JP2743415B2 - 薄膜トランジスタ - Google Patents
薄膜トランジスタInfo
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- JP2743415B2 JP2743415B2 JP63303708A JP30370888A JP2743415B2 JP 2743415 B2 JP2743415 B2 JP 2743415B2 JP 63303708 A JP63303708 A JP 63303708A JP 30370888 A JP30370888 A JP 30370888A JP 2743415 B2 JP2743415 B2 JP 2743415B2
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- thin film
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Description
本発明は、液晶表示板の駆動回路等に用いられている
薄膜トランジスタ、特にその表面保護絶縁膜に関するも
のである。
薄膜トランジスタ、特にその表面保護絶縁膜に関するも
のである。
第1図は薄膜トランジスタの断面構造を示す図であ
る。第1図において、1はガラス等の絶縁基板、2はゲ
ート電極、3はゲート絶縁膜、4はa−Si活性層、5は
表面保護絶縁膜、6はソース電極、7はドレイン電極で
ある。 すなわち、ガラス等の絶縁基板1上にcr等によりゲー
ト電極2が形成されている。その上に順にシリコン窒化
膜よりなるゲート絶縁膜3、アモルファスシリコン(a
−Si)活性層4、シリコン窒化膜よりなる表面保護絶縁
膜5、ソース電極6、およびドレイン電極7が形成され
ている。 このような薄膜トランジスタにおいては、ゲート電極
2にゲート電圧が印加されると、a−Si活性層4の内部
でゲート絶縁膜3と界面に沿って電荷が誘起される。こ
の誘起された電荷は、ソース電極とドレイン電極7との
間に印加されたドレイン電圧により、a−Si活性層4と
ゲート絶縁膜3との界面を移動する。このようにして、
ゲート電圧とドレイン電圧とにより制御されたドレイン
電流が流れる。 そして、表面保護絶縁膜5はa−Si活性層4が大気に
触れて劣化するのを防ぐと共に、a−Si活性層4をエッ
チング除去してパターンを形成する際に、チャネル領域
のa−Si活性層4をエッチングから守るマスクの働きも
する。 このような薄膜トランジスタにあっては、動作時間の
経過とともに、しきい値電圧(Vth)が変化してしまう
(徐々に増大)という現象があり、そのために動作の信
頼性が低下してしまうという欠点があることは、良く知
られている。 動作中にしきい値電圧が低下してくると、例えば薄膜
トランジスタを液晶ディスプレイに使用している場合な
どには画質の悪化を来たしたりする。 そこで、前記欠点を克服すべく種々の提案がなされて
いる。例えば、特開昭63−42176号公報に示されるよう
に、ゲート絶縁膜の膜質に着目したものがある。 これはゲート絶縁膜のシリコン窒化膜を形成する際、
その形成材料ガスの混合割合を適当な値に調整すること
により、ゲート絶縁膜中のシリコン原子Siと窒素原子N
との比を調整し、しきい値電圧Vthの変化が小さくなる
ようにするものである。 なお、ゲート絶縁膜の製造方法に関する他の文献とし
ては、特開昭62−291064号公報等がある。
る。第1図において、1はガラス等の絶縁基板、2はゲ
ート電極、3はゲート絶縁膜、4はa−Si活性層、5は
表面保護絶縁膜、6はソース電極、7はドレイン電極で
ある。 すなわち、ガラス等の絶縁基板1上にcr等によりゲー
ト電極2が形成されている。その上に順にシリコン窒化
膜よりなるゲート絶縁膜3、アモルファスシリコン(a
−Si)活性層4、シリコン窒化膜よりなる表面保護絶縁
膜5、ソース電極6、およびドレイン電極7が形成され
ている。 このような薄膜トランジスタにおいては、ゲート電極
2にゲート電圧が印加されると、a−Si活性層4の内部
でゲート絶縁膜3と界面に沿って電荷が誘起される。こ
の誘起された電荷は、ソース電極とドレイン電極7との
間に印加されたドレイン電圧により、a−Si活性層4と
ゲート絶縁膜3との界面を移動する。このようにして、
ゲート電圧とドレイン電圧とにより制御されたドレイン
電流が流れる。 そして、表面保護絶縁膜5はa−Si活性層4が大気に
触れて劣化するのを防ぐと共に、a−Si活性層4をエッ
チング除去してパターンを形成する際に、チャネル領域
のa−Si活性層4をエッチングから守るマスクの働きも
