(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板及び前記基板に設置されたバッファー層を有する薄膜トランジスタであって、
前記バッファー層は、
ｎ層（ｎ≧３）の窒化ケイ素層と、
前記ｎ層の窒化ケイ素層の上に設置された第１酸化ケイ素層と、を有し、
前記ｎ層の窒化ケイ素層のうちの隣接する２層の窒化ケイ素層の密度が異なる
ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２】
ｎ層は、５〜１０層である
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記ｎ層の窒化ケイ素層のうちの各窒化ケイ素層の厚さは、５０〜１００Åである
ことを特徴とする請求項２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記第１酸化ケイ素層の厚さは、約１５００Åである
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記隣接する２層の窒化ケイ素層の間に、さらに界面酸化層が形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記界面酸化層は、酸化ケイ素層である
ことを特徴とする請求項５に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記バッファー層は、さらに、前記第１酸化ケイ素層の上に設置され、密度が前記第１酸化ケイ素層より低い第２酸化ケイ素層を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項８】
前記第２酸化ケイ素層の厚さは、５００〜１０００Åである
ことを特徴とする請求項７に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項９】
さらに、前記バッファー層の上に設置されたポリシリコン層を有する
ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
隣接する２層の窒化ケイ素層の堆積パワーを異ならせて、基板の上に、前記隣接する２層の窒化ケイ素層の密度が異なるｎ（ｎ≧３）層の窒化ケイ素層を堆積するステップと、
前記ｎ層の窒化ケイ素層の上に第１酸化ケイ素層を堆積して、前記ｎ層の窒化ケイ素層と前記第１酸化ケイ素層とを積み重ねてなるバッファー層を形成するステップと、
前記バッファー層の上にアクティブ層を形成するステップと、を含む
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
ｎ層は、５〜１０層である
ことを特徴とする請求項１０に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
各前記窒化ケイ素層の厚さは、５０〜１００Åである
ことを特徴とする請求項１１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１３】
前記窒化ケイ素層の堆積パワーは、５００〜１５００Ｗである
ことを特徴とする請求項１２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１４】
前記隣接する２層の窒化ケイ素層の堆積パワーは、１００Ｗの差を有する
ことを特徴とする請求項１３に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１５】
前記第１酸化ケイ素層の厚さは、約１５００Åである
ことを特徴とする請求項１０に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１６】
前記第１酸化ケイ素層の堆積パワーは、５００Ｗ以下である
ことを特徴とする請求項１５に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１７】
