JP2003142497A - Method for manufacturing thin film transistor array and method for manufacturing liquid crystal display - Google Patents

Method for manufacturing thin film transistor array and method for manufacturing liquid crystal display

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JP2003142497A
JP2003142497A JP2002231026A JP2002231026A JP2003142497A JP 2003142497 A JP2003142497 A JP 2003142497A JP 2002231026 A JP2002231026 A JP 2002231026A JP 2002231026 A JP2002231026 A JP 2002231026A JP 2003142497 A JP2003142497 A JP 2003142497A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance characteristics by compensating the unbonding hand of the polysilicon thin film of a thin film transistor constituting a thin film transistor array, and to enhance productivity by shortening a manufacturing. SOLUTION: An insulator polysilicon thin film 13 is formed on a glass substrate 11. After a gate insulation film 14 and a gate electrode 15 are formed, the polysilicon thin film 13 is implanted with phosphorous ions for forming a source-drain region. A large quantity of hydrogen ions is implanted into the gate electrode 15 becoming a mask and the gate insulation film 14 by acceleration implanting plasma decomposed ions of phosphorus diluted with hydrogen by a ion doping method without performing mass separation. Following to the formation of an interlayer insulation film 18 and respective electrodes, a silicon nitride film is formed as a protective insulation film 22. When annealing is performed subsequently in a hydrogen atmosphere, hydrogen in the gate electrode 15 and the gate insulation film 14 is diffused into the polysilicon thin film 13, thus compensating the unbonding hand.

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】この発明は、アクティブマト
リックス型液晶表示装置等に用いられ、多結晶シリコン
薄膜を薄膜トランジスタの活性層に用いた薄膜トランジ
スタアレイの製造方法と液晶表示装置の製造方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor array and a method of manufacturing a liquid crystal display device, which are used in an active matrix type liquid crystal display device or the like and which use a polycrystalline silicon thin film as an active layer of a thin film transistor. .

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、薄膜トランジスタを集積化した液
晶表示装置やイメージセンサでは、高密度化の技術トレ
ンドとともに低コスト化への要望が強く、従来の非晶質
シリコン薄膜を活性層に用いた薄膜トランジスタから、
多結晶シリコン薄膜を活性層に用いた薄膜トランジスタ
の開発が活発化している。多結晶シリコン薄膜トランジ
スタは、非晶質シリコン薄膜トランジスタに比べて電子
移動度が2桁以上大きく、素子の微細化や駆動回路を同
一基板上に集積可能である等の利点を有している。
2. Description of the Related Art In recent years, in a liquid crystal display device and an image sensor in which thin film transistors are integrated, there is a strong demand for cost reduction as well as a trend of high density. From
The development of thin film transistors using a polycrystalline silicon thin film as an active layer has been activated. The polycrystalline silicon thin film transistor has an electron mobility higher than that of an amorphous silicon thin film transistor by two digits or more, and has advantages such as miniaturization of elements and integration of a driving circuit on the same substrate.

【0003】以下、図4を参照しながら従来の薄膜トラ
ンジスタの製造方法について説明する。図4は従来の薄
膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図であり、こ
こではアクティブマトリックス型液晶表示装置に用いら
れているトップゲート型多結晶シリコン薄膜トランジス
タアレイの1画素部の工程断面図を示す。
A conventional method of manufacturing a thin film transistor will be described below with reference to FIG. 4A to 4C are process sectional views showing a conventional method of manufacturing a thin film transistor, and here, a process sectional view of one pixel portion of a top gate type polycrystalline silicon thin film transistor array used in an active matrix type liquid crystal display device is shown.

【0004】まず、図4(a)に示すように、ガラス基
板等の透光性基板11上に多結晶シリコン薄膜13を形
成し、多結晶シリコン薄膜13を島状に加工した後、酸
化シリコン膜からなるゲート絶縁膜14を形成する。つ
ぎに、ゲート絶縁膜14上にゲート電極15を形成す
る。その後、ソース・ドレイン領域形成のため不純物の
イオン注入を行い、導入した不純物の活性化処理を行
う。
First, as shown in FIG. 4A, a polycrystalline silicon thin film 13 is formed on a transparent substrate 11 such as a glass substrate, the polycrystalline silicon thin film 13 is processed into an island shape, and then silicon oxide is formed. A gate insulating film 14 made of a film is formed. Next, the gate electrode 15 is formed on the gate insulating film 14. After that, ion implantation of impurities is performed to form the source / drain regions, and the introduced impurities are activated.

【0005】つぎに、図4(b)に示すように、酸化シ
リコン膜からなる層間絶縁膜18を形成し、ソース・ド
レイン領域上の層間絶縁膜18を部分的に除去してコン
タクトホール19を開口する。その後、活性層の多結晶
シリコン薄膜13中の未結合手(ダングリングボンド)
を補償して薄膜トランジスタの特性を向上するための水
素プラズマ処理を行う。
Next, as shown in FIG. 4B, an interlayer insulating film 18 made of a silicon oxide film is formed, and the interlayer insulating film 18 on the source / drain regions is partially removed to form a contact hole 19. Open. Then, dangling bonds in the polycrystalline silicon thin film 13 of the active layer
Hydrogen plasma treatment is performed to compensate for the above and improve the characteristics of the thin film transistor.

【0006】水素プラズマ処理後、図4(c)に示すよ
うに、ITO(Indium Tin oxide)膜からなる表示電極2
0aおよびドレイン電極20bを形成する。その後、T
i膜とAl膜の積層膜からなるソース電極配線21を形
成する。
After the hydrogen plasma treatment, as shown in FIG. 4C, the display electrode 2 made of an ITO (Indium Tin oxide) film is formed.
0a and drain electrode 20b are formed. Then T
The source electrode wiring 21 made of a laminated film of an i film and an Al film is formed.

【0007】つぎに、図4(d)に示すように、窒化シ
リコン膜からなる保護絶縁膜22を形成して薄膜トラン
ジスタが完成する。なお、この後、図示しないが、画素
電極20a上を開口するように保護絶縁膜22の一部を
除去して、液晶表示装置の薄膜トランジスタアレイが完
成する。
Next, as shown in FIG. 4D, a protective insulating film 22 made of a silicon nitride film is formed to complete the thin film transistor. After that, although not shown, part of the protective insulating film 22 is removed so as to open on the pixel electrode 20a, and the thin film transistor array of the liquid crystal display device is completed.

【0008】この従来の製造方法では、活性層の多結晶
シリコン薄膜13中に多数の未結合手を有すると、その
未結合手がシリコンの価電子帯と伝導帯との間に準位を
生成し、薄膜トランジスタの特性を劣化させるため、多
結晶シリコン薄膜13中の未結合手を補償する手法とし
て、一般的な水素プラズマ処理を行っている。
In this conventional manufacturing method, when a large number of dangling bonds are included in the polycrystalline silicon thin film 13 of the active layer, the dangling bonds generate a level between the valence band and the conduction band of silicon. However, in order to deteriorate the characteristics of the thin film transistor, a general hydrogen plasma treatment is performed as a method of compensating dangling bonds in the polycrystalline silicon thin film 13.

