JP2004363626A - Method of manufacturing thin film transistor - Google Patents

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Shiro Nakanishi
史朗 中西
Tsutomu Yamada
努 山田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To fill a crystal defect in the semiconductor layer of a thin film transistor with hydrogen ions. <P>SOLUTION: On a transparent substrate 21 with a gate electrode 22 arranged thereon, a silicon nitride film 23 and a silicon oxide film 24 becoming a gate insulation film are deposited followed by deposition of a polysilicon film 25 as a semiconductor film becoming an active region. On the polysilicon film 25 corresponding to the gate electrode 22, a stopper 26 is arranged and then a silicon oxide film 27 and a silicon nitride film 28 becoming an interlayer insulation film are deposited to cover the stopper 26. Film thickness T1 of the superposed stopper 26 and silicon oxide film 27 is set thinner than the root of the product of the film thickness T2 of the silicon nitride film 28 and 4,000 Å. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、アクティブマトリクス方式の表示パネルの画素表示用スイッチング素子に適した薄膜トランジスタに関する。   The present invention relates to a thin film transistor suitable for a pixel display switching element of an active matrix display panel.

図9は、ボトムゲート型の薄膜トランジスタの構造を示す断面図である。   FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a structure of a bottom-gate thin film transistor.

絶縁性の透明基板1の表面に、タングステンやクロム等の高融点金属からなるゲート電極2が配置される。このゲート電極2は、両端部が透明基板1側で広くなるテーパー形状を成す。ゲート電極2が配置された透明基板1上には、窒化シリコン膜3を介して酸化シリコン膜4が積層される。窒化シリコン膜3は、透明基板1に含まれる不純物が後述する活性領域に浸入するのを阻止し、酸化シリコン膜4は、ゲート絶縁膜として働く。酸化シリコン膜4上には、ゲート電極2を横断して多結晶シリコン膜5が積層される。この多結晶シリコン膜5が、薄膜トランジスタの活性領域となる。   A gate electrode 2 made of a refractory metal such as tungsten or chromium is arranged on the surface of an insulating transparent substrate 1. The gate electrode 2 has a tapered shape in which both ends become wider on the transparent substrate 1 side. On the transparent substrate 1 on which the gate electrode 2 is arranged, a silicon oxide film 4 is laminated via a silicon nitride film 3. The silicon nitride film 3 prevents impurities contained in the transparent substrate 1 from entering an active region described later, and the silicon oxide film 4 functions as a gate insulating film. On the silicon oxide film 4, a polycrystalline silicon film 5 is stacked across the gate electrode 2. This polycrystalline silicon film 5 becomes an active region of the thin film transistor.

多結晶シリコン膜5上には、酸化シリコン等の絶縁材料からなるストッパ6が配置される。このストッパ6に被われた多結晶シリコン膜5がチャネル領域5cとなり、その他の多結晶シリコン膜5がソース領域5s及びドレイン領域5dとなる。ストッパ6が形成された多結晶シリコン膜5上には、酸化シリコン膜7及び窒化シリコン膜8が積層される。この酸化シリコン膜7及び窒化シリコン膜8は、ソース領域5s及びドレイン領域5dを含む多結晶シリコン膜5を保護する層間絶縁膜となる。   On the polycrystalline silicon film 5, a stopper 6 made of an insulating material such as silicon oxide is arranged. The polycrystalline silicon film 5 covered by the stopper 6 becomes the channel region 5c, and the other polycrystalline silicon films 5 become the source region 5s and the drain region 5d. On the polycrystalline silicon film 5 on which the stopper 6 is formed, a silicon oxide film 7 and a silicon nitride film 8 are stacked. The silicon oxide film 7 and the silicon nitride film 8 become an interlayer insulating film for protecting the polycrystalline silicon film 5 including the source region 5s and the drain region 5d.

ソース領域5s及びドレイン領域5d上の酸化シリコン膜7及び窒化シリコン膜8の所定箇所には、コンタクトホール9が形成される。このコンタクトホール9部分に、ソース領域5s及びドレイン領域5dに接続されるソース電極10s及びドレイン電極10dが配置される。ソース電極10s及びドレイン電極10dが配置された窒化シリコン膜8上には、可視光に対して透明なアクリル樹脂層11が積層される。このアクリル樹脂層11は、ゲート電極2やストッパ6により生じる凹凸を埋めて表面を平坦化する。   Contact holes 9 are formed at predetermined locations in the silicon oxide film 7 and the silicon nitride film 8 on the source region 5s and the drain region 5d. In this contact hole 9, a source electrode 10s and a drain electrode 10d connected to the source region 5s and the drain region 5d are arranged. An acrylic resin layer 11 transparent to visible light is laminated on the silicon nitride film 8 on which the source electrode 10s and the drain electrode 10d are arranged. The acrylic resin layer 11 flattens the surface by filling irregularities generated by the gate electrode 2 and the stopper 6.

ソース電極10s上のアクリル樹脂層11には、コンタクトホール12が形成される。そして、このコンタクトホール12を通してソース電極10sに接続されるITO(酸化インジウムすず)等からなる透明電極13が、アクリル樹脂層11上に広がるように配置される。この透明電極13が、液晶表示パネルの表示電極を構成する。   A contact hole 12 is formed in the acrylic resin layer 11 on the source electrode 10s. Then, a transparent electrode 13 made of ITO (indium tin oxide) or the like connected to the source electrode 10s through the contact hole 12 is disposed so as to spread on the acrylic resin layer 11. The transparent electrode 13 forms a display electrode of the liquid crystal display panel.

以上の薄膜トランジスタは、表示電極と共に透明基板1上に複数個が行列配置され、ゲート電極2に印加される走査制御信号に応答して、ドレイン電極10dに供給される映像情報を表示電極にそれぞれ印加する。   A plurality of the above thin film transistors are arranged in rows and columns on the transparent substrate 1 together with the display electrodes, and the video information supplied to the drain electrode 10d is applied to the display electrodes in response to the scanning control signal applied to the gate electrode 2. I do.

ところで、多結晶シリコン膜5は、薄膜トランジスタの活性領域として機能するように、結晶粒径が十分な大きさに形成される。多結晶シリコン膜5の結晶粒径を大きく形成する方法としては、エキシマレーザーを用いたレーザーアニール法が知られている。このレーザーアニール法は、ゲート絶縁膜となる酸化シリコン膜4上に非晶質状態のシリコンを積層し、先ず、低温の熱処理によって非晶質シリコン膜に含まれる水素を膜外へ排出した後、そのシリコンにエキシマレーザーを照射してシリコンを一旦融解させることにより、シリコンを結晶化させるものである。このようなレーザーアニール法を用いれば、透明基板1上で高温となる部分が局所的であるため、透明基板1として融点の低いガラス基板を採用できるようになる。   Incidentally, the polycrystalline silicon film 5 is formed with a sufficient crystal grain size so as to function as an active region of the thin film transistor. As a method for forming a large crystal grain size of the polycrystalline silicon film 5, a laser annealing method using an excimer laser is known. In this laser annealing method, amorphous silicon is stacked on a silicon oxide film 4 serving as a gate insulating film. First, hydrogen contained in the amorphous silicon film is discharged out of the film by a low-temperature heat treatment. The silicon is crystallized by irradiating the silicon with an excimer laser to once melt the silicon. If such a laser annealing method is used, since a portion where the temperature becomes high on the transparent substrate 1 is local, a glass substrate having a low melting point can be adopted as the transparent substrate 1.

