JP2002170960A

JP2002170960A - 薄膜トランジスタの製造方法および液晶表示装置の製造方法

Info

Publication number: JP2002170960A
Application number: JP2000367553A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Furuta; 守古田; Yoshiaki Nakasaki; 能彰中崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-14

Abstract

(57)【要約】【課題】特性が良好な薄膜トランジスタを生産性よく
製造できる薄膜トランジスタの製造方法、およびそれを
用いた液晶表示装置の製造方法を提供する。【解決手段】活性層となる多結晶シリコン膜１２を透
光性基板１１上に形成する第１の工程と、多結晶シリコ
ン膜１２の一部に不純物を注入し、４５０℃以上の温度
で熱処理する第２の工程と、多結晶シリコン膜１２の上
方に酸化シリコン膜を含む絶縁膜１５を形成する第３の
工程と、絶縁膜１５上に窒化シリコン膜１８を形成した
のち、３００℃以上の温度で熱処理する第４の工程とを
含み、第２の工程ののちであって第４の工程の前に、透
光性基板１１のうち多結晶シリコン膜１２が形成された
側を、水素を含むプラズマ雰囲気に曝すプラズマ処理工
程をさらに含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多結晶シリコンか
らなる活性層を用いた薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ
という場合がある）の製造方法、および液晶表示装置の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶装置などに用いられるＴＦＴの活性
層の材料として、多結晶シリコンが用いられる場合があ
る。多結晶シリコンは微小な結晶粒の集合体であるた
め、結晶粒の界面である結晶粒界に多くの結晶欠陥を含
んでいる。この結晶欠陥はキャリアの移動度を低下させ
たり、素子のリーク電流を増大させるといった問題を引
き起こす要因となっている。このため、多結晶シリコン
を用いたＴＦＴでは、結晶粒界の欠陥を補償することが
必要になる。

【０００３】結晶粒界の欠陥を補償する方法として、保
護膜である窒化シリコン膜中に含有する水素を熱処理に
よって拡散させる方法が提案されている（たとえば、特
開平９−２５２１３５号公報参照）。このような従来の
製造方法について、一例の製造工程を図１０に示す。

【０００４】この製造方法では、まず、図１０（ａ）に
示すように、透光性基板１上に、多結晶シリコン膜２、
ゲート絶縁膜３およびゲート電極４を形成する。多結晶
シリコン膜２は、透光性基板１上に非晶質シリコン膜を
形成したのち、エキシマレーザを照射すること（レーザ
アニール）によって形成する。そして、ゲート電極４を
マスクとして燐イオンを注入することによって、チャネ
ル領域２ａおよびＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄ
Ｄｒａｉｎ）領域２ｂを形成する。

【０００５】その後、図１０（ｂ）に示すように、フォ
トレジストをマスクとして高濃度の不純物ドーピングを
行うことによって、ソース領域２ｃおよびドレイン領域
２ｄを形成する。このとき、不純物を活性化するために
６００℃で２時間の熱処理を行う。

【０００６】その後、図１０（ｃ）に示すように、層間
絶縁膜５と、ソース電極６およびドレイン電極７とを形
成する。

【０００７】その後、図１０（ｄ）に示すように、層間
絶縁膜５、ソース電極６およびドレイン電極７を覆うよ
うに、保護絶縁膜である窒化シリコン膜８を形成する。
最後に、水素雰囲気下で４００℃、２時間の熱処理を行
う。この熱処理によって、窒化シリコン膜８中の水素を
多結晶シリコン膜２中へ拡散させ、膜中の結晶欠陥を補
償（水素化）する。このようにして、薄膜トランジスタ
が完成する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、窒化シ
リコン膜８中に含有する水素を熱処理によって拡散させ
る方法では、ＴＦＴのＯＮ特性に対する改善効果は大き
いもののＯＦＦ特性に対する改善効果が不十分であると
いう課題があった。

