JPH04304677A - アモルファスシリコン薄膜半導体装置とその製法 - Google Patents
アモルファスシリコン薄膜半導体装置とその製法Info
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- JPH04304677A JPH04304677A JP9479391A JP9479391A JPH04304677A JP H04304677 A JPH04304677 A JP H04304677A JP 9479391 A JP9479391 A JP 9479391A JP 9479391 A JP9479391 A JP 9479391A JP H04304677 A JPH04304677 A JP H04304677A
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Landscapes
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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
【０００１】
【技術分野】本発明は、ａ−Ｓｉ薄膜半導体とその製法
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来技術】最近例えばフラットパネルディスプレイ’
９１（日経エレクトロニクス社発行）に著述されるよう
に、ゲート絶縁膜としてＳｉＮｘをアモルファスシリコ
ン薄膜半導体（ａ−Ｓｉ ＴＦＴ）のゲート絶縁膜とし
て採用するケースが多くなってきている。しかし、Ｓｉ
Ｎｘは成膜条件の微妙な変化によりポーラスな膜になり
易いため、ゲート絶縁膜に起因する層間短絡をおこすお
それが大きいので、通常はゲート電極に用いた金属（例
えばＡｌ）の表面を酸化したり、それらの金属の酸化物
を堆積させたりするなどして、二層構造をもつゲート絶
縁膜とする必要がある。一方、ｐ−Ｓｉを主体とするＴ
ＦＴにおいてはＳｉＯ２がゲート絶縁膜として採用され
、その安定性、信頼性には定評があるが、ＳｉＯ２をａ
−Ｓｉ ＴＦＴのゲート絶縁膜として使用すると、ａ−
Ｓｉ層は正確にはａ−Ｓｉ：Ｈであり、水素が結合して
いるため、ＳｉＯ２中の酸素原子がａ−Ｓｉ：Ｈの水素
と結合し、非晶質の構造に変化をもたらし、劣化の一因
となる。また、同時にＳｉＯ２よりなる絶縁膜自体も変
質するため、ＳｉＯ２は必らずしもａ−Ｓｉ：Ｈを主体
とするＴＦＴのゲート絶縁膜としては適当でないとされ
ている。そこで、本発明者は、ＳｉＯ２をＳｉＮｘの下
地層とすることを考え、独立プロセスでＳｉＯ２を堆積
し、ついでその上にＳｉＮｘを堆積させてみたが、Ｓｉ
Ｏ２とＳｉＮｘとの界面に望ましくないバリア層が形成
されることがあるのが判明した。
９１（日経エレクトロニクス社発行）に著述されるよう
に、ゲート絶縁膜としてＳｉＮｘをアモルファスシリコ
ン薄膜半導体（ａ−Ｓｉ ＴＦＴ）のゲート絶縁膜とし
て採用するケースが多くなってきている。しかし、Ｓｉ
Ｎｘは成膜条件の微妙な変化によりポーラスな膜になり
易いため、ゲート絶縁膜に起因する層間短絡をおこすお
それが大きいので、通常はゲート電極に用いた金属（例
えばＡｌ）の表面を酸化したり、それらの金属の酸化物
を堆積させたりするなどして、二層構造をもつゲート絶
縁膜とする必要がある。一方、ｐ−Ｓｉを主体とするＴ
ＦＴにおいてはＳｉＯ２がゲート絶縁膜として採用され
、その安定性、信頼性には定評があるが、ＳｉＯ２をａ
−Ｓｉ ＴＦＴのゲート絶縁膜として使用すると、ａ−
Ｓｉ層は正確にはａ−Ｓｉ：Ｈであり、水素が結合して
いるため、ＳｉＯ２中の酸素原子がａ−Ｓｉ：Ｈの水素
と結合し、非晶質の構造に変化をもたらし、劣化の一因
となる。また、同時にＳｉＯ２よりなる絶縁膜自体も変
質するため、ＳｉＯ２は必らずしもａ−Ｓｉ：Ｈを主体
