(57)【要約】【課題】ゲート、ゲート絶縁層、チャンネル層及びソース／ドレーンの製作を含む薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製作方法を提供する。【解決手段】チャンネル層の製作は次のステップを含む：低蒸着率（ＬＤＲ）を用いて第一のアモルファス・シリコン層を形成し（化学蒸着、ＣＶＤ）；高蒸着率（ＨＤＲ）を用いて第二のアモルファス・シリコン層を形成し；Ｎ＋ミクスト・アモルファス・シリコン層を形成する。本発明において第一のアモルファス・シリコン層が形成されるとき、Ｈ２／ＳｉＨ４のフラックス比は、第一のアモルファス・シリコン層の瑕疵の数を増やすため０．４０から１．００までの範囲となるよう調節される。ＴＦＴが光に照射されたとき、チャンネル層に発生したフォト・リーケイジ電流は第一のアモルファス・シリコン層内の瑕疵に捕捉される。したがって、ＴＦＴのフォト・リーケイジ電流は著しく減少する。【選択図】　図４Ｆ【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を準備し；
前記基板上にゲートを形成し；
前記基板上に前記ゲートを覆うゲート絶縁層を形成し；
Ｈ２／ＳｉＨ４のフラックス比が０．４０から１．００までの範囲となる条件のもとに前記ゲートの上から化学蒸着（ＣＶＤ）法を用いて第一のアモルファス・シリコン層を前記ゲート絶縁層上に形成し；
ＣＶＤ法を用いて第二のアモルファス・シリコン層を前記第一のアモルファス・シリコン層上に形成し；
前記第二のアモルファス・シリコン層の表面にＮタイプのイオン打ち込みをおこなってＮ＋ミクスト・アモルファス・シリコン層を形成し；
前記第一のアモルファス・シリコン層、前記第二のアモルファス・シリコン層および前記Ｎ＋ミクスト・アモルファス・シリコン層の形状決定をおこなってチャンネル層を形成し；
前記チャンネル層の両側にソース／ドレーンを形成することを特徴とする、薄膜トランジスタの製作方法。
【請求項２】
前記ソース／ドレーンが形成された後、前記ソース／ドレーン、前記チャンネル層および前記ゲート絶縁層を覆うため、さらに不活性化層が前記基板上に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の製作方法。
【請求項３】
Ｈ２／ＳｉＨ４のフラックス比が０．９５から１．００までの範囲となる条件のもとに前記第二のアモルファス・シリコン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の製作方法。
【請求項４】
前記第一のアモルファス・シリコン層を形成するための複数の製作工程の条件として、
ＳｉＨ４のフラックスが１０００から４６００ｓｃｃｍであり；
Ｈ２のフラックスが４００から４６００ｓｃｃｍであり；
作用圧力が０．７５から１．００ｍｂａｒであり；
高周波（ＲＦ）電力が７０から１００Ｗであることが含ま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の製作方法。
【請求項５】
前記第二のアモルファス・シリコン層を形成するための製作工程の条件として、
ＳｉＨ４のフラックスが１０００から５７００ｓｃｃｍであり；
Ｈ２のフラックスが９５０から５７００ｓｃｃｍであり；
作用圧力が１．３から１．６ｍｂａｒであり；
高周波（ＲＦ）電力が２００から３２０Ｗであることが含ま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の製作方法。
【請求項６】
前記第一のアモルファス・シリコン層の厚さが１００から５００オングストローム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の製作方法。
【請求項７】
前記第二のアモルファス・シリコン層の厚さが１０００から２０００オングストローム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の製作方法。
【請求項８】
前記Ｎ＋ミクスト・アモルファス・シリコン層の厚さが２００から４００オングストローム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の製作方法。
【請求項９】
前記第一のアモルファス・シリコン層の蒸着率が前記第二のアモルファス・シリコン層の蒸着率より小さいことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜トランジスタの製作方法。
【請求項１０】
基板を準備し、