【0009】この水素プラズマ処理により多結晶シリコ
ン薄膜13の未結合手を補償した水素は、400℃以上
の熱処理により再脱離するため、水素プラズマ処理工程
は、不純物注入後の活性化処理等の高温プロセスの後に
実施しなければならない。
The hydrogen in which the dangling bonds of the polycrystalline silicon thin film 13 are compensated by this hydrogen plasma treatment is desorbed again by the heat treatment at 400 ° C. or higher. Therefore, in the hydrogen plasma treatment step, the activation treatment after the impurity implantation is performed. It must be carried out after the high temperature process.

【0010】さらに、保護絶縁膜22である窒化シリコ
ン膜は、水素の透過率が小さいため、保護絶縁膜22の
形成後に水素プラズマ処理を行うと、プラズマ中の水素
ラジカルの窒化シリコン中での拡散係数が小さく、水素
プラズマ処理工程に多大な時間がかかるため、保護絶縁
膜22の形成前に水素プラズマ処理を行わなければなら
ない。
Further, since the silicon nitride film which is the protective insulating film 22 has a low hydrogen permeability, when hydrogen plasma treatment is performed after the protective insulating film 22 is formed, hydrogen radicals in the plasma are diffused in the silicon nitride. Since the coefficient is small and the hydrogen plasma treatment process takes a lot of time, the hydrogen plasma treatment must be performed before the formation of the protective insulating film 22.

【0011】さらに、この図4のように液晶表示装置の
薄膜トランジスタアレイに用いた場合、表示電極20a
となるITO膜が露出した状態で水素プラズマ処理を行
うと、ITO膜表面が還元・黒化されるため、水素プラ
ズマ処理工程はITO膜の形成前に実施しなければなら
ない。
Further, when used in a thin film transistor array of a liquid crystal display device as shown in FIG. 4, the display electrode 20a is used.
If the hydrogen plasma treatment is performed in a state where the ITO film to be formed is exposed, the surface of the ITO film is reduced and blackened. Therefore, the hydrogen plasma treatment process must be performed before the formation of the ITO film.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の製造方法で
は、水素プラズマ処理により、多結晶シリコン薄膜13
中の未結合手を補償して、薄膜トランジスタの特性を向
上させているが、水素プラズマ処理は、薄膜トランジス
タ特性が安定化するまでには数時間〜数十時間を要し、
薄膜トランジスタの製造工程の中では極めて処理時間が
長く、スループットを低下させる最大要因となってい
る。
In the above conventional manufacturing method, the polycrystalline silicon thin film 13 is formed by hydrogen plasma treatment.
Compensating the dangling bonds in the inside to improve the characteristics of the thin film transistor, but the hydrogen plasma treatment requires several hours to several tens of hours until the thin film transistor characteristics are stabilized,
In the manufacturing process of the thin film transistor, the processing time is extremely long, which is the biggest factor for lowering the throughput.

【0013】さらに、一般的に水素プラズマ処理には平
行平板型プラズマ装置が用いられることが多いが、平行
平板型プラズマ装置ではバッチ方式への対応が困難であ
り、1枚当たりの処理時間の短縮が困難である。
Further, in general, a parallel plate type plasma apparatus is often used for hydrogen plasma processing, but it is difficult for the parallel plate type plasma apparatus to cope with a batch system, and the processing time per sheet is shortened. Is difficult.

【0014】このように水素プラズマ処理を用いて薄膜
トランジスタの特性の向上を図る従来の製造方法では、
製造時間が長くなり、生産性が低いという問題があっ
た。
Thus, in the conventional manufacturing method for improving the characteristics of the thin film transistor by using the hydrogen plasma treatment,
There is a problem that the manufacturing time becomes long and the productivity is low.

【0015】この発明の目的は、薄膜トランジスタの多
結晶シリコン薄膜の未結合手を補償して特性の向上を図
るとともに、製造時間を短縮し生産性を向上することの
できる薄膜トランジスタアレイの製造方法と液晶表示装
置の製造方法を提供することである。
An object of the present invention is to improve the characteristics by compensating for dangling bonds of a polycrystalline silicon thin film of a thin film transistor, shortening the manufacturing time, and improving the productivity, and a liquid crystal display. A method of manufacturing a display device is provided.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の薄膜トラ
ンジスタアレイの製造方法は、透光性基板の上に多結晶
シリコン薄膜を形成する多結晶シリコン薄膜形成工程
と、多結晶シリコン薄膜上にゲート絶縁膜を形成するゲ
ート絶縁膜形成工程と、ゲート絶縁膜上にゲート電極を
形成するゲート電極形成工程と、ゲート絶縁膜およびゲ
ート電極に水素を導入する水素導入工程と、ゲート絶縁
膜およびゲート電極上に層間絶縁膜を形成する層間絶縁
膜形成工程と、多結晶シリコン薄膜に接続される表示電
極を形成する表示電極形成工程と、表示電極を少なくと
も覆う保護絶縁膜を形成する保護絶縁膜形成工程と、保
護絶縁膜形成工程後、ゲート絶縁膜およびゲート電極に
導入された水素を多結晶シリコン薄膜に拡散させる熱処
理工程と、を備える。
A method of manufacturing a thin film transistor array according to claim 1, wherein a polycrystalline silicon thin film forming step of forming a polycrystalline silicon thin film on a transparent substrate, and a gate on the polycrystalline silicon thin film. Gate insulating film forming step of forming an insulating film, gate electrode forming step of forming a gate electrode on the gate insulating film, hydrogen introducing step of introducing hydrogen into the gate insulating film and the gate electrode, gate insulating film and gate electrode An interlayer insulating film forming step of forming an interlayer insulating film thereon, a display electrode forming step of forming a display electrode connected to the polycrystalline silicon thin film, and a protective insulating film forming step of forming a protective insulating film that covers at least the display electrode. And a heat treatment step of diffusing hydrogen introduced into the gate insulating film and the gate electrode into the polycrystalline silicon thin film after the protective insulating film forming step.

