200935521 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（TFT)及其製造方法，更 詳言之’係關於具備由微結晶矽構成的通道層之薄膜電晶 ' 體及其製造方法。 【先前技術】 φ 作爲適用於顯示裝置之發光元件之一例，已知有具有 有機化合物的薄膜層積構造之有機EL (電致發光）發光 元件（OLED )。有機EL發光元件，係薄膜之自發光型元 件，因爲具有低驅動電壓、高解析度、高視角、以即可顯 示全彩之優異特徵，所以有種種應用檢討促進其實用化。 例如，對於可攜終端機、產業用計測器、家庭用電視等之 應用。 於EL發光之控制，有在各畫素設置TFT作爲驅動電 〇 晶體之主動矩陣方式。圖1顯示使用於主動矩陣方式之從 前之有機EL發光元件。有機EL發光元件100，具備具 有：玻璃基板101、玻璃基板101上之閘極電極102、閘 極電極102上之閘極絕緣層103、閘極絕緣層103上之本 質（intrinsic)非晶矽層（a-Si)層104、本質a-Si層104上之 η型a-Si層105、η型a-Si層105上之源極電極106及汲 極電極107之TFT110。此外，有機EL發光元件1〇〇進而 具備：TFT 110上之層間絕緣層121、層間絕緣層121上 之下部電極，且通過貫孔122與汲極電極1〇7連接的下部 -4- 200935521 電極123、下部電極123上之有機發光層124、及有機發 光層124上之透明電極125。 玻璃基板101亦可爲塑膠等絕緣基板。閘極電極102 藉由光蝕刻法等被圖案化爲所希望的形狀。材料爲鉻等金 屬，膜厚爲25nm程度。閘極絕緣層103係藉由濺鍍法形 成的SiN、Si02、SiNxOy等絕緣體。膜厚爲l〇〇nm程度。 本質a-Si層104係藉由電漿CVD法堆積50nm程度，η型 a-Si層105係藉由電漿CVD法等堆積l〇nm程度。源極電 極106及汲極電極107，係於η型a-Si層105上將鉻等藉 由濺鍍而蒸鍍25nm程度後，使用光蝕刻法圖案化爲所要 的形狀而得。η型a - S i層1 0 5係以如此得到的源極電極 106以及汲極電極107之鉻圖案作爲遮罩，圖案化成爲與 源極電極106以及汲極電極107相同的尺寸。此時要注意 本質a-Si層104不要被削入是很重要的。 有機EL發光元件100，如以下所述地動作。當影像 訊號（未圖示）被傳來時，於控制1C或者控制用 TFT (均未圖示）被變換爲適切的控制訊號，被傳至閘極電極 102。該訊號超過TFT 110的閾値時，TFT 110的通道層 之本質a-Si層104成爲導通狀態，汲極電極107的電位 接近源極電極106的電位。源極電極106藉由配線（未圖 示）成爲接地電位，此外透明電極12 5，藉由配線（未圖 示）被連接於5V等之電位。亦即，於有機發光層124之 兩端間被施加5V之電位，而發出光。又，TFT 110不止 於有機EL也可作爲LCD用。 200935521 圖2僅顯示圖1之有機EL發光元件所具備之a_Si TFT。a-Si TFT 110其通道層藉由a-Si所構成，不需要 L T P S (低溫多晶矽）所必要的多結晶化製程。此外，使 用a-Si TFT的場合，能夠以4枚光蝕刻遮罩形成TFT， 單位成本之表現優良。因此，大面積化很容易，參差不齊 也很少，而且具有能以低成本來製造的優點。然而，a_Si TFT 110有以下2個缺點。使電流流動而驅動時，會有閾 φ 値變動畫質劣化的這一點’以及移動度很小使電流流動的 能力很低’爲了提高驅動的有機EL的畫質或者爲了提高 精細度，必須要使畫素尺寸縮小，但是TFT的尺寸不能 夠太過縮小，在畫素尺寸上有個界限這一點。使用a-Si TFT的話移動度爲〇.5cm2/Vs以下，但爲了驅動有機EL 發光元件之TFT的移動度，最好是icm2/vs以上，特別 是在與閘極絕緣層之界面最好是1 cm2/Vs以上。 