JPH03179778A - 薄膜半導体形成用絶縁基板 - Google Patents
薄膜半導体形成用絶縁基板Info
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- JPH03179778A JPH03179778A JP9623590A JP9623590A JPH03179778A JP H03179778 A JPH03179778 A JP H03179778A JP 9623590 A JP9623590 A JP 9623590A JP 9623590 A JP9623590 A JP 9623590A JP H03179778 A JPH03179778 A JP H03179778A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は薄膜半導体素子やイメージセンサの作製に有用
な絶縁基板、具体的には不純物汚染防止用被覆膜を供え
た絶縁基板に関する。
な絶縁基板、具体的には不純物汚染防止用被覆膜を供え
た絶縁基板に関する。
通常薄膜トランジスタを形成するには絶縁基板上に多結
晶シリコンを全面に形威し、ホトリソ技術等を用いて作
成するのが一般的である。
晶シリコンを全面に形威し、ホトリソ技術等を用いて作
成するのが一般的である。
この場合基板からの不純物の拡散（ＮａＨＫｙＣａ ｇ
Ｆ ｅ ｖ Ａ ｎ＋ Ｗ ）により作製装置やその
雰囲気および薄膜トランジスタが汚染されてしまい、薄
膜トランジスタの特性変動を引き起こし、信頼性に悪影
響をおよぼしていた。
Ｆ ｅ ｖ Ａ ｎ＋ Ｗ ）により作製装置やその
雰囲気および薄膜トランジスタが汚染されてしまい、薄
膜トランジスタの特性変動を引き起こし、信頼性に悪影
響をおよぼしていた。
このため、特開昭５９−１１１９４３６号では、基板か
らの不純物防止策として使用されるパッシベーション膜
として、絶縁基板の全面に酸化硅素膜、シリコン窒化膜
、リンガラス膜等の薄膜（−層のみ）を被覆することが
提案されている。
らの不純物防止策として使用されるパッシベーション膜
として、絶縁基板の全面に酸化硅素膜、シリコン窒化膜
、リンガラス膜等の薄膜（−層のみ）を被覆することが
提案されている。
しかし、絶縁基板から薄膜半導体へのＦｅ。
Ｗ等の重金属、Ｎａ、に等のアルカリ金属等の不純物拡
散などの汚染防止のために、被覆膜として酸化硅素膜、
リンガラス膜、シリコン窒化膜等の絶縁膜を使用する場
合、膜生成時の膜の内部応力や１Ｍ縁膜と絶縁基板の熱
膨張率の差に起因する熱応力によって絶縁膜のハガレや
クラックが発生しやすい欠点がある。このためせっかく
絶縁膜を全面被覆形成しても所期の効果が得られない場
合が多いことが判明した。
散などの汚染防止のために、被覆膜として酸化硅素膜、
リンガラス膜、シリコン窒化膜等の絶縁膜を使用する場
合、膜生成時の膜の内部応力や１Ｍ縁膜と絶縁基板の熱
膨張率の差に起因する熱応力によって絶縁膜のハガレや
クラックが発生しやすい欠点がある。このためせっかく
絶縁膜を全面被覆形成しても所期の効果が得られない場
合が多いことが判明した。
本発明の目的は、絶縁基板に含有される汚染物質の影響
を除去し、信頼性、安定性及び再現性に優れた半導体素
子を実現する基板構造を提供することにあり、具体的に
は絶縁基板と表面被覆層の間に中間被覆層をバッファ層
として形成することにより、層の応力、基板の熱膨張に
よるストレスを緩和した絶縁基板を提供することにある
。
を除去し、信頼性、安定性及び再現性に優れた半導体素
子を実現する基板構造を提供することにあり、具体的に
は絶縁基板と表面被覆層の間に中間被覆層をバッファ層
として形成することにより、層の応力、基板の熱膨張に
