JP2005039173A - Thin film transistor and method for manufacturing the same, and display unit and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film transistor capable of driving a current driven light emitting element for a long time. <P>SOLUTION: In this thin film transistor 1 wherein a gate insulating film 5 is provided to cover a gate electrode 3 and an amorphous silicon-made channel layer 7, a source 11a, and a drain 11b are successively laminated on the gate insulating film 5, hydrogen concentration in the channel layer 7 becomes increasingly higher from the interface with the gate insulating film 5 toward the interfaces with the source 11a and with the drain 11b. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、特に有機EL素子のような電流駆動型素子を用いた表示装置の駆動用に適する薄膜トランジスタおよびその製造方法、ならびに表示装置およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a thin film transistor particularly suitable for driving a display device using a current-driven element such as an organic EL element, a manufacturing method thereof, a display device, and a manufacturing method thereof.

フラットパネル型表示装置の駆動用素子には、薄膜半導体層を用いた薄膜トランジスタ(thin film transistor:TFT)が用いられている。この薄膜トランジスタの形成は、例えば次のように行われている。先ず、基板上に形成したシリコン薄膜をパターニングしてソース・ドレイン領域を形成する。次に、再度シリコン薄膜を形成して熱処理による結晶化を進め、このシリコン薄膜をパターニングしてチャネル部シリコン薄膜を形成する。その後、ゲート絶縁層を形成し、このゲート絶縁層を介してチャネル部シリコン薄膜上にゲート電極を形成する(以上、下記特許文献1参照)。   A thin film transistor (TFT) using a thin film semiconductor layer is used as a driving element of a flat panel display device. This thin film transistor is formed as follows, for example. First, a silicon thin film formed on a substrate is patterned to form source / drain regions. Next, a silicon thin film is formed again and crystallization is performed by heat treatment. The silicon thin film is patterned to form a channel portion silicon thin film. Thereafter, a gate insulating layer is formed, and a gate electrode is formed on the channel portion silicon thin film via the gate insulating layer (see Patent Document 1 below).

特開平5−129202号公報(特に図1および段落0015〜0029)Japanese Patent Laid-Open No. 5-129202 (particularly FIG. 1 and paragraphs 0015 to 0029)

ところでフラットパネル型表示装置のうち、有機EL素子を発光素子として用いた有機EL表示装置は、薄膜トランジスタによる電流駆動によって有機EL素子の発光を制御している。このため、薄膜トランジスタがスイッチング素子としてのみ用いられている液晶型表示装置と比較して、駆動用の薄膜トランジスタにはより高い信頼性が要求されることになる。   By the way, among the flat panel display devices, an organic EL display device using an organic EL element as a light emitting element controls light emission of the organic EL element by current driving by a thin film transistor. For this reason, the driving thin film transistor is required to have higher reliability than the liquid crystal display device in which the thin film transistor is used only as a switching element.

しかしながら、上述した工程で形成された薄膜トランジスタにおいて、チャンネル部シリコン膜がアモルファスシリコンで形成されている薄膜トランジスタにおいては、十分なBT(Baias-Temparater)特性を得ることができず、有機EL表示装置のような電流駆動型の表示装置に用いると閾値電圧が大きく変化するという問題があった。   However, in the thin film transistor formed in the above-described process, a thin film transistor in which the channel portion silicon film is formed of amorphous silicon cannot obtain sufficient BT (Baias-Temparater) characteristics, and is unlike an organic EL display device. When used in a current-driven display device, there is a problem that the threshold voltage changes greatly.

そこで本発明は、電流駆動型の表示装置の駆動用に耐えうる高信頼性の薄膜トランジスタおよびその製造方法、さらにはこれを用いた表示装置およびその製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly reliable thin film transistor that can withstand driving of a current-driven display device and a manufacturing method thereof, and a display device using the thin film transistor and a manufacturing method thereof.

このような目的を達成するための本発明の薄膜トランジスタは、基板上に、ソース・ドレイン層と、アモルファスシリコンからなるチャネル層と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とをこの順またはこれと逆の順に積層してなる薄膜トランジスタである。そして特に、チャネル層中の水素濃度が、ゲート絶縁膜側界面からソース・ドレイン層側界面に向かって増加していることを特徴としている。   In order to achieve such an object, the thin film transistor of the present invention includes a source / drain layer, a channel layer made of amorphous silicon, a gate insulating film, and a gate electrode on a substrate in this order or in the reverse order. It is a thin film transistor formed by stacking. In particular, the hydrogen concentration in the channel layer increases from the gate insulating film side interface toward the source / drain layer side interface.

このような構成の薄膜トランジスタでは、チャネル層中の水素濃度が、ゲート絶縁膜側界面からソース・ドレイン層側界面に向かって増加するように濃度勾配を有している。これにより、ゲート絶縁膜側界面では水素濃度を抑えつつも、ソース・ドレイン層側界面では必要量の水素濃度が確保される構成となる。そして、ゲート絶縁膜側界面の水素濃度を抑えることにより、しきい値電圧の径時的な変化量(ΔVt)が小さく抑えられ、かつ、ソース・ドレイン層側界面では必要量の水素濃度を確保することにより、ソース・ドレイン間における電子(キャリア)の移動度が確保される。   The thin film transistor having such a configuration has a concentration gradient such that the hydrogen concentration in the channel layer increases from the gate insulating film side interface toward the source / drain layer side interface. As a result, the hydrogen concentration is suppressed at the interface on the gate insulating film side, while a necessary amount of hydrogen concentration is secured at the interface on the source / drain layer side. In addition, by suppressing the hydrogen concentration at the gate insulating film side interface, the change over time in the threshold voltage (ΔVt) can be kept small, and the necessary amount of hydrogen concentration is secured at the source / drain layer side interface. By doing so, the mobility of electrons (carriers) between the source and the drain is ensured.

そして、本発明における第1の薄膜トランジスタの製造方法は、基板上のゲート電極を覆う状態で、当該基板上にゲート絶縁膜を介してアモルファスシリコンからなるチャネル層を形成した後、このチャネル層の表面に対して水素化処理を行うことを特徴としている。   In the first thin film transistor manufacturing method according to the present invention, a channel layer made of amorphous silicon is formed on the substrate through a gate insulating film in a state of covering the gate electrode on the substrate, and then the surface of the channel layer is formed. It is characterized by performing hydrogenation treatment on

このような第1の薄膜トランジスタの製造方法によれば、チャネル層の表面に対して水素化処理を行うことにより、アモルファスシリコンからなるチャネル層中に水素を導入することが可能になり、表面側でより水素濃度が高くなるようにチャネル層中の水素濃度分布を調整できる。これにより、チャネル層上にソース・ドレイン層を形成した状態において、ソース・ドレイン側の水素濃度が高く、ゲート絶縁膜側の水素濃度が低く抑えられたチャネル層を有するボトムゲート型の薄膜トランジスタが得られる。   According to such a first thin film transistor manufacturing method, it is possible to introduce hydrogen into the channel layer made of amorphous silicon by performing a hydrogenation process on the surface of the channel layer. The hydrogen concentration distribution in the channel layer can be adjusted so that the hydrogen concentration becomes higher. As a result, a bottom-gate thin film transistor having a channel layer in which the hydrogen concentration on the source / drain side is high and the hydrogen concentration on the gate insulating film side is kept low in a state where the source / drain layer is formed on the channel layer is obtained. It is done.

またこの際、チャネル層の形成と水素化処理との間に、当該チャネル層中の水素を脱離させるための熱処理を行うか、またはチャネル層の形成を当該チャネル層中の水素が脱離する加熱条件下で行うこととする。これにより、チャネル層中において、ゲート絶縁膜側の水素濃度がより低く抑えられる。   At this time, a heat treatment for desorbing hydrogen in the channel layer is performed between the formation of the channel layer and the hydrogenation process, or hydrogen in the channel layer is desorbed in forming the channel layer. It shall be performed under heating conditions. Thereby, in the channel layer, the hydrogen concentration on the gate insulating film side can be further suppressed.

また、本発明における第2の薄膜トランジスタの製造方法は、基板上のゲート電極を覆う状態で、当該基板上にゲート絶縁膜を介してアモルファスシリコンからなる第1チャネル層を形成し、次に1チャネル層よりも水素濃度の高いアモルファスシリコンからなる第2チャネル層を形成することを特徴としている。   In the second thin film transistor manufacturing method according to the present invention, a first channel layer made of amorphous silicon is formed on a substrate with a gate insulating film interposed between the gate electrode on the substrate, and then one channel is formed. A second channel layer made of amorphous silicon having a hydrogen concentration higher than that of the layer is formed.

このような第2の製造方法であれば、ゲート絶縁膜上には第1チャネル層上に、これよりも水素濃度の高い第2チャネル層が形成された積層構造のチャネル層が形成される。このため、このチャネル層上にソース・ドレイン層を形成した状態においては、ソース・ドレイン側の水素濃度が高く、ゲート絶縁膜側の水素濃度が低く抑えられたチャネル層を有するボトムゲート型の薄膜トランジスタが得られる。   With such a second manufacturing method, a channel layer having a laminated structure in which a second channel layer having a higher hydrogen concentration is formed on the first channel layer on the gate insulating film. Therefore, in the state where the source / drain layer is formed on the channel layer, the bottom gate type thin film transistor having a channel layer in which the hydrogen concentration on the source / drain side is high and the hydrogen concentration on the gate insulating film side is suppressed low Is obtained.

またこの際、第1チャネル層の形成と2チャネル層の形成との間に第1チャネル層中の水素を脱離させるための熱処理を行うか、または第1チャネル層の形成を当該第1チャネル層中の水素が脱離する加熱条件下で行うことにより、第1チャネル層中の水素濃度、すなわちゲート絶縁膜に接するチャネル層部分の水素濃度がより低く抑えられる。   At this time, a heat treatment for desorbing hydrogen in the first channel layer is performed between the formation of the first channel layer and the formation of the two channel layers, or the formation of the first channel layer is performed in the first channel layer. By performing the heating under the condition that hydrogen in the layer is desorbed, the hydrogen concentration in the first channel layer, that is, the hydrogen concentration in the channel layer portion in contact with the gate insulating film can be further suppressed.

さらに、本発明における第3の薄膜トランジスタの製造方法は、基板上に、ソース・ドレイン層を介して水素を含有するアモルファスシリコンからなる第1チャネル層を形成し、次いで第1チャネル層よりも水素濃度の低いアモルファスシリコンからなる第2チャネル層を形成した後、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成することを特徴としている。   Furthermore, in the third thin film transistor manufacturing method of the present invention, a first channel layer made of amorphous silicon containing hydrogen is formed on a substrate via a source / drain layer, and then the hydrogen concentration is higher than that of the first channel layer. A second channel layer made of amorphous silicon having a low thickness is formed, and then a gate electrode is formed through a gate insulating film.

