JPH0637113A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH0637113A
JPH0637113A JP18962892A JP18962892A JPH0637113A JP H0637113 A JPH0637113 A JP H0637113A JP 18962892 A JP18962892 A JP 18962892A JP 18962892 A JP18962892 A JP 18962892A JP H0637113 A JPH0637113 A JP H0637113A
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hydrogen
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semiconductor device
sio
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Abstract

PURPOSE:To improve the electric characteristics of a semiconductor device by preventing the occurrence of a defect caused by cracks by selectively injecting hydrogen into the active layer of the MOS element of the semiconductor device by effectively masking hydrogen irradiation while the occurrence of cracks due to the difference in coefficient of thermal expansion between a mask and its substrate is suppressed. CONSTITUTION:A semiconductor device which has good electric characteristics and in which no defect is generated is manufactured by selectively performing hydrogen passivation only on an MOS element in a required area by using a mask 8 composed of an SiOxNy film and preventing the occurrence of defects, such as cracks, etc., in the interlayer insulating layer 5 which is the substrate of the mask 8, PSG film 7, etc.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関するもので、特に活性層に水素パッシベーションを施
してそのダングリングボンドを水素で終端させるものに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of hydrogen-passivating an active layer to terminate its dangling bond with hydrogen.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、絶縁基板または絶縁層上に活性層
として非晶質シリコン膜または多結晶シリコン膜を形成
してなる半導体装置の製造技術が鋭意研究されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a technique for manufacturing a semiconductor device in which an amorphous silicon film or a polycrystalline silicon film is formed as an active layer on an insulating substrate or an insulating layer has been intensively studied.

【0003】このような半導体装置は、特に高集積化を
追求するために、薄膜トランジスタ(以下、Thin Film
Transistor;TFTと略称)として利用することが検討
され、一部では使用され始めている。例えばSRAMの
セル部やEPROMのセル部のMOS素子などはその代
表的な例である。さらに、石英やガラスといった絶縁基
板上に半導体素子を形成する液晶表示装置の駆動回路素
子として用いることも研究され、既に一部では使用され
るようになってきている。
Such a semiconductor device has a thin film transistor (hereinafter, referred to as a thin film) in order to pursue high integration.
Transistor; abbreviated as TFT) has been studied, and some have begun to use it. For example, a MOS element in a cell portion of SRAM or a cell portion of EPROM is a typical example. Furthermore, the use as a drive circuit element of a liquid crystal display device in which a semiconductor element is formed on an insulating substrate such as quartz or glass has been studied, and it has already been used in part.

【0004】しかし現状では非晶質シリコン膜または多
結晶シリコン膜を用いたMOS素子の特性は単結晶に形
成する素子特性に比べて悪く、さまざまな特性改善のた
めの研究がなされている。例えば、低い移動度、高いし
きい値電圧、高いリーク電流等は、その結晶欠陥による
悪影響の大きなものの例である。
However, at present, the characteristics of a MOS element using an amorphous silicon film or a polycrystalline silicon film are worse than the characteristics of an element formed in a single crystal, and various studies have been made to improve the characteristics. For example, low mobility, high threshold voltage, high leakage current, etc. are examples of those having a large adverse effect due to the crystal defect.

【0005】これらの結晶欠陥による特性劣化を改善す
る手段として、特に多結晶シリコン層においては、欠陥
をターミネートするため水素プラズマ照射を行ないその
ダングリングボンドを水素原子で終端させることによっ
て特性の改善をもたらすという手法が知られている。
As a means for improving the characteristic deterioration due to these crystal defects, particularly in the polycrystalline silicon layer, hydrogen plasma irradiation is performed to terminate the defects, and the dangling bonds are terminated with hydrogen atoms to improve the characteristics. The method of bringing is known.

【0006】しかしながら、そのような水素化(水素パ
ッシベーション)を過度に行なうと、例えばn型のTF
T素子ではしきい値電圧が負側にシフトし、VG = 0V
においても電流が流れてしまいディプリート型のような
特性になってしまうという現象が見られる。
However, if such hydrogenation (hydrogen passivation) is excessively performed, for example, n-type TF
In the T element, the threshold voltage shifts to the negative side and V G = 0V
Also in this case, there is a phenomenon that a current flows and the characteristic becomes like a depletion type.