とするＴＦＴのゲート絶縁膜としては適当でないとされ
ている。そこで、本発明者は、ＳｉＯ２をＳｉＮｘの下
地層とすることを考え、独立プロセスでＳｉＯ２を堆積
し、ついでその上にＳｉＮｘを堆積させてみたが、Ｓｉ
Ｏ２とＳｉＮｘとの界面に望ましくないバリア層が形成
されることがあるのが判明した。
【０００３】
【目的】本発明の目的は、比誘電率が小さく、ピンホー
ル等による絶縁破壊の少ない良質で新規なゲート絶縁膜
をもつ半導体装置およびその製法を提供する点にある。
ル等による絶縁破壊の少ない良質で新規なゲート絶縁膜
をもつ半導体装置およびその製法を提供する点にある。
【０００４】
【構成】本発明の１つは、アモルファスシリコン薄膜半
導体装置において、ゲート絶縁膜がゲート電極側よりア
モルファスシリコン側にＳｉＯ２−ＳｉＯＮ−ＳｉＮ２
と連続的に組成変化した膜で構成されていることを特徴
とするアモルファスシリコン薄膜半導体装置に関する。 前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜の間に前記ゲート電
極を構成する金属の酸化物よりなる層を介在させること
が好ましい。これにより一層絶縁特性を上げることがで
きる。本発明の他の１つは、プラズマ蒸着装置内に、ゲ
ート電極を有する基板をセットし、まず、ＳｉＯ２層形
成用反応ガスを導入してＳｉＯ２層を形成し、ついで反
応ガス中のＯ２を順次Ｎ２におきかえてゆき、最終的に
反応ガス中のＯ２を完全にＮ２におきかえることにより
ＳｉＯ２−ＳｉＯＮ−ＳｉＮｘと連続的に組成変化した
ゲート絶縁膜を形成し、ひきつづきその上にシラン（Ｓ
ｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を原料ガスとするＥ
ＣＲ法もしくはＡｒ＋Ｈ２又はＨ２ガスを導入ガスとし
Ｓｉを蒸発源とするプラズマ蒸着法によりアモルファス
シリコン層を形成することを特徴とする請求項１記載の
アモルファスシリコン薄膜半導体装置の製法に関する。
導体装置において、ゲート絶縁膜がゲート電極側よりア
モルファスシリコン側にＳｉＯ２−ＳｉＯＮ−ＳｉＮ２
と連続的に組成変化した膜で構成されていることを特徴
とするアモルファスシリコン薄膜半導体装置に関する。 前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜の間に前記ゲート電
極を構成する金属の酸化物よりなる層を介在させること
が好ましい。これにより一層絶縁特性を上げることがで
きる。本発明の他の１つは、プラズマ蒸着装置内に、ゲ
ート電極を有する基板をセットし、まず、ＳｉＯ２層形
成用反応ガスを導入してＳｉＯ２層を形成し、ついで反
応ガス中のＯ２を順次Ｎ２におきかえてゆき、最終的に
反応ガス中のＯ２を完全にＮ２におきかえることにより
ＳｉＯ２−ＳｉＯＮ−ＳｉＮｘと連続的に組成変化した
ゲート絶縁膜を形成し、ひきつづきその上にシラン（Ｓ
ｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を原料ガスとするＥ
ＣＲ法もしくはＡｒ＋Ｈ２又はＨ２ガスを導入ガスとし
Ｓｉを蒸発源とするプラズマ蒸着法によりアモルファス
シリコン層を形成することを特徴とする請求項１記載の
アモルファスシリコン薄膜半導体装置の製法に関する。
【０００５】この結果、ＳｉＯ２層はゲート電極を形成
する金属（例えばＡｌ，Ｔａ，Ｗ等）またはその酸化物
（例えば、Ａｌ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，ＷＯ３等）と接し
、他方、ＳｉＮｘ層はａ−Ｓｉ：Ｈ層と接することにな
るので、ＳｉＯ２からａ−Ｓｉ：Ｈへの酸素原子の移動
は防止され、さらに、金属又は金属酸化物とシリコンの
酸化物であるＳｉＯ２との界面は金属酸化膜と窒化物で
あるＳｉＮｘとの界面よりもバリアーを形成する可能性
が少なく、かつＳｉＮｘがポーラスな構造となっても、
