JP2536230B2 - Active matrix liquid crystal display device - Google Patents

Active matrix liquid crystal display device

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JP2536230B2 JP11263990A JP11263990A JP2536230B2 JP 2536230 B2 JP2536230 B2 JP 2536230B2 JP 11263990 A JP11263990 A JP 11263990A JP 11263990 A JP11263990 A JP 11263990A JP 2536230 B2 JP2536230 B2 JP 2536230B2
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active matrix
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敬三 小林
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、薄膜トランジスタ(TFT)等により構成さ
れたアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ装置(LC
D)に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to an active matrix liquid crystal display device (LC) including a thin film transistor (TFT) or the like.
Regarding D).

[従来の技術] 従来、この種のアクティブマトリクスLCDは、第3図
に示すように構成されている。
[Prior Art] Conventionally, an active matrix LCD of this type is configured as shown in FIG.

即ち、ガラス基板1上には、TFTのゲート電極2が形
成され、更にその上を覆うように全面にゲート絶縁膜3
が形成されている。ゲート絶縁膜3のゲート電極2直上
域の上面には、Si膜4、n+Si膜5及びソース・ドレイン
電極6が順次形成されている。そして、その上面からSi
膜4に達する掘込部8が形成されると共に、ソース・ド
レイン電極に接続される絵素電極7が形成され、さらに
その上面を表面保護膜9で覆うようにしている。これに
より、ゲート電極2の配置されている部分がTFT部10、
絵素電極7の部分が絵素部11として使用されるものとな
っている。
That is, the gate electrode 2 of the TFT is formed on the glass substrate 1, and the gate insulating film 3 is formed on the entire surface to cover the gate electrode 2.
Are formed. An Si film 4, an n + Si film 5, and a source / drain electrode 6 are sequentially formed on the upper surface of the gate insulating film 3 immediately above the gate electrode 2. And from the top surface, Si
The dug portion 8 reaching the film 4 is formed, the pixel electrode 7 connected to the source / drain electrodes is formed, and the upper surface thereof is covered with the surface protective film 9. As a result, the portion where the gate electrode 2 is arranged is the TFT portion 10,
The portion of the picture element electrode 7 is used as the picture element portion 11.

ところで、このようなアクティブマトリクスLCDの表
面保護膜9は、TFT部10及び絵素部11の全体を覆うよう
に形成される。従来、この表面保護膜9は、第4図にも
示すように、シリコン酸化膜(SiN2)、シリコンオキシ
ナイトライド膜(SiOxNy)又はシリコン窒化膜(Si
3N4)等が使用されている。また、これらの組成一定の
膜の他、SiO2−Si3N4等の2層構造の膜も使用されてい
る。
By the way, the surface protection film 9 of such an active matrix LCD is formed so as to cover the entire TFT section 10 and the picture element section 11. Conventionally, as shown in FIG. 4, the surface protection film 9 is a silicon oxide film (SiN 2 ), a silicon oxynitride film (SiO x N y ), or a silicon nitride film (Si).
3 N 4 ) etc. are used. In addition to these films having a constant composition, films having a two-layer structure such as SiO 2 —Si 3 N 4 are also used.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述した従来のアクティブマトリクス
LCDでは、その表面保護膜に以下のような問題点があっ
た。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional active matrix described above is used.
In the LCD, the surface protection film has the following problems.

即ち、シリコン酸化膜は、アルカリイオンに対するバ
リア効果が少なく、信頼性があまり高くないという問題
点がある。
That is, the silicon oxide film has a problem that the barrier effect against alkali ions is small and the reliability is not so high.

シリコン窒化膜では、アルカリイオンに対するバリア
効果は十分であるが、Si上に直接形成した場合、膜応力
が大きいため、膜厚が厚いとクラック及び膜剥がれ等を
招き、薄いとチャネル掘り込み部8の段差の部分での被
覆性が芳しくないという問題がある。また、シリコン窒
化膜は、界面準位密度が大きく、チャネルリークを発生
させるという問題もある。
The silicon nitride film has a sufficient barrier effect against alkali ions, but when it is directly formed on Si, the film stress is large, so that a thick film causes cracks and film peeling, and a thin film causes the channel dug portion 8 to be formed. There is a problem that the covering property at the step portion is not good. Further, the silicon nitride film has a problem that the interface state density is large and channel leak occurs.

また、シリコンオキシナイトライド膜は、両者の中間
の性質を有するが、最適成長条件の再現安定性が悪く、
最適条件をいえども膜質は中途半端な性質である。
Further, the silicon oxynitride film has a property intermediate between the two, but the reproduction stability under the optimum growth conditions is poor,
Even under the optimum conditions, the film quality is halfway.

