JPH07318977A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 動作特性の良好な多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタ素子を用いたアクティブマトリックス型の液晶表
示装置およびその製造方法を提供する。 【構成】 第１の熱酸化処理の後に、第１の熱酸化処理
よりもさらに高温の（1050℃乃至1150℃）第２の熱酸化
処理を施すことによって形成される第２の酸化膜５０４
は、第１の熱酸化処理で形成した20ｎｍの膜厚の酸化膜
５０２に覆われた多結晶シリコン材料層５０１上面から
その内側へと進行していくので、十分な膜厚を得ること
ができるとともに、酸化されずに残った多結晶シリコン
材料層５０１つまり活性層５の上面は第１の酸化処理で
形成された第１の酸化膜５０２によって被覆され保護さ
れているので窒素ガスと反応することを避けることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置およびその
製造方法に係り、特に多結晶シリコンを活性層として用
いた薄膜トランジスタを備えたアクティブマトリックス
型の液晶表示装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、各種情報処理機器のデ
ィスプレイデバイスとして、あるいはポータブルテレビ
や壁掛けテレビなどの画像表示装置として好適なデバイ
スである。液晶表示装置の中でも特にｐ−Ｓｉ（多結晶
シリコン）を活性層に用いた薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ；Thin Film Transistor）素子をスイッチング素子と
して画素部に設けたいわゆるアクティブマトリックス型
の液晶表示装置の開発が盛んに行なわれている。また、
このｐ−Ｓｉを液晶駆動回路に用いるいわゆる駆動回路
一体型の液晶表示装置の研究・開発も進められている。

【０００３】特に上記のｐ−ＳｉＴＦＴを用いた駆動回
路一体型の液晶表示装置は、装置の小型化および低消費
電力化に優れることから、投射型液晶表示装置（液晶プ
ロジェクタ）に好適なものとして開発されている。

【０００４】このようなアクティブマトリックス型の液
晶表示装置において、薄膜トランジスタの特性および信
頼性を向上させるため、一般にゲート絶縁膜としては、
活性層の表面に熱酸化処理を施し熱酸化膜を形成したも
のを用いている。このゲート酸化膜は、活性層の形成材
料であるｐ−Ｓｉを、高温の酸化雰囲気中で熱酸化処理
して形成しているため、このゲート酸化膜と活性層との
界面での欠陥が少なく、またそのゲート酸化膜も不純物
の含有が少ないなどの長所がある。また熱酸化処理が高
温工程であるため熱酸化処理を施す対象である活性層自
体のｐ−Ｓｉの固相成長もさらに進行して、活性層の結
晶性もさらに向上するという利点もある。このため、初
期特性および信頼性の点で、成膜法でゲート絶縁膜を形
成した場合と比べて優れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように活性層表面を熱酸化してゲート酸化膜を形成する
場合、出来上がった薄膜トランジスタ素子としての耐圧
特性が良好でないという問題がある。

【０００６】これは、図６に一例を示すように、ガラス
基板などの透明絶縁性基板６０１上に活性層６０２が形
成されており、その上側の主面６０２ａおよび側面（端
面）６０２ｂにゲート酸化膜６０３が形成されている
が、このときゲート酸化膜６０３の断面の形状は活性層
６０２の上面部分と端面部分との繋がり部分の膜厚が極
めて薄くなり、その下の活性層６０２の上面６０２ａと
端面６０２ｂとが繋がるエッジ部分６０４が極めて鋭い
断面形状となり、この部分で電気的耐圧特性が電界の集
中等に起因して低下するものと考えられる。また、活性
層６０２の端部下面が反り返って、基板面から剥離し、
この部分の活性層６０２が脆弱なものとなり、薄膜トラ
ンジスタ素子の不良の原因となるという問題がある。

【０００７】さらには、上記のような熱酸化に伴なって
活性層６０２とゲート酸化膜６０３との界面に層間応力
が発生し、この応力によって絶縁性の低下あるいは物理
的クラックの発生や、パターン再現性の低下といった問
題が活性層６０２やゲート絶縁層６０３に生じるという
問題がある。

