JPH07249772A - Polysilicon thin film transistor and its fabrication - Google Patents

Polysilicon thin film transistor and its fabrication

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JPH07249772A
JPH07249772A JP4284094A JP4284094A JPH07249772A JP H07249772 A JPH07249772 A JP H07249772A JP 4284094 A JP4284094 A JP 4284094A JP 4284094 A JP4284094 A JP 4284094A JP H07249772 A JPH07249772 A JP H07249772A
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JP
Japan
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film
silicon nitride
silicon
polycrystalline silicon
hydrogen
Prior art date
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Application number
JP4284094A
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Japanese (ja)
Inventor
Shiro Nakanishi
史朗 中西
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07249772A publication Critical patent/JPH07249772A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a polysilicon thin film transistor in which the hydrogenation can be performed effectively. CONSTITUTION:An active layer polysilicon film 2 is deposited on a silicon substrate 1, a gate oxide 3 is then deposited on the film 2 followed by formation of a gate electrode 5. A layer insulating film 4 is then formed on the entire surface. A source-drain region 6 is formed on the polysilicon film 2 while being connected with a source-drain electrode 7 through a contact hole made through the layer insulating film 4. A silicon nitride 8 and an amorphous silicon 9 are deposited on the entire surface. Since the amorphous silicon 9 is covered with the silicon nitride 8, external diffusion from the silicon nitride 8 is prevented at the time of hydrogenation and hydrogen is fed from the amorphous silicon 9 to the silicon nitride 8. The silicon nitride 8 and the amorphous silicon 9 can be deposited continuously by altering the conditions of one plasma CVD system.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は多結晶シリコン薄膜トラ
ンジスタ(TFT;Thin Film Transistor)及びその製
造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polycrystalline silicon thin film transistor (TFT) and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】多結晶シリコンを能動層に用いたTFT
(多結晶シリコンTFT)は、製造に高温プロセスが必
要なため、高価で大面積化が困難な石英を基板材料に使
わなければならないという欠点をもつ。その反面、トラ
ンジスタの駆動能力が高く、セルフアライン構造により
微細化が容易で、LSIと同様の機能をもたせることが
できる。この特徴を生かすことにより、多結晶シリコン
TFTを用いたLCD(Liquid Crystal Display)は、
表示部だけでなく周辺駆動回路(ドライバ)まで一体化
できる上に、解像度を落とすことなく画面サイズを小型
化できることから利用分野が広がっている。
2. Description of the Related Art TFT using polycrystalline silicon as an active layer
Since (polycrystalline silicon TFT) requires a high temperature process for manufacturing, it has a drawback that quartz, which is expensive and difficult to increase in area, must be used as a substrate material. On the other hand, the driving capability of the transistor is high, the miniaturization is easy due to the self-aligned structure, and the function similar to that of the LSI can be provided. By utilizing this feature, LCD (Liquid Crystal Display) using polycrystalline silicon TFT
Not only the display section but also the peripheral drive circuit (driver) can be integrated, and the screen size can be reduced without reducing the resolution, and the field of application is expanding.

【0003】しかし、多結晶シリコンは結晶面や結晶粒
界におけるシリコン原子の結合が十分ではなく、結晶欠
陥が多いという欠点がある。結晶欠陥があると固定電荷
や界面準位が形成されやすいため、多結晶シリコンTF
Tの電気的特性を向上させることが難しくなる。そこ
で、多結晶シリコンの結晶欠陥部分に水素原子を結合さ
せることにより、欠陥を減らして結晶構造を安定化させ
る処理(水素化処理と呼ばれる)が行われる。この水素
化処理を施すことにより、多結晶シリコンTFTの電気
的特性を向上させることができる。
However, polycrystalline silicon has a drawback in that the bonds of silicon atoms in the crystal planes and crystal grain boundaries are not sufficient and there are many crystal defects. If there are crystal defects, fixed charges and interface states are likely to be formed.
It becomes difficult to improve the electrical characteristics of T. Therefore, a process of reducing defects and stabilizing the crystal structure by bonding hydrogen atoms to crystal defect portions of polycrystalline silicon (called hydrogenation treatment) is performed. By carrying out this hydrogenation treatment, the electrical characteristics of the polycrystalline silicon TFT can be improved.

【0004】従来、多結晶シリコンTFTに水素化処理
を施す方法としては以下のものがある。 (1) 能動層(多結晶シリコン)を直接、水素プラズマ中
にさらし、水素プラズマ中の水素を能動層に拡散させる
方法。
Conventionally, there are the following methods for hydrogenating a polycrystalline silicon TFT. (1) A method in which the active layer (polycrystalline silicon) is directly exposed to hydrogen plasma and hydrogen in the hydrogen plasma is diffused into the active layer.

