JPH0442577A - 薄膜トランジスタ - Google Patents
薄膜トランジスタInfo
- Publication number
- JPH0442577A JPH0442577A JP15016090A JP15016090A JPH0442577A JP H0442577 A JPH0442577 A JP H0442577A JP 15016090 A JP15016090 A JP 15016090A JP 15016090 A JP15016090 A JP 15016090A JP H0442577 A JPH0442577 A JP H0442577A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- insulating film
- film transistor
- cvd method
- gate
- Prior art date
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- Pending
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- Thin Film Transistor (AREA)
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]
本発明はアクティブマトリックス方式の液晶デイスプレ
ィや、イメージセンサや3次元集積回路などに応用され
る薄膜トランジスタに関する。
ィや、イメージセンサや3次元集積回路などに応用され
る薄膜トランジスタに関する。
[従来の技術]
従来の薄膜トランジスタは、例えばJAPANDISP
LAY ’ 86の1986年p196〜p199に示
される様な構造であった。この構造を一鍜化して、その
概要を第2図に示す。(a)図は上視図であり(b)図
はAA’における断面図である。ガラス、石英、サファ
イア等の絶縁基板201上に、ドナーあるいは、アクセ
プタとなる不純物を添加した多結晶シリコン薄膜から成
るソース電極202及びドレイン電極203が形成され
ている。これに接して、ソース配線204とドレイン配
!205が設けられており、更にソース電極202及び
ドレイン電極203の上側て接し両者を結ぶように多結
晶シリコン薄膜から成る半導体層206が形成されてい
る。これらを被覆するようにゲート絶縁膜207が熱C
VD法により形成されている。更にこれに接しゲート1
iIM208が設けられている。
LAY ’ 86の1986年p196〜p199に示
される様な構造であった。この構造を一鍜化して、その
概要を第2図に示す。(a)図は上視図であり(b)図
はAA’における断面図である。ガラス、石英、サファ
イア等の絶縁基板201上に、ドナーあるいは、アクセ
プタとなる不純物を添加した多結晶シリコン薄膜から成
るソース電極202及びドレイン電極203が形成され
ている。これに接して、ソース配線204とドレイン配
!205が設けられており、更にソース電極202及び
ドレイン電極203の上側て接し両者を結ぶように多結
晶シリコン薄膜から成る半導体層206が形成されてい
る。これらを被覆するようにゲート絶縁膜207が熱C
VD法により形成されている。更にこれに接しゲート1
iIM208が設けられている。
[発明が解決しようとする課題]
しかし、従来の薄膜トランジスタは次のような問題点を
有していた。
有していた。
熱CVD法によりゲート絶縁膜を形成すると、形成され
た絶縁膜の密度が小さく更に絶縁膜中に存在する欠陥も
多く、その結果薄膜トランジスタの表面電荷密度が約I
X 1012cm−2と大きくなり、信頼性を著しく
低下させてしまっていた。更に熱CVD法は、基板をセ
ットする治具や、チャンバーに付着したS i 02の
膜質が悪く、容易に剥離してパーティクルが発生し、そ
の結果形成したゲート絶縁膜にピンホールが生じ、薄膜
トランジスタの欠陥の原因となっていた。
た絶縁膜の密度が小さく更に絶縁膜中に存在する欠陥も
多く、その結果薄膜トランジスタの表面電荷密度が約I
X 1012cm−2と大きくなり、信頼性を著しく