【０００９】一方、水素プラズマ処理によって多結晶シ
リコン膜中の欠陥を補償する方法も提案されている（た
とえば、Ｉ−ＷＥＩＷｕら、ＩＥＥＥＥｌｅｃｔｒ
ｏｎＤｅｖｉｃｅＬｅｔｔｅｒＶｏｌ．１０，Ｎ
ｏ．３（１９８９）ｐ１２３−ｐ１２５参照）。しかし
ながら、水素プラズマに曝すことのみによって多結晶シ
リコン膜の結晶欠陥を補償する方法では、処理に長時間
（数時間〜数十時間）を要するため量産化が困難である
という問題があった。

【００１０】上記課題を解決するため、本発明は、特性
が良好な薄膜トランジスタを生産性よく製造できる薄膜
トランジスタの製造方法、およびこれを用いた液晶表示
装置の製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、透光性基
板上に、チャネル領域、ソース領域、ドレイン領域およ
びＬＤＤ領域を備える活性層であって多結晶シリコンか
らなる活性層を備える薄膜トランジスタの製造方法であ
って、前記活性層となる多結晶シリコン膜を前記透光性
基板上に形成する第１の工程と、前記多結晶シリコン膜
のうち前記ソース領域、前記ドレイン領域および前記Ｌ
ＤＤ領域となる部分に不純物を注入し、４５０℃以上の
温度で熱処理する第２の工程と、前記多結晶シリコン膜
の上方に酸化シリコン膜を含む絶縁膜を形成する第３の
工程と、前記絶縁膜上に窒化シリコン膜を形成したの
ち、３００℃以上の温度で熱処理する第４の工程とを含
み、前記第２の工程ののちであって前記第４の工程の前
に、前記透光性基板のうち前記多結晶シリコン膜が形成
された側を、水素を含むプラズマ雰囲気に曝すプラズマ
処理工程をさらに含むことを特徴とする。上記製造方法
では、活性層となる多結晶シリコン膜の欠陥が、水素プ
ラズマ処理および第４の工程の熱処理によって補償され
る。このため、特性が高い薄膜トランジスタを生産性よ
く製造できる。

【００１２】上記製造方法では、前記酸化シリコン膜
が、テトラエトキシシランを用いて形成されてもよい。
上記構成によれば、段差被覆性に優れた絶縁膜を形成で
きる。

【００１３】上記製造方法では、前記第２の工程におけ
る熱処理が、水素を主成分とする雰囲気下で行われても
よい。上記構成によれば、水素の脱離を防止できるた
め、水素による欠陥の補償効果を高めることができる。

【００１４】上記製造方法では、前記プラズマ処理工程
が、前記酸化シリコン膜の成膜温度と等しい温度で行わ
れてもよい。上記構成によれば、温度による水素の脱離
を防止し、水素による欠陥の補償効果を高めることがで
きる。

【００１５】上記製造方法では、前記第４の工程におけ
る熱処理が、水素を主成分とする雰囲気下で行われても
よい。上記構成によれば、水素の脱離を防止できるた
め、水素による欠陥の補償効果を高めることができる。

【００１６】上記製造方法では、前記絶縁膜が、前記酸
化シリコン膜上に形成された窒化シリコン膜をさらに含
み、前記プラズマ処理工程が、前記酸化シリコンの形成
後であって前記絶縁膜中の前記窒化シリコン膜の形成前
に行われてもよい。上記構成によれば、窒化シリコン膜
の成膜時に、水素による欠陥の補償効果を高めることが
できる。

【００１７】上記製造方法では、前記絶縁膜に含まれる
前記酸化シリコン膜および前記窒化シリコン膜を、同一
装置内で連続して形成してもよい。上記構成によれば、
水素による欠陥の補償効果を高めることができる。

【００１８】また、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、表示電極駆動用のトランジスタを備える液晶表示装
置の製造方法であって、前記トランジスタを上記本発明
の薄膜トランジスタの製造方法によって製造することを
特徴とする。上記製造方法によれば、表示性能が良好な
液晶表示装置を生産性よく製造できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００２０】（実施形態１）実施形態１では、本発明の
薄膜トランジスタの製造方法について一例を説明する。
実施形態１の製造方法について、製造工程を図１に示
す。

