JPH0462184B2 - - Google Patents
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- JPH0462184B2 JPH0462184B2 JP57218663A JP21866382A JPH0462184B2 JP H0462184 B2 JPH0462184 B2 JP H0462184B2 JP 57218663 A JP57218663 A JP 57218663A JP 21866382 A JP21866382 A JP 21866382A JP H0462184 B2 JPH0462184 B2 JP H0462184B2
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- Japan
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- thin film
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は薄膜半導体装置の基板構造に関する。
近年、半導体薄膜、特に多結晶シリコンあるい
は非晶質シリコンなどのシリコン薄膜を用いた薄
膜トランジスタの研究開発が活発に行なわれてい
る。これらの多くは、薄膜トランジスタを用いて
アクテイブマトリツクスパネルを構成し、大面積
大容量のフラツドデイスプレイを実現することを
目的としている。この場合、デイスプレイの表示
品質を高めるために、基板にはガラスや石英など
の透明絶縁基板が用いられる。
は非晶質シリコンなどのシリコン薄膜を用いた薄
膜トランジスタの研究開発が活発に行なわれてい
る。これらの多くは、薄膜トランジスタを用いて
アクテイブマトリツクスパネルを構成し、大面積
大容量のフラツドデイスプレイを実現することを
目的としている。この場合、デイスプレイの表示
品質を高めるために、基板にはガラスや石英など
の透明絶縁基板が用いられる。
これらの基板上に半導体素子を形成する場合に
は、該基板中に含有される、特にナトリウムなど
のアルカリ金属による半導体素子への汚染が大き
な問題となる。公知のように、一般に半導体素子
は汚染に対して非常に敏感であり、汚染の有無に
より半導体素子の初期特製及び信頼性は大きく左
右される。特に薄膜トランジスタなどを始めとす
る電界効果素子のように、半導体の表面を利用し
た素子の場合には、その傾向が著しい。したがつ
て汚染の低減は、半導体素子にとつて宿命といえ
る。
は、該基板中に含有される、特にナトリウムなど
のアルカリ金属による半導体素子への汚染が大き
な問題となる。公知のように、一般に半導体素子
は汚染に対して非常に敏感であり、汚染の有無に
より半導体素子の初期特製及び信頼性は大きく左
右される。特に薄膜トランジスタなどを始めとす
る電界効果素子のように、半導体の表面を利用し
た素子の場合には、その傾向が著しい。したがつ
て汚染の低減は、半導体素子にとつて宿命といえ
る。
ところが、ガラス基板や石英基板など透明絶縁
基板に含有される汚染物質が、半導体素子に悪影
響を及ぼさない程度までに十分低減されていると
はいえないのが現状である。例えばガラス基板の
場合には、本質的にナトリウムを0.1〜数パーセ
ント含有している。半導体素子への影響を考えた
場合、この値は非常に大きいといわねばならな
い。また、石英基板の場合には、ナトリウムの含
有量は数ppmとかなり少ないがガラス基板と違っ
て石英基板は一般に高温用途であるため、通常
1000℃程度の熱工程に用いられ、このため、ナト
リウムが半導体素子へ拡散しやすい。すなわち、
高温用途であるがために、汚染の影響を及ぼしや
すく、したがつて、わずかな汚染源も許されな
い。このように、透明絶縁基板を半導体素子への
汚染源と考えたとき、現状は満足できるレベルに
ない。以下、図を参照して上述の内容を説明す
る。
基板に含有される汚染物質が、半導体素子に悪影
響を及ぼさない程度までに十分低減されていると
はいえないのが現状である。例えばガラス基板の
場合には、本質的にナトリウムを0.1〜数パーセ
ント含有している。半導体素子への影響を考えた
場合、この値は非常に大きいといわねばならな
い。また、石英基板の場合には、ナトリウムの含
有量は数ppmとかなり少ないがガラス基板と違っ
て石英基板は一般に高温用途であるため、通常
1000℃程度の熱工程に用いられ、このため、ナト
リウムが半導体素子へ拡散しやすい。すなわち、
高温用途であるがために、汚染の影響を及ぼしや
すく、したがつて、わずかな汚染源も許されな
い。このように、透明絶縁基板を半導体素子への
汚染源と考えたとき、現状は満足できるレベルに
ない。以下、図を参照して上述の内容を説明す
る。
第１図は、透明絶縁基板上に薄膜トランジスタ
を形成した場合の構造を示す１例である。１はガ
ラス、石英などの透明絶縁基板、２は薄膜トラン
ジスタのチヤネル領域を形成する半導体薄膜、３
