TW200903656A - Thin-film semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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200903656 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於薄膜半導體裝置之製造方法及薄膜半導體 裝置，特別是關於適合於採用有機半導體層之底部閘極型 之製作的薄膜半導體裝置之製造方法及據此所獲得的薄膜 半導體裝置。 【先前技術】 在薄型電子基板，特別是主動矩陣型之薄型顯示裝置 中，薄膜電晶體（thin film transistor)已廣為使用作為驅動 元件近年來’採用有機半導體作為活性層的半導體裝置 備受關注。採用有機半導體之半導體裝置由於可以在低溫 下將有機半導體構成之活性層塗布成膜，故有利於低成本 化，同時也能夠在塑料等無耐熱性之撓性基板上形成。 且，因不僅活性層’閘極絕緣膜、源極/汲極電極、甚至 閘極電極也藉由制塗布系㈣使運用印刷法形成圖案成 為可能，所以能實現低成本化。 不過，採用有機半導體來形成更細微之薄膜電晶體時， 底部閘極·底部接觸型比較有利。如圖4所示，底部閘極底 4接觸型之薄膜電晶體1Q1之構成係按基板iq3上之閑極電 極1 05、閘極絕緣膜107、源極/汲極電極109、進而薄膜半 導體層111之順序積層。由Λ，應用可能形成細微圖案之 光微影法來形成光阻圖案，即使通過遮罩藉由圖案韻刻形 成間極電極1G5或源極/沒極電極1〇9時，此後也不用在用 以除去光阻圖案之有機溶劑中曝露有機半導體構成之薄膜 125508.doc 200903656 半導體層111。因此，能夠良好地維持成為活性層之薄膜 半導體層111的膜質（以上參考下述非專利文獻”。 非專利文獻 1 K.Nomoto et al.、「IEEE Transactions on Electron Devices」，（2005)，v〇l. 52，p· 1519_p 1526。 然而，如圖4所示，由於底部閘極.底部接觸型之薄膜電 晶體之構成為在閘極絕緣膜1〇7上設有源極/汲極電極 109，所以源極/汲極電極1〇9之形成步驟的會影響及閘極 絕緣膜107之表面。因此，例如於閘極絕緣膜1〇7由有機材 料構成之情況下，在用以將源極/汲極電極1〇9之圖案形成 所用之A阻圖案去除的有機溶劑中曝露間極絕緣膜1〇7， 就很難維持作為與薄膜半導體層lu之界面的表面層的膜 質。並且該#間極絕緣膜1〇7_薄膜半導體層⑴間之界面 惡化將成為導致臨限值變化或移動度降低等問題的主要原 因。 、 【發明内容】 因此本發明之目的在於提供一種對源極/没極電極之形 成無影響、能夠將閘極絕緣膜與薄膜半導體層之界面維持 良好的狀態，可形成雖細微但特性良好的底部間極.底部 接觸型之薄膜電晶體構成之薄膜半導體裝置之製造方法及 依據該方法所獲得之薄臈半導體裝置。 為達成以上目的之本發明之薄膜半導體裝置之製造方法 係在覆蓋形成於基板上之間極電極狀態下使第!問 膜成膜’在該第1閘極絕緣膜上形成-對源極/沒極電極 後’僅在自源極/汲極電極露出之第1閉極、絕緣膜上形成第 125508.doc 200903656 2閘極絕緣膜。