ＳｉＯ２部分で絶縁できる。また、ＳｉＯ２はＳｉＮｘ
よりも比誘電率が小さいため、ＳｉＯ２もしくはＳｉＯ
Ｎで構成される部分の膜厚を大きくし、ＳｉＮｘ部の膜
厚を小さくすることにより、ゲート絶縁膜の比誘電率を
小さくすることが可能である。このように（金属酸化物
−）ＳｉＯ２−ＳｉＯＮ−ＳｉＮｘ連続膜をゲート絶縁
膜として用いることにより、従来の金属酸化物−ＳｉＮ
ｘの二層構造のゲート絶縁膜よりも絶縁特性、ゲート遅
延特性が向上し、また歩留りも向上する。さらに、ゲー
ト電極金属の表面プラズマ酸化から、ＳｉＯ２，ＳｉＯ
Ｎ，ＳｉＮｘの形成を真空を破ること無しに同一の真空
槽内で行なえるため、各層の界面に不純物が存在する確
率が従来法に比して極端に低く、工程の簡略化、歩留り
の向上に大きく寄与する。また、プラズマ蒸着法を用い
ることにより各成膜のプロセス温度を１２０℃以下の低
温で達成することが可能であり、従来のプラズマＣＶＤ
法（ＰＣＶＤ法）によるＳｉＮｘ，ＳｉＯＮの成膜温度
（２５０℃以上）に比して大幅なプロセス温度の低減を
達成できる。 従って高分子フィルム基板等、耐熱性がガラス基板に劣
るような素材の使用も可能となる。
する金属（例えばＡｌ，Ｔａ，Ｗ等）またはその酸化物
（例えば、Ａｌ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，ＷＯ３等）と接し
、他方、ＳｉＮｘ層はａ−Ｓｉ：Ｈ層と接することにな
るので、ＳｉＯ２からａ−Ｓｉ：Ｈへの酸素原子の移動
は防止され、さらに、金属又は金属酸化物とシリコンの
酸化物であるＳｉＯ２との界面は金属酸化膜と窒化物で
あるＳｉＮｘとの界面よりもバリアーを形成する可能性
が少なく、かつＳｉＮｘがポーラスな構造となっても、
ＳｉＯ２部分で絶縁できる。また、ＳｉＯ２はＳｉＮｘ
よりも比誘電率が小さいため、ＳｉＯ２もしくはＳｉＯ
Ｎで構成される部分の膜厚を大きくし、ＳｉＮｘ部の膜
厚を小さくすることにより、ゲート絶縁膜の比誘電率を
小さくすることが可能である。このように（金属酸化物
−）ＳｉＯ２−ＳｉＯＮ−ＳｉＮｘ連続膜をゲート絶縁
膜として用いることにより、従来の金属酸化物−ＳｉＮ
ｘの二層構造のゲート絶縁膜よりも絶縁特性、ゲート遅
延特性が向上し、また歩留りも向上する。さらに、ゲー
ト電極金属の表面プラズマ酸化から、ＳｉＯ２，ＳｉＯ
Ｎ，ＳｉＮｘの形成を真空を破ること無しに同一の真空
槽内で行なえるため、各層の界面に不純物が存在する確
率が従来法に比して極端に低く、工程の簡略化、歩留り
の向上に大きく寄与する。また、プラズマ蒸着法を用い
ることにより各成膜のプロセス温度を１２０℃以下の低
温で達成することが可能であり、従来のプラズマＣＶＤ
法（ＰＣＶＤ法）によるＳｉＮｘ，ＳｉＯＮの成膜温度
（２５０℃以上）に比して大幅なプロセス温度の低減を
達成できる。 従って高分子フィルム基板等、耐熱性がガラス基板に劣
るような素材の使用も可能となる。
【０００６】ゲート電極の材料は、Ａｌ，Ｔａ，Ｗなど
が使用できる。例えば、絶縁性基板上にマトリクス状に
配設された複数の画素電極と、各画素電極の配設方向の
一方に平行であるように配線された複数のゲート配線と
、各ゲート配線とは直交するように配線され、各ゲート
配線は絶縁状態で交差する複数のソース配線と、前記画
素電極にそれぞれのドレイン電極が電気的に接続される
ようにマトリクス状に配設されており、それぞれのソー
ス電極がデータ線に接続されると共に、それぞれのゲー
ト線がゲート配線に接続された複数のａ−Ｓｉ ＴＦＴ
を具備するアクティブマトリクス型表示素子において、
前記ａ−ＳｉＴＦＴを本発明のものを用い、そのゲート
電極、ゲートおよびソース配線をすべてＡｌで行うこと
ができる。また、ゲート電極をＷとＴａの２層構造とし
、Ｔａ表面を酸化してＴａ２Ｏ５よりなる絶縁膜とし、
その上にＳｉＯ２→ＳｉＯＮ→ＳｉＮｘよりなる絶縁膜
を形成すると、高速駆動が可能で、かつ欠陥発生確率の