よるストレスを緩和した絶縁基板を提供することにある
。
本発明の薄膜半導体形成用絶縁基板は、絶縁基板面が第
１被覆層で被覆され、さらにこの第１被覆層面が第２被
覆層で被覆されていることを特徴とするものである。
１被覆層で被覆され、さらにこの第１被覆層面が第２被
覆層で被覆されていることを特徴とするものである。
本発明の絶縁基板を用いた薄膜半導体装置を第１図に示
す。
す。
石英またはガラス等の絶縁基板１の全面には第１被覆層
２が形成され、さらにこの第１被覆層２の全面には第２
被覆層３が形成されている。
２が形成され、さらにこの第１被覆層２の全面には第２
被覆層３が形成されている。
前記のように第１被覆層２及び第２被覆層３は絶縁基板
１の全面に形成してもよいが、絶縁基板の一部あるいは
片面もしくは両面に形成してもよい。片面に形成した場
合を第２図に、半導体装置（ＴＦＴ部）を作製する部分
（Ｉ）のみに形成した場合の２つの例を第３図Ａおよび
Ｂに示す。
１の全面に形成してもよいが、絶縁基板の一部あるいは
片面もしくは両面に形成してもよい。片面に形成した場
合を第２図に、半導体装置（ＴＦＴ部）を作製する部分
（Ｉ）のみに形成した場合の２つの例を第３図Ａおよび
Ｂに示す。
第１被覆層２としては、バッファ層として機能すれば何
んでもよく、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化
酸化物等の被覆層があり。
んでもよく、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化
酸化物等の被覆層があり。
たとえば多結晶シリコン膜、Ｓｉｎ、膜、Ｓｉ：Ｏ：Ｈ
膜、Ｓｉ：Ｏ：Ｎ膜、ＮＳＧ膜、リンケイ酸ガラス、Ｐ
ＳＧ膜、ボロンケイ酸ガラス、ＢＰＳＧ膜などを挙げる
ことができる。この第１被覆層２は、これらの層を積層
して形成してもよい。
膜、Ｓｉ：Ｏ：Ｎ膜、ＮＳＧ膜、リンケイ酸ガラス、Ｐ
ＳＧ膜、ボロンケイ酸ガラス、ＢＰＳＧ膜などを挙げる
ことができる。この第１被覆層２は、これらの層を積層
して形成してもよい。
層厚は組成によっても異なるが、たとえば多結晶シリコ
ン膜及びシリコン酸化物系膜の場合の厚みは、通常０．
０５μｍ〜１０．０μｍ、好ましくは０．１〜２．０μ
厘である。シリコン窒化酸化膜の場合には１通常２０〜
２００人、好ましくは５０〜１００Ａである。
ン膜及びシリコン酸化物系膜の場合の厚みは、通常０．
０５μｍ〜１０．０μｍ、好ましくは０．１〜２．０μ
厘である。シリコン窒化酸化膜の場合には１通常２０〜
２００人、好ましくは５０〜１００Ａである。
第２被覆層の組成としては、パッシベーション膜として
機能すれば何んでもよく、たとえばＳｉＯ２、Ｓｉ、Ｎ
、、５ｉＯＮ、ＳｉＮなどを用いることができ、好まし
くはＳ ｉ、Ｎ４． Ｓ ｉ Ｎであり、膜厚は組成に
よっても異なるが１通常０．０５〜ｌＯμＬ好ましくは
０．１〜２．０μ園である。
機能すれば何んでもよく、たとえばＳｉＯ２、Ｓｉ、Ｎ
、、５ｉＯＮ、ＳｉＮなどを用いることができ、好まし
くはＳ ｉ、Ｎ４． Ｓ ｉ Ｎであり、膜厚は組成に
よっても異なるが１通常０．０５〜ｌＯμＬ好ましくは
０．１〜２．０μ園である。
第１被覆層及び第２被覆層の形成方法は常圧あるいは減
圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法などすべて
の公知の薄膜形成法を利用できる。第１被覆層がシリコ
ン窒化酸化層の場合には、イオン注入法を用い、その場
合、Ｎｏの注入エネルギーは１０〜２０ＫｅＶとすると
よい。
圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法などすべて