【0007】そこで、例えば液晶表示装置においては、
画素中の液晶への画素部の電圧印加用スイッチングTF
T素子には、そのドレインリーク電流の低減によるスイ
ッチング特性の向上などを目的として水素パッシベーシ
ョンを積極的に行ない、かつ画素部外の基板に一体形成
された液晶駆動用回路のTFT素子には、水素パッシベ
ーションが過度に行われることによるディプリート化を
避けるために水素パッシベーションを抑制するという製
造方法が検討されている。
Therefore, in a liquid crystal display device, for example,
Switching TF for applying voltage of pixel portion to liquid crystal in pixel
For the T element, hydrogen passivation is actively performed for the purpose of improving switching characteristics by reducing the drain leak current, and the TFT element of the liquid crystal driving circuit integrally formed on the substrate outside the pixel portion is A manufacturing method of suppressing hydrogen passivation in order to avoid depletion due to excessive passivation has been studied.

【0008】このような選択的にプラズマ処理を施す製
造方法としては、水素パッシベーションを積極的に行な
うべき部分を避けて水素パッシベーションを抑制するべ
き部分にマスクを配設して、マスクで被覆していない部
分に水素を投入する方法が考えられる。このとき用いる
マスクとしては、水素プラズマ照射に対するマスキング
特性が良好で、プロセス整合性が良く、従来の半導体関
連の成膜技術を用いて、成膜、パターンニングなどの加
工およびその膜剥離を容易に行なえるものの方が好まし
いことは言うまでもない。
As a manufacturing method for selectively performing such plasma treatment, a mask is provided on a portion where hydrogen passivation is to be suppressed while avoiding a portion where hydrogen passivation should be positively performed, and is covered with the mask. A method of introducing hydrogen into a non-existing part can be considered. The mask used at this time has good masking properties against hydrogen plasma irradiation, good process consistency, and can be easily processed by conventional semiconductor-related film formation techniques such as film formation and patterning, and its film peeling. It goes without saying that what can be done is preferable.

【0009】マスクで被覆されていない窓部より水素を
投入してダングリングボンドをターミネートさせた領域
においては、水素離脱しない程度に低温プロセスで形成
する必要がある。そのような中で、例えば比較的低温で
形成できるSiNx 膜などは、水素プラズマ照射に対し
て良好なマスク特性を有することが確認されている。
In the region where the dangling bond is terminated by introducing hydrogen from the window which is not covered with the mask, it is necessary to form the dangling bond by a low temperature process to the extent that hydrogen is not released. Under such circumstances, it has been confirmed that, for example, a SiN x film that can be formed at a relatively low temperature has good mask characteristics against hydrogen plasma irradiation.

【0010】しかしながら、SiNx 膜は膜質が固く、
またその残留応力によって下地のSiO2 膜などにクラ
ックと呼ばれる亀裂を生じさせることがある。この主原
因としては、各々の熱膨脹率の違いが考えられる。例え
ば、石英(SiO2 )の線膨脹係数は、 0.4×10-6/℃
であるのに対し、SiNx は 4〜 7×10-6/℃と、10倍
以上も異なる。そこでSiNx 膜をマスクとしてSiO
2 膜上に形成する場合には、この線膨脹係数の違いを緩
和するための手段が必要となるが、そのような手段を用
いることは製造工程を煩雑とし、また半導体装置の構成
も複雑なものとなるという問題がある。
However, the SiN x film has a hard film quality,
Further, the residual stress may cause a crack called a crack in the underlying SiO 2 film or the like. The main cause of this is considered to be the difference in the coefficient of thermal expansion. For example, the coefficient of linear expansion of quartz (SiO 2 ) is 0.4 × 10 -6 / ° C.
On the other hand, SiN x is 4 to 7 × 10 −6 / ° C., which is 10 times or more different. Therefore, using the SiN x film as a mask, SiO
When it is formed on two films, means for alleviating this difference in linear expansion coefficient is required, but using such means complicates the manufacturing process and also complicates the structure of the semiconductor device. There is a problem of becoming a thing.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】このように、水素パッ
シベーションの際のマスクとして従来のSiNx 膜を用
いたものの場合には、マスク特性は良好であるものの、
マスクのSiNx 膜とその下地のSiO2 膜などの下地
層との間での熱膨脹率の違いに起因してクラックと呼ば
れる亀裂が生じ、このクラックによって半導体装置の配
線などに断線やパターン欠けや接続不良などの欠陥が発
生するという問題があった。
Thus, in the case of using the conventional SiN x film as the mask during hydrogen passivation, although the mask characteristics are good,
A crack called a crack is generated due to a difference in thermal expansion coefficient between the SiN x film of the mask and the underlying layer such as a SiO 2 film as an underlying layer, and the crack causes a disconnection or a chipped pattern in wiring of a semiconductor device. There was a problem that defects such as poor connection occurred.