前記隣接する窒化ケイ素層の間に、酸化ガスを注入して形成される界面酸化層が含まれる
ことを特徴とする請求項１０に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１８】
前記酸化ガスは、Ｎ２Ｏである
ことを特徴とする請求項１７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１９】
さらに、前記第１酸化ケイ素層の上に密度が前記第１酸化ケイ素層より低い第２酸化ケイ素層を形成するステップを含む
ことを特徴とする請求項１０に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２０】
前記第２酸化ケイ素層の厚さは、５００〜１０００Åである
ことを特徴とする請求項１９に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２１】
前記第２酸化ケイ素層の堆積パワーは、１０００Ｗ以上である
ことを特徴とする請求項１９に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体分野に関し、特に薄膜トランジスタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は、自己発光、即時応答、薄軽く、低消費電力、且つフレキシブルディスプレイを実現できる等、多くの利点があるため、幅広く注目され、次世代のパネル表示技術だと考えられている。現在、ＯＬＥＤ技術は、各種の電気製品に応用されつつある。その中、アクティブマトリックス式有機ＥＬディスプレイ（ＡＭＯＬＥＤ：Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ／Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は、高画質、短い動画応答時間、低消費電力、広視野及び超薄軽く等の利点があるため、ＯＬＥＤが発展する主なトレンドだとなっている。
【０００３】
現在、ＡＭＯＬＥＤリアパネル技術において、ポリシリコン薄膜トランジスタがよく使用されている。ポリシリコン薄膜トランジスタは、低消費電力、高電子移動度等の利点がある。初期のポリシリコン薄膜トランジスタの加工温度が１０００℃ほど高いので、基板材料の選択が厳しく制限されている。最近、レーザーの発展に従って、ポリシリコン薄膜トランジスタの加工温度が６００℃以下に下がったので、ガラス基板を基板として使用することができる。このプロセス方式で形成されたポリシリコン薄膜トランジスタは、低温ポリシリコン薄膜トランジスタ（ＬＴＰＳ ＴＦＴ）とも称する。
【０００４】
伝統のアルカリガラスにおいて、アルミウム、バリウム、及びナトリウム等の金属の含有量が比較的高く、プロセスの熱循環による拡散しやすくなる。従来の低温ポリシリコン薄膜トランジスタの製造プロセスにおいて、無アルカリガラスを採用するとともに、１つのステップとして基板にバッファー層を形成する。バッファー層が形成されることによって、基板における金属イオンのＬＴＰＳアクティブ領域への拡散に起因して生じる欠陥中心の形成、さらにリーク電流の増加を防止できる。厚さが適切なバッファー層は、ポリシリコン背面の界面の品質を改善できるとともに、熱伝導を降下し、レーザーにより加熱されたシリコンの冷却速度を緩和できるので、比較的大きなポリシリコン結晶粒子を形成するのに役立つ。
【０００５】
特許文献１（ＣＮ１０１２６５１３１１Ａ）において、バッファー層は、両層構造であるＳｉＮｘ/ＳｉＯ２薄膜、或いは単層構造であるＳｉＮｘ薄膜又はＳｉＯ２薄膜からなり、両層構造であるＳｉＮｘ/ＳｉＯ２薄膜バッファー層からなる場合、バッファー層の上層がＳｉＯ２薄膜であり、下層が基板に形成されたＳｉＮｘ薄膜だという低温ポリシリコン薄膜の製造方法が公開された。
【０００６】