このような第3の製造方法では、ソース・ドレイン層側から、水素を含有する第1チャネル層と、これよりも水素濃度の低い第2チャネル層とをこの順に積層してなるアモルファスシリコンからなるチャネル層が形成される。そこのチャネル層は、これにより、ソース・ドレイン側の水素濃度が高く、ゲート絶縁膜側の水素濃度が低く抑えられたチャネル層を有するトップゲート型の薄膜トランジスタが得られる。   In such a third manufacturing method, the first channel layer containing hydrogen and the second channel layer having a lower hydrogen concentration are laminated in this order from the source / drain layer side. A channel layer is formed. Thus, the channel layer there can be obtained a top gate type thin film transistor having a channel layer having a high hydrogen concentration on the source / drain side and a low hydrogen concentration on the gate insulating film side.

また本発明の表示装置は、上述した構成の薄膜トランジスタに接続された電流駆動型の発光素子を基板上に配列形成してなることを特徴としている。   The display device of the present invention is characterized in that current-driven light-emitting elements connected to the thin film transistor having the above-described structure are formed on a substrate.

このような表示装置では、ソース・ドレイン間における電子の移動度を確保した状態で、しきい値電圧の径時的な変化量(ΔVt)を小さく抑えた薄膜トランジスタによって発光素子の駆動がなされる。このため、長期にわたって安定的に発光素子の駆動がなされる。   In such a display device, the light emitting element is driven by a thin film transistor in which the amount of change (ΔVt) of the threshold voltage with time is kept small in a state where the mobility of electrons between the source and the drain is ensured. For this reason, the light emitting element is driven stably over a long period of time.

また、本発明の表示装置の製造方法は、薄膜トランジスタに接続された電流駆動型の発光素子を基板上に配列形成してなる表示装置の製造において、上述した第1〜第3の何れか1つの薄膜トランジスタの製造工程を有することを特徴とする   The method for manufacturing a display device according to the present invention includes any one of the first to third methods described above in manufacturing a display device in which current-driven light emitting elements connected to thin film transistors are formed on a substrate. It has a manufacturing process of a thin film transistor

本発明の薄膜トランジスタによれば、アモルファスシリコンからなるチャネル層を用いた薄膜トランジスタにおいて、ソース・ドレイン間における電子の移動度を確保しつつ、しきい値電圧の径時的な変化量(ΔVt)を小さく抑えることが可能となるため、初期特性を維持しつつも長期信頼性のさらなる向上を図ることが可能となる。   According to the thin film transistor of the present invention, in a thin film transistor using a channel layer made of amorphous silicon, the amount of change over time (ΔVt) of the threshold voltage is reduced while securing the mobility of electrons between the source and the drain. Therefore, it is possible to further improve long-term reliability while maintaining initial characteristics.

また、本発明の表示装置によれば、このような薄膜トランジスタを電流駆動型の発光素子の駆動用に用いることで、表示装置の長期信頼性の向上を図ることが可能になる。   Further, according to the display device of the present invention, it is possible to improve the long-term reliability of the display device by using such a thin film transistor for driving a current-driven light emitting element.

そして、本発明の薄膜トランジスタの製造方法によれば、ソース・ドレイン側の水素濃度が高くゲート絶縁膜側の水素濃度が低く抑えられた、上記構成の薄膜トランジスタを得ることが可能になる。   According to the method for manufacturing a thin film transistor of the present invention, it is possible to obtain the thin film transistor having the above-described configuration in which the hydrogen concentration on the source / drain side is high and the hydrogen concentration on the gate insulating film side is kept low.

また、本発明の表示装置の製造方法によれば、上記構成の薄膜トランジスタを設けた表示装置を得る事が可能になる。   Further, according to the method for manufacturing a display device of the present invention, it is possible to obtain a display device provided with the thin film transistor having the above structure.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、各実施形態においては、薄膜トランジスタの構成、これを用いた表示装置の構成、薄膜トランジスタの製造方法とこれに続く表示装置の製造方法の順に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each embodiment, the configuration of the thin film transistor, the configuration of the display device using the thin film transistor, the method for manufacturing the thin film transistor, and the method for manufacturing the display device subsequent thereto will be described in this order.

<第1実施形態>
(a)薄膜トランジスタ
図1は、第1実施形態の薄膜トランジスタを説明する断面図である。この図に示す薄膜トランジスタ1は、ボトムゲート型の薄膜トランジスタであり、ガラス等からなる基板2上にパターン形成されたゲート電極3を覆う状態で、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜5が形成されている。このゲート絶縁膜5上には、ゲート電極3を覆う状態でアモルファスシリコンからなるチャネル層7がパターン形成されている。そして、チャネル層7上には、ゲート電極3上に積層させる状態で窒化シリコンからなる保護ストッパ層9がパターン形成されている。また、チャネル層7上には、保護ストッパ層9を挟んだ位置に、n型のアモルファスシリコン層からなるソース11aおよびドレイン11bがパターン形成されている。これらのソース11a、ドレイン11bは、その端部を保護ストッパ層9上に積層させており、保護ストッパ層9によって分離された状態となっている。また、ゲート絶縁膜5上には、ソース11aおよびドレイン11b上に一部を積層させたソース電極13aおよびドレイン電極13bがパターン形成されている。
<First Embodiment>
(A) Thin Film Transistor FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the thin film transistor of the first embodiment. A thin film transistor 1 shown in this figure is a bottom gate type thin film transistor, and a gate insulating film 5 made of silicon nitride is formed in a state of covering a gate electrode 3 patterned on a substrate 2 made of glass or the like. A channel layer 7 made of amorphous silicon is patterned on the gate insulating film 5 so as to cover the gate electrode 3. A protective stopper layer 9 made of silicon nitride is patterned on the channel layer 7 so as to be stacked on the gate electrode 3. On the channel layer 7, a source 11 a and a drain 11 b made of an n-type amorphous silicon layer are patterned at positions sandwiching the protective stopper layer 9. The ends of these source 11 a and drain 11 b are stacked on the protective stopper layer 9 and are separated by the protective stopper layer 9. On the gate insulating film 5, a source electrode 13a and a drain electrode 13b, which are partially stacked on the source 11a and the drain 11b, are patterned.

そして特に、本実施形態の薄膜トランジスタ1においては、アモルファスシリコンからなるチャネル層7中の水素濃度が、ゲート絶縁膜5側からソース11a、ドレイン11b側に向かって増加するように、深さ方向に分布を有していることとする。このようなチャネル層7中における水素濃度は、具体的には、ゲート絶縁膜5側界面付近における水素濃度が1×1021(atom/cm3)以下であり、チャネル層7のソース11a、ドレイン11b側界面付近における水素濃度が3×1021(atom/cm3)以上であることが好ましい。 In particular, in the thin film transistor 1 of the present embodiment, the hydrogen concentration in the channel layer 7 made of amorphous silicon is distributed in the depth direction so as to increase from the gate insulating film 5 side toward the source 11a and drain 11b side. It shall have. Specifically, the hydrogen concentration in the channel layer 7 is such that the hydrogen concentration in the vicinity of the interface on the gate insulating film 5 side is 1 × 10 21 (atom / cm 3 ) or less, and the source 11a and drain of the channel layer 7 The hydrogen concentration in the vicinity of the 11b side interface is preferably 3 × 10 21 (atom / cm 3 ) or more.

このような構成の薄膜トランジスタ1においては、チャネル層7中の水素濃度が、ゲート絶縁膜5側からソース11a、ドレイン11b側に向かって増加するように濃度勾配を有している。これにより、ゲート絶縁膜5の界面付近では水素濃度を抑えつつも、ソース11a,ドレイン11b側の界面付近では必要量の水素濃度が確保される構成となる。そして、ゲート絶縁膜5側界面の水素濃度を抑えることにより、しきい値電圧の径時的な変化量(ΔVt)が小さく抑えられ、かつ、ソース11a、ドレイン11b側の界面付近では必要量の水素濃度を確保することにより、ソース11a−ドレイン11b間におけるチャネル層7部分の電子の移動度が確保される。   The thin film transistor 1 having such a configuration has a concentration gradient so that the hydrogen concentration in the channel layer 7 increases from the gate insulating film 5 side toward the source 11a and drain 11b side. As a result, while the hydrogen concentration is suppressed near the interface of the gate insulating film 5, a necessary amount of hydrogen concentration is ensured near the interface on the source 11a and drain 11b side. Further, by suppressing the hydrogen concentration at the interface on the gate insulating film 5 side, the amount of change (ΔVt) of the threshold voltage over time is suppressed to a small value, and a necessary amount is near the interface on the source 11a and drain 11b side. By securing the hydrogen concentration, the mobility of electrons in the channel layer 7 portion between the source 11a and the drain 11b is secured.

下記表1には、(A)チャネル層7におけるゲート絶縁膜5側界面の水素濃度、(B)チャネル層7におけるソース11a、ドレイン11b側界面の水素濃度、(C)ソース11a−ドレイン11b間における電子の移動度、(D)BTストレス試験後の閾値電圧の変化(ΔVtと記す)の値を示す。尚、BTストレス試験のストレス条件は、ゲート電圧15V、ドレイン電圧0V、温度80℃、ストレス時間10000秒である。また、水素濃度は、二次イオン質量分析装置による測定結果であり、チャネル層7の界面の濃度は正確に測定出来ないため、ゲート絶縁膜側の界面から5nm膜中の水素濃度を(A)ゲート絶縁膜側界面の水素濃度、ソース・ドレイン側の界面から10nm膜中の水素濃度を(B)ソース・ドレイン側界面の水素濃度と定義している。   Table 1 below shows (A) the hydrogen concentration at the gate insulating film 5 side interface in the channel layer 7, (B) the hydrogen concentration at the source 11a and drain 11b side interface in the channel layer 7, and (C) between the source 11a and the drain 11b. (D) shows the value of change in threshold voltage (denoted as ΔVt) after the BT stress test. The stress conditions of the BT stress test are a gate voltage of 15 V, a drain voltage of 0 V, a temperature of 80 ° C., and a stress time of 10,000 seconds. Further, the hydrogen concentration is a measurement result by a secondary ion mass spectrometer, and since the concentration at the interface of the channel layer 7 cannot be measured accurately, the hydrogen concentration in the 5 nm film from the interface on the gate insulating film side is represented by (A) The hydrogen concentration at the gate insulating film side interface and the hydrogen concentration in the 10 nm film from the source / drain side interface are defined as (B) the hydrogen concentration at the source / drain side interface.

