JP2000097987A - Method for inspecting polycrystalline silicon membrane transistor - Google Patents

Method for inspecting polycrystalline silicon membrane transistor

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JP2000097987A
JP2000097987A JP27201898A JP27201898A JP2000097987A JP 2000097987 A JP2000097987 A JP 2000097987A JP 27201898 A JP27201898 A JP 27201898A JP 27201898 A JP27201898 A JP 27201898A JP 2000097987 A JP2000097987 A JP 2000097987A
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thin film
polycrystalline silicon
silicon thin
film transistor
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Mitsuaki Suzuki
光明 鈴木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an inspecting method capable of accurately inspecting the reliability of a polycrystalline silicon membrane transistor. SOLUTION: The source and drain of a polycrystalline silicon membrane transistor 10b provided in a liquid crystal display are grounded, and a positive voltage of 10 V or higher is impressed to the gate. The polycrystalline silicon membrane transistor 10b is simultaneously maintained at temperatures equal to room temperature or higher for a predetermined time to impress stress. The amount of fluctuation in the threshold values of the polycrystalline silicon membrane transistor 10b prior to and after the impression of such voltage and temperature stress is measured, and its reliability is determined according to the amount of fluctuation in the measured threshold values.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス基板上に形
成された多結晶シリコン薄膜トランジスタの信頼性を検
査する多結晶シリコン薄膜トランジスタの検査方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for testing the reliability of a polycrystalline silicon thin film transistor formed on a glass substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】多結晶シリコン薄膜トランジスタは、ア
モルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタに比ベ
て、電子や正孔の電界効果移動度が大きく、電流ドライ
ブ能力に優れているため、近年、液晶表示装置への適用
が盛んに行われている。そして、多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタは、画素のスイッチング素子のみならず、シ
フトレジスタやアナログスイッチ、バッファ等の周辺駆
動回路にも使用されている。
2. Description of the Related Art Polycrystalline silicon thin film transistors have higher field-effect mobilities of electrons and holes and are superior in current driving capability as compared with thin film transistors using amorphous silicon. The application has been active. Polycrystalline silicon thin film transistors are used not only for switching elements of pixels but also for peripheral driving circuits such as shift registers, analog switches, and buffers.

【0003】しかしながら、周辺駆動回路に多結晶シリ
コン薄膜トランジスタを用いる場合、回路の動作マージ
ンの制約から、画素のスイッチングに求められるものよ
りも数段優れた特性が求められる。例えば、バラツキの
少ない移動度や閾値特性と、それら値の長期間に渡る高
い信頼性とが求められる。
However, when a polycrystalline silicon thin film transistor is used for a peripheral driving circuit, characteristics superior to those required for switching a pixel are required several times due to a limitation of an operation margin of the circuit. For example, mobility and threshold characteristics with little variation and high reliability of these values over a long period of time are required.

【0004】このため、従来より、移動度や閾値の信頼
性を評価するために、多結晶シリコン薄膜トランジスタ
に対して、一定あるいは数種類のサイクルにて電圧スト
レスや温度ストレスを加え、素子の特性変動や劣化の度
合いを調べる、いわゆるBTS試験を実施し、液晶表示
装置の信頼性の評価を実施してきた。
For this reason, conventionally, in order to evaluate the reliability of the mobility and the threshold value, a voltage stress or a temperature stress is applied to the polycrystalline silicon thin film transistor in a fixed or several types of cycles to change the characteristic of the device or to change the characteristics of the device. A so-called BTS test for examining the degree of deterioration has been performed to evaluate the reliability of the liquid crystal display device.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガラス
基板上に形成される多結晶シリコン薄膜トランジスタに
ついては、本発明者の検討によれば、上述したBTS試
験によって必ずしも正確な評価を得ることは限らないこ
とが判明した。例えば、周辺駆動回路に使用されている
Nチャネル型の多結晶シリコン薄膜トランジスタにおい
て、通常、動作時にゲートに印加される電圧は、ソース
またはドレインに印加される電圧に比べ、同じかあるい
は正方向に大きな値となる。そこで、BTS試験の一環
として、多結晶シリコン薄膜トランジスタにゲートスト
レスを印加すると、具体的には、ソースおよびドレイン
を0Vとし、ゲートを20Vに設定し、温度150℃
で、2000秒の間ストレスを印加すると、通常は時間
の経過と共にトランジスタの閾値が正側にややシフトす
る。これは、電圧ストレスをゲートに印加することによ
り生成されたトラップ準位、あるいは既に存在していた
トラップ準位に電子がトラップされ、負の電荷が生じる
こと等により説明される。
However, according to the study of the present inventors, an accurate evaluation is not always obtained by the above-described BTS test for a polycrystalline silicon thin film transistor formed on a glass substrate. There was found. For example, in an N-channel polycrystalline silicon thin film transistor used in a peripheral driving circuit, the voltage applied to the gate during operation is usually the same or larger in the positive direction than the voltage applied to the source or drain. Value. Therefore, when a gate stress is applied to the polycrystalline silicon thin film transistor as a part of the BTS test, specifically, the source and the drain are set to 0 V, the gate is set to 20 V, and the temperature is set to 150 ° C.
When a stress is applied for 2000 seconds, the threshold value of the transistor normally shifts slightly to the positive side as time passes. This is explained by the fact that electrons are trapped in a trap level generated by applying a voltage stress to the gate or a trap level that already exists, and a negative charge is generated.

