JP2728880B2 - 薄膜半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
薄膜半導体装置およびその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、薄膜技術によって製造されるトランジスタ
などの薄膜半導体装置およびその製造方法に関する。
などの薄膜半導体装置およびその製造方法に関する。
従来の技術 各種半導体装置たとえばトランジスタなどは、ドーピ
ング技術、成長技術またエッチング技術などの薄膜技術
を用いて製造されている。このような各種半導体装置で
は、動作状態が切換わる閾値電圧Vthが予め定められて
おり、この閾値電圧Vthは製造された半導体装置の物性
的性質から設定される。従来の半導体装置では、この閾
値電圧Vthが使用時間の蓄積に伴って変動し、このよう
な半導体装置に対する重大な信頼性低下をもたらしてい
た。
ング技術、成長技術またエッチング技術などの薄膜技術
を用いて製造されている。このような各種半導体装置で
は、動作状態が切換わる閾値電圧Vthが予め定められて
おり、この閾値電圧Vthは製造された半導体装置の物性
的性質から設定される。従来の半導体装置では、この閾
値電圧Vthが使用時間の蓄積に伴って変動し、このよう
な半導体装置に対する重大な信頼性低下をもたらしてい
た。
このように閾値電圧Vthが変動する原因としては、ト
ランジスタにおいてはゲート絶縁膜の膜中あるいはゲー
ト絶縁膜と半導体層との界面への電子または正孔の注入
が想定されている。また暗状態下での使用では閾値電圧
Vthが変動しない種類のアモルファスシリコン薄膜トラ
ンジスタであっても、比較的強度の光を照射した状態で
ゲート電極とソース電極との間に電圧を印加すると、前
記閾値電圧値Vthが変動することが知られている。
ランジスタにおいてはゲート絶縁膜の膜中あるいはゲー
ト絶縁膜と半導体層との界面への電子または正孔の注入
が想定されている。また暗状態下での使用では閾値電圧
Vthが変動しない種類のアモルファスシリコン薄膜トラ
ンジスタであっても、比較的強度の光を照射した状態で
ゲート電極とソース電極との間に電圧を印加すると、前
記閾値電圧値Vthが変動することが知られている。
第１図は、典型的なアモルファスシリコン薄膜トラン
ジスタ（以下、トランジスタと略す）１の構造を示す断
面図である。トランジスタ１はたとえばホウケイ酸ガラ
スなどの電気絶縁性を有する基板２上に、タンタルTaで
ゲート電極３を多段形成する。該ゲート電極３の表面を
陽極酸化法などによって酸化して酸化タンタルTaOxから
成る絶縁層４を形成し、この絶縁層４上に窒化シリコン
SiNxから成る絶縁層５を形成する。すなちゲート電極３
に関する絶縁層６は、絶縁層4,5から成る２層構造とな
っている。
ジスタ（以下、トランジスタと略す）１の構造を示す断
面図である。トランジスタ１はたとえばホウケイ酸ガラ
スなどの電気絶縁性を有する基板２上に、タンタルTaで
ゲート電極３を多段形成する。該ゲート電極３の表面を
陽極酸化法などによって酸化して酸化タンタルTaOxから
成る絶縁層４を形成し、この絶縁層４上に窒化シリコン
SiNxから成る絶縁層５を形成する。すなちゲート電極３
に関する絶縁層６は、絶縁層4,5から成る２層構造とな
っている。
絶縁層６上には、真性アモルファスシリコンａ−Siか
ら成る第１半導体層７が形成される。第１半導体層７上
に、前記窒化シリコンから成るエッチング停止層８、n+
型アモルファスシリコンａ−Si（n+）から成る第２半導
体層９、およびチタンTiから成る電極層が形成される。
このような構成において、エッチング停止層８付近から
エッチングを行い、ソース電極10およびドレイン電極11
を形成する。
ら成る第１半導体層７が形成される。第１半導体層７上
に、前記窒化シリコンから成るエッチング停止層８、n+
型アモルファスシリコンａ−Si（n+）から成る第２半導
体層９、およびチタンTiから成る電極層が形成される。
このような構成において、エッチング停止層８付近から
エッチングを行い、ソース電極10およびドレイン電極11
を形成する。
従来では前記絶縁層５を構成する窒化シリコンSiNx層