の公知の薄膜形成法を利用できる。第１被覆層がシリコ
ン窒化酸化層の場合には、イオン注入法を用い、その場
合、Ｎｏの注入エネルギーは１０〜２０ＫｅＶとすると
よい。
また、第２被覆層の場合、気相成長法を用いてもよい。
さらに第１被覆層形威後、アニール処理を施こし、その
後第２被覆層を形成するようにするとよい、アニール処
理は、Ｎ２雰囲気中３０−１２０分間、温度８００〜１
０００℃で行なうとよい。
後第２被覆層を形成するようにするとよい、アニール処
理は、Ｎ２雰囲気中３０−１２０分間、温度８００〜１
０００℃で行なうとよい。
第１被覆層と第２被覆層の組合せで最も好ましいのは、
石英やガラス等の透明絶縁基板上に形成する場合におい
て、絶縁基板表面にイオン注入法により、Ｓｉ窒化酸化
層を第１被覆層として形成し、該ＳＬ窒化酸化層上に気
相成長法によりＳｉｎ、膜あるいはＳｉ□Ｎ４膜などの
透明絶縁層を第２被覆層として形成した場合である。
石英やガラス等の透明絶縁基板上に形成する場合におい
て、絶縁基板表面にイオン注入法により、Ｓｉ窒化酸化
層を第１被覆層として形成し、該ＳＬ窒化酸化層上に気
相成長法によりＳｉｎ、膜あるいはＳｉ□Ｎ４膜などの
透明絶縁層を第２被覆層として形成した場合である。
第１被覆層２及び第２被覆層３を形成後、従来技術を用
いて活性層４、ドレイン電極端子５、ゲート絶縁膜６、
ゲート電極７、ゲート電極端子８．ソース電極端子９等
を設けた薄膜トランジスタが作製される。
いて活性層４、ドレイン電極端子５、ゲート絶縁膜６、
ゲート電極７、ゲート電極端子８．ソース電極端子９等
を設けた薄膜トランジスタが作製される。
実施例（１）
第４図に示すように石英基板１に減圧ＣＶＤ法により、
ＮＳＧ膜２を形成する。
ＮＳＧ膜２を形成する。
製膜条件
（温度４３０℃ ＳｉＨ，８０ｓｅｃｍ ０．２００
ｓｅｃｍ＋圧力０ 、２Ｔｏｒｒ 膜厚５０００人）
次にＮＳＣＳ２Ｏ２に、同じ減圧ＣＶＤ法によりＳｉ□
Ｎ４膜３を形成する。
ｓｅｃｍ＋圧力０ 、２Ｔｏｒｒ 膜厚５０００人）
次にＮＳＣＳ２Ｏ２に、同じ減圧ＣＶＤ法によりＳｉ□
Ｎ４膜３を形成する。
製膜条件
（温度７７０℃ ＳｉＨ，ＣＱ 、 １２０ｓｃｃ■
Ｎｌ（、１２００ｓｃｃ＋ｓ 圧力０．４５Ｔｏｒｒ
膜厚２０００λ〉以上の基板パシベーション膜を形
成後、第１図に示すように多結晶シリコン４を全面に形
成し、通常のホトリソ技術により、ドレイン電極端子５
．ゲートＭＡ縁膜６、ゲート電極７、ゲート電極端子８
、ソース電極端子９よりなる薄膜トランジスタを形成し
た。
Ｎｌ（、１２００ｓｃｃ＋ｓ 圧力０．４５Ｔｏｒｒ
膜厚２０００λ〉以上の基板パシベーション膜を形
成後、第１図に示すように多結晶シリコン４を全面に形
成し、通常のホトリソ技術により、ドレイン電極端子５
．ゲートＭＡ縁膜６、ゲート電極７、ゲート電極端子８
、ソース電極端子９よりなる薄膜トランジスタを形成し
た。
実施例（２）
石英基板１に減圧ＣＶＤ法により、ＰＳＧ膜を形成する
。
。
製膜条件
（温度４３０℃ ５ｉｔ（、６０ｓｅｃｍ Ｐｆｌ、
４０ｓｅｃｍＱ２２ＱＯｓｃｃｍ 圧力０．２Ｔｏ
ｒｒ 膜厚５０００Ａ）次にＰＳＧ膜の上に同じ減圧
ＣＶＤ法により５ｉｊＮ４膜を形成する。製膜条件は実
施例（１）と同じ。以下実施例（１）と同じく薄膜トラ
ンジスタを形成した。
４０ｓｅｃｍＱ２２ＱＯｓｃｃｍ 圧力０．２Ｔｏ
ｒｒ 膜厚５０００Ａ）次にＰＳＧ膜の上に同じ減圧
ＣＶＤ法により５ｉｊＮ４膜を形成する。製膜条件は実
施例（１）と同じ。以下実施例（１）と同じく薄膜トラ
ンジスタを形成した。
実施例（３）（第５図参照）
石英基板１にＢＳＧ（ボロンシリケートガラス）膜２′
を減圧ＣＶＤ法により形成。
を減圧ＣＶＤ法により形成。
製膜条件