【0012】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたもので、その目的は、マスクとその下地層と
の間での熱膨脹率の違いに起因するクラックの発生を抑
えつつ、水素照射を有効にマスキングして半導体装置の
MOS素子の活性層に選択的に水素を投入し、クラック
に起因する欠陥の発生を避けて電気的特性を向上させた
半導体装置を製造することにある。
The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to suppress the occurrence of cracks due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the mask and the underlying layer thereof. It is intended to manufacture a semiconductor device having improved electrical characteristics by effectively masking hydrogen irradiation and selectively introducing hydrogen into an active layer of a MOS element of the semiconductor device to avoid generation of defects due to cracks. .

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、非晶質シリコン膜又は多結晶シリコン膜から
活性層を形成し素子分離を行ない複数のMOS素子を形
成する工程と、酸素を含有させた窒化珪素層からなるマ
スクを前記複数のMOS素子のうち水素パッシベーショ
ンを行なうMOS素子を避けて配設する工程と、前記複
数のMOS素子の活性層に水素プラズマを照射し、水素
を拡散させて、水素パッシベーションを行なう工程とを
具備することを特徴としている。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming an active layer from an amorphous silicon film or a polycrystalline silicon film to perform element isolation to form a plurality of MOS elements, and oxygen. A step of arranging a mask made of a silicon nitride layer containing Al so as to avoid a MOS element that performs hydrogen passivation among the plurality of MOS elements; and irradiating the active layers of the plurality of MOS elements with hydrogen plasma to remove hydrogen And a step of performing hydrogen passivation by diffusion.

【0014】なお、前記の窒化珪素膜は、酸素を 0.1%
以上15%以下の原子濃度で含有するように設定すること
が好ましい。
The silicon nitride film contains 0.1% oxygen.
It is preferable to set the atomic concentration to be 15% or less.

【0015】また、前記の水素プラズマ照射は、 200℃
以上の作業雰囲気中で行なうようにすることが好まし
い。
The above-mentioned hydrogen plasma irradiation is conducted at 200 ° C.
It is preferable to carry out the above-mentioned work atmosphere.

【0016】[0016]

【作用】本発明においては、水素プラズマ照射に対する
マスクとして酸素を含有させたSiNx 膜、すなわち残
留応力が小さくかつ水素に対する十分なマスク効果を備
えたSiOx y 膜からなるマスクを、水素パッシベー
ションを行なわない領域に配設してマスクし、このマス
クで被覆しない領域のMOS素子の活性層に水素プラズ
マ照射を行なって水素パッシベーションする。
In the present invention, a SiN x film containing oxygen as a mask for hydrogen plasma irradiation, that is, a mask made of a SiO x N y film having a small residual stress and a sufficient masking effect for hydrogen, is formed by hydrogen passivation. Are masked by arranging them in a region where the masking is not performed, and the active layer of the MOS element in the region not covered by this mask is irradiated with hydrogen plasma for hydrogen passivation.

【0017】このようにしてSiOx y 膜からなるマ
スクを用いて必要な領域のMOS素子のみに選択的に水
素パッシベーションを施し、しかもその際にマスクの下
地膜にはクラックなどを発生させないようにして、電気
的特性が良好でかつ欠陥の発生を避けた半導体装置を製
造することができる。
In this way, hydrogen mask passivation is selectively applied only to the MOS elements in the necessary regions by using the mask made of SiO x N y film, and at the same time, the underlying film of the mask is not cracked. Thus, it is possible to manufacture a semiconductor device having good electric characteristics and avoiding the occurrence of defects.

【0018】本発明に係るマスクはSiOx y 膜から
なるが、このSiOx y 膜は、水素に対するマスク特
性が通常のSiNx 膜と同様に良好であり、かつ通常の
SiNx 膜に比べて緩い結合を持つため残留応力はSi
x 膜に比べて小さいので、製造プロセス中に下地Si
2 膜にクラック等を生じさせることが少ない。これに
より上述のような作用が実現される。
The mask according to the present invention consists SiO x N y film, the SiO x N y film, mask characteristic against hydrogen is like a normal the SiN x film good and normal the SiN x film The residual stress is Si because it has a looser bond
Since it is smaller than the N x film, it can be used as a base Si during the manufacturing process.
It rarely causes cracks and the like in the O 2 film. As a result, the above-described operation is realized.