【０００８】また、活性層にその表面から熱酸化処理を
施す際、温度上昇に伴なう成膜レートの上昇を抑えて適
度な膜厚にゲート酸化膜６０３を形成するために、酸化
雰囲気として用いるガスを窒素ガスで稀釈している。と
ころが、例えば1100℃以上もの高温で熱酸化処理を施す
と、その稀釈ガスとしての窒素と活性層６０２のシリコ
ンとの反応が始まり、活性層６０２の表面に窒化膜が形
成されてしまい、この窒化膜が後工程における水素パッ
シベーション等の際に活性層６０２の水素化を妨げると
いう問題を生じる。さらにまた、前述の酸化に伴なう層
間応力によっても、水素パッシベーションの際の水素化
が妨げられるという問題も生じる。

【０００９】その結果、ゲート絶縁層の耐圧特性が低く
信頼性および耐久性に欠け、かつ水素パッシベーション
が有効に行なわれないのでスイッチング素子としての薄
膜トランジスタ素子の動作特性が低く画像表示性能が低
いという問題がある。

【００１０】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたもので、その目的は、活性層上面のシリコン
材料層を熱酸化してゲート絶縁層を形成する薄膜トラン
ジスタを備えた液晶表示装置において、電気的耐圧特性
が良好で水素パッシベーションを妨げることなく行なう
ことができ、初期特性および信頼性に優れかつ動作特性
の良好な多結晶シリコン薄膜トランジスタ素子を用いた
アクティブマトリックス型の液晶表示装置およびその製
造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の液晶表示装置は、対向電極に液晶を介して
対向配置された画素電極と、該画素電極に印加する電圧
をスイッチングするスイッチング素子として用いられる
多結晶シリコンから形成された活性層を有する薄膜トラ
ンジスタ素子とを備えた液晶表示装置において、前記薄
膜トランジスタ素子の活性層と該活性層を覆うように形
成された酸化膜との界面の組成が窒素化合物を含有する
ことなく、かつ前記活性層が島状にパターニングされ、
前記活性層の前記界面から端面にかけての形状が曲面的
に連続していることを特徴としている。

【００１２】また、その製造方法は、絶縁性基板上に多
結晶シリコン材料層を形成し、該材料層をパターニング
して素子分離を行なう工程と、前記素子分離された多結
晶シリコン材料層の表面から熱酸化を施して、希釈ガス
を用いること無く前記多結晶シリコン材料層の層厚の途
中まで酸化して第１の酸化膜を形成する第１の熱酸化処
理工程と、前記第１の熱酸化処理工程に続いて、稀釈ガ
スを用いて前記第１の熱酸化処理よりも高い温度で前記
多結晶シリコン材料層および前記第１の酸化膜に対して
熱酸化を施して、前記多結晶シリコン材料層の前記第１
の酸化膜との界面から熱酸化をさらに深く前記多結晶シ
リコン材料層の層厚の途中まで進めてゆき前記第２の酸
化膜を形成するとともに、酸化せずに残した部分の多結
晶シリコン材料層を用いて活性層を形成しつつ、前記第
１の酸化膜および前記多結晶シリコン材料層の少なくと
も上層部を流動化させて前記活性層の端面と主面とが曲
面的に連続するような形状に変化させる第２の熱酸化処
理工程と、前記活性層のチャネル領域を前記ゲート酸化
膜を介して覆うように、ゲート電極を形成する工程と、
前記活性層の前記チャネル領域の一方の脇にはソース領
域を、他方の脇にはドレイン領域をそれぞれ形成する工
程と、前記ゲート酸化膜および前記ゲート電極を覆うよ
うに層間絶縁層を形成する工程と、前記層間絶縁層にコ
ンタクトホールを穿設し、該コンタクトホールを通って
一端が前記ソース領域または前記ドレイン領域に接続さ
れる画素電極を一画素ごとに形成して、ＴＦＴアレイ基
板を得る工程と、第２の絶縁性基板上に対向電極を形成
して対向基板を得る工程と、前記ＴＦＴアレイ基板と前
記対向基板とを間隙を有して対向配置し周囲を封止して
前記間隙に液晶層を注入・封止する工程とを含むことを
特徴としている。

