JPH05313193A - 薄膜トランジスタマトリックス装置とその製造方法 - Google Patents
薄膜トランジスタマトリックス装置とその製造方法Info
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- JPH05313193A JPH05313193A JP11899092A JP11899092A JPH05313193A JP H05313193 A JPH05313193 A JP H05313193A JP 11899092 A JP11899092 A JP 11899092A JP 11899092 A JP11899092 A JP 11899092A JP H05313193 A JPH05313193 A JP H05313193A
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- thin film
- film transistor
- matrix device
- gate electrode
- film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ａｌ電極材とシリコンの動作半導体層とのい
ずれにも相性がよく薄膜トランジスタの特性を劣化させ
ない絶縁膜を有する薄膜トランジスタマトリックス装置
とその製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 薄膜トランジスタマトリックス装置におい
て、アルミニウムのゲートバスラインと、能動領域を形
成するシリコンの動作半導体層との間の絶縁膜を、ゲー
トバスラインに近い側でアルミニウムの組成比率が高く
遠い側でシリコンの組成比率が高くなるように徐々に組
成比率が変化する構造で構成した。さらに、薄膜トラン
ジスタマトリックス装置の製造方法において、真空容器
内に配置され回転軸を中心に回転可能なドラムの周囲に
透明基板を取り付け、ドラムを回転しつつドラムの周囲
から真空容器内に複数の異なる成分を含むソースガスを
供給できるようにし、ソースガスの成分の組成比率を変
化させながら透明基板上に異なる成分が膜厚方向に組成
比率勾配を持つように絶縁膜を形成する。
ずれにも相性がよく薄膜トランジスタの特性を劣化させ
ない絶縁膜を有する薄膜トランジスタマトリックス装置
とその製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 薄膜トランジスタマトリックス装置におい
て、アルミニウムのゲートバスラインと、能動領域を形
成するシリコンの動作半導体層との間の絶縁膜を、ゲー
トバスラインに近い側でアルミニウムの組成比率が高く
遠い側でシリコンの組成比率が高くなるように徐々に組
成比率が変化する構造で構成した。さらに、薄膜トラン
ジスタマトリックス装置の製造方法において、真空容器
内に配置され回転軸を中心に回転可能なドラムの周囲に
透明基板を取り付け、ドラムを回転しつつドラムの周囲
から真空容器内に複数の異なる成分を含むソースガスを
供給できるようにし、ソースガスの成分の組成比率を変
化させながら透明基板上に異なる成分が膜厚方向に組成
比率勾配を持つように絶縁膜を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アクティブマトリック
ス駆動方式の液晶表示パネルに利用するのに適した薄膜
トランジスタマトリックス装置とその製造方法に関し、
特に駆動電極と動作半導体層との間の絶縁膜に異なる成
分の組成率が変化している組成傾斜膜を使用する薄膜ト
ランジスタマトリックス装置とその製造方法に関する。
ス駆動方式の液晶表示パネルに利用するのに適した薄膜
トランジスタマトリックス装置とその製造方法に関し、
特に駆動電極と動作半導体層との間の絶縁膜に異なる成
分の組成率が変化している組成傾斜膜を使用する薄膜ト
ランジスタマトリックス装置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アクティブマトリックス駆動方式による
液晶表示パネルは、ドット表示を行う個々の画素に対応
してマトリックス状に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を配
置し、各画素にメモリ機能を持たせ、コントラストのよ
い多ラインの表示を可能としている。
液晶表示パネルは、ドット表示を行う個々の画素に対応
してマトリックス状に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を配
置し、各画素にメモリ機能を持たせ、コントラストのよ
い多ラインの表示を可能としている。
【０００３】図３にアクティブマトリックス駆動方式に
よる液晶表示パネルの平面構造を示す。図３の液晶表示
パネルは、互いに直交してマトリックスを構成する多数
のゲートバスラインＧＢ１，ＧＢ２，ＧＢ３・・・・
と、ドレインバスラインＤＢ１，ＤＢ２，ＤＢ３・・・
・が透明基板上に形成され、各交点に薄膜トランジスタ
Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３・・・Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３