【0017】この製造方法によれば、ゲート絶縁膜およ
びゲート電極に水素を導入し、熱処理で多結晶シリコン
薄膜に拡散させることにより、多結晶シリコン薄膜のチ
ャネル領域の未結合手を補償するのに必要な水素の拡散
距離を短くし、水素化の効率を向上することができる。
また、従来の数時間〜十数時間を要した水素プラズマ処
理に比べ、水素を拡散させるための熱処理は2時間程度
ですみ、製造時間を短縮し、生産性を向上することがで
きる。このように、薄膜トランジスタの多結晶シリコン
薄膜の未結合手を補償して特性の向上を図るとともに、
製造時間を短縮し生産性を向上することができる。
According to this manufacturing method, hydrogen is introduced into the gate insulating film and the gate electrode and is diffused into the polycrystalline silicon thin film by heat treatment to compensate dangling bonds in the channel region of the polycrystalline silicon thin film. The necessary hydrogen diffusion distance can be shortened and the hydrogenation efficiency can be improved.
In addition, the heat treatment for diffusing hydrogen takes only about 2 hours as compared with the conventional hydrogen plasma treatment which required several hours to ten and several hours, and the manufacturing time can be shortened and the productivity can be improved. In this way, the unbonded hands of the polycrystalline silicon thin film of the thin film transistor are compensated to improve the characteristics,
Manufacturing time can be shortened and productivity can be improved.

【0018】請求項2記載の薄膜トランジスタアレイの
製造方法は、請求項1記載の薄膜トランジスタアレイの
製造方法において、保護絶縁膜が窒化シリコン膜からな
る。窒化シリコン膜は水素の透過率が小さいため、この
ように、保護絶縁膜に窒化シリコン膜を用いることによ
り、水素が保護絶縁膜の方へは拡散しにくく多結晶シリ
コン薄膜の方へ拡散するため、水素化の効率を向上する
ことができる。
A method of manufacturing a thin film transistor array according to a second aspect is the method of manufacturing a thin film transistor array according to the first aspect, wherein the protective insulating film is a silicon nitride film. Since the silicon nitride film has a low hydrogen permeability, by using the silicon nitride film as the protective insulating film in this way, hydrogen hardly diffuses into the protective insulating film and diffuses toward the polycrystalline silicon thin film. The hydrogenation efficiency can be improved.

【0019】請求項3記載の薄膜トランジスタアレイの
製造方法は、請求項2記載の薄膜トランジスタアレイの
製造方法において、窒化シリコン膜を、水素、窒素、ア
ンモニアおよびシランの混合ガスを用いたプラズマCV
D法にて形成する。このようなプラズマCVD法にて形
成した窒化シリコン膜は、多くの水素を膜中に含有して
いるため、水素が保護絶縁膜の方へより拡散しにくくな
り、多結晶シリコン薄膜の方へより拡散するため、水素
化の効率をさらに向上することができる。
A method of manufacturing a thin film transistor array according to a third aspect is the method of manufacturing a thin film transistor array according to the second aspect, wherein the silicon nitride film is plasma CV using a mixed gas of hydrogen, nitrogen, ammonia and silane.
It is formed by the D method. Since the silicon nitride film formed by such a plasma CVD method contains a large amount of hydrogen in the film, it becomes more difficult for hydrogen to diffuse to the protective insulating film, and to the polycrystalline silicon thin film. Since it diffuses, the hydrogenation efficiency can be further improved.

【0020】請求項4記載の薄膜トランジスタアレイの
製造方法は、請求項1〜3のいずれかに記載の薄膜トラ
ンジスタアレイの製造方法において、熱処理工程での熱
処理温度を、300℃以上500℃以下とする。この熱
処理温度により水素化の効率をより向上することができ
る。
A method of manufacturing a thin film transistor array according to a fourth aspect is the method of manufacturing a thin film transistor array according to any one of the first to third aspects, wherein the heat treatment temperature in the heat treatment step is 300 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. This heat treatment temperature can further improve the hydrogenation efficiency.

【0021】請求項5記載の薄膜トランジスタアレイの
製造方法は、請求項1〜4のいずれかに記載の薄膜トラ
ンジスタアレイの製造方法において、熱処理工程を、水
素および窒素のうち少なくとも一方を含む雰囲気で行
う。
A method of manufacturing a thin film transistor array according to a fifth aspect is the method of manufacturing a thin film transistor array according to any one of the first to fourth aspects, wherein the heat treatment step is performed in an atmosphere containing at least one of hydrogen and nitrogen.

【0022】請求項6記載の薄膜トランジスタアレイの
製造方法は、請求項1〜5のいずれかに記載の薄膜トラ
ンジスタアレイの製造方法において、多結晶シリコン薄
膜に不純物を導入する不純物導入工程を備え、この不純
物導入工程において、不純物の水素希釈ガスをプラズマ
分解して形成したイオンを、質量分離せずに注入する。
これにより、不純物導入工程とゲート絶縁膜およびゲー
ト電極への水素導入工程とを同時に行うことができ、製
造時間をより短縮し、生産性をさらに向上することがで
きる。
The method of manufacturing a thin film transistor array according to claim 6 is the method of manufacturing a thin film transistor array according to any one of claims 1 to 5, further comprising an impurity introducing step of introducing an impurity into the polycrystalline silicon thin film. In the introducing step, the ions formed by plasma decomposition of the impurity hydrogen dilution gas are injected without mass separation.
Thereby, the impurity introduction step and the hydrogen introduction step to the gate insulating film and the gate electrode can be performed at the same time, and the manufacturing time can be further shortened and the productivity can be further improved.

【0023】請求項7記載の薄膜トランジスタアレイの
製造方法は、請求項1〜6のいずれかに記載の薄膜トラ
ンジスタアレイの製造方法において、水素導入工程は、
ゲート絶縁膜およびゲート電極のうち少なくとも一方の
水素濃度が1019cm-3以上となるように水素を導入す
る。これにより、多結晶シリコン薄膜の未結合手を補償
するのに十分な水素がゲート絶縁膜およびゲート電極へ
導入される。
The method of manufacturing a thin film transistor array according to claim 7 is the method of manufacturing a thin film transistor array according to any one of claims 1 to 6, wherein the step of introducing hydrogen comprises:
Hydrogen is introduced so that the hydrogen concentration of at least one of the gate insulating film and the gate electrode is 10 19 cm −3 or more. As a result, hydrogen sufficient to compensate dangling bonds in the polycrystalline silicon thin film is introduced into the gate insulating film and the gate electrode.