低下させてしまっていた。更に熱CVD法は、基板をセ
ットする治具や、チャンバーに付着したS i 02の
膜質が悪く、容易に剥離してパーティクルが発生し、そ
の結果形成したゲート絶縁膜にピンホールが生じ、薄膜
トランジスタの欠陥の原因となっていた。
本発明は、このような問題点を解決するものであり、そ
の目的とするところは、信頼性の高い薄膜トランジスタ
を大面積にわたり、低欠陥で提供することにある。
の目的とするところは、信頼性の高い薄膜トランジスタ
を大面積にわたり、低欠陥で提供することにある。
[課題を解決するための手段]
本発明の薄膜i・ランジスクは、ゲート絶縁膜なECR
プラズマCVD法で形成した第一の絶縁膜と、熱CVD
法で形成した第二の絶縁膜の二層構造としたことを特徴
とする。
プラズマCVD法で形成した第一の絶縁膜と、熱CVD
法で形成した第二の絶縁膜の二層構造としたことを特徴
とする。
〔実 施 例1
以下実施例に基づいて、本発明の詳細な説明する。第1
図に本発明による薄膜トランジスタの製造方法を示す。
図に本発明による薄膜トランジスタの製造方法を示す。
第1図に示す様に、ガラス、石英、サファイア等の絶縁
基板101上にドナーあるいはアクセプタとなる不純物
を添加した多結晶シリコン、非晶質シリコン等のシリコ
ン薄膜から成るソース電極102及びドレイン電極10
3を減圧CVD法プラスマCVD法等のCVD法により
形成する。
基板101上にドナーあるいはアクセプタとなる不純物
を添加した多結晶シリコン、非晶質シリコン等のシリコ
ン薄膜から成るソース電極102及びドレイン電極10
3を減圧CVD法プラスマCVD法等のCVD法により
形成する。
その膜厚は500〜5000Aが望ましい。次に多結晶
シリコンあるいは非晶質シリコン等のシリコン薄膜から
成る半導体層104を減圧CVD法、プラズマCVD法
等のCVD法により形成する。その膜厚は2000Å以
下が望ましい。次に金属、透明導電膜等から成るソース
配線105及びドレイン配線106をスパッタ法あるい
は真空蒸着法により形成する。次にECRプラズマCV
D法によりSiO□、SiN2等の第1のゲート絶縁I
I@107を形成する。使用した装置の概略を第3図に
示す。主要部は、プラズマ室303と試料室310で構
成され、プラズマ室303に石英窓311を返して、同
波数2.45GHz、パワー600Wのマイクロ波30
7が、外周の磁気コイル305により磁界が供給できる
。プラズマ室内でマイクロ波と磁界の相互作用で発生し
た高粘性プラズマとイオン流304は発数ER界によっ
て試料室310へ輸送され、気相反応・表面反応を経て
、絶縁基板301上に膜が形成される。SiC2を形成
する場合ガスライン306より15SCCMの酸素ガス
が、ガスライン308より6SCCMのS i H4ガ
スを供給した。この時の圧力は、60X10−’Tor
rで、形成速度は約670人/minであった。その膜
厚は100〜1000人が望ましい。試料室302に固
定させた基板301は、高粘性プラズマとイオン流の衝
撃効果により、低温で良質の膜が得られる。一方ECR
プラズマCVD法により成膜した膜は高粘性プラズマ流
の強い方向性の中心に、段差側壁部にほとんど膜が形成
されないかあるいは衝く薄い膜か形成されても脆弱であ
った。この結果ゲート電極109とソース電極102あ
るいはドレイン電極103とのゲート耐圧低下、リーク
電流の増大を招いていた。
シリコンあるいは非晶質シリコン等のシリコン薄膜から
成る半導体層104を減圧CVD法、プラズマCVD法
等のCVD法により形成する。その膜厚は2000Å以
下が望ましい。次に金属、透明導電膜等から成るソース
配線105及びドレイン配線106をスパッタ法あるい
は真空蒸着法により形成する。次にECRプラズマCV
D法によりSiO□、SiN2等の第1のゲート絶縁I
I@107を形成する。使用した装置の概略を第3図に
示す。主要部は、プラズマ室303と試料室310で構
成され、プラズマ室303に石英窓311を返して、同
波数2.45GHz、パワー600Wのマイクロ波30
7が、外周の磁気コイル305により磁界が供給できる
。プラズマ室内でマイクロ波と磁界の相互作用で発生し