（温度４３０℃ ＳｉＳｉＨ４６０ｓｅ Ｂ、）１．
４０ｓｅｃｍ０２２００ｓｅｃｍ 圧力０．２Ｔｏｒ
ｒ 膜厚２０００Ａ）次にＢＳＧ膜２′の上にＮＳＧ
膜２“を減圧ＣＶＤ法により形成。
４０ｓｅｃｍ０２２００ｓｅｃｍ 圧力０．２Ｔｏｒ
ｒ 膜厚２０００Ａ）次にＢＳＧ膜２′の上にＮＳＧ
膜２“を減圧ＣＶＤ法により形成。
製膜条件
（温度４３０℃ ５ｉＨ４８０ｓｅｃ＋＋＋ ０２２
００ｓｅｃｍ圧力０．２Ｔｏｒｒ 膜厚２０００Å）
次にＮＳＧ膜２“の上にＳｉ、Ｎ、膜３を減圧ＣＶＤ法
により形成。
００ｓｅｃｍ圧力０．２Ｔｏｒｒ 膜厚２０００Å）
次にＮＳＧ膜２“の上にＳｉ、Ｎ、膜３を減圧ＣＶＤ法
により形成。
製膜条件
（温度７７０℃ Ｓｉｎ、ＣＩＣｌ２２１２０ｓｅ
ＮＩ＋３１２００ｓｃｃｍ 圧力０．４５Ｔｏｒｒ
膜厚２０００Ａ ＞以上の３層構造の基板パシベーシ
ョン膜を形成後実施例（１）と同様に多結晶シリコンを
全面に形成し、ホトリソ技術により薄膜トランジスタを
形成した。
ＮＩ＋３１２００ｓｃｃｍ 圧力０．４５Ｔｏｒｒ
膜厚２０００Ａ ＞以上の３層構造の基板パシベーシ
ョン膜を形成後実施例（１）と同様に多結晶シリコンを
全面に形成し、ホトリソ技術により薄膜トランジスタを
形成した。
実施例（４）
石英基板に減圧ＣＶＤ法により、多結晶シリコン膜（Ｐ
ｏｌｙ−８ｉ膜）を全面に形成した。
ｏｌｙ−８ｉ膜）を全面に形成した。
製膜条件
（温度６００℃ ＳｉＳｉ３４１４５ｓｅ圧力０．１２
Ｔｏｒｒ膜厚５０００人）次にＰｏ１ｙ−８ｉ膜の全面
に同じ減圧ＣＶＤ法により、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ
、膜）を形成した。
Ｔｏｒｒ膜厚５０００人）次にＰｏ１ｙ−８ｉ膜の全面
に同じ減圧ＣＶＤ法により、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ
、膜）を形成した。
製膜条件
（温度７７０℃ ＳｉＨ，ＣＱ、 １２０ｓｅｃｍ
ＮＨ３１２００ｓｅｃ＋ａ 圧力０．４５Ｔｏｒｒ
膜厚２０００Ａ）形成された絶縁基板は、多結晶シリ
コンをプレーコート層（バッファＭ）として設けたこと
によりシリコン窒化膜のハガレやクラックがまったく生
じなかった。
ＮＨ３１２００ｓｅｃ＋ａ 圧力０．４５Ｔｏｒｒ
膜厚２０００Ａ）形成された絶縁基板は、多結晶シリ
コンをプレーコート層（バッファＭ）として設けたこと
によりシリコン窒化膜のハガレやクラックがまったく生
じなかった。
しかる後、この絶膜基板を用い、常法に従って第１図に
示す薄膜半導体装置を作製した。
示す薄膜半導体装置を作製した。
この薄膜半導体装置は、絶縁基板中の不純物等による汚
染から半導体素子が完全に保護されていた。
染から半導体素子が完全に保護されていた。
実施例（５）
石英基板の片面にイオン注入法により５ｉＯＮ膜を形成
した。
した。
製膜条件
（Ｎ”エネルギー２０ＫｅＶ 膜厚１００Ａ）Ｎ０注
人後、 ９００℃の温度、Ｎ２雰囲気で６０分間アニー
ル処理した。
人後、 ９００℃の温度、Ｎ２雰囲気で６０分間アニー
ル処理した。
次に５ｉＯＮ膜上にシリコン窒化膜（Ｓ１３Ｎ４膜）を
形成した。
形成した。
製膜条件
（温度７７０’Ｃ５ｉＨ２Ｃｆｌ、 １２０ｓｅｃｍ
ＮＨ。
ＮＨ。
１２００ｓｃｃｍ 圧力０．４５Ｔｏｒｒ 膜厚２
０００Ａ ）形成された絶縁基板は、５ｉＯＮ膜をプレ
ーコートＮ（バッファ層）として設けたことによりシリ
コン窒化膜のハガレやクラックがまったく生じなかった
。
０００Ａ ）形成された絶縁基板は、５ｉＯＮ膜をプレ
ーコートＮ（バッファ層）として設けたことによりシリ
コン窒化膜のハガレやクラックがまったく生じなかった
。
しかる後、この絶縁基板を用い、常法に従って薄膜半導
