JPH03250769A - 大規模薄膜トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents
大規模薄膜トランジスタおよびその製造方法Info
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- JPH03250769A JPH03250769A JP2048566A JP4856690A JPH03250769A JP H03250769 A JPH03250769 A JP H03250769A JP 2048566 A JP2048566 A JP 2048566A JP 4856690 A JP4856690 A JP 4856690A JP H03250769 A JPH03250769 A JP H03250769A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は、薄膜トランジスタおよびその製造方法に関す
る。
る。
[従来の技術]
近年、非晶質シリコンを用いた薄膜トランジスタを、二
次元マトリクス状に配した液晶デイスプレィが開発され
、液晶テレビ、パソコンなどの各種表示装置に応用され
ている。
次元マトリクス状に配した液晶デイスプレィが開発され
、液晶テレビ、パソコンなどの各種表示装置に応用され
ている。
第5図に、特開昭58−114453号公報記載の従来
の簿膜トランジスタの断面図を示す。
の簿膜トランジスタの断面図を示す。
同図に示すように、従来の薄膜トランジスタは、一般に
、基板10の上に、ドレイン電極16、ゲート電極11
、グー1−$!縁膜12、非晶質29321層13、シ
ョッ;−キー障壁形成用金y、14、ソース電極15、
パッシベーション膜17、遮光膜18が積層されている
。
、基板10の上に、ドレイン電極16、ゲート電極11
、グー1−$!縁膜12、非晶質29321層13、シ
ョッ;−キー障壁形成用金y、14、ソース電極15、
パッシベーション膜17、遮光膜18が積層されている
。
また、従来技術では、ゲート絶縁膜12および非晶質シ
リコンi /1513はプラズマCVD(Chemic
al Vapor Deposition)法により形
成している9このプラズマCVD法は、高温での化学反
応で酸化膜や窒化膜などの薄膜を基板上に堆積させる技
術である。
リコンi /1513はプラズマCVD(Chemic
al Vapor Deposition)法により形
成している9このプラズマCVD法は、高温での化学反
応で酸化膜や窒化膜などの薄膜を基板上に堆積させる技
術である。
一方、上記したプラズマCVD法に対し、ゲート絶縁膜
あるいは非晶質シリコン層の形成に電子サイクロトロン
共鳴プラズマCVD法を用いる方法が提案されている。
あるいは非晶質シリコン層の形成に電子サイクロトロン
共鳴プラズマCVD法を用いる方法が提案されている。
この技術は、例えば、特開昭62−71276号公報あ
るいは特開昭63−115328号公報に記載されるよ
うに、電磁コイルにより磁場を発生し、マグネトロンよ
りマイクロ波を導入して、静磁界中の電子に電磁エネル
ギーを共鳴吸収させ、成膜室とは別に設けられたプラズ
マ生成室で、プラズマを発生させるものである。そして
、成膜室に導入した原料ガスと、プラズマ生成室から成
膜室に導入したプラズマとの相互作用により、被処理面
上にゲート絶縁膜あるいは非晶質シリコン膜を形成する
ものである。
るいは特開昭63−115328号公報に記載されるよ
うに、電磁コイルにより磁場を発生し、マグネトロンよ
りマイクロ波を導入して、静磁界中の電子に電磁エネル
ギーを共鳴吸収させ、成膜室とは別に設けられたプラズ
マ生成室で、プラズマを発生させるものである。そして
、成膜室に導入した原料ガスと、プラズマ生成室から成
膜室に導入したプラズマとの相互作用により、被処理面
上にゲート絶縁膜あるいは非晶質シリコン膜を形成する
ものである。
[発明が解決しようとする課題]
上記のプラズマCVD法を使用した場合、高温での化学
反応を利用するので、基板を250℃〜350°Cとい
う高温に加熱するため、基板や下部材質の選択に制約を
受け、また、高温のため、薄膜への不純物の拡散などの
問題が生じる。そのため、製造歩留りの低下を生じ、広
い面積の均質薄膜を、形成することが困難であるという
問題がある。
反応を利用するので、基板を250℃〜350°Cとい
う高温に加熱するため、基板や下部材質の選択に制約を
受け、また、高温のため、薄膜への不純物の拡散などの
問題が生じる。そのため、製造歩留りの低下を生じ、広
い面積の均質薄膜を、形成することが困難であるという
問題がある。
次に、−i二足した電子サイクロトロン共鳴プラズマC
VD法による薄膜トランジスタの製造方法は、プラズマ
CVD法に比べ、比較的低温での膜形成を可能とし、基
板および下部層材質の選択の制約を少なくするが、以下
のような問題点がある。
VD法による薄膜トランジスタの製造方法は、プラズマ
CVD法に比べ、比較的低温での膜形成を可能とし、基
板および下部層材質の選択の制約を少なくするが、以下
のような問題点がある。
すなオ〕ち、空洞共振器型のマイクロ波プラズマCV
I)法は、成膜室とは別に設けられたプラズマ生成室で
生成したプラズマを、小さな開口部より拡散させ、発散
プラズマとして利用する薄膜トランジスタの製造方法で
ある。
I)法は、成膜室とは別に設けられたプラズマ生成室で
生成したプラズマを、小さな開口部より拡散させ、発散
プラズマとして利用する薄膜トランジスタの製造方法で
ある。
このため、被処理面に接するプラズマの面積は小さく、