はゲート絶縁膜、４はゲート電極、５は不純物を
ドープしたソース領域、６は同じくドレイン領
域、７はソース電極、８はドレイン電極、９は層
増絶縁膜である。
を形成した場合の構造を示す１例である。１はガ
ラス、石英などの透明絶縁基板、２は薄膜トラン
ジスタのチヤネル領域を形成する半導体薄膜、３
はゲート絶縁膜、４はゲート電極、５は不純物を
ドープしたソース領域、６は同じくドレイン領
域、７はソース電極、８はドレイン電極、９は層
増絶縁膜である。
第２図は、第１図の構造により形成されたＮチ
ヤネル薄膜トランジスタの電圧電流特性及びその
信頼性を示すグラフである。横軸はソースに対す
るゲート電圧VGS、縦軸はドレイン電流である。
ソースに対するドレイン電圧VDSは4Vであり、チ
ヤネル長及びチヤネル幅はそれぞれ30μｍ、10μ
ｍである。図中、１０は薄膜トランジスタの初期
特性を示すものであり、オンオフ比が約７桁程度
の良好なトランジスタ特性を示している。また１
１はバイアス・温度試験（以下、BT試験とい
う。）を行なった後のトランジスタ特性を示すも
のである。試験条件は、ソース及びドレインに対
してゲートを20Vにバイアスし、250℃で10分間
増保持するというものである。このグラフから明
らかなようにBT試験後、トランジスタ特性は大
きく変化し、しきい電圧が減少して、若干、デプ
リーシヨン型になると共に、オフ電流が増加して
いる。これは明らかにナトリウムなどの可動イオ
ンが存在し、汚染の影響を受けていることを示す
ものである。
ヤネル薄膜トランジスタの電圧電流特性及びその
信頼性を示すグラフである。横軸はソースに対す
るゲート電圧VGS、縦軸はドレイン電流である。
ソースに対するドレイン電圧VDSは4Vであり、チ
ヤネル長及びチヤネル幅はそれぞれ30μｍ、10μ
ｍである。図中、１０は薄膜トランジスタの初期
特性を示すものであり、オンオフ比が約７桁程度
の良好なトランジスタ特性を示している。また１
１はバイアス・温度試験（以下、BT試験とい
う。）を行なった後のトランジスタ特性を示すも
のである。試験条件は、ソース及びドレインに対
してゲートを20Vにバイアスし、250℃で10分間
増保持するというものである。このグラフから明
らかなようにBT試験後、トランジスタ特性は大
きく変化し、しきい電圧が減少して、若干、デプ
リーシヨン型になると共に、オフ電流が増加して
いる。これは明らかにナトリウムなどの可動イオ
ンが存在し、汚染の影響を受けていることを示す
ものである。
このように、従来は、透明絶縁基板に含有され
る汚染物質の影響を受けて、信頼性、安定性及び
再現性に優れた半導体素子を製造することができ
ないという問題点を有していた。
る汚染物質の影響を受けて、信頼性、安定性及び
再現性に優れた半導体素子を製造することができ
ないという問題点を有していた。
本発明はこのような欠点を除去するものであ
り、その目的とするところは、透明絶縁基板に含
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る。具体的には、透明絶
縁基板上にPSG（Phospho Silicate Glass、リン
をドープしたSiO2）を形成し、前記PSG上に
NSG（Non−doped Silicate Glass、不純物をド
ープしないSiO2）を形成し、前記NSG上に薄膜
半導体素子を形成することを特徴とする薄膜半導
体装置の基板構造を提供する。
り、その目的とするところは、透明絶縁基板に含
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る。具体的には、透明絶
縁基板上にPSG（Phospho Silicate Glass、リン
をドープしたSiO2）を形成し、前記PSG上に
NSG（Non−doped Silicate Glass、不純物をド
ープしないSiO2）を形成し、前記NSG上に薄膜
半導体素子を形成することを特徴とする薄膜半導
体装置の基板構造を提供する。
以下、実施例に基いて、本発明を詳しく説明す
る。
る。
第３図は、本発明の実施例を示すものであり、
第１図の従来例に対応する。１２はガラス、石英
などの透明絶縁基板、１３はPSG、１４はNSG、
１５は薄膜トランジスタのチヤネル領域を形成す
る半導体薄膜、１６はゲート絶縁膜、１７はゲー
ト電極、１８は不純物をドープしたソース領域、
１９は同じくドレイン領域、２０はソース電極、
２１はドレイン電極、２２は層間絶縁膜である。
本発明の特徴は、PSG１３及びNSG１４にある。
周知の如く、PSGはナトリウムなどの汚染を阻
止する上で非常に優れた効果を有している。この
点については、通常の集積回路のパシベーシヨン
膜としてPSGが用いられていることを見ても明
らかである。したがつて、図中に示したように、
透明絶縁基板１２上にPSG１３を形成すること
により、透明絶縁基板中に含有されるナトリウム