【0019】ただし、含有させた酸素濃度が高すぎると
マスクは水素のバリアとしての効果が薄れるため、この
酸素濃度には適正濃度値が存在する。
However, if the contained oxygen concentration is too high, the mask becomes less effective as a hydrogen barrier, so that the oxygen concentration has an appropriate concentration value.

【0020】本発明者らは、クラックを生じさせないた
め層間絶縁層などの下地の層と膨脹率の違いを低減する
膜を検討した結果、SiNx 膜に酸素を少量含ませ、い
わゆるSiOx y 膜を形成し、この膜を水素パッシベ
ーションのマスクとして用いることが効果的であること
を確認した。さらに酸素分圧を変えながら成膜すること
を試み、どのような酸素分圧のときに水素パッシベーシ
ョンに対して良好なマスク特性を示すかを検討した。ま
た、この最適酸素濃度と水素に対するバリア効果との関
係を検討した。その結果、その酸素濃度は 0.1%以上15
%以下の原子濃度が好適であることを確認した。
The inventors of the present invention have studied a film that reduces the difference in expansion coefficient from an underlying layer such as an interlayer insulating layer so as not to generate cracks. As a result, the SiN x film contains a small amount of oxygen, so-called SiO x N. It was confirmed that it was effective to form a y- film and use this film as a mask for hydrogen passivation. Furthermore, we tried film formation while changing the oxygen partial pressure, and examined what kind of oxygen partial pressure shows good mask characteristics against hydrogen passivation. Moreover, the relationship between the optimum oxygen concentration and the barrier effect against hydrogen was examined. As a result, the oxygen concentration is 0.1% or more 15
It was confirmed that the atomic concentration of not more than% was suitable.

【0021】また、本発明者らは、水素パッシベーショ
ンを行なう際の水素プラズマ照射を200℃以上の作業雰
囲気中で行なうようにすれば、より効果的に水素パッシ
ベーションを行なうことができることを確認した。
Further, the present inventors have confirmed that the hydrogen passivation can be performed more effectively if the hydrogen plasma irradiation at the time of hydrogen passivation is performed in a working atmosphere of 200 ° C. or higher.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の製造方法の一実施例を図面に
基づいて詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the manufacturing method of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0023】TFT半導体装置の製造方法を説明するに
あたり、その代表的な例として、本実施例では石英基板
等の透明絶縁基板上に形成した複数のMOS素子をアレ
イ状に形成してなる液晶表示装置用の半導体装置を採用
した。
In describing a method of manufacturing a TFT semiconductor device, as a typical example thereof, in this embodiment, a liquid crystal display formed by arraying a plurality of MOS elements formed on a transparent insulating substrate such as a quartz substrate. The semiconductor device for the device was adopted.

【0024】まず、本発明の製造方法により製造された
半導体装置の構造を説明する。水素パッシベーションの
際のマスクであるSiOx y 膜からなるマスク8を施
すことを避けて露出させ水素プラズマを照射して活性層
2に水素を投入および拡散させたMOS素子の部分にお
いては、図1(a)に示すように、石英基板1上に島状
に素子分離された形状の活性層2が配設され、その上を
覆うようにゲート絶縁層3が形成され、その上にリンを
添加して低抵抗とした多結晶シリコンを用いたゲート電
極4が形成され、その上に酸化珪素膜からなる層間絶縁
層5が形成されている。そして活性層2のソースおよび
ドレインとの接触を取るためのコンタクトホールを穿設
し、配線6としてSiを 0.5%添加したAlの膜をスパ
ッタ法により成膜しこれをパターンニング加工してなる
配線6が形成されている。そしてMOS素子内の層構造
の段差低減のためのPSG膜(Phospho-Silicate Glass)
7がその上を覆うように配設されている。
First, the structure of a semiconductor device manufactured by the manufacturing method of the present invention will be described. In the portion of the MOS device exposed by avoiding the mask 8 made of the SiO x N y film, which is a mask at the time of hydrogen passivation, and exposed to hydrogen plasma to introduce and diffuse hydrogen into the active layer 2, As shown in FIG. 1 (a), an active layer 2 having an element-isolated shape is arranged on a quartz substrate 1, a gate insulating layer 3 is formed so as to cover the active layer 2, and phosphorus is deposited on the active layer 2. A gate electrode 4 made of polycrystalline silicon added to have low resistance is formed, and an interlayer insulating layer 5 made of a silicon oxide film is formed thereon. Then, a contact hole for making contact with the source and drain of the active layer 2 is formed, an Al film containing 0.5% of Si is formed as the wiring 6 by a sputtering method, and the wiring is formed by patterning. 6 is formed. And PSG film (Phospho-Silicate Glass) for reducing the step difference of the layer structure in the MOS device
7 is arranged so as to cover it.

