JP2009283928A5 - 薄膜トランジスタ - Google Patents

Description

結晶粒１２１の形状は、逆錐形である。ここで、逆錐形とは、多数の平面から構成される面と、多数の平面から構成される面の閉じた曲線または折れ線の周上を一周する点の集合とこの多数の平面から構成される面の外に存在する頂点とを結ぶ線によって作られる単数もしくは複数の面と、で囲まれた立体的形状であって、該頂点が基板側に存在するものをいう。即ち、ゲート絶縁層１０４と、ドナーとなる不純物元素が添加された半導体層１０６との界面から離れた位置から、半導体層１０６が堆積される方向に向けて、略放射状に成長した形状である。離散的に形成された結晶核のそれぞれが、ドナーとなる不純物元素が添加された半導体層の形成と共に結晶の方位に沿って成長することで、結晶粒は、結晶核を起点として結晶の成長方向と垂直な面の面内方向に放射状に拡がるように成長する。また、結晶粒１２１内には単結晶または双晶を含む。ここで、逆錐形の結晶粒１２１では、側面は面方位が揃っており、側面の断面形状（図２）は一直線である。そのため、結晶粒１２１は複数の結晶を含んでいる形態よりも単結晶または双晶を含む形態に近いと考えられる。双晶を含む場合には、複数の結晶を含む場合と比較して、ダングリングボンドが少ないため欠陥数が少なく、オフ電流が小さい。また、複数の結晶を含む場合と比較して、粒界が少なく、オン電流が大きい。なお、結晶粒１２１には、複数の結晶を含んでいてもよい。

Claims (10)

1. ゲート電極を覆うゲート絶縁層と、
   前記ゲート絶縁層に接し、且つチャネル形成領域としての機能を有する第１の半導体層と、
   前記第１の半導体層上に設けられ、一導電型を付与する不純物元素を有する第２の半導体層と、
   前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に設けられたバッファ層と、を有し、
   前記第１の半導体層は、第１の領域及び第２の領域を有し、
   前記第１の領域は、非晶質構造を有し、且つ前記ゲート絶縁層と前記第２の領域に挟まれ、
   前記第２の領域は、前記第１の領域から前記第１の半導体層が形成される方向に向けて、略放射状に成長した逆錐形の結晶粒を有し、
   前記第１の半導体層は、ドナーとなる不純物元素を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。
2. 請求項１において、
   前記バッファ層は、非晶質半導体を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。
3. ゲート電極を覆うゲート絶縁層と、
   前記ゲート絶縁層に接し、且つチャネル形成領域としての機能を有する第１の半導体層と、
   前記第１の半導体層上に設けられ、一導電型を付与する不純物元素を有する第２の半導体層と、を有し、
   前記第１の半導体層は、第１の領域及び第２の領域を有し、
   前記第１の領域は、非晶質構造を有し、且つ前記ゲート絶縁層と前記第２の領域に挟まれ、
   前記第２の領域は、前記第１の領域から前記第１の半導体層が形成される方向に向けて、略放射状に成長した逆錐形の結晶粒を有し、
   前記第１の半導体層は、ドナーとなる不純物元素を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
   前記第２の半導体層は、ソース領域またはドレイン領域としての機能を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
   前記ドナーとなる不純物元素の二次イオン質量分析法によって計測される濃度は、１×１０^１６／ｃｍ^３乃至３×１０^１８／ｃｍ^３であることを特徴とする薄膜トランジスタ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
   前記ドナーとなる不純物元素は、リン、砒素、アンチモン、またはビスマスであることを特徴とする薄膜トランジスタ。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
   前記第１の半導体層は、二次イオン質量分析法によって計測される窒素濃度が１×１０^２０／ｃｍ^３乃至１×１０^２１／ｃｍ^３であることを特徴とする薄膜トランジスタ。
8. 請求項７において、
   前記ゲート絶縁層と前記第１の半導体層との界面近傍において、二次イオン質量分析法によって計測される前記窒素濃度のピーク濃度が３×１０^２０／ｃｍ^３乃至１×１０^２１／ｃｍ^３であり、且つ、前記窒素濃度は、前記界面近傍から前記第１の半導体層が形成される方向に向けて減少していることを特徴とする薄膜トランジスタ。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
   前記第１の半導体層は、二次イオン質量分析法によって計測される酸素濃度が５×１０^１８／ｃｍ^３以下であることを特徴とする薄膜トランジスタ。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、
    前記結晶粒は、単結晶または双晶を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。