する。 このような薄膜トランジスタにあっては、動作時間の
経過とともに、しきい値電圧(Vth)が変化してしまう
(徐々に増大)という現象があり、そのために動作の信
頼性が低下してしまうという欠点があることは、良く知
られている。 動作中にしきい値電圧が低下してくると、例えば薄膜
トランジスタを液晶ディスプレイに使用している場合な
どには画質の悪化を来たしたりする。 そこで、前記欠点を克服すべく種々の提案がなされて
いる。例えば、特開昭63−42176号公報に示されるよう
に、ゲート絶縁膜の膜質に着目したものがある。 これはゲート絶縁膜のシリコン窒化膜を形成する際、
その形成材料ガスの混合割合を適当な値に調整すること
により、ゲート絶縁膜中のシリコン原子Siと窒素原子N
との比を調整し、しきい値電圧Vthの変化が小さくなる
ようにするものである。 なお、ゲート絶縁膜の製造方法に関する他の文献とし
ては、特開昭62−291064号公報等がある。
しかしながら、前記した従来の技術は、ゲート絶縁膜
の膜質のみの改善によって、しきい値電圧Vthの変化を
減少させようとするものであるが、それだけでは必ずし
も充分なものとは言えなかった。 本発明は、そのような問題点を解決することを課題と
するものである。
の膜質のみの改善によって、しきい値電圧Vthの変化を
減少させようとするものであるが、それだけでは必ずし
も充分なものとは言えなかった。 本発明は、そのような問題点を解決することを課題と
するものである。
前記課題を解決するため、本発明では、表面保護絶縁
膜の膜質および膜厚も、しきい値電圧Vthの変化に影響
を及ぼしていることを発見し、次のような手段を講じ
た。 即ち、絶縁基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ア
モルファスシリコンからなる活性層の順に形成されると
ともにソース電極およびドレイン電極が前記活性層上に
形成され、前記活性層表面を保護するように前記活性層
に接触して形成され、窒素原子とシリコン原子とが一様
の濃度で分布した窒化シリコンからなる表面保護絶縁膜
を有する薄膜トランジスタにおいて、該表面保護絶縁膜
中の窒素原子とシリコン原子との比N/Siを1.0以上とす
ることとした。 また、前記表面保護絶縁膜の膜厚に関しては、その厚
さを100nm以上とすることとした。
膜の膜質および膜厚も、しきい値電圧Vthの変化に影響
を及ぼしていることを発見し、次のような手段を講じ
た。 即ち、絶縁基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ア
モルファスシリコンからなる活性層の順に形成されると
ともにソース電極およびドレイン電極が前記活性層上に
形成され、前記活性層表面を保護するように前記活性層
に接触して形成され、窒素原子とシリコン原子とが一様
の濃度で分布した窒化シリコンからなる表面保護絶縁膜
を有する薄膜トランジスタにおいて、該表面保護絶縁膜
中の窒素原子とシリコン原子との比N/Siを1.0以上とす
ることとした。 また、前記表面保護絶縁膜の膜厚に関しては、その厚
さを100nm以上とすることとした。
表面保護絶縁膜中の窒素原子とシリコン原子との比
(N/Si比)を1.0以上、あるいはまた膜厚を100nm以上に
すると、しきい値電圧Vthの経時的変化は極めて小さく
なる。 そのため、動作の信頼性の高い薄膜トランジスタを得
ることができる。
(N/Si比)を1.0以上、あるいはまた膜厚を100nm以上に
すると、しきい値電圧Vthの経時的変化は極めて小さく
なる。 そのため、動作の信頼性の高い薄膜トランジスタを得
ることができる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。 本発明にかかわる薄膜トランジスタの断面構造も第1
図と同様である。 前述したように、従来は、しきい値電圧Vthの経時的
変化の改善のため、ゲート絶縁膜3の膜質には注目し、
種々の提案がなされていたが、表面保護絶縁膜5につい
てはなんら考慮されていなかった。 しかし、本発明者は、表面保護絶縁膜5の膜質および
膜厚も、しきい値電圧Vthの経時的変化に関係している
という事実を見出した。本発明は、この事実に基づき、
シリコン窒化膜より成る表面保護絶縁膜5中のN/Si比を
調節することにより、或いはまた表面保護絶縁膜5の膜
厚を調節することにより、しきい値電圧Vthの経時的変
化を小さくしたものである。 以下、表面保護絶縁膜5の膜質および膜厚にわけて、
説明する。 (1)表面保護絶縁膜5の膜質としきい値電圧の経時的