以上的缺點只要在通道層使用多結晶矽即可減低，但 〇 是藉由a- S i構成通道層的優點則無法得到。在此，如 a-Si太陽電池業者自很久以前即已知道的，應該可以利用 藉由選擇a-Si層形成的製程條件而形成微結晶化之a_Si 。然而’使用此技術製造被使用於有機EL發光元件的 TFT並沒有成功例。 例如，在非專利文獻1，顯示，藉由P E C V D (電漿化 學氣相沈積）法形成被微結晶化的a-Si亦即微結晶砂之 TFT之例。於圖3顯示該例。TFT3 00，具備：玻璃基板 1 〇 1、玻璃基板1 0 1上之閘極電極1 02、閘極電極1 〇2上 -6 - 200935521 之閘極絕緣層103、閘極絕緣層l〇3上之微結晶矽層層 304、微結晶矽層304上之η型a-Si層105、η型a-Si層 105上之源極電極106及汲極電極1〇7。TFT3 00即使通道 層不是a-Si而是微結晶矽，但還是有閾値變動的缺點， ' 而且移動度比a- S i還要小。非專利文獻1之作者群，發 ' 現其理由在於使微結晶矽成膜之PECVD的製程條件，在 與閘極絕緣層103之界面附近的區域304A，有200埃 φ ( A )程度是成爲a-Si。總之，通道層並不是由充分微結 晶化的a-Si所構成。 此外，於非專利文獻2，具備藉由微結晶矽構成通道 層的TFT之顯示器，克服a-Si之缺點，顯示適於大型顯 示器應用，但是此微結晶矽，係使a-Si經過以雷射進行 退火處理等複雜的步驟而製作的。此外，亦有記載著此微 結晶矽之結晶分率爲7 0 %。 此外，於專利文獻1，記載著作爲在矽之氮化物層上 〇 形成微結晶矽層的方法，在形成微結晶矽層之前’對矽之 氮化物層施以電漿處理（參照專利文獻1之段落002 1〜 0023 )。雖有記載根據此方法的話可以比a-Si層更往微 結晶矽層的微結晶化上前進（參照專利文獻段落 0024)，但是結晶分率，顯示例如在以氫氣爲反應氣體之 電漿處理的場合約爲50%，使用其他反應氣體的場合約爲 70%前後之結果（參照專利文獻1段落0029〜003 1 )。此 由非專利文獻1之見解可知，在與絕緣層（矽之氮化物 層）之界面附近的區域不被微結晶化，仍是a-Si。 -7- 200935521 此外，在專利文獻2，記載著以氫氣稀釋率200以上 之條件形成矽膜，將氫氣稀釋率變更爲2〜100，藉由在 先前形成的矽膜上繼續成膜而形成微結晶矽層之方法（參 照專利文獻2段落0030)，但顯示結晶分率最高也只有 ' 70%之結果（參照專利文獻2段落0042 )。專利文獻3也 ' 有相同的揭示。 本發明係有鑑於這樣的問題點而完成者，其第1目的 φ 在於提供廉價地製造具備由微結晶矽所構成的通道層之薄 膜電晶體。 此外，其第2目的在於提供驅動中的閾値變動很小且 移動度高，廉價之薄膜電晶體。
[專利文獻1]日本專利特開2007-221137號公報 [專利文獻2]日本專利特開平6- 1 9670 1號公報 [專利文獻3]日本專利特開平8- 1 48690號公報 [非專利文獻 1]C. Y. Wu et al，“The Structure of ❹ Hydrogenated M i c ro c r y s t al 1 i n e Silicon ( μ c - S i: H) TFT
