JPH04243166A - 薄膜トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents
薄膜トランジスタおよびその製造方法Info
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- JPH04243166A JPH04243166A JP407891A JP407891A JPH04243166A JP H04243166 A JPH04243166 A JP H04243166A JP 407891 A JP407891 A JP 407891A JP 407891 A JP407891 A JP 407891A JP H04243166 A JPH04243166 A JP H04243166A
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- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アモルファスシリコン
膜 （以下ａ−Ｓｉ膜と略す） の上に窒化シリコンよ
りなるゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられる薄
膜トランジスタおよびその製造方法に関する。
膜 （以下ａ−Ｓｉ膜と略す） の上に窒化シリコンよ
りなるゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられる薄
膜トランジスタおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜トランジスタは基板上への成膜によ
りわずかの厚さで形成できるため、液晶表示装置のよう
な平面表示装置の制御などに用いられる。図２は薄膜Ｍ
ＯＳＦＥＴの断面構造を示す。ガラス基板１上にパター
ニングされた導電層であるゲート電極２の上にゲート絶
縁膜である窒化シリコン膜３、第一の半導体層として活
性層であるｉ質ａ−Ｓｉ膜４、第二の半導体層としてコ
ンタクト層であるｎ型ａ−Ｓｉ膜５をプラズマＣＶＤ
（化学気相堆積） 法等により連続成膜し、ドライエッ
チングによりパターニングする。次に金属層をスパッタ
法等により成膜し、ウェットエッチングによりパターニ
ングしてソース・ドレイン電極６を形成する。さらにソ
ース・ドレイン電極６と接触している領域以外のｎ型ａ
−Ｓｉ膜５をドライエッチングにより除去する。
りわずかの厚さで形成できるため、液晶表示装置のよう
な平面表示装置の制御などに用いられる。図２は薄膜Ｍ
ＯＳＦＥＴの断面構造を示す。ガラス基板１上にパター
ニングされた導電層であるゲート電極２の上にゲート絶
縁膜である窒化シリコン膜３、第一の半導体層として活
性層であるｉ質ａ−Ｓｉ膜４、第二の半導体層としてコ
ンタクト層であるｎ型ａ−Ｓｉ膜５をプラズマＣＶＤ
（化学気相堆積） 法等により連続成膜し、ドライエッ
チングによりパターニングする。次に金属層をスパッタ
法等により成膜し、ウェットエッチングによりパターニ
ングしてソース・ドレイン電極６を形成する。さらにソ
ース・ドレイン電極６と接触している領域以外のｎ型ａ
−Ｓｉ膜５をドライエッチングにより除去する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図２に示した薄膜トラ
ンジスタにおいては、ｉａ−Ｓｉ膜４の移動度が大きい
程オン電流が大きくなり、動作速度も速くなるので、ａ
−Ｓｉ膜の移動度が大きいことが知られている。Ｌｕｓ
ｔｉｇらによりＪ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ Ｖｏｌ． ６
５ （Ｎｏ．１６） ｐ．３９５１に発表されているよ
うに、ａ−Ｓｉ膜とそれに接する絶縁ゲート膜との界面
の電子移動度は、絶縁ゲート膜の窒化シリコンの成膜条
件により大きく変化する。
ンジスタにおいては、ｉａ−Ｓｉ膜４の移動度が大きい
程オン電流が大きくなり、動作速度も速くなるので、ａ
−Ｓｉ膜の移動度が大きいことが知られている。Ｌｕｓ
ｔｉｇらによりＪ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ Ｖｏｌ． ６