変化量ΔVthとの関係について 本発明における表面保護絶縁膜5は、平行平板型プラ
ズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置を用い、そ
の原料ガスとしてシラン(SiH4)およびアンモニア(NH
3)を用いて形成される。 成膜条件として、NH3/SiH4ガス流量比、絶縁基板温
度、ガス圧力、または放電パワー等があるが、これを適
宜選ぶことにより膜中のN/Si比を変えることが可能であ
る。 ここでは、NH3/SiH4ガス流量比を変化させ、他の条件
は一定(例、絶縁基板温度=250℃,ガス圧力=0.2Tor
r,放電パワー=100W)にし、また表面保護絶縁膜5の膜
厚は100nmとして、種々の膜質(つまり種々のN/Si比)
の表面保護絶縁膜を成膜した場合について説明する。 第2図は、NH3/SiH4ガス流量比と、しきい値電圧の経
時的変化量ΔVthとの関係を示すグラフである。横軸
は、上記成膜時におけるNH3/SiH4ガス流量比を示し、縦
軸は薄膜トランジスタを温度40度の実動作条件下で、30
0時間動作させた後の、しきい値電圧Vthの経時的変化量
(ΔVth)を示す。ΔVthの単位はV(ボルト)である。 このグラフは、NH3/SiH4ガス流量比をいくらにして表
面保護絶縁膜を形成すれば、その薄膜トランジスタのΔ
Vthはいくらになるかということを示している。実験に
より得られた第2図のグラフからは、NH3/SiH4の比が5
以下になるとΔVthが急激に大きくなり、5以上になる
と小となり安定することが読み取れる。 これよりNH3/SiH4のガス流量比を変化させて成膜した
場合、前記の比を5以上にすることによってしきい値電
圧Vthの経時的変化を小にすることができる。 このような条件下で成膜された表面保護絶縁膜におけ
るN/Si比を分析した結果、第3図のような関係があるこ
とが判明した。 第3図は、NH3/SiH4ガス流量比と表面保護絶縁膜中の
NとSiの原子数比の関係を示すグラフである。これによ
れば,NH3/SiH4比が5以上で成膜した時は、その膜中に
おけるN/Si比は1以上となっている。 第2図および第3図の関係を併せ考えれば、表面保護
絶縁膜のN/Si比を1以上にすることによって、薄膜トラ
ンジスタのΔVthを低く押えることができることが分
る。 従って、NH3/SiH4ガス流量比,絶縁基板温度,ガス圧
力,放電パワー等の成膜条件を適宜調節して、表面保護
絶縁膜中のN/Si比を1.0以上にすることにより、しきい
値電圧Vthの経時的変化の小さな薄膜トランジスタを得
ることが可能である。 (2)表面保護絶縁膜5の膜厚としきい値電圧の経時的
変化量ΔVthとの関係について 第4図は、表面保護絶縁膜5の膜厚としきい値電圧V
thの経時的変化量ΔVthとの関係を示すグラフである。
横軸は表面保護絶縁膜5の膜厚を示し、縦軸はしきい値
電圧Vthの経時的変化量ΔVthを示す。 表面保護絶縁膜5の膜厚以外の成膜条件は、次の一定
値に保ったまま、種々の膜厚のものをつくった。絶縁基
板温度=250℃,ガス圧力=0.2Torr,放電パワー=100
W、NH3/SiH4比=5。 そして、各膜厚のものについて温度40度の実動作条件
下で、300時間動作させた後の、しきい値電圧Vthの経時
的変化量(ΔVth)を測定した。ΔVthの単位はV(ボル
ト)である。 従って、このグラフは、表面保護絶縁膜5の膜厚をど
の位の厚さにすれば、その薄膜トランジスタのΔVthは
いくらになるかということを示している。 第4図によれば、略100nm以上の厚さにすると、しき
い値電圧の経時的変化量ΔVthが小になることを示して
いる。
る。 本発明にかかわる薄膜トランジスタの断面構造も第1
図と同様である。 前述したように、従来は、しきい値電圧Vthの経時的
変化の改善のため、ゲート絶縁膜3の膜質には注目し、
種々の提案がなされていたが、表面保護絶縁膜5につい
てはなんら考慮されていなかった。 しかし、本発明者は、表面保護絶縁膜5の膜質および
膜厚も、しきい値電圧Vthの経時的変化に関係している
という事実を見出した。本発明は、この事実に基づき、
シリコン窒化膜より成る表面保護絶縁膜5中のN/Si比を
調節することにより、或いはまた表面保護絶縁膜5の膜
厚を調節することにより、しきい値電圧Vthの経時的変
化を小さくしたものである。 以下、表面保護絶縁膜5の膜質および膜厚にわけて、
説明する。 (1)表面保護絶縁膜5の膜質としきい値電圧の経時的
変化量ΔVthとの関係について 本発明における表面保護絶縁膜5は、平行平板型プラ
ズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置を用い、そ
の原料ガスとしてシラン(SiH4)およびアンモニア(NH
3)を用いて形成される。 成膜条件として、NH3/SiH4ガス流量比、絶縁基板温
度、ガス圧力、または放電パワー等があるが、これを適
宜選ぶことにより膜中のN/Si比を変えることが可能であ
る。 ここでは、NH3/SiH4ガス流量比を変化させ、他の条件
は一定(例、絶縁基板温度=250℃,ガス圧力=0.2Tor
r,放電パワー=100W)にし、また表面保護絶縁膜5の膜
厚は100nmとして、種々の膜質(つまり種々のN/Si比)
の表面保護絶縁膜を成膜した場合について説明する。 第2図は、NH3/SiH4ガス流量比と、しきい値電圧の経
時的変化量ΔVthとの関係を示すグラフである。横軸
は、上記成膜時におけるNH3/SiH4ガス流量比を示し、縦
軸は薄膜トランジスタを温度40度の実動作条件下で、30
0時間動作させた後の、しきい値電圧Vthの経時的変化量
(ΔVth)を示す。ΔVthの単位はV(ボルト)である。 このグラフは、NH3/SiH4ガス流量比をいくらにして表
面保護絶縁膜を形成すれば、その薄膜トランジスタのΔ
Vthはいくらになるかということを示している。実験に
より得られた第2図のグラフからは、NH3/SiH4の比が5
以下になるとΔVthが急激に大きくなり、5以上になる
と小となり安定することが読み取れる。 これよりNH3/SiH4のガス流量比を変化させて成膜した
場合、前記の比を5以上にすることによってしきい値電
圧Vthの経時的変化を小にすることができる。 このような条件下で成膜された表面保護絶縁膜におけ
るN/Si比を分析した結果、第3図のような関係があるこ
とが判明した。 第3図は、NH3/SiH4ガス流量比と表面保護絶縁膜中の
NとSiの原子数比の関係を示すグラフである。これによ
れば,NH3/SiH4比が5以上で成膜した時は、その膜中に
おけるN/Si比は1以上となっている。 第2図および第3図の関係を併せ考えれば、表面保護
絶縁膜のN/Si比を1以上にすることによって、薄膜トラ
ンジスタのΔVthを低く押えることができることが分
る。 従って、NH3/SiH4ガス流量比,絶縁基板温度,ガス圧
力,放電パワー等の成膜条件を適宜調節して、表面保護
絶縁膜中のN/Si比を1.0以上にすることにより、しきい
値電圧Vthの経時的変化の小さな薄膜トランジスタを得
ることが可能である。 (2)表面保護絶縁膜5の膜厚としきい値電圧の経時的
変化量ΔVthとの関係について 第4図は、表面保護絶縁膜5の膜厚としきい値電圧V
thの経時的変化量ΔVthとの関係を示すグラフである。
横軸は表面保護絶縁膜5の膜厚を示し、縦軸はしきい値
電圧Vthの経時的変化量ΔVthを示す。 表面保護絶縁膜5の膜厚以外の成膜条件は、次の一定
値に保ったまま、種々の膜厚のものをつくった。絶縁基
板温度=250℃,ガス圧力=0.2Torr,放電パワー=100
W、NH3/SiH4比=5。 そして、各膜厚のものについて温度40度の実動作条件
下で、300時間動作させた後の、しきい値電圧Vthの経時
的変化量(ΔVth)を測定した。ΔVthの単位はV(ボル
ト)である。 従って、このグラフは、表面保護絶縁膜5の膜厚をど
の位の厚さにすれば、その薄膜トランジスタのΔVthは
いくらになるかということを示している。 第4図によれば、略100nm以上の厚さにすると、しき
い値電圧の経時的変化量ΔVthが小になることを示して
いる。
以上述べた如く本発明によれば、表面保護絶縁膜の膜
質または膜厚を調節することによって、しきい値電圧V
thの経時的変化量を小さくすることが出来、動作信頼性
の高い薄膜トランジスタを得ることができるようになっ
た。 その結果、液晶ディスプレイ等に使用した場合、画質
が長時間にわたって良好に維持される。
質または膜厚を調節することによって、しきい値電圧V
thの経時的変化量を小さくすることが出来、動作信頼性
の高い薄膜トランジスタを得ることができるようになっ
た。 その結果、液晶ディスプレイ等に使用した場合、画質
が長時間にわたって良好に維持される。
第1図……薄膜トランジスタの断面構造図 第2図……NH3/SiH4ガス流量比としきい値電圧の経時的
変化量ΔVthとの関係を示すグラフ 第3図……NH3/SiH4ガス流量比と表面保護絶縁膜中のN/
Si原子数比の関係を示すグラフ 第4図……表面保護絶縁膜の膜厚としきい値電圧の経時
的変化量ΔVthとの関係を示すグラフ 図において、1は絶縁基板、2はゲート電極、3はゲー
ト絶縁膜、4はa−Si活性層、5は表面保護絶縁膜、6