【0005】(2) 水素を含む非晶質シリコン膜をプラズ
マCVD法によって形成し、その後の熱処理で非晶質シ
リコン膜中の水素を能動層に拡散させる方法。この場
合、非晶質シリコン膜を形成する位置には、能動層の
下側、能動層の表面、などがある。
(2) A method of forming an amorphous silicon film containing hydrogen by a plasma CVD method and diffusing hydrogen in the amorphous silicon film into an active layer by a subsequent heat treatment. In this case, the position where the amorphous silicon film is formed is located under the active layer, the surface of the active layer, or the like.

【0006】(3) 水素を含むシリコン窒化膜をプラズマ
CVD法によって形成し、その後の熱処理でシリコン窒
化膜中の水素を能動層に拡散させる方法(通常の方法で
作製した多結晶シリコンTFT上にパッシベーション膜
としてシリコン窒化膜を形成して熱処理を行う)。
(3) A method of forming a silicon nitride film containing hydrogen by a plasma CVD method and diffusing hydrogen in the silicon nitride film into an active layer by a subsequent heat treatment (on a polycrystalline silicon TFT manufactured by a usual method) A silicon nitride film is formed as a passivation film and heat treatment is performed).

【0007】しかし、上記(1) の方法では、水素プラズ
マによって能動層の表面がダメージを受け特性が劣化す
るという欠点がある。また、上記(2)-の方法では、能
動層の特性に悪影響を与えるという欠点がある。そし
て、上記(2)-の方法では、シリコン窒化膜を除去しな
い場合には能動層の特性に悪影響を与え、シリコン窒化
膜を除去する場合には工程が複雑化するという欠点があ
る。ところで、能動層に不純物を注入して活性化させる
際には高温(約900°C)で熱処理を行うため、水素
化処理によって能動層に拡散された水素が能動層から抜
け出てしまう恐れがある。つまり、水素化処理は、能動
層に不純物を注入して活性化させた後に行うのが望まし
い。
However, the method (1) has a drawback that the surface of the active layer is damaged by hydrogen plasma and the characteristics are deteriorated. Further, the above method (2) -has a drawback that the characteristics of the active layer are adversely affected. The method (2) -has the drawback that the characteristics of the active layer are adversely affected when the silicon nitride film is not removed, and the process is complicated when the silicon nitride film is removed. By the way, since the heat treatment is performed at a high temperature (about 900 ° C.) when implanting and activating the impurities in the active layer, the hydrogen diffused in the active layer by the hydrogenation treatment may escape from the active layer. . That is, it is desirable that the hydrogenation process be performed after implanting impurities into the active layer to activate it.

【0008】そのため、一般的には上記(3) の方法が用
いられる。しかし、シリコン窒化膜にはピンホールが多
いため、シリコン窒化膜を堆積後に熱処理を行う段階で
シリコン窒化膜にボイドが生じ、そこから水素原子が外
部へ抜け出てしまう(外方拡散という)。従って、その
外方拡散の分だけシリコン窒化膜から能動層に拡散され
る水素の量が少なくなり、効率的な水素化処理を施すこ
とができないという欠点がある。
Therefore, the above method (3) is generally used. However, since the silicon nitride film has many pinholes, voids are generated in the silicon nitride film at the stage of heat treatment after depositing the silicon nitride film, and hydrogen atoms escape to the outside (called outward diffusion). Therefore, the amount of hydrogen diffused from the silicon nitride film to the active layer is reduced by the amount of the outward diffusion, and there is a drawback that an efficient hydrogenation treatment cannot be performed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】そこで、特開平3−1
65066号公報に開示されるように、シリコン窒化膜
上にこれよりもピンホールの少ない緻密なシリコン酸化
膜を形成した後で熱処理を行う方法が提案されている。
しかし、本発明者の研究によれば、シリコン酸化膜はシ
リコン窒化膜に比べると水素の拡散速度が遅いものの、
やはり外方拡散が起こることがわかった。そのため、同
公報による方法でも能動層に十分な水素を拡散すること
は難しく、効果的な水素化処理を施すことができないと
いう問題がある。加えて、緻密なシリコン酸化膜を形成
するためにはオゾンCVD法を用いる必要がある。一
方、シリコン窒化膜はプラズマCVD法によって形成さ
れるため、同公報による方法ではプラズマCVD法とオ
ゾンCVD法の両方を用いなければならず、製造装置が
大がかりになる上に工程が複雑化するという問題もあ
る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
As disclosed in Japanese Patent No. 65066, there is proposed a method in which a heat treatment is performed after forming a dense silicon oxide film having fewer pinholes on the silicon nitride film.
However, according to the research by the present inventor, although the silicon oxide film has a slower hydrogen diffusion rate than the silicon nitride film,
After all, it was found that outward diffusion occurs. Therefore, it is difficult to diffuse sufficient hydrogen into the active layer even by the method disclosed in the publication, and there is a problem that effective hydrogenation treatment cannot be performed. In addition, it is necessary to use the ozone CVD method to form a dense silicon oxide film. On the other hand, since the silicon nitride film is formed by the plasma CVD method, it is necessary to use both the plasma CVD method and the ozone CVD method in the method disclosed in the publication, which means that the manufacturing apparatus becomes large and the process becomes complicated. There are also problems.