Figure 2005039173
Figure 2005039173

また、図2には、表1におけるサンプルNo.3について、二次イオン質量分析装置で測定したチャネル層中の深さ方向における水素濃度分布を示す。この図に示すように、全てのサンプルにおいては、チャネル層中における水素濃度は、ソース・ドレイン側界面からゲート絶縁膜側界面にかけて連続的に変化していることが確認された。尚、図2中において、「表面濃度」とは(B)チャネル層7におけるソース11a、ドレイン11b側界面の水素濃度であり、「界面濃度」とは(A)チャネル層7におけるゲート絶縁膜5側界面の水素濃度である。   In addition, in FIG. 3 shows the hydrogen concentration distribution in the depth direction in the channel layer measured by a secondary ion mass spectrometer. As shown in this figure, in all the samples, it was confirmed that the hydrogen concentration in the channel layer continuously changed from the source / drain side interface to the gate insulating film side interface. In FIG. 2, “surface concentration” is (B) the hydrogen concentration at the interface of the source 11 a and drain 11 b side in the channel layer 7, and “interface concentration” is (A) the gate insulating film 5 in the channel layer 7. The hydrogen concentration at the side interface.

そして、上記表1に示すように、(A)ゲート絶縁膜側界面の水素濃度が低い程、(D)BTストレス試験後の閾値電圧の変化ΔVtが小さく抑えられ、(B)ソース・ドレイン側界面の水素濃度が高い程、(C)ソース11a−ドレイン11b間における電子の移動度が高く保たれることが確認された。   As shown in Table 1 above, (A) the lower the hydrogen concentration at the gate insulating film side interface, (D) the threshold voltage change ΔVt after the BT stress test is reduced, and (B) the source / drain side It was confirmed that the higher the hydrogen concentration at the interface, the higher the electron mobility between (C) the source 11a and the drain 11b.

特に、サンプルNo.3のように、ゲート絶縁膜5側界面付近における水素濃度が1×1021(atom/cm3)以下であり、チャネル層7のソース11a、ドレイン11b側界面付近における水素濃度が3×1021(atom/cm3)以上であれば、(D)BTストレス試験後の閾値電圧の変化ΔVtを2[V]に抑えられ、かつ(C)ソース11a−ドレイン11b間における電子の移動度を0.5[cm2/Vsec]に保つことができる。 In particular, sample no. 3, the hydrogen concentration near the gate insulating film 5 side interface is 1 × 10 21 (atom / cm 3 ) or less, and the hydrogen concentration near the source 11 a and drain 11 b side interfaces of the channel layer 7 is 3 × 10 21. If (atom / cm 3 ) or more, (D) the threshold voltage change ΔVt after the BT stress test can be suppressed to 2 [V], and (C) the electron mobility between the source 11a and the drain 11b is 0. .5 [cm 2 / Vsec].

以上結果、図1を用いて説明した第1実施形態の薄膜トランジスタでは、ソース11a−ドレイン11b間における電子の移動度を確保して初期特性を維持しつつも、ΔVtを小さく抑えて長期信頼性の向上を図ることが可能になる。   As a result, in the thin film transistor according to the first embodiment described with reference to FIG. 1, while maintaining the initial characteristics by securing the mobility of electrons between the source 11 a and the drain 11 b, ΔVt is kept small and long-term reliability is ensured. Improvements can be made.

(b)表示装置
次に、このような薄膜トランジスタ1を用いた表示装置の一構成例を図3に基づいて説明する。尚、図3においては、薄膜トランジスタ1の詳細な構成の図示は省略した。
(B) Display Device Next, a configuration example of a display device using such a thin film transistor 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the detailed configuration of the thin film transistor 1 is not shown.

表示装置20は、基板2の薄膜トランジスタ1の形成面側を覆う層間絶縁膜21上に、各薄膜トランジスタ1に接続された発光素子(ここでは有機EL素子)23を配列形成してなる。各有機EL素子23は、層間絶縁膜21に形成された接続孔21aを介して薄膜トランジスタ1に接続された下部電極25を備えている。これらの下部電極25は、画素毎にパターニングされており、その周囲が絶縁膜パターン27で覆われて中央部のみが広く露出した状態となっている。また、各下部電極25の露出部上には、それぞれパターニングされた状態で、少なくとも発光層を備えた有機層29が積層されている。この発光層は、当該発光層に注入された正孔と電子との再結合によって発光を生じる有機材料からなることとする。そして、このようにパターニングされた各有機層29と絶縁膜パターン27との上方に、下部電極25との間に絶縁性が保たれた状態で上部電極31が配置形成されている。   The display device 20 is formed by arraying light emitting elements (here, organic EL elements) 23 connected to the respective thin film transistors 1 on an interlayer insulating film 21 covering the formation surface side of the thin film transistors 1 of the substrate 2. Each organic EL element 23 includes a lower electrode 25 connected to the thin film transistor 1 through a connection hole 21 a formed in the interlayer insulating film 21. These lower electrodes 25 are patterned for each pixel, and the periphery thereof is covered with an insulating film pattern 27 so that only the central portion is widely exposed. In addition, an organic layer 29 including at least a light emitting layer is stacked on the exposed portion of each lower electrode 25 in a patterned state. The light emitting layer is made of an organic material that emits light by recombination of holes and electrons injected into the light emitting layer. An upper electrode 31 is disposed and formed above each organic layer 29 and the insulating film pattern 27 thus patterned in a state where insulation is maintained between the lower electrode 25.

この表示装置20において、下部電極25は陽極(または陰極)として用いられ、上部電極31は陰極(または陽極)として用いられる。そして、下部電極25と上部電極31との間に狭持された有機層29に、下部電極25と上部電極31とから正孔と電子とを注入することにより、有機層29の発光層部分において発光が生じる。尚、この表示装置20が、上部電極31側から発光光を取り出す上面発光型である場合、上部電極31は光透過性の高い材料を用いて構成されることとする。一方、この表示装置20が、基板2側から発光光を取り出す透過型である場合、基板2および下部電極25は光透過性の高い材料を用いて構成されることとする。   In this display device 20, the lower electrode 25 is used as an anode (or cathode), and the upper electrode 31 is used as a cathode (or anode). Then, by injecting holes and electrons from the lower electrode 25 and the upper electrode 31 into the organic layer 29 sandwiched between the lower electrode 25 and the upper electrode 31, in the light emitting layer portion of the organic layer 29. Luminescence occurs. When the display device 20 is a top emission type that extracts emitted light from the upper electrode 31 side, the upper electrode 31 is configured by using a material having high light transmittance. On the other hand, when the display device 20 is a transmissive type that extracts emitted light from the substrate 2 side, the substrate 2 and the lower electrode 25 are configured using a material having high light transmittance.

このような構成の表示装置20によれば、図1を用いて説明した構成の薄膜トランジスタ1を有機EL素子23に接続させた構成としたことにより、ソース11a−ドレイン11b間における電子の移動度を確保した状態で、しきい値電圧の径時的な変化量(ΔVt)を小さく抑えた薄膜トランジスタ1によって有機EL素子23の駆動を行うことが可能になる。このため、長期にわたって安定的に有機EL素子23の駆動を行うことが可能になり、有機EL素子23を用いた表示装置20の長期信頼性の向上を図ることができる。   According to the display device 20 having such a configuration, the thin film transistor 1 having the configuration described with reference to FIG. 1 is connected to the organic EL element 23, whereby the electron mobility between the source 11a and the drain 11b is increased. In the secured state, the organic EL element 23 can be driven by the thin film transistor 1 in which the amount of change (ΔVt) of the threshold voltage with time is kept small. For this reason, it becomes possible to drive the organic EL element 23 stably over a long period of time, and the long-term reliability of the display device 20 using the organic EL element 23 can be improved.

(c)製造方法
次に、上述した構成の薄膜トランジスタ1の製造方法およびこれに続く表示装置の製造方法を説明する。
(C) Manufacturing Method Next, a manufacturing method of the thin film transistor 1 having the above-described configuration and a subsequent manufacturing method of the display device will be described.

先ず、図4(1)に示すように、基板2上に1%程度のネオジウムが添加されたアルミニウム(膜厚300nm)とその上層のモリブデン(膜厚50nm)との2層構造の金属からなるゲート電極3をパターニング形成する。その後、プラズマCVD法により、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜5を約400nm程度の膜厚に形成する。   First, as shown in FIG. 4A, the substrate 2 is made of a metal having a two-layer structure of aluminum (film thickness of 300 nm) to which about 1% of neodymium is added and molybdenum (film thickness of 50 nm) as an upper layer. The gate electrode 3 is formed by patterning. Thereafter, a gate insulating film 5 made of silicon nitride is formed to a thickness of about 400 nm by plasma CVD.

次に、図4(2)に示すように、ゲート絶縁膜5上に、アモルファスシリコンからなるチャネル層7を45nmの膜厚で形成する。   Next, as shown in FIG. 4B, a channel layer 7 made of amorphous silicon is formed on the gate insulating film 5 to a thickness of 45 nm.

その後、このチャネル層7の形成に引き続き、チャネル層7内の水素を脱離させるための熱処理を行う。この熱処理は、チャネル層7の表面が露出した状態で行う事が好ましい。この際、アモルファスシリコンに含まれる水素は400℃程度の温度から脱離が始まるため、熱処理温度としては400℃以上の温度が必要となる。400℃以上の熱処理工程としては、基板2をヒーター上に直接載せて加熱する方式や、チャネル層7に赤外線を熱輻射する方式や、加熱した窒素ガスでチャネル層7を加熱する方式や、ヒーターによる基板2の加熱とランプを用いた光によるチャネル層7の加熱とを併用する方式等を用いることが可能である。また、この熱処理温度は基板2が変形しない限り、出来るだけ高温で行うことが望ましい。特に、600℃以上で熱処理することにより、短時間で十分な熱処理効果を得ることが可能となる。このため、ここでは一例とした600℃で5分間の熱処理を行うこととする。   Thereafter, subsequent to the formation of the channel layer 7, a heat treatment for desorbing hydrogen in the channel layer 7 is performed. This heat treatment is preferably performed with the surface of the channel layer 7 exposed. At this time, desorption of hydrogen contained in the amorphous silicon starts from a temperature of about 400 ° C., and thus a heat treatment temperature of 400 ° C. or higher is required. As a heat treatment step of 400 ° C. or higher, a method in which the substrate 2 is directly placed on a heater and heated, a method in which infrared rays are radiated to the channel layer 7, a method in which the channel layer 7 is heated with heated nitrogen gas, a heater It is possible to use a method in which heating of the substrate 2 by heating and heating of the channel layer 7 by light using a lamp are used together. The heat treatment temperature is preferably as high as possible unless the substrate 2 is deformed. In particular, by performing heat treatment at 600 ° C. or higher, a sufficient heat treatment effect can be obtained in a short time. For this reason, heat treatment is performed here at 600 ° C. for 5 minutes as an example.