５ （Ｎｏ．１６） ｐ．３９５１に発表されているよ
うに、ａ−Ｓｉ膜とそれに接する絶縁ゲート膜との界面
の電子移動度は、絶縁ゲート膜の窒化シリコンの成膜条
件により大きく変化する。
【０００４】本発明の目的はこの窒化シリコン膜の成膜
条件を最適化してオン電流を大きくした薄膜トランジス
タおよびその製造方法を提供することにある。
条件を最適化してオン電流を大きくした薄膜トランジス
タおよびその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、ａ−Ｓｉ膜の上に窒化シリコン膜より
なるゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられる薄膜
トランジスタにおいて、窒化シリコン膜の屈折率が１．
８４ないし２．０の範囲にあるものとする。また、基板
上のゲート電極を覆ってゲート絶縁膜および窒化シリコ
ン膜を順に積層する薄膜トランジスタの製造方法におい
て、窒化シリコン膜の屈折率を１．８４ないし２．０の
範囲に制御するものとする。そして、窒化シリコン膜を
ＳｉＨ４ およびＮＨ３ を含む反応ガスを用いたプラ
ズマＣＶＤ法で形成する際に、ＮＨ３ の流量をＳｉＨ
４ の流量の５倍ないし１０倍にすることが有効である
。
めに、本発明は、ａ−Ｓｉ膜の上に窒化シリコン膜より
なるゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられる薄膜
トランジスタにおいて、窒化シリコン膜の屈折率が１．
８４ないし２．０の範囲にあるものとする。また、基板
上のゲート電極を覆ってゲート絶縁膜および窒化シリコ
ン膜を順に積層する薄膜トランジスタの製造方法におい
て、窒化シリコン膜の屈折率を１．８４ないし２．０の
範囲に制御するものとする。そして、窒化シリコン膜を
ＳｉＨ４ およびＮＨ３ を含む反応ガスを用いたプラ
ズマＣＶＤ法で形成する際に、ＮＨ３ の流量をＳｉＨ
４ の流量の５倍ないし１０倍にすることが有効である
。
【０００６】
【作用】窒化シリコン膜はその緻密さ， 組成により屈
折率が変わる。そして、屈折率が１．８４から２．０の
間にすることにより、窒化シリコン膜／ａ−Ｓｉ膜の界
面が改善され、移動度が向上する。
折率が変わる。そして、屈折率が１．８４から２．０の
間にすることにより、窒化シリコン膜／ａ−Ｓｉ膜の界
面が改善され、移動度が向上する。
【０００７】一方、窒化シリコン膜をＳｉＨ４ および
ＮＨ３ を含む反応ガスを用いてのプラズマＣＶＤ法に
より形成するときは、ＮＨ３ の流量をＳｉＨ４ の流
量の５倍から１０倍の間にすると屈折率が１．８４から
２．０の間の窒化シリコン膜が得られるが、それよりＮ
Ｈ３ の流量を高めると薄膜トランジスタのリーク電流
が多くなる。
ＮＨ３ を含む反応ガスを用いてのプラズマＣＶＤ法に
より形成するときは、ＮＨ３ の流量をＳｉＨ４ の流
量の５倍から１０倍の間にすると屈折率が１．８４から
２．０の間の窒化シリコン膜が得られるが、それよりＮ
Ｈ３ の流量を高めると薄膜トランジスタのリーク電流
が多くなる。
【０００８】
【実施例】図１（ａ） ないし（ｄ） は、本発明の一
実施例の薄膜トランジスタの製造工程を示し、図２と共
通の部分には同一の符号が付されている。同図（ａ）
では、ガラス基板１上にＣｒ膜をスパッタ法等で成膜し
たのちウェットエッチングでパターニングしてゲート電
極２を形成した。同図（ｂ） は、その上にＳｉＨ４
とＮＨ３ とＮ２ とＨ２ の混合ガスを用いてゲート
絶縁膜である窒化シリコン膜３、ＳｉＨ４ とＨ２ の
混合ガスを用いてａ−Ｓｉ膜４、ＳｉＨ４ とＨ２ と
ＰＨ３ の混合ガスを用いてｎ型ａ−Ｓｉ膜５をプラズ
マＣＶＤ法等により連続成膜したのち、ドライエッチン
グによりパターニングした。次に同図（ｃ）では、Ｍｏ
膜をスパッタ法等により成膜し、ウェットエッチングに
よりパターニングしてソース・ドレイン電極６を形成し
た。さらに同図（ｄ） では、ソース・ドレイン電極６
と接触している領域以外のｎ型ａ−Ｓｉ膜をドライエッ
チングにより除去した。
実施例の薄膜トランジスタの製造工程を示し、図２と共
通の部分には同一の符号が付されている。同図（ａ）