は、モノシランSiH4／アンモニアNH3の流量比を0.5とし
た原料ガス150SCCM（標準流量）に希釈用の窒素N2800SC
CMを加えた状態で、圧力を100Paにして高周波電力200W
を加え、プラズマ放電を行って形成していた。前記高周
波電力を200Wにしているのは、この高周波電力をむやみ
に増大すると、前記基板２上において形成される絶縁層
５の膜厚が不均一になったり、あるいはプラズマの異常
放電が発生するためであった。このようにして形成され
る絶縁層５におけるシリコンSiのスピン密度は、10
18［cm-3］程度であり、シリコンSiと結合している水素
Ｈの量は3.5×1021［cm-3］である。
は、モノシランSiH4／アンモニアNH3の流量比を0.5とし
た原料ガス150SCCM（標準流量）に希釈用の窒素N2800SC
CMを加えた状態で、圧力を100Paにして高周波電力200W
を加え、プラズマ放電を行って形成していた。前記高周
波電力を200Wにしているのは、この高周波電力をむやみ
に増大すると、前記基板２上において形成される絶縁層
５の膜厚が不均一になったり、あるいはプラズマの異常
放電が発生するためであった。このようにして形成され
る絶縁層５におけるシリコンSiのスピン密度は、10
18［cm-3］程度であり、シリコンSiと結合している水素
Ｈの量は3.5×1021［cm-3］である。
このようにして得られた従来技術のトランジスタ１の
特性を第７図および第８図に示す。第７図のライン１
は、第１図示のトランジスタ１においてソース・ドレイ
ン間電圧をたとえば10Vに固定して、ゲート電圧を−20V
から＋20Vまで変化させたときのトランジスタ１におけ
るドレイン電流Idの変化の状態を示している。このよう
な基本的な特性を有するトランジスタ１において、ゲー
ト電極３およびソース電極10間に電圧を加えて使用する
ことにより、前記絶縁層６中、または絶縁層６と半導体
層７との界面に電子や正孔が注入され、ゲート電圧がプ
ラス側に変位してラインl2で示されるようになったり、
あるいはマイナス側に変位してラインl3で示される特性
になる。このような特性の変化は前述したように、トラ
ンジスタ１に比較的強度の光を照射することによってさ
らに顕著となる。
特性を第７図および第８図に示す。第７図のライン１
は、第１図示のトランジスタ１においてソース・ドレイ
ン間電圧をたとえば10Vに固定して、ゲート電圧を−20V
から＋20Vまで変化させたときのトランジスタ１におけ
るドレイン電流Idの変化の状態を示している。このよう
な基本的な特性を有するトランジスタ１において、ゲー
ト電極３およびソース電極10間に電圧を加えて使用する
ことにより、前記絶縁層６中、または絶縁層６と半導体
層７との界面に電子や正孔が注入され、ゲート電圧がプ
ラス側に変位してラインl2で示されるようになったり、
あるいはマイナス側に変位してラインl3で示される特性
になる。このような特性の変化は前述したように、トラ
ンジスタ１に比較的強度の光を照射することによってさ
らに顕著となる。
第８図は、前記ドレイン電流Idの平方根をとって示し
たグラフである。第８図においてラインl4,l5,l6は、第
７図のライン1,l2,l3に対応する。このように閾値電
圧が変位することによりトランジスタのオン電流が減少
し、またはオフ電流が増加して特性が不良となってしま
う。
たグラフである。第８図においてラインl4,l5,l6は、第
７図のライン1,l2,l3に対応する。このように閾値電
圧が変位することによりトランジスタのオン電流が減少
し、またはオフ電流が増加して特性が不良となってしま
う。
発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、薄膜半
導体装置における閾値電圧の変化を防止し、信頼性の高
い薄膜半導体装置およびその製造方法を提供することで
ある。
導体装置における閾値電圧の変化を防止し、信頼性の高
い薄膜半導体装置およびその製造方法を提供することで
ある。
課題を解決するための手段 本発明は、第１導電体層と絶縁層と半導体層と第２導
電体層とが積層された薄膜半導体装置において、 前記絶縁層は窒化シリコン（SiNx）から成り、窒化シ