Ｈ２／ＳｉＨ４のフラックス比が０．４０から１．００までの範囲となる条件のもとに化学蒸着（ＣＶＤ）法を用いて第一のアモルファス・シリコン層を前記基板上に形成し；
ＣＶＤ法を用いて第二のアモルファス・シリコン層を前記第一のアモルファス・シリコン層上に形成することを特徴とする、薄膜トランジスタにチャンネル層を形成することによるアモルファス・シリコン層の製作方法。
【請求項１１】
Ｈ２／ＳｉＨ４のフラックス比が０．９５から１．００までの範囲となる条件のもとに前記第二のアモルファス・シリコン層が形成されることを特徴とする、請求項１０に記載のアモルファス・シリコン層の製作方法。
【請求項１２】
前記第一のアモルファス・シリコン層を形成するための複数の製作工程の条件として、
ＳｉＨ４のフラックスが１０００から４６００ｓｃｃｍであり；
Ｈ２のフラックスが４００から４６００ｓｃｃｍであり；
作用圧力が０．７５から１．００ｍｂａｒであり；
高周波（ＲＦ）電力が７０から１００Ｗであることが含まれることを特徴とする、請求項１０に記載のアモルファス・シリコン層の製作方法。
【請求項１３】
前記第二のアモルファス・シリコン層を形成するための製作工程の条件として、
ＳｉＨ４のフラックスが１０００から５７００ｓｃｃｍであり；
Ｈ２のフラックスが９５０から５７００ｓｃｃｍであり；
作用圧力が１．３から１．６ｍｂａｒであり；
高周波（ＲＦ）電力が２００から３２０Ｗであることが含まれることを特徴とする、請求項１０に記載のアモルファス・シリコン層の製作方法。
【請求項１４】
前記第一のアモルファス・シリコン層の厚さが１００から５００オングストロームであることを特徴とする、請求項１０に記載のアモルファス・シリコン層の製作方法。
【請求項１５】
前記第二のアモルファス・シリコン層の厚さが１０００から２０００オングストロームであることを特徴とする、請求項１０に記載のアモルファス・シリコン層の製作方法。
【請求項１６】
前記第一のアモルファス・シリコン層の蒸着率が前記第二のアモルファス・シリコン層の蒸着率より小さいことを特徴とする、請求項１０に記載のアモルファス・シリコン層の製作方法。
【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（ＴＦＴ）の製作方法に関するものであり、より具体的には、ＴＦＴ内にアモルファス・シリコン層（以下、ａ−Ｓｉ層と表記する）を形成するための製作方法に関するものである。本発明の方法によればＴＦＴの最善の電気的特性が実現され、かつＴＦＴ内のａ−Ｓｉ層に光が照射された場合のフォト・リーケイジ電流の発生を抑制することができる。
【０００２】
【従来の技術】
マルチメディアの急速な発達は、主として半導体と表示装置の大きな進歩がもたらしたものである。表示装置については、ブラウン管（ＣＲＴ）がその画質の高さと安価であるという利点ゆえに近年にいたるまで市場を独占しつづけてきた。しかしながら、デスクトップで多数の端末や表示装置を使うユーザーにとっての作業環境、あるいは省エネの潮流や環境保護の観点からすれば、ＣＲＴは設置スペースを取りすぎることや消費電力が大きすぎることなど多くの問題を抱えている。結果としてＣＲＴは、より軽く、薄く、短く、そしてより小さく、ならびに消費電力をより小さくという要求を満たすことができない。それゆえに、高い表示品質、省スペース、低い消費電力、そして放射線を発生しないといった利点を持つ薄膜トランジスタ液晶表示装置（ＴＦＴ−ＬＣＤ）が次第に主流となりつつある。
【０００３】
一般的にＴＦＴ−ＬＣＤは主にＬＣＤパネルと駆動回路で構成されている。その場合ＬＣＤパネルはＴＦＴアレー基板、カラーフィルター基板（Ｃ／Ｆ基板）およびこれら二つの基板の間に配置された液晶膜を備えている。偏光板、集光板および散光板などの光フィルムプレートがこれら二つの基板の外側に取り付けられている。駆動回路は通常チップ・ボンド方式でパネルに結合されている。チップ・オン・ボード（ＣＯＢ）法、チップ・オン・グラス（ＣＯＧ）法、およびテープ自動化ボンディング（ＴＡＢ）法などが一般に用いられている。さらに、液晶分子それ自体は発光することができないので、ＬＣＤが表示動作をおこなうには充分な輝度を持った光源が備えられなければならない。反射型のパネルの光源には、通常フロントライト・モジュールあるいは外部光源が用いられる。透過型のパネルの場合は、光源は通常バックライト・モジュールから供給される。
【０００４】