極めて低いゲート絶縁膜とすることができる。本発明の
半導体装置は、アクティブマトリクス型液晶表示装置の
ＴＦＴをはじめ各種用途に有用である。
が使用できる。例えば、絶縁性基板上にマトリクス状に
配設された複数の画素電極と、各画素電極の配設方向の
一方に平行であるように配線された複数のゲート配線と
、各ゲート配線とは直交するように配線され、各ゲート
配線は絶縁状態で交差する複数のソース配線と、前記画
素電極にそれぞれのドレイン電極が電気的に接続される
ようにマトリクス状に配設されており、それぞれのソー
ス電極がデータ線に接続されると共に、それぞれのゲー
ト線がゲート配線に接続された複数のａ−Ｓｉ ＴＦＴ
を具備するアクティブマトリクス型表示素子において、
前記ａ−ＳｉＴＦＴを本発明のものを用い、そのゲート
電極、ゲートおよびソース配線をすべてＡｌで行うこと
ができる。また、ゲート電極をＷとＴａの２層構造とし
、Ｔａ表面を酸化してＴａ２Ｏ５よりなる絶縁膜とし、
その上にＳｉＯ２→ＳｉＯＮ→ＳｉＮｘよりなる絶縁膜
を形成すると、高速駆動が可能で、かつ欠陥発生確率の
極めて低いゲート絶縁膜とすることができる。本発明の
半導体装置は、アクティブマトリクス型液晶表示装置の
ＴＦＴをはじめ各種用途に有用である。
【０００７】
【実施例】ガラス基板１上に形成されたＡｌ製ゲート電
極２をもつ基板を図２に示すプラズマ蒸着装置の真空槽
１２中にキットし、該槽１２にＯ２６ＳＣＣＭ、Ａｒ２
ＳＣＣＭの混合気体を導入し４×１／１０２〜１／１０
Ｐａの圧力範囲で直流電界をグリッド１８と対向電極兼
基板ホルダー２０間に２４の直流電源を用いて１５０〜
２００Ｖの電圧を印加する。これにより発生した酸素プ
ラズマによりＡｌの酸化を行ないＡｌ２Ｏ３よりなる第
１絶縁層３を形成した。ついで、フィラメント１６には
、交流電源２３により熱電子発生に必要な５〜１０Ｖ，
７０〜８０Ａの電圧、電流を印加することにより蒸発源
Ｓｉのイオン化を行う。さらにＳｉはグリッド電極１８
を通過し、グリッド電極１８と対向電極２０との間に印
加された直流電圧（３５０Ｖ）により発生した活性（も
しくは不活性ガスＡｒとの混合ガス）ガスによるプラズ
マ中で反応し、被蒸着基板２１に到達し、堆積される。 このとき、金属電極のプラズマ酸化に用いたのと同一の
ガス（Ｏ２：６ＳＣＣＭ、Ａｒ：２ＳＣＣＭ）によりＳ
ｉを酸化することによりＳｉＯ２膜が得られる。ＳｉＯ
２を所定の膜厚（１０００Å）に堆積した後、導入ガス
の組成比を（Ｏ２：６ＳＣＣＭ、Ａｒ：２ＳＣＣＭ）か
ら（Ｎ２：６ＳＣＣＭ、Ａｒ：２ＳＣＣＭ）へと連続的
に変化させる。（Ｏ２，Ａｒ）から（Ｎ２，Ａｒ）へと
移行する際に、被蒸着基板上にはＳｉＯ２〜ＳｉＯＮ〜
ＳｉＮｘへと組成が連続的に変化する絶縁膜が堆積され
る。この時、Ｏ２→Ｎ２へとガスの成分比を急激に変化
させるとＳｉＯ２とＳｉＮｘの界面にポテンシャル障壁
が形成され易くなるため好ましくない。ＳｉＯＮ中間体
の厚さが１００Å程度（蒸着速度１．２Å／ｓｅｃ）で
ある条件が好ましい。また最終のＳｉＮｘは約８００Å
の膜厚で形成されている。これによりＳｉＯ２１００％
からＳｉＯＮを経てＳｉＮｘ１００％にいたる組成が連
続的に変化した第２のゲート絶縁膜４を得た。その後プ
ラズマＣＶＤ（Ｐ−ＣＶＤ）法によりａ−Ｓｉ半導体層
５を積層する。この表面にオーミックコンタクトをとる
ためにη＋ａ−ＳｉをＣＶＤ法、イオン注入法により形
成した後、ソース電極８、ドレイン電極６をＣｒ，Ｗ，
Ａｌ，Ｎｉなどの金属を用いてスパッタ法により形成し
、最後に入射光によるリーク電流をカットオフするため
の遮光膜７を形成する。各工程では、ＴＦＴの設計パタ
ーンに基づき、フォトリソグラフィー法−エッチング法
を用いたパターン加工が行なわれることは言うまでもな
い。
極２をもつ基板を図２に示すプラズマ蒸着装置の真空槽
１２中にキットし、該槽１２にＯ２６ＳＣＣＭ、Ａｒ２
ＳＣＣＭの混合気体を導入し４×１／１０２〜１／１０