リコンにおけるシリコン原子Siのスピン密度を２×1016
〜３×1017［cm-3］の範囲としたことを特徴とする薄膜
半導体装置である。
電体層とが積層された薄膜半導体装置において、 前記絶縁層は窒化シリコン（SiNx）から成り、窒化シ
リコンにおけるシリコン原子Siのスピン密度を２×1016
〜３×1017［cm-3］の範囲としたことを特徴とする薄膜
半導体装置である。
また本発明は、第１導電体層と絶縁層と半導体層と第
２導電体層とが積層された薄膜半導体装置の製造方法に
おいて、 前記絶縁層を、 プラズマ化学気相成長法で、 原料ガスとして、SiH4とNH3とを用い、 その流量比SiH4／NH3を0.25付近として、 シリコン原子Siのスピン密度が２×1016〜３×10
17［cm-3］の範囲である窒化シリコンで形成したことを
特徴とする薄膜半導体装置の製造方法である。
２導電体層とが積層された薄膜半導体装置の製造方法に
おいて、 前記絶縁層を、 プラズマ化学気相成長法で、 原料ガスとして、SiH4とNH3とを用い、 その流量比SiH4／NH3を0.25付近として、 シリコン原子Siのスピン密度が２×1016〜３×10
17［cm-3］の範囲である窒化シリコンで形成したことを
特徴とする薄膜半導体装置の製造方法である。
また本発明は、第１導電体層と絶縁層と半導体層と第
２導電体層とが積層された薄膜半導体装置の製造方法に
おいて、 前記絶縁層を、 高周波電力400〜600Wを用いてプラズマを発生させる
プラズマ化学気相成長法で、 原料ガスとして、SiH4とNH3とを用いて、 前記絶縁層のシリコン原子Siに対する水素原子Ｈの結
合量を２×1021［cm-3］以下とした窒化シリコンSiNxで
形成したことを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法で
ある。
２導電体層とが積層された薄膜半導体装置の製造方法に
おいて、 前記絶縁層を、 高周波電力400〜600Wを用いてプラズマを発生させる
プラズマ化学気相成長法で、 原料ガスとして、SiH4とNH3とを用いて、 前記絶縁層のシリコン原子Siに対する水素原子Ｈの結
合量を２×1021［cm-3］以下とした窒化シリコンSiNxで
形成したことを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法で
ある。
作用 本発明に従えば、薄膜半導体装置を構成するに当たっ
て、第１導電体層と絶縁層と半導体層と第２導電体層と
を積層して構成する。このとき、絶縁層は窒化シリコン
SiNxから成り、窒化シリコンにおけるシリコン原子Siの
スピン密度を２×1016〜３×1017［cm-3］の範囲とな
し、これによって閾値電圧の変動が可及的に小さく抑え
られる。
て、第１導電体層と絶縁層と半導体層と第２導電体層と
を積層して構成する。このとき、絶縁層は窒化シリコン
SiNxから成り、窒化シリコンにおけるシリコン原子Siの
スピン密度を２×1016〜３×1017［cm-3］の範囲とな
し、これによって閾値電圧の変動が可及的に小さく抑え
られる。
さらに本発明に従えば、絶縁層の窒化シリコンにおけ
るシリコン原子Siに対する水素原子Ｈの結合量を２×10
21［cm-3］以下となし、しかもこの窒化シリコンを、プ
ラズマ化学気相成長法で原料ガスとしてSiH4とNH3とを
用いて形成することによってもまた、閾値電圧の変動が
可及的に小さく抑えられる。
るシリコン原子Siに対する水素原子Ｈの結合量を２×10
21［cm-3］以下となし、しかもこの窒化シリコンを、プ
ラズマ化学気相成長法で原料ガスとしてSiH4とNH3とを
用いて形成することによってもまた、閾値電圧の変動が
可及的に小さく抑えられる。
実施例 第１図は、従来技術の項でも参照して説明した薄膜ト
ランジスタ（以下、トランジスタと略す）１の断面図で
ある。本発明は、トランジスタを含む薄膜半導体装置を
構成する絶縁層の材質に関する発明であり、したがって
本発明の一実施例としてトランジスタ１を想定して説明
するにあたり、構造は従来から用いられている典型的な
トランジスタ１の構成と同様であり、本実施例において
も第１図示のトランジスタ１を参照して説明する。した