そして、この熱処理に引き続き、チャネル層7の表面に対して水素化処理を行う。この水素化処理としては、水素ガスプラズマにチャネル層7を晒す水素プラズマ処理が行われる。この水素プラズマ処理を行うことにより、アモルファスシリコンからなるチャネル層7内に水素を導入する。   Then, following this heat treatment, a hydrogenation treatment is performed on the surface of the channel layer 7. As this hydrogenation treatment, hydrogen plasma treatment is performed in which the channel layer 7 is exposed to hydrogen gas plasma. By performing this hydrogen plasma treatment, hydrogen is introduced into the channel layer 7 made of amorphous silicon.

次いで、図4(3)に示すように、プラズマCVD法により、チャネル層7上に窒化シリコンからなる保護ストッパ層9を200nmの膜厚に形成する。   Next, as shown in FIG. 4C, a protective stopper layer 9 made of silicon nitride is formed to a thickness of 200 nm on the channel layer 7 by plasma CVD.

尚、以上図4(1)を用いて説明したゲート絶縁膜5の形成から、図4(3)を用いて説明した保護ストッパ層9の形成までの一連のプロセス工程は、基板2を大気中に出さずに真空中、あるいは内部が気密に保たれた搬送装置で接続された装置(いわゆるマルチチャンバ装置によって、連続して処理することが望ましい。   Note that a series of process steps from the formation of the gate insulating film 5 described with reference to FIG. 4A to the formation of the protective stopper layer 9 described with reference to FIG. It is desirable to perform processing continuously in a vacuum or without being exposed to a device connected by a transfer device whose inside is kept airtight (so-called multi-chamber device).

次に、図4(4)に示すように、フォトリソグラフィー工程とエッチング工程を経ることによって、ゲート電極3の直上のみに保護ストッパ層9を残す様に、当該保護ストッパ層9のパターニングを行う。   Next, as shown in FIG. 4D, the protective stopper layer 9 is patterned so as to leave the protective stopper layer 9 only immediately above the gate electrode 3 through a photolithography process and an etching process.

その後、図4(5)に示すように、パターニングされた保護ストッパ層9を覆う状態で、チャネル層7上にリンを含むn型アモルファスシリコン膜11を約50nm程度の膜厚に形成する。その後、フォトリソグラフィーとエッチングプロセス工程を経て、n型アモルファスシリコン膜11とその下層のチャネル層7とを島状にパターニングする。   Thereafter, as shown in FIG. 4 (5), an n-type amorphous silicon film 11 containing phosphorus is formed on the channel layer 7 in a thickness of about 50 nm so as to cover the patterned protective stopper layer 9. Thereafter, the n-type amorphous silicon film 11 and the underlying channel layer 7 are patterned in an island shape through photolithography and etching process steps.

次に、図4(6)に示すように、n型アモルファスシリコン膜11を覆う状態で、ソース/ドレイン電極膜13をスパッタ法によって形成する。その後、ソース/ドレイン電極膜13をパターニングすることによって、ソース電極13aとドレイン電極13bとを形成する。その後さらに、ソース電極13aとドレイン電極13bとから露出している保護ストッパ層9上においてn型アモルファスシリコン11部分をエッチング除去して分離し、ソース11aおよびドレイン11bを形成する。   Next, as shown in FIG. 4 (6), a source / drain electrode film 13 is formed by sputtering while covering the n-type amorphous silicon film 11. Thereafter, the source / drain electrode film 13 is patterned to form the source electrode 13a and the drain electrode 13b. Thereafter, the n-type amorphous silicon 11 portion is removed by etching on the protective stopper layer 9 exposed from the source electrode 13a and the drain electrode 13b to form the source 11a and the drain 11b.

以上によって、図1を用いて説明したように、保護ストッパ層9によってチャネル層7上が保護されたチャネル保護型の薄膜トランジスタ1が形成される。   Thus, as described with reference to FIG. 1, the channel protection type thin film transistor 1 in which the channel layer 7 is protected by the protection stopper layer 9 is formed.

そして、このような薄膜トランジスタ1を備えた表示装置を製造する場合には、引き続き次の工程を行う。すなわち、図3に示したように、薄膜トランジスタ1が設けられた基板2上を層間絶縁膜21で覆い、この層間絶縁膜21に、薄膜トランジスタ1に接続された接続孔21aを形成する。その後、層間絶縁膜21上に接続孔21aを介して薄膜トランジスタ1に接続された下部電極25をパターン形成する。次に、この下部電極25の周囲を絶縁膜パターン27で覆った後、絶縁膜パターン27から露出する下部電極25上に少なくとも発光層を含む有機層パターン29を積層形成する。次に、有機層パターン29と絶縁膜パターン27とを覆う状態で、上部電極31を形成する。これにより、下部電極25によって薄膜トランジスタ1に接続された有機EL素子23を形成する。   And when manufacturing the display apparatus provided with such a thin-film transistor 1, the following process is performed continuously. That is, as shown in FIG. 3, the substrate 2 provided with the thin film transistor 1 is covered with an interlayer insulating film 21, and a connection hole 21 a connected to the thin film transistor 1 is formed in the interlayer insulating film 21. Thereafter, the lower electrode 25 connected to the thin film transistor 1 through the connection hole 21 a is patterned on the interlayer insulating film 21. Next, after surrounding the lower electrode 25 with an insulating film pattern 27, an organic layer pattern 29 including at least a light emitting layer is formed on the lower electrode 25 exposed from the insulating film pattern 27. Next, the upper electrode 31 is formed so as to cover the organic layer pattern 29 and the insulating film pattern 27. Thereby, the organic EL element 23 connected to the thin film transistor 1 by the lower electrode 25 is formed.

このような製造方法によれば、図4(2)を用いて説明したように、チャネル層7を形成した後に、チャネル層7の表面に対して水素化処理を行うことにより、ゲート絶縁膜5との界面側と比較して、表面側でより水素濃度が高くなるようにチャネル層7中の水素濃度分布が調整される。これにより、その後の図4(6)を用いて説明した工程で、チャネル層7上にソース11a、ドレイン11bを形成した状態において、ゲート絶縁膜5側からソース11a、ドレイン11b側に向かって水素濃度が高くなる分布を有したチャネル層7を形成することができる。   According to such a manufacturing method, as described with reference to FIG. 4B, after forming the channel layer 7, the surface of the channel layer 7 is subjected to hydrogenation treatment, whereby the gate insulating film 5. The hydrogen concentration distribution in the channel layer 7 is adjusted so that the hydrogen concentration is higher on the surface side than on the interface side. Thus, in the process described with reference to FIG. 4 (6), hydrogen is generated from the gate insulating film 5 side toward the source 11 a and drain 11 b side in the state where the source 11 a and drain 11 b are formed on the channel layer 7. A channel layer 7 having a distribution in which the concentration increases can be formed.

そして特に、図4(2)を用いて説明した工程では、チャネル層7の形成と水素化処理との間に、チャネル層7中の水素を脱離させるための熱処理を行うことにより、チャネル層7中におけるゲート電極側の水素濃度より低く抑えることが可能になる。   In particular, in the process described with reference to FIG. 4 (2), a heat treatment for desorbing hydrogen in the channel layer 7 is performed between the formation of the channel layer 7 and the hydrogenation process. 7 can be kept lower than the hydrogen concentration on the gate electrode side.

下記表2には、熱処理後に水素化処理を省略した場合についての、(E)熱処理温度、(A)チャネル層7におけるゲート絶縁膜5側界面の水素濃度、(B)チャネル層7におけるソース11a、ドレイン11b側界面の水素濃度、(C)ソース11a−ドレイン11b間における電子の移動度、(D)BTストレス試験後の閾値電圧の変化(ΔVtと記す)の値を示す。尚、BTストレス試験のストレス条件,水素濃度の定義は、上記表1と同様とする。   Table 2 below shows (E) the heat treatment temperature, (A) the hydrogen concentration at the gate insulating film 5 side interface in the channel layer 7, and (B) the source 11a in the channel layer 7 when the hydrogenation treatment is omitted after the heat treatment. , Hydrogen concentration at the drain 11b side interface, (C) electron mobility between the source 11a and the drain 11b, and (D) change in threshold voltage (denoted as ΔVt) after the BT stress test. The definition of the stress condition and hydrogen concentration in the BT stress test is the same as in Table 1 above.

Figure 2005039173
Figure 2005039173

また、図5には、表2におけるサンプルNo.10について、二次イオン質量分析装置で測定したチャネル層中の深さ方向における水素濃度分布を示す。この図に示すように、全てのサンプルにおいては、チャネル層中における水素濃度は、ソース・ドレイン側界面からゲート絶縁膜側界面にかけて連続的に変化していることが確認された。尚、図5中において、「表面濃度」とは(B)チャネル層7におけるソース11a、ドレイン11b側界面の水素濃度であり、「界面濃度」とは(A)チャネル層7におけるゲート絶縁膜5側界面の水素濃度である。   In addition, in FIG. 10 shows the hydrogen concentration distribution in the depth direction in the channel layer measured by a secondary ion mass spectrometer. As shown in this figure, in all the samples, it was confirmed that the hydrogen concentration in the channel layer continuously changed from the source / drain side interface to the gate insulating film side interface. In FIG. 5, “surface concentration” is (B) the hydrogen concentration at the source 11 a and drain 11 b side interface in the channel layer 7, and “interface concentration” is (A) the gate insulating film 5 in the channel layer 7. The hydrogen concentration at the side interface.