Deposited by PECVD,” IDW’06, pp. 765-768 [非專利文獻 2]T. Arai et al, “Micro Silicon Technology for Active Matrix OLED Display,” SID07 DIGEST, p. 1370 【發明內容】 爲了達成這樣的目的，本發明之第1態樣，係薄膜電 晶體之製造方法’其特徵爲包含：於閘極絕緣層之形成 -8 - 200935521 後，將前述閘極絕緣層之表面按預先決定之時間通以氫氣 進行電漿處理之電漿處理步驟，及在前述電漿處理步驟之 繼續中，於前述閘極絕緣層上，導入原料氣體形成藉由微 結晶矽構成的通道層之通道層形成步驟。 ' 此外，本發明之第2態樣，係如第1態樣，特徵爲前 ' 述預先決定的時間，係於前述通道層形成步驟，導入原料 氣體得到一定的粒子尺寸以上的微結晶矽的前處理時間。 φ 此外，本發明之第3態樣，係如第2態樣，特徵爲進 而包含：於絕緣基板上，形成閘極電極以及前述閘極電極 上之前述閘極絕緣層之步驟，及於前述通道層上，形成η 型非晶矽層以及前述η型非晶矽層上之金屬電極之步驟。 此外，本發明之第4態樣，係如第2態樣，特徵爲進 而包含：於絕緣基板上，形成閘極電極以及前述閘極電極 上之前述閘極絕緣層之步驟，及於前述通道層上，形成ρ 型非晶矽層以及前述Ρ型非晶矽層上之金屬電極之步驟。 φ 此外，本發明之第5態樣，係薄膜電晶體之製造方 法，其特徵爲包含：於閘極絕緣層之形成後，於前述閘極 絕緣層上形成籽晶（seed)之籽晶形成步驟，及將前述閘極 絕緣層與前述籽晶的表面按預先決定之時間通以氫氣進行 電漿處理之電漿處理步驟，及在前述電漿處理步驟之繼_ 中，於前述閘極絕緣層與前述籽晶上，導入原料氣體形成 藉由微結晶矽構成的通道層之通道層形成步驟。 此外，本發明之第6態樣，係如第5態樣，特徵爲前 述預先決定的時間，係於前述通道層形成步驟，導入原料 -9 - 200935521 氣體得到一定的粒子尺寸以上的微結晶矽的前處理時間。 此外，本發明之第7態樣，係如第6態樣，特徵爲前 述籽晶形成步驟，係包含：於前述閘極絕緣層上，使以氫 氣稀釋的原料氣體進行電漿分解，形成上層部成爲微結晶 ' 矽的膜厚以上之籽晶用矽層之籽晶用矽層形成步驟，及圖 ' 案化前述籽晶用矽層，形成點圖案或線圖案之籽晶的圖案 化步驟。 φ 此外，本發明之第8態樣，係如第7態樣，特徵爲於 前述電漿處理步驟之前，進而包含雷射照射前述籽晶的胃 射照射步驟。 此外，本發明之第9態樣，係如第6態樣，特徵爲前 述籽晶形成步驟，係包含：於前述閘極絕緣層上形成溝g (trench)，使以氫氣稀釋的原料氣體進行電漿分解，將上 層部成爲微結晶矽的膜厚以上之籽晶用矽層埋入前述溝渠 之之籽晶用矽層形成步驟，及蝕刻前述籽晶用矽層，胃％ 〇 前述溝渠內殘留前述籽晶用矽層而形成籽晶的蝕刻歩驟。 此外’第1 0態樣，係如第9態樣，特徵爲前述溝渠 的大小爲表面積爲〇·5μπι平方以上3·5μιη平方以下，深 度在1 OOnm以上。 此外，本發明之第1 1態樣，係如第9態樣，特徵爲 於前述電漿處理步驟之前’進而包含雷射照射前述释晶的 雷射照射步驟。 此外’本發明之第12態樣，係如本發明之第1丨熊 樣’特徵爲前述溝渠的大小爲表面積爲〇·5μΙη平方以上 -10- 200935521 3μιη平方以下，深度在30nm以上。 此外，本發明之第13態樣，係如本發明之第1至第 12態樣之任一，特徵爲前述原料氣體，係较氫化物之氣
Hrftl 體。 此外’本發明之第14態樣’係具備：絕緣基板、前 ' 述絕緣基板上的閘極電極、前述閘極電極上的閘極絕緣 膜、前述閘極絕緣膜上的通道層、前述通道層上的非晶砂 φ 層、及前述非晶矽上的金屬電極之薄膜電晶體。前述通道 層，由與前述閘極絕緣層之界面起，到與前述非晶砂層之 界面爲止，係由微結晶矽所構成。 此外’本發明之第1 5態樣’係如本發明之第1 4態 樣，特徵爲前述非晶矽層，係η型非晶矽層。 此外’本發明之第1 6態樣’係如本發明之第14態 樣，特徵爲前述非晶矽層，係ρ型非晶矽層。 此外’本發明之第17態樣’係具備：絕緣基板、前 ❹ 述絕緣基板上的閘極電極、前述閘極電極上的閘極絕緣 膜、前述閘極絕緣膜上的通道層、前述通道層上的非晶矽 層、及前述非晶矽上的金屬電極之薄膜電晶體，其特徵 爲··前述通道層，係藉由申請專利範圍第iK；!