た高粘性プラズマとイオン流304は発数ER界によっ
て試料室310へ輸送され、気相反応・表面反応を経て
、絶縁基板301上に膜が形成される。SiC2を形成
する場合ガスライン306より15SCCMの酸素ガス
が、ガスライン308より6SCCMのS i H4ガ
スを供給した。この時の圧力は、60X10−’Tor
rで、形成速度は約670人/minであった。その膜
厚は100〜1000人が望ましい。試料室302に固
定させた基板301は、高粘性プラズマとイオン流の衝
撃効果により、低温で良質の膜が得られる。一方ECR
プラズマCVD法により成膜した膜は高粘性プラズマ流
の強い方向性の中心に、段差側壁部にほとんど膜が形成
されないかあるいは衝く薄い膜か形成されても脆弱であ
った。この結果ゲート電極109とソース電極102あ
るいはドレイン電極103とのゲート耐圧低下、リーク
電流の増大を招いていた。
次に、常圧CVD法、あるいは減圧CVD法等の熱CV
D法により、5in)2.SiN等の第一のゲート絶縁
膜108を形成する。その膜厚は500〜2000人が
望ましい。一般に熱CVD法は数十ミリトールから大気
圧の高い圧力て膜形成が可能なためステップ力バレイシ
も良好であり、段差側壁部にも平坦部と同様に膜が形成
される。
D法により、5in)2.SiN等の第一のゲート絶縁
膜108を形成する。その膜厚は500〜2000人が
望ましい。一般に熱CVD法は数十ミリトールから大気
圧の高い圧力て膜形成が可能なためステップ力バレイシ
も良好であり、段差側壁部にも平坦部と同様に膜が形成
される。
最後に、不純物を含むシリコン膜、金属、透明導電膜等
より成るゲート電極109をCVD法、スパッタ法、蒸
@法により形成する。
より成るゲート電極109をCVD法、スパッタ法、蒸
@法により形成する。
この様に製造された薄膜トランジスタは、ソス電極10
2及びドレイン電極103のエツチング断面形状に影響
されることなく、表面電荷密度が小さい良好なMO5界
面と、十分なゲート耐圧が得られる。これは特に30U
m角以上の大面積基板を用いた場合ソース電極、ドレイ
ン電極、半導体層等の断面形状を精密に制御しなくても
、良好なMO5界面と十分に大きなゲート耐圧を同時に
両立でき、従来用いられていた、ウェットエッチ法、ド
ライエッチ法をそのまま大面積基板に適用できる。
2及びドレイン電極103のエツチング断面形状に影響
されることなく、表面電荷密度が小さい良好なMO5界
面と、十分なゲート耐圧が得られる。これは特に30U
m角以上の大面積基板を用いた場合ソース電極、ドレイ
ン電極、半導体層等の断面形状を精密に制御しなくても
、良好なMO5界面と十分に大きなゲート耐圧を同時に
両立でき、従来用いられていた、ウェットエッチ法、ド
ライエッチ法をそのまま大面積基板に適用できる。
更に、ゲート絶縁膜を二層構造としたため、ゲート絶縁
膜に存在するピンホールが、同一場所に発生する確率は
無視でき、大幅にゲート記録膜のショートに起因する欠
陥を低減できる。
膜に存在するピンホールが、同一場所に発生する確率は
無視でき、大幅にゲート記録膜のショートに起因する欠
陥を低減できる。
更に、ECRプラズマCVD法により形成するゲート絶
縁膜は、絶縁膜を形成する。前に、5×10−’Tor
r以下の高真空とし、膜の形成も10−’Torr台で
形成するため、形成されたゲート絶縁膜中の不純物が極
めて少なく、その結果薄膜トランジスタの表面電荷密度
も熱CVD法の1/3〜1/10と小さな値となり、薄
膜トランジスタの信頼性を大幅に向上できる。
縁膜は、絶縁膜を形成する。前に、5×10−’Tor
r以下の高真空とし、膜の形成も10−’Torr台で
形成するため、形成されたゲート絶縁膜中の不純物が極
めて少なく、その結果薄膜トランジスタの表面電荷密度
も熱CVD法の1/3〜1/10と小さな値となり、薄
膜トランジスタの信頼性を大幅に向上できる。
本発明の薄膜トランジスタの特性を第4区に示す。横軸
はゲート電圧V。3、縦軸はドレイン電流工。の対数値
である。ドレイン電圧Vosは4V。
はゲート電圧V。3、縦軸はドレイン電流工。の対数値
である。ドレイン電圧Vosは4V。
チャネルTt、チャネル幅ともに10μmである。