ポリシリコン薄膜トランジスタの製造において、不純物の含有量が厳しく要求され、従来技術におけるバッファー層は、ガラス基板の金属イオンの拡散を完全に阻止することができない。この問題を解決するために、通常、阻止機能を向上させるようにバッファー層の厚さを増加するが、バッファー層が厚くなりすぎると、残留応力が大きくなるので、結晶化の特性に影響を及ぼす。
【０００７】
このため、バッファー層の阻止機能を確実に有効に改善できる方法が必要となる。これによって、阻止機能の強いバッファー層を製造し、ポリシリコン層の安定性を向上させ、ポリシリコンの背面の界面の品質を改善することにより、信頼性が改善された薄膜トランジスタを獲得し、歩留まりと品質が向上する表示装置を獲得する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の問題について、発明者は、長期の検討を経て、成膜構造及び成膜膜質を変更して、窒化ケイ素と酸化ケイ素とが多層に積み重ねてなる構造を有するバッファー層を製造した。このように、複数の結晶界面を増加し、金属イオンの上方への拡散を阻止できるこれにより、当該多層積層構造のバッファー層を有する薄膜トランジスタの信頼性を向上させる。
【０００９】
一局面において、本発明は、薄膜トランジスタを提供し、前記薄膜トランジスタは、基板及び前記基板に設置されたバッファー層を有し、前記バッファー層は、ｎ層（ｎ≧３）の窒化ケイ素層と、前記ｎ層の窒化ケイ素層の上に設置された第１酸化ケイ素層と、を有し、前記ｎ層の窒化ケイ素層のうちの隣接する２層の窒化ケイ素層の密度が異なる。
【００１０】
本発明の一実施の形態において、ｎ層は、５〜１０層である。
本発明の他の一実施の形態において、前記ｎ層の窒化ケイ素層のうちの各窒化ケイ素層の厚さは、５０〜１００Åである。
【００１１】
本発明の他の一実施の形態において、前記第１酸化ケイ素層の厚さは、約１５００Åである。
【００１２】
本発明の他の一実施の形態において、前記隣接する２層の窒化ケイ素層の間に、さらに界面酸化層が形成される。
【００１３】
本発明の他の一実施の形態において、前記界面酸化層は、酸化ケイ素層である。
本発明の他の一実施の形態において、前記バッファー層は、さらに、前記第１酸化ケイ素層の上に設置され、密度が前記第１酸化ケイ素層より低い第２酸化ケイ素層を有する。
【００１４】
本発明の他の一実施の形態において、前記第２酸化ケイ素層の厚さは、５００〜１０００Åである。
【００１５】
本発明の他の一実施の形態において、前記薄膜トランジスタは、さらに、前記バッファー層の上に設置されたポリシリコン層を有する。
【００１６】
他の一局面において、本発明は、薄膜トランジスタの製造方法を提供し、当該薄膜トランジスタの製造方法は、隣接する２層の窒化ケイ素層の堆積パワーを異ならせて、基板の上に、前記隣接する２層の窒化ケイ素層の密度が異なるｎ（ｎ≧３）層の窒化ケイ素層を堆積するステップと、前記ｎ層の窒化ケイ素層の上に第１酸化ケイ素層を堆積して、前記ｎ層の窒化ケイ素層と前記第１酸化ケイ素層とを積み重ねてなるバッファー層を形成するステップと、前記バッファー層の上にアクティブ層を形成するステップと、を含む。
【００１７】
本発明の方法の一実施の形態において、ｎ層は、５〜１０層である。
本発明の方法の他の一実施の形態において、前記窒化ケイ素層の厚さは、５０〜１００Åである。
【００１８】
本発明の方法の他の一実施の形態において、前記窒化ケイ素層の堆積パワーは、５００〜１５００Ｗである。
【００１９】
本発明の方法の他の一実施の形態において、前記隣接する２層の窒化ケイ素層の堆積パワーは、１００Ｗの差を有する。
【００２０】
本発明の方法の他の一実施の形態において、前記第１酸化ケイ素層の厚さは、約１５００Åである。
【００２１】
本発明の方法の他の一実施の形態において、前記第１酸化ケイ素層の堆積パワーは、５００Ｗ以下である。
【００２２】
本発明の方法の他の一実施の形態において、前記隣接する窒化ケイ素層の間に、酸化ガスを注入して形成される界面酸化層が含まれる。
【００２３】
本発明の方法の他の一実施の形態において、前記酸化ガスは、Ｎ２Ｏである。