〗項之任一 ' 項之製造方法所製造。 根據本發明，使閘極絕緣層之表面以氫氣充滿而以電 漿活化，藉由在該狀態導入矽氫化合物而電漿分離，可以 廉價地製造從與閘極絕緣層之界面具備藉由微結晶矽所構 成的通道層之薄膜電晶體。這樣的薄膜電晶體，驅動中之 -11 - 200935521 閾値變動很小且移動度高。 【實施方式】 以下，參照圖面詳細說明本發明之實施型態。對相同 於前述圖面所示之構成要素者，賦予同一符號。 (實施形態1 ) 圖4係相關於本發明之薄膜電晶體。薄膜電晶體 400，具備··玻璃基板101 (相當於「絕緣基板」）、玻 璃基板101上之閘極電極102、閘極電極102上之閘極絕 緣層103、閘極絕緣層103上之本質微結晶矽層層404 (相當於「通道層」）、本質微結晶矽層404上之η型 a-Si層105、η型a-Si層105上之源極電極106及汲極電 極107、保護層408。保護層408係以濺鍍、CVD等形成 之 Si02、SiN 等。 薄膜電晶體400，其本質微結晶矽層404，從與閘極 絕緣層103之界面起至與η型a-Si層105之界面爲止係 藉由本質微結晶矽所構成，與從前結晶分率低’於與閘極 絕緣層103之界面係a-Si者有所不同。本發明之薄膜電 晶體係其驅動中之閾値變動很小且移動度很高者將在後述 之實施例揭示。 薄膜電晶體400所具備之本質（intrinsic)微結晶矽層 404可以由如下之方式形成。在閘極絕緣層103之形成 後，將閘極絕緣層1 03之表面，跨預定時間使氫氣流過而 -12- 200935521 進行電漿處理。接著，在繼續電漿處理的期間，導入原料 氣體使由本質微結晶所構成的本質微結晶層404形成於閘 極絕緣層103上。微結晶矽，譬如說在氫之大海中使矽活 化而凝聚形成的，所以此方法，使閘極絕緣層（103)之 表面布滿氫而活化，在該狀態下導入矽者，可以從與閘極 絕緣層之界面廉價地製造具備藉由微結晶矽所構成的通道 層之薄膜電晶體。此於非晶質TFT之製造裝置，可以藉 由改變a-Si層形成之製程條件而實施。原料氣體，係僅 由Si與Η所構成的矽氫化合物之氣體，例如係單矽烷、 二矽烷或三矽烷。適切者爲單矽烷（SiH4)氣體。 又，於圖4顯示η型a-Si層105，但亦可爲p型a-Si 層。通道層，顯示藉由本質微結晶矽所構成者，亦可而被 摻雜者。 實施例1 -1 φ 製作圖4所示之薄膜電晶體。閘極絕緣層103之電漿 處理，係將玻璃基板 101加熱至 20(TC ，使氫氣以 300mTorr之壓力條件120sccm之流量流入，以50mW/cm2 施加27MHz之高頻進行30分鐘程度。加熱溫度亦可爲 1 00 °C〜3 00 t。本質微結晶矽層404在不關掉電漿處理而 繼續之狀態下以5Sccm導入SiH4氣體形成薄膜。成膜時 間以膜厚成爲2 5 Onm程度的方式調整，爲3 0分鐘程度。 接著形成50〜lOOnm之a-Si層105。 評估此 TFT之特性，移動度爲 3cm2/Vs，閾値爲 -13- 200935521 3.2V。此外，微結晶之粒子尺寸爲29nm。這樣的移動度 對不是a-Si而是結晶分率極高的微結晶矽而言係被預期 之値，所以可知只要適切進行使用氫氣之電漿處理而形成 本質微結晶矽的話，可以從閘極絕緣層之界面立刻形成微 _ 結晶矽。此外，對此TFT以Vgs = 30V、60°C之條件評估 ' 閾値變動時，經過1 0 0 〇小時後變動値爲〇. 4 3 V相當的 小，在信賴性上也沒有問題。 φ 其次，針對使用氫之電漿處理的條件加以檢討。圖5 顯示微結晶矽的粒子尺寸與電漿處理之前處理時間及頻率 之關係。此係針對前述之實施例與改變電漿處理的條件而 製作的樣品來測定粒子尺寸之結果。