更に、SiO2−Si3N4の2層構造膜は、SiO2とSi3N4との
界面での膜歪及び界面準位密度が大きく、クラック及び
膜剥がれ等が発生するという問題点があった。
Further, the two-layer structure film of SiO 2 —Si 3 N 4 has a problem that the film strain and the interface state density at the interface between SiO 2 and Si 3 N 4 are large, and cracks and film peeling occur. there were.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであっ
て、クラック及び膜剥がれ等の問題が発生することがな
く、しかもアルカリイオンに対するバリア効果が高いア
クティブマトリクス型液晶ディスプレイ装置を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an active matrix liquid crystal display device that does not cause problems such as cracks and film peeling, and has a high barrier effect against alkali ions. And

[課題を解決するための手段] 本発明に係るアクティブマトリクス型液晶ディスプレ
イ装置は、エッチングによって掘込まれたバックチャネ
ル上に表面保護膜が形成されたアクティブマトリクス型
液晶ディスプレイ装置において、前記表面保護膜は、前
記バックチャネルの上に半導体シリコンに接して形成さ
れたシリコン酸化膜と、このシリコン酸化膜上に形成さ
れたシリコンオキシナイトライド膜と、このシリコンオ
キシナイトライド膜上に形成されたシリコン窒化膜とか
らなり、且つ前記シリコンオキシナイトライド膜は、前
記シリコン酸化膜側から前記シリコン窒化膜側へその組
成がなだらかに変化していることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] An active matrix liquid crystal display device according to the present invention is an active matrix liquid crystal display device in which a surface protective film is formed on a back channel dug by etching. Is a silicon oxide film formed on the back channel in contact with semiconductor silicon, a silicon oxynitride film formed on the silicon oxide film, and a silicon nitride film formed on the silicon oxynitride film. And a composition of the silicon oxynitride film that changes gently from the silicon oxide film side to the silicon nitride film side.

[作用] 本発明によれば、バックチャネル側の半導体シリコン
には、シリコン酸化膜が形成されているので、膜応力及
び界面準位密度を小さくすることができ、安定で良好な
特性を得ることができる。また、中間層であるシリコン
オキシナイトライド膜の組成を緩やかに変合させるよう
にしているので、従来のSiO2−Si3N4界面にみられるよ
うな界面準位の局在がなく、膜応力が小さく、厚膜化が
可能で、膜剥がれの心配はない。更に、最上部は、シリ
コン窒化膜であるため、アルカリイオンの汚染及び侵入
に対するバリア効果も十分である。
[Operation] According to the present invention, since the silicon oxide film is formed on the semiconductor silicon on the back channel side, film stress and interface state density can be reduced, and stable and favorable characteristics can be obtained. You can In addition, since the composition of the silicon oxynitride film, which is the intermediate layer, is gently changed, there is no localization of the interface state as seen in the conventional SiO 2 —Si 3 N 4 interface, and The stress is small, the film can be made thicker, and there is no fear of film peeling. Further, since the uppermost part is the silicon nitride film, the barrier effect against the contamination and invasion of alkali ions is sufficient.

[実施例] 以下、添付の図面に基づいて本発明の実施例について
説明する。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

先ず、TFT部10及び絵素部11を形成後、チャネル掘り
込み部に、2800Åの段差を覆うように、表面保護膜とし
てプラズマCVD法により、モノシラン(SiH4)−一酸化
窒素(NO)系でSiO2膜を1000Åを形成し、次いでSiH4
NO−アンモニア(NH3)系でシリコンオキシナイトライ
ド膜を2000Å形成する。成長させる温度は270℃であ
る。シリコンオキシナイトライド形成時は、SiH4の流量
を一定とし、NO及びNH3流量は夫々時間と共に減少、及
び増大するように設定し、シリコンオキシナイトライド
の組成が、SiO2側からSi3N4側に連続的に変化するよう
にする。
First, after forming the TFT section 10 and the picture element section 11, a monosilane (SiH 4 ) -nitric oxide (NO) system is formed as a surface protection film by a plasma CVD method so as to cover a step of 2800 Å in the channel dug section. To form a SiO 2 film of 1000 Å, then SiH 4
A silicon oxynitride film of 2000 Å is formed by NO-ammonia (NH 3 ) system. The growth temperature is 270 ° C. Silicon oxynitride forming time is, the flow rate of SiH 4 is constant, NO and NH 3 flow rate decreases with each time, and set to increase, the composition of silicon oxynitride, Si 3 N of SiO 2 side Make it change to 4 side continuously.