レーザーアニール法によって結晶化された多結晶シリコン膜5は、結晶欠陥が多いため、膜内を移動する電子が捕捉され易く、トランジスタの活性領域とするには好ましくない。そこで、一旦形成した多結晶シリコン層5上に、水素イオンを多量に含む絶縁膜を形成し、その絶縁膜と共に窒素雰囲気でアニールすることによって結晶欠陥を水素イオンで埋めるようにしている。   Since the polycrystalline silicon film 5 crystallized by the laser annealing method has many crystal defects, electrons moving in the film are easily captured, which is not preferable as an active region of a transistor. Therefore, an insulating film containing a large amount of hydrogen ions is formed on the once formed polycrystalline silicon layer 5, and annealing is performed in a nitrogen atmosphere together with the insulating film to fill crystal defects with hydrogen ions.

水素イオンを多量に含む絶縁膜としては、窒化シリコン膜が知られている。プラズマCVD法により成膜された窒化シリコン膜の水素イオン濃度は、通常10^22/cm^3(^はべき乗を表す)程度であり、同じプラズマCVD法により形成された酸化シリコン膜の水素イオン濃度(10^20/cm^3)と比較して2桁程度多くなっている。従って、水素イオンの供給源としては、窒化シリコン膜が用いられる。   As an insulating film containing a large amount of hydrogen ions, a silicon nitride film is known. The hydrogen ion concentration of a silicon nitride film formed by a plasma CVD method is usually about 10 ^ 22 / cm ^ 3 (^ represents a power), and the hydrogen ion concentration of a silicon oxide film formed by the same plasma CVD method is It is about two orders of magnitude higher than the concentration (10 ^ 20 / cm ^ 3). Therefore, a silicon nitride film is used as a supply source of hydrogen ions.

一般に、活性領域上に窒化シリコン膜を直接形成すると、トランジスタ特性が劣化するため、活性領域と窒化シリコン膜との間には、図9に示すように、酸化シリコン膜が形成される。しかしながら、多結晶シリコン膜5と窒化シリコン膜8との間に酸化シリコン膜7が介在する場合、酸化シリコン膜7の膜厚によっては、多結晶シリコン膜5に十分な水素イオンが供給されなくなるおそれがある。また、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との界面に不純物が付着するとそれが水素供給の妨げとなってしまう恐れもある。
このため、製造工程において、アニール処理の温度を高くしたり、時間を長くする必要が生じ、生産性を低下させる。
Generally, when a silicon nitride film is directly formed on an active region, transistor characteristics are deteriorated. Therefore, a silicon oxide film is formed between the active region and the silicon nitride film as shown in FIG. However, when silicon oxide film 7 is interposed between polycrystalline silicon film 5 and silicon nitride film 8, sufficient hydrogen ions may not be supplied to polycrystalline silicon film 5 depending on the thickness of silicon oxide film 7. There is. Further, if impurities adhere to the interface between the silicon nitride film and the silicon oxide film, they may hinder the supply of hydrogen.
For this reason, in the manufacturing process, it is necessary to increase the temperature of the annealing treatment or to lengthen the time, thereby lowering the productivity.

そこで、本発明は、半導体膜に生じる結晶欠陥を水素イオンで効率よく埋めることができるように、それぞれの膜厚を最適化することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to optimize each film thickness so that crystal defects generated in a semiconductor film can be efficiently filled with hydrogen ions.

本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、基板の一主面上にゲート電極を形成する第1工程と、前記基板上に前記ゲート電極を被ってゲート絶縁膜を積層し、このゲート絶縁膜上に半導体膜を積層する第2工程と、前記半導体膜上に層間絶縁膜を積層する第3工程と、前記半導体膜及び前記層間絶縁膜を所定温度に加熱して前記層間絶縁膜に含まれる水素イオンを前記半導体膜内に導入する第4工程と、を有し、前記第3工程は、前記半導体膜に接してプラズマCVD法により第1の酸化シリコン膜を第1の膜厚に積層し、連続して、プラズマCVD法により該第1の酸化シリコン膜に接して窒化シリコン膜を第2の膜厚に積層する工程を含み、前記第1の膜厚を前記第2の膜厚に8000Åを乗じた値の平方根以下とするものである。   The method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention includes a first step of forming a gate electrode on one main surface of a substrate, a step of stacking a gate insulating film on the substrate so as to cover the gate electrode, and forming a semiconductor on the gate insulating film. A second step of stacking a film, a third step of stacking an interlayer insulating film on the semiconductor film, and heating the semiconductor film and the interlayer insulating film to a predetermined temperature to remove hydrogen ions contained in the interlayer insulating film. And a fourth step of introducing the first silicon oxide film into a first film thickness by a plasma CVD method in contact with the semiconductor film. Stacking a silicon nitride film to a second thickness in contact with the first silicon oxide film by a plasma CVD method, wherein the first thickness is multiplied by 8000 ° to the second thickness. It should be less than or equal to the square root of the value.

また、本発明は、前記第2工程は、前記ゲート絶縁膜上に非晶質シリコンを積層した後、その非晶質シリコンを融解して結晶化して多結晶シリコン層とする工程を含む薄膜トランジスタの製造方法である。   Also, the present invention is characterized in that the second step includes a step of laminating amorphous silicon on the gate insulating film, and then melting and crystallizing the amorphous silicon to form a polycrystalline silicon layer. It is a manufacturing method.

更に、本発明は、前記第4工程は、350℃乃至450℃の範囲で加熱処理する薄膜トランジスタの製造方法である。   Further, the present invention is a method for manufacturing a thin film transistor, wherein the fourth step is heat-treated at a temperature of 350 ° C. to 450 ° C.

本発明によれば、活性領域となる半導体膜上に、酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜が積層される。窒化シリコン膜は、半導体膜に導入される水素イオンの供給源となり、酸化シリコン膜は、窒化シリコン膜が半導体膜に接するのを防止する。酸化シリコン膜は、窒化シリコン膜の膜厚に応じて薄く積層されるため、窒化シリコン膜から半導体膜への水素イオンの導入の妨げとはならない。   According to the present invention, a silicon oxide film and a silicon nitride film are stacked on a semiconductor film serving as an active region. The silicon nitride film serves as a supply source of hydrogen ions introduced to the semiconductor film, and the silicon oxide film prevents the silicon nitride film from contacting the semiconductor film. The silicon oxide film is thinly stacked in accordance with the thickness of the silicon nitride film, and does not hinder introduction of hydrogen ions from the silicon nitride film into the semiconductor film.