可知頻率隨著 13.56MHz、27MHz、66MHz、100MHz 而增力口，對閘極絕 緣層之前處理時間很短的情況下，粒子尺寸即會飽和。 此處所謂「前處理時間」係對閘極絕緣層之電漿處理 的時間。亦即，爲了提高生產率，最好以更高頻進行電漿 馨 處理。作爲微結晶砂粒子尺寸超過10〜20nm的話移動度 超過3cm2/Vs，對TFT的驅動而言是充分的，所以可以用 粒子尺寸超過20nm的時間來作爲評估生產率的一個參 考。頻率爲13.56MHz的場合導入SiH4氣體前必須要30 分鐘之氫氣處理，但在100MHz的場合該前處理時間可以 縮短爲8分鐘程度。 最後，圖6顯示粒子尺寸與電漿處理之電漿處理時間 以及功率之關係。使功率亦即供產生電漿而投入的高頻電 力提高至 20mW/cm2、50mW/cm2、100mW/cm2 的話，在很 -14- 200935521 短的前處理時間’可以使閘極絕緣層的表面成爲可形成具 有必要的粒子尺寸之微結晶矽的狀態’可以提高生產率。 藉由如此般適當選擇電漿處理的頻率與功率，可以藉 由預先決定的前處理時間形成具有一定粒子尺寸的微結晶 砂。 ' 又，前述粒子尺寸係藉由粉末X線繞射法來測定。 亦即，使用X線繞射圖案所示之峰値之繞射角α、半高 φ 寬Β以及測定波長λ的話，粒子尺寸以下式表示。 t=0.9X/Bcosa 粒子尺寸，較佳者爲20〜30 nm。 此外，前述流量單位「seem」係標準狀態（latm、25 °C )下規格化的單位，意思爲standard cc/miη。 實施例1-2 將實施例1-1之η型a-Si層105製作爲ρ型a-Si層 〇 之薄膜電晶體。此TFT移動度爲2.7cm2/Vs，閾値爲 3.1V。粒子尺寸，與實施例1相同。評估可信賴性的結 果，閾値變動爲〇·3 9V相當地小，並不會有問題。 (實施形態2 ) 相關於實施型態2之薄膜電晶體，具有與相關於實施 型態1的薄膜電晶體相同的構造，但其製造方法不同。 薄膜電晶體400所具備之本質（intrinsic)微結晶砍層 404’在實施型態2可以由如下之方式形成。在閘極絕緣 -15- 200935521 層103形成後，電漿分解以氣氣稀釋的原料氣體，形成一 定膜厚以上之籽晶用矽層。籽晶用矽層’如非專利文獻1 所揭示的，在與閘極絕緣層1〇3之界面附近之區域有未被 微結晶化的可能性，以至少上層部係微結晶化矽的方式選 ' 擇膜厚。其次，藉由光蝕刻法圖案化此籽晶用矽層，形成 點圖案（dot pattern)或者線圖案（line pattern)。其次， 將點圖案或者線圖案以及閘極絕緣層1〇3之表面，跨預定 φ 時間使氫氣流過而進行電漿處理。接著，在繼續電漿處理 的期間，導入原料氣體使由本質微結晶所構成的本質微結 晶層404形成於閘極絕緣層103上。本質微結晶矽層404 形成後，籽晶其全體成爲微結晶矽。此製造方法，於非晶 質TFT之製造裝置，可以藉由改變a-Si層形成之製程條 件而實施。原料氣體，係僅由Si與Η所構成的矽氫化合 物之氣體，例如係單矽烷、二矽烷或三矽烷。適切者爲單 矽烷（SiH4)氣體。 參 又，於圖4顯示η型a_Si層105，但亦可與實施型態 1同樣’爲P型a-Si層。通道層，顯示藉由本質微結晶矽 所構成者，亦可而被摻雜者。 實施例2-1 以實施型態2之製造方法製作圖4所示之薄膜電晶 體。籽晶用矽層係藉由電漿分解而形成的，將玻璃基板 101加熱至 200 °C ，使氫氣以 3 00mTorr之壓力條件 120sccm之流量流入，使SiH4氣體以5sccm流入，以 -16 - 200935521 5 OmW/cm2施加27MHz之高頻而進行的。加熱溫度亦可爲 1 0 0 °C ~ 3 0 0 °c ° 籽晶之圖案化，通常藉由光蝕刻法進行。圖7之 (A)係籽晶（seed)之圖案化後之側面圖，（B)係圖案化 點圖案（dot pattern)時之平面圖，（C)係圖案化線圖案時 ' 之平面圖。