がってトランジスタ１の材質および構造工程に関する基
本的な説明は、前述の従来技術の項と同様である。
ランジスタ（以下、トランジスタと略す）１の断面図で
ある。本発明は、トランジスタを含む薄膜半導体装置を
構成する絶縁層の材質に関する発明であり、したがって
本発明の一実施例としてトランジスタ１を想定して説明
するにあたり、構造は従来から用いられている典型的な
トランジスタ１の構成と同様であり、本実施例において
も第１図示のトランジスタ１を参照して説明する。した
がってトランジスタ１の材質および構造工程に関する基
本的な説明は、前述の従来技術の項と同様である。
本実施例における特徴は、絶縁層５を製造するにあた
り、プラズマCVD法（化学的気相成長法）に基づいて製
造されるけれども、その製造条件を下記のように選んだ
ことである。すなわちモノシランSiH4／アンモニアNH3
の流量比を0.5とした原料ガス150SCCMに希釈用の窒素N2
800SCCMを加えた状態で圧力を100Paで一定とし、基板２
を350℃に加熱した状態で高周波電力600Wを加え、プラ
ズマ放電を行って製造する。このような製造工程によ
り、絶縁層５を構成する窒化シリコンSiNxにおいて、シ
リコン原子Siに結合している水素原子Ｈの量が２×1021
［cm-3］以下となるようにすることができる。
り、プラズマCVD法（化学的気相成長法）に基づいて製
造されるけれども、その製造条件を下記のように選んだ
ことである。すなわちモノシランSiH4／アンモニアNH3
の流量比を0.5とした原料ガス150SCCMに希釈用の窒素N2
800SCCMを加えた状態で圧力を100Paで一定とし、基板２
を350℃に加熱した状態で高周波電力600Wを加え、プラ
ズマ放電を行って製造する。このような製造工程によ
り、絶縁層５を構成する窒化シリコンSiNxにおいて、シ
リコン原子Siに結合している水素原子Ｈの量が２×1021
［cm-3］以下となるようにすることができる。
従来技術のこのような絶縁層５の製造工程では、高周
波電力は200W程度であった。従来高周波電力を増大でき
なかったのは、プラズマ放電を伴うプラズマCVD装置内
で、基板２を保持するホルダの材質および構造が比較的
熱に弱く、たとえばホルダの反りなどの変形が生じてい
たからである。このような変形が生じると、形成される
絶縁層５の層厚が不均一になるなどの不具合が生じてい
た。本件発明を実現するにあたって、本件発明者はこの
基板２のホルダの材質を比較的耐熱性を有する材料に変
更し、かつ加熱されていても反りなどの変形を生じにく
い構造とすることにより、印加される高周波電力を増大
できるようにした。
波電力は200W程度であった。従来高周波電力を増大でき
なかったのは、プラズマ放電を伴うプラズマCVD装置内
で、基板２を保持するホルダの材質および構造が比較的
熱に弱く、たとえばホルダの反りなどの変形が生じてい
たからである。このような変形が生じると、形成される
絶縁層５の層厚が不均一になるなどの不具合が生じてい
た。本件発明を実現するにあたって、本件発明者はこの
基板２のホルダの材質を比較的耐熱性を有する材料に変
更し、かつ加熱されていても反りなどの変形を生じにく
い構造とすることにより、印加される高周波電力を増大
できるようにした。
このようにして製造されたトランジスタ１の静特性
を、第２図のラインl7に示す。ラインl7はトランジスタ
１においてソース電極10およびドレイン電極11の間の電
圧を10Vに固定し、ゲート電圧を−20Vから＋20Vまで変
化させたときのドレイン電流Idの変化の状態を示してい
る。また第３図に絶縁層５におけるシリコン原子Siに結
合している水素原子Ｈの結合量の、前記高周波電力に対
する依存性を示す。前述したように絶縁層５における水
素原子Ｈの結合量を２×1021［cm-3］以下にすることは
本発明の眼目であり、そのような条件は高周波電力にお
いては約300W以上の高周波電力、より好ましくは約400W
〜600W程度の高周波電力を用いることによって得られる
ことが理解される。
を、第２図のラインl7に示す。ラインl7はトランジスタ
１においてソース電極10およびドレイン電極11の間の電
圧を10Vに固定し、ゲート電圧を−20Vから＋20Vまで変