【0006】ところが、実際にガラス基板上に形成され
たPチャネル型の多結晶シリコン薄膜トランジスタに同
様の電圧ス卜レスを印加した場合、閾値が正にシフトす
ることもあれば負にシフトすることもある。これは、ガ
ラス基板上に形成された多結晶シリコン薄膜トランジス
タにおいては、上述のような正方向への閾値シフトが発
生すると同時に、LSIプロセスでは現在ではほとんど
問題無くなった可動イオン性の閾値シフトが依然問題と
なり、負方向への閾値シフトも無視できないためであ
る。
However, when a similar voltage stress is applied to a P-channel type polycrystalline silicon thin film transistor actually formed on a glass substrate, the threshold value may shift positively or negatively. is there. This is because, in a polycrystalline silicon thin film transistor formed on a glass substrate, a threshold shift in the positive direction occurs as described above, and at the same time, a threshold shift in mobile ionicity, which has been almost no problem in the LSI process, still remains a problem. This is because the threshold shift in the negative direction cannot be ignored.

【0007】この可動イオン性の閾値シフトの発生原因
としては、第1に、多結晶シリコン薄膜トランジスタ
は、LSIに比べて例えば600℃程度と、製造プロセ
スが低温であるため、ゲート酸化膜やその周囲の膜中に
過剰な水素が存在し、これが電圧ストレスの印加により
閾値のシフトに影響を及ぼしているためであると説明さ
れる。
The first cause of the threshold shift of the mobile ionic property is that the polycrystalline silicon thin film transistor has a lower manufacturing process of, for example, about 600 ° C. than the LSI, so that the gate oxide film and its surroundings are not formed. This is because excess hydrogen is present in the film, and this affects the threshold shift due to the application of voltage stress.

【0008】あるいは、第2の理由として、シリコンウ
ェハ等に比較すると、ガラス基板中にはNaなどのアル
カリ元素が存在し、これがトランジスタを形成するプロ
セス中に、ゲート酸化膜やその周囲の膜中に拡散して可
動イオンとなるためであると説明される。
Alternatively, as a second reason, when compared with a silicon wafer or the like, an alkali element such as Na is present in a glass substrate, and during a process of forming a transistor, an alkali element such as Na is present in a gate oxide film or a film around the gate oxide film. This is because the ions are diffused into mobile ions.

【0009】特に、第2の理由によって閾値シフトが生
じている場合、トランジスタ自身、ひいては液晶表示装
置全体の信頼性を保証できない程大きな閾値シフトが生
じる可能性がある。この場合、多結晶シリコン薄膜トラ
ンジスタの製造プロセスを変更し、アルカリ元素による
素子の汚染を防止する必要がある。ところが、上述した
BTS試験では、正方向のシフトと負方向のシフトとの
2つの現象が重なってしまい、多結晶シリコン薄膜トラ
ンジスタの信頼性検査を正確に行うことが困難となる。
この発明は以上の点に鑑みんされたもので、その目的
は、多結晶シリコン薄膜トランジスタの信頼性を正確に
検査可能な検査方法を提供することにある。
In particular, if the threshold shift occurs due to the second reason, there is a possibility that the threshold shift may be so large that the reliability of the transistor itself and thus of the entire liquid crystal display device cannot be guaranteed. In this case, it is necessary to change the manufacturing process of the polycrystalline silicon thin film transistor to prevent the element from being contaminated by an alkali element. However, in the above-described BTS test, two phenomena of a shift in the positive direction and a shift in the negative direction overlap, which makes it difficult to accurately test the reliability of the polycrystalline silicon thin film transistor.
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an inspection method capable of accurately inspecting the reliability of a polycrystalline silicon thin film transistor.