【0024】請求項8記載の薄膜トランジスタアレイの
製造方法は、請求項1〜7のいずれかに記載の薄膜トラ
ンジスタアレイの製造方法において、ゲート絶縁膜は、
常圧CVD法またはプラズマCVD法にて形成した酸化
シリコン膜と、プラズマCVD法にて形成した窒化シリ
コン膜またはスパッタ法にて形成した酸化タンタル膜と
を積層した積層膜であり、酸化シリコン膜を多結晶シリ
コン薄膜と接するように形成する。このようにプラズマ
CVD法にて形成した酸化シリコン膜、窒化シリコン膜
は膜中に多くの水素を含むため、より効果的に多結晶シ
リコン薄膜の未結合手を補償し、水素化の効率を向上す
ることができる。
The method of manufacturing a thin film transistor array according to claim 8 is the method of manufacturing a thin film transistor array according to any one of claims 1 to 7, wherein the gate insulating film is
It is a laminated film in which a silicon oxide film formed by an atmospheric pressure CVD method or a plasma CVD method and a silicon nitride film formed by a plasma CVD method or a tantalum oxide film formed by a sputtering method are laminated. It is formed so as to be in contact with the polycrystalline silicon thin film. Since the silicon oxide film and the silicon nitride film thus formed by the plasma CVD method contain a large amount of hydrogen in the film, the dangling bonds of the polycrystalline silicon thin film are more effectively compensated and the hydrogenation efficiency is improved. can do.

【0025】請求項9記載の液晶表示装置の製造方法
は、請求項1〜8のいずれかに記載の薄膜トランジスタ
アレイの製造方法を備える。
A method of manufacturing a liquid crystal display device according to a ninth aspect comprises the method of manufacturing a thin film transistor array according to any one of the first to eighth aspects.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。図1はこの発明の実施の形態における薄
膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図であり、こ
こでは、従来例同様、アクティブマトリックス型液晶表
示装置に用いられているトップゲート型多結晶シリコン
薄膜トランジスタアレイの1画素部の工程断面図を示
す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a process cross-sectional view showing a method of manufacturing a thin film transistor according to an embodiment of the present invention. Here, as in the conventional example, one of a top gate type polycrystalline silicon thin film transistor array used in an active matrix type liquid crystal display device is shown. 7A to 7C are process cross-sectional views of a pixel portion.

【0027】まず、図1(a)に示すように、透光性基
板であるガラス基板11上にバッファ層12となる酸化
シリコン膜を3000Å形成する。このバッファ層12
上にプラズマCVD法を用いて非晶質シリコン(a−S
i)薄膜を850Å堆積する。この後、a−Si薄膜中
の水素を低減するため、133Pa(1Torr)の減圧窒
素雰囲気下で450℃,90分の熱処理を行う。この熱
処理の後、エキシマレーザアニールにてa−Si薄膜を
結晶化して多結晶シリコン薄膜13を形成する。エキシ
マレーザアニールは、波長308nmのXeClエキシ
マレーザを用い、照射は真空中で行い、エネルギー密度
は第1ステップ260mJ/cm2、第2ステップ390mJ/c
m2の2ステップ照射にて結晶化を行った。平均照射数は
第1、第2ステップとも16shot/pointである。
First, as shown in FIG. 1A, a silicon oxide film serving as a buffer layer 12 is formed on a glass substrate 11 which is a translucent substrate in a thickness of 3000 liters. This buffer layer 12
Amorphous silicon (a-S
i) Deposit 850Å thin film. Then, in order to reduce hydrogen in the a-Si thin film, heat treatment is performed at 450 ° C. for 90 minutes in a reduced pressure nitrogen atmosphere of 133 Pa (1 Torr). After this heat treatment, the a-Si thin film is crystallized by excimer laser annealing to form a polycrystalline silicon thin film 13. The XeCl excimer laser having a wavelength of 308 nm is used for the excimer laser annealing, the irradiation is performed in a vacuum, and the energy density is 260 mJ / cm 2 in the first step and 390 mJ / c in the second step.
Crystallization was performed by two-step irradiation of m 2 . The average irradiation number is 16 shot / point in both the first and second steps.

【0028】このようにa−Si薄膜を結晶化して多結
晶シリコン薄膜13を形成した後、多結晶シリコン薄膜
13を島状に加工し、つぎに、ゲート絶縁膜14となる
酸化シリコン膜を850Å形成する。この酸化シリコン
膜(ゲート絶縁膜14)は、シラン(SiH4)および
酸素の混合ガスを用いた常圧CVD法により基板温度4
50℃にて形成した。このゲート絶縁膜14の形成温度
が本プロセス中での最高温度である。ゲート絶縁膜14
の形成後、Al−Zr合金(Zr濃度10%)を300
0Å堆積してゲート電極15の形状に加工する。
After the a-Si thin film is crystallized to form the polycrystalline silicon thin film 13 in this manner, the polycrystalline silicon thin film 13 is processed into an island shape, and then a silicon oxide film to be the gate insulating film 14 is formed at 850 Å. Form. The silicon oxide film (gate insulating film 14) is formed at a substrate temperature of 4 by an atmospheric pressure CVD method using a mixed gas of silane (SiH 4 ) and oxygen.
Formed at 50 ° C. The formation temperature of the gate insulating film 14 is the maximum temperature in this process. Gate insulating film 14
After the formation of Al, the Al-Zr alloy (Zr concentration 10%) is added to 300
0 Å is deposited and processed into the shape of the gate electrode 15.

【0029】Al−Zr合金にてゲート電極15を形成
後、多結晶シリコン薄膜13にソース・ドレイン領域を
形成するためにゲート電極15をマスクとして燐イオン
を注入する。この燐イオンの注入には、イオンドーピン
グ法を用い、水素ベース10%のホスフィン(PH3
を高周波プラズマにより分解・イオン化したものを加速
電圧80kV、ドーズ量1×1015cm-2にて注入し
た。イオンドーピング法は、水素ベース10%のホスフ
ィン(PH3)を高周波プラズマにより分解したイオン
を、質量分離を行わずに加速して注入するため、燐
(P)イオン以外に、水素(Hx ;x=1,2)イオン
と燐の水素化(PHx;x=1〜3)イオンとが同時に
生成され注入される。また、薄膜トランジスタのソース
・ドレイン領域以外にもマスクとなるゲート電極15お
よびゲート絶縁膜14中にも同様にHx(x=1,2)
イオンとPHx(x=0〜3)イオンとが注入される
が、水素イオンは燐イオンに比較して質量数が小さいた
め、同一の加速電圧にて注入した場合にはより深い領域
まで注入され、ゲート電極15の下部およびゲート絶縁
膜14中に多量の水素イオンが注入される。
After forming the gate electrode 15 with an Al--Zr alloy, phosphorus ions are implanted using the gate electrode 15 as a mask to form source / drain regions in the polycrystalline silicon thin film 13. An ion doping method is used for this phosphorus ion implantation, and phosphine (PH 3 ) containing 10% hydrogen is used.
What was decomposed and ionized by high frequency plasma was injected at an acceleration voltage of 80 kV and a dose of 1 × 10 15 cm -2 . In the ion doping method, ions obtained by decomposing phosphine (PH 3 ) having a hydrogen content of 10% by high-frequency plasma are accelerated and injected without mass separation, so that hydrogen (H x ; x = 1, 2) ions and hydrogenated phosphorus (PH x ; x = 1 to 3) ions are simultaneously generated and injected. In addition to the source / drain regions of the thin film transistor, H x (x = 1, 2) is similarly formed in the gate electrode 15 and the gate insulating film 14 serving as a mask.
Ions and PH x (x = 0 to 3) ions are implanted, but since hydrogen ions have a smaller mass number than phosphorus ions, they are implanted to a deeper region when they are implanted at the same acceleration voltage. Then, a large amount of hydrogen ions are implanted into the lower portion of the gate electrode 15 and the gate insulating film 14.