化させたときのドレイン電流Idの変化の状態を示してい
る。また第３図に絶縁層５におけるシリコン原子Siに結
合している水素原子Ｈの結合量の、前記高周波電力に対
する依存性を示す。前述したように絶縁層５における水
素原子Ｈの結合量を２×1021［cm-3］以下にすることは
本発明の眼目であり、そのような条件は高周波電力にお
いては約300W以上の高周波電力、より好ましくは約400W
〜600W程度の高周波電力を用いることによって得られる
ことが理解される。
また本件発明者の実験によれば、水素原子Ｈの結合量
を上述の条件にしようとする場合、モノシランSiH4／ア
ンモニアNH3の流量比を0.25とした原料ガス150SCCMに、
希釈用の窒素ガスN2800SCCMを加えた状態で圧力を100Pa
で一定として、基板２を350℃に加熱し、高周波電力200
Wを加え、プラズマ放電を行って製造するようにしても
よい。
を上述の条件にしようとする場合、モノシランSiH4／ア
ンモニアNH3の流量比を0.25とした原料ガス150SCCMに、
希釈用の窒素ガスN2800SCCMを加えた状態で圧力を100Pa
で一定として、基板２を350℃に加熱し、高周波電力200
Wを加え、プラズマ放電を行って製造するようにしても
よい。
このような製造条件で製造された絶縁層５におけるシ
リコン原子Siのスピン密度と、前記原料ガスの流量比と
の関係を第４図に示す。本発明の眼目の１つはこのシリ
コン原子Siのスピン密度を３×1017［cm-3］以下にする
ことであり、第４図によれば流量比が0.25付近でシリコ
ン原子Siのスピン密度が３×1017［cm-3］以下の窒化シ
リコンSiNx膜が得られることが判る。
リコン原子Siのスピン密度と、前記原料ガスの流量比と
の関係を第４図に示す。本発明の眼目の１つはこのシリ
コン原子Siのスピン密度を３×1017［cm-3］以下にする
ことであり、第４図によれば流量比が0.25付近でシリコ
ン原子Siのスピン密度が３×1017［cm-3］以下の窒化シ
リコンSiNx膜が得られることが判る。
このようにして本実施例によればトランジスタ１を製
造するにあたって、ゲート絶縁膜となる絶縁層５を構成
する窒化シリコンSiNxにおいて、シリコン原子Siのスピ
ン密度２×1016〜３×1017［cm-3］以下にすることがで
き、あるいはシリコン原子Siと結合している水素原子Ｈ
の量が２×1021［cm-3］以下にすることができる。
造するにあたって、ゲート絶縁膜となる絶縁層５を構成
する窒化シリコンSiNxにおいて、シリコン原子Siのスピ
ン密度２×1016〜３×1017［cm-3］以下にすることがで
き、あるいはシリコン原子Siと結合している水素原子Ｈ
の量が２×1021［cm-3］以下にすることができる。
第５図は、このようにして製造された本発明の一実施
例のトランジスタ１における前記シリコン原子Siのスピ
ン密度と、トランジスタ１における閾値電圧Vthの変動
量ΔVthとの関係を示すグラフであり、トランジスタ１
に対してキセノンランプ光10万ルクスの照射下におい
て、ソース電極10およびゲート電極３間に−15Vまたは
＋15Vの直流電圧を印加し、基板２の温度を40℃として
連続５時間エージングを行った後の測定結果を示してい
る。第５図に示されるようにスピン密度が２×1016〜３
×1017［cm-3］の範囲であれば、前記閾値電圧ΔVthが
±1V以下に抑えられていることが判る。
例のトランジスタ１における前記シリコン原子Siのスピ
ン密度と、トランジスタ１における閾値電圧Vthの変動
量ΔVthとの関係を示すグラフであり、トランジスタ１
に対してキセノンランプ光10万ルクスの照射下におい
て、ソース電極10およびゲート電極３間に−15Vまたは
＋15Vの直流電圧を印加し、基板２の温度を40℃として
連続５時間エージングを行った後の測定結果を示してい
る。第５図に示されるようにスピン密度が２×1016〜３
×1017［cm-3］の範囲であれば、前記閾値電圧ΔVthが
±1V以下に抑えられていることが判る。
また第６図は、前記絶縁層５におけるシリコン原子Si
に対する水素原子Ｈの結合量と、閾値電圧変動量ΔVth
との関係を示すグラフである。第６図に示されるよう