そして、この表2からも、(A)ゲート絶縁膜側界面の水素濃度が低い程、(D)BTストレス試験後の閾値電圧の変化ΔVtが小さく抑えられ、(B)ソース・ドレイン側界面の水素濃度が高い程、(C)ソース11a−ドレイン11b間における電子の移動度が高く保たれることが確認された。しかしながら、この表2および先の図5から、熱処理のみでは、チャネル層7中に含まれる水素濃度分布を、ゲート絶縁膜5側からソース11a、ドレイン11b側に向かって増加する方向で十分な濃度勾配を有する状態とすることができないこと、さらにはこれにより、電子移動度を高く保って信頼性を確保し、かつΔVtを低くして初期特性を得ることを両立することが出来ないことがわかる。   Also from Table 2, (A) the lower the hydrogen concentration at the gate insulating film side interface, the lower the (D) threshold voltage change ΔVt after the BT stress test, and (B) the source / drain side interface. It was confirmed that the higher the hydrogen concentration, the higher the electron mobility between (C) the source 11a and the drain 11b. However, from Table 2 and FIG. 5 above, the concentration of the hydrogen concentration contained in the channel layer 7 is sufficient in the direction of increasing from the gate insulating film 5 side toward the source 11a and drain 11b side only by the heat treatment. It can be seen that a state having a gradient cannot be achieved, and further, it is impossible to achieve both high electron mobility to ensure reliability and low ΔVt to obtain initial characteristics. .

また、下記表3には、熱処理後に水素化処理を行った場合についての、(E)熱処理温度、(F)水素化処理時間、(A)ゲート絶縁膜5側界面の水素濃度、(B)ソース11a、ドレイン11b側界面の水素濃度、(C)ソース11a−ドレイン11b間における電子の移動度、(D)BTストレス試験後の閾値電圧の変化(ΔVtと記す)の値を示す。尚、BTストレス試験のストレス条件,水素濃度の定義は、上記表1と同様とする。   Table 3 below shows (E) heat treatment temperature, (F) hydrogenation time, (A) hydrogen concentration at the gate insulating film 5 side interface, and (B) when hydrogenation is performed after heat treatment. The values of the hydrogen concentration at the interface between the source 11a and the drain 11b, (C) the mobility of electrons between the source 11a and the drain 11b, and (D) the change in threshold voltage (denoted by ΔVt) after the BT stress test are shown. The definition of the stress condition and hydrogen concentration in the BT stress test is the same as in Table 1 above.

Figure 2005039173
Figure 2005039173

尚、この表3のサンプルNo.13のチャネル層中の深さ方向における水素濃度分布は、先の図2の水素濃度分布に相当する。   The sample No. in Table 3 The hydrogen concentration distribution in the depth direction in the 13 channel layers corresponds to the hydrogen concentration distribution of FIG.

そして、この表3および図2から、水素化処理を行うことにより、チャネル層7中に含まれる水素濃度分布が、ゲート絶縁膜5側からソース11a、ドレイン11b側に向かって増加する方向で十分な濃度勾配を有する状態となることが分かる。また、水素化処理の条件を調整することにより、具体的には処理時間を調整することにより、電子移動度が0.5[cm2/Vsec]と高く保たれ、かつΔVtが2[V]と低く抑えられた、上述の薄膜トランジスタ1を得ることが可能になる。 From Table 3 and FIG. 2, the hydrogen concentration distribution sufficiently increases the hydrogen concentration distribution contained in the channel layer 7 from the gate insulating film 5 side toward the source 11 a and drain 11 b side. It turns out that it will be in the state which has a sufficient concentration gradient. Further, by adjusting the conditions of the hydrogenation treatment, specifically, by adjusting the treatment time, the electron mobility is kept high at 0.5 [cm 2 / Vsec], and ΔVt is 2 [V]. Thus, it is possible to obtain the above-described thin film transistor 1 that is kept low.

尚、図6には、熱処理温度600℃(5分)の後に、水素化処理を行った場合と行わない場合とにおいてのゲート電圧とドレイン電流との関係を示した。この図から、十分な熱処理を行った後に、水素化処理を行うことで、チャネル層におけるソース−ドレイン間の電子移動度が確保され、薄膜トランジスタ1が動作可能となることが分かる。   FIG. 6 shows the relationship between the gate voltage and the drain current when the hydrogenation treatment is performed and not performed after the heat treatment temperature of 600 ° C. (5 minutes). From this figure, it can be seen that by performing a hydrogenation treatment after sufficient heat treatment, the electron mobility between the source and the drain in the channel layer is secured, and the thin film transistor 1 can be operated.

また、以上の製造工程においては、ゲート絶縁膜5の形成からチャネル層7の形成までの工程を大気中に出さずに行うことで、ゲート絶縁膜5とチャネル層7の密着性の向上が図られるため、膜剥がれ等のプロセス上の問題を防止でき、スループットも高まるために低コストで信頼性の高い薄膜トランジスタを形成することが可能となる。   Further, in the above manufacturing process, the steps from the formation of the gate insulating film 5 to the formation of the channel layer 7 are performed without being exposed to the atmosphere, thereby improving the adhesion between the gate insulating film 5 and the channel layer 7. Therefore, process problems such as film peeling can be prevented and throughput can be increased, so that a thin film transistor with high reliability can be formed at low cost.

以上第1実施形態では、図4(2)を用いて説明したように、チャネル層7の形成に引き続き、熱処理と水素化処理とを連続して行う手順としたが、熱処理と同程度の温度でゲート絶縁膜5とチャネル層7の形成を行った後に、水素化処理を行う構成であっても良い。このような工程であっても、同様の効果を得ることができる。また、このような工程とすることにより、特別な熱処理工程を行う必要がなくたるため、工程の削減を図り、高いスループットで薄膜トランジスタ1を形成することが可能となる。   As described above with reference to FIG. 4B, in the first embodiment, the procedure for performing the heat treatment and the hydrogenation treatment successively after the formation of the channel layer 7 is used. Then, after the gate insulating film 5 and the channel layer 7 are formed, hydrogenation treatment may be performed. Even if it is such a process, the same effect can be acquired. Further, with such a process, it is not necessary to perform a special heat treatment process, so that the number of processes can be reduced and the thin film transistor 1 can be formed with high throughput.

また、本第1実施形態では、図4(2)を用いて説明したように、チャネル層7の形成に引き続き、熱処理と水素化処理とを連続して行う手順としたが、チャネル層7を形成した後、直ちに約10nm程度の膜厚の酸化シリコン膜を形成し、これに続けて熱処理と水素化処理とを行う手順としても良い。   Further, in the first embodiment, as described with reference to FIG. 4B, the procedure in which the heat treatment and the hydrogenation treatment are continuously performed after the formation of the channel layer 7 is described. Immediately after the formation, a silicon oxide film having a thickness of about 10 nm may be formed, followed by heat treatment and hydrogenation treatment.

<第2実施形態>
(a)薄膜トランジスタ
図7は、第2実施形態の薄膜トランジスタを説明する断面図である。この図に示す薄膜トランジスタ1’と、第1実施形態で説明した薄膜トランジスタ(1)との異なるところは、アモルファスシリコンからなるチャネル層7が2層構造で構成されている点にあり、他の構成は同様であることとする。
Second Embodiment
(A) Thin Film Transistor FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the thin film transistor of the second embodiment. The difference between the thin film transistor 1 'shown in this figure and the thin film transistor (1) described in the first embodiment is that the channel layer 7 made of amorphous silicon has a two-layer structure. The same shall apply.

すなわち、チャネル層7は、ゲート絶縁膜5の直上に形成された第1チャネル層7aと、この上部に積層されたソース・ドレイン側の第2チャネル層7bとからなり、ゲート絶縁膜5側の第1チャネル層7aの水素濃度が、ソース11a、ドレイン11b側の第2チャネル層7bの水素濃度よりも低い構成となっている。そして、第1チャネル層(H−)7aは、水素濃度が1×1021(atom/cm3)以下であり、ソース11a、ドレイン11b側の第2チャネル層7b(H+)は、水素濃度が3×1021(atom/cm3)以上であることが好ましい。 That is, the channel layer 7 is composed of a first channel layer 7a formed immediately above the gate insulating film 5 and a second channel layer 7b on the source / drain side stacked on the first channel layer 7a. The hydrogen concentration of the first channel layer 7a is lower than the hydrogen concentration of the second channel layer 7b on the source 11a and drain 11b side. The first channel layer (H−) 7a has a hydrogen concentration of 1 × 10 21 (atom / cm 3 ) or less, and the second channel layer 7b (H +) on the source 11a and drain 11b side has a hydrogen concentration. It is preferably 3 × 10 21 (atom / cm 3 ) or more.

尚、チャネル層7は、2層構造に限定されることはなく、ゲート絶縁膜5側からソース11a、ドレイン11b側に向かって水素濃度が高くなる設定でれば、3層以上の多層構造であっても良い。また、このような3層以上の多層構造であっても、ゲート絶縁膜5と接する状態で配置されたチャネル層の水素濃度が1×1021(atom/cm3)以下であり、ソース11a、ドレイン11bに接する状態で配置されたチャネルの水素濃度が3×1021(atom/cm3)以上であることが好ましい。 The channel layer 7 is not limited to a two-layer structure, and has a multilayer structure of three or more layers as long as the hydrogen concentration increases from the gate insulating film 5 side toward the source 11a and drain 11b side. There may be. Further, even in such a multilayer structure of three or more layers, the hydrogen concentration of the channel layer arranged in contact with the gate insulating film 5 is 1 × 10 21 (atom / cm 3 ) or less, and the source 11a, The hydrogen concentration of the channel arranged in contact with the drain 11b is preferably 3 × 10 21 (atom / cm 3 ) or more.

このような構成の薄膜トランジスタ1’であっても、第1実施形態の薄膜トランジスタ(1)と同様の効果を得ることができる。   Even with the thin film transistor 1 ′ having such a configuration, the same effect as the thin film transistor (1) of the first embodiment can be obtained.

(b)表示装置
次に、このような薄膜トランジスタ1’を用いた表示装置の構成としては、図2を用いて説明した表示装置を例示することができ、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(B) Display Device Next, the configuration of the display device using such a thin film transistor 1 ′ can be exemplified by the display device described with reference to FIG. be able to.

(c)製造方法
次に、上述した構成の薄膜トランジスタ1’の製造方法およびこれに続く表示装置の製造方法を説明する。
(C) Manufacturing Method Next, a manufacturing method of the thin film transistor 1 ′ having the above-described configuration and a subsequent manufacturing method of the display device will be described.

先ず、図8(1)に示す工程を、第1実施形態において図4(1)を用いて説明したと同様に行い、ガラスからなる基板2上に、ゲート電極3を形成し、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜5を形成する。   First, the process shown in FIG. 8A is performed in the same manner as described with reference to FIG. 4A in the first embodiment, and the gate electrode 3 is formed on the substrate 2 made of glass. A gate insulating film 5 is formed.