プラズマCVD法による薄膜トランジスタと同等の性能
を有する薄膜トランジスタの形成可能な領域は、φ1−
OOIIIT1程度に限定せざるを得ないという問題が
ある。
プラズマCVD法による薄膜トランジスタと同等の性能
を有する薄膜トランジスタの形成可能な領域は、φ1−
OOIIIT1程度に限定せざるを得ないという問題が
ある。
従って、広い面積にわたって、均質な薄膜トランジスタ
を形成する手段として不適当である。
を形成する手段として不適当である。
本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを目的
としており、広い面積にわたって均質な、薄膜トランジ
スタを提供することにある。
としており、広い面積にわたって均質な、薄膜トランジ
スタを提供することにある。
本発明の他の目的は、上記薄膜トランジスタの製造方法
を提供することにある。
を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、上記薄膜トランジスタを
備えた液晶表示装置を提供することにある。
備えた液晶表示装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段]
上記目的は、
赤外吸収スペク1−ルにおける5j−H吸収(2200
a++ )積分強度aと、N−H吸収(3340ca
n )積分強度すとの比が、a / b =0.25
以下のSiNxHy (x+y≦4)をゲート絶縁膜と
して用いる薄膜トランジスタにより達成できる。
a++ )積分強度aと、N−H吸収(3340ca
n )積分強度すとの比が、a / b =0.25
以下のSiNxHy (x+y≦4)をゲート絶縁膜と
して用いる薄膜トランジスタにより達成できる。
また、上記他の目的は、断面積が順次拡がるホーンを有
し、該ホーンの開口部面積は、成膜を行なうべき領域の
面積以上の広さを持つマイクロ波放射部と、 プラズマ生成部に吹き出す際のガスの流速分布を、成膜
を行なうべき領域の面積以上の広さにわたりほぼ均一と
し、上記流速分布の方向を被処理物の被処理面に対し略
垂直にしてガスを吹き出すガス吹出手段と、 を備えて構成されるマイクロ波プラズマCVD装置によ
り達成できる。
し、該ホーンの開口部面積は、成膜を行なうべき領域の
面積以上の広さを持つマイクロ波放射部と、 プラズマ生成部に吹き出す際のガスの流速分布を、成膜
を行なうべき領域の面積以上の広さにわたりほぼ均一と
し、上記流速分布の方向を被処理物の被処理面に対し略
垂直にしてガスを吹き出すガス吹出手段と、 を備えて構成されるマイクロ波プラズマCVD装置によ
り達成できる。
さらに、上記他の目的は、ガスを被処理物の成膜を行な
うべき面に対してほぼ均等流速分布を持つように吹き出
し、かつ、ガスに対する照射密度をほぼ均一にさせて、
上記成膜を行なうべき領域の面積以上の広さにマイクロ
波を照射して、成膜室内にプラズマを生成し、成膜する
薄膜製造方法により達成できる。
うべき面に対してほぼ均等流速分布を持つように吹き出
し、かつ、ガスに対する照射密度をほぼ均一にさせて、
上記成膜を行なうべき領域の面積以上の広さにマイクロ
波を照射して、成膜室内にプラズマを生成し、成膜する
薄膜製造方法により達成できる。
[作 用コ
本発明に係る電子サイクロトロン共鳴を利用するマイク
ロ波プラズマCVD装置では、特定波長のマイクロ波(
例えば2.45GIIz)が、特定の磁界強度(例えば
875Gauss)を有する空間に照射される。
ロ波プラズマCVD装置では、特定波長のマイクロ波(
例えば2.45GIIz)が、特定の磁界強度(例えば
875Gauss)を有する空間に照射される。
この際、マイクロ波を照射する部分の開口部面積が、成
膜を行なうへき領域の面積以上の広さを持つマイクロ波
放射部を備えているので、成膜室内のプラズマ生成部の
全領域にわたり、マイクロ波が導入される。
膜を行なうへき領域の面積以上の広さを持つマイクロ波
放射部を備えているので、成膜室内のプラズマ生成部の
全領域にわたり、マイクロ波が導入される。
一方、上記マイクロ波導入とほぼ同時に、プラズマ生成
部に導入されるべきガスは2本装置とは別に設けである
ガス供給手段により、成膜室の内壁付近のガス導入管を
通り、マイクロ波放射部の開口部全面の導かれる。ここ
から、ガス吹出手段を経て5プラズマ生成部に、はぼ同
し流速分布で導入される。このように、はぼ同じ流速分
布で導入される理110よ、成膜室の圧力や流量を考慮
して、例えば、ガス吹出板の周辺部では、孔の大きさを
大きくし、中心部では、その大きさを小さくするなどし
ているからである。
部に導入されるべきガスは2本装置とは別に設けである
ガス供給手段により、成膜室の内壁付近のガス導入管を
通り、マイクロ波放射部の開口部全面の導かれる。ここ
から、ガス吹出手段を経て5プラズマ生成部に、はぼ同
し流速分布で導入される。このように、はぼ同じ流速分
布で導入される理110よ、成膜室の圧力や流量を考慮
して、例えば、ガス吹出板の周辺部では、孔の大きさを
大きくし、中心部では、その大きさを小さくするなどし
ているからである。
従って、均一なプラズマが形成され、このプラズマを、
磁界に沿って被処理物の方に輸送することにより、被処
理面上に広い面積にわたり、均質な薄膜を堆積させるこ
とができる。
磁界に沿って被処理物の方に輸送することにより、被処
理面上に広い面積にわたり、均質な薄膜を堆積させるこ
とができる。
また1本発明に係る薄膜トランジスタを液晶と組み合オ
)せて、液晶駆動用トランジスタとして用いることによ
り、精度のよい液晶表示装置を作ることができる。
)せて、液晶駆動用トランジスタとして用いることによ