【0025】そして活性層2への水素の投入および拡散
を避けたいMOS素子の部分には、図1(b)に示すよ
うに、水素プラズマを照射する際に一旦SiOx y
からなるマスク8が水素パッシベーションのマスクとし
て配置されて、このSiOxy 膜からなるマスク8が
活性層2に対する水素の投入および拡散のバリアとな
る。その膜厚は2000オングストロームである。
Then, as shown in FIG. 1B, the portion of the MOS element where it is desired to avoid introducing and diffusing hydrogen into the active layer 2 is temporarily masked with a SiO x N y film when irradiated with hydrogen plasma. 8 is arranged as a mask for hydrogen passivation, and the mask 8 made of this SiO x N y film serves as a barrier for hydrogen introduction and diffusion to the active layer 2. Its film thickness is 2000 angstroms.

【0026】このSiOx y 膜からなるマスク8は水
素パッシベーションの際のマスクという治具であり、半
導体装置の動作自体には直接関与しないので、水素プラ
ズマ照射後にはMOS素子上から剥離する。ただし、こ
のSiOx y 膜からなるマスク8は本実施例のように
は必ずしも剥離しなければならないことはなく、半導体
装置のプロセス整合上で問題がなければ、剥離せずに配
置したままとしてもよい。
Since the mask 8 made of the SiO x N y film is a jig for a mask during hydrogen passivation and does not directly participate in the operation of the semiconductor device, it is peeled off from the MOS element after hydrogen plasma irradiation. However, the mask 8 made of this SiO x N y film does not necessarily have to be stripped as in the present embodiment, and if there is no problem in the process alignment of the semiconductor device, it is left as it is without being stripped. Good.

【0027】次に、本発明の半導体装置の製造方法を説
明する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device of the present invention will be described.

【0028】石英基板1のような基板上にLPCVD法
により非晶質シリコンを堆積し、 600℃程度の低温で15
時間の固相成長を行なって多結晶シリコン層を成膜した
後、島状に素子分離を行なって活性層2とした。
Amorphous silicon is deposited on the substrate such as the quartz substrate 1 by the LPCVD method, and the amorphous silicon is deposited at a low temperature of about 600.degree.
After solid phase growth was performed for a time to form a polycrystalline silicon layer, element isolation was performed in an island shape to form an active layer 2.

【0029】そして熱酸化法によりその上を覆うように
ゲート絶縁層3を形成し、その上に、P(リン)を添加
して低抵抗とした多結晶シリコンを用いてゲート電極4
を形成した。
Then, a gate insulating layer 3 is formed by thermal oxidation so as to cover the gate insulating layer 3, and a gate electrode 4 is formed on the gate insulating layer 3 by using polycrystalline silicon having a low resistance by adding P (phosphorus).
Was formed.

【0030】その後、ゲート絶縁層3によるセルフアラ
イメントで活性層2の所定の位置にイオン注入装置を用
いてイオン注入し、ソース領域およびドレイン領域を形
成した。
After that, self-alignment with the gate insulating layer 3 was performed to ion-implant the active layer 2 at a predetermined position using an ion-implanting device to form a source region and a drain region.

【0031】高温アニールによる不純物活性化の後、層
間絶縁層5として低温酸化膜をCVD法により形成し
た。
After activation of impurities by high temperature annealing, a low temperature oxide film was formed as an interlayer insulating layer 5 by the CVD method.

【0032】その後ソースおよびドレインの配線6との
接触を取るためのコンタクトホールを穿設し、Siを
0.5%添加したAlの膜をスパッタ法により成膜しこれ
をパターンニング加工してソースおよびドレインの配線
6を形成した。
After that, a contact hole for making contact with the source and drain wiring 6 is formed, and Si is
A 0.5% Al film was formed by a sputtering method and patterned to form source and drain wirings 6.

