薄膜トランジスタ及びそれを用いた有機ＥＬ表示装置
【課題】低温でレーザアニール工程を省略した薄膜トランジスタ
【解決手段】薄膜トランジスタにおいて、Ｓｉ，Ｇｅを含有した半導体層４を適用し、この半導体層４のＧｅ濃度が、絶縁基板１側で高く、半導体層４の結晶配向が絶縁基板１側から２０ｎｍの領域でランダム配向、半導体層４の膜表面側で(１１１)、（１１０）あるいは(１００)優先配向性を示す。
【解決手段】薄膜トランジスタにおいて、Ｓｉ，Ｇｅを含有した半導体層４を適用し、この半導体層４のＧｅ濃度が、絶縁基板１側で高く、半導体層４の結晶配向が絶縁基板１側から２０ｎｍの領域でランダム配向、半導体層４の膜表面側で(１１１)、（１１０）あるいは(１００)優先配向性を示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｓｉ，Ｇｅを含有した薄膜トランジスタ及びそれを用いた有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置や液晶表示装置などの周辺回路に適用可能な移動度の高い薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」という。）として、多結晶Ｓｉを半導体層に適用したｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴがある。特に、ＴＦＴをより低温で形成するため、Ｇｅを導入した多結晶ＳｉＧｅを半導体層に適用する方法がある。下記特許文献では、移動度特性を向上するために、Ｇｅを結晶粒界に偏析する構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２３１９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、背景技術では、高い移動度を示す多結晶ＳｉＧｅ膜を低温で形成するのが困難である。このため、軟化温度の低い安価なガラス基板上に素子を形成することが困難となる。この問題を解決するため、レーザアニールを適用する方法もある。しかし、この場合、レーザアニール工程が増加してプロセスコストが高くなるという欠点がある。また、レーザのメンテナンスにコストがかかるという欠点もある。
【０００４】
本発明は、これらの課題を解決するために、低温でレーザアニールを用いずに、高品質の多結晶薄膜を形成して、移動度特性の良好なＴＦＴを得ると共に、このＴＦＴを用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、Ｇｅの濃度を絶縁基板側で高くする構成とした。このようなＧｅ濃度分布はＲＢＳ(Rutherford Back Scattering)などで評価することが可能である。絶縁基板側のＧｅ濃度を高くすることにより成膜初期の結晶核を低温で生成することが可能になる。また、基板側表面を結晶核で被覆できるよう等方成長を促進するため、結晶面の配向性がランダムになるよう制御した。さらに、膜表面側のＧｅ濃度を減少した。さらに、膜表面側で結晶面が（１１０）、（１１１）あるいは（１００）配向になるようにした。これらの結晶配向性は、Ｘ線回折により評価することができる。このような構造にすることにより、結晶粒子を繊密に成長することができる。
【０００６】
このような膜構造にするために、ＧｅＦ4及びＳｉ2Ｈ6を用いた反応熱ＣＶＤを用いて成膜した。特に、絶縁基板側のＧｅ濃度を増加するために、成膜初期に導入するＧｅＦ4ガスの濃度を増加した。この濃度を高くすることによりＧｅ濃度の高いランダム配向の結晶核を４５０℃と低い温度で形成できた。その後、ＧｅＦ4濃度を減少し、Ｓｉ2Ｈ6流量、Ｈｅなどのキャリアガスの流量及びガス圧力などを最適化することにより、良好な結晶性を示す配向性が高くＧｅ濃度の低い半導体膜を形成できる。
【０００７】
この半導体膜を用いて、図１に示すＴＦＴを形成した。このＴＦＴはレーザアニール工程を用いずに高品質な結晶膜を形成できる。また、このＴＦＴを有機ＥＬ表示装置の駆動回路に適用することにより、有機ＥＬ表示装置を低コストで提供することが可能になる。また、液晶表示装置の駆動回路や周辺回路に適用することにより、液晶表示装置を低コストで提供することが可能になる。
【発明の効果】
【０００８】
Ｇｅ濃度を高くすることにより、結晶化温度を低下させることが可能になり、低温で良質な結晶核を形成することができる。また、ランダム配向にすることにより、基板側表面を結晶核で被覆できる。さらにその後の、優先成長面の選択の自由度が拡大し、成膜条件を調整することにより成長面を制御することができる。
【０００９】
本発明では、膜表面側で（１１０）、（１１１）及び（１００）配向に制御した。このような構造にすることにより、結晶粒を繊密に成長することができる。これにより、ゲート絶縁膜界面の欠陥準位密度を低減することが可能となり、しきい値（Ｖｔｈ）シフトの少ない安定した特性のＴＦＴを提供することができる。また、Ｇｅ濃度を減少することによりＴＦＴのオフ電流を低減することができる。
【００１０】
また、本発明のＴＦＴは、低温で形成できレーザアニールも不要である。このため、表示装置を低コストで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明に係るトップゲート型ＴＦＴの断面模式図である。図１において、絶縁基板１上に下地層としてＳｉＮ膜２とＳｉＯ2膜３をＰＥＣＶＤ（Plasma Emphatic CVD)法で成膜した。その上に、半導体層４として多結晶ＳｉＧｅ膜を形成した。このＳｉＧｅ膜は、基板側２０ｎｍ以下の領域でＧｅ濃度が高く結晶配向性はランダムであり、膜厚４０ｎｍ以上の領域でＧｅ濃度が低く（１１０）配向性を示す構成を適用した。
【００１３】
ここで、基板側２０ｎｍ以下の領域のＧｅ濃度は１０ａｔ％以上、好ましくは１５ａｔ％以上である。この領域のＧｅ濃度１０ａｔ％以上とすることで４５０℃の成膜で結晶性を示し、１５ａｔ％以上では９５％以上の結晶分率となった。このため、この領域のＧｅ濃度を１０ａｔ％以上とすることで、この上に成長する膜厚２０ｎｍ以上の領域で良好な結晶膜を形成することができる。
【００１４】
さらに、Ｇｅ濃度を１５ａｔ％以上とすることで、ボトムゲート型ＴＦＴを形成した際でも、ＴＦＴの移動度５ｃｍ２／Ｖｓ以上を示すことがわかった。この移動度のＴＦＴを適用することにより、有機ＥＬ素子を駆動することも可能になる。
【００１５】
また、膜厚４０ｎｍ以上の領域では、Ｇｅ濃度は２０ａｔ％以下、好ましくは１５ａｔ％以下にした。Ｇｅ濃度を２０ａｔ％以下にすることにより、ＴＦＴのオフ電流を１０-10Ａ以下にでき、有機ＥＬ表示装置の駆動回路に適用できる。さらに、１５ａｔ％以下にすることによりオフ電流を１０-12Ａ以下にでき、液晶表示装置の画素駆動に適用してもリーク電流が小さく高画質の映像を得ることができる。
【００１６】
