[发明专利]薄膜晶体管

说明书

本发明涉及一种改进的薄膜晶体管，更具体地说是涉及这样一种改进的薄膜晶体管，该晶体管的基本半导体层中至少有一层包括有由非晶材料构成的层，而这种非晶材料是在无等离子体的条件下通过一种具体的气态物质与一种气态卤素系列物质的化学反应而制备成的。

至于制备用于薄膜晶体管（TFT）等中的非晶或多晶功能膜，诸如半导体膜、绝缘膜、光电导膜、磁膜或金属膜，从对膜层所要求的物理特性及其应用来看已提出了许多适用于相应膜层的方法。

例如，对于制备淀积含硅膜层，即一种非晶硅膜，其不成对电子由氢原子（H）或卤素原子（X）这样的补偿剂来补偿〔以下称为“非-Si（H，X〕，诸如由所述补偿剂补偿其不成对电子的非晶硅膜层〔以下称为“a-Si（H，X）”〕或由所述补偿剂补偿其不成对电子的多晶硅膜层〔以下称为“多-Si（H，X）”〕（其中所谓微晶硅膜当然在上述a-Si（H，X）的范围内），已经提出了应用真空蒸发技术、热化学汽相淀积技术、等离子体汽相淀积技术、活化溅射技术、离子喷镀技术和光化学汽相淀积技术等的各种方法。

在这些方法中，一般认为应用等离子体汽相淀积技术的方法（以下称为“等离子体CVD法）为最好，而且该方法在商业性基础上正被广泛使用。

但是，使用等离子体CVD法的操作条件要比公知CVD法复杂得多，而且推广这些条件极为困难。

也就是说，即使在涉及基底温度、要引入的气体的量和流量、形成膜时的压强和高频功率、电极结构、反应室结构、抽出气体的流量及等离子体产生系统等的相关参考中也已存在大量的偏差。除了所述参数之外，还存在其它种类的参数。在这些情况下，为了获得合乎要求的淀积膜产品，就必需从大量变化的参数中选出准确参数。有时会出现严重问题。由于要准确地选定参数，等离子体便易处于不稳定状态。这种情况常在要形成的淀积膜中引起问题。

而且，因为等离子体是在其中置有基底的成膜空间中依靠高频波或微波的作用而直接产生的，所产生的电子或离子产物有时会损伤淀积在基底上的膜层。在这种情况下，所获得的膜产品就必然会起变化，以致具有所不希望具有的质量非均匀性，并且质量也会降低。

至于在实施等离子体CVD法的工艺中所使用的设备，由于采用的参数要如前所述那样准确选定，其结构必然要变得复杂。

不管要使用的设备的规模和种类如何变更或变化，设备的构造也必须要适应参数的准确选定。

关于这一点，即便偶尔要大量生产所需的淀积膜，膜产品的成本也不可避免地会变高，其原因是（1）首先需要大量投资来建立特殊的适用于生产的设备;（2）就是对应于这种设备也依然存在大量工艺操作参数，对于这种膜层的大量生产也还存在相应的参数。相应于这种准确选定的参数，就必须小心仔细地实施该工艺。

作为解决如上所述这些问题的方法，已经提出了所谓的间接等离子体CVD法。

这种间接等离子体CVD法包括用微波或类似的能量在离开成膜空间的上流空间中产生等离子体，并将等离子体传输到基底所在的成膜空间中，这样，便可有选择地利用化学产物以在基底上形成淀积膜。

尽管如此，在间接等离子体CVD法中，因为等离子体不是在成膜空间而是在离开成膜空间的不同空间中产生然后传输至成膜空间中的，则化学产物的生存时间就必须足够长以形成淀积膜。就此而论，这种间接等离子体CVD法存在有问题。首先，由于使用的原料气体的种类局限于要能提供生存时间长的化学产物，所以只能得到种类有限的淀积膜;其次，为了在上述空间中产生等离子体，需要增长大量的能量;第三，不能便利地获得能有助于形成淀积膜并且具有足够长生存时间的化学产物;最后，难于使这种化学产物维持原量直至淀积膜形成。

除了这种间接等离子体CVD法之外，曾试图使用一种应用光化学汽相淀积技术的方法（以下称为“光CVD法”）。

至于该光CVD法，尽管它具有不发生电子或离子产物对淀积在基底上的膜层带来损伤的优点，但也仍存在问题。

这就是，首先，仅有有限量的光源能被实际采用。其次，即使是该有限量的光源，其波长也只是在靠近紫外线侧的局部范围内，而且需要有大规模的光源和特殊的电源。

第三，因为随着成膜过程的进行，光传输窗的内表面会逐渐覆盖上一层膜，则通过传输窗入射到成膜空间中的光量会降低，由此延缓基底上膜层的淀积。

在这个背景下，现在便增长了对下列方法的需求，这种方法能使工艺过程以高的成膜速率和简单步骤进行，以便能大量生产薄膜晶体管合乎要求的半导体膜，该半导体膜具有相当高的均匀性和许多可实际应用的特性，而且该方法还能使产品十分廉价。