り、精度のよい液晶表示装置を作ることができる。
この理由は、上記薄膜トランジスタは、低温条件下で成
+1U したゲー1へ絶縁膜を含み、このグー1〜絶縁
膜は、赤外吸収スペクトルにおけるS i −H吸収積
分強度aと、N−H吸収積分強度すとの比が、a /
b =0.25以下のS jNxI−1y (x 十y
≦4)であるので、十分に高いS j −N系結合密度
、およびN −1−(系結合密度を有し、電子l−ラッ
プ帛位となるダングリングボンドの形成要因である比較
的結合力の弱いS j−II系結合を多く含まないから
である。
+1U したゲー1へ絶縁膜を含み、このグー1〜絶縁
膜は、赤外吸収スペクトルにおけるS i −H吸収積
分強度aと、N−H吸収積分強度すとの比が、a /
b =0.25以下のS jNxI−1y (x 十y
≦4)であるので、十分に高いS j −N系結合密度
、およびN −1−(系結合密度を有し、電子l−ラッ
プ帛位となるダングリングボンドの形成要因である比較
的結合力の弱いS j−II系結合を多く含まないから
である。
(以下 余白)
[実施例]
図面により本発明の詳細な説明する。
第1図は1本発明の第1実施例を示す。
第1図は、本発明の薄膜トランジスタを製造するために
使用する磁場印加可能なマイクロ波プラズマCVD装置
の断面図を示す。
使用する磁場印加可能なマイクロ波プラズマCVD装置
の断面図を示す。
本実施例の装置は、同図に示すように、マイクロ波発生
源33と、マイクロ波導入管5と、マイクロ波を拡大し
て大面積に照射するマイクロ波放射部である電磁ホーン
2と、この電磁ホーン2に連設したプラズマを形成させ
る成膜室7と、電磁ホーン2と成膜室7の外周に配置さ
れた磁場印加装置4を基本構成とする。上記電磁ホーン
2の上部には、マイクロ波を透過させる材質、例えば溶
融石英からなる仕切板1が内設され、成膜室7と電磁ホ
ーン2とを空間的に仕切っている。
源33と、マイクロ波導入管5と、マイクロ波を拡大し
て大面積に照射するマイクロ波放射部である電磁ホーン
2と、この電磁ホーン2に連設したプラズマを形成させ
る成膜室7と、電磁ホーン2と成膜室7の外周に配置さ
れた磁場印加装置4を基本構成とする。上記電磁ホーン
2の上部には、マイクロ波を透過させる材質、例えば溶
融石英からなる仕切板1が内設され、成膜室7と電磁ホ
ーン2とを空間的に仕切っている。
また、成膜室7には、例えば、窒素ガス、またはアンモ
ニアガスなどの窒素を含むガスと、水素を含む金属化合
物としての、例えば、シランガスとを導入するためのガ
ス導入管6が配置される。
ニアガスなどの窒素を含むガスと、水素を含む金属化合
物としての、例えば、シランガスとを導入するためのガ
ス導入管6が配置される。
このガス導入管6には、リング状のガス導入口30が連
結されており、ガス導入口30の内側には、ガス吹き出
しのための多数の穴が設けられている。
結されており、ガス導入口30の内側には、ガス吹き出
しのための多数の穴が設けられている。
また、成膜室7の内部には、被処理物8を支持するホル
ダ9が、上記仕切板1に対向して設けられている。
ダ9が、上記仕切板1に対向して設けられている。
なお、同図では、電磁ホーン2の内部と、成膜室7とを
真空にする排気系は省略している。
真空にする排気系は省略している。
次に、本実施例の動作について説明する。
例えば、窒素ガスとシランガスとの混合ガスが、ガス導
入口30からプラズマ生成部3に導入され、さらに、マ
イクロ波導入管5からマイクロ波を導入するとともに、
磁場印加装置4によって磁場を発生させて、上記混合ガ
スのプラズマを発生させる。
入口30からプラズマ生成部3に導入され、さらに、マ
イクロ波導入管5からマイクロ波を導入するとともに、
磁場印加装置4によって磁場を発生させて、上記混合ガ
スのプラズマを発生させる。
なお、マイクロ波はモードを乱さずに電磁ホーン2を伝
播し、上記仕切板1を通って、はぼ均一の照射密度でプ
ラズマ生成部3内に導入される。
播し、上記仕切板1を通って、はぼ均一の照射密度でプ
ラズマ生成部3内に導入される。
従って、マイクロ波と磁場との相互作用により。
電子サイクロトロン共鳴を行わせ、プラズマ生成部3に
、密度のプラズマを広範囲に生成させることができる。
、密度のプラズマを広範囲に生成させることができる。
発明者等の測定によれば、 10”〜1012■程度の
電子濃度を有するプラズマが広範囲(φ500wn)に
わたり均一に形成される。
電子濃度を有するプラズマが広範囲(φ500wn)に
わたり均一に形成される。
上記プラズマ中の窒素およびシランの活性種は、磁場印
加装置4によって形成される磁界によって、成膜室7の
内部に設けた被処理物8に向って加速され、その結果、
大口径を有する被処理物8の表面に、窒化シリコン薄膜
を均一な厚さで、しかも緻密な膜質を形成することがで
きる。
加装置4によって形成される磁界によって、成膜室7の
内部に設けた被処理物8に向って加速され、その結果、
大口径を有する被処理物8の表面に、窒化シリコン薄膜
を均一な厚さで、しかも緻密な膜質を形成することがで
きる。
また、上記した本発明によれば、高密度のプラズマを有
する電子サイクロトロン共鳴を利用するので、被処理物
を特別に高温加熱しなくても光学的もしくは電気的に優
れた特性を有する窒化シリコン簿膜を形成することが可
能である。
する電子サイクロトロン共鳴を利用するので、被処理物
を特別に高温加熱しなくても光学的もしくは電気的に優
れた特性を有する窒化シリコン簿膜を形成することが可
能である。
この理由は、低温条件下で被着した上記の薄膜は、その
薄膜中に、十分に高い5i−N系結合密度、およびN−