本発明によれば、第3工程で、半導体膜上に酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜を積層した後、第4工程で加熱処理することにより、窒化シリコン膜に含まれる水素イオンが酸化シリコン膜を通して半導体膜内に導入される。このとき、酸化シリコン膜の膜厚を窒化シリコン膜の膜厚に応じて薄くすることにより、窒化シリコン膜に含まれる水素イオンが酸化シリコン膜に阻止されることなく、半導体膜へ十分な量だけ導入される。   According to the present invention, in a third step, a silicon oxide film and a silicon nitride film are stacked on a semiconductor film, and then heat treatment is performed in a fourth step, so that hydrogen ions contained in the silicon nitride film pass through the silicon oxide film. It is introduced into the semiconductor film. At this time, by reducing the thickness of the silicon oxide film in accordance with the thickness of the silicon nitride film, hydrogen ions contained in the silicon nitride film are not blocked by the silicon oxide film, and only a sufficient amount be introduced.

更に、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との界面に不純物が付着することが防止でき、その不純物が半導体膜への水素供給の妨げとなってしまうという恐れも排除でき、十分な量だけ半導体膜に水素を供給することができる。   Further, impurities can be prevented from adhering to the interface between the silicon nitride film and the silicon oxide film, and the risk that the impurities may hinder the supply of hydrogen to the semiconductor film can be eliminated. Hydrogen can be supplied.

本発明によれば、活性領域を形成する多結晶シリコン膜上に、酸化シリコン膜を介して窒化シリコン膜を形成した場合でも、多結晶シリコン膜の結晶欠陥が窒化シリコン膜から供給される水素イオンによって確実に埋められる。従って、窒化シリコン膜から多結晶シリコン膜へ水素イオンを導入するためのアニール処理の条件を緩和することができ、製造工程を簡略化して、結果的に製造歩留まりの向上が望める。   According to the present invention, even when a silicon nitride film is formed via a silicon oxide film on a polycrystalline silicon film that forms an active region, crystal defects of the polycrystalline silicon film cause hydrogen ions supplied from the silicon nitride film. Filled with certainty. Therefore, the annealing conditions for introducing hydrogen ions from the silicon nitride film to the polycrystalline silicon film can be relaxed, and the manufacturing process can be simplified, and as a result, the manufacturing yield can be improved.

図1は、本発明の薄膜トランジスタの第1の実施形態を示す断面図であり、図2は、その要部の拡大図である。この図において、透明基板21、ゲート電極22、窒化シリコン膜23、酸化シリコン膜24及び多結晶シリコン膜25は、図9に示す薄膜トランジスタの透明基板1、ゲート電極2、窒化シリコン膜3、酸化シリコン膜4及び多結晶シリコン膜5と同一である。   FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a thin film transistor of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part thereof. 9, the transparent substrate 21, the gate electrode 22, the silicon nitride film 23, the silicon oxide film 24, and the polycrystalline silicon film 25 are the transparent substrate 1, the gate electrode 2, the silicon nitride film 3, and the silicon oxide film of the thin film transistor shown in FIG. The same as the film 4 and the polycrystalline silicon film 5.

透明基板21の表面にゲート電極22が配置され、このゲート電極22を被って、ゲート絶縁膜としての窒化シリコン膜23及び酸化シリコン膜24が積層される。そして、酸化シリコン膜24上に、活性領域となる半導体膜としての多結晶シリコン膜25が積層される。   A gate electrode 22 is disposed on the surface of the transparent substrate 21, and a silicon nitride film 23 and a silicon oxide film 24 as a gate insulating film are stacked over the gate electrode 22. Then, on the silicon oxide film 24, a polycrystalline silicon film 25 as a semiconductor film to be an active region is laminated.

多結晶シリコン膜25上には、酸化シリコンからなるストッパ26が配置される。このストッパ26に被われた多結晶シリコン膜25がチャネル領域25cとなり、その他の多結晶シリコン膜25がソース領域25s及びドレイン領域25dとなる。ストッパ26が形成された多結晶シリコン膜25上には、多結晶シリコン膜25に悪影響を与えることなく接することが可能な酸化シリコン膜27が積層される。そして、その酸化シリコン膜27上に、酸化シリコン膜27よりも多量の水素イオンを含み、水素イオンの主な供給源となる窒化シリコン膜28が積層される。この酸化シリコン膜27及び窒化シリコン膜28により、多結晶シリコン膜25を保護する層間絶縁膜が形成される。   On polycrystalline silicon film 25, stopper 26 made of silicon oxide is arranged. The polycrystalline silicon film 25 covered by the stopper 26 becomes the channel region 25c, and the other polycrystalline silicon films 25 become the source region 25s and the drain region 25d. On the polycrystalline silicon film 25 on which the stopper 26 is formed, a silicon oxide film 27 that can be in contact with the polycrystalline silicon film 25 without affecting the polycrystalline silicon film 25 is laminated. Then, on the silicon oxide film 27, a silicon nitride film 28 containing a larger amount of hydrogen ions than the silicon oxide film 27 and serving as a main supply source of hydrogen ions is laminated. The silicon oxide film 27 and the silicon nitride film 28 form an interlayer insulating film for protecting the polycrystalline silicon film 25.

ここで、チャネル領域25c上でストッパ26と酸化シリコン膜27とを重ねた膜厚T1は、ストッパ26上の窒化シリコン膜28の膜厚T2に対して、式1を満たすように設定される。   Here, the thickness T1 of the overlapped stopper 26 and silicon oxide film 27 on the channel region 25c is set so as to satisfy Equation 1 with respect to the thickness T2 of the silicon nitride film 28 on the stopper 26.

Figure 2004363626
Figure 2004363626

即ち、水素イオンの供給量は、窒化シリコン膜28の膜厚に依存しており、その供給量に応じて酸化シリコン膜27の膜厚を薄く設定すれば、多結晶シリコン膜25に対して十分な量の水素イオンを供給することができる。式1に従えば、例えば、窒化シリコン膜28の膜厚(=T2)を2000Åとした場合、ストッパ26と酸化シリコン膜27との膜厚の合計(=T1)は、約4000Å以下に設定しなければならない。換言すれば、ストッパ26の膜厚を2000Åとし、酸化シリコン膜27の膜厚を2000Åとした場合、窒化シリコン膜28の膜厚は、2000Å以上とする必要がある。   That is, the supply amount of hydrogen ions depends on the film thickness of the silicon nitride film 28. If the film thickness of the silicon oxide film 27 is set to be small in accordance with the supply amount, the polycrystalline silicon film 25 is An appropriate amount of hydrogen ions can be supplied. According to Equation 1, for example, when the thickness (= T2) of the silicon nitride film 28 is 2000 °, the total thickness (= T1) of the stopper 26 and the silicon oxide film 27 is set to about 4000 ° or less. There must be. In other words, when the thickness of the stopper 26 is 2000 ° and the thickness of the silicon oxide film 27 is 2000 °, the thickness of the silicon nitride film 28 needs to be 2000 ° or more.