【００２１】実施形態１の製造方法では、まず図１
（ａ）に示すように、透光性基板１１（ハッチングは省
略する。以下の図面においても同様である。）上の一部
に、活性層となる多結晶シリコン膜１２を形成し（第１
の工程）、多結晶シリコン膜１２上にゲート絶縁膜１３
およびゲート電極１４を順次形成する。透光性基板１１
には、たとえば酸化シリコン（図示せず）を表面にコー
トしたガラス基板を用いることができる。多結晶シリコ
ン膜１２は、たとえば、非晶質シリコン膜を形成したの
ち、これをレーザアニールすることによって形成でき
る。ゲート絶縁膜１３は、多結晶シリコン膜１２を覆う
ように形成し、ゲート電極１４は、多結晶シリコン膜１
２の上方の一部に形成する。

【００２２】その後、図１（ｂ）に示すように、多結晶
シリコン膜１２の一部（ソース領域、ドレイン領域、お
よびＬＤＤ領域となる部分）に不純物を注入し、４５０
℃以上の温度（好ましくは、５００℃〜６００℃）で熱
処理することによって、ソース領域１２ａ、ドレイン領
域１２ｂ、およびＬＤＤ領域１２ｃを形成する（第２の
工程）。ＬＤＤ領域１２ｃは、不純物濃度が小さい領域
である。不純物が注入されなかった部分は、チャネル領
域１２ｄとなる。各領域は、２段階の不純物注入を行う
ことによって形成できる。第２の工程における熱処理
は、水素を主成分とする雰囲気下で行われることが好ま
しい。

【００２３】その後、透光性基板１１のうち多結晶シリ
コン膜１２が形成された側（すなわち、この場合にはゲ
ート絶縁膜１３）を、水素を含むプラズマ雰囲気に曝す
（プラズマ処理工程）。このプラズマ処理工程は、４０
０℃以下の温度（より好ましくは３００℃〜４００℃）
で行われることが好ましい。なお、このプラズマ処理工
程は、第３の工程ののちであって第４の工程の前に行っ
てもよい（この場合には、水素を含むプラズマに絶縁膜
１５を曝す）。すなわち、プラズマ処理工程は、第２の
工程ののちであって第４の工程の前に行われる。ただ
し、酸化シリコン中の水素ラジカルの拡散速度の方が、
窒化シリコン中の水素ラジカルの拡散速度よりも大きい
ため、窒化シリコン膜を形成する前にプラズマ処理工程
を行うことによって、欠陥の補償効果を高めることがで
きる。また、プラズマ処理工程を層間絶縁膜の成膜工程
と同一の装置内で行う場合には、プラズマ処理の温度と
層間絶縁膜の成膜温度とを略等しくすることによって、
製造タクトを短縮できる。

【００２４】その後、図１（ｃ）に示すように、一部に
不純物が注入された多結晶シリコン膜１２の上方に、酸
化シリコン膜を含む絶縁膜（層間絶縁膜）１５を形成し
（第３の工程）、さらにソース電極１６およびドレイン
電極１７を形成する。絶縁膜１５に含まれる酸化シリコ
ン膜は、テトラエトキシシラン（以下、ＴＥＯＳという
場合がある）をプラズマ分解することによって形成する
ことが好ましい。絶縁膜１５は、酸化シリコン膜上に形
成された窒化シリコン膜をさらに含んでもよい。絶縁膜
１５が窒化シリコン膜を含む場合、上記プラズマ処理工
程は、酸化シリコン膜の形成後であって絶縁膜１５中の
窒化シリコン膜の形成前に行うことが好ましい。

【００２５】その後、図１（ｄ）に示すように、絶縁膜
１５を覆うように、すなわち多結晶シリコン膜１２の上
方に保護絶縁膜である窒化シリコン膜１８を形成したの
ち、３００℃以上の温度（好ましくは、３００℃〜４０
０℃）で熱処理する（第４の工程）。第４の工程におけ
る熱処理は、水素を主成分とする雰囲気下で行われるこ
とが好ましい。