に、水素原子Ｈの結合量を２×1021［cm-3］以下にした
場合にも閾値電圧変動量ΔVthは±1V以下に抑えられて
いることが判る。
に対する水素原子Ｈの結合量と、閾値電圧変動量ΔVth
との関係を示すグラフである。第６図に示されるよう
に、水素原子Ｈの結合量を２×1021［cm-3］以下にした
場合にも閾値電圧変動量ΔVthは±1V以下に抑えられて
いることが判る。
このように本実施例によれば、絶縁層５を構成する窒
化シリコンSiNxにおけるシリコン原子Siのスピン密度を
２×1016〜３×1017［cm-3］の範囲とし、あるいはシリ
コン原子Siと結合した水素原子Ｈの量を２×1021［c
m-3］以下とした。これにより閾値電圧変動量ΔVthを可
及的に小さく抑えることができる。これにより高品質の
トランジスタ１を提供できることになる。
化シリコンSiNxにおけるシリコン原子Siのスピン密度を
２×1016〜３×1017［cm-3］の範囲とし、あるいはシリ
コン原子Siと結合した水素原子Ｈの量を２×1021［c
m-3］以下とした。これにより閾値電圧変動量ΔVthを可
及的に小さく抑えることができる。これにより高品質の
トランジスタ１を提供できることになる。
前述の実施例では、薄膜半導体装置をトランジスタ１
として説明したけれども、本発明はこのような構成のト
ランジスタ１に限定されるものではなく、一般に窒化シ
リコンSiNxから成る絶縁層との積層体を含む半導体装置
に対して広範囲に利用できるものであり、その構成例を
限定するものではない。
として説明したけれども、本発明はこのような構成のト
ランジスタ１に限定されるものではなく、一般に窒化シ
リコンSiNxから成る絶縁層との積層体を含む半導体装置
に対して広範囲に利用できるものであり、その構成例を
限定するものではない。
また本発明の眼目は、半導体装置を構成する所定の絶
縁層が窒化シリコンSiNxから構成される場合、シリコン
原子Siのスピン密度またはシリコン原子Siに結合する水
素原子Ｈの結合量を、予め定める範囲に設定することに
より、所望の特性の半導体装置を実現しようとするもの
であり、したがって前記スピン密度および水素原子結合
量に関する条件が満たされるならば、その製造方法は何
ら限定されるものではない。
縁層が窒化シリコンSiNxから構成される場合、シリコン
原子Siのスピン密度またはシリコン原子Siに結合する水
素原子Ｈの結合量を、予め定める範囲に設定することに
より、所望の特性の半導体装置を実現しようとするもの
であり、したがって前記スピン密度および水素原子結合
量に関する条件が満たされるならば、その製造方法は何
ら限定されるものではない。
発明の効果 以上のように本発明に従えば、半導体装置の動作状態
の境界となる閾値電圧の経時的変化を可及的に低減する
ことができ、信頼性が格段に向上された薄膜半導体装置
を提供できる。
の境界となる閾値電圧の経時的変化を可及的に低減する
ことができ、信頼性が格段に向上された薄膜半導体装置
を提供できる。
特に本発明によれば、絶縁層である窒化シリコンにお
けるシリコン原子Siのスピン密度を２×1016〜３×1017
［cm-3］の範囲とし、このようなスピン密度を達成する
ためにプラズマ化学気相成長法で、原料ガスとしてSiH4
とNH3とを用い、その流量比SiH4／NH3を0.25付近とする
ことによって、前記スピン密度の範囲を確実に達成する
ことができるようになる。
けるシリコン原子Siのスピン密度を２×1016〜３×1017
［cm-3］の範囲とし、このようなスピン密度を達成する
ためにプラズマ化学気相成長法で、原料ガスとしてSiH4
とNH3とを用い、その流量比SiH4／NH3を0.25付近とする
ことによって、前記スピン密度の範囲を確実に達成する
ことができるようになる。
さらに本発明によれば、絶縁層である窒化シリコンの
シリコン原子Siに対する水素原子Ｈの結合量を２×1021
［cm-3］以下とし、しかもプラズマ化学気相成長法で原
料ガスとしてSiH4とNH3とを用いて形成することによっ
て、上述のように閾値電圧の経時的変化を可及的に低減
することが初めて可能になる。このシリコン原子Siに対
する水素原子Ｈの結合量は、プラズマ化学気相成長法に