また、膜厚２０ｎｍ以下の領域をランダム配向にすることにより、結晶性を良好にするとともに、この上に成長する膜の配向性を成膜条件により制御することが可能になる。この場合、Ｘ線回折ピーク強度として（２２０）ピーク強度が（１１１）ピーク強度の０．５倍以上０．７倍以下、（３１１）ピーク強度が（１１１）強度の０．２倍以上０．４倍以下が望ましい。また、（４００）ピーク強度の場合、（１１１）の０．０５倍以上、０．０７倍以下が望ましい。
【００１７】
さらに、膜厚４０ｎｍ以上の領域の結晶配向性を（１１０）とする場合、Ｘ線回折の（２２０）ピーク強度が（１１１）強度の０．８倍以上とすることにより繊密性の高い膜を形成できる。一方、（１１１）配向にする場合は、（１１１）ピーク強度を（２２０）強度の２．２倍以上とすることが望ましい。また、（１００）配向にする場合には、（４００）ピーク強度を（１１１）強度の０．１倍以Ｌにすることが望ましい。このような構造により繊密性の高い半導体を形成できる。
【００１８】
このＳｉＧｅ膜を形成するために、反応熱ＣＶＤ法を用いた。この方法では、基板温度を４５０℃以上に加熱し、ＧｅＦ4、Ｓｉ2Ｈ6、Ｈｅを導入する。ＧｅＦ4：Ｓｉ2Ｈ6の流量比は０．００５〜２：１、Ｓｉ2Ｈ6：Ｈｅの流量比は１：１０〜５０００の範囲で良好な膜質のＳｉＧｅ膜を形成することが可能である。
【００１９】
前述の膜構成を作製するために、まず、ＧｅＦ4とＳｉ2Ｈ6との比率を、Ｓｉ2Ｈ6を１としてＧｅＦ4を０．１以上に設定し導入した後、この比率を低下して成膜する。膜厚４０ｎｍ以上でＧｅ比率２０ａｔ％以下にするためには、この比率を０．１以下にする。またガス圧力あるいは流量を変更する。このような２段成膜を適用することにより、前述の膜構成のＳｉＧｅ膜を形成することが可能になる。
【００２０】
トップゲート型ＴＦＴを形成する場合、半導体層４としてのＳｉＧｅ膜を、ホトリソグラフィーを用いて島状に加工する。次いで、この上にゲート絶縁層５を形成する。ゲート絶縁層５の材料としては、ＳｉＯ2やＳｉＮなどが挙げられる。これらの膜をＰＥＣＶＤ、スパッタリング法などで成膜する。また、プラズマ酸化、光酸化などを併用してもよい。この上に、ゲート電極配線６を形成する。ゲート電極配線６の材料としては、Ｓｉ、Ｇｅやその合金、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏなどやそれらの合金が挙げられる。次いで、ホトリソグラフィーを用いてゲート電極配線パターンに加工した。
【００２１】
この後、イオン打ち込みにより、Ｐ又はＢを注入して、ドレインドープ領域４’とソースドープ領域４”を形成した。この上に、層間絶縁層７としてＳｉＯ2膜又はＳｉＮ膜を前述の方法で形成した後に、ホトリソグラフィーを用いてコンタクトホールを形成した。次いで、このコンタクトホールを通してソース電極配線９とドレイン電極配線１０を形成した。これらの電極配線の材料としては、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏなどやそれらの合金が挙げられる。次いで、ホトリソグラフィー法によりソース電極配線パターンとドレイン電極配線パターンに加工した。
【００２２】
さらに、この上に、保護性絶縁膜１１としてＳｉＮ膜を、ホトリソグラフィーを用いて形成した後に、コンタクトホールを形成した。次いで、画素電極１２として反射金属板や透明導電膜を形成し、ホトリソグラフィーを用いて加工した。
【００２３】
有機ＥＬ表示装置を形成する場合、図２に示すように、この上に、有機ＥＬの電荷輸送層１３、発光層１４、電荷輸送層１５を蒸着法などにより形成し、さらに、上部電極１６として透明導電膜を蒸着やスパッタリング法などで形成し、封止層１７としてＳｉＮ膜を形成して、有機ＥＬ表示装置を作製した。作製した有機ＥＬ表示装置はＴＦＴの安定性が良好なため高輝度で長寿命の特性を示した。
【００２４】
また、液晶表示装置を形成する場合には、図３に示すように、画素電極１２上に配向膜１８を形成し、スペーサ１９を介して対向基板２０を張り合わせ、液晶２１を封入して、ＴＦＴ液晶表示装置を作製した。作製したＴＦＴ液晶表示装置は高精細な画像を示した。
【００２５】
以上は、トップゲート型ＴＦＴについて説明したが、図４，５に示すように、ボトムゲート型ＴＦＴを形成することも可能である。
【実施例２】
【００２６】
図２は、本発明に係るトップゲート型ＴＦＴを用いた有機ＥＬ表示装置の断面模式図である。図２において、まず、図１に示すように、絶縁基板１上に下地層としてＳｉＮ膜２とＳｉＯ2膜３をＰＥＣＶＤ法で成膜した。その上に、半導体層４として多結晶ＳｉＧｅ膜を、反応熱ＣＶＤを用いて形成した。
【００２７】
この際、Ｓｉ2Ｈ6とＧｅＦ4とＨｅの混合ガスを用いた。まず、Ｓｉ2Ｈ6：３ｓｃｃｍ、ＧｅＦ4：０．５ｓｃｃｍ、Ｈｅ：１ｓｌｍ（＝１０００ｓｃｃｍ）を導入し結晶核を形成した。次いで、Ｓｉ2Ｈ6：３ｓｃｃｍ、ＧｅＦ4：０．０３ｓｃｃｍ、Ｈｅ：１ｓｌｍ導入した。ガス圧力は６６５ＰａとしＳｉＧｅ結晶を成長した。膜厚は１００ｎｍである。ＲＢＳによる組成分布評価では、基板側２０ｎｍ以下の領域で１８ａｔ％以上であり、膜厚４０ｎｍ以上の領域で１３ａｔ％以下であった。
【００２８】
また、Ｘ線回折による評価では、膜厚２０ｎｍでは、（２２０）ピーク強度が（１１１）ピーク強度の０．６０倍、（３１１）ピーク強度が（１１１）ピーク強度の０．３２倍とランダム配向であった。また、膜厚１００ｎｍでは、（２２０）ピーク強度が（１１１）ピーク強度の０．９１倍であり（１１０）配向性を示した。
【００２９】
このＳｉＧｅ膜を、ホトリソグラフィーを用いて島状に加工した。この上に、ゲート絶縁層５としてＳｉＯ2膜を、ＴＥＯＳを用いたＰＥＣＶＤにより形成した。膜厚は１００ｎｍとした。次いで、スパッタリング法によりＮｂ膜を形成し、ホトリソグラフィーを用いてゲート電極配線６に加工した。この上に、層間絶縁層７としてＳｉＯ2膜を、ＴＥＯＳを用いたＰＥＣＶＤにより形成し、ホトリソグラフィーを用いてコンタクトホールを形成した。次いで、ＣｒＭｏ膜をスパッタリング法により形成し、ホトリソグラフィー法によりソース電極配線９とドレイン電極配線１０に加工した。さらに、この上に、保護性絶縁層１１としてＳｉＮ膜をＰＥＣＶＤ法で形成し、ホトリソグラフィーを用いてコンタクトホールを形成した。次いで、画素電極１２としてＡｌ膜をスパッタリング法で成膜し、ホトリソグラフィーを用いて加工した。
【００３０】
この上に、有機ＥＬの電荷輸送層１３、発光層１４、電荷輸送層１５を蒸着法などにより形成し、さらに上部電極１６として透明導電膜を蒸着やスパッタリング法などで形成し、封止層１７としてＳｉＮ膜をＣａｔ−ＣＶＤ(Catalytic CVD：触媒ＣＶＤ)法を用いて形成し、有機ＥＬ表示装置を作製した。作製した有機ＥＬ表示装置は高画質で長寿命の画像を示した。
【実施例３】
【００３１】