では、ガラス基板１上にＣｒ膜をスパッタ法等で成膜し
たのちウェットエッチングでパターニングしてゲート電
極２を形成した。同図（ｂ） は、その上にＳｉＨ４
とＮＨ３ とＮ２ とＨ２ の混合ガスを用いてゲート
絶縁膜である窒化シリコン膜３、ＳｉＨ４ とＨ２ の
混合ガスを用いてａ−Ｓｉ膜４、ＳｉＨ４ とＨ２ と
ＰＨ３ の混合ガスを用いてｎ型ａ−Ｓｉ膜５をプラズ
マＣＶＤ法等により連続成膜したのち、ドライエッチン
グによりパターニングした。次に同図（ｃ）では、Ｍｏ
膜をスパッタ法等により成膜し、ウェットエッチングに
よりパターニングしてソース・ドレイン電極６を形成し
た。さらに同図（ｄ） では、ソース・ドレイン電極６
と接触している領域以外のｎ型ａ−Ｓｉ膜をドライエッ
チングにより除去した。
【０００９】この時の窒化シリコン膜の成膜条件として
、ＳｉＨ４ガスを５ｃｃｍ（ｃｃ／ｍｉｎ の意味），
Ｎ２ ガスを２００ｃｃｍ， Ｈ２ ガスを２００ｃｃ
ｍの流量で反応室へ導入し、ＮＨ３ ガスの流量を１５
ｃｃｍ から１００ｃｃｍの間、すなわちＳｉＨ４ ガ
スの流量の３倍から２０倍の間で変化させ、反応室内の
圧力を０．５Ｔｏｒｒに保ち、パワー密度０．０１５
Ｗ／ｃｍ２ の高周波電界を印加して成膜した。この時
の窒化シリコン膜の屈折率の変化を図３に示す。窒化シ
リコン膜の屈折率は、アンモニアの流量の増加に従って
単調に減少し２．０４から１．８２まで変化した。
、ＳｉＨ４ガスを５ｃｃｍ（ｃｃ／ｍｉｎ の意味），
Ｎ２ ガスを２００ｃｃｍ， Ｈ２ ガスを２００ｃｃ
ｍの流量で反応室へ導入し、ＮＨ３ ガスの流量を１５
ｃｃｍ から１００ｃｃｍの間、すなわちＳｉＨ４ ガ
スの流量の３倍から２０倍の間で変化させ、反応室内の
圧力を０．５Ｔｏｒｒに保ち、パワー密度０．０１５
Ｗ／ｃｍ２ の高周波電界を印加して成膜した。この時
の窒化シリコン膜の屈折率の変化を図３に示す。窒化シ
リコン膜の屈折率は、アンモニアの流量の増加に従って
単調に減少し２．０４から１．８２まで変化した。
【００１０】これらの窒化シリコン膜をゲート絶縁膜と
して用いた薄膜トランジスタの移動度の変化を図４に示
す。窒化シリコン膜の屈折率が１．８４から２．０の間
で薄膜トランジスタの移動度は０．５以上の値を示した
。特に屈折率が１．９２から１．９５の間で移動度は０
．６以上の高い値を示した。従って、図３からわかるよ
うにＮＨ３ ガスの流量をＳｉＨ４ ガスの流量の５倍
ないし１０倍、特に５倍ないし６倍にすることが望まし
い。
して用いた薄膜トランジスタの移動度の変化を図４に示
す。窒化シリコン膜の屈折率が１．８４から２．０の間
で薄膜トランジスタの移動度は０．５以上の値を示した
。特に屈折率が１．９２から１．９５の間で移動度は０
．６以上の高い値を示した。従って、図３からわかるよ
うにＮＨ３ ガスの流量をＳｉＨ４ ガスの流量の５倍
ないし１０倍、特に５倍ないし６倍にすることが望まし
い。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、薄膜トランジスタのゲ
ート絶縁膜としての窒化シリコン膜の膜質の目安として
の屈折率を１．８４から２．０の間にすることによりａ
−Ｓｉ膜とゲート絶縁膜の界面の移動度が改善され、電
流電圧特性が向上した。このようにして得られた移動度
の大きい薄膜トランジスタは、オン電流が大きいためオ
ンオフ比が大きく、液晶表示素子に用いた場合コントラ
スト比の高い良好な表示品質が得られる他、動作速度も
速いため駆動回路等に用いた場合も有効である。そして
、このような値の窒化シリコン膜の屈折率は、窒化シリ
コン膜をプラズマＣＶＤ法で成膜する場合のＮＨ３ ガ
スとＳｉＨ４ ガスの流量比を制御することにより容易
に得ることができるので、本発明の効果は極めて大きい
。
ート絶縁膜としての窒化シリコン膜の膜質の目安として
の屈折率を１．８４から２．０の間にすることによりａ
−Ｓｉ膜とゲート絶縁膜の界面の移動度が改善され、電
流電圧特性が向上した。このようにして得られた移動度
の大きい薄膜トランジスタは、オン電流が大きいためオ
ンオフ比が大きく、液晶表示素子に用いた場合コントラ
スト比の高い良好な表示品質が得られる他、動作速度も