現在よく知られているＴＦＴは主として次の二つに分類できる；アモルファス・シリコンＴＦＴおよび多結晶シリコンＴＦＴである。アモルファス・シリコンＴＦＴの製作工程は多結晶シリコンＴＦＴの製作工程より簡単なので、アモルファス・シリコンＴＦＴアレーで液晶を駆動する技術が依然として主流である。しかしながら、アモルファス・シリコンＴＦＴ素子自体にはいくつかの問題が存在する。たとえばＴＦＴ内のａ−Ｓｉ層はフロントライト光源、バックライト光源あるいは外部光源に照射されると、フォト・リーケイジ電流Ｉｐｈｏｔｏを発生する。このフォト・リーケイジ電流ＩｐｈｏｔｏはＴＦＴ素子自体の作動に影響を与えるのみならず、フレームが表示されたときにフレームのちらつきやクロストークなどの問題を発生させる。
【０００５】
図１は従来のＴＦＴにおいてａ−Ｓｉ層（チャンネル層）を形成するためのフローチャートを体系的に示している。図１について述べると、従来のＴＦＴ内のａ−Ｓｉ層（チャンネル層）は通常ゲートの上部に化学蒸着（ＣＶＤ）法を用いて形成される。ａ−Ｓｉ層の製作は一般に３段階でおこなわれる；すなわち（１）低蒸着率（ＬＤＲ）で第一のａ−Ｓｉ層を形成し；（２）高蒸着率（ＨＤＲ）で第二のａ−Ｓｉ層を形成し；そして（３）第二のａ−Ｓｉ層にＮ＋ミックス（Ｎ＋Ｍｉｘｅｄ）をおこなってＮ＋ミクスト・ａ−Ｓｉ層（Ｎ＋Ｍｉｘｅｄ　ａ−Ｓｉ　ｌａｙｅｒ）を形成する。
【０００６】
図２は従来技術において、ＬＤＲで形成される第一のａ−Ｓｉ層とＨＤＲで形成される第二のａ−Ｓｉ層の製作工程における各変数の表である。図２について説明すると、第一のａ−Ｓｉ層がＬＤＲで形成される時、ＳｉＨ４のフラックスは４４００ｓｃｃｍであり、Ｈ２のフラックスは２２０００ｓｃｃｍであるので、Ｈ２／ＳｉＨ４のフラックス比は５．０となる。さらに、第一のａ−Ｓｉ層フィルムのフィルムを形成するのに用いられる作用圧力は１．１ｍｂａｒであり、高周波電力は１４０Ｗである。このように高いＨ２フラックスは瑕疵を修復する役目を果たすことができる。すなわち、Ｈ２の量が多いと第一のａ−Ｓｉ層のボンドの垂下量が増加し、それによって第一のａ−Ｓｉ層の瑕疵が減少する。言い換えれば、高いフィルム品質を持つ第一のａ−Ｓｉ層はＬＤＲでフィルム形成をする際にＨ２／ＳｉＨ４のフラックス比を５．０付近に維持するよう調節することにより得られることになる。
【０００７】
同様に、図２について述べると第一のａ−Ｓｉ層が形成された後、その第一のａ−Ｓｉ層の上にＨＤＲによって第二のａ−Ｓｉ層が形成される。この時ＳｉＨ４のフラックスは５７００ｓｃｃｍであり、Ｈ２のフラックスは５４００ｓｃｃｍであるので、Ｈ２／ＳｉＨ４のフラックス比は０．９５となる。さらに、第二のａ−Ｓｉ層フィルムのフィルムを形成するのに用いられる作用圧力は１．４ｍｂａｒであり、高周波電力は２５０Ｗである。
【０００８】
図３は従来のＴＦＴの各種の電気的特性とその平均値の表である。図３につき説明すると、従来のＴＦＴ内のチャンネル層は図２に表された製作工程の条件のもとに製作される。従来のＴＦＴのオン電流Ｉｏｎの平均値は約６．５７２μＡであり、オフ電流Ｉｏｆｆの平均値は約４．７２７８ｐＡであり、閾値電圧Ｖｔｈの平均値は約３．３４９６Ｖであり、そして電子移動速度μｆｅは約０．５５８８ｃｍ２／ｖ．ｓである。
【０００９】
従来技術において、ＬＤＲにて第一のａ−Ｓｉ層を形成する際、Ｈ２／ＳｉＨ４のフラックス比はおよそ５．０に維持されるよう調節される。Ｈ２の大きなフラックスは第一のａ−Ｓｉ層に作用して瑕疵を修復し、さらにオフ電流Ｉｏｆｆを約４．７２７８ｐＡ（すなわち５ｐＡより小さい）にまで減少させている。しかしながら、アモルファス・シリコンＴＦＴ素子自体の作動を評価する場合、オン電流Ｉｏｎ、オフ電流Ｉｏｆｆ、閾値電圧Ｖｔｈそして電子移動速度μｆｅなどの変数を考慮することに加え、素子のフォト・リーケイジ電流Ｉｐｈｏｔｏも評価のひとつの要素として考慮せねばならない。従来のＴＦＴのオン電流Ｉｏｎ、オフ電流Ｉｏｆｆ、閾値電圧Ｖｔｈそして電子移動速度μｆｅはすべて適切な範囲内にある。しかしながら、ＴＦＴはフロントライト光源、バックライト光源あるいは外部光源に照射された後にフォト・リーケイジ電流Ｉｐｈｏｔｏを発生する。こうして発生したフォト・リーケイジ電流Ｉｐｈｏｔｏは通常１Ｅ−１０Ａｍｐであり、表示品質を著しく劣化させる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的はＴＦＴの製作方法を提供することにある。本発明の方法によればオン電流Ｉｏｎ、オフ電流Ｉｏｆｆ、閾値電圧Ｖｔｈそして電子移動速度μｆｅなどの電気的特性に影響を与えることなくフォト・リーケイジ電流の問題を効率的に解決できる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は以下のようなステップを含むＴＦＴの製作方法を提供するものである。