JPH11274504A - Tftおよびその製法 - Google Patents

Tftおよびその製法

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JPH11274504A
JPH11274504A JP7282998A JP7282998A JPH11274504A JP H11274504 A JPH11274504 A JP H11274504A JP 7282998 A JP7282998 A JP 7282998A JP 7282998 A JP7282998 A JP 7282998A JP H11274504 A JPH11274504 A JP H11274504A
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amorphous silicon
tft
back channel
channel portion
film
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Takashi Hashiguchi
隆史 橋口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バックチャネル部の不純物を除去して、TF
T特性のオフ電流を低減させたTFTをうる。 【解決手段】 本発明のTFTは、絶縁性基板上にゲー
ト電極、ゲート絶縁膜、アモルファスシリコン膜、ソー
スおよびドレイン電極の順に設けられたチャネルエッチ
型アモルファスシリコンTFTにおいて、ソース電極と
ドレイン電極間のバックチャネル部のi層アモルファス
シリコンに、H2またはHeが存在する雰囲気ガスでプ
ラズマ放電を行い表面処理をして、バックチャネル部の
表面に付着している不純物が除去されてなるものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜トランジスタ
(以下、「TFT(thin film transistor)」という)
に関する。さらに詳しくは、アクティブマトリクス型液
晶表示装置や密着型イメージセンサ等の駆動もしくはス
イッチングに用いられるチャネルエッチ型、アモルファ
スシリコン薄膜トランジスタのオフ電流低減に関する。
【0002】
【従来の技術】フラットパネルディスプレイ、中でもア
クティブマトリクス型液晶装置は高度情報化社会、マル
チメディアの時代において中核となるデバイスの一つと
して期待されている。アクティブマトリクス型液晶装置
は各画素をスイッチング素子により駆動させるため、画
素のコントラストを充分とることができる利点がある。
【0003】大面積液晶表示スイッチング素子として、
低温で大面積基板に形成できることから、アモルファス
シリコン薄膜トランジスタ(以下、a−Si TFTと
いう)が実用化されている。a−Si TFTは基本的
にはプレーナ型、逆プレーナ型、スタガード型、逆スタ
ガード型の4種類に大別できる。
【0004】とくに、本発明は逆スタガード型に関する
ものであり、逆スタガード型はチャネルエッチ型とエッ
チストッパー型に分類できる。図6はチャネルエッチ型
を示しており、図7はエッチストッパー型の一例を示し
ている断面説明図である。図6および図7において、1
は絶縁性基板であり、2はゲート電極であり、3はゲー
ト絶縁膜であり、4はi層アモルファスシリコンであ
り、5はアモルファスシリコンであり、6はソース/ド
レイン電極であり、7は保護膜であり、8はチャネル保
護膜である。構造上の違いはソース/ドレイン電極間の
チャネル保護膜8の有無である。
【0005】チャネルエッチ型の長所は、ゲート絶縁膜
3、i層アモルファスシリコン4、不純物をドーピング
したn型アモルファスシリコン5が連続成膜できるた
め、これらの膜の界面汚染によるトランジスタ特性の劣
化を小さくできることである。短所は、ソース/ドレイ
ン電極6の形成の工程を行う必要上、ソース電極とドレ
イン電極間のi層アモルファスシリコンのバックチャネ
ル部が大気および作業環境下に曝されるため、i層アモ
ルファスシリコン4と保護膜7の界面部であるバックチ
ャネル部が汚染され、界面に不純物が付着しオフ特性に
影響を与える可能性が有ることである。また、チャネル
エッチ型はバックチャネル部をエッチングするため界面
にダメージを与え、TFT特性のオフ電流増加の要因と
なっている。
【0006】このi層アモルファスシリコン4のバック
チャネル部が大気および作業環境下に曝されることによ
って生じる、TFT特性の不安定を解消するための技術
として、特公平1−144682号公報において、プラ
ズマ放電によってi層に表面変質層を形成することが提
案されている。
【0007】しかしながら、前記公報記載の技術では、
バックチャネル部の不純物とオフ電流との関係は全く考
慮されておらず、当該技術は、本発明が目ざすオフ電流
の低減の問題を解決できないものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】チャネルエッチ型a−
Si TFTをアクティブマトリクス型液晶ディスプレ
イに適用した場合に生じる問題について述べる。
【0009】液晶ディスプレイでは、液晶を挟む電極間
に蓄積される電荷をa−Si TFTにより制御し、電
極間の電界により液晶の配向を変化させ、ガラス基板下
のバックライト(背面光)の透過を制御させることによ