このようにして形成した膜の組成を第1図に示す。こ
の図に示すように、表面保護膜20は、Si膜4に接するSi
O2層21、このSiO2層21に接するシリコンオキシナイトラ
イド(SixNy)層22及びこれに接するSi3N4層23の三層構
造である。
The composition of the film thus formed is shown in FIG. As shown in this figure, the surface protection film 20 is made of Si that contacts the Si film 4.
It has a three-layer structure of an O 2 layer 21, a silicon oxynitride (Si x N y ) layer 22 in contact with the SiO 2 layer 21, and a Si 3 N 4 layer 23 in contact with the layer.

また、第2図は、表面保護膜20の膜厚方向の組成変化
を示すグラフ図である。
Further, FIG. 2 is a graph showing the composition change of the surface protective film 20 in the film thickness direction.

膜厚d1からd2に位置するシリコンオキシナイトライド
(SixNy)層22は、SiO2層21と接する膜厚d1付近でx=
2,y=0、Si3N4層23と接する膜厚d2付近でx=0,y=4/3
となっており、その組成が緩やかに変化している。
The silicon oxynitride (Si x N y ) layer 22 located in the film thickness d 1 to d 2 has a film thickness x 1 near the film thickness d 1 in contact with the SiO 2 layer 21.
2, y = 0, x = 0, y = 4/3 near the film thickness d 2 in contact with the Si 3 N 4 layer 23
And its composition is gradually changing.

このような表面保護膜20を形成することにより、バッ
クチャネル側での膜応力及び界面準位密度を小さくする
ことができ、安定で良好なTFT特性を得ることができ
る。また、中間層のオキシナイトライド層22の組成が緩
やかに変化しているので、界面準位密度の局在を防止す
ることができ、膜応力が少なく、厚膜化可能で、膜剥が
れの問題を解決することができる。更に、最上部はSi3N
4層23であるため、アルカリイオンに対するバリア効果
も十分となる。
By forming such a surface protection film 20, film stress and interface state density on the back channel side can be reduced, and stable and favorable TFT characteristics can be obtained. Further, since the composition of the oxynitride layer 22 of the intermediate layer is gradually changed, localization of the interface state density can be prevented, the film stress is small, the film can be made thick, and the problem of film peeling Can be solved. Furthermore, the top is Si 3 N
Since it is the four layers 23, the barrier effect against alkali ions is also sufficient.

なお、上記実施例と同じチャネル掘り込み2800Åの段
差を覆うようにSiH4−炭酸ガス(CO2)系でSiO2を1000
Å、SiH4−CO2−NH3系でシリコンオキシナイトライドを
2000Å、SiH4−NH3系でSi3N4を1000Å形成するようにし
てもよい。成長温度は、270℃である。
It should be noted that the same channel digging as in the above-mentioned embodiment was covered with 2800 Å steps of SiH 4 -carbon dioxide (CO 2 ) system with SiO 2 of 1000.
Å 、 SiH 4 --CO 2 --NH 3 system
2000Å, Si 3 N 4 may be formed in 1000Å by SiH 4 -NH 3 system. The growth temperature is 270 ° C.

本実施例では、酸素供給源ガスとしてCO2を使用して
いるため、先の実施例のNOガスにみられる腐食性、毒性
及び支燃性等の問題が発生しないとい利点がある。
In this embodiment, since CO 2 is used as the oxygen supply source gas, there is an advantage that the problems such as the corrosiveness, the toxicity, and the combustion supporting property, which are found in the NO gas of the previous embodiment, do not occur.

なお、SiO2、SiOXNY及びSi3N4の各膜の膜厚は、チャ
ネル掘り込み部深さ、TFT特性、信頼性等を考慮して決
定すればよい。
The thickness of each film of SiO 2 , SiO X N Y and Si 3 N 4 may be determined in consideration of the depth of the channel dug portion, TFT characteristics, reliability and the like.

また、バックチャネルSiに影響を与えずに良好なTFT
特性をを得るためには、SiO2膜厚が300Å以上であるこ
とが望ましい。さらに、アルカリイオンに対する十分な
バリア効果を得るためには、Si3N4膜の膜厚は、300Å以
上が望ましい。SixOyは、チャネル掘り込み部の段差被
覆性が良好となる膜厚に設定される。
Also, a good TFT without affecting the back channel Si
In order to obtain the characteristics, it is desirable that the SiO 2 film thickness is 300 Å or more. Furthermore, in order to obtain a sufficient barrier effect against alkali ions, the film thickness of the Si 3 N 4 film is preferably 300 Å or more. Si x O y is set to a film thickness that provides good step coverage at the channel dug portion.