Ｐａの圧力範囲で直流電界をグリッド１８と対向電極兼
基板ホルダー２０間に２４の直流電源を用いて１５０〜
２００Ｖの電圧を印加する。これにより発生した酸素プ
ラズマによりＡｌの酸化を行ないＡｌ２Ｏ３よりなる第
１絶縁層３を形成した。ついで、フィラメント１６には
、交流電源２３により熱電子発生に必要な５〜１０Ｖ，
７０〜８０Ａの電圧、電流を印加することにより蒸発源
Ｓｉのイオン化を行う。さらにＳｉはグリッド電極１８
を通過し、グリッド電極１８と対向電極２０との間に印
加された直流電圧（３５０Ｖ）により発生した活性（も
しくは不活性ガスＡｒとの混合ガス）ガスによるプラズ
マ中で反応し、被蒸着基板２１に到達し、堆積される。 このとき、金属電極のプラズマ酸化に用いたのと同一の
ガス（Ｏ２：６ＳＣＣＭ、Ａｒ：２ＳＣＣＭ）によりＳ
ｉを酸化することによりＳｉＯ２膜が得られる。ＳｉＯ
２を所定の膜厚（１０００Å）に堆積した後、導入ガス
の組成比を（Ｏ２：６ＳＣＣＭ、Ａｒ：２ＳＣＣＭ）か
ら（Ｎ２：６ＳＣＣＭ、Ａｒ：２ＳＣＣＭ）へと連続的
に変化させる。（Ｏ２，Ａｒ）から（Ｎ２，Ａｒ）へと
移行する際に、被蒸着基板上にはＳｉＯ２〜ＳｉＯＮ〜
ＳｉＮｘへと組成が連続的に変化する絶縁膜が堆積され
る。この時、Ｏ２→Ｎ２へとガスの成分比を急激に変化
させるとＳｉＯ２とＳｉＮｘの界面にポテンシャル障壁
が形成され易くなるため好ましくない。ＳｉＯＮ中間体
の厚さが１００Å程度（蒸着速度１．２Å／ｓｅｃ）で
ある条件が好ましい。また最終のＳｉＮｘは約８００Å
の膜厚で形成されている。これによりＳｉＯ２１００％
からＳｉＯＮを経てＳｉＮｘ１００％にいたる組成が連
続的に変化した第２のゲート絶縁膜４を得た。その後プ
ラズマＣＶＤ（Ｐ−ＣＶＤ）法によりａ−Ｓｉ半導体層
５を積層する。この表面にオーミックコンタクトをとる
ためにη＋ａ−ＳｉをＣＶＤ法、イオン注入法により形
成した後、ソース電極８、ドレイン電極６をＣｒ，Ｗ，
Ａｌ，Ｎｉなどの金属を用いてスパッタ法により形成し
、最後に入射光によるリーク電流をカットオフするため
の遮光膜７を形成する。各工程では、ＴＦＴの設計パタ
ーンに基づき、フォトリソグラフィー法−エッチング法
を用いたパターン加工が行なわれることは言うまでもな
い。
【０００８】
【効果】（１） 本発明は、ＳｉＯ２１００％からＳｉ
ＯＮを経てＳｉＮｘ１００％にいたる範囲で組成が連続
的に変化したゲート絶縁膜を採用することにより、Ｓｉ
Ｏ２絶縁膜やＳｉＮｘ絶縁膜の持つ長所を失うことなく
、それぞれのもつ欠点を解消し、絶縁破壊の少ない良質
なゲート絶縁膜とすることができ、また、その製法もプ
ラズマ蒸着法の採用により、１回の薄膜堆積工程で達成
することができた。 （２） 本発明のＳｉＯ２→ＳｉＯＮ→ＳｉＮｘゲート
絶縁膜とゲート電極上に形成された金属酸化物絶縁膜の
組み合せにより、欠陥発生率をより一層低減することが
できた。
ＯＮを経てＳｉＮｘ１００％にいたる範囲で組成が連続
的に変化したゲート絶縁膜を採用することにより、Ｓｉ
Ｏ２絶縁膜やＳｉＮｘ絶縁膜の持つ長所を失うことなく
、それぞれのもつ欠点を解消し、絶縁破壊の少ない良質
なゲート絶縁膜とすることができ、また、その製法もプ
ラズマ蒸着法の採用により、１回の薄膜堆積工程で達成
することができた。 （２） 本発明のＳｉＯ２→ＳｉＯＮ→ＳｉＮｘゲート
絶縁膜とゲート電極上に形成された金属酸化物絶縁膜の
組み合せにより、欠陥発生率をより一層低減することが
できた。
【図１】本発明の実施例ＴＦＴの断面図である。
【図２】本発明の実施例で使用するプラズマ蒸着装置の
概略図を示す。
概略図を示す。
１ ガラス基板
２ ゲート電極
３ 金属酸化物よりなるゲート絶縁膜４ ＳｉＯ２
→ＳｉＯＮ→ＳｉＮｘと組成が連続的に変化したゲート