体装置を作製した。
体装置を作製した。
この薄膜半導体装置は、絶ａ基板中の不純物等による汚
染から半導体素子が完全に保護されていた。
染から半導体素子が完全に保護されていた。
本発明絶縁基板は第１被覆層をプレーコート層として設
けたことにより第２被覆層のハガレやクラックを完全に
防止することができる。また、本発明の絶縁基板を用い
た薄膜半導体装置は、絶縁基板中の不純物等による汚染
から半導体素子を完全に保護することができる。
けたことにより第２被覆層のハガレやクラックを完全に
防止することができる。また、本発明の絶縁基板を用い
た薄膜半導体装置は、絶縁基板中の不純物等による汚染
から半導体素子を完全に保護することができる。
したがって、歩留り及び信頼性の向上が期待できる。
第１図は、本発明の絶縁基板を用いた薄膜半導体装置の
説明図、第２図は、第１被ｒｉＩ層と第２被覆層を絶縁
基板の片面に形成した場合を示し、第３図ＡおよびＢは
、第１被ｒｉｌＮと第２被覆層を絶縁基板の一部に形成
した場合の２つの例を示し、第４図は、本発明の実施例
１で得られた薄膜半導体形成用絶縁基板、第５図は本発
明実施例３で得られた薄膜半導体形成用絶縁基板を示す
。 １・・・基板 ３・・・第２被覆層 ５・・・ドレイン電極端子 ６・・・ゲート絶縁膜 ８・・・ゲート電極端子 ２・・・第１被覆層 ４・・活性層 ７・・・ゲート電極 ９・・・ソース電極端子 （’−２” ：、ｌ ｙ 第 図 第２ 図 （８） 第４ 図 第５図
説明図、第２図は、第１被ｒｉＩ層と第２被覆層を絶縁
基板の片面に形成した場合を示し、第３図ＡおよびＢは
、第１被ｒｉｌＮと第２被覆層を絶縁基板の一部に形成
した場合の２つの例を示し、第４図は、本発明の実施例
１で得られた薄膜半導体形成用絶縁基板、第５図は本発
明実施例３で得られた薄膜半導体形成用絶縁基板を示す
。 １・・・基板 ３・・・第２被覆層 ５・・・ドレイン電極端子 ６・・・ゲート絶縁膜 ８・・・ゲート電極端子 ２・・・第１被覆層 ４・・活性層 ７・・・ゲート電極 ９・・・ソース電極端子 （’−２” ：、ｌ ｙ 第 図 第２ 図 （８） 第４ 図 第５図
Claims (1)
- １、絶縁基板面が第１被覆層で被覆され、さらにこの第
１被覆層面が第２被覆層で被覆されていることを特徴と
する薄膜半導体形成用絶縁基板。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11477589 | 1989-05-08 | ||
| JP1-114775 | 1989-05-08 | ||
| JP1-248903 | 1989-09-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03179778A true JPH03179778A (ja) | 1991-08-05 |
Family
ID=14646377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9623590A Pending JPH03179778A (ja) | 1989-05-08 | 1990-04-13 | 薄膜半導体形成用絶縁基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03179778A (ja) |
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-
1990
- 1990-04-13 JP JP9623590A patent/JPH03179778A/ja active Pending
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