圖7(b)之點係以矩形表示，但爲圓形的場合於 後述之測定也可得到同樣的效果。寬幅爲 0 ，膜厚爲z = 30nm，間隔爲\ν = 50μιη。點圖案的場合之Xi 方向的點間隔，爲與間隔w相同之値。點圖案701或線 圖案702以及閘極絕緣層103之電漿處理，係將玻璃基板 101加熱至 200 °C ，使氫氣以 300mTorr之壓力條件 120sccm之流量流入，以50mW/cm2施加27MHz之高頻進 行3分鐘程度。加熱溫度亦可爲1〇〇 °C〜300 °C。本質微 結晶矽層404在不關掉電漿處理而繼續之狀態下以5sCCm 導入SiH4氣體形成薄膜。成膜時間以膜厚成爲250nm程 〇 度的方式調整，爲30分鐘程度。接著形成50〜l〇〇nm之 η 型 a-Si 層 1 05。 評估此TFT之特性’移動度爲3.3cm2/Vs ’閾値爲 3.0V。此外，微結晶之粒子尺寸爲29nm。這樣的移動度 對不是a-Si而是結晶分率極高的微結晶矽而言係被預期 之値，所以可知只要適切進行使用氫氣之電漿處理而形成 本質微結晶矽的話’可以從閘極絕緣層之界面立刻形成微 結晶矽。此外，對此TFT以 Vgs = 30V、60°C之條件評估 閾値變動時，經過1〇〇〇小時後變動値爲〇.4V相當的小’ -17- 200935521 在信賴性上也沒有問題。此外，在使用雷射退火之LTPS 技術所製作之TFT會見到的洩漏電流也不產生。 圖8顯示點圖案的籽晶大小與微結晶矽層的粒子尺寸 之關係。間隔w爲50μηι。隨著點圖案（籽晶用矽層）之 厚度爲 20nm、30nm、50nm地增加，粒子尺寸也增加。 又，籽晶用矽層之成膜時間以1至1.2 A /s之速率爲參 考，爲3至10分鐘。 φ 圖9顯示點圖案的間隔w與微結晶矽層的粒子尺寸 之關係。寬幅爲xi=yi = 2pm。膜厚z爲20nm的場合，可 知增加間隔w的話，微結晶矽之粒子尺寸急速降低。粒 子尺寸之參差不齊，係點間隔w於50〜75 μιη的範圍，於 膜厚ζ爲20nm的場合，平均粒子尺寸達到30〜50%，但 是在點厚度z爲30〜50nm的場合，良好地被控制在平均 粒子尺寸之10%程度。 點圖案及線圖案之配置，只要不與閘極電極102重疊 ❹ 就不會對TFT的特性有不良影響。 其次，針對使用氫之電漿處理的條件加以檢討。圖 10顯示微結晶矽的粒子尺寸與電漿處理之前處理時間及 頻率之關係。此係針對前述之實施例與改變電漿處理的條 件而製作的樣品來測定粒子尺寸之結果。寬幅爲 Χι=Υι = 2μιη，膜厚爲z = 30nm，間隔爲νν = 50μιη。可知頻率 隨著 13.56MHz、27MHz、66MHz、100MHz 而增加，對閘 極絕緣層之前處理時間很短的情況下，粒子尺寸即會飽 和。針對不設籽晶而製作的樣品，比較顯示微結晶矽之粒 -18- 200935521 子尺寸與電漿處理之前處理時間及頻率之關係之圖5與使 用實施型態2的製造方法之圖1〇的結果，可知藉由籽晶 的存在可以使前處理時間縮短到1 / 1 〇以下。 實施例2-2 ' 形成圖7所示之點圖案及線圖案後，對其進行準分子 雷射（ 550nm)之照射。照射500mJ/cm2以上的話，於接 U 下來敘述之測定二者得到同樣的結果。 圖1 1顯示籽晶的厚度z與粒子尺寸之關係。間隔w 爲 50μΐη。隨著厚度 z 由 5nm、10nm、20nm、50nm 逐漸 增大，粒子尺寸也變大，厚度z爲lOnm以上超過20nm 充分被微結晶化。與圖8比較的話，可知藉由進行雷射照 射能夠以更小的厚度z微結晶化。 圖12顯示點圖案的間隔w與微結晶矽層的粒子尺寸 之關係。寬幅爲Χι=Υι=2μιη。可知厚度z爲lOnm以上粒 Q 子尺寸超過20nm，間隔w直到75μιη程度爲止微結晶性 都沒有問題。