【００１３】あるいは、上記の製造方法において、前記
ゲート酸化膜を形成するにあたり、前記第１の熱酸化処
理を800 ℃乃至900 ℃の温度で行ない、前記第２の熱酸
化処理を1050℃乃至1150℃の温度で行なうことを特徴と
している。

【００１４】なお、前記のゲート酸化膜の表面の粗さと
しては、表面の微妙な凹凸が5 ｎｍ以内の凹凸であるこ
とが望ましい。

【００１５】また、上記の熱酸化時に用いられる酸化ガ
スとしては、実際的には例えばＯ_xあるいはＨＣｌ等を
好適に用いることができる。そしてこれらを稀釈ガスと
して窒素ガスで稀釈して第２の熱酸化処理に用いること
ができる。

【００１６】また、ゲート酸化膜の厚さとしては、実用
的には一般的に70ｎｍ以上の厚さに形成することが好ま
しい。ただしこのような具体的な使用については、それ
が用いられる薄膜トランジスタ素子および液晶表示装置
の動作特性等によって種々適宜に変更すればよい。その
膜厚の制御は反応時間やガスの濃度等を制御することに
より簡易に正確に行なうことができる。

【００１７】

【作用】薄膜トランジスタの製造においては、一般にＭ
ＯＳのプロセスの低温化が進み、そのゲート酸化膜の形
成は従来から900 ℃程度で行なわれることが多い。この
ようなゲート酸化膜の900 ℃程度の低温での熱酸化形成
法を多結晶シリコン薄膜トランジスタにも応用すること
が従来から行なわれていた。しかしこの方法では、前述
したようにゲート耐圧が良好ではないという問題があっ
た。

【００１８】そこで、酸化温度をさらに引き上げて約10
00℃以上にすれば、上述のようなゲート耐圧の問題は改
善されると考えられる。しかしこの場合には、薄膜トラ
ンジスタとしての動作特性の向上を図るために活性層に
水素化を施す際に、その水素化の効果が十分に得られな
いという問題が新たに生じた。この原因としては、次の
2つの原因が考えられた。

【００１９】第１の原因としては、1000℃乃至1100℃で
の酸化を行なう際には酸化時の温度上昇に伴なう成膜レ
ートの上昇を制御するために、酸化ガスを窒素ガスで稀
釈して用いている。ところが、約1100℃もの高温雰囲気
においては、その稀釈ガスとしての窒素ガスとシリコン
材料層との間で反応が起こり、活性層の表面を覆うよう
に窒化シリコン膜が形成されて、この窒化シリコン膜が
水素パッシベーションの際の水素の活性層への拡散を妨
げることになる。

【００２０】また第２の原因としては、上述のような高
温雰囲気中での酸化に伴なう製造プロセス中に活性層と
ゲート酸化膜との間に層間応力が生じて、その層間応力
によって圧力の高い領域が形成され、その部分で水素化
が阻まれて十分な水素パッシベーションの効果が得られ
ないことになる。上記のような原因を本発明者は究明し
た。

【００２１】そこで本発明においては、ゲート酸化膜の
熱酸化工程を例えば 900℃程度の温度の第１の熱酸化処
理とさらに高温の例えば1100℃程度の温度の第２の熱酸
化処理との 2段階に分けて行なう。

【００２２】すなわち、まず第１段階として、900 ℃程
度の温度で窒素稀釈ガスを用いることなく熱酸化処理を
施す。従ってこの第１段階では形成される酸化膜および
その酸化膜と酸化されずに残っているシリコン材料層と
の界面に窒化シリコン膜が形成されることを防ぐことが
できる。ただしこの第１段階では従来の一般的な製造プ
ロセスと同様に活性層の端部が尖鋭なエッジ状となり、
その部分のゲート酸化膜の膜厚が極めて薄くなりゲート
耐圧が低い。