【0010】[0010]

【問題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の検査方法では、ゲートストレスに対する多
結晶シリコン薄膜トランジスタの信頼性を検査するた
め、多結晶シリコン薄膜トランジスタのソースおよびド
レインを接地し、ゲートに上記多結晶シリコン薄膜トラ
ンジスタのチャネルがオフ状態となるような電圧を印加
するとともに、上記多結晶シリコン薄膜トランジスタを
室温以上の温度に一定時間保持し、上記電圧および温度
を印加する前と後とにおける上記多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタの閾値の変動量を測定し、上記測定した閾値
の変動量に応じて信頼性の判定を行うことを特徴として
いる。
In order to achieve the above object, according to the inspection method of the present invention, in order to inspect the reliability of a polysilicon thin film transistor against gate stress, the source and drain of the polysilicon thin film transistor are grounded, A voltage is applied to the gate so that the channel of the polycrystalline silicon thin film transistor is turned off, and the polycrystalline silicon thin film transistor is held at a temperature equal to or higher than room temperature for a certain period of time, before and after the application of the voltage and temperature. The method is characterized in that a variation amount of a threshold value of the polycrystalline silicon thin film transistor is measured, and reliability is determined according to the measured variation amount of the threshold value.

【0011】また、この発明の検査方法によれば、Pチ
ャネル型の多結晶シリコン薄膜トランジスタに対して、
ゲートに10V以上の正バイアスを印加し、BTS試験
を行うことを特徴としている。
According to the inspection method of the present invention, a P-channel type polycrystalline silicon thin film transistor is
A BTS test is performed by applying a positive bias of 10 V or more to the gate.

【0012】Pチャネル型の薄膜トランジスタにおいて
は、通常動作時においては、ゲート電圧として、ソース
またはドレインに比べて正の電圧でしかも10V以上の
電圧が印加されることは無い。
In a P-channel type thin film transistor, during normal operation, a positive voltage compared to the source or drain and a voltage of 10 V or more are never applied as a gate voltage.

【0013】しかし、このような電圧を印加すれば、ト
ラップ準位に電子がトラップされ負の電荷が生じる時に
起こる閾値のシフトと、可動性イオンによる閾値シフト
とが、双方とも閾値の正方向へのシフトとして測定でき
うるため、BTS試験にて許容される閾値シフト量を適
切に選択することにより、多結晶シリコン薄膜トランジ
スタの信頼性を保証することができるものである。
However, when such a voltage is applied, the threshold shift caused when electrons are trapped in the trap level and a negative charge is generated, and the threshold shift caused by mobile ions are both in the positive direction of the threshold. Therefore, the reliability of the polycrystalline silicon thin film transistor can be guaranteed by appropriately selecting the threshold shift amount allowed in the BTS test.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら、この発
明の実施の形態について詳細に説明する。図1および図
2は、液晶表示装置のスイッチング素子、あるいは、周
辺の駆動回路に用いられるPチャネル型およびNチャネ
ル型多結晶シリコン薄膜トランジスタの一例をそれぞれ
示している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. 1 and 2 show an example of a P-channel type and an N-channel type polycrystalline silicon thin film transistor used for a switching element of a liquid crystal display device or a peripheral driving circuit, respectively.

【0015】図1に示すように、Pチャネル型の多結晶
シリコン薄膜トランジスタ10aは、透明な絶縁基板と
してのガラス基板12に窒化シリコン膜14を介して形
成された多結晶シリコン膜からなる導電層16を有し、
この導体層は、N型のチャネル層18、およびチャネル
層を挟むように位置したP型のソール領域20、ドレイ
ン領域22で構成されている。
As shown in FIG. 1, a P-channel type polycrystalline silicon thin film transistor 10a has a conductive layer 16 made of a polycrystalline silicon film formed on a glass substrate 12 as a transparent insulating substrate via a silicon nitride film 14. Has,
The conductor layer includes an N-type channel layer 18, a P-type sole region 20 and a drain region 22 sandwiching the channel layer.