・・・・Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３・・・・が形成され、
各画素電極Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３・・・Ｐ２１，Ｐ２
２，Ｐ２３・・・・Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３・・・・を
駆動する。各画素電極により液晶セルに制御された電界
が印加される。
よる液晶表示パネルの平面構造を示す。図３の液晶表示
パネルは、互いに直交してマトリックスを構成する多数
のゲートバスラインＧＢ１，ＧＢ２，ＧＢ３・・・・
と、ドレインバスラインＤＢ１，ＤＢ２，ＤＢ３・・・
・が透明基板上に形成され、各交点に薄膜トランジスタ
Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３・・・Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３
・・・・Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３・・・・が形成され、
各画素電極Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３・・・Ｐ２１，Ｐ２
２，Ｐ２３・・・・Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３・・・・を
駆動する。各画素電極により液晶セルに制御された電界
が印加される。
【０００４】薄膜トランジスタのゲート電極はゲートバ
スラインＧＢ１，ＧＢ２，ＧＢ３・・・・と接続され
る。ゲートバスライン駆動回路３０により駆動する画素
行の薄膜トランジスタのゲート電極が選択される。
スラインＧＢ１，ＧＢ２，ＧＢ３・・・・と接続され
る。ゲートバスライン駆動回路３０により駆動する画素
行の薄膜トランジスタのゲート電極が選択される。
【０００５】また、薄膜トランジスタのドレイン電極は
ドレインバスラインＤＢ１，ＤＢ２，ＤＢ３・・・・と
接続される。ドレインバスライン駆動回路３１により画
素情報を表す信号電圧が与えられることにより所望の画
素行をドット表示する。ゲートバスライン駆動回路３０
によって画素行を順次走査しつつ信号電圧を与えていく
ことにより画素表示が形成される。
ドレインバスラインＤＢ１，ＤＢ２，ＤＢ３・・・・と
接続される。ドレインバスライン駆動回路３１により画
素情報を表す信号電圧が与えられることにより所望の画
素行をドット表示する。ゲートバスライン駆動回路３０
によって画素行を順次走査しつつ信号電圧を与えていく
ことにより画素表示が形成される。
【０００６】このような液晶表示パネルの動作半導体素
子すなわち薄膜トランジスタの動作半導体層としては現
在アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を材料とすること
が主流である。アモルファスシリコンは比較的低温度で
大面積に均一に薄膜が形成できる点でガラスなどの透明
基板を使用する液晶表示パネルとプロセス上の整合がよ
い。
子すなわち薄膜トランジスタの動作半導体層としては現
在アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を材料とすること
が主流である。アモルファスシリコンは比較的低温度で
大面積に均一に薄膜が形成できる点でガラスなどの透明
基板を使用する液晶表示パネルとプロセス上の整合がよ
い。
【０００７】また、ゲート絶縁膜を形成する際、ゲート
絶縁膜と動作半導体層の組み合わせは薄膜トランジスタ
の動作特性からシリコン窒化膜（ＳｉＮ）とアモルファ
スシリコンの組み合わせが望ましい。なお、シリコン窒
化膜は厳密には水素（Ｈ）を含むアモルファス状のＳｉ
とＮの化合物（Ｓｉx Ｎy ：Ｈ）である。
絶縁膜と動作半導体層の組み合わせは薄膜トランジスタ
の動作特性からシリコン窒化膜（ＳｉＮ）とアモルファ
スシリコンの組み合わせが望ましい。なお、シリコン窒
化膜は厳密には水素（Ｈ）を含むアモルファス状のＳｉ
とＮの化合物（Ｓｉx Ｎy ：Ｈ）である。
【０００８】一方、表示画面の大面積化の要求から、バ
スライン、特にゲートバスラインの材料にはできるだけ
低抵抗の材料が望まれており、その観点からアルミニウ
ム（Ａｌ）によるゲートバスラインの採用が提案されて
いる。
スライン、特にゲートバスラインの材料にはできるだけ
低抵抗の材料が望まれており、その観点からアルミニウ
ム（Ａｌ）によるゲートバスラインの採用が提案されて
いる。
【０００９】その場合、ゲート絶縁膜をアルミニウムと
相性の良いアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）で作成してゲートバ
スラインとゲート絶縁膜間の密着度と表面被覆度を向上
させる技術が固まりつつある。ゲート絶縁膜において
は、緻密性が高く、高絶縁耐圧であり、動作半導体層と
の界面が良好な動作特性を示すことが必要である。
相性の良いアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）で作成してゲートバ