などの汚染物質が半導体素子に拡散することを阻
止することが可能となる。また、PSG１３上に
NSG１４を形成するのは、次の２点の理由によ
る。第１に、上述のように汚染物質の拡散阻止膜
としてPSGを用いる際には、そのリン濃度をあ
る程度高く設定しなくてはならないが、これによ
る耐湿性の低下を防止するためである。PSGは
リン濃度が高くなるほど吸湿性が増し、耐湿性が
低下するが、本発明の構造によれば該PSG上に
NSGを形成するため、耐湿性の低下はなくなる。
第２に、PSG中のリンが半導体素子に拡散する
ことを防止するためである。一般に薄膜半導体に
おいては、粒界拡散などの効果により、リンが拡
散しやすい。したがつて、比較的低温においても
半導体素子中に、PSGのリンが拡散し、悪影響
を及ぼすことになる。例えば、Ｎチヤネル薄膜ト
ランジスタにおいて、チヤネル領域にリンが混入
すると、リーク電流が増大し、デプリーシヨンタ
イプになりやい。
第１図の従来例に対応する。１２はガラス、石英
などの透明絶縁基板、１３はPSG、１４はNSG、
１５は薄膜トランジスタのチヤネル領域を形成す
る半導体薄膜、１６はゲート絶縁膜、１７はゲー
ト電極、１８は不純物をドープしたソース領域、
１９は同じくドレイン領域、２０はソース電極、
２１はドレイン電極、２２は層間絶縁膜である。
本発明の特徴は、PSG１３及びNSG１４にある。
周知の如く、PSGはナトリウムなどの汚染を阻
止する上で非常に優れた効果を有している。この
点については、通常の集積回路のパシベーシヨン
膜としてPSGが用いられていることを見ても明
らかである。したがつて、図中に示したように、
透明絶縁基板１２上にPSG１３を形成すること
により、透明絶縁基板中に含有されるナトリウム
などの汚染物質が半導体素子に拡散することを阻
止することが可能となる。また、PSG１３上に
NSG１４を形成するのは、次の２点の理由によ
る。第１に、上述のように汚染物質の拡散阻止膜
としてPSGを用いる際には、そのリン濃度をあ
る程度高く設定しなくてはならないが、これによ
る耐湿性の低下を防止するためである。PSGは
リン濃度が高くなるほど吸湿性が増し、耐湿性が
低下するが、本発明の構造によれば該PSG上に
NSGを形成するため、耐湿性の低下はなくなる。
第２に、PSG中のリンが半導体素子に拡散する
ことを防止するためである。一般に薄膜半導体に
おいては、粒界拡散などの効果により、リンが拡
散しやすい。したがつて、比較的低温においても
半導体素子中に、PSGのリンが拡散し、悪影響
を及ぼすことになる。例えば、Ｎチヤネル薄膜ト
ランジスタにおいて、チヤネル領域にリンが混入
すると、リーク電流が増大し、デプリーシヨンタ
イプになりやい。
このように、本発明の基板構造を採用すること
により、何ら新たな問題を付加すること無く、透
明絶縁基板からの汚染を防止することが可能とな
る。
により、何ら新たな問題を付加すること無く、透
明絶縁基板からの汚染を防止することが可能とな
る。
第４図は、本発明の効果を示すグラフであり、
第２図の従来例に対応する。種々のパラメータ値
は第２図に示したものと同一である。図中、２３
は薄膜トランジスタの初期特性を示しており、２
４はBT試験を行なつた後のトランジスタ特性を
示している。このグラフから明らかなように、
BT試験前後におけるトランジスタ特性は測定誤
差範囲内において一致しており、汚染の影響が除
去されていることが示されている。したがつて、
本発明は透明絶縁基板に含有される汚染物質の拡
散を防止する上で非常に有効であるといえる。
第２図の従来例に対応する。種々のパラメータ値
は第２図に示したものと同一である。図中、２３
は薄膜トランジスタの初期特性を示しており、２
４はBT試験を行なつた後のトランジスタ特性を
示している。このグラフから明らかなように、
BT試験前後におけるトランジスタ特性は測定誤
差範囲内において一致しており、汚染の影響が除
去されていることが示されている。したがつて、
本発明は透明絶縁基板に含有される汚染物質の拡
散を防止する上で非常に有効であるといえる。
また、第３図では透明絶縁基板の片面のみに本
発明の基板構造を適用した例を示したが、完璧を
期すため、透明絶縁基板の両面あるいはさらに側
面に本発明を適用しても差し支えない。
発明の基板構造を適用した例を示したが、完璧を
期すため、透明絶縁基板の両面あるいはさらに側
面に本発明を適用しても差し支えない。
また、以上の例では半導体素子として薄膜トラ
ンジスタを用いて説明したが、エレクトロルミネ
ツセンス、太陽電池など、透明絶縁基板からの汚
染が問題となる他の半導体素子に対しても本発明
を適用することが可能である。
ンジスタを用いて説明したが、エレクトロルミネ
ツセンス、太陽電池など、透明絶縁基板からの汚
染が問題となる他の半導体素子に対しても本発明
を適用することが可能である。
上述の如く本発明は、透明絶縁基板上には、リ
ンをドープした酸化珪素膜が形成され、該リンを