所定の膜厚に形成された酸化シリコン膜27及び窒化シリコン膜28には、多結晶シリコン膜25に達するコンタクトホール29が設けられる。そして、このコンタクトホール29部分に、ソース領域25s及びドレイン領域25dに接続されるソース電極30s及びドレイン電極30dが配置される。また、窒化シリコン膜28上には、ソース電極30s及びドレイン電極30dを被って表面を平坦にするアクリル樹脂層31が積層される。さらに、アクリル樹脂層31にソース電極30sに達するコンタクトホール32が設けられ、ソース電極30sに接続される透明電極33が、アクリル樹脂層31上に広がるように配置される。このソース電極30s、ドレイン電極30d及び透明電極33は、図9に示す薄膜トランジスタのソース電極10s、ドレイン電極10d及び透明電極13と同一
である。
A contact hole 29 reaching the polycrystalline silicon film 25 is provided in the silicon oxide film 27 and the silicon nitride film 28 formed to a predetermined thickness. Then, in the contact hole 29, a source electrode 30s and a drain electrode 30d connected to the source region 25s and the drain region 25d are arranged. On the silicon nitride film 28, an acrylic resin layer 31 that covers the source electrode 30s and the drain electrode 30d and flattens the surface is laminated. Further, a contact hole 32 reaching the source electrode 30 s is provided in the acrylic resin layer 31, and the transparent electrode 33 connected to the source electrode 30 s is arranged to spread on the acrylic resin layer 31. The source electrode 30s, the drain electrode 30d, and the transparent electrode 33 are the same as the source electrode 10s, the drain electrode 10d, and the transparent electrode 13 of the thin film transistor shown in FIG.

以上の薄膜トランジスタにおいては、多結晶シリコン膜25上の(ストッパ26を含む)酸化シリコン膜27の膜厚が窒化シリコン膜28の膜厚に応じて薄く形成されるため、窒化シリコン膜28中に多く含まれる水素イオンが十分に多結晶シリコン膜25内へ導入される。   In the above-described thin film transistor, since the thickness of the silicon oxide film 27 (including the stopper 26) on the polycrystalline silicon film 25 is formed to be thin in accordance with the thickness of the silicon nitride film 28, the thickness of the silicon nitride film 28 is large. The contained hydrogen ions are sufficiently introduced into polycrystalline silicon film 25.

図3は、活性領域の結晶欠陥がどの程度埋められたかを知るための尺度となる薄膜トランジスタのしきい値電圧Vtが、窒化シリコン膜28の膜厚T2と酸化シリコン膜27の膜厚T1の2乗との比(T1^2/T2)に応じてどの程度変化するかを示す図である。この図は、層間絶縁膜の膜の構成比(T1^2/T2)を約2000Åから約10000Åまで段階的に変化させ、各段階での薄膜トランジスタのしきい値電圧Vtを測定した実測値である。この測定結果によれば、T1^2/T2が4000Å以下のときに、しきい値電圧Vtがほぼ一定となって安定していることが判る。また、T1^2/T2が6000Å以下においても、しきい値電圧Vtの変動は少なく、T1^2/T2が8000Åから10000Åの間でしきい値電圧Vtが急激に変化することが確認された。これらの結果から、T1^2/T2は、8000Å以下とすることが最低限の条件であり、好ましくは、4000Å以下とすることが最適な条件であると判断できる。   FIG. 3 shows that the threshold voltage Vt of the thin film transistor, which is a measure for knowing how much the crystal defect in the active region is filled, is two times the thickness T2 of the silicon nitride film 28 and the thickness T1 of the silicon oxide film 27. It is a figure showing how much it changes according to the ratio to the power (T1 ^ 2 / T2). This figure shows the measured values of the threshold voltage Vt of the thin film transistor at each stage by changing the composition ratio (T1 ^ 2 / T2) of the interlayer insulating film stepwise from about 2000 ° to about 10000 °. . According to the measurement results, it is understood that the threshold voltage Vt is substantially constant and stable when T1 ^ 2 / T2 is equal to or less than 4000 °. Also, it was confirmed that even when T1 ^ 2 / T2 was 6000 ° or less, the variation of the threshold voltage Vt was small, and that the threshold voltage Vt rapidly changed when T1 ^ 2 / T2 was between 8000 ° and 10000 °. . From these results, it can be determined that the minimum condition is that T1 ^ 2 / T2 is equal to or less than 8000 °, and that the optimal condition is preferably equal to or less than 4000 °.

図4は、本発明の薄膜トランジスタの第2の実施形態を示す断面図であり、図5は、その要部の拡大図である。この図においては、トップゲート型を示している。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the thin film transistor of the present invention, and FIG. 5 is an enlarged view of a main part thereof. This figure shows a top gate type.

絶縁性の透明基板41の表面に、窒化シリコン膜42及び酸化シリコン膜43が積層される。窒化シリコン膜42は、透明基板41に含まれるナトリウム等の不純物イオンの析出を防止し、酸化シリコン膜43は、活性領域となる多結晶シリコン膜44の積層を可能にする。酸化シリコン膜43上の所定の領域に、薄膜トランジスタの活性領域となる半導体膜としての多結晶シリコン膜44が積層される。   On the surface of an insulating transparent substrate 41, a silicon nitride film 42 and a silicon oxide film 43 are laminated. The silicon nitride film 42 prevents the deposition of impurity ions such as sodium contained in the transparent substrate 41, and the silicon oxide film 43 allows the polycrystalline silicon film 44 to be an active region to be stacked. In a predetermined region on the silicon oxide film 43, a polycrystalline silicon film 44 as a semiconductor film to be an active region of the thin film transistor is laminated.

多結晶シリコン膜44が積層された酸化シリコン膜43上に、ゲート絶縁膜となる酸化シリコン膜45が積層される。そして、酸化シリコン膜45上に、タングステンやクロム等の高融点金属からなるゲート電極46が配置される。このゲート電極46は、多結晶シリコン膜44の延在する方向に交差して配置される。このゲート電極46に被われた多結晶シリコン膜44がチャネル領域44cとなり、その他の多結晶シリコン膜44がソース領域44s及びドレイン領域44dとなる。ゲート電極46が配置された酸化シリコン膜45上に、酸化シリコン膜47及び窒化シリコン膜47が積層される。この酸化シリコン膜47及び窒化シリコン膜48により、多結晶シリコン膜44を保護する層間絶縁膜が形成される。   A silicon oxide film 45 serving as a gate insulating film is stacked on the silicon oxide film 43 on which the polycrystalline silicon film 44 is stacked. Then, a gate electrode 46 made of a high melting point metal such as tungsten or chromium is arranged on the silicon oxide film 45. This gate electrode 46 is arranged crossing the direction in which the polycrystalline silicon film 44 extends. The polycrystalline silicon film 44 covered by the gate electrode 46 becomes the channel region 44c, and the other polycrystalline silicon films 44 become the source region 44s and the drain region 44d. On the silicon oxide film 45 on which the gate electrode 46 is arranged, a silicon oxide film 47 and a silicon nitride film 47 are stacked. The silicon oxide film 47 and the silicon nitride film 48 form an interlayer insulating film for protecting the polycrystalline silicon film 44.