【0016】導電層16上には、酸化シリコンからなる
ゲート絶縁膜24を介して、金属膜からなるゲート電極
26が設けられ、チャネル層18と整列して位置してい
る。また、ゲート電極26およびゲート絶縁膜24を覆
うように絶縁膜28が形成され、更に、絶縁膜28上に
は、コンタクトホールを介してソース領域20に接続さ
れたソース電極30、およびコンタクトホールを介して
ドレイン領域22に接続されたドレイン電極32が形成
されている。
A gate electrode 26 made of a metal film is provided on the conductive layer 16 via a gate insulating film 24 made of silicon oxide, and is located in alignment with the channel layer 18. An insulating film 28 is formed so as to cover the gate electrode 26 and the gate insulating film 24. Further, on the insulating film 28, a source electrode 30 connected to the source region 20 via a contact hole and a contact hole are formed. A drain electrode 32 connected to the drain region 22 via the drain electrode 32 is formed.

【0017】図2に示すように、Nチャネル型の多結晶
シリコン薄膜トランジスタ10bは、P型の多結晶シリ
コン薄膜トランジスタ10aとほぼ同一の構造を有し、
導電層16の構成のみが相違している。すなわち、N型
の多結晶シリコン薄膜トランジスタ10bによれば、導
体層16は、ゲート電極26と対向したP型のチャネル
層34と、チャネル層を挟むように位置したN型のソー
ス領域36およびドレイン領域38と、で構成されてい
る。
As shown in FIG. 2, the N-channel type polycrystalline silicon thin film transistor 10b has substantially the same structure as the P type polycrystalline silicon thin film transistor 10a.
Only the configuration of the conductive layer 16 is different. That is, according to the N-type polycrystalline silicon thin film transistor 10b, the conductor layer 16 includes the P-type channel layer 34 facing the gate electrode 26, and the N-type source region 36 and the drain region located so as to sandwich the channel layer. 38.

【0018】上記構成の多結晶シリコン薄膜トランジス
タを用いた液晶表示装置を製造する場合には、まず、C
VD法にてガラス基板上に窒化シリコン膜およびアモル
ファスシリコン膜を成膜した後、エキシマレーザアニー
ル法等によりアモルファスシリコン膜を結晶化させて多
結晶シリコン薄膜を形成し、これをチャネル領域とする
上述の多結晶シリコン薄膜トランジスタを複数形成す
る。そして、これらの多結晶シリコン薄膜トランジスタ
により、画素のスイッチング素子を構成するとともに、
周辺駆動回路等に用いるN型、およびP型の導電型のト
ランジスタを有するCMOS型のトランジスタを形成す
る。更に、配向膜、保護膜等を形成して液晶表示装置の
アレイ基板を構成する。
When manufacturing a liquid crystal display device using the polycrystalline silicon thin film transistor having the above structure, first, C
After forming a silicon nitride film and an amorphous silicon film on a glass substrate by a VD method, the amorphous silicon film is crystallized by an excimer laser annealing method or the like to form a polycrystalline silicon thin film, which is used as a channel region. Are formed. A switching element of a pixel is constituted by these polycrystalline silicon thin film transistors,
A CMOS transistor including N-type and P-type transistors used for a peripheral driver circuit and the like is formed. Further, an alignment film, a protective film and the like are formed to form an array substrate of the liquid crystal display device.

【0019】一方、他のガラス基板上に遮光膜、対向電
極、カラーフィルタ等を形成して対向基板を構成し、上
記アレイ基板との間に液晶層を挟んで対向配置すること
により、液晶表示パネルを形成する。続いて、液晶表示
パネルにバックライト、駆動回路等を装着することによ
り、液晶表示装置が製造される。
On the other hand, a light-shielding film, a counter electrode, a color filter, and the like are formed on another glass substrate to form a counter substrate, and the liquid crystal display is arranged by interposing a liquid crystal layer between the array substrate and the liquid crystal layer. Form a panel. Subsequently, a liquid crystal display device is manufactured by mounting a backlight, a driving circuit, and the like on the liquid crystal display panel.

【0020】上記液晶表示装置に設けられた多結晶シリ
コン薄膜トランジスタの信頼性検査を行う場合、液晶表
示装置の製造時、アレイ基板の周縁部の不要部分に、信
頼性検査用としての余分な多結晶シリコン薄膜トランジ
スタを形成しておく。そして、シール材を介して対向基
板をアレイ基板に接合した後、上記の不要部分を切断し
て液晶表示装置から切り離し、信頼性を検査するための
検査用多結晶シリコンア薄膜トランジスタを得る。
When the reliability of the polycrystalline silicon thin film transistor provided in the liquid crystal display device is inspected, an unnecessary portion of the peripheral portion of the array substrate is added to the unnecessary portion of the polycrystalline silicon thin film for the reliability inspection when the liquid crystal display device is manufactured. A silicon thin film transistor is formed. Then, after bonding the opposing substrate to the array substrate via the sealing material, the unnecessary portion is cut off and separated from the liquid crystal display device to obtain an inspection polycrystalline silicon thin film transistor for inspecting reliability.