おいて、高周波電力400〜600Wを用いてプラズマを発生
させることによって、確実に達成することが初めて可能
である。
シリコン原子Siに対する水素原子Ｈの結合量を２×1021
［cm-3］以下とし、しかもプラズマ化学気相成長法で原
料ガスとしてSiH4とNH3とを用いて形成することによっ
て、上述のように閾値電圧の経時的変化を可及的に低減
することが初めて可能になる。このシリコン原子Siに対
する水素原子Ｈの結合量は、プラズマ化学気相成長法に
おいて、高周波電力400〜600Wを用いてプラズマを発生
させることによって、確実に達成することが初めて可能
である。
第１図は本発明の一実施例および従来例において用いら
れるトランジスタ１の構造を示す断面図、第２図はトラ
ンジスタ１の静特性を示すグラフ、第３図は本実施例の
材料から成るトランジスタ１における製造時の高周波電
力と水素原子Ｈのシリコン原子Siに対する結合量との関
係を示すグラフ、第４図は原料ガスの流量比とシリコン
原子Siのスピン密度との関係を示すグラフ、第５図は本
実施例のトランジスタ１におけるスピン密度と閾値電圧
変動量ΔVthとの関係を示すグラフ、第６図は本実施例
のトランジスタ１における水素原子Ｈのシリコン原子Si
に対する結合量と閾値電圧変動量ΔVthとの関係を示す
グラフ、第７図および第８図は従来技術で示した材料か
ら成るトランジスタ１の特性を示すグラフである。 １…トランジスタ、２…基板、３…ゲート電極、4,5,6
…絶縁層、７…半導体層、９…第２導電体層、10…ソー
ス電極、11…ドレイン電極
れるトランジスタ１の構造を示す断面図、第２図はトラ
ンジスタ１の静特性を示すグラフ、第３図は本実施例の
材料から成るトランジスタ１における製造時の高周波電
力と水素原子Ｈのシリコン原子Siに対する結合量との関
係を示すグラフ、第４図は原料ガスの流量比とシリコン
原子Siのスピン密度との関係を示すグラフ、第５図は本
実施例のトランジスタ１におけるスピン密度と閾値電圧
変動量ΔVthとの関係を示すグラフ、第６図は本実施例
のトランジスタ１における水素原子Ｈのシリコン原子Si
に対する結合量と閾値電圧変動量ΔVthとの関係を示す
グラフ、第７図および第８図は従来技術で示した材料か
ら成るトランジスタ１の特性を示すグラフである。 １…トランジスタ、２…基板、３…ゲート電極、4,5,6
…絶縁層、７…半導体層、９…第２導電体層、10…ソー
ス電極、11…ドレイン電極
フロントページの続き (72)発明者 片山 幹雄 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 森本 弘 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−62529（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−42176（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−194363（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−9129（ＪＰ，Ａ) ＳＯＣＩＥＴＹ ＦＯＲ ＩＮＦＯＲ ＭＡＴＩＯＮ ＤＩＳＰＬＡＹ ＩＮＴ ＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＹＭＰＯＳＩ ＵＭ ＤＩＧＥＳＴ ＯＦ ＴＥＣＨＮ ＩＣＡＬ ＰＡＰＥＲＳ Ｖｏｌ．ＸＩ Ｘ（ＭＡＹ 24−26，1988）Ｐ．310− 311
Claims (3)
- 【請求項１】第１導電体層と絶縁層と半導体層と第２導
電体層とが積層された薄膜半導体装置において、 前記絶縁層は窒化シリコン（SiNx）から成り、窒化シリ
コンにおけるシリコン原子Siのスピン密度を２×1016〜
３×1017［cm-3］の範囲としたことを特徴とする薄膜半
導体装置。 - 【請求項２】第１導電体層と絶縁層と半導体層と第２導
電体層とが積層された薄膜半導体装置の製造方法におい
て、 前記絶縁層を、 プラズマ化学気相成長法で、 原料ガスとして、SiH4とNH3とを用い、 その流量比SiH4／NH3を、0.25付近として、 シリコン原子Siのスピン密度が２×1016〜３×1017［cm