【００２６】実施形態１の製造方法では、プラズマ処理
工程および第４の工程において、多結晶シリコン膜１２
中の欠陥が水素で補償される。このため、実施形態１の
製造方法によれば、特性が良好な薄膜トランジスタを生
産性よく製造できる。

【００２７】（実施形態２）実施形態２では、本発明の
液晶表示装置の製造方法について一例を説明する。

【００２８】実施形態２の液晶表示装置の製造方法は、
表示電極駆動用のトランジスタを備える液晶表示装置の
製造方法であって、表示電極駆動用のトランジスタを実
施形態１に記載の製造方法によって製造することを特徴
とする。

【００２９】上記実施形態２の製造方法によれば、表示
性能が良好な液晶表示装置を生産性よく製造できる。

【００３０】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に
説明する。

【００３１】（実施例１）実施例１では、実施形態１の
製造方法で薄膜トランジスタを製造した一例について説
明する。

【００３２】実施例１の製造方法では、まず、図２
（ａ）に示すように、表面に酸化シリコンをコートした
ガラス基板２１上に、多結晶シリコンからなる多結晶シ
リコン膜２２、ゲート絶縁膜２３、およびゲート電極２
４を順次形成した。多結晶シリコン膜２２の形成は、以
下のようにして行った。まず、プラズマＣＶＤ法でガラ
ス基板２１上に非晶質シリコン膜（膜厚５０ｎｍ）を形
成した。そして、非晶質シリコン膜を窒素中で熱処理
（４５０℃で９０分）することによって膜中の水素濃度
を低減させ、さらにエキシマレーザを照射して非晶質シ
リコン膜を結晶化させて多結晶シリコン膜を形成した。
最後に、多結晶シリコン膜を所定の形状に加工して、多
結晶シリコン膜２２を形成した。ゲート絶縁膜２３は、
膜厚８５ｎｍの酸化シリコン膜からなる。また、ゲート
電極２４は、ゲート絶縁膜２３側からタンタル膜（膜厚
２０ｎｍ）とモリブデン−タングステン合金膜（モリブ
デン：３５ｗｔ％、膜厚２５０ｎｍ）とを積層して形成
した。

【００３３】その後、図２（ｂ）に示すように、ゲート
電極２４をマスクとし、イオンドーピング法を用いて多
結晶シリコン膜２２の一部に燐イオンを注入することに
よって、ＬＤＤ領域２２ｃを形成した。具体的には、５
ｖｏｌ％のＰＨ₃を含む水素ガスを高周波放電によって
プラズマ分解し、生成した燐イオンを質量分離すること
なく加速して注入した。注入は、加速電圧７０ｋＶ、注
入ドーズ量３×１０¹³／ｃｍ²の条件で行った。

【００３４】その後、図２（ｃ）に示すように、ソース
領域２２ａおよびドレイン領域２２ｂを形成し、さら
に、注入した不純物の活性化処理と水素プラズマ処理と
を連続して行った。ソース領域２２ａおよびドレイン領
域２２ｂは、ＬＤＤ領域２２ｃの上方の一部にフォトレ
ジストを形成し、フォトレジストをマスクとして燐イオ
ンを高濃度に注入することによって形成した。このと
き、燐イオンを、加速電圧７０ｋＶ、ドーズ量１×１０
¹⁵／ｃｍ²の条件で注入した。活性化処理は、水素雰囲
気中、６００℃の温度で１時間基板を保持することによ
って行った。この活性化処理はバッチ方式の熱処理炉を
用いて行った。また、水素プラズマ処理は、活性化処理
後の降温過程で炉内温度が３００℃になった時点で高周
波電力を印加して水素プラズマを発生させ、水素プラズ
マが発生した状態で１時間基板を保持することによって
行った。

【００３５】その後、図２（ｄ）に示すように、ゲート
絶縁膜２３およびゲート電極２４を覆うように酸化シリ
コンからなる層間絶縁膜２５を形成した。層間絶縁膜２
５は、プラズマＣＶＤ法を用いて形成した。具体的に
は、ＴＥＯＳと酸素との混合ガス（流量比１：１５）を
原料ガスとし、基板温度３００℃、放電電力１Ｗ／ｃｍ
²の条件で形成した。