本発明の方法の他の一実施の形態において、さらに、前記第１酸化ケイ素層の上に密度が前記第１酸化ケイ素層より低い第２酸化ケイ素層を形成するステップを含む。
【００２４】
本発明の他の一実施の形態において、前記第２酸化ケイ素層の厚さは、５００〜１０００Åである。
【００２５】
本発明の方法の他の一実施の形態において、前記第２酸化ケイ素層の堆積パワーは、１０００Ｗ以上である。
【００２６】
本発明の方法の他の一実施の形態において、前記アクティブ層は、ポリシリコン層である。
【００２７】
本発明の改良されたバッファー層を有する薄膜トランジスタは、成膜構造及び成膜膜質を変更して、ｎ層の窒化ケイ素層と１層の酸化ケイ素層とを積み重ねる構造を有するバッファー層を形成することによって、バッファー層の阻止能力を強化できる。このため、ガラス基板における金属イオンの上方への拡散を有効に阻止でき、ポリシリコン層の欠陥中心の形成を減少でき、リーク電流を降下できる。そして、ポリシリコンの背面の界面の品質を改善し、ポリシリコンの背面の界面に電流がリークする経路を形成することを防止でき、ポリシリコン層の安定性を向上させることができる。よって、薄膜トランジスタの信頼性を向上させることができ、表示装置の歩留まり及び品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る薄膜トランジスタの構造を模式的に示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るバッファー層の構造を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る薄膜トランジスタの製造方法のプロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、具体的な実施例を用いて、本発明の技術方案をさらに説明する。本発明の保護範囲は、以下の実施例に限定されなく、これらの実施例は、例示的なものに過ぎず、本発明を限定するものでなない。
【００３０】
本発明は、薄膜トランジスタを提供する。好ましい一実施の形態において、図１及び図２に示すように、当該薄膜トランジスタは、基板１、バッファー層、ポリシリコン層３、ゲート絶縁層４、ゲート５、層間誘電体層６、及びソース／ドレイン７を備える。バッファー層２は、ｎ層の窒化ケイ素層２１、ｎ層の窒化ケイ素層２１の上に設置された第１酸化ケイ素層２２、及び第１酸化ケイ素層２２の上に設置された第２酸化ケイ素層２３を備える。ｎ層の窒化ケイ素層２１における隣接する２層の窒化ケイ素層の密度が異なり、また、ｎ層は３層以上である。
【００３１】
酸化ケイ素/窒化ケイ素の両層構造がバッファー層としてガラス基板内の不純物の拡散を阻止することは、窒化ケイ素自身の阻止機能及び窒化ケイ素と酸化ケイ素との間の結晶界面を利用するからである。本発明において、隣接する２層の窒化ケイ素層の密度が異なるｎ層の窒化ケイ素層と第１酸化ケイ素層とをバッファー層として採用し、窒化ケイ素層同士の間に結晶界面が形成され、結晶界面の数量を増加し、バッファー層による金属イオンの拡散に対する阻止機能を強化できる。
【００３２】
窒化ケイ素に比べて、酸化ケイ素で形成したポリシリコンの結晶相がよりよく、窒化ケイ素が基板からの不純物を阻止する効果がよりよいため、バッファー層において、上層が酸化ケイ素層からなり、下層が窒化ケイ素層からなることが好ましい。
【００３３】
バッファー層は、適切な厚さを有するべきであり、薄すぎると、金属イオンの拡散に対する阻止能力が悪く、厚すぎるとかなり大きな残留応力を生じ、結晶化特性に影響を及ぼすので、厚さを３０００Å以下に維持すべきである。適切な厚さを有するバッファー層は、ポリシリコンの背面の界面の品質を改善できるとともに、熱伝導を降下でき、レーザーにより加熱されたシリコンの冷却速度を緩和できるため、比較的大きなポリシリコン結晶粒子を形成するのに役立つ。
【００３４】
結晶界面の数量を増加するために、理論上、異なる密度の窒化ケイ素層を出来るだけ多く形成すべきであるが、プロセスの複雑性及び生産コストを考慮した上で、ｎ層を５〜１０層とすることが好ましい。