【0021】この検査用多結晶シリコン薄膜トランジス
タは、液晶表示装置の他の多結晶シリコン薄膜トランジ
スタと同一のプロセスにより形成されており、検査用多
結晶シリコン薄膜トランジスタのBTS試験は、液晶表
示装置のストレス試験の代用となり得る。
The polycrystalline silicon thin film transistor for inspection is formed by the same process as other polycrystalline silicon thin film transistors of the liquid crystal display device, and the BTS test of the polycrystalline silicon thin film transistor for inspection is performed by the stress test of the liquid crystal display device. It can be a substitute.

【0022】本実施の形態の検査方法では、上記のよう
に作成した検査用のPチャネル型多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタ10aに対して、ソース電極30およびドレ
イン電極32を接地して0Vとし、また、ゲート電極2
6へ20Vの正の電圧、つまり、通常動作時にPチャネ
ル型多結晶シリコン薄膜トランジスタのゲート電極に印
加される負の電圧と逆の電圧を加える。同時に、多結晶
シリコン薄膜トランジスタ10aを抵抗加熱することに
より、150℃の温度とし、かつ30分間この状態にて
保持することで、多結晶シリコン薄膜トランジスに電圧
ストレスおよび温度ストレスを与えた。なお、ゲート電
極26に印加する正の電圧、つまり、チャネルがオフ状
態となる電圧は、10V以上で絶縁耐圧範囲内を選択す
る。
In the inspection method of the present embodiment, the source electrode 30 and the drain electrode 32 are grounded to 0 V, and the gate voltage is applied to the P-channel polycrystalline silicon thin film transistor 10a for inspection formed as described above. Electrode 2
A positive voltage of 20 V, that is, a voltage opposite to the negative voltage applied to the gate electrode of the P-channel type polycrystalline silicon thin film transistor during normal operation is applied to 6. At the same time, the polycrystalline silicon thin film transistor 10a was heated to 150 ° C. by resistance heating and held in this state for 30 minutes to apply voltage stress and temperature stress to the polycrystalline silicon thin film transistor. Note that the positive voltage applied to the gate electrode 26, that is, the voltage at which the channel is turned off is selected to be 10 V or more and within the withstand voltage range.

【0023】そして、上記ストレスを印加する前後に
て、多結晶シリコン薄膜トランジスタ10aの、ドレイ
ン電流−ゲート電圧特性を測定した。図3は、その測定
結果を示しており、この図から、上記ストレスを印加し
た場合、多結晶シリコン薄膜トランジスタ10aの閾値
が負方向に3.5Vだけシフトしていることが解る。
The drain current-gate voltage characteristics of the polycrystalline silicon thin film transistor 10a were measured before and after the stress was applied. FIG. 3 shows the measurement results, and it can be seen from the figure that when the above-described stress is applied, the threshold value of the polycrystalline silicon thin film transistor 10a is shifted by 3.5 V in the negative direction.

【0024】図4は、複数の異なる製造プロセスにより
形成されたPチャネル型の多結晶シリコン薄膜トランジ
スタに対して上述と同一条件でストレスを印加した場合
において、トランジスタの閾値の変化量を測定した結果
を横軸とし、また、各々の信頼性検査用多結晶シリコン
薄膜トランジスタと同一の多結晶シリコン薄膜トランジ
スタを用いて構成された液晶表示装置に関して、これを
連続動作させた時に、点欠陥や線欠陥、あるいは輝度ム
ラなどの表示品位の低下が発生した時間を縦軸として、
グラフを作成したものである。
FIG. 4 shows the result of measuring the amount of change in the threshold value of a transistor when a stress is applied to a P-channel type polycrystalline silicon thin film transistor formed by a plurality of different manufacturing processes under the same conditions as described above. As for the liquid crystal display device constituted by using the same polycrystalline silicon thin film transistor as the polycrystalline silicon thin film transistor for reliability inspection, the horizontal axis represents the point defect, the line defect, or the luminance when the liquid crystal display device is continuously operated. The vertical axis is the time when the display quality such as unevenness has decreased.
This is a graph created.