【００２３】そこで、上記の第１の熱酸化処理工程の後
に、第２段階の熱酸化として酸化温度を約1100℃程度
（1050〜1150℃）に上昇させて窒素稀釈ガスを用いつつ
熱酸化雰囲気中で酸化処理を施す。このとき、窒素稀釈
ガスを含んだ熱酸化雰囲気は、第１段階で既にシリコン
材料層（後に活性層となる部分）の上を覆うように酸化
膜が形成されているので、直接にはシリコン材料層に接
することがないため、そのシリコン材料層が窒素化され
ることを防ぐことができる。そしてこのような高温加熱
によって酸化膜自体が流動性を持ち膜厚が均一化されて
層間応力も解消され、また酸化が進行してゲート酸化膜
として十分な膜厚が得られるとともに活性層端部（エッ
ジ部分）の角が取れて曲面状にされ、その部分のゲート
酸化膜も十分な膜厚にすることができる。

【００２４】このとき、窒素稀釈ガスの窒素は酸化膜の
表面から上層部分に止まり高濃度に取り込まれて、その
下層のシリコン材料層（活性層）に近い部分にはほとん
ど到達することはないので、ゲート絶縁層の層中におい
て上層と下層で窒素濃度の分布に偏り（差）が生じるこ
とになる。そしてそのゲート酸化膜に覆われたシリコン
材料層（活性層）に対しては窒素は拡散されずシリコン
材料のままで残すことができるので、後に活性層に対し
て水素パッシベーションを行なう際に、活性層への水素
の侵入を妨げることなく、効果的な水素パッシベーショ
ンを行なうことができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明に係る液晶表示装置の一実施例
を、図面に基づいて詳細に説明する。

【００２６】図１は、本発明に係る液晶表示装置のＴＦ
Ｔアレイ基板におけるＴＦＴ部分の構造を示す図であ
る。なお、以降の説明においては説明の簡潔化のため
に、本発明の主要部分であるＴＦＴの構造を中心として
説明する。

【００２７】石英基板１上にチャネル領域２とその両脇
に形成されたドレイン領域３、ソース領域４を備えた活
性層５が形成されている。そしてこの活性層５表面を覆
うようにゲート酸化膜６が形成されている。さらにこの
ゲート酸化膜６を介してチャネル領域２の上を覆うよう
にゲート電極７が形成されている。ここで活性層５は多
結晶シリコン材料層をパターニングして形成されてい
る。そしてドレイン領域３およびソース領域４は、多結
晶シリコン材料層に不純物をドープして低抵抗化するこ
とにより形成されている。チャネル領域２はゲート電極
７によってセルフアラインでマスクされて、ドレイン領
域３およびソース領域４にドープされたイオンがチャネ
ル領域２にはドープされないようにして、真性半導体あ
るいはそれに近い材質として形成されている。またゲー
ト酸化膜６は活性層５の材料である多結晶シリコン材料
層の上面から本発明に係る熱酸化処理を施して形成され
た酸化膜である。このゲート酸化膜６は、膜の上層と下
層で含有する窒素の濃度に分布（差）を有しており、か
つその端面と上面（主面）との繋がりが曲面的に連続す
るような形状に形成されており、また十分な膜厚（本実
施例では70ｎｍ）に形成されている。

【００２８】そしてゲート酸化膜６およびゲート電極７
および石英基板１の上をほぼ全面を覆うように第１の層
間絶縁層８が形成されている。この第１の層間絶縁層８
にコンタクトホール９が穿設されて活性層５のドレイン
領域３が露出されるようにコンタクトホール９が穿設さ
れている。そしてこのコンタクトホール９を通ってドレ
イン領域３に接触し外部の配線と接続をとるための金属
配線１０が形成されている。そしてこれらほぼ全面を覆
うように第２の層間絶縁層１１が形成されている。この
第２の層間絶縁層１１および前記の第１の層間絶縁層８
には、ソース領域４を露出させるコンタクトホール１２
が穿設されており、このコンタクトホール１２を通って
画素電極１３の端部がソース領域４に接続されている。
この画素電極１３は各画素領域ごとに形成されて一画素
ずつを構成する。