【００３５】
ｎ層の窒化ケイ素層のうちの各窒化ケイ素層の厚さは、大体均一に形成され、５０〜１００Åであることが好ましい。よって、金属イオンの拡散に対する阻止機能を十分に確保できる。
【００３６】
ｎ層の窒化ケイ素層の上に比較的密度の高い第１酸化ケイ素層が形成されることで、窒化ケイ素層と酸化ケイ素層との緊密な接続及び良好な密着を確保する。第１酸化ケイ素層の厚さは約１５００Åに形成されることが好ましい。
【００３７】
隣接する２層の窒化ケイ素層の間に、さらに酸化ケイ素からなる界面酸化層が形成される。異なる密度の窒化ケイ素の間の結晶界面に比べて、窒化ケイ素と酸化ケイ素との間の結晶界面のほうがガラス基板からの金属イオンに対する阻止効果がよいため、当該界面酸化層は、バッファー層による金属イオンに対する阻止機能を有効に強化できる。
【００３８】
第１酸化ケイ素層の上にさらに比較的疎らな第２酸化ケイ素層が形成されるため、非晶質シリコンがポリシリコンの構造に再び配列されるのに十分な空間を有する。第２酸化ケイ素層の厚さは、５００〜１０００Åに形成されることが好ましい。
【００３９】
本発明は、さらに、上記薄膜トランジスタの製造方法を提供する。当該薄膜トランジスタの製造方法は、基板の上にｎ層（ｎ≧３）の窒化ケイ素層を堆積し、前記隣接する２層の窒化ケイ素層の堆積パワーを異ならせることによって、前記ｎ層の窒化ケイ素層のうちの隣接する２層の窒化ケイ素層の密度を異ならせるとともに、前記ｎ層の窒化ケイ素層の上に第１酸化ケイ素層を堆積させることによって、前記ｎ層の窒化ケイ素層と前記第１酸化ケイ素層とを積み重ねてなるバッファー層を形成し、前記バッファー層の上にアクティブ層を形成する。
【００４０】
上記のアクティブ層は、ポリシリコン層であることが好ましい。
本発明によって、薄膜トランジスタのバッファー層を構成するｎ層の窒化ケイ素層及び第１酸化ケイ素層は、ＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で形成され、例えば、低圧ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ方法等を使用できる。その中、プラズマＣＶＤ法を使用することが好ましい。プラズマＣＶＤ法（ＰＥＣＶＤ）は、グロー放電とＣＶＤとを結合する常用の低温薄膜の製造技術であり、基本的な原理は、低温プラズマをエネルギー源とし、基板をグロー放電陰極の上に設置し、適量な反応原料であるガスを注入し、ガスが一連な化学反応及びプラズマ反応を経て、基板の表面に一連な薄膜を形成する。ＰＥＣＶＤは、基礎温度が低く、堆積速度が速く、成膜の品質がよい等の利点があるので、低温ポリシリコン薄膜製造分野によく使われている。
【００４１】
窒化ケイ素層の原料ガスは、窒素源ガスとして、ＮＨ３、ＮＨ２Ｈ２Ｎ、Ｎ２等を使用でき、ＮＨ３とＮ２とを使用することが好ましく、シリコン源ガスとして、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨ３Ｃｌ３、ＳｉＦ４等を使用でき、ＳｉＨ４を使用することが好ましい。
【００４２】
酸化ケイ素層の原料ガスは、酸素源ガスとして、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ等を使用でき、Ｎ２Ｏを使用することが好ましく、シリコン源ガスとして、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨ３Ｃｌ３、ＳｉＦ４等を使用でき、ＳｉＨ４を使用することが好ましい。
【００４３】
密度が異なる膜層を形成するには、例えば、原料ガスの種類、原料ガスの流量比、堆積パワー、堆積温度等のプロセスパラメーターを調整することで実現できる。例えば、同じの原料ガス種類、流量比と堆積温度を採用し、堆積パワーを調整することによって、密度を制御しても良いし、同じの原料ガス種類、堆積温度と堆積パワーを採用し、原料ガスの流量比を調整することによって、密度を制御しても良いし、同じの原料ガス種類、流量比と堆積パワーを採用し、堆積温度を調整することによって、密度を制御しても良い。また、更なる優れた効果を得るために、同時に複数パラメーターを調整してもよい。