【0025】図4から明らかなように、BTS試験によ
る閾値の変化量が大きくなると、短時間でも液晶表示装
置の表示品位が低下してしまうことが判る。この結果に
基づき、1万時間以上の正常動作を保証するために、B
TS試験での閾値のシフト量の絶対値が、0.2V以下
となる液晶表示装置のみを信頼性検査に合格したものと
した。従って、上述した検査結果に基いて、液晶表示装
置を製造する場合には、BTS試験での閾値のシフト量
の絶対値が0.2V以下となるように多結晶シリコン薄
膜トランジスタの製造プロセスを最適化することによ
り、信頼性の優れた多結晶シリコン薄膜トランジスタ、
および液晶表示装置を得ることができる。
As is clear from FIG. 4, when the amount of change in the threshold value in the BTS test increases, the display quality of the liquid crystal display device deteriorates even in a short time. Based on this result, to guarantee normal operation for 10,000 hours or more, B
Only the liquid crystal display device in which the absolute value of the shift amount of the threshold value in the TS test was 0.2 V or less passed the reliability test. Therefore, when manufacturing a liquid crystal display device based on the above inspection results, the manufacturing process of the polycrystalline silicon thin film transistor is optimized so that the absolute value of the shift amount of the threshold in the BTS test is 0.2 V or less. By doing so, a highly reliable polycrystalline silicon thin film transistor,
And a liquid crystal display device.

【0026】図5は、比較のために、Nチャネル型の多
結晶シリコン薄膜トランジスタ10bに対して、上記と
同様のストレス条件にて、特に、Pチャネル型の多結晶
シリコン薄膜トランジスタと同様にソースおよびドレイ
ンに対して正の符号で20Vの電圧をゲート電極に印加
して、BTS試験を行った結果を示している。
FIG. 5 shows, for comparison, the source and drain of the N-channel type polycrystalline silicon thin film transistor 10b under the same stress conditions as described above, particularly, similarly to the P-channel type polycrystalline silicon thin film transistor. Shows the result of performing a BTS test by applying a voltage of 20 V to the gate electrode with a positive sign.

【0027】図5では、図4の測定結果と比較して、閾
値の変化量と、液晶表示装置の表示品位の低下が発生す
る時間との間にあまり明確な依存性は見られていない。
以上のように構成された液晶表示装置の検査方法によれ
ば、Pチャネル型の多結晶シリコン薄膜トランジスタに
ついても、その信頼性を正確に検査することができ、検
査結果に応じて多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造
プロセス、あるいは、その設計を最適化することによ
り、信頼性に優れた多結晶シリコン薄膜トランジスタ、
および液晶表示装置を得ることができる。
In FIG. 5, as compared with the measurement result of FIG. 4, there is not so much apparent dependency between the amount of change in the threshold value and the time when the display quality of the liquid crystal display device deteriorates.
According to the inspection method for a liquid crystal display device configured as described above, the reliability of a P-channel type polycrystalline silicon thin film transistor can be accurately inspected, and the polycrystalline silicon thin film transistor can be inspected according to the inspection result. By optimizing the manufacturing process or its design, highly reliable polycrystalline silicon thin film transistors,
And a liquid crystal display device.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
多結晶シリコン薄膜トランジスタのチャネルがオフ状態
となるような電圧ストレスを印加して検査を行うことに
より、多結晶シリコン薄膜トランジスタの信頼性を正確
に検査可能な検査方法を提供することができ、その結
果、特性変動の量が一定値以下となるように、多結晶シ
リコン薄膜トランジスタの製造プロセス、あるいはその
設計を最適化し、信頼性に優れた多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタ、および液晶表示装置を得ることが可能とな
る。
As described in detail above, according to the present invention,
By performing a test by applying a voltage stress such that the channel of the polycrystalline silicon thin film transistor is turned off, it is possible to provide a test method capable of accurately testing the reliability of the polycrystalline silicon thin film transistor, and as a result, The manufacturing process or the design of the polycrystalline silicon thin film transistor is optimized so that the amount of the characteristic variation is equal to or less than a certain value, and the polycrystalline silicon thin film transistor and the liquid crystal display device having excellent reliability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】液晶表示装置に設けられたPチャネル型の多結
晶シリコン薄膜トランジスタを示す断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a P-channel polycrystalline silicon thin film transistor provided in a liquid crystal display device.

【図2】液晶表示装置に設けられたNチャネル型の多結
晶シリコン薄膜トランジスタを示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an N-channel polycrystalline silicon thin film transistor provided in a liquid crystal display device.