【0030】不純物注入後、図1(b)に示すように、
4000Åの酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜18を
形成する。層間絶縁膜18はシラン(SiH4)および
酸素の混合ガスを用いた常圧CVDにより基板温度40
0℃にて形成した。この層間絶縁膜18の形成時に、4
00℃、30分程度の熱履歴が加わるため、この熱工程
により先に注入した燐イオンの活性化処理を同時に行っ
ている。層間絶縁膜18の形成後、ソース・ドレイン領
域上の層間絶縁膜18を部分的に除去してコンタクトホ
ール19を開口する。
After the impurity implantation, as shown in FIG.
An interlayer insulating film 18 made of a 4000 Å silicon oxide film is formed. The interlayer insulating film 18 is formed by atmospheric pressure CVD using a mixed gas of silane (SiH 4 ) and oxygen at a substrate temperature of 40.
Formed at 0 ° C. When the interlayer insulating film 18 is formed, 4
Since a thermal history of about 30 minutes at 00 ° C. is added, the activation process of the phosphorus ions previously implanted is simultaneously performed by this thermal process. After the interlayer insulating film 18 is formed, the interlayer insulating film 18 on the source / drain regions is partially removed to open a contact hole 19.

【0031】つぎに、図1(c)に示すように、ITO
膜からなる表示電極である画素電極20aおよびドレイ
ン電極20bを形成し、その後、1000ÅのTi膜お
よび7000ÅのAl膜の積層膜からなるソース電極配
線21を形成する。
Next, as shown in FIG. 1C, ITO
The pixel electrode 20a and the drain electrode 20b which are display electrodes made of a film are formed, and then the source electrode wiring 21 made of a laminated film of a Ti film of 1000 Å and an Al film of 7000 Å is formed.

【0032】つぎに、図1(d)に示すように、水素、
窒素、アンモニアおよびシランの混合ガスを用いたプラ
ズマCVD法により窒化シリコン膜を形成して保護絶縁
膜22とする。その後、水素雰囲気(133Pa(1To
rr))にて350℃、120分のアニール処理を行い、
薄膜トランジスタが完成する。なお、この後、図示しな
いが、画素電極20a上を開口するように保護絶縁膜2
2の一部を除去して、液晶表示装置の薄膜トランジスタ
アレイが完成する。
Next, as shown in FIG. 1 (d), hydrogen,
A silicon nitride film is formed by a plasma CVD method using a mixed gas of nitrogen, ammonia, and silane to form the protective insulating film 22. After that, hydrogen atmosphere (133 Pa (1To
rr)) at 350 ° C. for 120 minutes,
The thin film transistor is completed. After that, although not shown, the protective insulating film 2 is formed so as to open above the pixel electrode 20a.
By removing a part of 2, the thin film transistor array of the liquid crystal display device is completed.

【0033】図2はイオンドーピング法にてソース・ド
レイン領域に燐イオンを注入した後のゲート電極15/
ゲート絶縁膜14/多結晶シリコン薄膜13中における
水素濃度を二次イオン質量分析法(SIMS)により測
定した結果であり、図1(a)のA−B線上の水素濃度
を示す。
FIG. 2 shows the gate electrode 15 / after the phosphorus ions are implanted into the source / drain regions by the ion doping method.
It is the result of measuring the hydrogen concentration in the gate insulating film 14 / polycrystalline silicon thin film 13 by the secondary ion mass spectrometry (SIMS), and shows the hydrogen concentration on the line AB in FIG.

【0034】この実施の形態のように、イオンドーピン
グ法にて水素ベース10%のホスフィン(PH3)をプ
ラズマ分解したイオンを質量分離することなく注入する
ことにより、図2に示すように、イオンドーピング後の
ゲート絶縁膜14あるいはゲート電極15中の水素濃度
が1020cm-3以上となる。
As in this embodiment, by ion-implanting a 10% hydrogen-based phosphine (PH 3 ) plasma-decomposed ion without mass separation, as shown in FIG. The hydrogen concentration in the gate insulating film 14 or the gate electrode 15 after doping becomes 10 20 cm −3 or more.

【0035】なお、不純物注入にイオン注入法を用いた
場合には、注入不純物の質量分離を行っているため、所
定のイオン以外の不純物はゲート電極15およびゲート
絶縁膜14中に注入されないが、この実施の形態のよう
にイオンドーピング法を用いる場合には、所定のイオン
(燐イオン)以外に多量の水素イオンを同時にゲート電
極15およびゲート絶縁膜14中に注入できる(図
2)。この水素イオンが、保護絶縁膜22を形成した後
の熱処理により、多結晶シリコン薄膜13のチャネル領
域(ゲート電極15がマスクとなり燐イオンが注入され
ていない多結晶シリコン薄膜13の領域)に拡散し、こ
のチャネル領域の未結合手を効果的に補償する。なお、
この実施の形態では、図2に示すように、ゲート絶縁膜
14あるいはゲート電極15中の水素濃度が1020cm
-3以上となるようにしたが、これはゲート絶縁膜14あ
るいはゲート電極15中の水素濃度が1019cm-3以上
であれば、チャネル領域の未結合手を効果的に補償する
ことができる。
When the ion implantation method is used for the impurity implantation, the impurities other than the predetermined ions are not implanted into the gate electrode 15 and the gate insulating film 14 because the implanted impurities are separated by mass. When the ion doping method is used as in this embodiment, a large amount of hydrogen ions other than predetermined ions (phosphorus ions) can be simultaneously implanted into the gate electrode 15 and the gate insulating film 14 (FIG. 2). The hydrogen ions diffuse into the channel region of the polycrystalline silicon thin film 13 (the region of the polycrystalline silicon thin film 13 where the gate electrode 15 serves as a mask and phosphorus ions are not implanted) by the heat treatment after forming the protective insulating film 22. Effectively compensating for unbonded hands in this channel region. In addition,
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the hydrogen concentration in the gate insulating film 14 or the gate electrode 15 is 10 20 cm.
-3 or more, but if the hydrogen concentration in the gate insulating film 14 or the gate electrode 15 is 10 19 cm -3 or more, dangling bonds in the channel region can be effectively compensated. .