スラインとゲート絶縁膜間の密着度と表面被覆度を向上
させる技術が固まりつつある。ゲート絶縁膜において
は、緻密性が高く、高絶縁耐圧であり、動作半導体層と
の界面が良好な動作特性を示すことが必要である。
【００１０】以上のような観点から、アルミニウムのゲ
ートバスラインとアモルファスＳｉの動作半導体層との
間の絶縁膜としてアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）とシリコン窒
化膜（ＳｉＮ）とによる２層構造を採用することが考え
られる。そのような２層構造の絶縁膜を持った従来の薄
膜トランジスタの部分の断面図は図４に示すようにな
る。図４は図３のＡ−Ａ’における断面図である。
ートバスラインとアモルファスＳｉの動作半導体層との
間の絶縁膜としてアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）とシリコン窒
化膜（ＳｉＮ）とによる２層構造を採用することが考え
られる。そのような２層構造の絶縁膜を持った従来の薄
膜トランジスタの部分の断面図は図４に示すようにな
る。図４は図３のＡ−Ａ’における断面図である。
【００１１】透明な絶縁性のガラス基板４０の上にＡｌ
ゲートを形成しやすくする為と平坦面を得るためにアル
ミナ膜４１が形成される。アルミナ膜４１の上に低抵抗
のＡｌ材によりゲートバスライン（図３のＧＢ１，ＧＢ
２，ＧＢ３・・・・）とゲートバスラインから分岐した
ゲート電極４２を形成する。
ゲートを形成しやすくする為と平坦面を得るためにアル
ミナ膜４１が形成される。アルミナ膜４１の上に低抵抗
のＡｌ材によりゲートバスライン（図３のＧＢ１，ＧＢ
２，ＧＢ３・・・・）とゲートバスラインから分岐した
ゲート電極４２を形成する。
【００１２】さらに、アルミナ等による層間絶縁膜４３
等をＣＶＤ法などにより形成しその層間絶縁膜を介して
ゲートバスラインと交差するようにドレインバスライン
（図４には図示しないが、図３のＤＢ１，ＤＢ２，ＤＢ
３・・・・）が形成される。
等をＣＶＤ法などにより形成しその層間絶縁膜を介して
ゲートバスラインと交差するようにドレインバスライン
（図４には図示しないが、図３のＤＢ１，ＤＢ２，ＤＢ
３・・・・）が形成される。
【００１３】ゲートバスラインとドレインバスラインと
の間にスイッチ素子として薄膜トランジスタが形成され
る。ゲート絶縁膜としてアルミナ層４３とシリコン窒化
膜４４の２層絶縁層がゲート電極４２上に形成され、そ
の上にゲート電極４２と対向する位置でプラズマＣＶＤ
等によりアモルファスシリコンによる動作半導体層４５
が形成され、さらにａ−Ｓｉ層４５の上にシリコン窒化
膜等によるチャネル保護膜４６が形成される。なお、シ
リコン窒化膜４４はシリコンオキシナイトライド（Ｓｉ
ＯＮ）でもよい。
の間にスイッチ素子として薄膜トランジスタが形成され
る。ゲート絶縁膜としてアルミナ層４３とシリコン窒化
膜４４の２層絶縁層がゲート電極４２上に形成され、そ
の上にゲート電極４２と対向する位置でプラズマＣＶＤ
等によりアモルファスシリコンによる動作半導体層４５
が形成され、さらにａ−Ｓｉ層４５の上にシリコン窒化
膜等によるチャネル保護膜４６が形成される。なお、シ
リコン窒化膜４４はシリコンオキシナイトライド（Ｓｉ
ＯＮ）でもよい。
【００１４】さらに、ａ−Ｓｉ層４５と接触するソース
電極４７とドレイン電極４８が図示しないオーミックコ
ンタクト形成用のｎ+ 型アモルファスＳｉ層を介して形
成され、全体をアルミナ等のパッシベーション膜４９で
覆う。なお、便宜上２つの電流端子のうち画素電極側を
ソース、バスライン側をドレインと呼ぶ。
電極４７とドレイン電極４８が図示しないオーミックコ
ンタクト形成用のｎ+ 型アモルファスＳｉ層を介して形
成され、全体をアルミナ等のパッシベーション膜４９で
覆う。なお、便宜上２つの電流端子のうち画素電極側を
ソース、バスライン側をドレインと呼ぶ。
【００１５】ドレイン電極４８はドレインバスライン
（図４には図示しないが、図３のＤＢ１，ＤＢ２，ＤＢ
３・・・・）と接続され、またソース電極は画素電極
（図４には図示しないが図３のＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３
・・・Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３・・・・Ｐ３１，Ｐ３
２，Ｐ３３・・・・）と接続される。
（図４には図示しないが、図３のＤＢ１，ＤＢ２，ＤＢ
３・・・・）と接続され、またソース電極は画素電極
（図４には図示しないが図３のＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３
・・・Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３・・・・Ｐ３１，Ｐ３
２，Ｐ３３・・・・）と接続される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】アルミナ膜４３とシリ
コン窒化膜４４を接して２層積層すると、２層の接触面
で絶縁膜の組成が膜厚方向に急激に変化する。この２層
の界面に固定電荷や界面準位が発生する。