繼之，與源極/汲極電極相接之狀態下，形 成從該源極/汲極電極上介以第2閘極絕緣膜到第丨閘極絕 緣膜上連續覆蓋的薄膜半導體層。 該等製造方法，源極/汲極電極形成不會影響及源極/汲 極電極之後形成之第2閘極絕緣膜，還能維持第2閘極絕緣 膜之膜質。且，由於該等源極/沒極電極以及第謂極絕緣 膜上形成有薄膜半導體層，戶斤以維持有膜質之第2閑極絕 緣膜與薄膜半導體層之界面成為通道部界面。X，薄膜半 導體層也不會文到源極/汲極電極形成之影響。因此，在 覆蓋閘極電極之閘極絕緣膜上能夠獲得不受源極/汲極電 極之形成影響且保持良好狀態的通道部界面、以及薄膜半 導體層。 '、 另外，本發明根據上述方法所得之薄膜半導體裝置亦具 有以下構成。即，薄膜半導體裝置具有：覆蓋基板上之閉 極電極的閘極絕緣膜、設於該閘極絕緣膜上之源極/汲極 電極、從該源極/汲極電極上到閘極絕緣膜上連續覆蓋的 薄膜半導體層。其中，閉極、絕緣膜由^閉極絕緣膜與其 上部亡第2閘極絕緣膜之積層構造組成。且，^閘極絕緣 膜覆蓋閘極電極上並於上部設置源極/汲極電極。與此相 對，第2閘極絕緣臈至少在源極/汲極電極間，僅在從該源 極Λ及極電極露出之第丨閘極絕緣膜上成為選擇性成膜^ 膜。 、 根據以上所說明之本發明，在覆蓋閘極電極之鬧極絕緣 膜上，能夠獲得不受源極/汲極電極之形成影響且保持声 125508.doc 200903656 好狀態的通道部界面、以及薄膜半導體層。因此，即使使 用有機材料於閘極絕緣膜及薄膜半導體層之情況，可能實 現如，應用光微影技術而不受形成細微的源極/汲極電極 後去除光阻圖案之影響，能夠良好地維持通道部界面及薄 膜半導體層之狀態，獲得雖然更細微但特性良好的底部開 極.底部接觸型之電晶體構成之薄臈半導體裝置。 【實施方式】 t

乂下對本發明之實施方式根據圖式進行詳細說明。此 處，首先根據圖1對應用本發明之薄獏半導體裝置之製造 方法進行說明，其次說明根據該製造方法所獲得之薄膜半 導體裝置的構成。 <第1實施方式> T先，如圖1⑴所示，準備基板3。此處使用聚對苯二 f酸乙二醋（PET)'聚㈣（PES)、進而為聚對萘二甲酸乙 -醋（PEN)等塑料基板、或玻璃基板、或不錢鋼基板。 於該等基板3上形成閘極電極5。閘極電極以形成耗 =例如金屬旗之成膜、使用利用光微影技術形成之光阻圖 Μ為遮罩之金屬膜的圖案㈣而進行。金屬膜之成膜可 根據材料之不同選擇合適的成膜方法。 、 /為八卜〜、如、犯、评、仏、等金屬膜，則可應用 射成膜4若為如、Ag、Ni、pd、㈣金屬臈，則可 ::電鐘成膜或蒸鍍成膜。另外，將光阻时作罩 金屬臈議刻後，進行光阻圖案之去除。應用 吏 微影技術可形成更細微閘極電極5。 九 125508.<J〇c 200903656 且閘極電極5之形成也可使用利用Au、Ag等奈米粒子分 散液、金屬錯體溶液、進而利用導電性分子溶液之噴墨 法、微接觸法、絲網印刷法等印刷法進行。