【0036】図3(a)は保護絶縁膜22形成後の水素
雰囲気下での熱処理(アニール)のTFT特性に与える
効果を示す図であり、縦軸をTFTのドレイン電流Id
とし、横軸をゲート電圧Vgとして、Id−Vg特性を
示している。なお、図3(a)の縦軸の目盛りの例えば
「1E−08」は、1×10-8を示す。測定系の概略図
を図3(b)に示す。測定したTFTのサイズはチャネ
ル幅W=12μm、チャネル長L=12μmである。ド
レイン電流Idの測定は、ドレイン電圧Vdを10Vで
一定にして、ゲート電圧Vgを変化させて行った。
FIG. 3A is a diagram showing the effect of heat treatment (annealing) in the hydrogen atmosphere after forming the protective insulating film 22 on the TFT characteristics, and the vertical axis represents the drain current Id of the TFT.
And the horizontal axis is the gate voltage Vg, showing the Id-Vg characteristics. Note that, for example, “1E-08” on the scale on the vertical axis of FIG. 3A indicates 1 × 10 −8 . A schematic diagram of the measurement system is shown in FIG. The measured TFT size is channel width W = 12 μm and channel length L = 12 μm. The drain current Id was measured by keeping the drain voltage Vd constant at 10 V and changing the gate voltage Vg.

【0037】図3(a)の破線で示すように、保護絶縁
膜22を形成した熱処理前の状態では、TFT特性は不
十分であり、Id−Vg特性の立ち上がり領域の傾きも
小さく、移動度は40cm2 /V・sec、しきい値電
圧は12Vであった。これに対し、図3(a)の実線で
示すように、熱処理後の状態では、Id−Vg特性の立
ち上がり領域の傾きは急峻となり、移動度は100cm
2/V・sec、しきい値電圧は1.8Vとなり、大幅
にTFT特性が向上した。
As shown by the broken line in FIG. 3A, the TFT characteristics are insufficient in the state before the heat treatment in which the protective insulating film 22 is formed, the slope of the rising region of the Id-Vg characteristics is small, and the mobility is high. Was 40 cm 2 / V · sec and the threshold voltage was 12V. On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 3A, in the state after the heat treatment, the slope of the rising region of the Id-Vg characteristic becomes steep and the mobility is 100 cm.
2 / V · sec, the threshold voltage was 1.8 V, and the TFT characteristics were significantly improved.

【0038】以上のようにこの実施の形態によれば、従
来のように水素プラズマ処理を行うことなく、イオンド
ーピング法により不純物導入と同時にゲート絶縁膜14
およびゲート電極15に水素を導入し、熱処理により多
結晶シリコン薄膜13のチャネル領域に拡散させること
により、チャネル領域の未結合手を補償するのに必要な
水素の拡散距離を短くし、水素化効率を向上させ、TF
T特性の向上を図るとともに、従来の数時間〜十数時間
を要した水素プラズマ処理に比べ、この実施の形態で
は、水素を拡散させるための熱処理に要する時間は2時
間程度ですむため、製造時間を短縮し、生産性を向上す
ることができる。延いては、この実施の形態のように液
晶表示装置の生産性を向上することができる。
As described above, according to this embodiment, the gate insulating film 14 is simultaneously doped with impurities by the ion doping method without performing the hydrogen plasma treatment as in the conventional case.
By introducing hydrogen into the gate electrode 15 and diffusing it into the channel region of the polycrystalline silicon thin film 13 by heat treatment, the diffusion distance of hydrogen required to compensate dangling bonds in the channel region is shortened, and the hydrogenation efficiency is reduced. Improve TF
In addition to improving the T characteristic, the time required for the heat treatment for diffusing hydrogen is about 2 hours in this embodiment, as compared with the conventional hydrogen plasma processing that required several hours to several tens of hours. Time can be shortened and productivity can be improved. As a result, the productivity of the liquid crystal display device as in this embodiment can be improved.

【0039】また、保護絶縁膜22として窒化シリコン
膜を用いることにより、窒化シリコン膜は水素の透過率
が小さく、さらに、窒化シリコン膜をプラズマCVD法
にて形成することにより膜中に多くの水素を含むため、
ゲート絶縁膜14およびゲート電極15中の水素が保護
絶縁膜22の方へは拡散しにくく、多結晶シリコン薄膜
13の方へ優先的に拡散するため、水素化の効率をより
向上させて、多結晶シリコン薄膜13のチャネル領域の
未結合手を効果的に補償でき、薄膜トランジスタの特性
向上をさらに図ることができる。
Further, since the silicon nitride film is used as the protective insulating film 22, the silicon nitride film has a low hydrogen permeability, and moreover, by forming the silicon nitride film by the plasma CVD method, a large amount of hydrogen is contained in the film. To include
Hydrogen in the gate insulating film 14 and the gate electrode 15 is less likely to diffuse toward the protective insulating film 22 and preferentially diffuse toward the polycrystalline silicon thin film 13, so that hydrogenation efficiency is further improved and The dangling bonds in the channel region of the crystalline silicon thin film 13 can be effectively compensated, and the characteristics of the thin film transistor can be further improved.

【0040】また、従来必要であった水素プラズマ処理
装置の代わりに、アニール装置を用いればよく、装置コ
ストを大幅に低減可能となる。また、アニール装置では
多数枚を同一処理できるため、1枚当たりの処理時間が
大幅に短縮され、製造工程のスループットを大幅に増大
することができる。
Further, an annealing apparatus may be used instead of the conventionally required hydrogen plasma processing apparatus, and the apparatus cost can be greatly reduced. Further, since the annealing apparatus can process a large number of sheets in the same manner, the processing time per sheet can be significantly shortened, and the throughput of the manufacturing process can be greatly increased.

【0041】なお、この実施の形態では、質量分離工程
を行わないイオンドーピング法により、不純物の導入と
同時にゲート絶縁膜14およびゲート電極15へ水素を
導入しているため、製造時間を短縮する上で大きな効果
が得られるが、質量分離工程を含み特定のイオンのみを
注入するイオン注入法により不純物の導入と水素の導入
とを別々に行っても効果はある。
In this embodiment, since hydrogen is introduced into the gate insulating film 14 and the gate electrode 15 at the same time as the introduction of impurities by the ion doping method without the mass separation step, the manufacturing time can be shortened. Although a large effect can be obtained with the above method, it is effective even if the introduction of impurities and the introduction of hydrogen are performed separately by an ion implantation method that includes a mass separation step and implants only specific ions.