コン窒化膜４４を接して２層積層すると、２層の接触面
で絶縁膜の組成が膜厚方向に急激に変化する。この２層
の界面に固定電荷や界面準位が発生する。
【００１７】これは界面に固定バイアスが生じたような
効果を与え、さらにその量は場所によって変化する。こ
のため、電圧を取り去ってもオフしにくくなるトランジ
スタが生じ、薄膜トランジスタの電流─電圧特性を劣化
させる。
効果を与え、さらにその量は場所によって変化する。こ
のため、電圧を取り去ってもオフしにくくなるトランジ
スタが生じ、薄膜トランジスタの電流─電圧特性を劣化
させる。
【００１８】本発明の目的は、Ａｌ電極材とシリコンの
動作半導体層とのいずれにも相性がよく薄膜トランジス
タの特性を劣化させない絶縁膜を有する薄膜トランジス
タマトリックス装置の製造方法を提供することである。
動作半導体層とのいずれにも相性がよく薄膜トランジス
タの特性を劣化させない絶縁膜を有する薄膜トランジス
タマトリックス装置の製造方法を提供することである。
【００１９】本発明の他の目的は、Ａｌ電極材とシリコ
ンの動作半導体層とのいずれにも相性がよく薄膜トラン
ジスタの特性を劣化させない絶縁膜を有する薄膜トラン
ジスタマトリックス装置を提供することである。
ンの動作半導体層とのいずれにも相性がよく薄膜トラン
ジスタの特性を劣化させない絶縁膜を有する薄膜トラン
ジスタマトリックス装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明による薄膜トラン
ジスタマトリックス装置は、透明絶縁基板上にバスライ
ンと薄膜トランジスタを形成した薄膜トランジスタマト
リックス装置であって、アルミニウムのゲート電極と、
前記ゲート電極上に積層され、前記ゲート電極に近い側
でアルミニウムの組成比率が高く、遠い側でシリコンの
組成比率が高くなるように徐々に組成比率が変化するゲ
ート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に積層され、能動領
域を形成するシリコンの動作半導体層とを有する。
ジスタマトリックス装置は、透明絶縁基板上にバスライ
ンと薄膜トランジスタを形成した薄膜トランジスタマト
リックス装置であって、アルミニウムのゲート電極と、
前記ゲート電極上に積層され、前記ゲート電極に近い側
でアルミニウムの組成比率が高く、遠い側でシリコンの
組成比率が高くなるように徐々に組成比率が変化するゲ
ート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に積層され、能動領
域を形成するシリコンの動作半導体層とを有する。
【００２１】すなわち、アルミニウムのゲートバスライ
ンと、能動領域を形成するシリコンの動作半導体層との
間の絶縁膜にゲートバスラインに近い側でアルミニウム
の組成比率が高く遠い側でシリコンの組成比率が高くな
るように徐々に組成比率が変化する構造を採用した。
ンと、能動領域を形成するシリコンの動作半導体層との
間の絶縁膜にゲートバスラインに近い側でアルミニウム
の組成比率が高く遠い側でシリコンの組成比率が高くな
るように徐々に組成比率が変化する構造を採用した。
【００２２】さらに、本発明による薄膜トランジスタマ
トリックス装置の製造方法は、透明絶縁基板上にバスラ
インと薄膜トランジスタが形成される薄膜トランジスタ
マトリックス装置の製造方法であって、真空容器内に配
置され回転軸を中心に回転可能なドラムの周囲に透明基
板を取り付ける工程と、前記ドラムを回転しつつ前記ド
ラムの周囲から前記真空容器内に複数の異なる成分を含
むソースガスを供給できるようにし、前記ソースガスの
成分の組成比率を変化させながら前記透明基板上に前記
異なる成分が膜厚方向に組成比率勾配を持つように絶縁
膜を形成する工程とを有する。
トリックス装置の製造方法は、透明絶縁基板上にバスラ
インと薄膜トランジスタが形成される薄膜トランジスタ
マトリックス装置の製造方法であって、真空容器内に配
置され回転軸を中心に回転可能なドラムの周囲に透明基
板を取り付ける工程と、前記ドラムを回転しつつ前記ド
ラムの周囲から前記真空容器内に複数の異なる成分を含
むソースガスを供給できるようにし、前記ソースガスの
成分の組成比率を変化させながら前記透明基板上に前記
異なる成分が膜厚方向に組成比率勾配を持つように絶縁
膜を形成する工程とを有する。
【００２３】すなわち、組成勾配層を形成するため、真
空容器内に配置され回転軸を中心に回転可能なドラムの
周囲に透明基板を取り付け、ドラムを回転しつつドラム
の周囲から真空容器内に複数の異なる成分を含むソース
ガスを供給できるようにし、ソースガスの成分の組成比
率を変化させながら透明基板上に異なる成分が膜厚方向
に組成比率勾配を持つように絶縁膜を形成する。
空容器内に配置され回転軸を中心に回転可能なドラムの
周囲に透明基板を取り付け、ドラムを回転しつつドラム
の周囲から真空容器内に複数の異なる成分を含むソース
ガスを供給できるようにし、ソースガスの成分の組成比
率を変化させながら透明基板上に異なる成分が膜厚方向
に組成比率勾配を持つように絶縁膜を形成する。
【００２４】
【作用】アルミニウムのゲートバスラインと、能動領域
を形成するシリコンの動作半導体層との間の絶縁膜にゲ