図３は、本発明に係るトップゲート型ＴＦＴを用いた液晶表示装置の断面模式図である。図３において、実施例１と同様な方法で、絶縁基板１上に下地層としてＳｉＮ膜２とＳｉＯ2膜３を形成した。次いで、半導体層４として多結晶ＳｉＧｅ膜を、反応熱ＣＶＤを用いて形成した。
【００３２】
この際、Ｓｉ2Ｈ6とＧｅＦ4とＨｅの混合ガスを用いた。まず、Ｓｉ2Ｈ6：３ｓｃｃｍ、ＧｅＦ4：０．３ｓｃｃｍ、Ｈｅ：１ｓｌｍを導入しガス圧力６６５Ｐａとして結晶核を形成し、次いで、Ｓｉ2Ｈ6：３ｓｃｃｍ、ＧｅＦ4：０．０３ｓｃｃｍ、Ｈｅ：１ｓｌｍ導入した。ガス圧力は１３３０Ｐａとした。膜厚は１００ｎｍである。ＲＢＳによる組成分布評価では、基板側２０ｎｍ以下の領域で１５ａｔ％以上であり、膜厚４０ｎｍ以上の領域で１３ａｔ％以下であった。
【００３３】
また、Ｘ線回折による評価では、膜厚２０ｎｍでは、（２２０）ピーク強度が（１１１）ピーク強度の０．５８倍、（３１１）ピーク強度が（１１１）ピーク強度の０．３１倍とランダム配向であった。又、膜厚１００ｎｍでは、（１１１）ピーク強度が（２２０）ピーク強度の２．５倍で(１１１)配向性を示した。
【００３４】
このＳｉＧｅ膜を、ホトリソグラフィーを用いて島状に加工した。実施例１と同様な方法で、ゲート絶縁層５、ゲート電極配線６、層間絶縁層７、ソース電極配線９、ドレイン電極配線１０を形成した。さらに、実施例１と同じ方法で、保護性絶縁層１１を形成した。次いで、画素電極１２としてＩＴＯ膜をスパッタリング法で成膜し、ホトリソグラフィーを用いて加工した。
【００３５】
この上に、配向膜１８を形成し、スペーサ１９を介して配向膜１８’を形成した対向基板２０を張り合わせ、液晶２１を封入し、ＴＦＴ液晶表示装置を作製した。作製したＴＦＴ液晶表示装置は高精細な画像を示した。
【実施例４】
【００３６】
図４は、本発明に係るボトムゲート型ＴＦＴを用いた有機ＥＬ表示装置の断面模式図である。図４において、まず、絶縁基板１上にゲート電極配線６としてＮｂ膜をスパッタリングにより成膜しホトリソグラフィーを用いて加工した。この上に、ゲート絶縁層５としてＳｉＯ2膜を、ＴＥＯＳを用いたＰＥＣＶＤにより成膜した。その上に、反応熱ＣＶＤを用いて多結晶ＳｉＧｅ膜を形成した。
【００３７】
この際、Ｓｉ2Ｈ6とＧｅＦ4とＨｅの混合ガスを用いた。まずＳｉ2Ｈ6：３ｓｃｃｍ、ＧｅＦ4：０．３ｓｃｃｍ、Ｈｅ：１ｓｌｍを導入し結晶核を形成し、次いで、Ｓｉ2Ｈ6：３ｓｃｃｍ、ＧｅＦ4：０．０３ｓｃｃｍ、Ｈｅ：２ｓｌｍ導入した。ガス圧力は６６５Ｐａとした。膜厚は１００ｎｍである。ＲＢＳによる組成分布評価では、基板側２０ｎｍ以下の領域で１５ａｔ％以上であり、膜厚４０ｎｍ以上の領域で、１３ａｔ％以下であつた。また、Ｘ線回折による評価では、膜厚２０ｎｍでは、（２２０）ピーク強度が（１１１）ピーク強度の０．５８倍、（４００）ピーク強度が（１１１）ピーク強度の０．６倍とランダム配向であつた。また、膜厚１００ｎｍでは、（４００）ピーク強度が（１１１）ピーク強度の０．１２倍で（１００）配向を示した。次いで、コンタクト層２２としてｎ＋Ｓｉ膜をＰＥＣＶＤ法で成膜した。この後、ホトリソグラフィーを用いてｎ＋Ｓｉ膜／多結晶ＳｉＧｅ膜を島状に加工した。
【００３８】
この上に、Ｎｂ膜をスパッタリング法で成膜しホトリソグラフィーを用いてソース電極配線９とドレイン電極配線１０に加工した。次いで、コンタクト層２２のｎ＋Ｓｉ膜をエッチングした。さらに、この上に保護性絶縁膜１１としてＳｉＮ膜をＰＥＣＶＤ法で形成した後に、層間絶縁層７として有機樹脂を形成した。この後、ホトリソグラフィーを用いて、層間絶縁層７と保護性絶縁膜１１にコンタクトホールを形成した。次いで、画素電極１２としてＡｌ膜をスパッタリング法で成膜し、ホトリソグラフィーを用いて加工した。
【００３９】
この上に、有機ＥＬ素子の電荷輸送層１３、発光層１４、電荷輸送層１５を蒸着法により形成し、さらに、上部電極１６として透明導電膜を蒸着及びスパッタリングで形成し、封止層１７としてＳｉＮ膜をＣａｔ−ＣＶＤを用いて形成し、有機ＥＬ表示装置を作製した。作製した有機Ｅｌ表示装置はＴＦＴの安定性が良好なため高輝度で長寿命の特性を示した。
【実施例５】
【００４０】
図５は、本発明に係るボトムゲート型ＴＦＴを用いた液晶表示装置の断面模式図である。図５において、実施例１と同様な方法で、絶縁基板１上にゲート電極配線６、ゲート絶縁層５、半導体層４、コンタクト層２２、ソース電極配線９、ドレイン電極配線１０を形成し、保護性絶縁膜１１と層間絶縁層７を形成した。その後、ホトリソグラフィーを用いて、層間絶縁層７と保護性絶縁膜１１にスルーホールを加工した。次いで、画素電極１２としてＩＴＯ膜をスパッタリング法で成膜し、ホトリソグラフィーを用いて加工した。
【００４１】
この上に、配向膜１８を形成し、スペーサ１９を介して配向膜１８’を形成した対向基板２０を張り合わせ、液晶２１を封入し、ＴＦＴ液晶表示装置を作製した。作製したＴＦＴ液晶表示装置は高精細な画像を示した。
【００４２】
以上、説明したように、本発明に係る多結晶薄膜をボトムゲートＴＦＴに適用する際には、ゲート絶縁膜上に成長させるが、この部分をランダム配向となるよう制御することによりＴＦＴチャネル部の結晶化率を向上することが可能になり、移動度を向上することが可能になる。また、膜表面側を、優先配向を示す構造にすることにより、膜が徴密化できオフ電流の低減が可能になる。また、バックチャネルエッチ構造において、コンタクト層をエッチングする際、膜表面側を、優先配向を示す半導体層を適用することにより、この層のエッチングレートを下げることができ、コンタクト層との選択比を向上できる。このため、半導体層の厚さを薄くすることが可能になる。また、コンタクト層のエッチングレートを上げることもできる。これにより、生産性を向上できる。また、ＴＦＴ素子の寄生抵抗を下げることができるため、オン電流を増大することができる。また、半導体層の体積が減少するため熱励起される電荷を減少でき、オフ電流も下げることができる。
【００４３】
また、この膜をトップゲートＴＦＴに適用する際には、ＴＦＴチャネルとなる膜表面側を繊密な優先配向結晶粒にできるため、移動度を向上できる。
【００４４】
移動度を最も向上するためには、（１１１）配向に制御することが望ましい。表面電荷密度は、［１１１］面が最も大きく、［１１０］面、［１００］面の順に小さくなる。キャリアは基板と平行方向に走行する。基板に垂直に（１１１）配向させると、基板面と平行方向に表面電荷密度の小さい［１００］面あるいは［１１０］面を向けることができ、キャリアの走行性が良好になる。したがって、優先配向方向を（１１１）配向に制御することにより移動度の高いＴＦＴを作製することが可能になる。
【００４５】