り画面表示を行う。そのため、必要な電荷を一定時間保
持させなければならない。この保持期間中に電荷が変動
すると電荷の変動が表示特性に影響を与える。保持期間
中の電荷変動を最小限に抑制するためには、a−Si
TFTのオフ電流(ld−Vg特性における−Vg時の
ドレイン電流)を小さくしなければならない。a−Si
TFTではイントリンシックなアモルファスシリコン
層が使用され、その真性キャリア密度が小さいためオフ
電流は小さいとされている。しかし、チャネルエッチ型
a−SiTFTはi層アモルファスシリコンと保護膜の
界面部であるバックチャネル部にエッチングを施すた
め、バックチャネル部にエッチングによるダメージを受
けている。さらに、ソース/ドレイン電極形成の工程を
行う必要上、バックチャネル部が大気および作業環境下
に曝されるため、バックチャネル部に不純物が存在す
る。これらバックチャネル部の界面ダメージや不純物に
より、a−Si TFT特性のオフ電流が増加している
という問題がある。本発明はバックチャネル部の不純物
を除去及び界面に局在準位を形成して、TFT特性のオ
フ電流を低減させたTFTをうることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様であるT
FTは、図4に示されているように、チャネルエッチ型
a−Si TFTについて、ソース電極とドレイン電極
間のバックチャネル部のi層アモルファスシリコンに、
2やHeが存在する雰囲気のプラズマにて表面処理を
行い、界面の不純物を除去してオフ電流を低減する。
【0011】また、ソース電極とドレイン電極間のバッ
クチャネル部のi層アモルファスシリコンに、O2やN2
のイオン注入することでバックチャネル部に保護膜と同
質の膜をバックチャネル部に形成する。i層アモルファ
スシリコンに保護膜を形成するため、i層アモルファス
シリコンと保護膜の界面が汚染されない。
【0012】また、プラズマ処理時間を長く行い、多数
の局在準位をバックチャネル側に形成し、界面を流れる
電子をトラップしてオフ電流を低減する。
【0013】本発明の他の態様であるTFTの製法は、
絶縁性基板上にゲート電極、ゲート絶縁膜、アモルファ
スシリコン膜、ソースおよびドレイン電極の順に設けら
れたチャネルエッチ型アモルファスシリコンTFTにお
いて、ソース電極とドレイン電極間のバックチャネル部
のi層アモルファスシリコンに、H2またはHeが存在
する雰囲気ガスでプラズマ放電を行い、表面処理をし
て、バックチャネル部の表面に付着している不純物を除
去するものである。
【0014】
【発明の実施の形態】添付図面を参照しつつ本発明のT
FTを詳細に説明する。
【0015】実施の形態1 図1は本発明の実施の形態1にかかわるTFTとその製
法を示す工程断面説明図である。図において、1は絶縁
性基板、2はゲート基板、3はゲート絶縁膜、4はi層
アモルファスシリコン、5はアモルファスシリコン、6
はソース/ドレイン電極、7は保護膜、10は不純物を
それぞれ示している。またPはプラズマ処理を示してい
る。図1(a)において、絶縁性基板1上に低抵抗かつ
高融点金属であるCrをスパッタ法により成膜し、フォ
トリソグラフィ技術でゲート電極2をパターン形成す
る。つぎにプラズマCVDにて順次、ゲート絶縁膜3を
4000Å、i層アモルファスシリコン4を1200
Å、n型をアモルファスシリコン5を300Å連続成膜
する。つぎにチャネルとなるシリコンの島をパターニン
グする。シリコンの島を形成後に、ソース/ドレイン電
極6となる金属膜Cr/Al/Crをスパッタ法により
成膜しパターニング。保護膜7を成膜する前に、ソース
/ドレイン電極6間のバックチャネル部は大気または作
業環境に曝されているため表面が不純物に汚染されてい
る可能性が有る(図1(b)参照)。そこで、CVD装
置にてH2またはHeの雰囲気ガスでプラズマ放電を行
い表面の不純物を除去し、保護膜とバックチャネル部の
界面を良質にする(図1(c)参照)。最後に、CVD
装置の同反応室で保護膜7を成膜する。処理時間は30
sec程度である(図1(d)参照)である。
【0016】実施の形態2 図2は本発明の実施の形態2にかかわるTFTおよびそ
の製法を示す工程断面説明図である。11は保護膜と同
質の膜であり、Iはイオン注入を示しており、その他、
図中に示した符号は図1と共通である。実施の形態1で
は、ソースおよびドレイン電極成形後、ソース/ドレイ
ン電極6間のバックチャネル部表面を、プラズマ処理す
ることで不純物を除去し良質な表面をえているのに対し
て、実施の形態2では、バックチャネル部の表面にO2
やN2のイオン注入方法を行い(図2(a))、バック
チャネル部に保護膜7と同質の膜を形成する(図2
(b))。効果として、実施の形態2と同様にオフ電流
の低減が図れる。
【0017】実施の形態3 図3は本発明の実施の形態3にかかわるTFTおよびそ
の製法を示す工程断面図である。図において、12は局
在準位を形成した膜であり、その他、図中に示した符号
は図1、図2と共通である。実施の形態1では、表面処
理により不純物を除去し良質な表面をえているのに対し
て、実施の形態3は、CVD装置を用いて表面をH2
たはHeの雰囲気ガスでプラズマ処理をする処理時間を
92secとして、界面に多数の局在準位を形成し界面
に流れる電子をトラップしてオフ電流を低減する(図3
(b))。処理条件は基板温度が280℃、圧力が1.