まず、基板を準備し、その基板上にゲートとそのゲートを覆うゲート絶縁層を形成する。次に、Ｈ２／ＳｉＨ４のフラックス比が０．４０から１．００までの範囲となる条件のもとにＬＤＲを用いて第一のａ−Ｓｉ層を形成する。続いてＨ２／ＳｉＨ４のフラックス比が０．９５から１．００までの範囲となる条件のもとにＨＤＲを用いて第二のａ−Ｓｉ層を形成する。その後、第二のａ−Ｓｉ層の表面にＮ＋ミクスト・ａ−Ｓｉ層を形成する。Ｎ＋ミクスト・ａ−Ｓｉ層はたとえば第二のａ−Ｓｉ層の表面にＮタイプのイオン打ち込みをおこなうことにより形成することができる。上記のフィルム層の製作が完了すれば、第一のａ−Ｓｉ層、第二のａ−Ｓｉ層およびＮ＋ミクスト・ａ−Ｓｉ層の形状決定をおこなってチャンネル層を形成する。最後に、そのチャンネル層の両側にソース／ドレーンを形成し、ゲート、ソースおよびドレーンを有する三電極ＴＦＴが構成される。
【００１２】
本発明のＴＦＴ製作方法では、前記ソース／ドレーンが形成された後、ＴＦＴ全体を覆ってＴＦＴ素子の信頼性をさらに高めるため、さらに不活性化層が基板上に形成される。
【００１３】
本発明のＴＦＴ製作方法では、第一のａ−Ｓｉ層を形成するための製作工程の条件は次のとおりである。
ＳｉＨ４のフラックスが約１０００から４６００ｓｃｃｍであり、Ｈ２のフラックスが約４００から４６００ｓｃｃｍであり、作用圧力が約０．７５から１．００ｍｂａｒであり、ＲＦ電力が約７０から１００Ｗである。
【００１４】
本発明のＴＦＴ製作方法では、第二のａ−Ｓｉ層を形成するための製作工程の条件は次のとおりである。ＳｉＨ４のフラックスが約１０００から５７００ｓｃｃｍであり、Ｈ２のフラックスが約９５０から５７００ｓｃｃｍであり、作用圧力が約１．３から１．６ｍｂａｒであり、ＲＦ電力が約２００から３２０Ｗである。
【００１５】
本発明のＴＦＴ製作方法では、第一のａ−Ｓｉ層の厚さは約１００から５００オングストロームであり、第二のａ−Ｓｉ層の厚さは約１０００から２０００オングストロームであり、Ｎ＋ミクスト・ａ−Ｓｉ層の厚さは約２００から４００オングストロームである。
【００１６】
また上記の目的を達成するため、以下のようなステップを含むａ−Ｓｉ層の製作方法を提供する。まず基板を準備する。そしてＨ２／ＳｉＨ４のフラックス比が０．４０から１．００までの範囲となる条件のもとに化学蒸着（ＣＶＤ）法を用いて第一のａ−Ｓｉ層を基板上に形成する。その後、Ｈ２／ＳｉＨ４のフラックス比が０．９５から１．００までの範囲となる条件のもとにＣＶＤ法を用いて第二のａ−Ｓｉ層を第一のａ−Ｓｉ層上に形成する。
【００１７】
本発明のａ−Ｓｉ層製作方法では、第一のａ−Ｓｉ層を形成するための製作工程の条件は次のとおりである。
ＳｉＨ４のフラックスが約１０００から４６００ｓｃｃｍであり、Ｈ２のフラックスが約４００から４６００ｓｃｃｍであり、作用圧力が約０．７５から１．００ｍｂａｒであり、ＲＦ電力が約７０から１００Ｗである。
【００１８】
本発明のａ−Ｓｉ層製作方法では、第二のａ−Ｓｉ層を形成するための製作工程の条件は次のとおりである。ＳｉＨ４のフラックスが約１０００から５７００ｓｃｃｍであり、Ｈ２のフラックスが約９５０から５７００ｓｃｃｍであり、作用圧力が約１．３から１．６ｍｂａｒであり、ＲＦ電力が約２００から３２０Ｗである。
【００１９】
本発明のａ−Ｓｉ層製作方法では、第一のａ−Ｓｉ層の厚さは約１００から５００オングストロームであり、第二のａ−Ｓｉ層の厚さは約１０００から２０００オングストロームである。
【発明の実施の形態】
【００２０】
【第一の実施の形態】
図４Ａ〜４ＦはＴＦＴ製作工程の断面を模式的に描いた図である。まず図４Ａについて述べると、基板１００が準備され、その基板１００とはガラス基板もしくは他の透明な材料でできた基板である。続いて基板１００上にゲート１０２が形成される。ゲート１０２はメタル１をまず基板１００の全面に形成し、その後このメタル１はマイクロフィルムとエッチングによる製作工程によって形状が決定されてゲート１０２が形成される。ここにおいて、ゲート１０２にはＴａあるいはＣｒのような導電体が用いられている。
【００２１】
次に図４Ｂを説明すると、ゲート１０２が形成された後、基板１００上にゲート絶縁層１０４が形成される。ゲート絶縁層１０４はゲート１０２を覆っており、ここにおいてゲート絶縁層１０４はＳｉＮｘ、ＳｉＯｘあるいは他の絶縁体でできたものである。
【００２２】