ここで、多結晶シリコン膜44上で、ゲート絶縁膜としての酸化シリコン膜45と層間絶縁膜としての酸化シリコン膜47を重ねた膜厚T1は、窒化シリコン膜48の膜厚T2に対して、上述の式1を満たすように設定される。多結晶シリコン膜44に対する水素イオンの供給は、ボトムゲート型とトップゲート型とで同じ条件となる。このため、図2に示すボトムゲート型の場合と同様に、上述の式1で設定される膜厚を満たせば、多結晶シリコン膜44に対して十分な量の水素イオンを供給することができる。   Here, the film thickness T1 of the silicon oxide film 45 as the gate insulating film and the silicon oxide film 47 as the interlayer insulating film on the polycrystalline silicon film 44 is larger than the film thickness T2 of the silicon nitride film 48. It is set so as to satisfy Expression 1 described above. The supply of hydrogen ions to the polycrystalline silicon film 44 is the same for the bottom gate type and the top gate type. Therefore, as in the case of the bottom gate type shown in FIG. 2, if the film thickness set by the above equation 1 is satisfied, a sufficient amount of hydrogen ions can be supplied to the polycrystalline silicon film 44. .

所定の膜厚に形成された酸化シリコン膜45、47及び窒化シリコン膜48には、多結晶シリコン膜45に達するコンタクトホール49が設けられ、ソース領域45s及びドレイン領域45dに接続されるソース電極50s及びドレイン電極50dが配置される。そして、窒化シリコン膜48上に、ソース電極50s及びドレイン電極50dを被って表面を平坦にするアクリル樹脂層51が積層される。さらに、アクリル樹脂層51にソース電極50sに達するコンタクトホール52が設けられ、ソース電極50sに接続される透明電極53が、アクリル樹脂層51上に広がるように配置される。このソース電極50s、ドレイン電極50d及び透明電極53は、ボトムゲート型の場合と同一である。   In the silicon oxide films 45 and 47 and the silicon nitride film 48 formed to a predetermined thickness, a contact hole 49 reaching the polycrystalline silicon film 45 is provided, and a source electrode 50s connected to the source region 45s and the drain region 45d. And a drain electrode 50d. Then, on the silicon nitride film 48, an acrylic resin layer 51 covering the source electrode 50s and the drain electrode 50d and flattening the surface is laminated. Further, a contact hole 52 reaching the source electrode 50 s is provided in the acrylic resin layer 51, and the transparent electrode 53 connected to the source electrode 50 s is arranged to spread on the acrylic resin layer 51. The source electrode 50s, the drain electrode 50d, and the transparent electrode 53 are the same as those of the bottom gate type.

以上の薄膜トランジスタにおいても、ボトムゲート型の場合と同様に、多結晶シリコン膜44上の酸化シリコン膜45、46の膜厚が窒化シリコン膜48の膜厚に応じて薄く形成されるため、窒化シリコン膜48中に多く含まれる水素イオンが十分な量だけ多結晶シリコン膜44内へ導入される。   In the above-described thin film transistor, as in the case of the bottom gate type, the thickness of the silicon oxide films 45 and 46 on the polycrystalline silicon film 44 is reduced according to the thickness of the silicon nitride film 48. A sufficient amount of hydrogen ions contained in the film 48 are introduced into the polycrystalline silicon film 44 in a sufficient amount.

図6(a)〜(c)及び図7(d)〜(f)は、第1の実施形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明する工程別の断面図である。これらの図においては、図1と同一部分を示している。
(a)第1工程
絶縁性の透明基板21上に、クロムやモリブデン等の高融点金属をスパッタ法により1000Åの膜厚に積層し、高融点金属膜34を形成する。この高融点金属膜34を所定の形状にパターニングし、ゲート電極22を形成する。このパターニング処理では、テーパーエッチングによって、ゲート電極22の両端部が透明基板21側で広くなるようなテーパー形状に形成される。
(b)第2工程
透明基板21上に、プラズマCVD法により窒化シリコンを500Å以上の膜厚に積層し、連続して、酸化シリコンを1300Å以上の膜厚に積層する。これにより、透明基板21からの不純物イオンの析出を阻止する窒化シリコン膜23及びゲート絶縁膜となる酸化シリコン膜24が形成される。そして、酸化シリコン膜23上に、同じくプラズマCVD法によりシリコンを400Åの膜厚に積層し、非晶質のシリコン膜25'を形成する。そして、430℃程度で1時間以上熱処理してシリコン膜25'中の水素を膜外へ排出し、水素濃度を1%以下にした後、エキシマレーザーをシリコン膜25'に照射し、非晶質状態のシリコンが融解するまで加熱する。これにより、シリコンが結晶化し、多結晶シリコン膜25となる。
(c)第3工程
多結晶シリコン膜25上に酸化シリコンを1000Åの膜厚に積層し、酸化シリコン膜35を形成する。そして、この酸化シリコン膜35をゲート電極22の形状に合わせてパターニングし、ゲート電極22に重なるストッパ26を形成する。このストッパ26の形成においては、酸化シリコン膜35を被ってレジスト層を形成し、そのレジスト層を透明基板側からゲート電極22をマスクとして露光することにより、マスクずれをなくすことができる。
(d)第4工程
ストッパ26が形成された多結晶シリコン膜25に対し、形成すべきトランジスタのタイプに対応するP型あるいはN型のイオンを注入する。即ち、Pチャネル型のトランジスタを形成する場合には、ボロン等のP型イオンを注入し、Nチャネル型のトランジスタを形成する場合には、リン等のN型イオンを注入する。この注入により、ストッパ26で被われた領域を除いて多結晶シリコン膜25にP型あるいはN型の導電性を示す領域が形成される。これらの領域が、ストッパ26の両側でソース領域25s及びドレイン領域25dとなる。
(e)第5工程
ソース領域25s及びドレイン領域25dが形成された多結晶シリコン膜25にエキシマレーザーを照射し、シリコンが融解しない程度に加熱する。これにより、ソース領域25s及びドレイン領域25d内の不純物イオンが活性化される。そして、ストッパ26(ゲート電極22)の両側に所定の幅を残して多結晶シリコン膜25を島状にパターニングし、トランジスタを分離独立させる。
(f)第6工程
多結晶シリコン膜25上にプラズマCVD法により酸化シリコンを1000Åの膜厚に積層し、連続して、窒化シリコンを3000Åの膜厚に積層する。これにより、酸化シリコン膜27及び窒化シリコン膜28の2層からなる層間絶縁膜が形成される。ここで、ストッパ26と酸化シリコン膜27とを重ねた膜厚T1は、2000Åであるのに対して、窒化シリコン膜28の膜厚T2は、3000Åであり、上述の式1が満たされている。
FIGS. 6A to 6C and FIGS. 7D to 7F are cross-sectional views for explaining steps of the method for manufacturing the thin film transistor according to the first embodiment. In these figures, the same parts as those in FIG. 1 are shown.
(A) First Step A refractory metal such as chromium or molybdenum is laminated on an insulating transparent substrate 21 to a thickness of 1000 ° by a sputtering method to form a refractory metal film 34. The refractory metal film 34 is patterned into a predetermined shape to form the gate electrode 22. In this patterning process, both ends of the gate electrode 22 are formed in a tapered shape by taper etching such that the both ends become wider on the transparent substrate 21 side.
(B) Second Step On the transparent substrate 21, silicon nitride is stacked to a thickness of 500 ° or more by a plasma CVD method, and silicon oxide is continuously stacked to a thickness of 1300 ° or more. As a result, a silicon nitride film 23 for preventing precipitation of impurity ions from the transparent substrate 21 and a silicon oxide film 24 serving as a gate insulating film are formed. Then, silicon is stacked on the silicon oxide film 23 to a thickness of 400 ° by the same plasma CVD method to form an amorphous silicon film 25 ′. Then, a heat treatment is performed at about 430 ° C. for 1 hour or more to discharge hydrogen in the silicon film 25 ′ to the outside of the film, reduce the hydrogen concentration to 1% or less, and irradiate the silicon film 25 ′ with an excimer laser. Heat until the silicon in the state is melted. As a result, silicon is crystallized to form a polycrystalline silicon film 25.
(C) Third Step A silicon oxide film 35 is formed on the polycrystalline silicon film 25 by stacking silicon oxide to a thickness of 1000 °. Then, the silicon oxide film 35 is patterned according to the shape of the gate electrode 22 to form a stopper 26 overlapping the gate electrode 22. In the formation of the stopper 26, a mask layer can be eliminated by forming a resist layer over the silicon oxide film 35 and exposing the resist layer from the transparent substrate side using the gate electrode 22 as a mask.
(D) Fourth Step P-type or N-type ions corresponding to the type of transistor to be formed are implanted into the polycrystalline silicon film 25 on which the stopper 26 has been formed. That is, when a P-channel transistor is formed, P-type ions such as boron are implanted, and when an N-channel transistor is formed, N-type ions such as phosphorus are implanted. By this implantation, a region exhibiting P-type or N-type conductivity is formed in polycrystalline silicon film 25 except for the region covered by stopper 26. These regions become a source region 25s and a drain region 25d on both sides of the stopper 26.
(E) Fifth Step The polycrystalline silicon film 25 in which the source region 25s and the drain region 25d are formed is irradiated with an excimer laser, and heated so that silicon does not melt. Thereby, impurity ions in the source region 25s and the drain region 25d are activated. Then, the polycrystalline silicon film 25 is patterned into an island shape while leaving a predetermined width on both sides of the stopper 26 (gate electrode 22), so that the transistors are separated and independent.
(F) Sixth Step Silicon oxide is deposited to a thickness of 1000 ° on the polycrystalline silicon film 25 by plasma CVD, and silicon nitride is successively deposited to a thickness of 3000 °. As a result, an interlayer insulating film composed of two layers of the silicon oxide film 27 and the silicon nitride film 28 is formed. Here, the film thickness T1 of the overlapped stopper 26 and silicon oxide film 27 is 2000 °, whereas the film thickness T2 of the silicon nitride film 28 is 3000 °, which satisfies the above equation (1). .