5と2mbar、POWERは50W、プラズマ処理時
間は92secである。表面処理後は同反応室で保護膜
7を成膜する。
【0018】図4および5は、表面処理をおこなった、
TFTのld−Vg特性を示す説明図である。表面処理
により、TFTのオフ電流が低下しているのが分かる。
【0019】
【発明の効果】本発明のa−Si TFTは、ソース電
極とドレイン電極間のバックチャネル部のi層アモルフ
ァスシリコンに表面処理を行うことでオフ電流が低減で
きる。
【0020】このオフ電流の低減により、保持容量電極
が小型化でき高開口率化が図れる。さらに、オフ電流が
低下することで、オン電流とオフ電流比が向上し、高コ
ントラスト比、画像安定性が望める。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1にかかわるTFTとその
製法を示す工程断面図である。
【図2】本発明の実施の形態2にかかわるTFTとその
製法を示す工程断面図である。
【図3】本発明の実施の形態3にかかわるTFTとその
製法を示す工程断面図である。
【図4】本発明の実施の形態3にかかわるTFTのId
−Vg特性を示す断面図である。
【図5】本発明の実施の形態3にかかわるTFTのId
−Vg特性を示す断面図である。
【図6】従来のチャネルエッチ型TFTの断面説明図で
ある。
【図7】従来のエッチストッパー型TFTの断面説明図
である。
【符号の説明】
1 絶縁性基板 2 ゲート電極 3 ゲート絶縁膜 4 i層アモルファスシリコン 5 アモルファスシリコン 6 ソース/ドレイン電極 7 保護膜 8 チャネル保護膜 10 不純物 11 保護膜と同質の膜 12 局在準位を形成した膜

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性基板上にゲート電極、ゲート絶縁
    膜、アモルファスシリコン膜、ソースおよびドレイン電
    極の順に設けられたチャネルエッチ型アモルファスシリ
    コンTFTにおいて、ソース電極とドレイン電極間のバ
    ックチャネル部のi層アモルファスシリコンに、H2
    たはHeが存在する雰囲気ガスでプラズマ放電を行い表
    面処理をして、バックチャネル部の表面に付着している
    不純物が除去されてなることを特徴とするTFT。
  2. 【請求項2】 前記ソース電極とドレイン電極間のバッ
    クチャネル部のi層アモルファスシリコンに、O2やN2
    のイオンが注入され、バックチャネル部に保護膜7と同
    質の膜が形成されてなることを特徴とする請求項1記載
    のTFT。
  3. 【請求項3】 前記バックチャネル部の表面処理により
    i層アモルファスシリコンと保護膜の界面に多数の局在
    準位を形成し、界面に流れる電子を当該局在準位にトラ
    ップさせオフ電流を低減することを特徴とする請求項1
    記載のTFT。
  4. 【請求項4】 絶縁性基板上にゲート電極、ゲート絶縁
    膜、アモルファスシリコン膜、ソースおよびドレイン電
    極の順に設けられたチャネルエッチ型アモルファスシリ
    コンTFTにおいて、ソース電極とドレイン電極間のバ
    ックチャネル部のi層アモルファスシリコンに、H2
    たはHeが存在する雰囲気ガスでプラズマ放電を行い、
    表面処理をして、バックチャネル部の表面に付着してい
    る不純物を除去することを特徴とするTFTの製法。
  5. 【請求項5】 前記ソース電極とドレイン電極間のバッ
    クチャネル部のi層アモルファスシリコンに、O2やN2
    のイオン注入を行い、バックチャネル部に保護膜7と同
    質の膜を形成することを特徴とする請求項1記載のTF
    Tの製法。
  6. 【請求項6】 前記バックチャネル部の表面処理により
    i層アモルファスシリコンと保護膜の界面に多数の局在
    準位を形成することを特徴とする請求項1記載のTFT
    の製法。
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