次に図４Ｃを説明すると、ゲート絶縁層１０４が形成された後、第一のａ−Ｓｉ層１０６ａと第二のａ−Ｓｉ層１０６ｂが順に形成され、その後第二のａ−Ｓｉ層１０６ｂの表面上にＮ＋ミクスト・ａ−Ｓｉ層１０６ｃが形成される。第一のａ−Ｓｉ層１０６ａはＬＤＲによるＣＶＤにて形成され、第一のａ−Ｓｉ層１０６ａの厚さは１００から５００オングストロームである。第二のａ−Ｓｉ層１０６ｂはＨＤＲによるＣＶＤにて形成され、第二のａ−Ｓｉ層１０６ｂの厚さは１０００から２０００オングストロームである。Ｎ＋ミクスト・ａ−Ｓｉ層１０６ｃはイオン打ち込み法によって形成され、形成されたＮ＋ミクスト・ａ−Ｓｉ層の厚さは２００から４００オングストロームである。第一のａ−Ｓｉ層１０６ａ及び第二のａ−Ｓｉ層１０６ｂを形成するための製作条件は以下に添付の図５および図６に詳細に記載されている。
【００２３】
図４Ｄについて説明すると、第一のａ−Ｓｉ層１０６ａ、第二のａ−Ｓｉ層１０６ｂおよびＮ＋ミクスト・ａ−Ｓｉ層１０６ｃが形成された後、第一のａ−Ｓｉ層１０６ａ、第二のａ−Ｓｉ層１０６ｂおよびＮ＋ミクスト・ａ−Ｓｉ層１０６ｃのパターンがマイクロフィルムとエッチング法を用いて決定され、チャンネル層１０６が形成される。
【００２４】
図４Ｅについて説明すると、チャンネル層１０６が形成された後、ソース／ドレーン１０８がチャンネル層１０６の両側に形成される。ソース／ドレーン１０８はメタル２をまず全面に形成し、このメタル２をマイクロフィルムとエッチングによる製作工程によって形状を決定することにより、ソース／ドレーン１０８が形成される。ソース／ドレーン１０８にはＡｌ／ＣｒあるいはＴｉのような導電体が用いられる。
【００２５】
最後に図４Ｆについて説明すると、ソース／ドレーン１０８が形成された後、基板１００上にさらに不活性化層１１０が、ゲート１０２とソース／ドレーン１０８を有する３電極ＴＦＴを覆って形成され、素子の信頼性をさらに高めている。ここにおいて、不活性化層１１０には例えばＳｉＮｘあるいはポリイミドのような物質が用いられる。
【００２６】
図５は第一の実施の形態（ＤＢ０２５Ａ、ＤＴ３９４Ａ、ＤＴ３９５Ａ、ＤＢ３４０ＡおよびＤＴ２９３Ａ）、およびＬＤＲにより形成された従来の第一のａ−Ｓｉ層に用いられた製作工程の各変数の表である。図５について説明すると、従来技術において第一のａ−Ｓｉ層がＬＤＲを用いて形成されたとき、ＳｉＨ４のフラックスは４４００ｓｃｃｍ、Ｈ２のフラックスは２２０００ｓｃｃｍであり、Ｈ２／ＳｉＨ４のフラックス比は５．０であり、作用圧力は１．１ｍｂａｒであり、ＲＦ電力は１４０Ｗであった。第一のａ−Ｓｉ層が本発明の方法によりＬＤＲにて形成されたとき、ＳｉＨ４のフラックスは１０００から４４００ｓｃｃｍ、Ｈ２のフラックスは４００から４６００ｓｃｃｍであり、Ｈ２／ＳｉＨ４のフラックス比は０．４０から１．００であり、作用圧力は０．７５から１．００ｍｂａｒであり、ＲＦ電力は７０から１００Ｗであった。従来技術と本発明との大きな違いは、５．０という値から０．４０〜１．００の範囲に調節されたＨ２／ＳｉＨ４のフラックス比にある。
【００２７】
本発明においては、第一のａ−Ｓｉ層１０６ａが形成されたとき、Ｈ２／ＳｉＨ４のフラックス比は、Ｈ２のフラックスの割合を減少させることによって第一のａ−Ｓｉ層の瑕疵の修復水準を下げるため、従来技術で用いられた５．０から０．４０〜１．００の範囲へと意図的に調節されている。言い換えれば、本発明により形成された第一のａ−Ｓｉ層はより多くの瑕疵を有している。
【００２８】
図６は第一の実施の形態（ＤＢ０２５Ａ、ＤＴ３９４Ａ、ＤＴ３９５Ａ、ＤＢ３４０ＡおよびＤＴ２９３Ａ）、およびＨＤＲにより形成された従来の第二のａ−Ｓｉ層に用いられた製作工程の各変数の表である。図６について説明すると、従来技術において第二のａ−Ｓｉ層がＨＤＲを用いて形成されたとき、ＳｉＨ４のフラックスは５７００ｓｃｃｍ、Ｈ２のフラックスは５４００ｓｃｃｍであり、Ｈ２／ＳｉＨ４のフラックス比は０．９５であり、作用圧力は１．４ｍｂａｒであり、ＲＦ電力は２５０Ｗであった。第二のａ−Ｓｉ層が本発明の方法によりＨＤＲにて形成されたとき、ＳｉＨ４のフラックスは１０００から５７００ｓｃｃｍ、Ｈ２のフラックスは９５０から５７００ｓｃｃｍであり、Ｈ２／ＳｉＨ４のフラックス比は０．９５から１．００であり、作用圧力は１．３から１．６ｍｂａｒであり、ＲＦ電力は２００から３２０Ｗであった。以上のことから、第二のａ−Ｓｉ層を形成するための製作条件に関しては従来技術と本発明との間にさほど大きな違いはないことが理解される。
【００２９】