【００３６】ＴＥＯＳを原料ガスとしたプラズマＣＶＤ
法によって酸化シリコン膜を形成することによって、層
間絶縁膜に要求される段差被覆性（ステップカバレッ
ジ）に優れた酸化シリコン膜を形成できる。しかし、こ
の方法では、成膜時に多結晶シリコン膜の欠陥を十分に
補償することはできない。一方、シラン（ＳｉＨ₄）と
Ｎ₂Ｏとの混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法によって
酸化シリコン膜を形成する場合、成膜時の分解反応過程
で多量の水素が生成するため、酸化シリコン膜の成膜を
行うと同時に多結晶シリコン膜の欠陥を補償できる。実
施例１では、層間絶縁膜の形成前に水素プラズマ処理を
行うことによって多結晶シリコン膜の欠陥を十分に補償
するとともに、ＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤ法によ
って段差被覆性に優れた層間絶縁膜を形成した。なお、
水素プラズマ処理と層間絶縁膜２５の形成とは、同一の
チャンバーで行っても別のチャンバーで行ってもよい。

【００３７】層間絶縁膜２５を形成した後、図２（ｅ）
に示すように、ソース電極２６、ドレイン電極２７、お
よび保護絶縁膜である窒化シリコン膜２８（膜厚４００
ｎｍ）を形成した。そして、水素雰囲気下で、３５０
℃、１時間の熱処理を行った（以下、この工程を水素ア
ニール処理という場合がある）。ソース電極２６および
ドレイン電極２７は、以下のようにして形成した。ま
ず、ドライエッチングによって層間絶縁膜２５にコンタ
クトホールを形成した。ドライエッチングは、四弗化炭
素（ＣＦ₄）と三弗化炭素（ＣＨＦ₃）との混合ガスを用
い、真空度１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）、放電電
力１．２Ｗ／ｃｍ²の条件で行った。コンタクトホール
形成後、チタン（Ｔｉ）薄膜とアルミニウム（Ａｌ）薄
膜とを積層することによって、ソース電極２６およびド
レイン電極２７を形成した。また、窒化シリコン膜２８
は、シラン（ＳｉＨ₄）とアンモニア（ＮＨ₃）との混合
ガスを用いたプラズマＣＶＤによって形成した。

【００３８】以上のようにして薄膜トランジスタを製造
した。また、比較例として、水素プラズマ処理のみを行
って水素アニール処理を行わなかった薄膜トランジス
タ、および、水素アニール処理のみを行って水素プラズ
マ処理を行わなかった薄膜トランジスタを作製した。以
上の３種類の薄膜トランジスタについて、ＯＮ電流およ
びＯＦＦ電流を測定した。ＯＦＦ電流の測定結果を図３
に、ＯＮ電流の測定結果を図４にそれぞれ示す。なお、
図３および図４中、σは電流値の標準偏差を示す。

【００３９】図３および４から明らかなように、水素ア
ニール処理のみを行った薄膜トランジスタでは、ＯＮ電
流が大きいもののＯＦＦ電流も大きく、その素子間ばら
つきも大きかった。一方、水素プラズマ処理のみを行っ
た薄膜トランジスタでは、ＯＦＦ電流が小さく、その素
子間ばらつきも小さかったが、ＯＮ電流が不十分であっ
た。これに対して、実施例１の薄膜トランジスタは、Ｏ
ＦＦ電流およびその素子間ばらつきが小さく、さらにＯ
Ｎ電流が大幅に増大した。このように、本発明の製造方
法を用いて作製した薄膜トランジスタは、ＯＮ／ＯＦＦ
電流比、すなわち素子のダイナミックレンジが大幅に向
上した。

【００４０】（実施例２）実施例２では、実施形態１の
製造方法によって薄膜トランジスタを製造した他の一例
について説明する。

【００４１】実施例２の製造方法では、まず、図５
（ａ）に示すように、表面に酸化シリコンをコートした
ガラス基板５１上に、多結晶シリコンからなる多結晶シ
リコン膜５２、ゲート絶縁膜５３、およびゲート電極５
４を順次形成した。