ドープした酸化珪素膜上には不純物をドープして
いない酸化珪素膜が形成され、該不純物をドープ
していない酸化珪素膜上には薄膜半導体素子が形
成されるので、透明基板からの不純物の侵入によ
る薄膜半導体素子の汚染を阻止することができ、
良好なトランジスタ特性を指示することができ
る。
ンをドープした酸化珪素膜が形成され、該リンを
ドープした酸化珪素膜上には不純物をドープして
いない酸化珪素膜が形成され、該不純物をドープ
していない酸化珪素膜上には薄膜半導体素子が形
成されるので、透明基板からの不純物の侵入によ
る薄膜半導体素子の汚染を阻止することができ、
良好なトランジスタ特性を指示することができ
る。
第１図は透明絶縁基板上に薄膜トランジスタを
形成した場合の従来の構造を示す図面である。第
２図は第１図の構造により形成されたＮチヤネル
薄膜トランジスタの電圧電流特性及びその信頼性
を示すグラフである。第３図は本発明の構造を示
す図面である。第４図は第３図の構造により形成
されたＮチヤネル薄膜トランジスタの電圧電流特
性及びその信頼性を示すグラフである。
形成した場合の従来の構造を示す図面である。第
２図は第１図の構造により形成されたＮチヤネル
薄膜トランジスタの電圧電流特性及びその信頼性
を示すグラフである。第３図は本発明の構造を示
す図面である。第４図は第３図の構造により形成
されたＮチヤネル薄膜トランジスタの電圧電流特
性及びその信頼性を示すグラフである。
Claims (1)
- １ 透明絶縁基板上には、リンをドープした酸化
珪素膜が形成され、該リンをドープした酸化珪素
膜上には不純物をドープしていない酸化珪素膜が
形成され、該不純物をドープしていない酸化珪素
膜上には薄膜半導体素子が形成されることを特徴
とする薄膜半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21866382A JPS59108357A (ja) | 1982-12-14 | 1982-12-14 | 薄膜半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21866382A JPS59108357A (ja) | 1982-12-14 | 1982-12-14 | 薄膜半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59108357A JPS59108357A (ja) | 1984-06-22 |
| JPH0462184B2 true JPH0462184B2 (ja) | 1992-10-05 |
Family
ID=16723469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21866382A Granted JPS59108357A (ja) | 1982-12-14 | 1982-12-14 | 薄膜半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59108357A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60170972A (ja) * | 1984-02-15 | 1985-09-04 | Sony Corp | 薄膜半導体装置 |
| US6149988A (en) * | 1986-09-26 | 2000-11-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method and system of laser processing |
| US6261856B1 (en) | 1987-09-16 | 2001-07-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method and system of laser processing |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58143571A (ja) * | 1982-02-22 | 1983-08-26 | Seiko Epson Corp | 薄膜半導体装置 |
-
1982
- 1982-12-14 JP JP21866382A patent/JPS59108357A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58143571A (ja) * | 1982-02-22 | 1983-08-26 | Seiko Epson Corp | 薄膜半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59108357A (ja) | 1984-06-22 |
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