【００２９】このようなＴＦＴ部分および画素電極等が
形成されたＴＦＴアレイ基板１４の表示領域（画面）部
分の周辺に液晶駆動回路１５および接続配線１６等が形
成され、さらにこのＴＦＴアレイ基板１４と対向電極１
７が形成された対向基板１８とを間隙保持材１９を用い
て間隙を有してほぼ平行に対向配置し、その間隙に液晶
層２０を封入・挟持させて本発明に係る液晶表示装置の
主要部が構成されている。この本発明に係る液晶表示装
置の全体的な構造を図２に示す。

【００３０】次に本発明に係る液晶表示装置の製造方法
についてＴＦＴ部分を中心として説明する。

【００３１】石英基板１の上にＳｉ₂ Ｈ₆ を原料ガスと
して用いて、アモルファスシリコン膜を減圧ＣＶＤ法に
よって成膜する。その後、600 ℃の温度で前記のアモル
ファスシリコンに固相成長を行ない多結晶シリコンを形
成する。この多結晶シリコンの結晶粒径はほぼ2 μｍで
ある。このようにして形成された多結晶シリコン材料層
を島状に所定のパターンに加工して活性層５を得る。

【００３２】その後、上記の多結晶シリコンからなる活
性層５に表面から第１の熱酸化処理を施す。この第１の
熱酸化処理は、900 ℃の酸化雰囲気中に活性層５が形成
された石英基板１を基板ごと晒すことによって行なう。
その酸化雰囲気の圧力は大気圧に等しいものとした。ま
たこのとき用いたガスはＯ₂ ；18ｌ／ｍｉｎ、塩酸；1.
81ｌ／ｍｉｎを用いた。この第１の熱酸化処理によって
形成した酸化膜の膜厚は20ｎｍである。また酸化されず
に残した活性層５としての多結晶シリコン材料層の厚さ
は約90ｎｍとなった。

【００３３】そしてこの第１の熱酸化処理を施した酸化
炉に石英基板１を基板ごと設置したまま、この酸化炉に
新たに窒素ガス稀釈雰囲気のみを導入して温度を1100℃
に昇温し、さらに酸化雰囲気を導入して、多結晶シリコ
ンからなる活性層５の酸化の深さ（つまり酸化膜の層
厚）をさらに50ｎｍほど進める。このとき用いたガスと
しては、窒素；18ｌ／ｍｉｎ、酸素；1.81／ｍｉｎ、塩
酸0.18ｌ／ｍｉｎを用いた。この第２熱酸化処理を行な
って、前記の第１の熱酸化処理で形成した酸化膜の層厚
と合計して70ｎｍの膜厚の活性層５を得る。この膜厚
は、本発明に係る液晶表示装置に用いるＴＦＴのゲート
酸化膜として適性な膜厚の設定であることは言うまでも
ない。

【００３４】このゲート酸化膜６を形成するための２段
階の熱酸化処理は、次のような働きによってゲート酸化
膜６のゲート耐圧特性を向上することができるのであ
る。

【００３５】すなわち、第１の熱酸化処理においては、
900 ℃程度の雰囲気中で酸化を行なうため稀釈ガスとし
ての窒素ガスが不要となる。従ってこの窒素と図５
（ａ）に示す多結晶シリコン材料層５０１との界面での
反応に起因した窒化シリコン膜の生成を防ぐことができ
る。よって、そのような窒化シリコン膜に起因した活性
層５の水素パッシベーションが十分に行なわれないとい
った従来の問題を解消することができる。このとき、図
５（ａ）に示すように、第１の熱酸化処理によって形成
された第１の酸化膜５０２は、その端面と上主面とが接
合するエッジ部分５０３の膜厚が局所的に非常に薄くな
っている。