【0033】そしてMOS素子内の層構造の段差低減の
ため、PSG膜7を堆積した。ただしこのPSG膜は素
子特性の上からは省略することもできる。
Then, a PSG film 7 was deposited in order to reduce the step difference of the layer structure in the MOS device. However, this PSG film can be omitted in view of device characteristics.

【0034】続いて、プラズマCVD法を用いてSiO
x y の膜を成膜した後、これをパターンニングしてS
iOx y 膜からなるマスク8を形成した。膜厚は2000
オングストロームとした。
Then, SiO is formed by using the plasma CVD method.
After forming a film of x N y , this is patterned to form S
A mask 8 made of an iO x N y film was formed. The film thickness is 2000
Angstrom.

【0035】このSiOx y 膜の成膜にプラズマCV
Dを用いたのは、熱分解によるLPCVD法に比べて低
温で形成できること、スパッタ法に比べて膜が緻密であ
ること、また膜中に水素が含まれていることなどによ
る。使用ガスとしては、従来のSiNx 膜であればSi
4 とNH3 とH2 (N2 希釈)の混合ガスを用いる
が、本発明の製造方法ではこれにN2 Oを流量比でNH
3 の 2.5倍添加した。
Plasma CV is used to form this SiO x N y film.
The reason why D is used is that it can be formed at a lower temperature than the LPCVD method by thermal decomposition, the film is denser than the sputtering method, and that the film contains hydrogen. The gas used is Si if it is a conventional SiN x film.
A mixed gas of N 4 , NH 3 and H 2 (diluted with N 2 ) is used. In the manufacturing method of the present invention, N 2 O is added to this in a flow rate ratio of NH 3.
2.5 times 3 was added.

【0036】そしてこのSiOx y 膜からなるマスク
8をマスクとして用いて、MOS素子への水素プラズマ
照射を約 1時間行なった。すなわち、液晶表示装置の駆
動回路となるMOS素子のnチャンネルTFT部の上の
SiOx y 膜は残し、プラズマ照射のための窓部(開
孔部)としてpチャンネル部および画素部スイッチング
用nチャンネルの上はドライエッチングで除去してSi
x y 膜をパターンニングしてSiOx y 膜からな
るマスク8とし、pチャンネル部および画素nチャンネ
ル部のみに水素プラズマ照射による水素の投入が行なわ
れるようにした。このプラズマ照射は水素分圧 0.5to
rr、 150Wのパワーで、真空槽の周囲に電熱線を配し
て加熱し 270℃の低圧雰囲気とした真空槽内で 1時間行
なった。
Using the mask 8 made of this SiO x N y film as a mask, the hydrogen plasma irradiation to the MOS element was performed for about 1 hour. That is, the SiO x N y film is left on the n-channel TFT portion of the MOS element serving as a drive circuit of the liquid crystal display device, and the p-channel portion and the pixel portion switching n-threshold are used as a window portion (opening portion) for plasma irradiation. The top of the channel is removed by dry etching and Si
The O x N y film was patterned to form a mask 8 made of a SiO x N y film, and hydrogen was applied to the p channel portion and the pixel n channel portion only by hydrogen plasma irradiation. This plasma irradiation is performed with a hydrogen partial pressure of 0.5 to
The heating was performed by placing a heating wire around the vacuum chamber with rr and a power of 150 W and heating the vacuum chamber at a low pressure atmosphere of 270 ° C. for 1 hour.

【0037】その後、 350℃に加熱しながら水素を活性
層2の非晶質シリコン膜内部に拡散した後、SiOx
y 膜からなるマスク8を剥離した。
Thereafter, while heating at 350 ° C., hydrogen is diffused inside the amorphous silicon film of the active layer 2 and then SiO x N.
The mask 8 made of the y film was peeled off.

【0038】このとき通常のSiNx 膜では下地SiO
2 がクラックを起こし、その後の薬液処理の際に染込み
などを発生してAlやCrなどからなる信号線等の配線
を腐食させてしまうことが確認されているが、本発明に
係るSiOx y 膜からなるマスク8では、そのような
クラックを生じさせないことを本発明者らは確認してい
る。
At this time, in the normal SiN x film, the base SiO
2 undergoes cracking, but that would be generated and permeation during subsequent chemical processing corrode wiring of the signal lines or the like made of Al or Cr is confirmed, SiO x in accordance with the present invention The present inventors have confirmed that the mask 8 made of the N y film does not cause such a crack.