【図3】Pチャネル型薄膜トランジスタの、BTS試験
の前後での、ドレイン電流−ゲート電圧特性の変化を示
すグラフ。
FIG. 3 is a graph showing a change in drain current-gate voltage characteristics of a P-channel thin film transistor before and after a BTS test.

【図4】Pチャネル型の多結晶シリコン薄膜トランジス
タの閾値変動量と、液晶表示装置の表示不良発生時間と
の関係を示すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a threshold fluctuation amount of a P-channel type polycrystalline silicon thin film transistor and a display failure occurrence time of a liquid crystal display device.

【図5】Nチャネル型の多結晶シリコン薄膜トランジス
タの閾値変動量と、液晶表示装置の表示不良発生時間と
の関係を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a threshold variation amount of an N-channel type polycrystalline silicon thin film transistor and a display failure occurrence time of a liquid crystal display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10a…Pチャネル型多結晶シリコン薄膜トランジスタ 10b…Nチャネル型多結晶シリコン薄膜トランジスタ 12…ガラス基板 14…窒化シリコン膜 16…導電層 18…チャネル層 20…ソース領域 22…ドレイン領域 24…ゲート絶縁膜 26…ゲート電極 30…ソース電極 32…ドレイン電極 10a: P-channel type polycrystalline silicon thin film transistor 10b: N-channel type polycrystalline silicon thin film transistor 12: glass substrate 14: silicon nitride film 16: conductive layer 18: channel layer 20: source region 22 ... drain region 24: gate insulating film 26 ... Gate electrode 30 Source electrode 32 Drain electrode