【００３６】そこで、この第１の熱酸化処理の後に、第
１の熱酸化処理よりもさらに高温の（1050℃乃至1150
℃）第２の熱酸化処理を施すことによって形成される第
２の酸化膜５０４は、図５（ｂ）に示すように、第１の
熱酸化処理で形成した20ｎｍの膜厚の酸化膜５０２に覆
われた多結晶シリコン材料層５０１の上面からその内側
へと進行していくので、十分な膜厚を得ることができる
とともに、酸化されずに残った多結晶シリコン材料層５
０１つまり活性層５の上面は第１の酸化処理で形成され
た第１の酸化膜５０２によって被覆され保護されている
ので、窒素ガスと反応することを避けることができる。
従って、この第２の熱酸化処理によって成長した第２の
酸化膜５０４と活性層５の表面との界面においては、窒
化シリコン膜が形成されることがなく、理論的にはその
活性層５とゲート酸化膜６との界面での窒素含有量は 0
となる。つまり、窒素はゲート酸化膜６のような酸化膜
中では酸素に比べて拡散速度が遅いので、高々第１の熱
酸化処理で形成された第１の酸化膜５０２の中に拡散す
るのみであり、窒素稀釈ガスを用いない第２の熱酸化処
理で形成された部分の第２の酸化膜５０４までは到達す
ることはない。このため、水素化の疎外となる窒素が活
性層５に侵入することを防ぐことができる。その結果、
ゲート酸化膜６を形成した後にＴＦＴの動作特性を向上
させるための水素パッシベーションを行なう際に、活性
層５のその水素化が十分効果的に行なうことができる。
こうして、本発明に係る液晶表示装置に用いられる薄膜
トランジスタの特性は従来よりも大幅に向上したものと
なり、良好な表示性能を得ることができる。

【００３７】このようにしてゲート酸化膜６を形成した
後、一般的な工程でｐ−ＳｉＴＦＴを形成する。つま
り、例えば加工が容易なＡｌのような金属材料を用いて
ゲート電極７を形成し、さらにこのゲート電極７で覆わ
れたチャネル領域２の両脇の活性層５に不純物イオンを
打ち込んでオーミック接合部を形成し、これをドレイン
領域３およびソース領域４とする。そしてこのようなゲ
ート酸化膜６およびゲート電極７の形成された石英基板
１ほぼ全面を覆うように第１の層間絶縁層８を成膜す
る。この第１の層間絶縁層８は例えばＳｉＯ_x のような
絶縁性材料膜から形成する。そしてこの第１の層間絶縁
層８にコンタクトホール９を穿設して、第１の層間絶縁
層８で覆われていたドレイン領域３を露出させる。この
ときドレイン領域３を露出するようにゲート酸化膜６の
一部分もエッチング等によって除去しておくことはいう
までもない。そしてこのコンタクトホール９を通って露
出しているドレイン領域３の上面に接続する金属配線１
０を形成する。そしてこれらの上ほぼ全面を覆うように
第２の層間絶縁層１１を成膜する。この第２の層間絶縁
層１１も前記の第１の層間絶縁層８と同様の絶縁性材料
膜から形成すればよい。そしてこの第２の層間絶縁層１
１および第１の層間絶縁層８およびゲート酸化膜６にコ
ンタクトホール１２を穿設しそれらによって覆われてい
たソース領域４の上面を露出させる。そしてさらにこの
コンタクトホール１２を通ってソース領域４の上面に接
触するように端部が形成された画素電極１３を形成す
る。この画素電極１３は、例えばＩＴＯのような透明導
電膜を成膜しこれをパターニングして形成することがで
きる。

【００３８】このようにして、多結晶シリコン薄膜トラ
ンジスタをスイッチング素子として用いたＴＦＴアレイ
基板１４が形成される。

【００３９】そして、このＴＦＴアレイ基板１４と対向
基板１８とを対向配置して図２に示したような本発明に
係る液晶表示装置を得ることができる。

【００４０】本発明に係る液晶表示装置の画素部スイッ
チング用ＴＦＴは、図３に示すようにゲート耐圧が40Ｖ
／ｃｍ以上となり、ゲート耐圧特性の優れたものとなっ
た。しかもこのとき、本発明によれば薄膜トランジスタ
素子に対する水素パッシベーションを極めて有効に行な
うことができ、スイッチング素子としての動作の急峻性
が極めて良好なものとなった。