その後、図8(2)に示すように、ゲート絶縁膜5上に、アモルファスシリコンからなる第1チャネル層7aを形成する。その後、第1チャネル層7aの形成に引き続き、第1チャネル層7a内の水素を脱離させるための熱処理を行う。この熱処理は、第1実施形態において図4(2)を用いて説明したと同様に行う。これにより、第1チャネル層7aの水素濃度を1×1021(atom/cm3)以下にする。尚、ここでは、熱処理と同程度の温度で第1チャネル層7の成膜形成を行うことにより、成膜と同時に第1チャネル層7aからの水素脱離が行われる様にしても良い。 Thereafter, as shown in FIG. 8B, a first channel layer 7 a made of amorphous silicon is formed on the gate insulating film 5. Thereafter, subsequent to the formation of the first channel layer 7a, a heat treatment for desorbing hydrogen in the first channel layer 7a is performed. This heat treatment is performed in the same manner as described in the first embodiment with reference to FIG. As a result, the hydrogen concentration of the first channel layer 7a is set to 1 × 10 21 (atom / cm 3 ) or less. Here, hydrogen desorption from the first channel layer 7a may be performed simultaneously with the film formation by performing the film formation of the first channel layer 7 at the same temperature as the heat treatment.

次に、図8(3)に示すように、第1チャネル層7a上に、第1チャネル層7aよりも水素濃度の高いアモルファスシリコンからなる第2チャネル層7bを形成する。ここでは、第2チャネル層7bを形成した後、第2チャネル層7bの表面側から水素を導入する水素化処理を行うことにより、第2チャネル層7aの水素濃度が3×1021(atom/cm3)以上にする。尚、ここでは、水素ガスを含有する雰囲気下において第2チャネル層7bの成膜を行うことにより、成膜と同時に第2チャネル層7bに水素を必要量含有させる様にしても良い。 Next, as shown in FIG. 8C, a second channel layer 7b made of amorphous silicon having a higher hydrogen concentration than the first channel layer 7a is formed on the first channel layer 7a. Here, after the second channel layer 7b is formed, hydrogen treatment is performed by introducing hydrogen from the surface side of the second channel layer 7b, so that the hydrogen concentration of the second channel layer 7a is 3 × 10 21 (atom / cm 3 ) or more. Here, the second channel layer 7b may be formed in an atmosphere containing hydrogen gas so that the second channel layer 7b contains a necessary amount of hydrogen simultaneously with the film formation.

以上のようにして、第1チャネル層7a(H−)と、これよりも水素濃度の高い第2チャネル層(H+)7bとをこの順に積層してなるアモルファスシリコンからなるチャネル層7が形成される。尚、チャネル層7を3層以上の積層構造とする場合には、上層に形成されるチャネル層ほど水素濃度が高くなるように、上述した第2チャネル層の形成において水素濃度を調整して順次上層のチャネル層の形成を行う。   As described above, the channel layer 7 made of amorphous silicon is formed by laminating the first channel layer 7a (H−) and the second channel layer (H +) 7b having a higher hydrogen concentration in this order. The When the channel layer 7 has a stacked structure of three or more layers, the hydrogen concentration is adjusted in the formation of the above-described second channel layer so that the hydrogen concentration in the channel layer formed in the upper layer becomes higher. An upper channel layer is formed.

以降の工程は、第1実施形態において図4(3)〜図4(6)を用いて説明したと同様に行うこといにより、図7に示した積層構造のチャネル層7を備えたチャネルエッチ型の薄膜トランジスタ1’が形成される。   The subsequent steps are performed in the same manner as described with reference to FIGS. 4 (3) to 4 (6) in the first embodiment, so that the channel etch including the channel layer 7 having the stacked structure shown in FIG. A thin film transistor 1 ′ is formed.

そして、このような薄膜トランジスタ1’を備えた表示装置を製造する場合の引き続の工程は、第1実施形態で説明したと同様に行うこととする。   The subsequent steps when manufacturing a display device including such a thin film transistor 1 'are performed in the same manner as described in the first embodiment.

以上説明した製造方法であっても、第1実施形態と同様に、ソース11a、ドレイン11b側の水素濃度が高く、ゲート絶縁膜5側の水素濃度が低く抑えられたチャネル層7を有するボトムゲート型の薄膜トランジスタ1’が得られるため、第1実施形態の製造方法と同様の効果を得ることができる。   Even in the manufacturing method described above, similarly to the first embodiment, the bottom gate having the channel layer 7 in which the hydrogen concentration on the source 11a and drain 11b side is high and the hydrogen concentration on the gate insulating film 5 side is suppressed low. Since the thin film transistor 1 ′ is obtained, the same effects as those of the manufacturing method of the first embodiment can be obtained.

<第3実施形態>
(a)薄膜トランジスタ
図9は、第3実施形態の薄膜トランジスタを説明する断面図である。この図に示す薄膜トランジスタ1”と、第1実施形態で説明した薄膜トランジスタ(1)との異なるところは、チャネル層7上に窒化シリコンからなる保護ストッパ層9が設けられていない点にあり、他の構成は同様であることとする。
<Third Embodiment>
(A) Thin Film Transistor FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor according to a third embodiment. The difference between the thin film transistor 1 "shown in this figure and the thin film transistor (1) described in the first embodiment is that the protective stopper layer 9 made of silicon nitride is not provided on the channel layer 7, The configuration is the same.

このような構成の薄膜トランジスタ1”であっても、チャネル層7内の水素濃度分を、第1実施形態で説明した薄膜トランジスタ(1)のチャネル層と同様に設定することにより、第1実施形態の薄膜トランジスタ(1)と同様の効果を得ることができる。   Even in the thin film transistor 1 ″ having such a configuration, the hydrogen concentration in the channel layer 7 is set in the same manner as the channel layer of the thin film transistor (1) described in the first embodiment. The same effect as the thin film transistor (1) can be obtained.

(b)表示装置
次に、このような薄膜トランジスタ1”を用いた表示装置の構成としては、図2を用いて説明した表示装置を例示することができ、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(B) Display Device Next, as a configuration of a display device using such a thin film transistor 1 ″, the display device described with reference to FIG. 2 can be exemplified, and the same effects as those of the first embodiment can be obtained. be able to.

(c)製造方法
次に、上述した構成の薄膜トランジスタ1”の製造方法およびこれに続く表示装置の製造方法を説明する。
(C) Manufacturing Method Next, a manufacturing method of the thin film transistor 1 ″ having the above-described configuration and a subsequent manufacturing method of the display device will be described.

先ず、図10(1),図10(2)に示す工程を、第1実施形態において図4(1)〜図4(2)を用いて説明したと同様に行い、ガラスからなる基板2上に、ゲート電極3を形成し、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜5を形成し、さらにアモルファスシリコンからなるチャネル層7を形成し、その後引き続き、熱処理と水素化処理とを行う。ただし、チャネル層7は、第1実施形態よりも厚めの約200nm程度の膜厚に形成する。   First, the steps shown in FIGS. 10 (1) and 10 (2) are performed in the same manner as described with reference to FIGS. 4 (1) to 4 (2) in the first embodiment, and on the substrate 2 made of glass. Then, the gate electrode 3 is formed, the gate insulating film 5 made of silicon nitride is formed, the channel layer 7 made of amorphous silicon is further formed, and then heat treatment and hydrogenation treatment are subsequently performed. However, the channel layer 7 is formed to a thickness of about 200 nm, which is thicker than in the first embodiment.

その後、図10(3)に示すように、トランジスタのソース/ドレイン領域となるリンを含むn型アモルファスシリコン膜11を約50nm程度の膜厚に形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 10 (3), an n-type amorphous silicon film 11 containing phosphorus to be a source / drain region of the transistor is formed to a thickness of about 50 nm.

尚、以上図10(1)を用いて説明したゲート絶縁膜5の形成から、図10(3)を用いて説明したn型アモルファスシリコン膜11の形成までの一連の工程は、基板2を大気中に出さずに真空中、あるいは内部が気密に保たれた搬送装置で接続された装置(いわゆるマルチチャンバ装置によって、連続して処理することが望ましい。   A series of processes from the formation of the gate insulating film 5 described with reference to FIG. 10A to the formation of the n-type amorphous silicon film 11 described with reference to FIG. It is desirable to carry out the treatment continuously in a vacuum without being put in, or in an apparatus (so-called multi-chamber apparatus) connected by a conveying apparatus in which the inside is kept airtight.

次に、図10(4)に示すように、フォトリソグラフィー工程とエッチング工程を経ることで、n型アモルファスシリコン膜11とその下層のチャネル層7とを島状にパターニングする。   Next, as shown in FIG. 10 (4), the n-type amorphous silicon film 11 and the underlying channel layer 7 are patterned in an island shape through a photolithography process and an etching process.

その後、図10(5)に示すように、n型アモルファスシリコン膜11を覆う状態で、ゲート絶縁膜5上にソース/ドレイン電極膜13をスパッタ法によって形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 10 (5), a source / drain electrode film 13 is formed on the gate insulating film 5 by sputtering while covering the n-type amorphous silicon film 11.

次に、図10(6)に示すように、ソース/ドレイン電極膜13をパターニングすることによってソース電極13a、ドレイン電極13bを形成し、さらに、n型アモルファスシリコン11をチャネル層7上においてエッチング分離してソース11a、ドレイン11bを形成する。   Next, as shown in FIG. 10 (6), the source / drain electrode film 13 is patterned to form the source electrode 13 a and the drain electrode 13 b, and the n-type amorphous silicon 11 is etched and separated on the channel layer 7. Thus, the source 11a and the drain 11b are formed.

以上によって、チャネルエッチ型の薄膜トランジスタ1”が形成される。   Thus, the channel etch type thin film transistor 1 ″ is formed.

そして、このような薄膜トランジスタ1”を備えた表示装置を製造する場合の引き続の工程は、第1実施形態で説明したと同様に行うこととする。   The subsequent process in manufacturing a display device including such a thin film transistor 1 ″ is performed in the same manner as described in the first embodiment.

以上説明した製造方法であっても、第1実施形態において図4(2)を用いて説明したと同様の工程を、図10(2)に示す工程で行うため、第1実施形態の製造方法と同様の効果を得ることができる。   Even in the manufacturing method described above, the same process as that described with reference to FIG. 4B in the first embodiment is performed in the process shown in FIG. The same effect can be obtained.