H系結合密度を有し、電子トラップ準位となるダングリ
ングボンドの形成要因である比較的結合力の弱い5i−
H糸結合を多く含まないからである。
薄膜中に、十分に高い5i−N系結合密度、およびN−
H系結合密度を有し、電子トラップ準位となるダングリ
ングボンドの形成要因である比較的結合力の弱い5i−
H糸結合を多く含まないからである。
従って、上記窒化シリコン薄膜を、簿膜トランジスタの
ゲート絶縁膜として用いれば、電子の移動に伴うトラン
ジスタ特性、例えば、しきい電h:値の経時的変化を抑
制することができる。
ゲート絶縁膜として用いれば、電子の移動に伴うトラン
ジスタ特性、例えば、しきい電h:値の経時的変化を抑
制することができる。
なお、薄膜の元素結合状態は、例えば1反射赤外分析法
を用いて分析すれば容易に検出することができる。
を用いて分析すれば容易に検出することができる。
次に、本発明の第2実施例を第6図を用いて説明する。
第6図は、本発明の薄膜トランジスタを製造するために
使用する磁場印加可能なマイクロ波プラズマCVD装置
の一実施例の断面図を示す。同図に示すように、本実施
例のマイクロ波プラズマCVD装置は、第1実施例のマ
イクロ波プラズマCVD装置と、基本的な構成は同じで
ある。
使用する磁場印加可能なマイクロ波プラズマCVD装置
の一実施例の断面図を示す。同図に示すように、本実施
例のマイクロ波プラズマCVD装置は、第1実施例のマ
イクロ波プラズマCVD装置と、基本的な構成は同じで
ある。
本実施例のマイクロ波プラズマCVD装置と、第1実施
例のマイクロ波プラズマCVD装置との相違は、ガスを
プラズマ生成部に導入する手段にある。
例のマイクロ波プラズマCVD装置との相違は、ガスを
プラズマ生成部に導入する手段にある。
本実施例のマイクロ波プラズマCVD装置の構成要素で
あるマイクロ波発生源33や電磁ホーン2等の構成とそ
の作用は、第1実施例と同様であるので、それらの説明
は省略する。
あるマイクロ波発生源33や電磁ホーン2等の構成とそ
の作用は、第1実施例と同様であるので、それらの説明
は省略する。
本実施例の特徴である、ガスをプラズマ生成部に導入す
る手段について説明する。
る手段について説明する。
ガスをプラズマ生成部3に導入するための手段は、第6
図において、ガス導入装置32とガス吹出板31とから
構成される。
図において、ガス導入装置32とガス吹出板31とから
構成される。
ガス導入装置32は、成膜室7の内壁に沿って設けた、
径の異なる2枚の略円筒形からなる。なお、成膜室7の
内壁を二重にすることにより、ガス導入装置32として
もよい。さらに、複数の管を適当な間隔で配置すること
により、ガス導入装置32とすることもできる。
径の異なる2枚の略円筒形からなる。なお、成膜室7の
内壁を二重にすることにより、ガス導入装置32として
もよい。さらに、複数の管を適当な間隔で配置すること
により、ガス導入装置32とすることもできる。
また、ガス吹出板31は、マイクロ波を透過させる物質
で作られ、仕切板1の上に所定の間隔をあけて設けられ
る。
で作られ、仕切板1の上に所定の間隔をあけて設けられ
る。
その形状は、多数の孔を有する板体であり、孔の直径は
、例えば、0.3m+n程度でよいが、望ましくは、成
膜時の供給ガス圧等を考慮して、孔の数および直径は、
ガス吹出板31の外周部から中心に向って、各孔から均
一の流速のガスが吹き出すように調整することが好まし
い。例えば、孔の直径が全て同一の場合は、ガス吹出板
31の外周部に近い部分は孔の数を少なくし、外周部か
ら離れている部分は孔の数を多くする。すなわち、成膜
時の成膜室7の圧力およびガス流量によって、仕切板1
の端部から中心部に向かって、ガスの流れに対するコン
ダクタンスが異なるので、これらを考慮して、上記の孔
の数およびサイズを調整する。
、例えば、0.3m+n程度でよいが、望ましくは、成
膜時の供給ガス圧等を考慮して、孔の数および直径は、
ガス吹出板31の外周部から中心に向って、各孔から均
一の流速のガスが吹き出すように調整することが好まし
い。例えば、孔の直径が全て同一の場合は、ガス吹出板
31の外周部に近い部分は孔の数を少なくし、外周部か
ら離れている部分は孔の数を多くする。すなわち、成膜
時の成膜室7の圧力およびガス流量によって、仕切板1
の端部から中心部に向かって、ガスの流れに対するコン
ダクタンスが異なるので、これらを考慮して、上記の孔
の数およびサイズを調整する。
なお、上記仕切板1とガス吹出板31との間隔は、約0
.5画以下が望ましい。この理由は、仕切板1とガス吹
出板31との間隔が約0 、5 mn以上の場合は、仕
切板1とガス吹出板31の間にプラズマが生成され、仕
切板1の孔に薄膜が堆積され、孔の径が変化するので、
ガスの吹出が不均一となるからである。また、上記空間
の圧力を、成膜室7の圧力よりも相対的に低くすること
によっても、上記空間にプラズマが生成されるのを防止
できる。
.5画以下が望ましい。この理由は、仕切板1とガス吹
出板31との間隔が約0 、5 mn以上の場合は、仕
切板1とガス吹出板31の間にプラズマが生成され、仕
切板1の孔に薄膜が堆積され、孔の径が変化するので、
ガスの吹出が不均一となるからである。また、上記空間
の圧力を、成膜室7の圧力よりも相対的に低くすること
によっても、上記空間にプラズマが生成されるのを防止
できる。
なお、上記ガス吹出板31の代わりに、その径と、はぼ
同様の内径を有するパイプ状のものを、ガス吹出板31
の板厚とほぼ同じ長さに切断し、それらを隼めて孔の代
わりにしてもよい。上記のガス吹出板31や、パイプ状
のものの東合体などが、請求の範囲記載のガス吹出手段