半導体層には多結晶シリコンを用いその膜厚は200人
、ゲート絶縁膜はSiO□を用いてその膜厚はl 50
0Aである。破線は従来の熱CV D法によりゲート絶
縁膜を形成した薄膜トランジスタ、実線は本発明のEC
RプラズマCVDにより形成した薄膜トランジスタであ
る。第4図から明らかな様に表面電荷密度が減少したた
め、ゲート電圧Ovてのドレイン電流工。が約4個小さ
くなり、サブスレショルド領域での立上りも急峻となり
、特性が向上している。この結果液晶デイスプレィに応
用した場合低電圧駆動が可能となり、コントラスト比の
大きい高画質のデイスプレィが実現できる。
、ゲート絶縁膜はSiO□を用いてその膜厚はl 50
0Aである。破線は従来の熱CV D法によりゲート絶
縁膜を形成した薄膜トランジスタ、実線は本発明のEC
RプラズマCVDにより形成した薄膜トランジスタであ
る。第4図から明らかな様に表面電荷密度が減少したた
め、ゲート電圧Ovてのドレイン電流工。が約4個小さ
くなり、サブスレショルド領域での立上りも急峻となり
、特性が向上している。この結果液晶デイスプレィに応
用した場合低電圧駆動が可能となり、コントラスト比の
大きい高画質のデイスプレィが実現できる。
イメージセンサや3次元集積回路へ応用した場合、低電
圧駆動、低消費電力が実現できる。
圧駆動、低消費電力が実現できる。
[発明の効果]
本発明は次のようなすぐれた効果を有する。第1に、従
来用いられていたウェットエッチ法、ドライエッチ法を
そのまま30cm角以上の大面積に適用しても、良好な
MO5界面と、十分に大きなゲート耐圧を同時に両立で
きる。
来用いられていたウェットエッチ法、ドライエッチ法を
そのまま30cm角以上の大面積に適用しても、良好な
MO5界面と、十分に大きなゲート耐圧を同時に両立で
きる。
第2に、薄膜トランジスタの表面電荷密度が1x 10
−” cm−2〜3x 10−Ncm−2と少なく、信
頼性を大幅に向上できる。
−” cm−2〜3x 10−Ncm−2と少なく、信
頼性を大幅に向上できる。
第3にECRプラズマCVD法は原理的にパティクルの
発生が少なく、ピンホール等の欠陥のないゲート絶縁膜
が容易に得られ、薄膜トランジスタの低欠陥化が実現で
きる。
発生が少なく、ピンホール等の欠陥のないゲート絶縁膜
が容易に得られ、薄膜トランジスタの低欠陥化が実現で
きる。
第4に、薄膜トランジスタの電気特性が向上し、低電圧
駆動が可能で高コントラスト比の液晶デイスプレィが実
現できる。
駆動が可能で高コントラスト比の液晶デイスプレィが実
現できる。
以上のように、本発明の薄膜トランジスタは数多くの優
れた効果を有するものであり、その応用範囲は、デイス
プレィ用のアクティブマトリックス基板やその周辺回路
、イメージセンサ、3次元集積回路等多岐にわたる。
れた効果を有するものであり、その応用範囲は、デイス
プレィ用のアクティブマトリックス基板やその周辺回路
、イメージセンサ、3次元集積回路等多岐にわたる。
第1図は本発明の薄膜トランジスタの製造方法を示した
断面図。 第2図は従来の薄膜トランジスタの構造を示しくa)は
上視図、(b)は断面図。 第3図はECRプラズマCVD装置の概略図。 第4図は薄膜トランジスタの特性を示すグラフ。 101 、201. 102、202 ・ 103、203 ・ 104、206 ・ 105、204 ・ 106、205 ・ 107、207 ・ 108 ・ 109、304 110、208 303 ・ ・ ・ ・ 絶縁基板 ・ソース電極 ドレイン電極 ・半導体層 ソース配線 ドレイン配線 ゲート絶縁膜 高活性プラズマ イオン流 ゲート電極 ・プラズマ室 305 ・ ・ 306、308 ・ ・ 307 ・ ・ ・ ・ 309 ・ ・ ・ ・ ・ 310 ・ ・ ・ ・ ・ 311 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・・・・磁気コイル ・・・・・ガラライン ・・・・マイクロ波 ・・・・・真空排気 ・・・・・試料室 ・・・・・石英窓 以
断面図。 第2図は従来の薄膜トランジスタの構造を示しくa)は