一方、［１００］面が他の面と比較し良質な酸化膜が形成でき、次いで［１１０］面が比較的良質な酸化膜の形成が可能となる。このため、結晶成長を（１００）配向に制御した場合では、ボトムゲートＴＦＴにおいてはバックチャネル部、トップゲートＴＦＴにおいてはフロントチャンル部の欠陥を低減することができ、オフ電流の低減を効果的に実施することが可能となる。
【００４６】
さらに、結晶成長を（１１０）方向に制御することにより、移動度とオフ電流がバランスをとりながら比較的良好な特性のＴＦＴを作製することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】トップゲート型ＴＦＴの断面模式図
【図２】トップゲート型ＴＦＴを用いた有機ＥＬ表示装置の断面模式図
【図３】トップゲート型ＴＦＴを用いた液晶表示装置の断面模式図
【図４】ボトムゲート型ＴＦＴを用いた有機ＥＬ表示装置の断面模式図
【図５】ボトムゲート型ＴＦＴを用いた液晶表示装置の断面模式図
【符号の説明】
【００４８】
１…絶縁基板、２…ＳｉＮ膜、３…ＳｉＯ2膜、４…半導体層、４’…ドレインドープ領域、４”…ソースドープ領域、５…ゲート絶縁膜、６…ゲート電極配線、７…層間絶縁層、９…ソース電極配線、１０…ドレイン電極配線、１１…保護性絶縁層、１２…画素電極、１３…電荷輸送層、１４…発光層、１５…電荷輸送層、１６…上部電極、１７…封止層、１８…配向層、１９…スペーサ、２０…対向基板、２１…液晶、２２…コンタクト層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｓｉ，Ｇｅを含有した薄膜トランジスタ及びそれを用いた有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置や液晶表示装置などの周辺回路に適用可能な移動度の高い薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」という。）として、多結晶Ｓｉを半導体層に適用したｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴがある。特に、ＴＦＴをより低温で形成するため、Ｇｅを導入した多結晶ＳｉＧｅを半導体層に適用する方法がある。下記特許文献では、移動度特性を向上するために、Ｇｅを結晶粒界に偏析する構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２３１９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、背景技術では、高い移動度を示す多結晶ＳｉＧｅ膜を低温で形成するのが困難である。このため、軟化温度の低い安価なガラス基板上に素子を形成することが困難となる。この問題を解決するため、レーザアニールを適用する方法もある。しかし、この場合、レーザアニール工程が増加してプロセスコストが高くなるという欠点がある。また、レーザのメンテナンスにコストがかかるという欠点もある。
【０００４】
本発明は、これらの課題を解決するために、低温でレーザアニールを用いずに、高品質の多結晶薄膜を形成して、移動度特性の良好なＴＦＴを得ると共に、このＴＦＴを用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、Ｇｅの濃度を絶縁基板側で高くする構成とした。このようなＧｅ濃度分布はＲＢＳ(Rutherford Back Scattering)などで評価することが可能である。絶縁基板側のＧｅ濃度を高くすることにより成膜初期の結晶核を低温で生成することが可能になる。また、基板側表面を結晶核で被覆できるよう等方成長を促進するため、結晶面の配向性がランダムになるよう制御した。さらに、膜表面側のＧｅ濃度を減少した。さらに、膜表面側で結晶面が（１１０）、（１１１）あるいは（１００）配向になるようにした。これらの結晶配向性は、Ｘ線回折により評価することができる。このような構造にすることにより、結晶粒子を繊密に成長することができる。
【０００６】
このような膜構造にするために、ＧｅＦ4及びＳｉ2Ｈ6を用いた反応熱ＣＶＤを用いて成膜した。特に、絶縁基板側のＧｅ濃度を増加するために、成膜初期に導入するＧｅＦ4ガスの濃度を増加した。この濃度を高くすることによりＧｅ濃度の高いランダム配向の結晶核を４５０℃と低い温度で形成できた。その後、ＧｅＦ4濃度を減少し、Ｓｉ2Ｈ6流量、Ｈｅなどのキャリアガスの流量及びガス圧力などを最適化することにより、良好な結晶性を示す配向性が高くＧｅ濃度の低い半導体膜を形成できる。
【０００７】
この半導体膜を用いて、図１に示すＴＦＴを形成した。このＴＦＴはレーザアニール工程を用いずに高品質な結晶膜を形成できる。また、このＴＦＴを有機ＥＬ表示装置の駆動回路に適用することにより、有機ＥＬ表示装置を低コストで提供することが可能になる。また、液晶表示装置の駆動回路や周辺回路に適用することにより、液晶表示装置を低コストで提供することが可能になる。
【発明の効果】
【０００８】
Ｇｅ濃度を高くすることにより、結晶化温度を低下させることが可能になり、低温で良質な結晶核を形成することができる。また、ランダム配向にすることにより、基板側表面を結晶核で被覆できる。さらにその後の、優先成長面の選択の自由度が拡大し、成膜条件を調整することにより成長面を制御することができる。
【０００９】
本発明では、膜表面側で（１１０）、（１１１）及び（１００）配向に制御した。このような構造にすることにより、結晶粒を繊密に成長することができる。これにより、ゲート絶縁膜界面の欠陥準位密度を低減することが可能となり、しきい値（Ｖｔｈ）シフトの少ない安定した特性のＴＦＴを提供することができる。また、Ｇｅ濃度を減少することによりＴＦＴのオフ電流を低減することができる。
【００１０】
また、本発明のＴＦＴは、低温で形成できレーザアニールも不要である。このため、表示装置を低コストで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明に係るトップゲート型ＴＦＴの断面模式図である。図１において、絶縁基板１上に下地層としてＳｉＮ膜２とＳｉＯ2膜３をＰＥＣＶＤ（Plasma Emphatic CVD)法で成膜した。その上に、半導体層４として多結晶ＳｉＧｅ膜を形成した。このＳｉＧｅ膜は、基板側２０ｎｍ以下の領域でＧｅ濃度が高く結晶配向性はランダムであり、膜厚４０ｎｍ以上の領域でＧｅ濃度が低く（１１０）配向性を示す構成を適用した。
【００１３】
ここで、基板側２０ｎｍ以下の領域のＧｅ濃度は１０ａｔ％以上、好ましくは１５ａｔ％以上である。この領域のＧｅ濃度１０ａｔ％以上とすることで４５０℃の成膜で結晶性を示し、１５ａｔ％以上では９５％以上の結晶分率となった。このため、この領域のＧｅ濃度を１０ａｔ％以上とすることで、この上に成長する膜厚２０ｎｍ以上の領域で良好な結晶膜を形成することができる。
【００１４】
さらに、Ｇｅ濃度を１５ａｔ％以上とすることで、ボトムゲート型ＴＦＴを形成した際でも、ＴＦＴの移動度５ｃｍ２／Ｖｓ以上を示すことがわかった。この移動度のＴＦＴを適用することにより、有機ＥＬ素子を駆動することも可能になる。