【００４２】その後、図５（ｂ）に示すように、ゲート
電極５４をマスクとし、イオンドーピング法を用いて多
結晶シリコン膜５２の一部に燐イオンを注入することに
よって、ＬＤＤ領域５２ｃを形成した。

【００４３】その後、図５（ｃ）に示すように、ソース
領域５２ａおよびドレイン領域５２ｂを形成した。図５
（ａ）〜（ｃ）の工程については、図２（ａ）〜（ｃ）
の工程と同様の方法および条件で行った。

【００４４】その後、注入した不純物の活性化処理を行
った。活性化処理は、水素雰囲気中、６００℃の温度で
１時間基板を保持することによって行った。

【００４５】活性化処理後、図５（ｄ）に示すように、
ゲート絶縁膜５３およびゲート電極５４を覆うように層
間絶縁膜５５を形成し、さらに水素プラズマ処理を行っ
た。層間絶縁膜５５は、ゲート絶縁膜５３側から順に、
酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とを積層することによ
って形成した。酸化シリコン膜は、ＴＥＯＳを用いて層
間絶縁膜２５と同様の方法で形成した。水素プラズマ処
理の効果を高めるため、酸化シリコン膜の形成、窒化シ
リコン膜の形成、および水素プラズマ処理は、同一装置
内で連続して行った。なお、水素プラズマ処理は、別の
装置を用いて行ってもよい。

【００４６】層間絶縁膜５５を形成した後、図５（ｅ）
に示すように、ソース電極５６、ドレイン電極５７、お
よび保護絶縁膜である窒化シリコン膜５８（膜厚４００
ｎｍ）を形成した。そして、水素雰囲気下で、３５０
℃、１時間の熱処理（水素アニール処理）を行った。ソ
ース電極５６、ドレイン電極５７および窒化シリコン膜
５８は、それぞれ、ソース電極２６、ドレイン電極２７
および窒化シリコン膜２８と同様の方法で形成した。

【００４７】以上のようにして、薄膜トランジスタを製
造した。実施例２の製造方法によっても、実施例１の製
造方法と同様に、特性に優れた薄膜トランジスタを生産
性よく製造できる。

【００４８】（実施例３）実施例３では、液晶表示装置
用のアクティブマトリクスアレイを製造した一例につい
て説明する。

【００４９】実施例３では、まず、図６（ａ）に示すよ
うに、酸化シリコンを表面コートしたガラス基板６１上
の一部に、多結晶シリコン膜６２を形成した。多結晶シ
リコン膜６２は、多結晶シリコン膜２２と同様の方法で
形成した。さらに、多結晶シリコン膜６２を覆うように
酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜６３（膜厚８５ｎ
ｍ）を形成し、ゲート絶縁膜６３上の一部にゲート電極
６４を形成した。ゲート絶縁膜６３およびゲート電極６
４は、ゲート絶縁膜２３およびゲート電極２４と同様の
方法で形成した。同時に、蓄積容量部となる部分には電
極６４ａを形成した。

【００５０】その後、図６（ｂ）に示すように、フォト
レジスト６５をマスクとして、多結晶シリコン膜６２に
低濃度の燐イオンをドーピングすることによって、低濃
度不純物領域６２ａを形成した。低濃度不純物領域６２
ａは、ＬＤＤ領域２２ｃと同様の方法で形成した。

【００５１】その後、図７（ｃ）に示すように、所定の
部分にフォトレジスト６５を形成し、ｐチャネル薄膜ト
ランジスタとなる部分にボロンを注入することによっ
て、ｐ形領域６２ｂを形成した。このｐ形領域６２ｂ
が、ｐチャネル薄膜トランジスタのソース・ドレイン領
域となる。ボロンの注入はイオンドーピング法によって
行った。具体的には、１５％に水素希釈したジボラン
（Ｂ₂Ｈ₆）をプラズマ分解し、質量分離することなく加
速電圧７０ｋＶ、ドーズ量８×１０¹⁴／ｃｍ²の条件で
注入した。