【００４１】比較のため、従来の製造方法によって形成
された液晶表示装置を薄膜トランジスタ素子の動作特性
の図４に示す。図３および図４からも明らかなように、
本発明に係る技術によって製造された液晶表示装置に用
いられる薄膜トランジスタ素子の動作特性は、ゲート電
圧に対するドレイン電流の立上がりが急峻であり、しか
もゲートドレイン間の電圧の違いによるドレイン電流の
シフトが、従来のものに比べて極めて少ない良好な動作
特性を示していることがわかる。

【００４２】これは、本発明においては、ゲート酸化膜
の酸化を２度に分けて行なうことで、第１の酸化によっ
てその下に覆われた活性層界面の窒素化を防いで、活性
層に対する水素パッシベーションを良好に行なうことが
可能となり、かつ第２の酸化によってゲート酸化膜とし
て最も耐圧の弱い部分である活性層の端部すなわち端面
と上面との繋がりの部分が流動化して丸く形成され、そ
の部分で従来はエッジ上にゲート酸化膜が薄くなってい
たものが解消されて十分な膜厚を得られたためと考えら
れる。

【００４３】したがって、本発明に係る液晶表示装置
は、このような十分なゲート耐圧を有するＴＦＴを用い
ているので、製造工程中もしくは製品完成後に静電気の
帯電に起因した薄膜トランジスタの破壊の問題を解消し
て、製造においては歩留まりの向上また製品の使用時に
は信頼性、耐久性の向上を図ることができる。

【００４４】そしてその動作特性は、前述したように水
素パッシベーションが有効に働くことにより、移動度が
高く、かつ急峻なスイッチング特性を得ることができ
る。

【００４５】なお、本発明に係る液晶表示装置の各部位
の形成材料あるいは製造工程中で用いた酸化ガス等の組
成等の種々変更が可能であることは言うまでもない。

【００４６】例えば、酸化ガスとしては上述の他にも、
第１の熱酸化工程においては例えばＯ_x を18ｌ／ｍｉｎ
だけ用いてもよい。またそのガスの使用量としても上述
の実施例のような18ｌ／ｍｉｎには限定されず、用いた
酸化炉の容積や酸化ガスの酸化特性などの諸条件に対応
して適宜変更すればよい。

【００４７】また、第２の熱酸化処理においても、第１
の酸化処理工程で形成した酸化膜およびそれと接する部
分近傍の活性層が良好に流動性を持つような温度、すな
わち多結晶シリコンの場合では1050℃乃至1150℃程度の
高温に加熱処理することができれば、その酸化ガスとし
ては上述の実施例のみには限定されない。この他にも、
例えばＨＣｌを用いないでＯ_x だけを用いてもよい。

【００４８】また酸化膜の膜厚としても、上述のような
70ｎｍのみには限定されない。一般には液晶表示装置と
して用いられる薄膜トランジスタ素子においては上述の
ような70ｎｍ程度かそれ以上の膜厚のゲート絶縁膜を形
成すればよい。この膜厚については、液晶表示装置とし
ての動作特性の要求に対応して適宜に変更すればよい。
この膜厚は、例えば第１および第２の熱酸化処理の処理
時間を制御することで所望の膜厚に形成を変更すること
が可能である。

【００４９】また、以上の実施例においてはｐ−Ｓｉを
活性層に用いた薄膜トランジスタの場合について示した
が、この他にもａ−Ｓｉを活性層に用いたいわゆるボト
ムゲート型のＴＦＴにおいても本発明は適応可能である
ことは言うまでもない。

【００５０】

【発明の効果】以上、詳細な説明で明示したように、本
発明によれば電気的耐圧特性が良好で水素パッシベーシ
ョンを妨げることなく行なうことができ、初期特性およ
び信頼性に優れ、かつ動作特性の良好な多結晶シリコン
薄膜トランジスタ素子を用いて画素部スイッチング素子
さらには液晶駆動回路の動作特性を向上させ、表示品位
の優れたアクティブマトリックス型の液晶表示装置を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置のＴＦＴ部分の構造
の概要を示す図である。