【００４４】
プロセスの複雑程度と生産コストを綜合的に考慮した上で、堆積パワーを調整することによって密度を制御することが好ましい。一般的に、比較的高い堆積パワーを採用すると比較的疎らな膜層を得られ、比較的低い堆積パワーを採用すると、比較的密度の高い膜層を得られる。
【００４５】
本発明の一実施の形態において、ｎ層の窒化ケイ素層を堆積する場合、隣接する両層間の堆積パワーを相違することによって、ｎ層の窒化ケイ素層のうちの隣接する両層間の密度を相違する。ｎ層の窒化ケイ素層の堆積パワーは、５００〜１５００Ｗであることが好ましい。そして、隣接する２層の窒化ケイ素層の間の結晶界面にある程度の阻止効果を発揮させるために、隣接する２層の窒化ケイ素層の密度をある程度に異ならせるべきであるので、隣接する２層の窒化ケイ素層の堆積パワーをある程度に異ならせ、その差が１００Ｗであることが好ましい。
【００４６】
本発明の他の一実施の形態において、界面酸化層を形成するように、堆積された窒化ケイ素層の間に酸化ガスを注入する。酸化ガスは、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ等を使用でき、好ましくは、Ｎ２Ｏを使用する。酸化ガスを注入するパワーは、５００Ｗ以下である。
【００４７】
本発明の他の一実施の形態において、第１酸化ケイ素層の密度が第２酸化ケイ素層の密度より高いように、第１パワーで第１酸化ケイ素層を堆積し、第１パワーより高い第２パワーで第２酸化ケイ素層を堆積する。第１パワーが５００Ｗ以下であることが好ましく、形成された第１酸化ケイ素層が比較的緊密になり、前記窒化ケイ素層と緊密に接続、かつ良好に密着できる。第２パワーが１０００Ｗ以上であることが好ましく、形成された第２酸化ケイ素層が比較的疎らになり、良好な適応性を有するため、非晶質シリコンがポリシリコンの構造に再び配列されるのに十分な空間を有する。
【００４８】
本発明の薄膜トランジスタにおける前記基板、ポリシリコン層、ゲート絶縁層、ゲート、層間誘電体層、及びソース／ドレインに対して限定せず、本分野の公知の材料及び構造を採用し、公知の技術で形成されることができる。例えば、基板としてガラス基板を使用し、ポリシリコン層が非晶質シリコン層に対してレーザーアニール処理によって形成され、ゲート絶縁層として窒化ケイ素/酸化ケイ素である二層積層構造を使用し、ゲートとしてアルミウム、モリブデン、クロム、タングステン、タンタラム、チタニウム等の材料を使用し、層間誘電体層として窒化ケイ素/酸化ケイ素である二層積層構造を使用でき、ソース／ドレインがポリシリコン層に対してドーピングすることによって形成される。
【００４９】
本発明の薄膜トランジスタは、ｎ層の窒化ケイ素層と第１酸化ケイ素層とを有するバッファー層を採用するので、当該バッファー層は、ガラス基板における金属イオンの上方への拡散に対する良好な阻止機能を有し、ポリシリコン層の安定性を確保できる。このため、本発明の薄膜トランジスタは、よい信頼性を有する。
【００５０】
本発明は、さらに、上記薄膜トランジスタをＯＬＥＤに適用する例を提供する。本発明の薄膜トランジスタはよい信頼性を有するので、表示装置の駆動回路スイッチ素子として、表示装置の不良率を有効に降下でき、表示の品質を向上させることができる。
【００５１】
他の限定がない限り、本発明に使用された用語は、当業者が通常に理解できる意味とする。
【００５２】
以下、実施例によって、本発明をさらに詳細に説明する。
実施例
比較例１
真空チャンバーにおいて、ＲＦ高周波が１３.５６ＭＨＺであるＲＦ源によってガス反応エネルギー源として低温プラズマを発生し、多経路ガス導入装置を介して、モノシラン、アンモニアガス、及び窒素ガスの反応ガスを注入し、モノシランとアンモニアガスとの流量比を１:１〜３に設定し、堆積温度を４２０〜４３０℃に設定し、ＰＥＣＶＤ法によって、５００Ｗのパワーでガラス基板の上に厚さが１０００Åである窒化ケイ素層を堆積する。