なお、本発明は、TFTアクティブマトリクス型LCDのみ
ならず、MIM型等の他のタイプのアクティブマトリクス
型LCDにも適用可能であることは言うまでもない。
Needless to say, the present invention can be applied not only to the TFT active matrix type LCD but also to other types of active matrix type LCD such as MIM type.

[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、エッチングによ
って掘込まれたバックチャネル上の表面保護膜をシリコ
ン酸化膜とシリコンオキシナイトライド膜とシリコン窒
化膜とからなる三層構造とし、しかも前記シリコンオキ
シナイトライド膜の組成を前記シリコン酸化膜側から前
記シリコン窒化膜側へと緩やかに変化させるようにした
から、クラック及び膜剥がれ等の問題が発生することが
なく、しかもアルカリイオンに対するバリア効果が高
い。このため、製造歩留まりが高く、初期特性も従来の
ものより優れる等の効果を奏する。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the surface protection film formed on the back channel by etching has a three-layer structure including a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, and a silicon nitride film. In addition, since the composition of the silicon oxynitride film is gradually changed from the silicon oxide film side to the silicon nitride film side, problems such as cracks and film peeling do not occur, and alkali High barrier effect against ions. Therefore, the manufacturing yield is high and the initial characteristics are superior to those of the conventional one.

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

第1図は本発明の実施例に係るアクティブマトリクス型
液晶ディスプレイ装置の表面保護膜の組成を示す模式
図、第2図は同保護膜の組成を定性的に示したグラフ
図、第3図は従来のアクティブマトリクス型液晶ディス
プレイ装置の構成を示す断面図、第4図は同装置におけ
る従来の表面保護膜の組成を示す模式図である。 1;ガラス基板、2;ゲート電極、3;ゲート絶縁膜、4;Si
膜、5;n4Si膜、6;ソース・ドレイン電極、7;絵素電極、
8;チャネル掘り込み部、9,20;表面保護膜、10;TFT部、1
1;絵素部、21;SiO2層、22;シリコンオキシナイトライド
層、23;Si3N4
FIG. 1 is a schematic diagram showing the composition of a surface protective film of an active matrix type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a graph diagram qualitatively showing the composition of the protective film, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional active matrix type liquid crystal display device, and FIG. 4 is a schematic diagram showing the composition of a conventional surface protective film in the device. 1; glass substrate, 2; gate electrode, 3; gate insulating film, 4; Si
Film, 5; n 4 Si film, 6; source / drain electrode, 7; pixel electrode,
8: Channel dug portion, 9, 20; Surface protective film, 10; TFT portion, 1
1; picture element part, 21; SiO 2 layer, 22; silicon oxynitride layer, 23; Si 3 N 4 layer

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】エッチングによって掘込まれたバックチャ
ネル上に表面保護膜が形成されたアクティブマトリクス
型液晶ディスプレイ装置において、前記表面保護膜は、
前記バックチャネルの上に半導体シリコンに接して形成
されたシリコン酸化膜と、このシリコン酸化膜上に形成
されたシリコンオキシナイトライド膜と、このシリコン
オキシナイトライド膜上に形成されたシリコン窒化膜と
からなり、且つ前記シリコンオキシナイトライド膜は、
前記シリコン酸化膜側から前記シリコン窒化膜側へその
組成がなだらかに変化していることを特徴とするアクテ
ィブマトリクス型液晶ディスプレイ装置。
1. An active matrix liquid crystal display device having a surface protective film formed on a back channel formed by etching, wherein the surface protective film comprises:
A silicon oxide film formed on the back channel in contact with semiconductor silicon, a silicon oxynitride film formed on the silicon oxide film, and a silicon nitride film formed on the silicon oxynitride film. And the silicon oxynitride film comprises
An active matrix type liquid crystal display device characterized in that its composition is gently changed from the silicon oxide film side to the silicon nitride film side.
【請求項2】前記シリコン酸化膜及び前記シリコン窒化
膜は、夫々300Åの膜厚からなるものであることを特徴
とする請求項1に記載のアクティブマトリクス型液晶デ
ィスプレイ装置。
2. The active matrix type liquid crystal display device according to claim 1, wherein the silicon oxide film and the silicon nitride film each have a film thickness of 300 Å.
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