図７〜１１はそれぞれ、第一の実施の形態によるＴＦＴ（ＤＢ０２５Ａ、ＤＴ３９４Ａ、ＤＴ３９５Ａ、ＤＢ３４０ＡおよびＤＴ２９３Ａ）の各種の電気的特性とその平均値の表である。まず図７について述べると、ＤＢ０２５Ａにおいてオン電流Ｉｏｎの平均値は約７．９１１２μＡ、オフ電流Ｉｏｆｆの平均値は約３．５３８２ｐＡ、閾値電圧Ｖｔｈの平均値は約２．４０９６Ｖ、そして電子移動速度μｆｅの平均値は約０．６１ｃｍ２／ｖ．ｓとなった。
【００３０】
次に図８について述べると、ＤＴ３９４Ａにおいてオン電流Ｉｏｎの平均値は約７．８４８８μＡ、オフ電流Ｉｏｆｆの平均値は約２．６６９８ｐＡ、閾値電圧Ｖｔｈの平均値は約２．６９１９Ｖ、そして電子移動速度μｆｅの平均値は約０．６２３９ｃｍ２／ｖ．ｓとなった。
【００３１】
次に図９について述べると、ＤＴ３９５Ａにおいてオン電流Ｉｏｎの平均値は約８．３１８６μＡ、オフ電流Ｉｏｆｆの平均値は約２．１６１８ｐＡ、閾値電圧Ｖｔｈの平均値は約２．６００４Ｖ、そして電子移動速度μｆｅの平均値は約０．６５７１ｃｍ２／ｖ．ｓとなった。
【００３２】
次に図１０について述べると、ＤＢ３４０Ａにおいてオン電流Ｉｏｎの平均値は約８．２３９７５μＡ、オフ電流Ｉｏｆｆの平均値は約２．８８５６２５ｐＡ、閾値電圧Ｖｔｈの平均値は約１．９４４２５Ｖ、そして電子移動速度μｆｅの平均値は約０．６０５３７５ｃｍ２／ｖ．ｓとなった。
【００３３】
次に図１１について述べると、ＤＴ２９３Ａにおいてオン電流Ｉｏｎの平均値は約７．８９８２μＡ、オフ電流Ｉｏｆｆの平均値は約２．７０５２ｐＡ、閾値電圧Ｖｔｈの平均値は約２．２８３５Ｖ、そして電子移動速度μｆｅの平均値は約０．６００９ｃｍ２／ｖ．ｓとなった。
【００３４】
図１２は第一の実施の形態によるＴＦＴ（ＤＢ０２５Ａ、ＤＴ３９４Ａ、ＤＴ３９５Ａ、ＤＢ３４０ＡおよびＤＴ２９３Ａ）の電気的特性の体系的比較表である。図１２について述べると、本実施の形態の５組の実験によればオン電流Ｉｏｎの平均値は約８．０４３３１４μＡ、オフ電流Ｉｏｆｆの平均値は約２．７９２１２５ｐＡ、閾値電圧Ｖｔｈの平均値は約２．３８５９３Ｖ、そして電子移動速度μｆｅの平均値は約０．６１９３８ｃｍ２／ｖ．ｓとなった。
【００３５】
本実施の形態において第一のａ−Ｓｉ層が形成されたとき、Ｈ２／ＳｉＨ４のフラックス比が０．４０から１．００の範囲にとどまるよう調節されているので、形成された第一のａ−Ｓｉ層はより多くの瑕疵を有している。しかしながら、上記の図７〜１１および図１２によれば、従来技術との比較において第一のａ−Ｓｉ層に存在する瑕疵がオン電流Ｉｏｎ、オフ電流Ｉｏｆｆ、閾値電圧Ｖｔｈ、そして電子移動速度μｆｅなどのＴＦＴの電気的特性に及ぼす影響を全体的に見た場合、やはり従来技術より優れている。
【００３６】
図１３〜１６はそれぞれ、第一の実施の形態によるＴＦＴ（ＤＢ０２５Ａ、ＤＴ３９４Ａ、ＤＴ３９５Ａ、ＤＢ３４０ＡおよびＤＴ２９３Ａ）および従来のＴＦＴの、オン電流Ｉｏｎ、オフ電流Ｉｏｆｆ、閾値電圧Ｖｔｈそして電子移動速度μｆｅの比較表である。図１３〜１６について述べると、本実施の形態の５組の実験において、オン電流Ｉｏｎ、オフ電流Ｉｏｆｆ、閾値電圧Ｖｔｈそして電子移動速度μｆｅの達成数値はすべて従来技術より優れている。図１３からは本実施の形態によるＴＦＴがより高いオン電流Ｉｏｎを実現していることが明確にわかる。図１４からは本実施の形態によるＴＦＴがより低いオフ電流Ｉｏｆｆを実現していることが明確にわかる。図１５からは本実施の形態によるＴＦＴがより低い閾値電圧Ｖｔｈを実現していることが明確にわかる。さらに、図１６からは本実施の形態によるＴＦＴがより速い電子移動速度μｆｅを実現していることも明確にわかる。
【００３７】
図１７は第一の実施の形態によるＴＦＴ（ＤＢ０２５Ａ、ＤＴ３９４Ａ、ＤＴ３９５Ａ、ＤＢ３４０ＡおよびＤＴ２９３Ａ）と従来のＴＦＴの電気的特性の体系的比較表である。図１７について説明すると、本実施の形態によるＴＦＴのオン電流Ｉｏｎは従来技術の場合の６．５７μＡから８．０４μＡに増加し、オフ電流Ｉｏｆｆは従来技術の場合の４．７２ｐＡから２．７９ｐＡに減少し、閾値電圧Ｖｔｈは従来技術の場合の３．３４Ｖから２．３８Ｖまで減少し、そして電子移動速度μｆｅは従来技術の場合の０．５５ｃｍ２／ｖ．ｓから０．６２ｃｍ２／ｖ．ｓまで増加している。
【００３８】
同様に図１７については、本発明は素子のオン電流Ｉｏｎ、オフ電流Ｉｏｆｆ、閾値電圧Ｖｔｈそして電子移動速度μｆｅを向上させているのみならず、素子が光に照射された場合のフォト・リーケイジ電流現象も改善している。本実施の形態におけるＴＦＴフォト・リーケイジ電流Ｉｐｈｏｔｏは従来技術の場合の１Ｅ−１０から５Ｅ−１１まで減少しており、素子のフォト・リーケイジ電流Ｉｐｈｏｔｏはほぼ一桁減少している。フォト・リーケイジ電流Ｉｐｈｏｔｏを減少させられる理由は、本実施の形態により形成された第一のａ−Ｓｉ層は従来技術のものに比べより多くの瑕疵を有しており、これらの瑕疵が素子のフォト・リーケイジ電流Ｉｐｈｏｔｏを減少させるべく第一のａ−Ｓｉ層内でフォト・リーケイジ電流を捕捉するからである。