【００５３】
同じチャンバーにおいて、ＲＦ高周波が１３.５６ＭＨＺであるＲＦ源によってガス反応エネルギー源として低温プラズマを発生し、多経路ガス導入装置を介して、モノシラン及び亜酸化窒素の反応ガスを注入し、モノシランと亜酸化窒素との流量比を１:４０〜５０に設定し、堆積温度を４２０〜４３０℃に設定し、ＰＥＣＶＤ法によって、１０００Ｗのパワーで上記の窒化ケイ素層の上に厚さが約１５００Åである酸化ケイ素層を堆積して、窒化ケイ素/酸化ケイ素である２層構成のバッファー層を形成する。
【００５４】
上記のバッファー層の上に非晶質シリコン層を形成する。
上記非晶質シリコン層に対してレーザーアニール処理を行い、非晶質シリコン層をポリシリコン層に変換させる。
【００５５】
上記ポリシリコン層の上に、ゲート絶縁層、ゲート、層間誘電体層、及びソース／ドレインとを順次に形成する。
【００５６】
比較例１における薄膜トランジスタに対してリーク電流を測定し、その測定結果は、１Ｅ-１１〜１Ｅ-１２Ａである。
【００５７】
実施例１
図３は、本発明の実施例１に係る薄膜トランジスタの製造方法のプロセスのフローチャートである。詳細な説明は以下になる。
【００５８】
ａ）真空チャンバーにおいて、ＲＦ高周波が１３.５６ＭＨＺであるＲＦ源によってガス反応エネルギー源として低温プラズマを発生し、多経路ガス導入装置を介して、モノシラン、アンモニアガス、及び窒素ガスの反応ガスを注入し、モノシランとアンモニアガスとの流量比を１:１〜３に設定し、堆積温度を４２０〜４３０℃に設定し、ＰＥＣＶＤ法によって、５００Ｗであるパワーでガラス基板の上に厚さが１００Åである第１窒化ケイ素層を堆積する。堆積プロセスのパラメーターについて、表１を参照する。
【００５９】
【表１】
0005998232.tif 000002
【００６０】
ｂ）同じチャンバーにおいて、上記のプロセス条件を維持して、堆積パワーのみを変更して、６００Ｗである第２パワーで形成された第１窒化ケイ素層の上に、厚さが１００Åである第２窒化ケイ素層を連続的に堆積する。
【００６１】
ｃ）ステップｂを繰り返し、窒化ケイ素層を堆積する毎に、堆積パワーを１００Ｗ上げて、トータルで１０層の窒化ケイ素層を堆積する。
【００６２】
ｄ）同じチャンバーにおいて、ＲＦ高周波が１３.５６ＭＨＺであるＲＦ源によってガス反応エネルギー源として低温プラズマを発生し、多経路ガス導入装置を介して、モノシラン及び亜酸化窒素の反応ガスを注入し、モノシランと亜酸化窒素との流量比を１:４０〜５０に設定し、堆積温度を４２０〜４３０℃に設定し、ＰＥＣＶＤ法によって、５００Ｗの第１パワーで、上記の窒化ケイ素層の上に厚さが約１５００Åである第１酸化ケイ素層を堆積する。堆積プロセスのパラメーターについて、表２を参照する。
【００６３】
【表２】
0005998232.tif 000003
【００６４】
ｅ）同じチャンバーにおいて、上記のプロセス条件を維持して、堆積パワーのみを変更して、ＰＥＣＶＤ法によって、１０００Ｗである第２パワーで上記の第１酸化ケイ素層の上に厚さが５００〜１０００Åである第２酸化ケイ素層を堆積し、ｎ層の窒化ケイ素層と２層酸化ケイ素層とを積み重ねてなるバッファー層を形成する。
【００６５】
ｆ）比較例１と同様な材料及び方法を採用し、上記のバッファー層に、ポリシリコン層と、ゲート絶縁層と、ゲートと、層間誘電体層と、ソース／ドレインとを順次に形成する。
【００６６】
実施例１に係る薄膜トランジスタに対してリーク電流を測定し、その測定結果は、１Ｅ-１２Ａとなる。
【００６７】
実施例２
Ａ）真空チャンバーにおいて、ＲＦ高周波が１３.５６ＭＨＺであるＲＦ源によってガス反応エネルギー源として低温プラズマを発生し、多経路ガス導入装置を介して、モノシラン、アンモニアガス、及び窒素ガスの反応ガスを注入し、モノシランとアンモニアガスとの流量比を１:１〜３に設定し、堆積温度を４２０〜４３０℃に設定し、ＰＥＣＶＤ法によって、５００Ｗのパワーでガラス基板の上に厚さが１００Åである第１窒化ケイ素層を堆積する。堆積プロセスのパラメーターについて表３を参照する。