在點圖案的情況會有z = 5nm時爲50%程 度，z=10nm以上時爲10%程度之粒子尺寸的參差不齊， 但是替代點圖案而使用線圖案的話，分別被改善爲20%程 度與5%程度。 (實施形態3) 相關於實施型態3之薄膜電晶體，與實施型態1及2 同樣係圖4所示的構造，但其製造方法不同。於閘極絕緣 19- 200935521 層103之形成後，於閘極絕緣層i〇3上藉由光蝕刻法等形 成一定大小之溝渠。亦可按壓壓模而形成。接著電漿分解 以氫氣稀釋的原料氣體，以溝渠被埋入的方式形成籽晶用 矽層。接著，蝕刻籽晶用矽層，僅於溝渠內殘留籽晶用矽 層而形成籽晶。籽晶，如非專利文獻1所揭示的，在與閘 _ 極絕緣層1〇3之界面附近之區域有未被微結晶化的可能 性，以至少上層部係微結晶化矽的方式選擇溝渠的深度。 φ 其次，將籽晶及閘極絕緣層103之表面，跨預定時間使氫 氣流過而進行電漿處理。接著，在繼續電漿處理的期間， 導入原料氣體使由本質微結晶所構成的本質微結晶層404 形成於閘極絕緣層1 03上。除了活化界面以外，藉由預先 設置上層部爲微結晶矽之籽晶，可以廉價地製造具備由與 閘極絕緣層之界面起藉由微結晶矽構成的通道層之薄膜電 晶體。此製造方法，於非晶質TFT之製造裝置，可以藉 由改變a-Si層形成之製程條件而實施。原料氣體，係僅 ❷ 由Si與Η所構成的矽氫化合物之氣體，例如係單矽烷、 二矽烷或三矽烷。適切者爲單矽烷（SiH4)氣體。 實施例3 -1 製作圖4所示之薄膜電晶體。圖13爲溝渠之側面 圖。條件爲 χ = 2μιη，y=100nm，λν = 50μιη。好晶用砂層係 藉由電漿分解而形成的，將玻璃基板101加熱至200 °C， 使氫氣以300mTorr之壓力條件120sccm之流量流入，使 SiH4氣體以5sccm流入，以50mW/cm2施加27MHz之高 -20- 200935521 頻而進行的。堆積了 ο.ίμηι程度。加熱溫度亦可爲ioot 〜300。(：》籽晶用矽層之蝕刻，係導入以氬氣稀釋的四氟 甲烷氣體，藉由電漿蝕刻而進行。於溝渠以外之區域最好 是閘極絕緣層103外露於表面’觀察閘極絕緣層103上之 光吸收資料而控制蝕刻。籽晶1201以及閘極絕緣層103 ' 之電漿處理，係將玻璃基板101加熱至200°C，使氫氣以 300mTorr之壓力條件120sccm之流量流入，以50mW/cm2 φ 施加27MHz之高頻進行3分鐘程度。加熱溫度亦可爲 100 °C〜300 °C。本質微結晶矽層404在不關掉電漿處理而 繼續之狀態下以5sccm導入SiH4氣體形成薄膜。成膜時 間以膜厚成爲2 5 0nm程度的方式調整，爲30分鐘程度。 接著形成50〜100nm之η型a-Si層105。 評估此TFT之特性，移動度爲3.2cm2/VS，閾値爲 2.9V。此外，微結晶之粒子尺寸爲26nm。這樣的移動度 對不是a-Si而是結晶分率極高的微結晶矽而言係被預期 〇 之値，所以可知只要適切進行使用氫氣之電漿處理而形成 本質微結晶矽的話，可以從閘極絕緣層之界面立刻形成微 結晶矽。此外，對此TFT以Vgs = 30V、60°C之條件評估 閾値變動時，經過1 0 0 0小時後變動値爲0.4 1 V相當的 小，在信賴性上也沒有問題。 圖14顯示溝渠的寬幅X與微結晶矽層的粒子尺寸之 關係。間隔w爲5〇μπΐ。深度爲50nm的場合，寬幅X爲 1 μιη程度時取得最大値，此時之粒子尺寸爲1 2nm。另一 方面y爲l〇〇nm的場合’當X超過〇.5μηι的話粒子尺寸 -21 - 200935521 超過20nm，即使增加x粒子尺寸的減低 3. 5 μιη的話粒子尺寸變小。 圖15顯示溝渠的深度y與微結晶矽層 關係。X爲〇·5μπι以上，粒子尺寸之對y的 ' 同的傾向，y超過lOOnm的話粒子尺寸不會 • 變。 此外關於間隔w進行種種調查。在進行 φ 5μιη<κ<200μιη之範圍，任一場合均得到與 相同的數據。