其次，如圖i⑺所示，在覆蓋基板3上之閉極電極$之狀 態下使第丨閘極絕緣膜7_丨成膜。第丨閘極絕緣膜7_丨之成 臈’於此處係以例如，將有機絕緣膜材料溶解於有機溶劑 之有機絕緣膜溶液以旋轉鑛膜、縫隙㈣等方法塗布成 膜。例如可使用溶解於N-甲基吼錢綱（NMp)的聚酿亞 胺，或溶解於聚乙二醇甲醚丙烯酸醋（pegmea)的聚乙稀 基本齡（PVP) ’甚至聚（α_甲基苯乙稀）等有機絕緣膜溶液。 根據以上使由有機材料構成之第^極絕緣膜7]成膜。另 外’如以上所成膜H㈣1_7_丨較好以與源極/沒極 電極（9)之密著性高且表面狀態安定的聚醯亞胺、PVP、或 聚(α·甲基苯乙烯)等有機性材料所構成。 接者，如圖1(3)所示，在第1閉極絕緣膜7-!上之間極電 極5兩側之位置，形成一對源極/汲極電極9。該對源極/汲 虽電Μ之形成可以與閘極電極5之形成同樣進行。該情況 右應用光微影技術之方法能夠形成更細微之源極/汲 極電極9,與間極電極之形成相同。 <如圖1(4)所不，僅在從源極/沒極電極9露出之 閘極絕緣膜7-1上進杆笛？ Λ 驟士主 仃第2閘極絕緣膜7-2之選擇性成臈之步 驟。此時’藉由氣相生長，僅在 1重在弟1閘極絕緣膜7-1上進行 第2閘極絕緣膜7_2之選擇性成膜。 如以上，相對於第！閉極絕緣膜7]上之氣相生長的培育 125508.doc -10- 200903656 了間（包含ο)，第2閘極絕緣^ ^ ^ ^ ^ 成。日+ ]兄刀又長地成膜的成膜材料而形 纟祕/ &極電極9上第确極絕緣訂2 長;的培育時間期間，藉由僅在第㈣絕緣臈7]上使第2 ::絕：膜7-2氣相生長，進行糊極絕緣膜Μ之選擇性 持〇之期間外’所5胃培育時間為從成膜開始成臈膜厚始終保 此處，由於例如源極/汲極電極9係由金屬材料構成 ^閘極絕緣膜7_〗係由有機材料構成，故藉由

極絕緣膜Μ之聚對氣二甲苯(二氯對二甲苯二J ㈣yhe-c))或聚對二甲苯（二甲苯二聚體（㈣咖部的 :相生長’在上述第丨閘極絕緣膜7-1上完成第2問極絕緣 膜7-2的選擇性成膜。 上述二氯對二甲苯二聚體或二甲苯二聚體，在沒有氣相 生長之培育時間的基底層上以膜厚為1〇咖成膜間，無需 在AU CU、Nl、Pt、及Ag上成膜。[參考文獻：Kathleen M. Vaeth and Klavs F TpncM r>u x, • JenSenj Chem· Mater., 12> 1305-13 13 因此’在使用^心、犯、心及^並露出源 極/汲極電極9之狀離下，仲贫且认丄；， 狀心下’很谷易於由有機材料構成之第工 閘極絕緣膜7-1上選擇性成膜。 又，作為在由有機材料構成之第^極絕緣膜Μ上藉由 氣相生長而選擇性成膜之第2閘極絕緣臈7_2，除二氯對二 曱苯二聚體或對二甲苯二聚體以外，也可以使用具有氟基 或胺基的聚對二甲苯衍生物（伸烧基_伸苯基類樹脂）。 125508.doc 11- 200903656 在由有機材料構成之第1閘極絕緣臈7-1上所為之第2間 極絕緣膜7-2之選擇性氣相生長也可為所謂的化學氣相生 長法（chemical vapor deP〇Siti〇n:CVD)。該等成膜例如在收 納有基板3並減壓到0.1 Pa以下的反應室内，供給含有於 600°C±15(TC下熱分解之二氯對二甲苯二聚體或對二曱苯 二聚體的原料氣體而進行。此時，根據需要進行基板之過 熱·冷卻，但也可在室溫成膜。