ートバスラインに近い側でアルミニウムの組成比率が高
く遠い側でシリコンの組成比率が高くなるように徐々に
組成比率が変化する構造を採用したことによって、アル
ミニウムのゲートバスラインと絶縁膜との整合が良く、
しかも動作シリコン動作半導体層と絶縁膜との整合も良
く、その上絶縁膜内で成分組成が急変する界面が発生し
ないために不要な固定電荷や界面準位が生じにくい。
を形成するシリコンの動作半導体層との間の絶縁膜にゲ
ートバスラインに近い側でアルミニウムの組成比率が高
く遠い側でシリコンの組成比率が高くなるように徐々に
組成比率が変化する構造を採用したことによって、アル
ミニウムのゲートバスラインと絶縁膜との整合が良く、
しかも動作シリコン動作半導体層と絶縁膜との整合も良
く、その上絶縁膜内で成分組成が急変する界面が発生し
ないために不要な固定電荷や界面準位が生じにくい。
【００２５】
【実施例】以下、図１および図２を参照して本発明の実
施例による薄膜トランジスタマトリックス装置とその製
造方法の実施例について説明する。
施例による薄膜トランジスタマトリックス装置とその製
造方法の実施例について説明する。
【００２６】図１は、薄膜トランジスタマトリックス装
置の断面構造であり、図４と同じ部分に対応する。ま
た、図２は、薄膜トランジスタマトリックス装置に原子
層エピタキシ的気相成長法により組成傾斜ゲート絶縁膜
を形成するためのＡＬＤ装置の断面構造図である。
置の断面構造であり、図４と同じ部分に対応する。ま
た、図２は、薄膜トランジスタマトリックス装置に原子
層エピタキシ的気相成長法により組成傾斜ゲート絶縁膜
を形成するためのＡＬＤ装置の断面構造図である。
【００２７】まず、透明絶縁ガラス基板１０上にＡｌゲ
ートを形成しやすくする為と平坦面を得るためにアルミ
ナ膜１１が形成される。このアルミナ膜はガラス基板を
研磨すること等により省略することもできる。
ートを形成しやすくする為と平坦面を得るためにアルミ
ナ膜１１が形成される。このアルミナ膜はガラス基板を
研磨すること等により省略することもできる。
【００２８】その上にＡｌゲート電極１２（ゲートバス
ラインＧＢ１，ＧＢ２，ＧＢ３・・・・も含む。以下、
ゲート電極１２と総称する）をＡｌのスパッタリング、
ホトリソグラフィによるパターニングによって形成す
る。このようにＡｌゲート電極１２を形成した透明ガラ
ス基板を図２のＡＬＤ装置に装架する。
ラインＧＢ１，ＧＢ２，ＧＢ３・・・・も含む。以下、
ゲート電極１２と総称する）をＡｌのスパッタリング、
ホトリソグラフィによるパターニングによって形成す
る。このようにＡｌゲート電極１２を形成した透明ガラ
ス基板を図２のＡＬＤ装置に装架する。
【００２９】図２のＡＬＤ装置は内部が高真空に排気で
きる容器２１の中に回転ドラム２２が配置され、回転ド
ラム２２は図示の矢印のように一方向に回転できるよう
になっている。回転ドラム２２の周囲にはＡｌゲート電
極１２を形成した透明ガラス基板１０が複数枚同時に固
定される。
きる容器２１の中に回転ドラム２２が配置され、回転ド
ラム２２は図示の矢印のように一方向に回転できるよう
になっている。回転ドラム２２の周囲にはＡｌゲート電
極１２を形成した透明ガラス基板１０が複数枚同時に固
定される。
【００３０】容器２１の周囲にはソースガスや成膜用の
反応ガスが容器内部に供給できるノズル２３，２４，２
５，２６が設けられる。また、基板１０を所定温度に制
御しながら加熱するヒータ装置２７が複数設けられる。
反応ガスが容器内部に供給できるノズル２３，２４，２
５，２６が設けられる。また、基板１０を所定温度に制
御しながら加熱するヒータ装置２７が複数設けられる。
【００３１】ノズル２３はアルミナ膜のＡｌのソースガ
スとしてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を供給す
る。さらにノズル２３と１８０°反対側に設けたノズル
２５はシリコン窒化膜のＳｉのソースガスとしてジメチ
ルシラン（ＤＭＳ）を供給する。
スとしてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を供給す
る。さらにノズル２３と１８０°反対側に設けたノズル
２５はシリコン窒化膜のＳｉのソースガスとしてジメチ
ルシラン（ＤＭＳ）を供給する。
【００３２】ノズル２４はノズル２３から回転方向に９
０°ずれて配置されＴＭＡの酸化のための水蒸気すなわ
ちＨ2 Ｏを供給する。ノズル２６はノズル２５から回転
方向に９０°ずれて配置され窒化膜形成のためのアンモ
ニア（ＮＨ4 ）ガスを供給する。なお、これらのノイズ
２３〜２６の中間に各ガスを分離するためのＡｒ等の不
活性ガス吹き付け用ノズルを設けてもよい。
０°ずれて配置されＴＭＡの酸化のための水蒸気すなわ
ちＨ2 Ｏを供給する。ノズル２６はノズル２５から回転
方向に９０°ずれて配置され窒化膜形成のためのアンモ
ニア（ＮＨ4 ）ガスを供給する。なお、これらのノイズ
２３〜２６の中間に各ガスを分離するためのＡｒ等の不
活性ガス吹き付け用ノズルを設けてもよい。
【００３３】このように配置したＡＬＤ装置で容器２１
内を所定の真空度に排気した後でヒータ装置で温度管理
しながらガスをノズルから供給しつつドラム２２を回転
すると、Ａｌゲートが形成された基板１０はＴＭＡ雰囲