-3］の範囲である窒化シリコンで形成したことを特徴と
する薄膜半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】第１導電体層と絶縁層と半導体層と第２導
電体層とが積層された薄膜半導体装置の製造方法におい
て、 前記絶縁層を、 高周波電力400〜600Wを用いてプラズマを発生させるプ
ラズマ化学気相成長法で、 原料ガスとして、SiH4とNH3とを用いて、 前記絶縁層のシリコン原子Siに対する水素原子Ｈの結合
量を２×1021［cm-3］以下とした窒化シリコンSiNxで形
成したことを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63019357A JP2728880B2 (ja) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | 薄膜半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63019357A JP2728880B2 (ja) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | 薄膜半導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01194363A JPH01194363A (ja) | 1989-08-04 |
| JP2728880B2 true JP2728880B2 (ja) | 1998-03-18 |
Family
ID=11997124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63019357A Expired - Lifetime JP2728880B2 (ja) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | 薄膜半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2728880B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0727900B2 (ja) * | 1988-06-28 | 1995-03-29 | 松下電器産業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| KR20140026257A (ko) * | 2012-08-23 | 2014-03-05 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 표시 장치 |
| US9443987B2 (en) * | 2013-08-23 | 2016-09-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6262529A (ja) * | 1985-09-12 | 1987-03-19 | Toppan Printing Co Ltd | 窒化シリコン膜の作成方法 |
-
1988
- 1988-01-28 JP JP63019357A patent/JP2728880B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＳＯＣＩＥＴＹ ＦＯＲ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＤＩＳＰＬＡＹ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ＤＩＧＥＳＴ ＯＦ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＰＡＰＥＲＳ Ｖｏｌ．ＸＩＸ（ＭＡＹ ２４−２６，１９８８）Ｐ．３１０−３１１ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01194363A (ja) | 1989-08-04 |
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