另外，如上所述僅在第丨閘極絕緣臈7“上選擇性成膜之 第2閘極絕緣膜7奴臈厚，較好為在源極/汲極電極上開始 第2閉極絕緣膜7_2之連續生長前在形成於第㈣㈣㈣7_ 1上之膜厚的範圍内成膜。該膜厚依存於源極/汲極電極9 =材料與第1閘極絕緣膜7]、第2閘極絕緣獏Μ之組合而 定，但典型之範圍為1 nm以上丨〇〇 nm以下。 i傻，如圖1(5)所 ……I…从α电他y上及第2閘極絕 = 7-2上形成薄膜半導體層u。此處，從—對源極/沒極 :極9上介以第2間極絕緣臈”到第職絕緣膜”上形成 =覆蓋形狀之薄臈半導體層u。該薄料導體㈣為使 用例如有機材料的有機半導體膜。 生導體層11係使用有機半導體(并苯、并苯衍 生物聚非琳、聚菲琳衍生物、寡喧吩、嗟吩 :料猎由錢法、或者旋轉鑛膜及噴墨印刷等塗布法形 根據以上，如m 9私- 之薄 與圖 描 s所不，形成底部閘極.底部名 膜電晶體作為薄膜半導 干等體裝置1。且圖2(a)之斗 125508.doc 200903656 2(b)之平面圖的a-A’剖面相等。 •且以上之後，根據用途，層間絕緣膜形成配線實現薄膜 半導體裳置的積體化及多層配線化，進而形成密封膜。密 封膜係以例如，將聚對氯二曱苯（二氣對二甲苯二聚體）等 伸烧基伸笨基類樹脂藉由C vd法以數之膜厚形成。另 外，作為密封膜，不限於伸烷基-伸苯基類樹脂，亦可為 玻璃、丙烯酸系或環氧樹脂、氮化石夕（SiNx)等具有密封效 果者。 據此所得之薄膜半導體裝置丨成為具有覆蓋基板3上之閘 極電極5的閘極絕緣膜7、在閘極絕緣膜7上設置之一對源 極//及極電極9、從源極/汲極電極9上到閘極絕緣臈了上連續 覆蓋之薄膜半導體層11的底部閘極•底部接觸型。且，閘 極絕緣膜7成為第丨閘極絕緣膜7_丨與第2閘極絕緣膜的積 層構造。第1閘極絕緣膜7_丨在覆蓋閘極電極5上之同時， 於其上部設置有源極/汲極電極9。特別是第2閘極絕緣膜7_ 2成為在源極/沒極電極9間僅在從源極/沒極電極9露出之第 1閘極絕緣膜7-丨上選擇性成膜之膜。 根據以上所說明之第i實施方式’如圖1(4)之說明，係 在第1問極絕緣膜7-1上形成源極/沒極電極9之狀態'，從源 極/及極電極9露出之第i間極絕緣膜7 _ i上使第2閘極絕緣膜 7-2選擇性成膜之構成。因此，對於第2閘極絕緣膜μ，不 會受源極/汲極電極9形成之影響，第2閉極絕緣膜7_2之膜 資付以維持。X，接著於如圖1(5)所示之步驟中，由於在 源極/及極電極9及第2閘極絕緣膜7_2上形成薄臈半導體層 I25508.doc •13- 200903656 11，所以薄臈半導體層n也不 ^ m m L s又/原極/及極電極9形成之 。因此，維持了臈質之 . 币閘桎絕緣膜7-2與薄膜半導 體a 11之界面成為通道部界面8。 得不受_及極電極9形成之影響並保持 狀恶的通道部界面s以及薄膜半導體層U。特別是 即使藉由應用缝料料行細微㈣㈣練電極 成’之後也不用在用以去除氺 y ^ ' 圖案的有機溶劑中曝露由 材枓構成之閉極絕緣膜7表面（即第㈣

面)或薄膜半導體層U。因此，即使更細微，也可能獲J 特性良好的底部閘極.底邱 「甲]拉底。卩接觸型之薄膜電晶體 膜半導體裝置。 稱成的4 <弟2實施方式> 本第2實施方式為將第1實施方式令形成之第！閘極絕緣 改變為氧化卿概化—等無機絕緣膜： :上部之有機絕緣膜之積層構造之例，其他構成與糾實 方也方式相同。 、 作為無機絕緣膜，尤i -車又好使用對於閘極漏電或電流應 賴性焉的氧化石夕⑻〇x)或氮化石夕（SiNx)等。該等益 機絕緣膜藉由濺鑛或電㈣化CVD (PECVD:chemical va陳 deposmon)成^且，作為有機絕緣膜，係利用構成第1實 施方式中說明的第1閑極絕緣膜7奴有機材料，同樣亦較 好使用尤其與源極/沒極電極9之密著性高且表面狀態安定 的聚醯亞胺、PVP、或聚（α_甲基苯乙稀）等。 