【００１５】
また、膜厚４０ｎｍ以上の領域では、Ｇｅ濃度は２０ａｔ％以下、好ましくは１５ａｔ％以下にした。Ｇｅ濃度を２０ａｔ％以下にすることにより、ＴＦＴのオフ電流を１０-10Ａ以下にでき、有機ＥＬ表示装置の駆動回路に適用できる。さらに、１５ａｔ％以下にすることによりオフ電流を１０-12Ａ以下にでき、液晶表示装置の画素駆動に適用してもリーク電流が小さく高画質の映像を得ることができる。
【００１６】
また、膜厚２０ｎｍ以下の領域をランダム配向にすることにより、結晶性を良好にするとともに、この上に成長する膜の配向性を成膜条件により制御することが可能になる。この場合、Ｘ線回折ピーク強度として（２２０）ピーク強度が（１１１）ピーク強度の０．５倍以上０．７倍以下、（３１１）ピーク強度が（１１１）強度の０．２倍以上０．４倍以下が望ましい。また、（４００）ピーク強度の場合、（１１１）の０．０５倍以上、０．０７倍以下が望ましい。
【００１７】
さらに、膜厚４０ｎｍ以上の領域の結晶配向性を（１１０）とする場合、Ｘ線回折の（２２０）ピーク強度が（１１１）強度の０．８倍以上とすることにより繊密性の高い膜を形成できる。一方、（１１１）配向にする場合は、（１１１）ピーク強度を（２２０）強度の２．２倍以上とすることが望ましい。また、（１００）配向にする場合には、（４００）ピーク強度を（１１１）強度の０．１倍以Ｌにすることが望ましい。このような構造により繊密性の高い半導体を形成できる。
【００１８】
このＳｉＧｅ膜を形成するために、反応熱ＣＶＤ法を用いた。この方法では、基板温度を４５０℃以上に加熱し、ＧｅＦ4、Ｓｉ2Ｈ6、Ｈｅを導入する。ＧｅＦ4：Ｓｉ2Ｈ6の流量比は０．００５〜２：１、Ｓｉ2Ｈ6：Ｈｅの流量比は１：１０〜５０００の範囲で良好な膜質のＳｉＧｅ膜を形成することが可能である。
【００１９】
前述の膜構成を作製するために、まず、ＧｅＦ4とＳｉ2Ｈ6との比率を、Ｓｉ2Ｈ6を１としてＧｅＦ4を０．１以上に設定し導入した後、この比率を低下して成膜する。膜厚４０ｎｍ以上でＧｅ比率２０ａｔ％以下にするためには、この比率を０．１以下にする。またガス圧力あるいは流量を変更する。このような２段成膜を適用することにより、前述の膜構成のＳｉＧｅ膜を形成することが可能になる。
【００２０】
トップゲート型ＴＦＴを形成する場合、半導体層４としてのＳｉＧｅ膜を、ホトリソグラフィーを用いて島状に加工する。次いで、この上にゲート絶縁層５を形成する。ゲート絶縁層５の材料としては、ＳｉＯ2やＳｉＮなどが挙げられる。これらの膜をＰＥＣＶＤ、スパッタリング法などで成膜する。また、プラズマ酸化、光酸化などを併用してもよい。この上に、ゲート電極配線６を形成する。ゲート電極配線６の材料としては、Ｓｉ、Ｇｅやその合金、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏなどやそれらの合金が挙げられる。次いで、ホトリソグラフィーを用いてゲート電極配線パターンに加工した。
【００２１】
この後、イオン打ち込みにより、Ｐ又はＢを注入して、ドレインドープ領域４’とソースドープ領域４”を形成した。この上に、層間絶縁層７としてＳｉＯ2膜又はＳｉＮ膜を前述の方法で形成した後に、ホトリソグラフィーを用いてコンタクトホールを形成した。次いで、このコンタクトホールを通してソース電極配線９とドレイン電極配線１０を形成した。これらの電極配線の材料としては、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏなどやそれらの合金が挙げられる。次いで、ホトリソグラフィー法によりソース電極配線パターンとドレイン電極配線パターンに加工した。
【００２２】
さらに、この上に、保護性絶縁膜１１としてＳｉＮ膜を、ホトリソグラフィーを用いて形成した後に、コンタクトホールを形成した。次いで、画素電極１２として反射金属板や透明導電膜を形成し、ホトリソグラフィーを用いて加工した。
【００２３】
有機ＥＬ表示装置を形成する場合、図２に示すように、この上に、有機ＥＬの電荷輸送層１３、発光層１４、電荷輸送層１５を蒸着法などにより形成し、さらに、上部電極１６として透明導電膜を蒸着やスパッタリング法などで形成し、封止層１７としてＳｉＮ膜を形成して、有機ＥＬ表示装置を作製した。作製した有機ＥＬ表示装置はＴＦＴの安定性が良好なため高輝度で長寿命の特性を示した。
【００２４】
また、液晶表示装置を形成する場合には、図３に示すように、画素電極１２上に配向膜１８を形成し、スペーサ１９を介して対向基板２０を張り合わせ、液晶２１を封入して、ＴＦＴ液晶表示装置を作製した。作製したＴＦＴ液晶表示装置は高精細な画像を示した。
【００２５】
以上は、トップゲート型ＴＦＴについて説明したが、図４，５に示すように、ボトムゲート型ＴＦＴを形成することも可能である。
【実施例２】
【００２６】
図２は、本発明に係るトップゲート型ＴＦＴを用いた有機ＥＬ表示装置の断面模式図である。図２において、まず、図１に示すように、絶縁基板１上に下地層としてＳｉＮ膜２とＳｉＯ2膜３をＰＥＣＶＤ法で成膜した。その上に、半導体層４として多結晶ＳｉＧｅ膜を、反応熱ＣＶＤを用いて形成した。
【００２７】
この際、Ｓｉ2Ｈ6とＧｅＦ4とＨｅの混合ガスを用いた。まず、Ｓｉ2Ｈ6：３ｓｃｃｍ、ＧｅＦ4：０．５ｓｃｃｍ、Ｈｅ：１ｓｌｍ（＝１０００ｓｃｃｍ）を導入し結晶核を形成した。次いで、Ｓｉ2Ｈ6：３ｓｃｃｍ、ＧｅＦ4：０．０３ｓｃｃｍ、Ｈｅ：１ｓｌｍ導入した。ガス圧力は６６５ＰａとしＳｉＧｅ結晶を成長した。膜厚は１００ｎｍである。ＲＢＳによる組成分布評価では、基板側２０ｎｍ以下の領域で１８ａｔ％以上であり、膜厚４０ｎｍ以上の領域で１３ａｔ％以下であった。
【００２８】
また、Ｘ線回折による評価では、膜厚２０ｎｍでは、（２２０）ピーク強度が（１１１）ピーク強度の０．６０倍、（３１１）ピーク強度が（１１１）ピーク強度の０．３２倍とランダム配向であった。また、膜厚１００ｎｍでは、（２２０）ピーク強度が（１１１）ピーク強度の０．９１倍であり（１１０）配向性を示した。
【００２９】
このＳｉＧｅ膜を、ホトリソグラフィーを用いて島状に加工した。この上に、ゲート絶縁層５としてＳｉＯ2膜を、ＴＥＯＳを用いたＰＥＣＶＤにより形成した。膜厚は１００ｎｍとした。次いで、スパッタリング法によりＮｂ膜を形成し、ホトリソグラフィーを用いてゲート電極配線６に加工した。この上に、層間絶縁層７としてＳｉＯ2膜を、ＴＥＯＳを用いたＰＥＣＶＤにより形成し、ホトリソグラフィーを用いてコンタクトホールを形成した。次いで、ＣｒＭｏ膜をスパッタリング法により形成し、ホトリソグラフィー法によりソース電極配線９とドレイン電極配線１０に加工した。さらに、この上に、保護性絶縁層１１としてＳｉＮ膜をＰＥＣＶＤ法で形成し、ホトリソグラフィーを用いてコンタクトホールを形成した。次いで、画素電極１２としてＡｌ膜をスパッタリング法で成膜し、ホトリソグラフィーを用いて加工した。