気、水蒸気雰囲気、ＤＭＳ雰囲気そしてアンモニア雰囲
気と交互に接触する。
内を所定の真空度に排気した後でヒータ装置で温度管理
しながらガスをノズルから供給しつつドラム２２を回転
すると、Ａｌゲートが形成された基板１０はＴＭＡ雰囲
気、水蒸気雰囲気、ＤＭＳ雰囲気そしてアンモニア雰囲
気と交互に接触する。
【００３４】このＡＬＤ装置で、まずノズル２３からＴ
ＭＡ５０ｓｃｃｍとノズル２４から水蒸気５０ｓｃｃｍ
を容器内部に導入し、基板１０を４００°Ｃに保ち、ド
ラム２２を回転速度６０ｒｐｍで５００回回転させてＡ
ｌゲートが形成された基板１０上にアルミナ層１３を約
５００Å成膜する。
ＭＡ５０ｓｃｃｍとノズル２４から水蒸気５０ｓｃｃｍ
を容器内部に導入し、基板１０を４００°Ｃに保ち、ド
ラム２２を回転速度６０ｒｐｍで５００回回転させてＡ
ｌゲートが形成された基板１０上にアルミナ層１３を約
５００Å成膜する。
【００３５】次に、基板１０を回転させたまま、ノズル
２５と２６からＤＭＳとアンモニアを最初０ｓｃｃｍか
ら最大５０ｓｃｃｍに到るように６０分かけて徐々に導
入量を多くしてゆき、それと同時にノズル２３と２４か
らのＴＭＡと水蒸気の導入量を５０ｓｃｃｍから最低０
ｓｃｃｍまで徐々に少なくしてゆく。
２５と２６からＤＭＳとアンモニアを最初０ｓｃｃｍか
ら最大５０ｓｃｃｍに到るように６０分かけて徐々に導
入量を多くしてゆき、それと同時にノズル２３と２４か
らのＴＭＡと水蒸気の導入量を５０ｓｃｃｍから最低０
ｓｃｃｍまで徐々に少なくしてゆく。
【００３６】これによって図１の断面図に示すように、
Ａｌゲート電極１２に上に、まず１００％アルミナの層
１３が形成され、その上にアルミナの成分が１００％か
ら徐々に減少して逆に窒化シリコンの成分が徐々に増加
する組成傾斜領域１４を約３０００〜４０００Å厚で形
成する。
Ａｌゲート電極１２に上に、まず１００％アルミナの層
１３が形成され、その上にアルミナの成分が１００％か
ら徐々に減少して逆に窒化シリコンの成分が徐々に増加
する組成傾斜領域１４を約３０００〜４０００Å厚で形
成する。
【００３７】従ってＡｌゲート電極１２に近い側でアル
ミニウムの組成比率が高く遠い側でシリコンの組成比率
が高くなるように徐々に組成比率が変化する構造の絶縁
膜が得られる。その後、ＴＭＡと水蒸気の導入を停止し
て、ＤＭＳとアンモニアだけを導入してシリコン窒化膜
１５を約５００Å厚で形成する。
ミニウムの組成比率が高く遠い側でシリコンの組成比率
が高くなるように徐々に組成比率が変化する構造の絶縁
膜が得られる。その後、ＴＭＡと水蒸気の導入を停止し
て、ＤＭＳとアンモニアだけを導入してシリコン窒化膜
１５を約５００Å厚で形成する。
【００３８】さらにこの後、Ｐ（プラズマ）−ＣＶＤ法
によりａ−Ｓｉ層１６とチャネル保護膜のＳｉＯ2 層１
７を形成し、薄膜トランジスタのパターンでパターニン
グして動作半導体層を形成する。なお、オーミックコン
タクト形成用にａ−Ｓｉ層の両側部にｎ+ 型ａ−Ｓｉ層
を接して形成する。
によりａ−Ｓｉ層１６とチャネル保護膜のＳｉＯ2 層１
７を形成し、薄膜トランジスタのパターンでパターニン
グして動作半導体層を形成する。なお、オーミックコン
タクト形成用にａ−Ｓｉ層の両側部にｎ+ 型ａ−Ｓｉ層
を接して形成する。
【００３９】そして、さらにｎ+ 型ａ−Ｓｉ層を介して
ａ−Ｓｉ層１６と接触するソース電極１８とドレイン電
極１９を形成し、全体をアルミナ等のパッシベーション
膜２０で覆う。
ａ−Ｓｉ層１６と接触するソース電極１８とドレイン電
極１９を形成し、全体をアルミナ等のパッシベーション
膜２０で覆う。
【００４０】ドレイン電極１９はドレインバスライン
（図１には図示しないが、図３のＤＢ１，ＤＢ２，ＤＢ
３・・・・）と接続され、またソース電極１８は画素電
極（図１には図示しないが図３のＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１
３・・・Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３・・・・Ｐ３１，Ｐ３
２，Ｐ３３・・・・）と接続される。
（図１には図示しないが、図３のＤＢ１，ＤＢ２，ＤＢ
３・・・・）と接続され、またソース電極１８は画素電
極（図１には図示しないが図３のＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１
３・・・Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３・・・・Ｐ３１，Ｐ３
２，Ｐ３３・・・・）と接続される。
【００４１】以上のような成膜方法によって形成された
アルミナと窒化シリコンの組成傾斜膜を用いた薄膜トラ
ンジスタマトリックス装置は図１に示すような断面構造
を持ち、特性劣化のない良好な性質を示した。
アルミナと窒化シリコンの組成傾斜膜を用いた薄膜トラ
ンジスタマトリックス装置は図１に示すような断面構造
を持ち、特性劣化のない良好な性質を示した。
【００４２】なお、組成変化は連続的でなくても、たと
えば階段状であってもよい。また、ノズル２５からのＤ
ＭＳの代わりにトリメチルシラン（ＴＭＳ）を使用して
もよい。
えば階段状であってもよい。また、ノズル２５からのＤ