また、ゲート絶縁膜5の形成からn型アモルファスシリコン11の形成までの工程を大気中に出さずに行うことにより、ゲート絶縁膜5−チャネル層7−n型アモルファスシリコン11間の密着性を向上することが可能となるため、膜剥がれ等のプロセス上の問題の発生を防止でき、また、スループットも高まるために低コストで信頼性の高い薄膜トランジスタを形成することが可能となる。   Further, by performing the steps from the formation of the gate insulating film 5 to the formation of the n-type amorphous silicon 11 without exposing them to the atmosphere, the adhesion between the gate insulating film 5-channel layer 7-n-type amorphous silicon 11 is improved. Therefore, the occurrence of process problems such as film peeling can be prevented, and the throughput can be increased, so that a highly reliable thin film transistor can be formed at low cost.

尚、本第3実施形態においては、図10(2)を用いて説明したように、チャネル層7形成に続けて熱処理と水素化処理とを行う構成とした。しかしながら、チャネル層7を形成した後に熱処理を行い、次いでn型アモルファスシリコン膜11を形成し、さらに図10(6)に示したように、ソース電極13a、ドレイン電極13bを形成してチャネル層7上のアモルファスシリコン膜11をエッチングしてソース11a、ドレイン11bを形成した後に水素化処理を加えても良い。このような工程であっても、ソース11a、ドレイン11b間に露出するチャネル層7部分から水素が導入されるため、ゲート絶縁膜5の界面側の水素濃度が低く、ソース11a、ドレイン11b間のチャネル層7部分の水素濃度が高い薄膜トランジスタ1”を得ることができる。   In the third embodiment, as described with reference to FIG. 10B, the heat treatment and the hydrogenation treatment are performed following the formation of the channel layer 7. However, after the channel layer 7 is formed, heat treatment is performed, and then the n-type amorphous silicon film 11 is formed. Further, as shown in FIG. 10 (6), the source electrode 13a and the drain electrode 13b are formed to form the channel layer 7 The upper amorphous silicon film 11 may be etched to form the source 11a and the drain 11b, and then a hydrogenation process may be applied. Even in such a process, since hydrogen is introduced from the channel layer 7 exposed between the source 11a and the drain 11b, the hydrogen concentration on the interface side of the gate insulating film 5 is low, and the distance between the source 11a and the drain 11b is low. A thin film transistor 1 ″ having a high hydrogen concentration in the channel layer 7 can be obtained.

また、本第3実施形態においては、チャネル層7の構成を第2実施形態で説明したと同様の積層構造とすることで第2実施形態と組み合わせることも可能である。   Further, in the third embodiment, the configuration of the channel layer 7 can be combined with the second embodiment by adopting the same laminated structure as described in the second embodiment.

<第4実施形態>
(a)薄膜トランジスタ
図11は、第4実施形態の薄膜トランジスタを説明する断面図である。この図に示す薄膜トランジスタ1aは、トップゲート型の薄膜トランジスタであり、基板2上にパターン形成されたソース11aおよびドレイン11bの端部に両端を重ねる状態でチャネル層7が設けられている。そして、これらを覆う状態で設けられたゲート絶縁膜5を介して、チャネル層7上にゲート電極3が積層形成されている。このような薄膜トランジスタ1aにおいても、第1〜第3実施形態の薄膜トランジスタと同様に、アモルファスシリコンからなるチャネル層7中の水素濃度が、ゲート絶縁膜5側からソース11a、ドレイン11b側に向かって増加するように、深さ方向に分布を有していることとする。
<Fourth embodiment>
(A) Thin Film Transistor FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor according to a fourth embodiment. The thin film transistor 1a shown in this figure is a top gate type thin film transistor, and a channel layer 7 is provided in a state where both ends are overlapped with the end portions of the source 11a and the drain 11b patterned on the substrate 2. A gate electrode 3 is laminated on the channel layer 7 via a gate insulating film 5 provided so as to cover them. In such a thin film transistor 1a, as in the thin film transistors of the first to third embodiments, the hydrogen concentration in the channel layer 7 made of amorphous silicon increases from the gate insulating film 5 side toward the source 11a and drain 11b side. As described above, it has a distribution in the depth direction.

ここでは、チャネル層7は、第2実施形態と同様に2層構造となっており、ソース11a、ドレイン11bの直上に形成された第1チャネル層7cと、この上部に積層された絶縁膜側の第2チャネル層7dとからなり、ゲート絶縁膜5側の第2チャネル層7dの水素濃度が、ソース11a、ドレイン11b側の第1チャネル層7cの水素濃度よりも低い構成となっている。そして、ソース11a、ドレイン11b側の第1チャネル層(H+)7cは水素濃度が3×1021(atom/cm3)以上であり、ゲート絶縁膜5側の第2チャネル層(H−)7dは水素濃度が1×1021(atom/cm3)以下であることが好ましい。 Here, the channel layer 7 has a two-layer structure as in the second embodiment, and the first channel layer 7c formed immediately above the source 11a and the drain 11b, and the insulating film layer stacked on the first channel layer 7c. The second channel layer 7d is configured such that the hydrogen concentration of the second channel layer 7d on the gate insulating film 5 side is lower than the hydrogen concentration of the first channel layer 7c on the source 11a and drain 11b side. The first channel layer (H +) 7c on the source 11a and drain 11b side has a hydrogen concentration of 3 × 10 21 (atom / cm 3 ) or more, and the second channel layer (H−) 7d on the gate insulating film 5 side. The hydrogen concentration is preferably 1 × 10 21 (atom / cm 3 ) or less.

尚、チャネル層7は、2層構造に限定されることはなく、ゲート絶縁膜5側からソース11a、ドレイン11b側に向かって水素濃度が高くなる設定でれば、3層以上の多層構造であっても良い。また、このような3層以上の多層構造であっても、ゲート絶縁膜5と接する状態で配置されたチャネル層の水素濃度が1×1021(atom/cm3)以下であり、ソース11a、ドレイン11bに接する状態で配置されたチャネルの水素濃度が3×1021(atom/cm3)以上であることが好ましい。 The channel layer 7 is not limited to a two-layer structure, and has a multilayer structure of three or more layers as long as the hydrogen concentration increases from the gate insulating film 5 side toward the source 11a and drain 11b side. There may be. Further, even in such a multilayer structure of three or more layers, the hydrogen concentration of the channel layer arranged in contact with the gate insulating film 5 is 1 × 10 21 (atom / cm 3 ) or less, and the source 11a, The hydrogen concentration of the channel arranged in contact with the drain 11b is preferably 3 × 10 21 (atom / cm 3 ) or more.

このような構成の薄膜トランジスタ1aであっても、チャネル層7内の水素濃度分を、第1実施形態で説明した薄膜トランジスタ(1)のチャネル層と同様に設定することにより、第1実施形態の薄膜トランジスタ(1)と同様の効果を得ることができる。   Even in the thin film transistor 1a having such a configuration, the hydrogen concentration in the channel layer 7 is set in the same manner as the channel layer of the thin film transistor (1) described in the first embodiment, whereby the thin film transistor of the first embodiment. The same effect as (1) can be obtained.

(b)表示装置
次に、このような薄膜トランジスタ1aを用いた表示装置の構成としては、図2を用いて説明した表示装置を例示することができ、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(B) Display Device Next, as a configuration of the display device using such a thin film transistor 1a, the display device described with reference to FIG. 2 can be exemplified, and the same effect as in the first embodiment can be obtained. Can do.

(c)製造方法
次に、上述した構成の薄膜トランジスタ1aの製造方法およびこれに続く表示装置の製造方法は、通常のトップゲート型の積層薄膜トランジスタの製造工程において、各チャネル層7c、7dが所望の水素濃度となるように、第1チャネル層(H+)7cを構成するアモルファスシリコンの形成、および第2チャネル層(H−)7dを構成するアモルファスシリコンの形成を行う。
(C) Manufacturing Method Next, in the manufacturing method of the thin film transistor 1a having the above-described configuration and the manufacturing method of the display device subsequent thereto, each of the channel layers 7c and 7d is desired in a normal top gate type stacked thin film transistor manufacturing process. Amorphous silicon forming the first channel layer (H +) 7c and amorphous silicon forming the second channel layer (H−) 7d are formed so that the hydrogen concentration is obtained.

そして、このような薄膜トランジスタ1aを備えた表示装置を製造する場合の引き続の工程は、第1実施形態で説明したと同様に行うこととする。   The subsequent process in manufacturing a display device including such a thin film transistor 1a is performed in the same manner as described in the first embodiment.

以上により、第4実施形態の薄膜トランジスタ1aおよびこれを用いた表示装置が得られる。   As described above, the thin film transistor 1a of the fourth embodiment and the display device using the same are obtained.

電流駆動による発光素子駆動用の薄膜トランジスタ、この発光素子を設けた表示装置に適用できる。   It can be applied to a thin film transistor for driving a light emitting element by current drive and a display device provided with the light emitting element.

第1実施形態の薄膜トランジスタの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the thin-film transistor of 1st Embodiment. チャネル層における深さ方向の水素濃度分布を示すグラフ(1)である。It is a graph (1) which shows the hydrogen concentration distribution of the depth direction in a channel layer. 本発明の薄膜トランジスタを用いた表示装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a display device using a thin film transistor of the present invention. 図1の薄膜トランジスタの製造方法を示す断面工程図である。FIG. 3 is a cross-sectional process diagram illustrating a method for manufacturing the thin film transistor of FIG. 1. チャネル層における深さ方向の水素濃度分布を示すグラフ(2)である。It is a graph (2) which shows the hydrogen concentration distribution of the depth direction in a channel layer. 水素化処理の有無とゲート電圧とドレイン電流との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the presence or absence of a hydrogenation process, a gate voltage, and a drain current. 第2実施形態の薄膜トランジスタの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the thin-film transistor of 2nd Embodiment. 図7の薄膜トランジスタの製造方法を示す断面工程図である。FIG. 8 is a cross-sectional process diagram illustrating a method for manufacturing the thin film transistor of FIG. 7. 第3実施形態の薄膜トランジスタの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the thin-film transistor of 3rd Embodiment. 図9の薄膜トランジスタの製造方法を示す断面工程図である。FIG. 10 is a cross-sectional process diagram illustrating a method for manufacturing the thin film transistor of FIG. 9. 第4実施形態の薄膜トランジスタの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the thin-film transistor of 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1,1’,1”,1a…薄膜トランジスタ、2…基板、3…ゲート電極、5…ゲート絶縁膜、7…チャネル層、7a、7c…第1チャネル層、7b、7d…第2チャネル層、11a…ソース、11b…ドレイン、20…表示装置、23…有機EL素子(発光素子)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1 ', 1 ", 1a ... Thin-film transistor, 2 ... Substrate, 3 ... Gate electrode, 5 ... Gate insulating film, 7 ... Channel layer, 7a, 7c ... 1st channel layer, 7b, 7d ... 2nd channel layer, DESCRIPTION OF SYMBOLS 11a ... Source, 11b ... Drain, 20 ... Display apparatus, 23 ... Organic EL element (light emitting element)