【0042】なお、この実施の形態では、保護絶縁膜2
2形成後の熱処理として、水素雰囲気でのアニールを実
施したが、窒素雰囲気・常圧下でのアニールを実施すれ
ば、生産性をより向上させることができる。これは、窒
素雰囲気・常圧下で行うことにより、アニール装置に真
空排気系が不要となり、装置コストを大幅に低減し、真
空排気・大気開放サイクルが不要となるため、より生産
性が向上する。また、水素雰囲気の場合、安全性の点か
ら大気圧で使用するとしても、防爆構造が必要となる
が、窒素雰囲気の場合には不要である。
In this embodiment, the protective insulating film 2
2 As the heat treatment after formation, annealing was carried out in a hydrogen atmosphere, but if annealing is carried out in a nitrogen atmosphere and normal pressure, the productivity can be further improved. By performing this under a nitrogen atmosphere and normal pressure, the vacuum exhaust system is not required for the annealing device, the apparatus cost is significantly reduced, and the vacuum exhaust / atmosphere opening cycle is not required, so that the productivity is further improved. Further, in a hydrogen atmosphere, an explosion-proof structure is required even if it is used at atmospheric pressure in terms of safety, but it is not necessary in a nitrogen atmosphere.

【0043】また、保護絶縁膜22形成後の熱処理は、
水素および窒素のうち少なくとも一方を含む熱処理雰囲
気で、300℃以上500℃以下の処理温度で行う。こ
れは、ゲート絶縁膜14あるいはゲート電極15中の水
素がチャネル領域に拡散するためには300℃以上の温
度が必要であり、また、500℃を超えればチャネル領
域の未結合手を補償していた水素が再脱離し特性が劣化
するためである。
The heat treatment after forming the protective insulating film 22 is
It is performed in a heat treatment atmosphere containing at least one of hydrogen and nitrogen at a processing temperature of 300 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. This is because a temperature of 300 ° C. or higher is required for hydrogen in the gate insulating film 14 or the gate electrode 15 to diffuse into the channel region, and if it exceeds 500 ° C., dangling bonds in the channel region are compensated. This is because hydrogen is desorbed again and the characteristics deteriorate.

【0044】なお、この実施の形態では、ゲート絶縁膜
14として常圧CVD法にて形成した酸化シリコン膜を
用いたが、プラズマCVD法にて形成した酸化シリコン
膜を用いてもよい。また、多結晶シリコン薄膜13上に
常圧CVD法またはプラズマCVD法にて形成した酸化
シリコン膜と、プラズマCVD法にて形成した窒化シリ
コン膜またはスパッタ法にて形成した酸化タンタル膜と
を積層した積層膜を、ゲート絶縁膜14として用いるこ
とにより、より効果的に多結晶シリコン薄膜13の未結
合手を補償することが可能となる。これは、プラズマC
VD法にて形成した酸化シリコン膜、窒化シリコン膜は
膜中に多くの水素を含んでいるためである。なお、多結
晶シリコン薄膜13と接して配置する絶縁膜としては、
酸化シリコン膜が界面準位が少なく良好な特性を示す。
Although the silicon oxide film formed by the atmospheric pressure CVD method is used as the gate insulating film 14 in this embodiment, a silicon oxide film formed by the plasma CVD method may be used. Further, a silicon oxide film formed by atmospheric pressure CVD method or plasma CVD method and a silicon nitride film formed by plasma CVD method or a tantalum oxide film formed by sputtering method are laminated on the polycrystalline silicon thin film 13. By using the laminated film as the gate insulating film 14, it becomes possible to more effectively compensate the dangling bonds of the polycrystalline silicon thin film 13. This is plasma C
This is because the silicon oxide film and the silicon nitride film formed by the VD method contain a large amount of hydrogen. In addition, as the insulating film arranged in contact with the polycrystalline silicon thin film 13,
The silicon oxide film has few interface states and exhibits good characteristics.

【0045】なお、上記実施の形態では、ソース・ドレ
イン領域形成のための不純物として燐を導入したが、こ
れはnチャネルの薄膜トランジスタを作製する場合には
砒素などドナーとして働くものなら何でもよく、pチャ
ネルの薄膜トランジスタを作製する場合にはほう素など
アクセプタとして働くものならば何でもよい。
In the above embodiment, phosphorus is introduced as an impurity for forming the source / drain regions, but this may be any substance that acts as a donor such as arsenic when an n-channel thin film transistor is manufactured. In the case of manufacturing a thin film transistor for a channel, any material that acts as an acceptor such as boron may be used.

【0046】[0046]

【発明の効果】この発明の薄膜トランジスタアレイの製
造方法によれば、多結晶シリコン薄膜のチャネル領域の
未結合手を補償するのに必要な水素の拡散距離を短くし
て水素化の効率を向上させ、薄膜トランジスタの特性の
向上を図るとともに、従来の水素プラズマ処理の処理時
間に比べ、水素を拡散させるための熱処理時間を短縮
し、生産性を向上することができる。
According to the method of manufacturing the thin film transistor array of the present invention, the hydrogen diffusion distance required for compensating dangling bonds in the channel region of the polycrystalline silicon thin film is shortened to improve the hydrogenation efficiency. In addition to improving the characteristics of the thin film transistor, the heat treatment time for diffusing hydrogen can be shortened and productivity can be improved as compared with the processing time of the conventional hydrogen plasma processing.

【0047】また、この発明の液晶表示装置の製造方法
は、この発明の薄膜トランジスタアレイの製造方法を用
いることにより、薄膜トランジスタの多結晶シリコン薄
膜の未結合手を補償して特性の向上を図るとともに、製
造時間を短縮し生産性を向上することができる。
Further, in the method of manufacturing the liquid crystal display device of the present invention, by using the method of manufacturing the thin film transistor array of the present invention, the unbonded hands of the polycrystalline silicon thin film of the thin film transistor are compensated, and the characteristics are improved. Manufacturing time can be shortened and productivity can be improved.

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

【図1】この発明の実施の形態における薄膜トランジス
タの製造方法を示す工程断面図である。
FIG. 1 is a process cross-sectional view showing a method of manufacturing a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の実施の形態におけるイオンドーピン
グにて燐を注入した場合のゲート電極下での水素の深さ
方向プロファイルを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a depth-direction profile of hydrogen under a gate electrode when phosphorus is implanted by ion doping in the embodiment of the present invention.

【図3】この発明の実施の形態における薄膜トランジス
タの電流−電圧特性およびその測定系を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a current-voltage characteristic of a thin film transistor and its measurement system in an embodiment of the present invention.

