板 103 閘極電極 104 閘極絕緣膜 105 通道層 106 通道保護層 107 源極層 128064.doc 26 200908332 108 汲極層 109 源極電極 110 汲·極電極 111 鈍化膜 a 第1矽層 b 第2矽層

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Claims (1)

1. 200908332 十、申請專利範圍： 】·二種:膜電晶體，係在基板上將閉極電極、_絕緣 序積層源極層㈣順序或與此相反之順 I而成者；其特徵在於： 為係由以於前述通道層側相較他方 主又之方式含有雜質之矽層構成。 2· ί:Ϊ:二=電晶體，其”述源極.汲極層係由 低濃度之濃=:該雜質係具有愈往前述通道層愈為 求項1之薄獏電晶體中，其中前述薄膜電晶體為η通 包括矽^薄膜電晶體’其中前述源極·汲極層，係 曲"，切層係由含有愈往前述通道層愈為階段性 低=度之雜質的複數層所構成。 5· 1:ΐ:Γ薄骐電晶體’其中前述源極·没極層，係 雜質之第2之第1石夕I、及相較該第1石夕層含有高濃度之 雜員之第2碎層所棋；、· 第J矽層 成，其配置成前述通道層側為前述 6 ·如凊求項5之薄膜雷曰μ 、電s曰體，其中前述第1矽層由微結晶矽 層構^前述第2石夕層由非晶質石夕層構成。 I =涛膜電晶體之製造方法’其係製造在基板上將閘極 極、’’邑緣犋 '通道層' 及源極·汲極 或與之相反之順序積層而成之薄膜電晶體者，其特S 於· 128064.doc 200908332 藉由源極’没極層之雜質濃度’控制前述薄膜電晶體 之特性。 8.如。月求項7之溝膜電晶豸之製造方法，纟中在形成前述 源極.没極層之步驟中，形成由含有與前述通道層側相 比他方為低濃度之雜質的石夕層所構成之該源極•沒極 層0 9’ 裝置’係將在基板上由閘極電極、閘絕緣膜、 f 通道層 '及源極•液極層以該順序或與之相反之順序積 層而成之相電晶體，及連接於該薄膜電晶體之顯示元 件排歹】形成於基板上而成；其特徵在於： 該源極· ί及極層， 為低濃度之方式含有 係由以於通道層側之雜質相較他方 雜質之矽層所構成。

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