はソース電極、7はドレイン電極である。
変化量ΔVthとの関係を示すグラフ 第3図……NH3/SiH4ガス流量比と表面保護絶縁膜中のN/
Si原子数比の関係を示すグラフ 第4図……表面保護絶縁膜の膜厚としきい値電圧の経時
的変化量ΔVthとの関係を示すグラフ 図において、1は絶縁基板、2はゲート電極、3はゲー
ト絶縁膜、4はa−Si活性層、5は表面保護絶縁膜、6
はソース電極、7はドレイン電極である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝波 真人 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 浜野 利久 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社海老名事業所内 (56)参考文献 特開 平2−27771(JP,A) 特開 平2−119183(JP,A)
Claims (2)
- 【請求項1】絶縁基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁
膜、アモルファスシリコンからなる活性層の順に形成さ
れるとともにソース電極およびドレイン電極が前記活性
層上に形成され、前記活性層表面を保護するように前記
活性層に接触して形成され、窒素原子とシリコン原子と
が一様の濃度で分布した窒化シリコンからなる表面保護
絶縁膜を有する薄膜トランジスタにおいて、該表面保護
絶縁膜中の窒素原子とシリコン原子との比N/Siを1.0以
上としたことを特徴とする薄膜トランジスタ。 - 【請求項2】該表面保護絶縁膜の膜厚が100nm以上であ
ることを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63303708A JP2743415B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 薄膜トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63303708A JP2743415B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 薄膜トランジスタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02150060A JPH02150060A (ja) | 1990-06-08 |
JP2743415B2 true JP2743415B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=17924293
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63303708A Expired - Lifetime JP2743415B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 薄膜トランジスタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2743415B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08330591A (ja) * | 1995-05-30 | 1996-12-13 | Nec Corp | 薄膜トランジスタ |
JP5005953B2 (ja) * | 2006-05-18 | 2012-08-22 | 株式会社ジャパンディスプレイセントラル | 薄膜トランジスタ |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62226668A (ja) * | 1986-03-27 | 1987-10-05 | Sharp Corp | 薄膜トランジスタ |
JPH0227771A (ja) * | 1988-07-15 | 1990-01-30 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 薄膜半導体素子 |
-
1988
- 1988-11-30 JP JP63303708A patent/JP2743415B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02150060A (ja) | 1990-06-08 |
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