即使在該情況下’第1閑極絕緣膜7-】形成以後之步驟可 125508.doc -14- 200903656 按照第1實施方式之說明同樣進行。 外根實施方式，除第！實施方式所獲得之效果以 ’作為㈣極絕緣臈7_】’藉由使用氧化修Ox 化矽（SiNx)等對閘極漏電或 ^ 电次電，瓜應力信賴性高的無機絕緣 膜’能夠貫現降低閘極漏電或槎古 4故円對電流應力的信賴性。 <第3實施方式> 本弟3實施方式為第1竇祐古斗、^ A鈿方式中根據圖1(4)所說明之第 2閘極絕緣膜7-2之選擇性出膊及 定释！·生成臈係利用塗布成膜進行之方 法：以下根據圖1對第3實施方式之製造方法進行說明。 育先’與第1實施方式之說明同樣地進行圖叩）、圖 所示之步驟，在基板3上形成鬧梅雷^ < 风闸柽電極5，將此以由有機材 料構成之第1閘極絕緣膜7_ 1覆笔 勝1覆盍。作為構成第1閘極絕緣 膜7 -1之有機材料，同描介ρ μ 謂针同樣亦較好使用與尤其是源極/汲極 極9之密著性高且表面狀態安定的聚酿亞胺、Μ、或聚 (ct-曱基苯乙烯）等。 其次，圖1(3)所示步驟中，在第1閑極絕緣膜7]上形成 源極/汲極電極9時’其後步驟中使用對所形成之第确極 絕緣膜（7·2)之材料溶液具有撥液性之㈣形成源極/沒極 電極9。 λ ί月况下使用將在金屬奈米粒子（如^奈米粒子）分散 液、金屬錯體溶液、甚至導電性分子溶液等之内，混合可 排斥第2閘極絕緣膜（7娘材料溶液即含有烧基鏈或氣取 代之烧基鏈等之有機溶劑的分子混合的混合液。作為排斥 含有烧基鏈或氟取代之絲鏈等有機溶劑之分子，可使用 125508.doc 15- 200903656 烷硫醇或含全氟基之硫醇化合 日(所衲之矽烷偶合劑）。 利用使用該專混合液的嗜篆 、… 收的噴墨去、微接觸法、絲網印刷 法專印刷法進行源極/汲極電極9之圖案形成。 又，上述混合液中亦可進而混入 之聚合物材料。 ^有燒·或含有全敗基 又，源極/汲極電極9之形成亦 Λ ^ ^ Χ力了為下列方法：將上述混 在第1閘極絕緣膜Η上相，再將it由光微影技 、:—之7^阻圖案作為遮罩進行塗布膜之圖㈣刻的方 法。精由利用該等光微影技術， 仉可形成更細微的源極/汲 極電極9。 以上之後，於圖1(4)戶斤+丰g取上 '、^驟中，於僅在從源極/汲極電 二出之第1閉極絕緣膜7-1上使第2問極絕緣膜7-2選擇性 、:，塗布作為塗布液的有機絕緣膜溶劑。由此於源極/ 膜二電極9之表面排斥有機絕緣膜溶劑，僅在第丨閘極絕緣 、斤上吸附有機絕緣膜溶劑，僅在從源極/汲極電極9露出 之弟1閘極絕緣膜7_ 1卜眩士 ▲ 、 1上將有機絕緣膜溶劑選擇性塗布成 膜，此成為第2閘極絕緣膜7_2。 人此:’作為有機絕緣膜溶劑，係使用含有具有貌基鍵或 王:分子材料的溶劑。貌基鏈或全氟基，由於形成表 月匕！ J的表面狀態，故使源極，沒極電極9上之 膜溶劑被排斥，僅“古“ H緣 僅在由有機材料構成之第1閘極絕緣膜7 上可成膜。由此獲得使例如聚醯亞胺、乙稀基笨 (PVP)、聚（a_ p f 基本乙沐）、或全氟（4-乙烯氧基-丁烯）進杆 環化聚合之巖媒f @ + 丁 朽月曰#有機絕緣膜。其中，較好接著形成由 I25508.doc -16- 200903656 與所形成之薄膜半導體層（11)密著性良好的聚醯亞胺或 pvp或聚（α_曱基苯乙烯）或全氟（4_乙烯氧基-丁烯）進行環 化聚合之氟樹脂所構成之第2閘極絕緣膜7 _ 2。