【００５２】ボロンイオンの注入後、図７（ｄ）に示す
ように、所定の部分にフォトレジスト６５を形成して燐
イオンを注入することによって、ｎ形領域６２ｃを形成
した。燐イオンの注入は、ソース領域２２ａおよびドレ
イン領域２２ｂと同様の方法で行った。ｎ形領域６２ｃ
は、ｎチャネル薄膜トランジスタのソース・ドレイン領
域となる。また、ｎ形領域６２ｃとならなかった低濃度
不純物領域６２ａは、ＬＤＤ領域となる。

【００５３】不純物注入後、窒素雰囲気において６００
℃で１時間の熱処理を行い、注入した不純物を活性化し
た。

【００５４】その後、図８（ｅ）に示すように、酸化シ
リコンからなる層間絶縁膜６６と、チタン／アルミニウ
ム／チタンの三層積層構造からなるソース・ドレイン電
極６７と、保護絶縁膜である窒化シリコン膜６８（ハッ
チングは省略する）とを形成した。これらは、層間絶縁
膜２５、ソース電極２６、および窒化シリコン膜２８と
同様の方法で形成した。

【００５５】窒化シリコン膜６８を形成したのち、水素
雰囲気下で、３５０℃、１時間の熱処理（水素アニール
処理）を行った。

【００５６】水素化処理後、図８（ｆ）に示すように、
平坦化膜６９（膜厚３μｍ）と、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ
−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）からなる画素電極７０とを形成
した。このようにして、アクティブマトリクスアレイ８
０を製造した。図８（ｆ）に示すように、アクティブマ
トリクスアレイ８０には、ｐチャネルＴＦＴ８１および
ｎチャネルＴＦＴ８２を含むＣＭＯＳ駆動回路部と、画
素ＴＦＴ８３（ＤｕａｌＧａｔｅＴＦＴ）および蓄
積容量８４を含む画素部とが形成されている。

【００５７】図９は、アクティブマトリクスアレイ８０
を用いて作製した液晶表示装置９０の一例の断面図であ
り、画素部を拡大表示したものである。液晶表示装置９
０は、アクティブマトリクスアレイ８０を用いて常法に
従い、製造できる。

【００５８】液晶表示装置９０は、アクティブマトリク
スアレイ８０と、アクティブマトリクスアレイ８０に対
向するように配置された対向基板９１と、アクティブマ
トリクスアレイ８０と対向基板９１との間に配置された
液晶９２とを備える。

【００５９】対向基板９１の液晶９２側には、カラーフ
ィルタ９３、ブラックマトリクス９４、透明導電膜９５
および配向膜９６が形成されている。また、アクティブ
マトリクスアレイ８０の液晶９２側の表面にも配向膜９
６が形成されている。アクティブマトリクスアレイ８０
および対向基板９１の外側（液晶９２とは反対の側）に
は、それぞれ偏光板９７が形成されている。アクティブ
マトリクスアレイ８０では、薄膜トランジスタをスイッ
チング素子として画素電極７０を駆動して画像表示を行
っている。

【００６０】本発明の液晶表示装置の製造方法は本発明
の薄膜トランジスタの製造方法を用いているため、従来
の製造方法に比べて、薄膜トランジスタのＯＦＦ電流が
大幅に低減する。したがって、本発明の液晶表示装置の
製造方法によれば、液晶表示装置の表示品位を大幅に改
善できる。同時に、補助容量値を小さくできるため、開
口率および輝度を向上させることができ、消費電力を低
減することができる。

【００６１】以上、本発明の実施の形態について例を挙
げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定され
ず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用する
ことができる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の薄膜トラ
ンジスタの製造方法によれば、特性が良好な薄膜トラン
ジスタを生産性よく製造できる。

【００６３】また、本発明の液晶表示装置の製造方法に
よれば、画素電極駆動用の薄膜トランジスタのＯＦＦ電
流とその素子間バラツキを低減できるため、中間調表示
の輝度むらを解消でき表示品位を向上できる。さらに、
ＯＦＦ電流値の低減によって、画素電極に形成する補助
容量値も低減できるため、表示素子の開口率の向上や、
消費電力の低減といった性能改善を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜トランジスタの製造方法につい
て一例を示す工程図