【0039】上部に透明電極(図示省略)を配設するた
め、下地シリコン層とのコンタクトホールを穿設し、ス
パッタ法により透明電極を成膜した後、これをパターン
ニングした。
In order to dispose a transparent electrode (not shown) on the upper portion, a contact hole with the underlying silicon layer was formed, a transparent electrode was formed by a sputtering method, and then this was patterned.

【0040】透明電極形成後に水素パッシベーションを
行なってもその水素パッシベーションの効果はほとんど
変わらないものの、プラズマ照射により透明電極にダメ
ージが見られるため、透明電極は水素プラズマ照射後に
形成した。勿論、スパッタ法のため成膜時の温度をさほ
ど高くする必要がないので、透明電極形成後においても
水素プラズマ照射によるダングリングボンドのターミネ
ート効果は低減されていないことを本発明者らは確認し
ている。
Even if hydrogen passivation is performed after the transparent electrode is formed, the hydrogen passivation effect is almost the same, but the transparent electrode is damaged by the plasma irradiation. Therefore, the transparent electrode was formed after the hydrogen plasma irradiation. Of course, the present inventors confirmed that the termination effect of dangling bonds due to hydrogen plasma irradiation is not reduced even after the transparent electrode is formed because it is not necessary to raise the temperature during film formation because of the sputtering method. ing.

【0041】そしてこのような半導体装置の配設された
TFT基板と対向基板(図示省略)とを貼り合わせ、そ
の両基板の間隙に液晶(図示省略)を注入し挟持させ、
外装アッセンブリを行なって液晶表示装置とした。
Then, a TFT substrate provided with such a semiconductor device and a counter substrate (not shown) are bonded to each other, and liquid crystal (not shown) is injected into the gap between the two substrates to sandwich them.
The exterior assembly was performed to obtain a liquid crystal display device.

【0042】このようにして製造された半導体装置の、
水素プラズマ照射による電気的特性の測定結果を、図2
に示す。
In the semiconductor device manufactured in this way,
Fig. 2 shows the measurement results of electrical characteristics by hydrogen plasma irradiation.
Shown in.

【0043】図2に明らかなように、リーク電流の低
減、ゲート電圧VG に対するドレイン電流ID の立ち上
がり(スイッチング特性)の改善など、MOSスイッチ
ング素子としての電気的特性の向上が顕著に見られるこ
とが確認された。
As is clear from FIG. 2, the electrical characteristics of the MOS switching element are remarkably improved, such as the reduction of the leakage current and the improvement of the rise (switching characteristic) of the drain current ID with respect to the gate voltage V G. It was confirmed.

【0044】また、SiOx y 膜からなるマスク8で
覆った部分のMOS素子の電気的特性を図3に示すが、
水素パッシベーション処理の前後において変化はほとん
どなく、SiOx y 膜からなるマスク8の水素に対す
るマスクとしての効果が高いことが確認された。
FIG. 3 shows the electrical characteristics of the MOS element covered with the mask 8 made of SiO x N y film.
It was confirmed that there was almost no change before and after the hydrogen passivation treatment, and that the mask 8 made of the SiO x N y film was highly effective as a mask for hydrogen.

【0045】また別の実験から、マスク8のSiOx
y 膜の膜中の酸素の原子濃度が約15%以上であると窒化
珪素膜としての性質が薄れてマスクとしての効果が弱く
なることを確認した。また逆に、SiOx y 膜の酸素
含有率が 0.5〜 1%程度以下の原子濃度の膜では、プラ
ズマ照射処理後に下地酸化膜にクラックを生じているこ
とが確認された。したがってマスクとしてSiOx y
膜8中に含有させる最適な酸素の原子濃度は、 0.5%以
上15%以下とすればよいことが確認された。
From another experiment, the mask 8 made of SiO x N
It was confirmed that when the atomic concentration of oxygen in the y film was about 15% or more, the properties as a silicon nitride film were weakened and the effect as a mask was weakened. On the contrary, it was confirmed that in the SiO x N y film having an oxygen concentration of about 0.5 to 1% or less, cracks were formed in the underlying oxide film after the plasma irradiation treatment. Therefore, as a mask, SiO x N y
It was confirmed that the optimum atomic concentration of oxygen contained in the film 8 should be 0.5% or more and 15% or less.