另外，此處所形成之第2閘極絕緣膜7_2較好亦與第1實 施方式同樣以臈厚在i nm以上、i 〇〇 口瓜以下之範圍内成 膜’形成例如50 nm以下的薄膜。由於有機電晶體中典型 的第1閘極絕緣膜厚為300·1000 _，故若第2閘極絕緣膘 7-2之上述膜厚範圍在上述範圍内，即使關極絕緣膜之 厚膜化產生閉極容量降低，由於第2閘極絕緣膜7·2的形成 造成閘極絕緣膜/有機半㈣界面之改質而導致移動度提 高的效果故不會對電晶體之驅動能力帶來大的影響。X —以上之後’將圖1(5)所示步驟按照第i實施方式之說明 同樣進灯’形成從_對源極/沒極電極9上介以第2閑極 :膜7-2到第i間極絕緣膜上連續覆蓋形狀之由有機材料 構成之薄膜半導體層11。 根據以上，製作斑笛i杳 /、第1實％方式相同之底部閘極· 觸型薄膜半導《置！。該薄膜半導體裝置 7極:緣膜”和第2閑極絕緣膜7_2構成之問 者，其中’該第i間極絕緣膜”覆蓋間極電極 上部設置有源極/汲極電極9;該第2閘極絕緣膜以 極/汲極電極9間僅在從、、盾代/ 糸於源 膜”" 在從原極/汲極電極9露出之第…極絕緣 臈7-1上進行選擇性成膜者。 緣 以上說明之第3實施方斗 成為：在第!閘極絕緣:7/如使用圖1(4)所說明， ' 、1上形成源極/汲極電極9後之狀 125508.doc 200903656 態下，於從源極/汲極電極9露出之第〗閘極絕緣膜7_丨上使 第2閘極絕緣膜7-2進行選擇性成膜。因此，能夠獲得與第 1實施方式相同之效果，可獲得更細微且特性良好的底部 閘極.底部接觸型薄膜電晶體構成的薄膜半導體裝置。 且除以上效果之外，由於使用將與由有機材料構成之薄 膜半導體層11之密著性良好的聚醯亞胺或PVP或聚〒基 苯乙烯）或全氟（4-乙烯氧基_；!_ 丁烯）進行環化聚合之氟樹 脂，而可形成構成閘極絕緣膜7之表面的第2閘極絕緣膜7_ 2 ’因此也可以期待提高元件特性。 <第4實施方式> 本第4實施方式為將第3實施方式中形成之第丨閘極絕緣 膜7-1變更為無機絕緣臈之例，其他構成與第2實施方式相 同。作為無機絕緣臈’較好使用尤其對閘極漏電或電流應 力信賴性高的氧化石夕（Si〇x)4氮化矽（SiNx)等。該等無機 絕緣膜係藉由賤錢或電漿強化CVD (pECVD : chemicai vapor deposition)成膜。 在此情況下，第1閘極絕緣膜7-1形成以後之步驟與第3 實施方式所說明般同樣進行。 根據本第4實施方式，除第3實施方式所獲得之效果之 外，作為第1閘極絕緣膜7-1，藉由使用氧化矽（si〇x)或氮 化石夕（SxNx)等之對閘極漏電或電流應力信賴性高的無機絕 緣膜可實現閘極漏電之降低及提高對電流應力之信賴 性。 <第5實施方式> 125508.doc 200903656 本第5實施方式為將第3實施方式中形成之第㈣極絕緣 膜7-1變更為氧化石夕（SiOX)或氮化石夕（撕）等無機絕緣膜與 其上部之有機絕緣膜的積層構造之例，其他構成與第3實 施方式相同。作為構成第1閉極絕緣膜7]之表面層的有機 絕緣膜，可以與第3實施方式之第1閉極絕緣膜7-1相同， 但較好使用尤其與源極/汲極電極9之密著性高且表面狀離 安定的聚醯亞胺、PVP、或聚（"基苯乙婦）等。另外了 根據所需，也可為於構成第1閘極絕緣膜7-1之下層的無機 絕緣膜間夹有有機絕緣膜之構成。 