【図２】本発明の薄膜トランジスタの製造方法につい
て他の一例を示す工程図

【図３】本発明および比較例の薄膜トランジスタにつ
いてＯＦＦ電流とそのバラツキの一例を示す図

【図４】本発明および比較例の薄膜トランジスタにつ
いてＯＮ電流とそのバラツキの一例を示す図

【図５】本発明の薄膜トランジスタの製造方法につい
てその他の一例を示す工程図

【図６】本発明の液晶表示装置の製造方法について一
例を示す工程図

【図７】図６の工程の続きを示す工程図

【図８】図７の工程の続きを示す工程図

【図９】本発明の液晶表示装置の製造方法によって製
造される液晶表示装置

【図１０】従来の薄膜トランジスタの製造方法につい
て一例を示す工程図

【符号の説明】

１１透光性基板１２多結晶シリコン膜１２ａソース領域１２ｂドレイン領域１２ｃＬＤＤ領域１２ｄチャネル領域１３ゲート絶縁膜１４ゲート電極１５絶縁膜１６ソース電極１７ドレイン電極１８窒化シリコン膜８０アクティブマトリクスアレイ９０液晶表示装置

フロントページの続きＦターム(参考） 2H092 GA29 HA28 JA24 JA34 JA37 JA41 JA46 KA04 KB25 MA08 MA29 MA30 NA26 PA08 5F110 AA06 AA19 CC02 DD02 DD13 EE04 EE06 EE14 FF02 GG02 GG13 GG25 HJ01 HJ18 HJ23 HL03 HL04 HL11 HL12 HM15 NN03 NN23 NN24 NN35 NN72 NN73 PP03 QQ09 QQ10 QQ25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性基板上に、チャネル領域、ソース
領域、ドレイン領域およびＬＤＤ領域を備え多結晶シリ
コンからなる活性層が形成された薄膜トランジスタの製
造方法であって、前記活性層となる多結晶シリコン膜を前記透光性基板上
に形成する第１の工程と、前記多結晶シリコン膜のうち前記ソース領域、前記ドレ
イン領域および前記ＬＤＤ領域となる部分に不純物を注
入し、４５０℃以上の温度で熱処理する第２の工程と、前記多結晶シリコン膜の上方に酸化シリコン膜を含む絶
縁膜を形成する第３の工程と、前記絶縁膜上に窒化シリコン膜を形成したのち、３００
℃以上の温度で熱処理する第４の工程とを含み、前記第２の工程ののちであって前記第４の工程の前に、
前記透光性基板のうち前記多結晶シリコン膜が形成され
た側を、水素を含むプラズマ雰囲気に曝すプラズマ処理
工程をさらに含むことを特徴とする薄膜トランジスタの
製造方法。
【請求項２】前記酸化シリコン膜が、テトラエトキシ
シランを用いて形成される請求項１に記載の薄膜トラン
ジスタの製造方法。
【請求項３】前記第２の工程における熱処理が、水素
を主成分とする雰囲気下で行われる請求項１に記載の薄
膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】前記プラズマ処理工程が、前記酸化シリ
コン膜の成膜温度と等しい温度で行われる請求項１に記
載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】前記第４の工程における熱処理が、水素
を主成分とする雰囲気下で行われる請求項１に記載の薄
膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】前記絶縁膜が、前記酸化シリコン膜上に
形成された窒化シリコン膜をさらに含み、前記プラズマ処理工程が、前記酸化シリコン膜の形成後
であって前記絶縁膜中の前記窒化シリコン膜の形成前に
行われる請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方
法。
【請求項７】前記絶縁膜に含まれる前記酸化シリコン
膜および前記窒化シリコン膜を、同一装置内で連続して
形成する請求項６に記載の薄膜トランジスタの製造方
法。
【請求項８】表示電極駆動用のトランジスタを備える
液晶表示装置の製造方法であって、前記トランジスタを請求項１ないし７のいずれかに記載
の薄膜トランジスタの製造方法によって製造することを
特徴とする液晶表示装置の製造方法。