【００３９】
しかしながら、図４Ａ〜４Ｆに示したＴＦＴの製作工程は説明のために例示しただけのものであり、本発明はこの製作工程にのみ適用することに限定されない。Ｈ２／ＳｉＨ４のフラックス比を低下させて第一のａ−Ｓｉ層を形成するという本発明の方法は他のＴＦＴ製作工程にも適用することができる。
【００４０】
【第二の実施の形態】
第一のａ−Ｓｉ層、第二のａ−Ｓｉ層およびＮ＋ミクスト・ａ−Ｓｉ層のフィルム品質とフィルム厚さがＴＦＴのオン電流Ｉｏｎ、オフ電流Ｉｏｆｆ、閾値電圧Ｖｔｈそして電子移動速度μｆｅなどの電気的特性を決定することは、当業者間ではよく知られている。第一の実施の形態においては、上記のように第一のａ−Ｓｉ層を形成する製作工程の諸条件（フィルム品質の部分）を詳細に検討した。本第二の実施の形態においては、第二のａ−Ｓｉ層の厚さと素子の電気的特性との関係を、以下精査することとする。
【００４１】
図１８はＴＦＴ内の第二のａ−Ｓｉ層の厚さとその電気的特性との関係を体系的に示す表である。図１８について説明すると、本実施の形態では、第一のａ−Ｓｉ層の厚さは約１００オングストロームに固定され、Ｎ＋ミクスト・ａ−Ｓｉ層の厚さは約３００オングストロームに固定されているが、第二のａ−Ｓｉ層の厚さをそれぞれ１０００オングストローム、１２５０オングストローム、１５００オングストローム、１７５０オングストロームおよび２０００オングストロームとした。
【００４２】
第二のａ−Ｓｉ層の厚さが１０００オングストロームから２０００オングストロームにまで増加すると、オン電流Ｉｏｎは３．５４１５μＡから６．１００５μＡに増大し、オフ電流Ｉｏｆｆは４．１９７７５ｐＡから３．６１１２５ｐＡまで低下し、閾値電圧Ｖｔｈは５．２７２２５Ｖから３．１５４２５Ｖまで低下し、そして電子移動速度μｆｅは０．３８６７５ｃｍ２／ｖ．ｓから０．５１４５ｃｍ２／ｖ．ｓまで増加している。
【００４３】
図１９〜２２はそれぞれ、第二のａ−Ｓｉ層の厚さがオン電流Ｉｏｎ、オフ電流Ｉｏｆｆ、閾値電圧Ｖｔｈそして電子移動速度μｆｅに与える影響を表す線グラフである。図１９〜２１によれば、オン電流Ｉｏｎが第二のａ−Ｓｉ層の厚さの増加に従って増大しているのに対し、オフ電流Ｉｏｆｆはおよそ４ｐＡで維持されている。しかしながら、第二のａ−Ｓｉ層の厚さが２０００オングストロームに達すると、オフ電流Ｉｏｆｆも約３．６ｐＡまで減少している。閾値電圧Ｖｔｈは第二のａ−Ｓｉ層の厚さが増加するに従って低下し、電子移動速度μｆｅは第二のａ−Ｓｉ層の厚さが増加するに従って増加している。それゆえ、第二のａ−Ｓｉ層の厚さが約２０００オングストロームのとき、ＴＦＴは最善の電気的特性を得ると言える。
【００４４】
本発明は、第一の実施の形態によって瑕疵を有する第一のａ−Ｓｉ層を形成するためＨ２／ＳｉＨ４のフラックス比が０．４０から１．００の範囲となるよう調節し、それにより素子のフォト・リーケイジ電流Ｉｐｈｏｔｏを減少させることを開示した。さらに、本発明は第二の実施の形態により、最善の電気的特性が実現できるよう第二のａ−Ｓｉ層の厚さを修正することを開示した。第一と第二の実施の形態は別個に上述されているが、これらが併用できないということを意味しない。素子の特性をさらに向上させるため、本発明では第二の実施の形態に開示された内容をチャンネル層の第一のａ−Ｓｉ層および第二のａ−Ｓｉ層を形成するために第二の実施の形態に開示された内容を併合させることも可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上を要約すれば、本発明によるＴＦＴの製作方法は少なくとも以下の利点を有している。
１．ＬＤＲにて第一のａ−Ｓｉ層が形成されるとき、Ｈ２／ＳｉＨ４のフラックス比が０．４０から１．００の範囲となるよう調節される。形成された第一のａ−Ｓｉ層のフィルム品質は（瑕疵が多いゆえに）従来技術のものより劣るが、ＴＦＴ素子のオン電流Ｉｏｎ、オフ電流Ｉｏｆｆ、閾値電圧Ｖｔｈそして電子移動速度μｆｅなどの電気的特性を全体的に見れば、従来技術のものより優れている。
２．本発明では第一のａ−Ｓｉ層のフィルム品質を変更している。第一のａ−Ｓｉ層にはより多くの瑕疵があるので、素子が照射された場合に発生するフォト・リーケイジ電流が効果的に減少させられる。