に該当する。
同様の内径を有するパイプ状のものを、ガス吹出板31
の板厚とほぼ同じ長さに切断し、それらを隼めて孔の代
わりにしてもよい。上記のガス吹出板31や、パイプ状
のものの東合体などが、請求の範囲記載のガス吹出手段
に該当する。
また、ガス導入装置32とガス吹出板31とは、ガス導
入装置32から導入されたガスの全てが、プラズマ生成
部3に導かれるように連結する。
入装置32から導入されたガスの全てが、プラズマ生成
部3に導かれるように連結する。
また、ガス吹出板31と被処理物8との距離は、100
〜150mmとするのがよい。
〜150mmとするのがよい。
次に、本実施例による、プラズマ生成部3へのガスの供
給について説明する。
給について説明する。
ガス吹出板31の外周部と連結しているガス導入装置3
2から、一定の圧力で供給されたガスは、ガス吹出板3
1に設けられた多数の孔から、均一の流速分布となるよ
うに吹き出し、その結果、ガス吹出板31と平行な面を
プラズマ生成部3に想定すれば、その面には一定流量の
ガスが供給される。すなわち、ガス吹出板31と平行に
配置された被処理物8には、はぼ一定流量のガスが供給
されることになる。 なお、プラズマ生成部3における
ガスのプラズマ化等については、第1実施例と同様であ
るので省略する。
2から、一定の圧力で供給されたガスは、ガス吹出板3
1に設けられた多数の孔から、均一の流速分布となるよ
うに吹き出し、その結果、ガス吹出板31と平行な面を
プラズマ生成部3に想定すれば、その面には一定流量の
ガスが供給される。すなわち、ガス吹出板31と平行に
配置された被処理物8には、はぼ一定流量のガスが供給
されることになる。 なお、プラズマ生成部3における
ガスのプラズマ化等については、第1実施例と同様であ
るので省略する。
次に、上記実施例のマイクロ波プラズマ装置を用いて成
膜した効果を第3図により示す。
膜した効果を第3図により示す。
第3図は、本実施例のマイクロ波プラズマCVD装置を
用いて形成した窒化シリコン薄膜の代表的な特性を表わ
した実験結果を示す。
用いて形成した窒化シリコン薄膜の代表的な特性を表わ
した実験結果を示す。
実験条件として、窒素およびシランの各流旦を10=1
、圧力を1−3 mmTorr、マイクロ波出力を1〜
2kwに設定した。
、圧力を1−3 mmTorr、マイクロ波出力を1〜
2kwに設定した。
同図(a)から(d)は、それぞれ、(a)は被処理物
8として透明ガラス基板を用いた場合の膜厚分布特性、
(b)はその抵抗率分布特性、(C)はその誘電率分布
特性、(d)はその赤外吸収スペクト膜特性を示す。
8として透明ガラス基板を用いた場合の膜厚分布特性、
(b)はその抵抗率分布特性、(C)はその誘電率分布
特性、(d)はその赤外吸収スペクト膜特性を示す。
同図(a)から(d)の縦軸は、それぞれ、(a)はr
P;3厚、(b)は屈折率、(C)は抵抗率、(d)は
吸収係数である。
P;3厚、(b)は屈折率、(C)は抵抗率、(d)は
吸収係数である。
また、横軸は、(a)から(C)までは基板中心からの
距離を示し、(d)は吸収強度である。
距離を示し、(d)は吸収強度である。
この結果から、薄膜は、透明ガラス基板の中心から半径
方向に向って極めて広範囲に、均一な特性分布を実現し
ていることが明らかである。
方向に向って極めて広範囲に、均一な特性分布を実現し
ていることが明らかである。
また、赤外吸収スペクトル特性から推察すれば、iJ
II’J中には、化学駁論的組成を示す十分に高い5i
−N系結合密度およびN −)−I糸結合密度を有して
おり、極めて緻密性に優れた構造をしていることがわか
る。
II’J中には、化学駁論的組成を示す十分に高い5i
−N系結合密度およびN −)−I糸結合密度を有して
おり、極めて緻密性に優れた構造をしていることがわか
る。
この理由は、従来技術において成膜時に生成されるシリ
コンのダングリングボンド(結合子をもたずに、電子の
トラップ準位を形成し、膜特性あるいはトランジスタ特
性に悪影響を及ぼす)の形成要因である、比較的結合力
の弱いS i −)I系結合は持たず、従って、緻密な
原子構造を維持することができるからである。
コンのダングリングボンド(結合子をもたずに、電子の
トラップ準位を形成し、膜特性あるいはトランジスタ特
性に悪影響を及ぼす)の形成要因である、比較的結合力
の弱いS i −)I系結合は持たず、従って、緻密な
原子構造を維持することができるからである。
本実施例においては、実験結果から、5i−H結合とN
−11結合との積分吸収強度の比が0.1以下である。
−11結合との積分吸収強度の比が0.1以下である。
この比の値が0.25以下であれば、上記理由により、
薄膜1〜ランジスタを形成した場合の電子の移動に伴っ
て生じるトランジスタ特性の経時的な変動を抑制するこ
とができる。
薄膜1〜ランジスタを形成した場合の電子の移動に伴っ
て生じるトランジスタ特性の経時的な変動を抑制するこ
とができる。
本実施例によれば、被処理物を高温に加熱しなくても、
窒化シリコンを主成分とする薄膜を大面積に形成するこ
とができる。そして、この薄膜をグー1〜絶縁膜として
用いることにより、優れた電気的特性を、長期にわたり
保持可能な薄膜トランジスタを実現することができる。
窒化シリコンを主成分とする薄膜を大面積に形成するこ
とができる。そして、この薄膜をグー1〜絶縁膜として
用いることにより、優れた電気的特性を、長期にわたり
保持可能な薄膜トランジスタを実現することができる。
次に、本発明の第3実施例を第2図を用いて説明する。
第2図は、本実施例の薄膜トランジスタの断面図を示す
。
。
