[发明专利]薄膜晶体管以及使用该薄膜晶体管的有机EL显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及含有Si、Ge的薄膜晶体管以及使用该薄膜晶体管的有机EL显示装置。

背景技术

作为可以适用于有机EL显示装置或液晶显示装置等的外围电路的高迁移率的薄膜晶体管(以下称为“TFT”)，有半导体层使用了多晶硅的多晶硅TFT。尤其有为了在更低的温度下形成TFT而使用导入了Ge的多晶SiGe作为半导体层的方法。在日本专利申请JP-A-2002-231958中披露了为了提高迁移率特性而在晶界上偏析Ge的结构。

但是，在背景技术中，难以在低温下形成显示高迁移率的多晶SiGe膜。因此，难以在软化温度较低的廉价玻璃基板上形成元件。为了解决该问题，有使用激光退火的方法。但是，这种情况存在因增加激光退火工序而增大了处理成本的缺点。另外，在激光器的维护方面存在成本较高的缺点。

发明内容

为了解决上述课题，本发明的目的在于，不需在低温下使用激光退火即可形成高品质的多晶体薄膜，从而获得迁移率特性良好的TFT，并且提供使用该TFT的显示装置。

在本发明中，形成使Ge浓度在绝缘基板侧较高的结构。这样的Ge浓度分布可以通过RBS(卢瑟福反向散射)等进行评价。通过提高绝缘基板侧的Ge浓度，可以在低温下生成成膜初期的晶核。此外，为了促进各向同性成长以使基板侧表面可以被晶核覆盖，控制晶面取向性以使其成为随机的。而且，降低膜表面侧的Ge浓度。而且，使膜表面侧的晶面变成(110)、(111)、或(100)的取向。这些结晶取向性可以通过X射线衍射来评价。通过形成这样的结构，可以使晶粒致密成长。

为了形成这样的膜结构，使用利用GeF₄和Si₂H₆的反应热CVD形成膜。尤其，为了增大绝缘基板侧的Ge浓度，在成膜初期增大了导入的GeF₄气体浓度。通过提高该浓度，可以在450℃的较低温度下形成Ge浓度较高的随机取向的晶核。然后，通过降低GeF₄浓度，并且最优化Si₂H₆流量、He等载流子气体的流量以及气体压力等，可以形成显示良好结晶性的、取向性高且Ge浓度低的半导体膜。

使用该半导体膜，形成如图1所示的TFT。该TFT可以在不使用激光退火工序的情况下形成高品质的结晶膜。此外，通过在有机EL显示装置的驱动电路中使用该TFT，可以以低成本提供有机EL显示装置。此外，通过将其使用在液晶显示装置的驱动电路或外围电路中，可以以低成本提供液晶显示装置。

通过提高Ge浓度，可以降低结晶化温度，并且可以在低温下形成高质量的晶核。此外，通过形成随机取向，可以利用晶核覆盖基板侧表面。而且，其后的优先成长面的选择自由度变大，并且通过调整成膜条件可以进一步控制成长面。

在本发明中，在膜表面侧控制为(110)、(111)和(100)取向。通过形成这样的结构，可以使晶粒致密成长。这样，可以降低栅极绝缘膜界面的缺陷能级密度(defect level density)，并且可以提供阈值(Vth)偏移较小的、稳定特性的TFT。此外，通过降低Ge浓度，可以减小TFT的截止电流。

此外，本发明的TFT可以在低温下形成，而且也不需要激光退火。因此，可以以低成本制造显示装置。

附图说明

图1是顶栅型TFT的剖面示意图。

图2是使用顶栅型TFT的有机EL显示装置的剖面示意图。

图3是使用顶栅型TFT的液晶显示装置的剖面示意图。

图4是使用底栅型TFT的有机EL显示装置的剖面示意图。

图5是使用底栅型TFT的液晶显示装置的剖面示意图。

具体实施方式

下面利用附图对本发明的实施例进行说明。

实施例1

图1是根据本发明的顶栅(top gate)型TFT的剖面示意图。在图1中的绝缘基板1上，通过PECVD(等离子体增强CVD)法形成SiN膜2和SiO₂膜3作为基底层。在其上形成多晶SiGe膜作为半导体层4。该SiGe膜使用了这样的结构：在基板侧20nm以下的区域Ge浓度较高且结晶取向性为随机的，并且在膜厚40nm以上的区域Ge浓度较低并且显示(110)取向性。