速いため駆動回路等に用いた場合も有効である。そして
、このような値の窒化シリコン膜の屈折率は、窒化シリ
コン膜をプラズマＣＶＤ法で成膜する場合のＮＨ３ ガ
スとＳｉＨ４ ガスの流量比を制御することにより容易
に得ることができるので、本発明の効果は極めて大きい
。
【図１】本発明の一実施例の薄膜トランジスタの製造工
程を（ａ） 〜（ｄ） の順に示す断面図
程を（ａ） 〜（ｄ） の順に示す断面図
【図２】本発
明の実施される薄膜トランジスタの一例の断面図
明の実施される薄膜トランジスタの一例の断面図
【図３】ＮＨ３ ／ＳｉＨ４ 流量比と成膜された窒化
シリコン膜の屈折率との関係線図
シリコン膜の屈折率との関係線図
【図４】窒化シリコン膜の屈折率と薄膜トランジスタの
移動度との関係線図
移動度との関係線図
１ ガラス基板
２ ゲート電極
３ 窒化シリコン膜
４ ａ−Ｓｉ膜
５ コンタクト層（ｎ型ａ−Ｓｉ膜）６
ソース・ドレイン電極
ソース・ドレイン電極
Claims (3)
- 【請求項１】アモルファスシリコン膜の上に窒化シリコ
ン膜よりなるゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けら
れるものにおいて、窒化シリコン膜の屈折率が１．８４
ないし２．０の範囲にあることを特徴とする薄膜トラン
ジスタ。 - 【請求項２】基板上のゲート電極を覆ってゲート絶縁膜
および窒化シリコン膜を順に積層する薄膜トランジスタ
の製造方法において、窒化シリコン膜の屈折率を１．８
４ないし２．０の範囲に制御することを特徴とする薄膜
トランジスタの製造方法。 - 【請求項３】請求項２記載の方法において、窒化シリコ
ン膜をモノシランおよびアンモニアを含む反応ガスを用
いたプラズマ化学気相堆積法で形成する際に、アンモニ
アの流量をモノシランの流量の５倍ないし１０倍にする
薄膜トランジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP407891A JPH04243166A (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP407891A JPH04243166A (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04243166A true JPH04243166A (ja) | 1992-08-31 |
Family
ID=11574764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP407891A Pending JPH04243166A (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04243166A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06283430A (ja) * | 1993-01-28 | 1994-10-07 | Applied Materials Inc | 単一チャンバー内で多層ｃｖｄを行なう方法 |
| KR100729784B1 (ko) * | 2001-02-27 | 2007-06-20 | 삼성전자주식회사 | 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 |
-
1991
- 1991-01-18 JP JP407891A patent/JPH04243166A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06283430A (ja) * | 1993-01-28 | 1994-10-07 | Applied Materials Inc | 単一チャンバー内で多層ｃｖｄを行なう方法 |
| KR100729784B1 (ko) * | 2001-02-27 | 2007-06-20 | 삼성전자주식회사 | 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 |
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