【００３０】
この上に、有機ＥＬの電荷輸送層１３、発光層１４、電荷輸送層１５を蒸着法などにより形成し、さらに上部電極１６として透明導電膜を蒸着やスパッタリング法などで形成し、封止層１７としてＳｉＮ膜をＣａｔ−ＣＶＤ(Catalytic CVD：触媒ＣＶＤ)法を用いて形成し、有機ＥＬ表示装置を作製した。作製した有機ＥＬ表示装置は高画質で長寿命の画像を示した。
【実施例３】
【００３１】
図３は、本発明に係るトップゲート型ＴＦＴを用いた液晶表示装置の断面模式図である。図３において、実施例１と同様な方法で、絶縁基板１上に下地層としてＳｉＮ膜２とＳｉＯ2膜３を形成した。次いで、半導体層４として多結晶ＳｉＧｅ膜を、反応熱ＣＶＤを用いて形成した。
【００３２】
この際、Ｓｉ2Ｈ6とＧｅＦ4とＨｅの混合ガスを用いた。まず、Ｓｉ2Ｈ6：３ｓｃｃｍ、ＧｅＦ4：０．３ｓｃｃｍ、Ｈｅ：１ｓｌｍを導入しガス圧力６６５Ｐａとして結晶核を形成し、次いで、Ｓｉ2Ｈ6：３ｓｃｃｍ、ＧｅＦ4：０．０３ｓｃｃｍ、Ｈｅ：１ｓｌｍ導入した。ガス圧力は１３３０Ｐａとした。膜厚は１００ｎｍである。ＲＢＳによる組成分布評価では、基板側２０ｎｍ以下の領域で１５ａｔ％以上であり、膜厚４０ｎｍ以上の領域で１３ａｔ％以下であった。
【００３３】
また、Ｘ線回折による評価では、膜厚２０ｎｍでは、（２２０）ピーク強度が（１１１）ピーク強度の０．５８倍、（３１１）ピーク強度が（１１１）ピーク強度の０．３１倍とランダム配向であった。又、膜厚１００ｎｍでは、（１１１）ピーク強度が（２２０）ピーク強度の２．５倍で(１１１)配向性を示した。
【００３４】
このＳｉＧｅ膜を、ホトリソグラフィーを用いて島状に加工した。実施例１と同様な方法で、ゲート絶縁層５、ゲート電極配線６、層間絶縁層７、ソース電極配線９、ドレイン電極配線１０を形成した。さらに、実施例１と同じ方法で、保護性絶縁層１１を形成した。次いで、画素電極１２としてＩＴＯ膜をスパッタリング法で成膜し、ホトリソグラフィーを用いて加工した。
【００３５】
この上に、配向膜１８を形成し、スペーサ１９を介して配向膜１８’を形成した対向基板２０を張り合わせ、液晶２１を封入し、ＴＦＴ液晶表示装置を作製した。作製したＴＦＴ液晶表示装置は高精細な画像を示した。
【実施例４】
【００３６】
図４は、本発明に係るボトムゲート型ＴＦＴを用いた有機ＥＬ表示装置の断面模式図である。図４において、まず、絶縁基板１上にゲート電極配線６としてＮｂ膜をスパッタリングにより成膜しホトリソグラフィーを用いて加工した。この上に、ゲート絶縁層５としてＳｉＯ2膜を、ＴＥＯＳを用いたＰＥＣＶＤにより成膜した。その上に、反応熱ＣＶＤを用いて多結晶ＳｉＧｅ膜を形成した。
【００３７】
この際、Ｓｉ2Ｈ6とＧｅＦ4とＨｅの混合ガスを用いた。まずＳｉ2Ｈ6：３ｓｃｃｍ、ＧｅＦ4：０．３ｓｃｃｍ、Ｈｅ：１ｓｌｍを導入し結晶核を形成し、次いで、Ｓｉ2Ｈ6：３ｓｃｃｍ、ＧｅＦ4：０．０３ｓｃｃｍ、Ｈｅ：２ｓｌｍ導入した。ガス圧力は６６５Ｐａとした。膜厚は１００ｎｍである。ＲＢＳによる組成分布評価では、基板側２０ｎｍ以下の領域で１５ａｔ％以上であり、膜厚４０ｎｍ以上の領域で、１３ａｔ％以下であつた。また、Ｘ線回折による評価では、膜厚２０ｎｍでは、（２２０）ピーク強度が（１１１）ピーク強度の０．５８倍、（４００）ピーク強度が（１１１）ピーク強度の０．６倍とランダム配向であつた。また、膜厚１００ｎｍでは、（４００）ピーク強度が（１１１）ピーク強度の０．１２倍で（１００）配向を示した。次いで、コンタクト層２２としてｎ＋Ｓｉ膜をＰＥＣＶＤ法で成膜した。この後、ホトリソグラフィーを用いてｎ＋Ｓｉ膜／多結晶ＳｉＧｅ膜を島状に加工した。
【００３８】
この上に、Ｎｂ膜をスパッタリング法で成膜しホトリソグラフィーを用いてソース電極配線９とドレイン電極配線１０に加工した。次いで、コンタクト層２２のｎ＋Ｓｉ膜をエッチングした。さらに、この上に保護性絶縁膜１１としてＳｉＮ膜をＰＥＣＶＤ法で形成した後に、層間絶縁層７として有機樹脂を形成した。この後、ホトリソグラフィーを用いて、層間絶縁層７と保護性絶縁膜１１にコンタクトホールを形成した。次いで、画素電極１２としてＡｌ膜をスパッタリング法で成膜し、ホトリソグラフィーを用いて加工した。
【００３９】
この上に、有機ＥＬ素子の電荷輸送層１３、発光層１４、電荷輸送層１５を蒸着法により形成し、さらに、上部電極１６として透明導電膜を蒸着及びスパッタリングで形成し、封止層１７としてＳｉＮ膜をＣａｔ−ＣＶＤを用いて形成し、有機ＥＬ表示装置を作製した。作製した有機Ｅｌ表示装置はＴＦＴの安定性が良好なため高輝度で長寿命の特性を示した。
【実施例５】
【００４０】
図５は、本発明に係るボトムゲート型ＴＦＴを用いた液晶表示装置の断面模式図である。図５において、実施例１と同様な方法で、絶縁基板１上にゲート電極配線６、ゲート絶縁層５、半導体層４、コンタクト層２２、ソース電極配線９、ドレイン電極配線１０を形成し、保護性絶縁膜１１と層間絶縁層７を形成した。その後、ホトリソグラフィーを用いて、層間絶縁層７と保護性絶縁膜１１にスルーホールを加工した。次いで、画素電極１２としてＩＴＯ膜をスパッタリング法で成膜し、ホトリソグラフィーを用いて加工した。
【００４１】
この上に、配向膜１８を形成し、スペーサ１９を介して配向膜１８’を形成した対向基板２０を張り合わせ、液晶２１を封入し、ＴＦＴ液晶表示装置を作製した。作製したＴＦＴ液晶表示装置は高精細な画像を示した。
【００４２】
以上、説明したように、本発明に係る多結晶薄膜をボトムゲートＴＦＴに適用する際には、ゲート絶縁膜上に成長させるが、この部分をランダム配向となるよう制御することによりＴＦＴチャネル部の結晶化率を向上することが可能になり、移動度を向上することが可能になる。また、膜表面側を、優先配向を示す構造にすることにより、膜が徴密化できオフ電流の低減が可能になる。また、バックチャネルエッチ構造において、コンタクト層をエッチングする際、膜表面側を、優先配向を示す半導体層を適用することにより、この層のエッチングレートを下げることができ、コンタクト層との選択比を向上できる。このため、半導体層の厚さを薄くすることが可能になる。また、コンタクト層のエッチングレートを上げることもできる。これにより、生産性を向上できる。また、ＴＦＴ素子の寄生抵抗を下げることができるため、オン電流を増大することができる。また、半導体層の体積が減少するため熱励起される電荷を減少でき、オフ電流も下げることができる。
【００４３】
また、この膜をトップゲートＴＦＴに適用する際には、ＴＦＴチャネルとなる膜表面側を繊密な優先配向結晶粒にできるため、移動度を向上できる。
【００４４】