酸化シリコン膜27及び窒化シリコン膜28を形成した後、窒素雰囲気中で加熱し、窒化シリコン膜28内に含まれる水素イオンを多結晶シリコン膜25へ導入する。この加熱処理の温度は、水素イオンの移動が十分であり、透明基板21が損傷を受けない範囲とする必要があり、350〜450℃の範囲が適当である。窒化シリコン膜28内に含まれる水素イオンは、窒化シリコン膜28の膜厚に応じて薄く形成された酸化シリコン膜27を通して多結晶シリコン層25へ導入されるため、多結晶シリコン層25で必要な量が確実に供給される。これにより、多結晶シリコン層25内の結晶欠陥が水素イオンで埋められる。   After the silicon oxide film 27 and the silicon nitride film 28 are formed, the film is heated in a nitrogen atmosphere to introduce hydrogen ions contained in the silicon nitride film 28 into the polycrystalline silicon film 25. The temperature of this heat treatment needs to be in a range in which the movement of hydrogen ions is sufficient and the transparent substrate 21 is not damaged, and a range of 350 to 450 ° C. is appropriate. Hydrogen ions contained in the silicon nitride film 28 are introduced into the polycrystalline silicon layer 25 through the silicon oxide film 27 formed to be thin according to the thickness of the silicon nitride film 28, so that hydrogen ions necessary for the polycrystalline silicon layer 25 are required. The quantity is supplied reliably. Thereby, crystal defects in polycrystalline silicon layer 25 are filled with hydrogen ions.

水素イオンによる多結晶シリコン層25内の結晶欠陥の補充が完了した後には、ソース領域25s及びドレイン領域25dに対応して、酸化シリコン膜27及び窒化シリコン膜28を貫通するコンタクトホール29を形成し、このコンタクトホール29部分に、アルミニウム等の金属からなるソース電極30s及びドレイン電極30dを形成する。このソース電極30s及びドレイン電極30dの形成は、例えば、コンタクトホール29が形成された窒化シリコン膜28上にスパッタリングしたアルミニウムをパターニングすることで形成される。   After completion of the replenishment of the crystal defects in the polycrystalline silicon layer 25 by the hydrogen ions, contact holes 29 penetrating the silicon oxide film 27 and the silicon nitride film 28 are formed corresponding to the source region 25s and the drain region 25d. A source electrode 30s and a drain electrode 30d made of a metal such as aluminum are formed in the contact hole 29. The source electrode 30s and the drain electrode 30d are formed, for example, by patterning aluminum sputtered on the silicon nitride film 28 in which the contact holes 29 are formed.

続いて、ソース電極30s及びドレイン電極30dが形成された窒化シリコン膜28上にアクリル樹脂溶液を塗布し、焼成してアクリル樹脂層31を形成する。このアクリル樹脂層31は、ストッパ26やソース電極30s、ドレイン電極30dによる凹凸を埋めて表面を平坦化する。さらに、ソース電極30s上にアクリル樹脂層31を貫通するコンタクトホール32を形成し、このコンタクトホール32部分に、ソース電極30sに接続されるITO等からなる透明電極33を形成する。この透明電極33の形成は、例えば、コンタクトホール32が形成されたアクリル樹脂層31上にスパッタリングしたITOをパターニングすることで形成される。   Subsequently, an acrylic resin solution is applied on the silicon nitride film 28 on which the source electrode 30s and the drain electrode 30d are formed, and is baked to form the acrylic resin layer 31. The acrylic resin layer 31 fills the unevenness due to the stopper 26, the source electrode 30s, and the drain electrode 30d and flattens the surface. Further, a contact hole 32 penetrating the acrylic resin layer 31 is formed on the source electrode 30s, and a transparent electrode 33 made of ITO or the like connected to the source electrode 30s is formed in the contact hole 32. The transparent electrode 33 is formed, for example, by patterning ITO sputtered on the acrylic resin layer 31 in which the contact hole 32 is formed.

以上の第1乃至第6工程により、図1に示す構造を有するボトムゲート型の薄膜トランジスタが形成される。   Through the above first to sixth steps, a bottom-gate thin film transistor having the structure shown in FIG. 1 is formed.