同図において、19は非晶質シリコンn″層であり、他
の符号は第5図の従来例と同一のものを示す。
の符号は第5図の従来例と同一のものを示す。
本実施例の薄膜トランジスタの製造方広について説明す
る。
る。
ゲート絶縁膜12は1例えば、窒化シリコン膜を第2実
施例に示した電子サイクロトロン共鳴プラズマCVD装
置による技術を用いて形成する。
施例に示した電子サイクロトロン共鳴プラズマCVD装
置による技術を用いて形成する。
第2図において、被処理物8として、例えば、屈折率1
.52の透明ガラス10を用い、ホルダ9に止着する。
.52の透明ガラス10を用い、ホルダ9に止着する。
まず、透明ガラス10上にCr等の金属からなるグー1
4極〕−1を、公知のスパッタ法などを用いて形成する
。
4極〕−1を、公知のスパッタ法などを用いて形成する
。
次に、ガス導入装置32から窒素ガスおよびシランガス
を導入し、窒素プラズマ中でシランを分h′シ、ゲート
電極11」二にグー1〜絶縁膜12として、膜厚300
0〜4000人の窒化シリコン薄膜を形成する。
を導入し、窒素プラズマ中でシランを分h′シ、ゲート
電極11」二にグー1〜絶縁膜12として、膜厚300
0〜4000人の窒化シリコン薄膜を形成する。
次いで、ガス導入装置32の窒素ガスの供給を止め、所
定の領域に非晶質シリコンユ層13および非晶質シリコ
ンn”層19を各々3000〜4000人、300〜4
00人連続的に形成する。
定の領域に非晶質シリコンユ層13および非晶質シリコ
ンn”層19を各々3000〜4000人、300〜4
00人連続的に形成する。
なお、非晶質シリコンn”l19のドーパントとして、
例えば、ホスフィン(P H3)をガス導入装置32よ
り供給する。
例えば、ホスフィン(P H3)をガス導入装置32よ
り供給する。
次に、透明電極としてIT○膜2膜製0知の陽極酸化法
を用いて、所定の領域に形成する。
を用いて、所定の領域に形成する。
その後、上記非晶質シリコンr1“層19の一部をエツ
チング法により除去し、AM等の金属を用いてドレイン
電極15、およびソース電極16を真空蒸着法などを用
いて形成することにより、薄膜トランジスタができあが
る。
チング法により除去し、AM等の金属を用いてドレイン
電極15、およびソース電極16を真空蒸着法などを用
いて形成することにより、薄膜トランジスタができあが
る。
上記ゲート絶縁膜12は、上記のように第2実施例に示
した電子サイクロ1〜ロン共鳴プラズマCV I)装置
による技術を用いて形成している。すなオ〕ち、電子サ
イクロトロン共鳴作用により活性度が非常に高くなった
プラズマを、磁界を活用して適度に調整されたエネルギ
ーで取り出して被処理物8の表面に衝突させて形成して
いる。
した電子サイクロ1〜ロン共鳴プラズマCV I)装置
による技術を用いて形成している。すなオ〕ち、電子サ
イクロトロン共鳴作用により活性度が非常に高くなった
プラズマを、磁界を活用して適度に調整されたエネルギ
ーで取り出して被処理物8の表面に衝突させて形成して
いる。
従って、プラズマの高活性と、イオンや電子の被処理物
への限定された強さの衝突とによる複合効果によって、
効率良く薄膜形成などの表面処理反応が生じる。この反
応は外部から加熱しなくても起きるから、常温での処理
が可能である。
への限定された強さの衝突とによる複合効果によって、
効率良く薄膜形成などの表面処理反応が生じる。この反
応は外部から加熱しなくても起きるから、常温での処理
が可能である。
この結果、第3図で説明したように、薄膜トランジスタ
を形成した場合の電子の移動に伴って生じるトランジス
タ特性の経時的な変動を抑制することができる。
を形成した場合の電子の移動に伴って生じるトランジス
タ特性の経時的な変動を抑制することができる。
従って、上記第2実施例のプラズマCVD装置を用いた
薄膜製造方法により、優れた電気的特性を、長期にわた
り保持可能な薄膜トランジスタを実現することができる
。
薄膜製造方法により、優れた電気的特性を、長期にわた
り保持可能な薄膜トランジスタを実現することができる
。
次に、第4の実施例を、第4図を用いて説明する。
第4図は、液晶表示装置の一部を破断した斜視図であり
、第3実施例のゲート絶縁膜を含む薄膜トランジスタと
液晶とを組合わせた大画面表示装置を示す。
、第3実施例のゲート絶縁膜を含む薄膜トランジスタと
液晶とを組合わせた大画面表示装置を示す。
本実施例の大画面表示装置は2つの偏光板26゜26に
挾まれた構造となっている。
挾まれた構造となっている。
第4図において、下にある偏光板26の上に透明ガラス
10.薄膜1−ランジスタ21、電極22、液晶23、
カラーフィルタ24、表面保護用ガラス25、偏光板2
6を公知の方法で順次積層して。
10.薄膜1−ランジスタ21、電極22、液晶23、
カラーフィルタ24、表面保護用ガラス25、偏光板2
6を公知の方法で順次積層して。
大画面表示装置27は構成される。
上記大画面表示装置27において、画面サイズを決定す
るのは、薄膜トランジスタ21の形成可能な領域である
が、上記実施例に記載したように。
るのは、薄膜トランジスタ21の形成可能な領域である
が、上記実施例に記載したように。
電磁ホーンを用いたマイクロ波プラズマCVD装置によ
り成膜するので、約φ500Iの領域に薄膜1−ランジ
スタ21を形成することができる。すなわち、約20イ
ンチの画面を有する表示装置を形成することが可能であ
る。
り成膜するので、約φ500Iの領域に薄膜1−ランジ
スタ21を形成することができる。すなわち、約20イ
ンチの画面を有する表示装置を形成することが可能であ
る。
[発明の効果コ