移動度を最も向上するためには、（１１１）配向に制御することが望ましい。表面電荷密度は、［１１１］面が最も大きく、［１１０］面、［１００］面の順に小さくなる。キャリアは基板と平行方向に走行する。基板に垂直に（１１１）配向させると、基板面と平行方向に表面電荷密度の小さい［１００］面あるいは［１１０］面を向けることができ、キャリアの走行性が良好になる。したがって、優先配向方向を（１１１）配向に制御することにより移動度の高いＴＦＴを作製することが可能になる。
【００４５】
一方、［１００］面が他の面と比較し良質な酸化膜が形成でき、次いで［１１０］面が比較的良質な酸化膜の形成が可能となる。このため、結晶成長を（１００）配向に制御した場合では、ボトムゲートＴＦＴにおいてはバックチャネル部、トップゲートＴＦＴにおいてはフロントチャンル部の欠陥を低減することができ、オフ電流の低減を効果的に実施することが可能となる。
【００４６】
さらに、結晶成長を（１１０）方向に制御することにより、移動度とオフ電流がバランスをとりながら比較的良好な特性のＴＦＴを作製することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】トップゲート型ＴＦＴの断面模式図
【図２】トップゲート型ＴＦＴを用いた有機ＥＬ表示装置の断面模式図
【図３】トップゲート型ＴＦＴを用いた液晶表示装置の断面模式図
【図４】ボトムゲート型ＴＦＴを用いた有機ＥＬ表示装置の断面模式図
【図５】ボトムゲート型ＴＦＴを用いた液晶表示装置の断面模式図
【符号の説明】
【００４８】
１…絶縁基板、２…ＳｉＮ膜、３…ＳｉＯ2膜、４…半導体層、４’…ドレインドープ領域、４”…ソースドープ領域、５…ゲート絶縁膜、６…ゲート電極配線、７…層間絶縁層、９…ソース電極配線、１０…ドレイン電極配線、１１…保護性絶縁層、１２…画素電極、１３…電荷輸送層、１４…発光層、１５…電荷輸送層、１６…上部電極、１７…封止層、１８…配向層、１９…スペーサ、２０…対向基板、２１…液晶、２２…コンタクト層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に、多結晶薄膜からなる半導体層、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を具備する薄膜トランジスタにおいて、前記多結晶薄膜が、Ｓｉ，Ｇｅを含有し、Ｇｅの濃度が絶縁基板側で高いことを特徴とする薄膜トランジスタ
【請求項２】
前記Ｇｅ濃度が、絶縁基板側２０ｎｍ以下の領城で１０ａｔ％以上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Ｇｅ濃度が、膜厚４０ｎｍ以上の領域で２０ａｔ％以下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４】
絶縁基板上に、多結晶薄膜からなる半導体層、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を具備する薄膜トランジスタにおいて、前記多結晶薄膜がＳｉ，Ｇｅを含有し、前記多結晶薄膜の結晶配向が絶縁基板側２０ｎｍの領域でランダム配向性を示し、膜表面側で(１１０)配向性を示すことを特徴とする薄膜トランジスタ
【請求項５】
前記ランダム配向性を示すＸ線回折強度として、（２２０）強度が（１１１）強度の０．５倍以上０．７倍以下、（３１１）強度が（１１１）強度の０．２倍以上０．４倍以下であることを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスタ
【請求項６】
前記（１１０）配向性が、膜厚４０ｎｍより表面側でＸ線回折（２２０）強度が（１１１）強度の０．８倍以上であることを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスタ
【請求項７】
前記Ｇｅの濃度が、絶縁基板側で高いことを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスタ
【請求項８】
絶縁基板上に、多結晶薄膜からなる半導体層、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を具備する薄膜トランジスタにおいて、前記多結晶薄膜がＳｉ，Ｇｅを含有し、前記多結晶薄膜の結晶配向が絶縁基板側２０ｎｍの領域でランダム配向性を示し、膜表面側で（１１１）配向性を示すことを特徴とする薄膜トランジスタ
【請求項９】
前記ランダム配向性を示すＸ線回折強度として、（２２０）強度が（１１１）強度の０．５倍以上０．７倍以下、（３１１）強度が（１１１）強度の０．２倍以上０．４倍以下であることを特徴とする薄膜トランジスタ
【請求項１０】
前記（１１１）配向性が、膜厚４０ｎｍより表面側でＸ線回折（１１１）強度が（２２０）強度の２．５倍以上であることを特徴とする請求項８に記載の薄膜トランジスタ
【請求項１１】
前記Ｇｅ濃度が、絶縁基板側で高いことを特徴とする請求項８に記載の薄膜トランジスタ
【請求項１２】
絶縁基板上に、多結晶薄膜からなる半導体層、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を具備する薄膜トランジスタにおいて、前記多結晶薄膜がＳｉ，Ｇｅを含有し、前記多結晶薄膜の結晶配向が絶縁基板側２０ｎｍの領域でランダム配向性を示し、膜表面側で（１００）配向性を示すことを特徴とする薄膜トランジスタ
【請求項１３】
前記ランダム配向性を示すＸ線回折強度として、（２２０）強度が（１１１）強度の０．５倍以上０．７倍以下、（４００）強度が（１１１）強度の０．０５倍以上０．０７倍以下であることを特徴とする薄膜トランジスタ
【請求項１４】
前記（１００）配向性が、膜厚４０ｎｍより表面側でＸ線回折（４００）強度が（１１１）強度の０．１倍以上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
【請求項１５】
前記Ｇｅ濃度が、絶縁基板側で高いことを特徴とする請求項１２に記載の薄膜トランジスタ
【請求項１６】
絶縁基板上に、多結晶薄膜からなる半導体層、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を具備する薄膜トランジスタを具備した有機ＥＬ表示装置において、前記多結晶薄膜が、Ｓｉ，Ｇｅを含有し、Ｇｅの濃度が絶縁基板側で高いことを特徴とする有機ＥＬ表示装置
【請求項１７】
絶縁基板上に、多結晶薄膜からなる半導体層、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を具備する薄膜トランジスタにおいて、前記多結晶薄膜がＳｉ，Ｇｅを含有し、前記多結晶薄膜の結晶は移行が絶縁基板側２０ｎｍの領域でランダム配向性を示し、膜表面側で（１１０）配向性を示すことを特徴とする有機ＥＬ表示装置
【請求項１８】