【0046】なお、本実施例では活性層の材料として非
晶質シリコン膜を用いたが、これには限定しない。例え
ば多結晶シリコン膜を用いてもよい。
Although the amorphous silicon film is used as the material of the active layer in this embodiment, the material is not limited to this. For example, a polycrystalline silicon film may be used.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
水素プラズマ照射処理を必要部分のみに選択的に行なう
ことができ、それにより水素パッシベーションを施して
リーク電流を低く抑えたMOS素子と、水素パッシベー
ションによるディブリート化現象を避けて良好なしきい
値電圧特性を確保したMOS素子とを併せ持つ半導体装
置を実現することが可能となる。しかもその際にマスク
の下地層である層間絶縁層などにクラックを生じさせな
いため、その後のウェットエッチングなどの際の薬液処
理中のクラックへの薬液染み込みによるAlなどの金属
配線の腐食を防ぐことができ、断線等の欠陥の発生を避
けて信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
As described in detail above, according to the present invention,
It is possible to selectively perform hydrogen plasma irradiation treatment only on the necessary parts, and thereby, hydrogen passivation is performed to suppress the leakage current to a low level, and a good threshold voltage characteristic is avoided by avoiding the debrising phenomenon due to hydrogen passivation. It is possible to realize a semiconductor device having both the secured MOS element. Moreover, at that time, since it does not cause cracks in the interlayer insulating layer, which is the base layer of the mask, it is possible to prevent corrosion of metal wiring such as Al due to chemical solution soaking into cracks during chemical solution treatment during subsequent wet etching. Therefore, it is possible to provide a highly reliable semiconductor device while avoiding the occurrence of defects such as disconnection.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の製造方法により製造された半導体装置
のMOS素子の構造を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a MOS element of a semiconductor device manufactured by a manufacturing method of the present invention.

【図2】本発明の半導体装置の製造方法を用いて水素パ
ッシベーションを施されてなるMOS素子の電気的特性
を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing electrical characteristics of a MOS element which is hydrogen passivated by using the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図3】本発明の半導体装置の製造方法に係るマスクを
用いて被覆された領域のMOS素子の電気的特性を示す
図。
FIG. 3 is a diagram showing electrical characteristics of a MOS element in a region covered with a mask according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…石英基板、2…活性層、3…ゲート絶縁層、4…ゲ
ート電極、5…層間絶縁層、6…ドレインおよびソース
の配線、7…PSG膜、8…SiOx y 膜からなるマ
スク
1 ... Quartz substrate, 2 ... Active layer, 3 ... Gate insulating layer, 4 ... Gate electrode, 5 ... Interlayer insulating layer, 6 ... Drain and source wiring, 7 ... PSG film, 8 ... Mask composed of SiO x N y film

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非晶質シリコン膜又は多結晶シリコン膜
から活性層を形成し素子分離を行ない複数のMOS素子
を形成する工程と、 酸素を含有させた窒化珪素層からなるマスクを前記複数
のMOS素子のうち水素パッシベーションを行なうMO
S素子を避けて配設する工程と、 前記複数のMOS素子の活性層に水素プラズマを照射
し、水素を拡散させて、水素パッシベーションを行なう
工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
1. A step of forming an active layer from an amorphous silicon film or a polycrystalline silicon film to perform element isolation to form a plurality of MOS elements, and a mask made of a silicon nitride layer containing oxygen. MO for hydrogen passivation among MOS devices
Manufacturing of a semiconductor device comprising: a step of arranging to avoid the S element, and a step of irradiating hydrogen plasma to active layers of the plurality of MOS elements to diffuse hydrogen to perform hydrogen passivation. Method.
【請求項2】 前記窒化珪素層に酸素を 0.1%以上15%
以下の原子濃度で含有させたことを特徴とする請求項1
記載の半導体装置の製造方法。
2. The silicon nitride layer contains 0.1% to 15% of oxygen.
The element is contained at the following atomic concentration:
A method for manufacturing a semiconductor device as described above.
【請求項3】 前記水素プラズマ照射を 200℃以上の作
業雰囲気中で行なうことを特徴とする請求項1又は請求
項2記載の半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the hydrogen plasma irradiation is performed in a working atmosphere at 200 ° C. or higher.
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