図8(a)〜(d)は、第2の実施形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明する工程別の断面図である。これらの図においては、図4と同一部分を示している。
(a)第1工程
絶縁性の透明基板41上に、プラズマCVD法により窒化シリコンを500Å以上の膜厚に積層し、連続して、酸化シリコンを500Åの膜厚に積層する。これにより、透明基板41からの不純物イオンの析出を阻止する窒化シリコン膜42及び多結晶シリコン膜44の積層を可能にする酸化シリコン膜43が形成される。さらに、同じくプラズマCVD法によりシリコンを400Åの膜厚に積層し、非晶質のシリコン膜44'を形成する。そして、430℃程度で1時間以上熱処理してシリコン膜44'中の水素を膜外へ排出し、水素濃度を1%以下にした後、エキシマレーザーをシリコン膜44'に照射し、非晶質状態のシリコンが融解するまで加熱する。これにより、シリコンが結晶化し、多結晶シリコン膜44となる。
(b)第2工程
トランジスタの形成位置に対応して多結晶シリコン膜44を所定の形状にパターニングし、トランジスタ毎に分離する。多結晶シリコン層44を分離した後、プラズマCVD法により酸化シリコンを1000Åの膜厚に積層し、ゲート絶縁膜となる酸化シリコン膜45を形成する。そして、スパッタ法によりクロムやモリブデン等の高融点金属を1000Åの膜厚に積層して、高融点金属膜54を形成する。この高融点金属膜54を、多結晶シリコン膜45を横切る所定の形状にパターニングし、ゲート電極46を形成する。
(c)第3工程
ゲート電極46をマスクとし、形成すべきトランジスタのタイプに対応するP型あるいはN型のイオンを多結晶シリコン膜44へ注入する。この注入においては、ゲート電極46で被われた領域を除いて多結晶シリコン膜44にP型あるいはN型の導電性を示す領域が形成される。これらの領域が、ソース領域44s及びドレイン領域44dとなる。そして、所定の導電型の不純物イオンが注入された多結晶シリコン膜44にエキシマレーザーを照射し、シリコンが融解しない程度に加熱する。これにより、ソース領域44s及びドレイン領域44d内の不純物イオンが活性化される。
(d)第4工程
ゲート電極46が形成された酸化シリコン膜45上にプラズマCVD法により酸化シリコンを1000Åの膜厚に積層し、連続して、窒化シリコンを3000Åの膜厚に積層する。これにより、酸化シリコン膜47及び窒化シリコン膜48の2層からなる層間絶縁膜が形成される。ここで、酸化シリコン膜45と酸化シリコン膜47とを重ねた膜厚T1は、2000Åであるのに対して、窒化シリコン膜48の膜厚T2は、3000Åであり、上述の式1が満たされている。
FIGS. 8A to 8D are cross-sectional views for respective steps illustrating a method for manufacturing a thin film transistor according to the second embodiment. In these figures, the same parts as those in FIG. 4 are shown.
(A) First Step On a transparent insulating substrate 41, silicon nitride is stacked to a thickness of 500 ° or more by a plasma CVD method, and silicon oxide is continuously stacked to a thickness of 500 °. As a result, a silicon oxide film 43 is formed, which enables lamination of the silicon nitride film 42 and the polycrystalline silicon film 44 for preventing the deposition of impurity ions from the transparent substrate 41. Further, silicon is similarly laminated to a thickness of 400 ° by the plasma CVD method to form an amorphous silicon film 44 ′. Then, a heat treatment is performed at about 430 ° C. for 1 hour or more to discharge hydrogen in the silicon film 44 ′ to the outside of the film and reduce the hydrogen concentration to 1% or less. Heat until the silicon in the state is melted. As a result, silicon is crystallized to form a polycrystalline silicon film 44.
(B) Second Step The polycrystalline silicon film 44 is patterned into a predetermined shape corresponding to the position where the transistor is formed, and is separated for each transistor. After separating the polycrystalline silicon layer 44, a silicon oxide film 45 serving as a gate insulating film is formed by stacking silicon oxide to a thickness of 1000 ° by a plasma CVD method. Then, a high melting point metal film 54 is formed by laminating a high melting point metal such as chromium or molybdenum to a thickness of 1000 ° by a sputtering method. The refractory metal film 54 is patterned into a predetermined shape crossing the polycrystalline silicon film 45 to form a gate electrode 46.
(C) Third Step Using the gate electrode 46 as a mask, P-type or N-type ions corresponding to the type of transistor to be formed are implanted into the polycrystalline silicon film 44. In this implantation, a region exhibiting P-type or N-type conductivity is formed in the polycrystalline silicon film 44 except for a region covered by the gate electrode 46. These regions become the source region 44s and the drain region 44d. Then, an excimer laser is irradiated to the polycrystalline silicon film 44 into which impurity ions of a predetermined conductivity type have been implanted, and heated so that silicon is not melted. Thereby, impurity ions in the source region 44s and the drain region 44d are activated.
(D) Fourth Step On the silicon oxide film 45 on which the gate electrode 46 has been formed, silicon oxide is deposited to a thickness of 1000 ° by plasma CVD, and silicon nitride is continuously deposited to a thickness of 3000 °. Thus, an interlayer insulating film composed of two layers of the silicon oxide film 47 and the silicon nitride film 48 is formed. Here, the film thickness T1 of the silicon oxide film 45 and the silicon oxide film 47 overlapped is 2000 °, while the film thickness T2 of the silicon nitride film 48 is 3000 °, which satisfies the above-described equation (1). ing.

酸化シリコン膜47及び窒化シリコン膜48を形成した後、窒素雰囲気中で加熱し、窒化シリコン膜48内に含まれる水素イオンを多結晶シリコン膜44へ導入する。この加熱処理自体は、図7(f)に示すボトムゲート型薄膜トランジスタの製造方法の第6工程における加熱処理と同一である。ところで、多結晶シリコン膜44とゲート電極46との間では、それぞれの界面において水素イオンがきわめて拡散し易いため、多結晶シリコン膜44のゲート電極46に被われた部分では、ゲート電極46側面から水素イオンが回り込んで浸入する。従って、高融点金属で形成されるゲート電極46が、水素イオンを通さないとしても、問題はない。これにより、多結晶シリコン膜44内の結晶欠陥が水素イオンで埋められる。   After the silicon oxide film 47 and the silicon nitride film 48 are formed, the film is heated in a nitrogen atmosphere to introduce hydrogen ions contained in the silicon nitride film 48 into the polycrystalline silicon film 44. This heat treatment itself is the same as the heat treatment in the sixth step of the method for manufacturing the bottom gate thin film transistor shown in FIG. By the way, between the polycrystalline silicon film 44 and the gate electrode 46, hydrogen ions are very easily diffused at the respective interfaces. Therefore, in the portion of the polycrystalline silicon film 44 covered by the gate electrode 46, Hydrogen ions enter and enter. Therefore, there is no problem even if the gate electrode 46 formed of a high melting point metal does not allow passage of hydrogen ions. As a result, crystal defects in the polycrystalline silicon film 44 are filled with hydrogen ions.