【図２】本発明に係る液晶表示装置の構造の概要を示す
図である。

【図３】本発明に係る液晶表示装置に用いられる薄膜ト
ランジスタ素子の動作特性を示す図である。

【図４】従来の液晶表示装置に用いられる薄膜トランジ
スタ素子の動作特性を比較例として示す図である。

【図５】本発明に係るゲート酸化膜の形成方法およびそ
のゲート耐圧特性が向上する作用を示す図である。

【図６】従来の液晶表示装置に用いられるＴＦＴのゲー
ト酸化膜および活性層を示す図である。

【符号の説明】

１………石英基板 ２………チャネル領域 ３………ドレイン領域 ４………ソース領域 ５………活性層 ６………ゲート酸化膜 ７………ゲート電極 ８………第一の層間絶縁層 ５０１…多結晶シリコン材料層 ５０２…第１の酸化膜 ５０３…エッジ部分 ５０４…第２の酸化膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向電極に液晶を介して対向配置された
   画素電極と、該画素電極に印加する電圧をスイッチング
   するスイッチング素子として用いられる多結晶シリコン
   から形成された活性層を有する薄膜トランジスタ素子と
   を備えた液晶表示装置において、 前記薄膜トランジスタ素子の活性層と該活性層を覆うよ
   うに形成された酸化膜との界面の組成が窒素化合物を含
   有することなく、かつ前記活性層が島状にパターニング
   され、前記活性層の前記界面から端面にかけての形状が
   曲面的に連続していることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 絶縁性基板上に多結晶シリコン材料層を
   形成し、該材料層をパターニングして素子分離を行なう
   工程と、 前記素子分離された多結晶シリコン材料層の表面から熱
   酸化を施して、希釈ガスを用いること無く前記多結晶シ
   リコン材料層の層厚の途中まで酸化して第１の酸化膜を
   形成する第１の熱酸化処理工程と、 前記第１の熱酸化処理工程に続いて、稀釈ガスを用いて
   前記第１の熱酸化処理よりも高い温度で前記多結晶シリ
   コン材料層および前記第１の酸化膜に対して熱酸化を施
   して、前記多結晶シリコン材料層の前記第１の酸化膜と
   の界面から熱酸化をさらに深く前記多結晶シリコン材料
   層の層厚の途中まで進めてゆき前記第２の酸化膜を形成
   するとともに、酸化せずに残した部分の多結晶シリコン
   材料層を用いて活性層を形成しつつ、前記第１の酸化膜
   および前記多結晶シリコン材料層の少なくとも上層部を
   流動化させて前記活性層の端面と主面とが曲面的に連続
   するような形状に変化させる第２の熱酸化処理工程と、 前記活性層のチャネル領域を前記ゲート酸化膜を介して
   覆うように、ゲート電極を形成する工程と、 前記活性層の前記チャネル領域の一方の脇にはソース領
   域を、他方の脇にはドレイン領域をそれぞれ形成する工
   程と、 前記ゲート酸化膜および前記ゲート電極を覆うように層
   間絶縁層を形成する工程と、 前記層間絶縁層にコンタクトホールを穿設し、該コンタ
   クトホールを通って一端が前記ソース領域または前記ド
   レイン領域に接続される画素電極を一画素ごとに形成し
   て、ＴＦＴアレイ基板を得る工程と、 第２の絶縁性基板上に対向電極を形成して対向基板を得
   る工程と、 前記ＴＦＴアレイ基板と前記対向基板とを間隙を有して
   対向配置し周囲を封止して前記間隙に液晶層を注入・封
   止する工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製
   造方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の液晶表示装置の製造方法
   において、 前記ゲート酸化膜を形成するにあたり、前記第１の熱酸
   化処理を800 ℃乃至900 ℃の温度で行ない、 前記第２の熱酸化処理を1050℃乃至1150℃の温度で行な
   うことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。