絶縁基板上に、多結晶薄膜からなる半導体層、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を具備する薄膜トランジスタにおいて、前記多結晶薄膜がＳｉ，Ｇｅを含有し、前記多結晶薄膜の結晶は移行が絶縁基板側２０ｎｍの領域でランダム配向性を示し、膜表面側で（１１１）配向性を示すことを特徴とする有機ＥＬ表示装置
【請求項１９】
絶縁基板上に、多結晶薄膜からなる半導体層、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を具備する薄膜トランジスタにおいて、前記多結晶薄膜がＳｉ，Ｇｅを含有し、前記多結晶薄膜の結晶は移行が絶縁基板側２０ｎｍの領域でランダム配向性を示し、膜表面側で（１００）配向性を示すことを特徴とする有機ＥＬ表示装置
【請求項１】
絶縁基板上に、多結晶薄膜からなる半導体層、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を具備する薄膜トランジスタにおいて、前記多結晶薄膜が、Ｓｉ，Ｇｅを含有し、Ｇｅの濃度が絶縁基板側で高いことを特徴とする薄膜トランジスタ
【請求項２】
前記Ｇｅ濃度が、絶縁基板側２０ｎｍ以下の領城で１０ａｔ％以上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Ｇｅ濃度が、膜厚４０ｎｍ以上の領域で２０ａｔ％以下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４】
絶縁基板上に、多結晶薄膜からなる半導体層、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を具備する薄膜トランジスタにおいて、前記多結晶薄膜がＳｉ，Ｇｅを含有し、前記多結晶薄膜の結晶配向が絶縁基板側２０ｎｍの領域でランダム配向性を示し、膜表面側で(１１０)配向性を示すことを特徴とする薄膜トランジスタ
【請求項５】
前記ランダム配向性を示すＸ線回折強度として、（２２０）強度が（１１１）強度の０．５倍以上０．７倍以下、（３１１）強度が（１１１）強度の０．２倍以上０．４倍以下であることを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスタ
【請求項６】
前記（１１０）配向性が、膜厚４０ｎｍより表面側でＸ線回折（２２０）強度が（１１１）強度の０．８倍以上であることを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスタ
【請求項７】
前記Ｇｅの濃度が、絶縁基板側で高いことを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスタ
【請求項８】
絶縁基板上に、多結晶薄膜からなる半導体層、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を具備する薄膜トランジスタにおいて、前記多結晶薄膜がＳｉ，Ｇｅを含有し、前記多結晶薄膜の結晶配向が絶縁基板側２０ｎｍの領域でランダム配向性を示し、膜表面側で（１１１）配向性を示すことを特徴とする薄膜トランジスタ
【請求項９】
前記ランダム配向性を示すＸ線回折強度として、（２２０）強度が（１１１）強度の０．５倍以上０．７倍以下、（３１１）強度が（１１１）強度の０．２倍以上０．４倍以下であることを特徴とする薄膜トランジスタ
【請求項１０】
前記（１１１）配向性が、膜厚４０ｎｍより表面側でＸ線回折（１１１）強度が（２２０）強度の２．５倍以上であることを特徴とする請求項８に記載の薄膜トランジスタ
【請求項１１】
前記Ｇｅ濃度が、絶縁基板側で高いことを特徴とする請求項８に記載の薄膜トランジスタ
【請求項１２】
絶縁基板上に、多結晶薄膜からなる半導体層、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を具備する薄膜トランジスタにおいて、前記多結晶薄膜がＳｉ，Ｇｅを含有し、前記多結晶薄膜の結晶配向が絶縁基板側２０ｎｍの領域でランダム配向性を示し、膜表面側で（１００）配向性を示すことを特徴とする薄膜トランジスタ
【請求項１３】
前記ランダム配向性を示すＸ線回折強度として、（２２０）強度が（１１１）強度の０．５倍以上０．７倍以下、（４００）強度が（１１１）強度の０．０５倍以上０．０７倍以下であることを特徴とする薄膜トランジスタ
【請求項１４】
前記（１００）配向性が、膜厚４０ｎｍより表面側でＸ線回折（４００）強度が（１１１）強度の０．１倍以上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
【請求項１５】
前記Ｇｅ濃度が、絶縁基板側で高いことを特徴とする請求項１２に記載の薄膜トランジスタ
【請求項１６】
絶縁基板上に、多結晶薄膜からなる半導体層、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を具備する薄膜トランジスタを具備した有機ＥＬ表示装置において、前記多結晶薄膜が、Ｓｉ，Ｇｅを含有し、Ｇｅの濃度が絶縁基板側で高いことを特徴とする有機ＥＬ表示装置
【請求項１７】
絶縁基板上に、多結晶薄膜からなる半導体層、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を具備する薄膜トランジスタにおいて、前記多結晶薄膜がＳｉ，Ｇｅを含有し、前記多結晶薄膜の結晶は移行が絶縁基板側２０ｎｍの領域でランダム配向性を示し、膜表面側で（１１０）配向性を示すことを特徴とする有機ＥＬ表示装置
【請求項１８】
絶縁基板上に、多結晶薄膜からなる半導体層、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を具備する薄膜トランジスタにおいて、前記多結晶薄膜がＳｉ，Ｇｅを含有し、前記多結晶薄膜の結晶は移行が絶縁基板側２０ｎｍの領域でランダム配向性を示し、膜表面側で（１１１）配向性を示すことを特徴とする有機ＥＬ表示装置
【請求項１９】
絶縁基板上に、多結晶薄膜からなる半導体層、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を具備する薄膜トランジスタにおいて、前記多結晶薄膜がＳｉ，Ｇｅを含有し、前記多結晶薄膜の結晶は移行が絶縁基板側２０ｎｍの領域でランダム配向性を示し、膜表面側で（１００）配向性を示すことを特徴とする有機ＥＬ表示装置
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２３５６５８（Ｐ２００８−２３５６５８Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７４５７４（Ｐ２００７−７４５７４）
【出願日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
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