３．本発明では第二のａ−Ｓｉ層の厚さを１０００から２０００オングストロームの範囲に変更することにより素子の最善の電気的特性を実現している。
【００４６】
本発明はその限定された実施の形態に関連して記述されているが、当業者にとっては、本発明の範囲と精神を逸脱することなく本発明に記載の実施の形態に対し様々な修正および変更を行いうることは明らかである。したがって本発明の範囲は、上記の説明ではなく、添付の請求項により定義されるものである。
【００４７】
添付の図面は本発明のよりよき理解のために供されるものであり、本明細書に編入されその一部をなすものである。各図面は本発明の実施の形態を図示するもので、本文の記述とあいまって本発明の原理を説明するためのものである。各図の内容は以下のとおり。
【００４８】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＴＦＴにおいてａ−Ｓｉ層（チャンネル層）を形成する工程を体系的に示すフローチャートである。
【図２】従来技術によりＬＤＲで形成される第一のａ−Ｓｉ層とＨＤＲで形成される第二のａ−Ｓｉ層の製作工程における各変数の表である。
【図３】従来のＴＦＴの各種の電気的特性とその平均値の表である。
【図４Ａ】ＴＦＴ製作工程を示す模式断面図である。
【図４Ｂ】ＴＦＴ製作工程を示す模式断面図である。
【図４Ｃ】ＴＦＴ製作工程を示す模式断面図である。
【図４Ｄ】ＴＦＴ製作工程を示す模式断面図である。
【図４Ｅ】ＴＦＴ製作工程を示す模式断面図である。
【図４Ｆ】ＴＦＴ製作工程を示す模式断面図である。
【図５】第一の実施の形態、およびＬＤＲにより形成された従来の第一のａ−Ｓｉ層に用いられた製作工程の各変数の表である。
【図６】第一の実施の形態、およびＨＤＲにより形成された従来の第二のａ−Ｓｉ層に用いられた製作工程の各変数の表である。
【図７】第一の実施の形態によるＴＦＴ（ＤＢ０２５Ａ）の各種の電気的特性とその平均値の表である。
【図８】第一の実施の形態によるＴＦＴ（ＤＴ３９４Ａ）の各種の電気的特性とその平均値の表である。
【図９】第一の実施の形態によるＴＦＴ（ＤＴ３９５Ａ）の各種の電気的特性とその平均値の表である。
【図１０】第一の実施の形態によるＴＦＴ（ＤＢ３４０Ａ）の各種の電気的特性とその平均値の表である。
【図１１】第一の実施の形態によるＴＦＴ（ＤＴ２９３Ａ）の各種の電気的特性とその平均値の表である。
【図１２】第一の実施の形態によるＴＦＴ（ＤＢ０２５Ａ、ＤＴ３９４Ａ、ＤＴ３９５Ａ、ＤＢ３４０ＡおよびＤＴ２９３Ａ）の電気的特性の体系的比較表である。
【図１３】第一の実施の形態によるＴＦＴ（ＤＢ０２５Ａ、ＤＴ３９４Ａ、ＤＴ３９５Ａ、ＤＢ３４０ＡおよびＤＴ２９３Ａ）および従来のＴＦＴの、オン電流Ｉｏｎの比較表である。
【図１４】第一の実施の形態によるＴＦＴ（ＤＢ０２５Ａ、ＤＴ３９４Ａ、ＤＴ３９５Ａ、ＤＢ３４０ＡおよびＤＴ２９３Ａ）および従来のＴＦＴの、オフ電流Ｉｏｆｆの比較表である。
【図１５】第一の実施の形態によるＴＦＴ（ＤＢ０２５Ａ、ＤＴ３９４Ａ、ＤＴ３９５Ａ、ＤＢ３４０ＡおよびＤＴ２９３Ａ）および従来のＴＦＴの、閾値電圧Ｖｔｈの比較表である。
【図１６】第一の実施の形態によるＴＦＴ（ＤＢ０２５Ａ、ＤＴ３９４Ａ、ＤＴ３９５Ａ、ＤＢ３４０ＡおよびＤＴ２９３Ａ）および従来のＴＦＴの、電子移動速度μｆｅの比較表である。
【図１７】第一の実施の形態によるＴＦＴ（ＤＢ０２５Ａ、ＤＴ３９４Ａ、ＤＴ３９５Ａ、ＤＢ３４０ＡおよびＤＴ２９３Ａ）と従来のＴＦＴの電気的特性の体系的比較表である。
【図１８】ＴＦＴ内の第二のａ−Ｓｉ層の厚さとその電気的特性との関係を体系的に示す表である。
【図１９】第二のａ−Ｓｉ層の厚さがオン電流Ｉｏｎに与える影響を表す線グラフである。
【図２０】第二のａ−Ｓｉ層の厚さがオフ電流Ｉｏｆｆに与える影響を表す線グラフである。
【図２１】第二のａ−Ｓｉ層の厚さが閾値電圧Ｖｔｈに与える影響を表す線グラフである。
【図２２】第二のａ−Ｓｉ層の厚さが電子移動速度μｆｅに与える影響を表す線グラフである。
【符号の説明】
１００　　　　　　　　　　　基板
１０２　　　　　　　　　　　ゲート
１０４　　　　　　　　　　　ゲート絶縁層
１０６　　　　　　　　　　　チャンネル層
１０６ａ　　　第一のａ−Ｓｉ層
１０６ｂ　　　第二のａ−Ｓｉ層
１０６ｃ　　　Ｎ＋ミクスト・ａ−Ｓｉ層
１０８　　　　　　　　　　　ソース／ドレーン
１１０　　　　　　　　　　　不活性化層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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