以上述べたように、本発明によれば、非晶質シリコン薄
膜を用いた薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を、マイク
ロ波プラズマCVD装置を用いて形成する際に、仕切板
とガス吹出板とを内蔵した電磁ホーンでマイクロ波を拡
大して大面積に照射し、仕切板と被処理物(ガラス基板
)との空間に存在する高活性のプラズマを活用するので
、約φ5001TI11の領域に、化学量論的組成を有
し、かつ電気的光学的特性の優れた、極めて緻密な薄膜
を形成することができる。
膜を用いた薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を、マイク
ロ波プラズマCVD装置を用いて形成する際に、仕切板
とガス吹出板とを内蔵した電磁ホーンでマイクロ波を拡
大して大面積に照射し、仕切板と被処理物(ガラス基板
)との空間に存在する高活性のプラズマを活用するので
、約φ5001TI11の領域に、化学量論的組成を有
し、かつ電気的光学的特性の優れた、極めて緻密な薄膜
を形成することができる。
そして、薄膜トランジスタを構成する上記薄膜は、電子
サイクロトロン共鳴作用により、高活性のプラズマを用
いて形成されるので、形成時の被処理物の温度を特別に
高温加熱処理を施す必要が無く、ダングリングボンド欠
陥を生じさせる比較的弱いS i −H結合を多く含ま
ない緻密な膜形成ができる。
サイクロトロン共鳴作用により、高活性のプラズマを用
いて形成されるので、形成時の被処理物の温度を特別に
高温加熱処理を施す必要が無く、ダングリングボンド欠
陥を生じさせる比較的弱いS i −H結合を多く含ま
ない緻密な膜形成ができる。
従って、上記薄膜を用いて形成した薄膜トランジスタは
、電気的にも光学的にも、経時的に安定な特性を維持す
ることが可能になる。
、電気的にも光学的にも、経時的に安定な特性を維持す
ることが可能になる。
さらに、上記大面積を有する薄膜トランジスタと液晶等
を組み合せることにより、大画面(約20インチ)の表
示装置を実現することが可能となる。
を組み合せることにより、大画面(約20インチ)の表
示装置を実現することが可能となる。
第1図は本発明の一実施例である薄膜l−ランジスタを
形成するマイクロ波プラズマCVD装置の一実施例の断
面図、第2図は本発明の一実施例を示す薄膜トランジス
タの断面図、第3図は薄膜トランジスタを構成するゲー
ト絶縁膜(窒化シリコン膜)の特性を説明する特性図、
第4図は液晶表示装置の一部を破断した斜視図、第5図
は従来技術を示す薄膜トランジスタの断面図、第6図は
本発明の薄膜トランジスタを製造するために使用する磁
場印加可能なマイクロ波プラズマCVD装置の一実施例
の断面図である。 1・・・仕切板、2・・・電磁ホーン、3・・・プラズ
マ生成部、4・・磁場印加装置、5・・マイクロ波導入
管、6・・・ガス導入管、7・・・成膜室、8・・・被
処理物、9・・・ホルダ、10・・・基板、11・・・
ゲート電極、12・・・ゲート絶縁膜、13・・・非晶
質99325層、14・・・ショットキー障壁形成用金
属、15・・・ソース電極、16・・・ドレイン電極、
17・・・パッシベーション膜、18・・遮光膜、19
・・非晶質シリコンn“層、20・・・ITO膜、21
・・・薄膜1ヘランジスタ、22・・電極、23・・液
晶、24・・カラーフィルタ、25・・・表面保護用ガ
ラス、26・・偏光板、27・大画面表示装置、31・
・・ガス吹出板、32・・・ガス導入装置、33・・・
マイクロ波発生源。
形成するマイクロ波プラズマCVD装置の一実施例の断
面図、第2図は本発明の一実施例を示す薄膜トランジス
タの断面図、第3図は薄膜トランジスタを構成するゲー
ト絶縁膜(窒化シリコン膜)の特性を説明する特性図、
第4図は液晶表示装置の一部を破断した斜視図、第5図
は従来技術を示す薄膜トランジスタの断面図、第6図は
本発明の薄膜トランジスタを製造するために使用する磁
場印加可能なマイクロ波プラズマCVD装置の一実施例
の断面図である。 1・・・仕切板、2・・・電磁ホーン、3・・・プラズ
マ生成部、4・・磁場印加装置、5・・マイクロ波導入
管、6・・・ガス導入管、7・・・成膜室、8・・・被
処理物、9・・・ホルダ、10・・・基板、11・・・
ゲート電極、12・・・ゲート絶縁膜、13・・・非晶
質99325層、14・・・ショットキー障壁形成用金
属、15・・・ソース電極、16・・・ドレイン電極、
17・・・パッシベーション膜、18・・遮光膜、19
・・非晶質シリコンn“層、20・・・ITO膜、21
・・・薄膜1ヘランジスタ、22・・電極、23・・液
晶、24・・カラーフィルタ、25・・・表面保護用ガ
ラス、26・・偏光板、27・大画面表示装置、31・
・・ガス吹出板、32・・・ガス導入装置、33・・・
マイクロ波発生源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、赤外吸収スペクトルにおけるSi−H吸収(220
0cm)積分強度aと、N−H吸収(3340cm)積
分強度bとの比が、a/b=0.25以下のSiN_x
H_y(x+y≦4)をゲート絶縁膜として用いること
を特徴とする薄膜トランジスタ。 2、マイクロ波プラズマCVD装置において、断面積が
順次拡がるホーンを有するマイクロ波放射部を備え、該
放射部の開口部面積は、成膜を行なうべき領域の面積以
上の広さを持つことを特徴とするマイクロ波プラズマC
VD装置。 3、マイクロ波プラズマCVD装置において、内部にプ
ラズマを生成して被処理面に薄膜を形成する成膜室と、 上記プラズマ生成部にマイクロ波を導入するマイクロ波