絶縁膜 ５ ａ−Ｓｉ半導体膜 ６ ドレイン電極 ７ ソース電極 ８ 遮光膜 １１ 真空槽ベースプレート １２ 真空槽 １３ 蒸発源電極・支柱 １４ 蒸発源 １５ フィラメント電極・支柱 １６ フィラメント １７ グリッド電極・支柱 １８ グリッド １９ 対向電極・基板ホルダー支柱 ２０ 対向電極兼基板ホルダー ２１ 被蒸着基板 ２２ 蒸発源用交流電源 ２３ フィラメント用交流電源 ２４ グリッド用直流電源
→ＳｉＯＮ→ＳｉＮｘと組成が連続的に変化したゲート
絶縁膜 ５ ａ−Ｓｉ半導体膜 ６ ドレイン電極 ７ ソース電極 ８ 遮光膜 １１ 真空槽ベースプレート １２ 真空槽 １３ 蒸発源電極・支柱 １４ 蒸発源 １５ フィラメント電極・支柱 １６ フィラメント １７ グリッド電極・支柱 １８ グリッド １９ 対向電極・基板ホルダー支柱 ２０ 対向電極兼基板ホルダー ２１ 被蒸着基板 ２２ 蒸発源用交流電源 ２３ フィラメント用交流電源 ２４ グリッド用直流電源
Claims (3)
- 【請求項１】 アモルファスシリコン薄膜半導体装置
において、ゲート絶縁膜がゲート電極側よりアモルファ
スシリコン側にＳｉＯ２−ＳｉＯＮ−ＳｉＮ２と連続的
に組成変化した膜で構成されていることを特徴とするア
モルファスシリコン薄膜半導体装置。 - 【請求項２】 前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜の
間に前記ゲート電極を構成する金属の酸化物よりなる層
が介在する請求項１記載のアモルファスシリコン薄膜半
導体装置。 - 【請求項３】 プラズマ蒸着装置内に、ゲート電極を
有する基板をセットし、まずＳｉＯ２層形成用反応ガス
を導入してＳｉＯ２層を形成し、ついで反応ガス中のＯ
２を順次Ｎ２におきかえてゆき、最終的に反応ガス中の
Ｏ２を完全にＮ２におきかえることによりＳｉＯ２−Ｓ
ｉＯＮ−ＳｉＮｘと連続的に組成変化したゲート絶縁膜
を形成し、ひきつづきその上にシラン（ＳｉＨ４）、ジ
シラン（Ｓｉ２Ｈ６）を原料ガスとするＥＣＲ法もしく
はＡｒ＋Ｈ２又はＨ２ガスを導入ガスとしＳｉを蒸発源
とするプラズマ蒸着法によりアモルファスシリコン層を
形成することを特徴とする請求項１記載のアモルファス
シリコン薄膜半導体装置の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9479391A JPH04304677A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | アモルファスシリコン薄膜半導体装置とその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9479391A JPH04304677A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | アモルファスシリコン薄膜半導体装置とその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04304677A true JPH04304677A (ja) | 1992-10-28 |
Family
ID=14119957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9479391A Pending JPH04304677A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | アモルファスシリコン薄膜半導体装置とその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04304677A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0794751A (ja) * | 1993-09-16 | 1995-04-07 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