在此情況下，第旧極絕緣膜7]形成以後之步驟與第3 實施方式所說明般同樣進行。 根據本第5實施方式，作為第3實施方式之第1閘極絕緣 膜7-1 ’藉由使用氧化矽（Si0x)4氮化矽（SiNx)等之尤其對 閘極漏電或電流應力信賴性高的無機絕緣膜，可實現閉極 漏電之降低及提高電流應力之信賴性。而且，由於可使用 與源極/汲極電極9之密著性高且表面狀態安定的聚醯亞 胺、PVP、或聚（α-曱基苯乙烯）等作為第i間極絕緣膜7_夏 之表面層’因此亦可進而獲得防止源極/汲極電極9剝落之 效果。 <實施例> 利用第1實施方式如下製作薄膜半導體裝置（參照圖十 首先’本實施例由於目的在於確定第2閘極絕緣膜形成 之效果，故對不影響其效果之閘極電極，準備由摻雜有高 濃度不純物之低電阻化之單結晶矽構成之基板3，此兼作 125508.doc 200903656 為閘極電極5。 且使'合解於十八烷基二氯矽烷（Octadecy ltrichloro. WOTSR $乙浠基苯盼（pvp)中混合有作為交聯劑之 石夕院偶合劑之溶液，藉由旋轉鑛膜塗布於兼作為閘極電極 之基板3上’使第1閘極絕緣膜成膜。 厚 其次’在第1閘極絕緣臈7^，使用光微影技術形成膜 為50 nm的由Au構成之源極/汲極電極9。

之後’藉由CVD法，在從源極/沒極電極9露出之第μ 極絕緣膜Η上使由二氯對二甲苯二聚體構成之第2閑極絕 緣膜7-2選擇性成膜。 接著’藉由蒸㈣使*五并苯（pentaeene)構成之有機薄 膜半導體層⑽成為膜厚⑽nm。此時，將賴半導體層 11形成圖案’使通道寬為50 mm。 如上述獲得實施例之底部閘極·底部接觸型之薄臈半 體裝置1。 <比較例1 > 作為比較例i，係按照省略上述實施例中形成第2閉極絕 緣膜7-2之程序獲得以往構成之底部閘極.底部接觸型 膜半導體裝置。 <評價結果-1> 下表1表示對以上述實施例及比較例11?所製作之薄膜半 導體裝置丨進行測定所得之載子移動度與施加應力後之臨 限值偏移的變化量(-舰：將剛施加電壓後作為初期臨限 值之變化量）。施加之應力為，閘極電壓Vg=_3〇 V、汲極 125508.doc -20- 200903656 電壓 Vd=-5 V。 (表1) — ” 載子移動度(cm2/Vs) 應力後之臨限值偏移卜一' 實施例 —----- 0.14 -0.14 比較例1 0.10 -2.7 ~ 應力：Vg=-30 V，Vd=-5 V，1000秒 從该結果可以確認，載子移動度及臨限值偏移，在使用 本發明之形成第2閘極絕緣膜7-2之實施例中，與不形成第 2閘極絕緣臈7-2之以往構成的比較例1相比，有元件特性 獲得改善之效果。 <比較例2> 作為比較例2，製作與實施例相同之使用通道長為5 、通道寬為50 μιη之非晶矽（a-Si)作為活性層的薄膜電晶 體（所謂 α-SiTFT)。 <評價結果-2> 圖3所示為有關上述實施例及比較例2製作之薄膜半導體 裝置1中所測定的施加應力狀態下臨限值偏移的經時變化。 施加之應力為，閘極電壓Vg=_3〇 v、汲極電壓Vd=-5 V，表 示臨限值偏移之變化量（_AVth :將剛施加電壓後作為初期 臨限值之變化量）之經時變化。 從該結果可以確認，利用本發明之形成第2閘極絕緣膜 7-2之實施例’比同一規格之a_siTFT之臨限值偏移大幅縮 小且信賴性變高。