上視図、(b)は断面図。 第3図はECRプラズマCVD装置の概略図。 第4図は薄膜トランジスタの特性を示すグラフ。 101 、201. 102、202 ・ 103、203 ・ 104、206 ・ 105、204 ・ 106、205 ・ 107、207 ・ 108 ・ 109、304 110、208 303 ・ ・ ・ ・ 絶縁基板 ・ソース電極 ドレイン電極 ・半導体層 ソース配線 ドレイン配線 ゲート絶縁膜 高活性プラズマ イオン流 ゲート電極 ・プラズマ室 305 ・ ・ 306、308 ・ ・ 307 ・ ・ ・ ・ 309 ・ ・ ・ ・ ・ 310 ・ ・ ・ ・ ・ 311 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・・・・磁気コイル ・・・・・ガラライン ・・・・マイクロ波 ・・・・・真空排気 ・・・・・試料室 ・・・・・石英窓 以
Claims (1)
- 絶縁基板上にソース電極及びドレイン電極と、該ソー
ス電極と該ドレイン電極を結ぶ半導体層と該半導体層を
被覆するゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜を介して設け
られたゲート電極を具備する薄膜トランジスタにおいて
、該ゲート絶縁膜を電子サイクロトロン共鳴プラズマC
VD法(以下ECRプラズマCVD法と呼ぶ)で形成し
た第一の絶縁膜と、熱CVD法で形成した第二の絶縁膜
の二層構造としたことを特徴とする薄膜トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15016090A JPH0442577A (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | 薄膜トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15016090A JPH0442577A (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | 薄膜トランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0442577A true JPH0442577A (ja) | 1992-02-13 |
Family
ID=15490818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15016090A Pending JPH0442577A (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | 薄膜トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0442577A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100323736B1 (ko) * | 1995-08-31 | 2002-08-14 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 박막트랜지스터및그제조방법 |
| KR100343307B1 (ko) * | 1996-06-20 | 2002-08-22 | 가부시끼가이샤 도시바 | 박막 트랜지스터의 제조방법 |
-
1990
- 1990-06-08 JP JP15016090A patent/JPH0442577A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100323736B1 (ko) * | 1995-08-31 | 2002-08-14 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 박막트랜지스터및그제조방법 |
| KR100343307B1 (ko) * | 1996-06-20 | 2002-08-22 | 가부시끼가이샤 도시바 | 박막 트랜지스터의 제조방법 |
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