【図4】従来の薄膜トランジスタの製造方法を示す工程
断面図である。
4A to 4C are process cross-sectional views showing a method of manufacturing a conventional thin film transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ガラス基板 12 バッファ層 13 多結晶シリコン薄膜 14 ゲート絶縁膜 15 ゲート電極 18 層間絶縁膜 19 コンタクトホール 20a 画素電極 20b ドレイン電極 21 ソース電極配線 22 保護絶縁膜 11 glass substrate 12 buffer layers 13 Polycrystalline silicon thin film 14 Gate insulating film 15 Gate electrode 18 Interlayer insulation film 19 contact holes 20a pixel electrode 20b drain electrode 21 Source electrode wiring 22 Protective insulation film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 筒 博司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2H092 JA05 JA24 JA28 KA01 KA02 KA04 MA07 MA08 MA22 NA21 NA27 5F052 AA02 BB07 DA02 DB03 EA15 JA01 5F110 AA17 AA19 BB01 CC02 DD02 DD13 EE06 EE42 EE50 FF01 FF02 FF03 FF07 FF09 FF28 FF29 FF30 FF40 GG02 GG13 GG25 GG28 GG29 GG45 HJ01 HJ02 HJ04 HJ12 HJ23 HL03 HL04 HL07 HL11 NN03 NN04 NN23 NN24 NN35 NN72 PP03 PP04 PP29 PP35 QQ11 QQ23   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hiroshi Tsutsumi             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F-term (reference) 2H092 JA05 JA24 JA28 KA01 KA02                       KA04 MA07 MA08 MA22 NA21                       NA27                 5F052 AA02 BB07 DA02 DB03 EA15                       JA01                 5F110 AA17 AA19 BB01 CC02 DD02                       DD13 EE06 EE42 EE50 FF01                       FF02 FF03 FF07 FF09 FF28                       FF29 FF30 FF40 GG02 GG13                       GG25 GG28 GG29 GG45 HJ01                       HJ02 HJ04 HJ12 HJ23 HL03                       HL04 HL07 HL11 NN03 NN04                       NN23 NN24 NN35 NN72 PP03                       PP04 PP29 PP35 QQ11 QQ23

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透光性基板の上に多結晶シリコン薄膜を
形成する多結晶シリコン薄膜形成工程と、 前記多結晶シリコン薄膜上にゲート絶縁膜を形成するゲ
ート絶縁膜形成工程と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するゲート電極
形成工程と、 前記ゲート絶縁膜およびゲート電極に水素を導入する水
素導入工程と、 前記ゲート絶縁膜およびゲート電極上に層間絶縁膜を形
成する層間絶縁膜形成工程と、 前記多結晶シリコン薄膜に接続される表示電極を形成す
る表示電極形成工程と、 前記表示電極を少なくとも覆う保護絶縁膜を形成する保
護絶縁膜形成工程と、 前記保護絶縁膜形成工程後、前記ゲート絶縁膜およびゲ
ート電極に導入された前記水素を前記多結晶シリコン薄
膜に拡散させる熱処理工程と、を備える薄膜トランジス
タアレイの製造方法。
1. A polycrystalline silicon thin film forming step of forming a polycrystalline silicon thin film on a transparent substrate; a gate insulating film forming step of forming a gate insulating film on the polycrystalline silicon thin film; A gate electrode forming step of forming a gate electrode on the film; a hydrogen introducing step of introducing hydrogen into the gate insulating film and the gate electrode; and an interlayer insulating film forming of forming an interlayer insulating film on the gate insulating film and the gate electrode. A step, a display electrode forming step of forming a display electrode connected to the polycrystalline silicon thin film, a protective insulating film forming step of forming a protective insulating film covering at least the display electrode, and the protective insulating film forming step, A heat treatment step of diffusing the hydrogen introduced into the gate insulating film and the gate electrode into the polycrystalline silicon thin film. The method of production.
【請求項2】 前記保護絶縁膜が窒化シリコン膜からな
る請求項1記載の薄膜トランジスタアレイの製造方法。
2. The method of manufacturing a thin film transistor array according to claim 1, wherein the protective insulating film is a silicon nitride film.
【請求項3】 前記窒化シリコン膜を、水素、窒素、ア
ンモニアおよびシランの混合ガスを用いたプラズマCV
D法にて形成する請求項2記載の薄膜トランジスタアレ
イの製造方法。
3. A plasma CV for forming the silicon nitride film using a mixed gas of hydrogen, nitrogen, ammonia and silane.
The method of manufacturing a thin film transistor array according to claim 2, wherein the thin film transistor array is formed by the D method.
【請求項4】 前記熱処理工程での熱処理温度は、30
0℃以上500℃以下である請求項1〜3のいずれかに
記載の薄膜トランジスタアレイの製造方法。
4. The heat treatment temperature in the heat treatment step is 30.
The method for manufacturing a thin film transistor array according to claim 1, wherein the temperature is 0 ° C. or higher and 500 ° C. or lower.
【請求項5】 前記熱処理工程を、水素および窒素のう
ち少なくとも一方を含む雰囲気で行う請求項1〜4のい
ずれかに記載の薄膜トランジスタアレイの製造方法。
5. The method of manufacturing a thin film transistor array according to claim 1, wherein the heat treatment step is performed in an atmosphere containing at least one of hydrogen and nitrogen.
【請求項6】 多結晶シリコン薄膜に不純物を導入する
不純物導入工程を備え、この不純物導入工程において、
前記不純物の水素希釈ガスをプラズマ分解して形成した
イオンを、質量分離せずに注入する請求項1〜5のいず
れかに記載の薄膜トランジスタアレイの製造方法。
6. An impurity introducing step of introducing an impurity into a polycrystalline silicon thin film, wherein the impurity introducing step comprises:
The method of manufacturing a thin film transistor array according to claim 1, wherein ions formed by plasma decomposition of the impurity hydrogen dilution gas are injected without mass separation.
【請求項7】 前記水素導入工程は、ゲート絶縁膜およ
びゲート電極のうち少なくとも一方の水素濃度が1019
cm-3以上となるように水素を導入する請求項1〜6の
いずれかに記載の薄膜トランジスタアレイの製造方法。
7. In the hydrogen introducing step, the hydrogen concentration of at least one of the gate insulating film and the gate electrode is 10 19
7. The method of manufacturing a thin film transistor array according to claim 1, wherein hydrogen is introduced so as to have a cm −3 or more.
【請求項8】 前記ゲート絶縁膜は、常圧CVD法また
はプラズマCVD法にて形成した酸化シリコン膜と、プ
ラズマCVD法にて形成した窒化シリコン膜またはスパ
ッタ法にて形成した酸化タンタル膜とを積層した積層膜
であり、前記酸化シリコン膜を多結晶シリコン薄膜と接
するように形成する請求項1〜7のいずれかに記載の薄
膜トランジスタアレイの製造方法。
8. The gate insulating film comprises a silicon oxide film formed by atmospheric pressure CVD method or plasma CVD method, and a silicon nitride film formed by plasma CVD method or tantalum oxide film formed by sputtering method. 8. The method of manufacturing a thin film transistor array according to claim 1, wherein the thin film is a laminated film and the silicon oxide film is formed so as to be in contact with the polycrystalline silicon thin film.
【請求項9】 請求項1〜8のいずれかに記載の薄膜ト
ランジスタアレイの製造方法を備える液晶表示装置の製
造方法。
9. A method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising the method of manufacturing a thin film transistor array according to claim 1.
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