ＭＳの代わりにトリメチルシラン（ＴＭＳ）を使用して
もよい。
【００４３】また、アモルファスシリコンの代わりに多
結晶シリコンを用いることも可能である。ノズル２６か
らのアンモニアの代わりに水蒸気とすれば、絶縁膜はア
ルミナとシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）との組成傾斜膜と
なる。シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）とアル
ミナの組成傾斜膜でも可能である。
結晶シリコンを用いることも可能である。ノズル２６か
らのアンモニアの代わりに水蒸気とすれば、絶縁膜はア
ルミナとシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）との組成傾斜膜と
なる。シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）とアル
ミナの組成傾斜膜でも可能である。
【００４４】上記実施例では逆スタガ型の薄膜トランジ
スタで説明したが、順スタガ型の薄膜トランジスタの絶
縁膜にも本発明が適用可能である。本発明は以上説明し
た実施例に限るものではなく、当業者であれば種々の変
更や改良が可能なことは言うまでもない。
スタで説明したが、順スタガ型の薄膜トランジスタの絶
縁膜にも本発明が適用可能である。本発明は以上説明し
た実施例に限るものではなく、当業者であれば種々の変
更や改良が可能なことは言うまでもない。
【００４５】
【発明の効果】アルミニウムのゲートバスラインと、能
動領域を形成するシリコンの動作半導体層との間の絶縁
膜にゲートバスラインに近い側でアルミニウムの組成比
率が高く遠い側でシリコンの組成比率が高くなるように
徐々に組成比率が変化する構造を採用したことによっ
て、アルミニウムのゲートバスラインと絶縁膜との整合
が良く、しかも動作シリコン動作半導体層と絶縁膜との
整合も良く、その上絶縁膜内で成分組成が急変する界面
が発生しないために不要な固定電荷や界面準位が生じ
ず、特性劣化のない薄膜トランジスタマトリクス装置が
得られる。
動領域を形成するシリコンの動作半導体層との間の絶縁
膜にゲートバスラインに近い側でアルミニウムの組成比
率が高く遠い側でシリコンの組成比率が高くなるように
徐々に組成比率が変化する構造を採用したことによっ
て、アルミニウムのゲートバスラインと絶縁膜との整合
が良く、しかも動作シリコン動作半導体層と絶縁膜との
整合も良く、その上絶縁膜内で成分組成が急変する界面
が発生しないために不要な固定電荷や界面準位が生じ
ず、特性劣化のない薄膜トランジスタマトリクス装置が
得られる。
【００４６】このため、大面積を有する液晶表示装置用
の特性の揃ったアクティブマトリックス装置が得られ
る。アルミバスラインを使えるので高速動作に優れ、絶
縁膜内の固定電荷や界面準位が少ないので、薄膜トラン
ジスタの特性を揃え易い。
の特性の揃ったアクティブマトリックス装置が得られ
る。アルミバスラインを使えるので高速動作に優れ、絶
縁膜内の固定電荷や界面準位が少ないので、薄膜トラン
ジスタの特性を揃え易い。
【図１】本発明の実施例による薄膜トランジスタマトリ
ックス装置の要部断面構造図である。
ックス装置の要部断面構造図である。
【図２】本発明の実施例による薄膜トランジスタマトリ
ックス装置を製造するためのＡＬＤ装置の構造を示す断
面図である。
ックス装置を製造するためのＡＬＤ装置の構造を示す断
面図である。
【図３】アクティブマトリックス駆動方式の液晶表示パ
ネルの平面図である。
ネルの平面図である。
【図４】従来の技術による薄膜トランジスタマトリック
ス装置の要部断面構造図である。
ス装置の要部断面構造図である。
１０・・・・・透明ガラス基板 １１・・・・・アルミナ膜 １２・・・・・ゲート電極 １３・・・・・ゲート絶縁膜を形成するアルミナ層 １４・・・・・ゲート絶縁膜を形成する組成傾斜層 １５・・・・・ゲート絶縁膜を形成するシリコン窒化膜 １６・・・・・ａ−Ｓｉ動作半導体層 １７・・・・・チャネル保護膜 １８・・・・・ソース電極 １９・・・・・ドレイン電極 ２０・・・・・パッシベーション膜 ２１・・・・・ＡＬＤ装置の真空容器 ２２・・・・・回転ドラム ２３，２４，２５，２６・・・ガス供給ノズル ２７・・・・・ヒータ装置
Claims (4)
- 【請求項１】 透明絶縁基板（１０）上にバスライン
（ＧＢ１，ＧＢ２，ＧＢ３・・・，ＤＢ１，ＤＢ２，Ｄ
Ｂ３・・・）と薄膜トランジスタ（Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ
１３・・・）を形成した薄膜トランジスタマトリックス
装置であって、 アルミニウムのゲート電極（１２）と、 前記ゲート電極上に積層され、前記ゲート電極に近い側
でアルミニウムの組成比率が高く、遠い側でシリコンの
組成比率が高くなるように徐々に組成比率が変化するゲ
ート絶縁膜（１３，１４，１５）と、 前記ゲート絶縁膜上に積層され、能動領域を形成するシ
リコンの動作半導体層（１６）とを有する薄膜トランジ
スタマトリックス装置。 - 【請求項２】 前記透明絶縁基板がガラス基板であり、
前記ゲート電極が前記ガラス基板上に形成され、前記動
作半導体がアモルファスシリコンであり、前記ゲート絶