導入手段とを備えて構成され、 上記マイクロ波導入手段と上記成膜室とを空間的に仕切
るための仕切板を設け、上記成膜室のマイクロ波導入側
の被処理面に対向する面上に、複数の孔を有するガス吹
出手段を設けたことを特徴とするマイクロ波プラズマC
VD装置。 4、マイクロ波プラズマCVD装置において、プラズマ
生成部に吹き出す際のガスの流速分布を、成膜を行なう
べき領域の面積以上の広さにわたりほぼ均一とし、上記
流速分布の方向を被処理物の被処理面に対し略垂直にし
てガスを吹き出すガス吹出手段を設けたことを特徴とす
るマイクロ波プラズマCVD装置。 5、断面積が順次拡がるホーンを有し、該ホーンの開口
部面積は、成膜を行なうべき領域の面積以上の広さを持
つマイクロ波放射部と、 プラズマ生成部に吹き出す際のガスの流速分布を、成膜
を行なうべき領域の面積以上の広さにわたりほぼ均一と
し、上記流速分布の方向を被処理物の被処理面に対し略
垂直にしてガスを吹き出すガス吹出手段と、 を備えて構成されるマイクロ波プラズマ CVD装置。 6、ガスを被処理物の成膜を行なうべき面に対してほぼ
均等流速分布を持つように吹き出し、かつ、ガスに対す
る照射密度をほぼ均一にさせて、上記成膜を行なうべき
領域の面積以上の広さにマイクロ波を照射して、成膜室
内にプラズマを生成し、成膜することを特徴とする薄膜
製造方法。 7、請求項6記載の成膜方法により成膜されたゲート絶
縁膜を含む薄膜トランジスタ。 8、請求項1または7記載の薄膜トランジスタを、液晶
駆動用トランジスタとして用いた液晶表示装置。 9、マイクロ波の進行方向に合わせて、ガスを吹き出す
手段を成膜室に設けたマイクロ波プラズマCVD装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2048566A JPH03250769A (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 大規模薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
| KR1019910003382A KR950013426B1 (ko) | 1990-02-28 | 1991-02-28 | 마이크로파플라즈마강화 cvd장치 및 박막트랜지스터, 그리고 그 응용장치 |
| US07/662,635 US5272360A (en) | 1990-02-28 | 1991-02-28 | Thin film transistor having enhance stability in electrical characteristics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2048566A JPH03250769A (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 大規模薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03250769A true JPH03250769A (ja) | 1991-11-08 |
Family
ID=12806947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2048566A Pending JPH03250769A (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 大規模薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03250769A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6385576A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-16 | Minolta Camera Co Ltd | 複写機 |
| JPS6387642A (ja) * | 1986-10-01 | 1988-04-18 | Pioneer Electronic Corp | マルチデイスクプレ−ヤにおけるランダムプレイ方式 |
| JPH01307267A (ja) * | 1988-06-06 | 1989-12-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜トランジスタの製造方法及びラインセンサの製造方法 |
-
1990
- 1990-02-28 JP JP2048566A patent/JPH03250769A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6385576A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-16 | Minolta Camera Co Ltd | 複写機 |
| JPS6387642A (ja) * | 1986-10-01 | 1988-04-18 | Pioneer Electronic Corp | マルチデイスクプレ−ヤにおけるランダムプレイ方式 |
| JPH01307267A (ja) * | 1988-06-06 | 1989-12-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜トランジスタの製造方法及びラインセンサの製造方法 |
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