| US5610082A (en) * | 1992-12-29 | 1997-03-11 | Lg Electronics Inc. | Method for fabricating thin film transistor using back light exposure |
| US5620910A (en) * | 1994-06-23 | 1997-04-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for producing semiconductor device with a gate insulating film consisting of silicon oxynitride |
| US5773325A (en) * | 1994-06-16 | 1998-06-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of making a variable concentration SiON gate insulating film |
| JP2016171327A (ja) * | 2010-12-17 | 2016-09-23 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
| JP2017508275A (ja) * | 2013-12-25 | 2017-03-23 | 深▲セン▼市華星光電技術有限公司 | 低温ポリシリコン薄膜トランジスタ及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-04-01 JP JP9479391A patent/JPH04304677A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5610082A (en) * | 1992-12-29 | 1997-03-11 | Lg Electronics Inc. | Method for fabricating thin film transistor using back light exposure |
| JPH0794751A (ja) * | 1993-09-16 | 1995-04-07 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
| US5773325A (en) * | 1994-06-16 | 1998-06-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of making a variable concentration SiON gate insulating film |
| US5620910A (en) * | 1994-06-23 | 1997-04-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for producing semiconductor device with a gate insulating film consisting of silicon oxynitride |
| JP2016171327A (ja) * | 2010-12-17 | 2016-09-23 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
| US9812544B2 (en) | 2010-12-17 | 2017-11-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| JP2017508275A (ja) * | 2013-12-25 | 2017-03-23 | 深▲セン▼市華星光電技術有限公司 | 低温ポリシリコン薄膜トランジスタ及びその製造方法 |
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