縁膜が前記ゲート電極に接する領域でＡｌ2 Ｏ3 （１
３）であり、前記動作半導体層に接する領域でＳｉＮ
（１５）であり、中間で両材料の組成比率が変化する組
成傾斜領域（１４）を有する請求項１記載の薄膜トラン
ジスタマトリックス装置。 - 【請求項３】 透明絶縁基板（１０）上にバスライン
（ＧＢ１，ＧＢ２，ＧＢ３・・・，ＤＢ１，ＤＢ２，Ｄ
Ｂ３・・・）と薄膜トランジスタ（Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ
１３・・・）が形成される薄膜トランジスタマトリック
ス装置の製造方法であって、 真空容器（２１）内に配置され、回転軸を中心に回転可
能な周囲に透明基板（１０）を取り付けたドラム（２
２）を回転しつつ前記ドラムの周囲から前記真空容器内
に複数の異なる成分を含むソースガスを供給（２３，２
４，２５，２６）できるようにし、前記ソースガスの成
分の組成比率を変化させながら前記透明基板上に前記異
なる成分が膜厚方向に組成比率勾配を持つように絶縁膜
（１３，１４，１５）を形成する工程を有する薄膜トラ
ンジスタマトリックス装置の製造方法。 - 【請求項４】 さらに、前記絶縁膜を形成する工程の前
に前記透明基板上にアルミニウムのゲート電極（１２）
を形成する工程を含み、 前記絶縁膜を形成する工程は、前記ソースガスとしてト
リメチルアルミニウムを含む第１の成分とジメチルシラ
ンとトリメチルシランのいずれかを含む第２の成分とを
前記真空容器内に供給するようにし、前記第１の成分を
ソースガスとしてアルミニウムゲート電極（１２）上に
アルミナの膜（１３）を形成する工程と、前記第１の成
分にさらに前記第２の成分を含むソースガスを前記真空
容器内に供給して、前記ドラムを回転しながら徐々に前
記第１の成分の比率を低下させかつ前記第２の成分の比
率を多くして前記透明基板上のアルミナの膜上にアルミ
ナと窒化シリコンの組成比が膜厚方向に徐々に変化する
組成傾斜膜（１４）を形成する工程と、前記第１の成分
の供給を停止して前記第２の成分を供給して前記組成傾
斜膜上にシリコン窒化膜（１５）を形成する工程とを含
む請求項３記載の薄膜トランジスタマトリックス装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11899092A JPH05313193A (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | 薄膜トランジスタマトリックス装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11899092A JPH05313193A (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | 薄膜トランジスタマトリックス装置とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05313193A true JPH05313193A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=14750280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11899092A Withdrawn JPH05313193A (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | 薄膜トランジスタマトリックス装置とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05313193A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003526218A (ja) * | 2000-03-07 | 2003-09-02 | エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド | 傾斜薄膜 |
| US7981791B2 (en) | 2000-03-07 | 2011-07-19 | Asm International N.V. | Thin films |
-
1992
- 1992-05-12 JP JP11899092A patent/JPH05313193A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003526218A (ja) * | 2000-03-07 | 2003-09-02 | エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド | 傾斜薄膜 |
| US7981791B2 (en) | 2000-03-07 | 2011-07-19 | Asm International N.V. | Thin films |
| JP5016767B2 (ja) * | 2000-03-07 | 2012-09-05 | エーエスエム インターナショナル エヌ．ヴェー． | 傾斜薄膜の形成方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990803 |