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】透明な絶縁基板上に形成されたNチャネル
型又はPチャネル型の多結晶シリコン薄膜トランジスタ
の信頼性を検査する検査方法において、 上記多結晶シリコン薄膜トランジスタのソースおよびド
レインを接地し、ゲートに上記多結晶シリコン薄膜トラ
ンジスタのチャネルがオフ状態となるような電圧を印加
するとともに、 上記多結晶シリコン薄膜トランジスタを室温以上の温度
に一定時間保持し、 上記電圧および温度を印加する前と後とにおける上記多
結晶シリコン薄膜トランジスタの閾値の変動量を測定
し、 上記測定した閾値の変動量に応じて信頼性の判定を行う
ことを特徴とする多結晶シリコン薄膜トランジスタの検
査方法。
An inspection method for inspecting the reliability of an N-channel or P-channel type polycrystalline silicon thin film transistor formed on a transparent insulating substrate, comprising: a step of grounding a source and a drain of the polycrystalline silicon thin film transistor; And applying a voltage such that the channel of the polycrystalline silicon thin film transistor is turned off, holding the polycrystalline silicon thin film transistor at a temperature equal to or higher than room temperature for a certain period of time, and before and after applying the voltage and temperature. A method for inspecting a polycrystalline silicon thin film transistor, comprising: measuring a fluctuation amount of a threshold value of a polycrystalline silicon thin film transistor; and determining reliability according to the measured fluctuation amount of the threshold value.
【請求項2】透明な絶縁基板上に形成されたPチャネル
型の多結晶シリコン薄膜トランジスタの信頼性を検査す
る検査方法において、 上記多結晶シリコン薄膜トランジスタのソースおよびド
レインを接地し、ゲートに10V以上の正電圧を印加す
るとともに、 上記多結晶シリコン薄膜トランジスタを室温以上の温度
に一定時間保持し、 上記電圧および温度を印加する前と後とにおける上記多
結晶シリコン薄膜トランジスタの閾値の変動量を測定
し、 上記測定した閾値の変動量に応じて信頼性の判定を行う
ことを特徴とする多結晶シリコン薄膜トランジスタの検
査方法。
2. An inspection method for inspecting the reliability of a P-channel type polycrystalline silicon thin film transistor formed on a transparent insulating substrate, wherein a source and a drain of the polycrystalline silicon thin film transistor are grounded, and a gate of 10 V or more is provided. Applying a positive voltage, holding the polycrystalline silicon thin film transistor at a temperature equal to or higher than room temperature for a certain period of time, measuring a variation amount of a threshold value of the polycrystalline silicon thin film transistor before and after applying the voltage and the temperature, A method for inspecting a polycrystalline silicon thin film transistor, wherein reliability is determined in accordance with a variation amount of a measured threshold value.
【請求項3】多結晶シリコン薄膜トランジスタにそれぞ
れ接続された表示画素が複数配置された液晶表示装置の
アレイ基板を製造する際、アレイ基板の周縁部に、Pチ
ャネル型又はNチャネル型の検査用多結晶シリコン薄膜
トランジスタを、アレイ基板上の他の多結晶シリコン薄
膜トランジスタと同様の製造プロセスにて形成し、 上記アレイ基板と対向基板とを貼り合わせた後、上記ア
レイ基板の周縁部を切り離して上記検査用多結晶シリコ
ン薄膜トランジスタを取出し、 上記検査用多結晶シリコン薄膜トランジスタのソースお
よびドレインを接地し、ゲートに上記検査用多結晶シリ
コン薄膜トランジスタのチャネルがオフ状態となるよう
な電圧を印加するとともに、 上記検査用多結晶シリコン薄膜トランジスタを室温以上
の温度に一定時間保持し、 上記電圧および温度を印加する前と後とにおける上記検
査用多結晶シリコン薄膜トランジスタの閾値の変動量を
測定し、 上記測定した閾値の変動量に応じて信頼性の判定を行う
ことを特徴とする多結晶シリコン薄膜トランジスタの検
査方法。
3. When manufacturing an array substrate of a liquid crystal display device in which a plurality of display pixels respectively connected to a polycrystalline silicon thin film transistor are arranged, a P-channel type or an N-channel type inspection multi-chip is provided on a peripheral portion of the array substrate. A crystalline silicon thin film transistor is formed in the same manufacturing process as other polycrystalline silicon thin film transistors on the array substrate, and after bonding the array substrate and the opposing substrate, the periphery of the array substrate is cut off for the inspection. The polycrystalline silicon thin film transistor is taken out, the source and the drain of the polycrystalline silicon thin film transistor for inspection are grounded, and a voltage is applied to the gate so that the channel of the polycrystalline silicon thin film transistor for inspection is turned off. When the crystalline silicon thin film transistor is kept at a temperature above room temperature Holding, before and after the application of the voltage and temperature, measuring the amount of change in the threshold value of the polycrystalline silicon thin film transistor for inspection, and determining reliability according to the measured amount of change in the threshold value. Inspection method for a polycrystalline silicon thin film transistor.
【請求項4】多結晶シリコン薄膜トランジスタにそれぞ
れ接続された表示画素が複数配置された液晶表示装置の
アレイ基板を製造する際、アレイ基板の周縁部に、Pチ
ャネル型の検査用多結晶シリコン薄膜トランジスタを、
アレイ基板上の他の多結晶シリコン薄膜トランジスタと
同様の製造プロセスにて形成し、 上記アレイ基板と対向基板とを貼り合わせた後、上記ア
レイ基板の周縁部を切り離して上記検査用多結晶シリコ
ン薄膜トランジスタを取出し、 上記検査用多結晶シリコン薄膜トランジスタのソースお
よびドレインを接地し、ゲートに10V以上の正電圧を
印加するとともに、 上記検査用多結晶シリコン薄膜トランジスタを室温以上
の温度に一定時間保持し、 上記電圧および温度を印加する前と後とにおける上記検
査用多結晶シリコン薄膜トランジスタの閾値の変動量を
測定し、 上記測定した閾値の変動量に応じて信頼性の判定を行う
ことを特徴とする多結晶シリコン薄膜トランジスタの検
査方法。
4. When manufacturing an array substrate of a liquid crystal display device in which a plurality of display pixels respectively connected to the polycrystalline silicon thin film transistor are arranged, a p-channel type polycrystalline silicon thin film transistor for inspection is provided on a peripheral portion of the array substrate. ,
Formed in the same manufacturing process as other polycrystalline silicon thin film transistors on the array substrate, and after bonding the array substrate and the counter substrate, separating the peripheral portion of the array substrate to form the inspection polycrystalline silicon thin film transistor. Taking out, grounding the source and drain of the inspection polycrystalline silicon thin film transistor, applying a positive voltage of 10 V or more to the gate, and holding the inspection polycrystalline silicon thin film transistor at a temperature of room temperature or higher for a certain period of time; Measuring a variation amount of a threshold value of the inspection polycrystalline silicon thin film transistor before and after applying a temperature, and determining reliability according to the measured variation amount of the threshold value. Inspection method.
【請求項5】上記印加電圧を10V以上かつ上記多結晶
シリコン薄膜トランジスタの絶縁耐圧よりも小さい電圧
とすることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1
項に記載の多結晶シリコン薄膜トランジスタの検査方
法。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein said applied voltage is 10 V or more and lower than a withstand voltage of said polycrystalline silicon thin film transistor.
3. The method for testing a polycrystalline silicon thin film transistor according to the above item.
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