Claims (18)

基板上に、ソース・ドレイン層と、アモルファスシリコンからなるチャネル層と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とをこの順またはこれと逆の順に積層してなる薄膜トランジスタにおいて、
前記チャネル層中の水素濃度が、前記ゲート絶縁膜側界面から前記ソース・ドレイン層側界面に向かって増加している
ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
In a thin film transistor in which a source / drain layer, a channel layer made of amorphous silicon, a gate insulating film, and a gate electrode are stacked in this order or in the reverse order on a substrate,
A thin film transistor, wherein a hydrogen concentration in the channel layer increases from the gate insulating film side interface toward the source / drain layer side interface.
請求項1記載の薄膜トランジスタにおいて、
前記チャネル層の前記ゲート絶縁膜側界面における水素濃度が1×1021(atom/cm3)以下であり、
前記チャネル層の前記ソース・ドレイン層側界面における水素濃度が3×1021(atom/cm3)以上である
ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
The thin film transistor according to claim 1, wherein
The hydrogen concentration at the gate insulating film side interface of the channel layer is 1 × 10 21 (atom / cm 3 ) or less,
2. A thin film transistor, wherein a hydrogen concentration at the source / drain layer side interface of the channel layer is 3 × 10 21 (atom / cm 3 ) or more.
基板上のゲート電極を覆う状態で、当該基板上にゲート絶縁膜を介してアモルファスシリコンからなるチャネル層を形成した後、チャネル層の表面に対して水素化処理を行う
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
A thin film transistor characterized by forming a channel layer made of amorphous silicon over a gate insulating film on the substrate in a state of covering a gate electrode on the substrate, and then performing a hydrogenation process on the surface of the channel layer. Production method.
請求項3記載の薄膜トランジスタの製造方法において、
前記チャネル層の形成と前記水素化処理との間に、当該チャネル層中の水素を脱離させるための熱処理を行う
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
In the manufacturing method of the thin-film transistor of Claim 3,
A method for manufacturing a thin film transistor, wherein a heat treatment for desorbing hydrogen in the channel layer is performed between the formation of the channel layer and the hydrogenation treatment.
請求項3記載の薄膜トランジスタの製造方法において、
前記チャネル層の形成を、当該チャネル層中の水素が脱離する加熱条件下で行う
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
In the manufacturing method of the thin-film transistor of Claim 3,
The method for manufacturing a thin film transistor, characterized in that the channel layer is formed under heating conditions in which hydrogen in the channel layer is eliminated.
基板上のゲート電極を覆う状態で、当該基板上にゲート絶縁膜を介してアモルファスシリコンからなる第1チャネル層を形成し、
前記第1チャネル層上に、当該第1チャネル層よりも水素濃度の高いアモルファスシリコンからなる第2チャネル層を形成する
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
Forming a first channel layer made of amorphous silicon on the substrate through a gate insulating film in a state of covering the gate electrode on the substrate;
A method of manufacturing a thin film transistor, comprising: forming a second channel layer made of amorphous silicon having a hydrogen concentration higher than that of the first channel layer on the first channel layer.
請求項6記載の薄膜トランジスタの製造方法において、
前記第1チャネル層を形成した後、前記2チャネル層を形成する前に、当該第1チャネル層中の水素を脱離させるための熱処理を行う
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
In the manufacturing method of the thin-film transistor of Claim 6,
A method of manufacturing a thin film transistor, comprising: performing heat treatment for desorbing hydrogen in the first channel layer after forming the first channel layer and before forming the two-channel layer.
請求項6記載の薄膜トランジスタの製造方法において、
前記第1チャネル層の形成を、当該第1チャネル層中の水素が脱離する加熱条件下で行い、
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
In the manufacturing method of the thin-film transistor of Claim 6,
The first channel layer is formed under heating conditions in which hydrogen in the first channel layer is desorbed,
A method for manufacturing a thin film transistor.
基板上に、ソース・ドレイン層を介して水素を含有するアモルファスシリコンからなる第1チャネル層を形成し、
前記第1チャネル層上に、当該第1チャネル層よりも水素濃度の低いアモルファスシリコンからなる第2チャネル層を形成し、
前記第2チャネル層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
Forming a first channel layer made of amorphous silicon containing hydrogen on a substrate via a source / drain layer;
Forming a second channel layer made of amorphous silicon having a hydrogen concentration lower than that of the first channel layer on the first channel layer;
A gate electrode is formed on the second channel layer through a gate insulating film. A method of manufacturing a thin film transistor, comprising:
ソース・ドレイン層、アモルファスシリコンからなるチャネル層、ゲート絶縁膜、およびゲート電極をこの順またはこれと逆の順に積層してなる薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタに接続された電流駆動型の発光素子とを基板上に配列形成してなる表示装置において、
前記チャネル層中の水素濃度が、前記ゲート絶縁膜側界面から前記ソース・ドレイン層側界面に向かって増加している
ことを特徴とする表示装置。
A thin film transistor in which a source / drain layer, a channel layer made of amorphous silicon, a gate insulating film, and a gate electrode are stacked in this order or in the reverse order, and a current-driven light emitting element connected to the thin film transistor In a display device having an array formed thereon,
The display device, wherein the hydrogen concentration in the channel layer increases from the gate insulating film side interface toward the source / drain layer side interface.
請求項10記載の表示装置において、
前記チャネル層の前記ゲート絶縁膜側界面における水素濃度が1×1021(atom/cm3)以下であり、
前記チャネル層の前記ソース・ドレイン層側界面における水素濃度が3×1021(atom/cm3)以上である
ことを特徴とする表示装置。
The display device according to claim 10.
The hydrogen concentration at the gate insulating film side interface of the channel layer is 1 × 10 21 (atom / cm 3 ) or less,
The display device, wherein the hydrogen concentration at the source / drain layer side interface of the channel layer is 3 × 10 21 (atom / cm 3 ) or more.
ゲート電極を覆うゲート絶縁膜上にアモルファスシリコンからなるチャネル層を介してソース・ドレイン層を設けてなる薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタに接続された電流駆動型の発光素子とを基板上に配列形成してなる表示装置の製造方法であって、
前記基板上のゲート電極を覆う状態で、当該基板上にゲート絶縁膜を介してアモルファスシリコンからなるチャネル層を形成した後、当該チャネル層の表面に対して水素化処理を行う工程を有する
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
A thin film transistor in which a source / drain layer is provided via a channel layer made of amorphous silicon on a gate insulating film covering a gate electrode, and a current drive type light emitting element connected to the thin film transistor are arrayed on a substrate. A display device manufacturing method comprising:
Forming a channel layer made of amorphous silicon on the substrate through a gate insulating film in a state of covering the gate electrode on the substrate, and then performing a hydrogenation process on the surface of the channel layer. A display device manufacturing method.
請求項12記載の表示装置の製造方法において、
前記チャネル層の形成と前記水素化処理との間に、当該チャネル層中の水素を脱離させるための熱処理を行う工程を有する
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
In the manufacturing method of the display device according to claim 12,
A method for manufacturing a display device, comprising: performing a heat treatment for desorbing hydrogen in the channel layer between the formation of the channel layer and the hydrogenation treatment.
請求項12記載の表示装置の製造方法において、
前記チャネル層の形成を、当該チャネル層中の水素が脱離する加熱条件下で行う
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
In the manufacturing method of the display device according to claim 12,
The method for manufacturing a display device is characterized in that the channel layer is formed under heating conditions in which hydrogen in the channel layer is desorbed.
ゲート電極を覆うゲート絶縁膜上にアモルファスシリコンからなるチャネル層を介してソース・ドレイン層を設けてなる薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタに接続された電流駆動型の発光素子とを基板上に配列形成してなる表示装置の製造方法であって、
基板上のゲート電極を覆う状態で、当該基板上にゲート絶縁膜を介してアモルファスシリコンからなる第1チャネル層を形成し、次いで前記第1チャネル層上に当該第1チャネル層よりも水素濃度の高いアモルファスシリコンからなる第2チャネル層を形成する工程を有する
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
A thin film transistor in which a source / drain layer is provided via a channel layer made of amorphous silicon on a gate insulating film covering a gate electrode, and a current drive type light emitting element connected to the thin film transistor are arrayed on a substrate. A display device manufacturing method comprising:
A first channel layer made of amorphous silicon is formed on the substrate through a gate insulating film in a state of covering the gate electrode on the substrate, and then the hydrogen concentration is higher than that of the first channel layer on the first channel layer. A method for manufacturing a display device, comprising: forming a second channel layer made of high amorphous silicon.
請求項15記載の表示装置の製造方法において、
前記第1チャネル層を形成した後、前記2チャネル層を形成する前に、当該第1チャネル層中の水素を脱離させるための熱処理を行う工程を有する
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
In the manufacturing method of the display device according to claim 15,
A method for manufacturing a display device, comprising the step of performing a heat treatment for desorbing hydrogen in the first channel layer after forming the first channel layer and before forming the two-channel layer. .
請求項15記載の表示装置の製造方法において、
前記第1チャネル層の形成を、当該第1チャネル層中の水素が脱離する加熱条件下で行う
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
In the manufacturing method of the display device according to claim 15,
The method for manufacturing a display device is characterized in that the first channel layer is formed under heating conditions in which hydrogen in the first channel layer is desorbed.
ソース・ドレイン層を覆うアモルファスシリコンからなるチャネル層上にゲート絶縁膜上を介してゲート電極を設けてなる薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタに接続された電流駆動型の発光素子とを基板上に配列形成してなる表示装置の製造方法であって、
前記基板上に、ソース・ドレイン層を介して水素を含有するアモルファスシリコンからなる第1チャネル層を形成する工程と、
前記第1チャネル層上に、当該第1チャネル層よりも水素濃度の低いアモルファスシリコンからなる第2チャネル層を形成する工程と、
前記第2チャネル層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程とを有する
ことを特徴とする表示装置の製造方法。


A thin film transistor in which a gate electrode is provided on a channel layer made of amorphous silicon covering a source / drain layer via a gate insulating film, and a current drive type light emitting element connected to the thin film transistor are arrayed on a substrate. A display device manufacturing method comprising:
Forming a first channel layer made of amorphous silicon containing hydrogen via a source / drain layer on the substrate;
Forming a second channel layer made of amorphous silicon having a hydrogen concentration lower than that of the first channel layer on the first channel layer;
Forming a gate electrode on the second channel layer through a gate insulating film. A method of manufacturing a display device, comprising:


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