多結晶シリコン膜4内に水素イオンを導入した後には、ソース領域44s及びドレイン領域44dに対応して、酸化シリコン膜45、47及び窒化シリコン膜48を貫通するコンタクトホール49を形成する。そして、コンタクトホール49部分に、アルミニウム等の金属からなるソース電極50s及びドレイン電極50dを形成する。続いて、ソース電極50s及びドレイン電極50dが形成された窒化シリコン膜48上にアクリル樹脂溶液を塗布し、焼成してアクリル樹脂層51を形成する。このアクリル樹脂層51は、ゲート電極46やソース電極50s、ドレイン電極50dによる凹凸を埋めて表面を平坦化する。さらに、ソース電極50s上にアクリル樹脂層51を貫通するコンタクトホール52を形成し、このコンタクトホール52部分に、ソース電極50sに接続されるITO等からなる透明電極53を形成する。   After introducing hydrogen ions into the polycrystalline silicon film 4, contact holes 49 penetrating the silicon oxide films 45 and 47 and the silicon nitride film 48 are formed corresponding to the source region 44s and the drain region 44d. Then, a source electrode 50s and a drain electrode 50d made of a metal such as aluminum are formed in the contact hole 49 portion. Subsequently, an acrylic resin solution is applied on the silicon nitride film 48 on which the source electrode 50s and the drain electrode 50d are formed, and is baked to form an acrylic resin layer 51. The acrylic resin layer 51 fills the unevenness due to the gate electrode 46, the source electrode 50s, and the drain electrode 50d, and planarizes the surface. Further, a contact hole 52 penetrating the acrylic resin layer 51 is formed on the source electrode 50s, and a transparent electrode 53 made of ITO or the like connected to the source electrode 50s is formed in the contact hole 52.

以上の第1乃至第4工程により、図4に示す構造を有するトップゲート型の薄膜トランジスタが形成される。   Through the above first to fourth steps, a top-gate thin film transistor having the structure shown in FIG. 4 is formed.

尚、上述の各実施形態において例示した各部の膜厚については、特定の条件における最適値であり、必ずしもこれらの値に限られるものではない。活性領域となる半導体膜(多結晶シリコン膜)に重なる酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜の膜厚が、上述の式1を満たすような値であれば、本願発明の目的を達成し得る。   The film thickness of each portion exemplified in each of the above embodiments is an optimum value under a specific condition, and is not necessarily limited to these values. The object of the present invention can be achieved as long as the thickness of the silicon oxide film and the silicon nitride film overlapping the semiconductor film (polycrystalline silicon film) to be the active region satisfies the above equation (1).

本発明の薄膜トランジスタの第1の実施形態を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor according to a first embodiment of the present invention. 図1の要部の拡大図である。It is an enlarged view of the principal part of FIG. 薄膜トランジスタのしきい値と層間絶縁膜の膜厚比との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a threshold value of a thin film transistor and a film thickness ratio of an interlayer insulating film. 本発明の薄膜トランジスタの第2の実施形態を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor according to a second embodiment of the present invention. 図4の要部の拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of a main part of FIG. 4. 第1の実施形態に係る製造方法の前半の工程を示す工程別の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the first half of the manufacturing method according to the first embodiment, which is performed by different processes. 第1の実施形態に係る製造方法の後半の工程を示す工程別の断面図である。FIG. 7 is a sectional view illustrating the latter half of the manufacturing method according to the first embodiment, which is performed by different processes. 第2の実施形態に係る製造方法を示す工程別の断面図である。It is sectional drawing according to process which shows the manufacturing method which concerns on 2nd Embodiment. 従来の薄膜トランジスタの構造を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a structure of a conventional thin film transistor.

符号の説明Explanation of reference numerals

1、21、41 透明基板
2、22、46 ゲート電極
3、8、23、28、42、48 窒化シリコン膜
4、7、24、27、43、47 酸化シリコン膜
5、25、44 多結晶シリコン膜
5c、25c、44c チャネル領域
5s、25s、44s ソース領域
5d、25d、44d ドレイン領域
6、26 ストッパ
9、12、29、32、49、52 コンタクトホール
10s、30s、50s ソース電極
10d、30d、50d ドレイン電極
11、31、51 アクリル樹脂層
12、33、35 透明電極

1, 21, 41 Transparent substrate 2, 22, 46 Gate electrode 3, 8, 23, 28, 42, 48 Silicon nitride film 4, 7, 24, 27, 43, 47 Silicon oxide film 5, 25, 44 Polycrystalline silicon Film 5c, 25c, 44c Channel region 5s, 25s, 44s Source region 5d, 25d, 44d Drain region 6, 26 Stopper 9, 12, 29, 32, 49, 52 Contact hole 10s, 30s, 50s Source electrode 10d, 30d, 50d Drain electrode 11, 31, 51 Acrylic resin layer 12, 33, 35 Transparent electrode

Claims (3)

基板の一主面上にゲート電極を形成する第1工程と、前記基板上に前記ゲート電極を被ってゲート絶縁膜を積層し、このゲート絶縁膜上に半導体膜を積層する第2工程と、前記半導体膜上に層間絶縁膜を積層する第3工程と、前記半導体膜及び前記層間絶縁膜を所定温度に加熱して前記層間絶縁膜に含まれる水素イオンを前記半導体膜内に導入する第4工程と、を有し、前記第3工程は、前記半導体膜に接してプラズマCVD法により第1の酸化シリコン膜を第1の膜厚に積層し、連続して、プラズマCVD法により該第1の酸化シリコン膜に接して窒化シリコン膜を第2の膜厚に積層する工程を含み、前記第1の膜厚を前記第2の膜厚に8000Åを乗じた値の平方根以下とすることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 A first step of forming a gate electrode on one main surface of a substrate, a second step of stacking a gate insulating film on the substrate so as to cover the gate electrode, and stacking a semiconductor film on the gate insulating film; A third step of stacking an interlayer insulating film on the semiconductor film, and a fourth step of heating the semiconductor film and the interlayer insulating film to a predetermined temperature to introduce hydrogen ions contained in the interlayer insulating film into the semiconductor film. And a third step of laminating a first silicon oxide film to a first thickness by plasma CVD in contact with the semiconductor film, and continuously forming the first silicon oxide film by plasma CVD. Stacking a silicon nitride film to a second thickness in contact with the silicon oxide film, wherein the first thickness is equal to or less than a square root of a value obtained by multiplying the second thickness by 8000 °. Of manufacturing a thin film transistor. 前記第2工程は、前記ゲート絶縁膜上に非晶質シリコンを積層した後、その非晶質シリコンを融解して結晶化して多結晶シリコン層とする工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 2. The method according to claim 1, wherein the second step includes a step of laminating amorphous silicon on the gate insulating film, and then melting and crystallizing the amorphous silicon to form a polycrystalline silicon layer. 3. The method for manufacturing a thin film transistor according to item 1. 前記第4工程は、350℃乃至450℃の範囲で加熱処理することを特徴とする請求項2又は3に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

4. The method according to claim 2, wherein in the fourth step, heat treatment is performed at a temperature in a range of 350 to 450.degree.

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