【００６８】
【表３】
0005998232.tif 000004
【００６９】
ｂ）４２０〜４３０℃である温度で、上記のチャンバーにＮ２Ｏを注入し、界面酸化層を形成する。
【００７０】
ｃ）同じチャンバーにおいて、上記のプロセス条件を維持して、堆積パワーのみを変更して、６００Ｗの第２パワーで、形成された第１窒化ケイ素層の上に、厚さが１００Åである第２窒化ケイ素層を連続的に堆積する。
【００７１】
ｄ）ステップｂ）とステップｃ）とを繰り返して、窒化ケイ素層を堆積する毎に、１００Ｗの堆積パワーを増加し、トータルで１０層の窒化ケイ素層を堆積する。
【００７２】
ｅ）同じチャンバーにおいて、ＲＦ高周波が１３.５６ＭＨＺであるＲＦ源によってガス反応エネルギー源として低温プラズマを発生し、多経路ガス導入装置を介して、モノシラン及び亜酸化窒素の反応ガスを注入し、モノシランと亜酸化窒素との流量比を１:４０〜５０に設定し、堆積温度を４２０〜４３０℃に設定し、ＰＥＣＶＤ法によって、５００Ｗの第１パワーで上記の窒化ケイ素層の上に厚さが約１５００Åである第１酸化ケイ素層を堆積する。堆積プロセスのパラメーターについて表４を参照する。
【００７３】
【表４】
0005998232.tif 000005
【００７４】
ｆ）同じチャンバーにおいて、上記のプロセス条件を維持して、堆積パワーのみを変更し、１０００Ｗの第２パワーで、ガラス基板の上に厚さが５００〜１０００Åである第２酸化ケイ素層を堆積し、界面酸化層を含むｎ層の窒化ケイ素層と２層の酸化ケイ素層とを積み重ねてなるバッファー層を形成する。
【００７５】
ｇ）比較例１と同様な材料及び方法を採用し、上記のバッファー層に、ポリシリコン層と、ゲート絶縁層と、ゲートと、層間誘電体層と、ソース／ドレインとを順次に形成する。
【００７６】
実施例２に係る薄膜トランジスタに対してリーク電流を測定し、その測定結果は、１Ｅ-１２Ａより小さいこととなる。比較例１、実施例１、実施例２のリーク電流の大きさを比較して、その結果は、比較例１のリーク電流＞実施例１のリーク電流＞実施例２のリーク電流となる。
【００７７】
これにより、ｎ層窒化ケイ素と第１酸化ケイ素層とを有する構造を採用するバッファー層は、従来技術に比べて、リーク電流を有効に降下できる。そして、窒化ケイ素層の間に界面酸化層を介入すると、さらにリーク電流を降下できる。
【００７８】
以上をまとめて、本発明の薄膜トランジスタは、成膜構造及び成膜膜質を変更して、ｎ層の窒化ケイ素層と１層の酸化ケイ素層とを積み重ねる構造を有するバッファー層を形成することによって、バッファー層の阻止能力を強化できる。このため、ガラス基板における金属イオンの上方への拡散を有効に阻止でき、ポリシリコン層の欠陥中心の形成を減少でき、リーク電流を降下できる。そして、ポリシリコンの背面の界面の品質を改善し、ポリシリコンの背面の界面に電流がリークする経路を形成することを防止でき、ポリシリコン層の安定性を向上させることができる。よって、薄膜トランジスタの信頼性を向上させることができ、表示装置の歩留まり及び品質を向上させることができる。
【００７９】
当業者にとって、本発明に記述された実施の形態が例示的なものにすぎず、本発明の範囲内において、各種の置換、変更、及び改善を行ってもよい。このため、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲だけで限定される。
【符号の説明】
【００８０】
１  基板
２  バッファー層
２１  ｎ層の窒化ケイ素層
２２  第１酸化ケイ素層
２３  第２酸化ケイ素層
３  ポリシリコン層
４  ゲート絶縁層
５  ゲート
６  層間誘電体層
７  ソース／ドレイン
【図３】
0005998232.tif 000006
【図１】
0005998232.tif 000007
【図２】
0005998232.tif 000008