[发明专利]薄膜晶体管

说明书

本申请是申请日为2005年4月25日、申请号为200580000956.0的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及以氧化硅膜作为栅绝缘层的薄膜晶体管及其制造方法。

背景技术

在现有的液晶显示器(LCD)或有机电致发光(OLED)等的器件中，利用了由非晶硅(a-Si)或氮化硅膜(SiNx)、或氧化硅膜(SiOx)等构成的薄膜所形成的、作为薄膜晶体管的非晶硅TFT(a-SiTFT)、低温多晶硅TFT(LTPS-TFT)。特别地，与非晶硅TFT相比，低温多晶硅TFT可具有更高的迁移率，而且可以在透明且有绝缘性的基板如玻璃基板上制作。

作为低温多晶硅TFT的典型结构，可以举出如图18所示那样的共平面型晶体管。

共平面型晶体管的结构如图18中所示的，在具有透明性以及绝缘性的玻璃基板100上形成有成为有源层101的多晶硅薄膜。该有源层101被分为由掺杂了n型或p型杂质而形成的源区102、沟道区103、漏区104；以覆盖该有源层101的方式形成有绝缘层105，在沟道区103上形成有栅电极106。另外，在层间绝缘层107上，配置了源电极108和漏电极109。

但是，在低温多晶硅TFT的制造工序中，所利用的半导体元件必须是大面积的，因此使用的是廉价的玻璃基板；由于该玻璃基板的耐热性不够，因此必须在比较低温(一般在600℃左右以下)的工艺温度下制造。

另一方面，在使用单晶硅基板的硅TFT的制造工序中，通过在水蒸汽气氛中或者氧气氛中高温(900℃～1000℃左右)氧化该单晶硅衬底表面来形成作为栅绝缘膜的氧化硅膜。这种通过热氧化而形成的栅绝缘膜是在膜中缺陷很少的品质非常高的膜，而且由于有源层和栅绝缘膜的界面也保持在清洁的状态下，因此栅绝缘膜和硅基板的界面特性也良好。

对此，虽然在上述现有的低温多晶硅TFT的制造方法中难以得到界面特性良好的栅绝缘膜，但近年来，提出了即使在低温多晶硅TFT中也可以得到界面特性良好的栅绝缘膜的制造方法(例如参照专利文件1：特开平10-163193号公告)。

上述专利文件1的栅绝缘膜的制造方法是在多晶硅薄膜上形成氧化膜之后淀积催化剂金属，在600℃以下的氧化气氛中进行热处理的方法。

但是，在如上述专利文件1那样的现有的低温多晶硅TFT的制造方法中，包括涂覆催化剂金属的工序和通过热处理来形成绝缘层的工序，还包括考虑其实用性而最终将催化剂金属从有源层去除的工序，因此其生产性不佳。

另外，在如图18中示出的现有的低温多晶硅TFT(共平面型晶体管)的制造工序中，在形成栅绝缘层105之前，有源层101(源区102、漏区104和沟道区103)的图案化工序是必须的。因此，该有源层101与栅绝缘层105的界面难以得到如上述的硅TFT的制造工序那样的良好的特性。

其结果是，会产生载流子的捕获以及散射，存在作为低温多晶硅TFT的特性之一的阈值电压的偏移(shift)变大、或亚阈值摆动(S值)变大等问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种在确保良好的生产率的同时具有优良特性和高可靠性的栅绝缘层的薄膜晶体管及其制造方法。

为了达到上述目的，本发明的薄膜晶体管在基板上包括的含有源区、漏区、沟道区的有源层、栅电极层，以及在有源层和栅电极层之间形成的栅绝缘层，其特征在于：栅绝缘层包括与有源层相接触地形成的第1氧化硅膜，和在第1氧化硅膜和栅电极层之间、与第1氧化硅膜相接触地形成的氮化硅膜。

本发明的薄膜晶体管的特征还在于：除了上述的结构之外，在氮化硅膜和栅电极层之间还含有第2氧化硅膜。

本发明的薄膜晶体管的特征还在于：有源层是由多晶硅形成的。

本发明的薄膜晶体管的特征还在于：第1氧化硅膜、氮化硅膜的膜厚之比为4～5∶1～2。

本发明的薄膜晶体管的特征还在于：第1氧化硅膜、氮化硅膜、第2氧化硅膜的膜厚之比为4～5∶1～2∶4～5。

本发明的薄膜晶体管的特征还在于：第1氧化硅膜的膜厚大于等于40nm且小于等于50nm。

本发明的薄膜晶体管的特征还在于：氮化硅膜的膜厚大于等于10nm且小于等于20nm。

本发明的薄膜晶体管的特征还在于：栅绝缘层整体的层厚大于等于50nm且小于等于200nm。

本发明的薄膜晶体管的制造方法的特征在于包括：在基板表面形成有源层的工序；在有源层上形成第1氧化硅膜的工序；在第1氧化硅膜上形成氮化硅膜的工序；以及在氮化硅膜上形成栅电极层的工序。