此外，即使不避開閘極電極而 上部形成溝渠的場合，也不會有問題。這表 機配置，沒有必要配合TFT的構造而設計溝 其次，針對使用氫之電漿處理的條件 16顯示微結晶矽的粒子尺寸與電漿處理之 頻率之關係。此係針對前述之實施例與改變 件而製作的樣品來測定粒子尺寸之結果。 Q 13·56ΜΗζ、27MHz、66MHz、100MHz 而增 緣層之前處理時間很短的情況下，粒子尺寸 在實施狀態1顯示於圖5之不設置籽晶而製 比較的話’可知藉由籽晶的存在而可以使前 短至1 /1 〇以下。 實施例3 - 2 形成圖13所示之籽晶後，對籽晶進 (5 5 0nm )之照射 也很少，超過 的粒子尺寸之 依存性顯示相 見到較大的改 實驗之 5 0 μιη的場合 到閘極電極的 示溝渠可以隨 渠圖案。 加以檢討。圖 前處理時間及 電漿處理的條 可知頻率隨著 加，對閘極絕 即會飽和。與 作的樣品進行 述處理時間縮 行準分子雷射 -22- 200935521 圖17顯示籽晶的寬幅χ與粒子尺寸之關係。間隔w 爲50μηι。可知與圖14所示之不進行雷射照射的場何不 同，深度y爲30nm，而χ爲0.5μπι至3μιη的範圍內粒子 尺寸超過20nm’可以在淺的溝渠得到安定的微結晶矽。 此對於量產時之生產率提高很有效。通常，使用雷射的場 合，爲了得到膜的均勻性雷射照射光之均一性是重要的技 術要素。在相關於本發明之製造方法，膜的均一性在雷射 照射後之成膜時可以得到，所以雷射照射時之均一性沒有 問題。現在，於本實施例，關於膜內之均一性或者TFT 之洩漏電流被認爲沒有問題。此情形在量產製造上，在生 產率以及成本的角度來看有非常大的優點。此外，雷射照 射對粒子尺寸與電漿處理之前處理時間之間的關係（圖 1 6 )並沒有特別造成大的影響。 圖18顯示籽晶的深度y與微結晶矽層的粒子尺寸之 關係。間隔w爲5 0 μ m。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示使用於主動矩陣方式之從前之有機EL發 光元件。 圖2僅顯示具備圖1之有機EL發光元件之TFT。 圖3係顯示由PECVD (電漿化學氣相沈積法）形成 微結晶矽之TFT之例。 圖4係顯示相關於本發明之薄膜電晶體。 圖5顯示粒子尺寸與電漿處理之前處理時間及頻率之 -23- 200935521 關係。 圖6顯示粒子尺寸與電漿處理之前處理時間及功率之 關係。 圖7之（A)係好晶（seed)之圖案化後之側面圖， (B)係圖案化點圖案（dot pattern)時之平面圖，（C)係 ' 圖案化線圖案時之平面圖。 圖8顯示點圖案的籽晶大小與微結晶矽層的粒子尺寸 @ 之關係。 圖9顯示點圖案的間隔w與微結晶矽層的粒子尺寸 之關係。 圖10顯示微結晶矽的粒子尺寸與電漿處理之前處理 時間及頻率之關係。 圖1 1顯示籽晶的厚度z與粒子尺寸之關係。 圖12顯示點圖案的間隔w與微結晶矽層的粒子尺寸 之關係。 〇 圖1 3爲溝渠之側面圖。 圖14顯示溝渠的寬幅X與微結晶矽層的粒子尺寸之 關係。 圖15顯示溝渠的深度y與微結晶矽層的粒子尺寸之 關係。 圖16顯示微結晶矽的粒子尺寸與電漿處理之前處理 時間及頻率之關係。 圖17顯示籽晶的寬幅X與粒子尺寸之關係。 圖18顯示籽晶的深度y與微結晶矽層的粒子尺寸之 -24- 200935521 關係。 【主要元件符號說明】 100 :有機EL發光元件 1 :玻璃基板 _ 1 0 2 :閘極電極 103:閛極絕緣層 0 104:本質非晶较層（a-Si)層 105 : η 型 a-Si 層 1 0 6 :源極電極 1 0 7 :汲極電極 110： TFT 1 2 1 :層間絕緣層 122 :貫孔 123 :下部電極 Q 124 :有機發光層 1 2 5 :透明電極 400 :薄膜電晶體 4 04 =本質微結晶矽層層 408 :保護層 -25-