特別是，1〇〇〇秒[sec]後之臨限值偏移的 125508.doc -21 · 200903656 變化量，於本實施例之薄膜電晶體為-0.14 V，相對地，α-SiTFT為-1.8 V。 【圖式簡單說明】 圖1(1)-(5)為說明本發明之製造方法之實施方式的剖面 步驟圖； 圖2(a)、2(b)為本發明之薄膜半導體裝置之實施方式的 構成圖； 圖3為實施例和比較例1之薄膜電晶體之臨限值偏移的變 化量的經時變化之圖表； 圖4為過去薄膜電晶體之構成的剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 薄膜半導體裝置（薄膜電晶體） 3 基板 5 閘極電極 7-1 第1閘極絕緣膜 7-2 第2閘極絕緣膜 9 源極/汲極電極 11 薄膜半導體層 101 薄膜電晶體 103 基板 105 閘極電極 107 閘極絕緣膜 109 源極/汲極電極 111 薄膜半導體層 125508.doc -22-

Claims (1)

1. 200903656 申請專利範圍 1. —種薄膜半導體裝置之製造方法，其特徵在於： 在覆蓋形成於基板上之閘極電極之狀態下使第丄開極 絕緣膜成膜，在該^問極絕緣膜上形成—對源極/沒極 電極後， 僅在自上述源極/沒極電極露出之第i閘極絕緣膜上使 第2閘極絕緣膜選擇性成膜， 在與上述源極级極電極相接之狀態下，形成從該源極/ 汲極電極上述第2閘極絕緣膜到上述第1問極絕緣 膜上連續覆蓋的薄膜半導體層。 2.如請求項!之薄膜半導體裝置之製造方法，其中，上述 第2閘極絕緣膜之形成係藉由氣相生長進行， 生^述源極/汲極電極上之上述第2閑:絕緣膜之氣相 生長的培育時間之間，僅在上 第2間極I緣職相生長。 H«上使該 ί. 3乂：求項2之薄膜半導體裝置之製造方法，其中對於使 用有機材料構成之上述第丨間極 、 , L S緣膜與使用金屬材料 = 極電極之露出面，進行由聚對二甲苯 ，丁生物構成之上述第2閘極絕緣膜的氣相生長。 4.如請求項丨之薄膜半導體裝置之製 ㈣緣膜之形成係藉由塗布成臈而進::其在= 汲極電極表面為對塗布液撥液 纟述源 閉極絕緣膜表面吸附該塗布液。☆下’僅在上述第〗 5·如請求項4之薄膜半導體裝置之製造方法，其中對使用 125508.doc 200903656 有機材料構成之上述第丨閘極絕緣膜與含有矽烷偶合劑 之上述源極/汲極電極的露出面，塗布作為上述塗布液之 機、邑緣膜，合劑而進行上述第2閘極絕緣膜之塗布成 膜。 種薄膜半導體裝置，其係具有覆蓋基板上之閘極電極 的閘極絕緣膜、設於該問極絕緣膜上之-對源極/汲極電 極、連續覆蓋該源極/汲極電極上到上述閘極絕緣膜上的 溥臈半導體層，其特徵在於： 上述閘極絕緣膜係由下列所構成： 覆盍上述閘極電極上且於上部設置有上述源極/汲極電 極之第1閘極絕緣膜；與 夕在上述源極/汲極電極間，僅在從該源極/汲極 述第1閘極絕緣膜上選擇性成膜之第2閘極 緣臈。 、'

   二求項6之薄膜半導體裝置，其中上述第2閘極絕緣膜 ;1電係數係小於第1閘極絕緣膜之介電係數。 如請求項6之薄膜半導體裝置，其中上述第1閘極絕緣媒 係由無機材料構成，上述第2閘極絕緣膜係由有機材 構成。 ' 月求項6之薄膜半導體裝置’其中上述薄膜半導體芦 係由有機材料構成。 曰 10 女〇 士主-b 月二員6之薄膜半導體裝置，其中上述第i閘極絕緣膜 及上述第2閘極絕緣膜係由有機材料構成。 125508.doc