【0010】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、効果的な水素化処理を
施すことが可能な多結晶シリコン薄膜トランジスタを提
供することにある。また、本発明の別の目的は効果的な
水素化処理を施すことが可能な多結晶シリコン薄膜トラ
ンジスタの製造方法を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a polycrystalline silicon thin film transistor which can be effectively hydrogenated. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor that can be effectively hydrogenated.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、窒化シリコン膜で被覆された多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタにおいて、窒化シリコン膜上を非単結晶シリ
コン膜で被覆したことをその要旨とする。
The gist of the invention according to claim 1 is that in a polycrystalline silicon thin film transistor covered with a silicon nitride film, the silicon nitride film is covered with a non-single crystal silicon film. .

【0012】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の多結晶シリコン薄膜トランジスタにおいて、前記非単
結晶シリコン膜は非晶質シリコン膜であることをその要
旨とする。
A second aspect of the present invention is summarized in the polycrystalline silicon thin film transistor according to the first aspect, wherein the non-single-crystal silicon film is an amorphous silicon film.

【0013】請求項3に記載の発明は、請求項1または
請求項2に記載の多結晶シリコン薄膜トランジスタの製
造方法に係り、多結晶シリコン薄膜トランジスタ上に窒
化シリコン膜を形成して被覆する工程と、その窒化シリ
コン膜上に非単結晶シリコン膜を形成して被覆する工程
と、熱処理を行うことにより多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタに対して水素化処理を施す工程とを備えたことを
その要旨とする。
A third aspect of the present invention relates to the method for manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor according to claim 1 or 2, wherein a step of forming and covering a silicon nitride film on the polycrystalline silicon thin film transistor, The gist of the present invention is to include a step of forming and covering a non-single-crystal silicon film on the silicon nitride film and a step of subjecting the polycrystalline silicon thin film transistor to hydrogenation treatment by performing heat treatment.

【0014】請求項4に記載の発明は、請求項3に記載
の多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方法におい
て、前記窒化シリコン膜および非単結晶シリコン膜を共
にCVD法によって形成することをその要旨とする。
A fourth aspect of the present invention is characterized in that, in the method for manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor according to the third aspect, both the silicon nitride film and the non-single crystal silicon film are formed by a CVD method. .

【0015】請求項5に記載の発明は、多結晶シリコン
薄膜トランジスタ上に窒化シリコン膜を形成して被覆す
る工程と、その窒化シリコン膜の表面を水素プラズマに
さらしながら熱処理を行うことにより多結晶シリコン薄
膜トランジスタに対して水素化処理を施す工程とを備え
たことをその要旨とする。
According to a fifth aspect of the present invention, the step of forming a silicon nitride film on a polycrystalline silicon thin film transistor to cover it and performing a heat treatment while exposing the surface of the silicon nitride film to hydrogen plasma are performed. The gist of the invention is that the thin film transistor is provided with a hydrogenation process.

【0016】[0016]

【作用】請求項1に記載の発明によれば、窒化シリコン
膜で被覆された多結晶シリコン薄膜トランジスタの表面
を、水素の拡散速度が遅い非単結晶シリコン膜で被覆す
ることで、水素化処理時に外方拡散が起こるのを防止す
ることができる。加えて、非単結晶シリコン膜中には水
素が含まれているため、水素化処理中に非単結晶シリコ
ン膜から窒化シリコン膜に水素が補給され、窒化シリコ
ン膜中の水素が枯渇することはない。従って、効果的な
水素化処理を施すことができる。
According to the first aspect of the present invention, the surface of the polycrystalline silicon thin-film transistor covered with the silicon nitride film is covered with the non-single-crystal silicon film having a slow hydrogen diffusion rate, so that the hydrogenation treatment is performed. Outward diffusion can be prevented. In addition, since hydrogen is contained in the non-single-crystal silicon film, hydrogen is supplied from the non-single-crystal silicon film to the silicon nitride film during the hydrogenation treatment, so that the hydrogen in the silicon nitride film is not depleted. Absent. Therefore, effective hydrogenation treatment can be performed.

【0017】請求項2に記載の発明によれば、非晶質シ
リコン膜は水素の拡散速度が極めて遅いため、水素化処
理時における外方拡散の防止効果が高くなる。請求項3
に記載の発明によれば、請求項1または請求項2に記載
の多結晶シリコン薄膜トランジスタを一般的で簡単な方
法によって容易に製造することができる。
According to the second aspect of the invention, since the amorphous silicon film has a very slow hydrogen diffusion rate, the effect of preventing outward diffusion during the hydrogenation treatment is enhanced. Claim 3
According to the invention described in (1), the polycrystalline silicon thin film transistor according to (1) or (2) can be easily manufactured by a general and simple method.

【0018】請求項4に記載の発明によれば、同じCV
D装置で形成条件を変えるだけで窒化シリコン膜と非単
結晶シリコン膜の両膜を簡単かつ容易に形成することが
できる。
According to the invention described in claim 4, the same CV
Both the silicon nitride film and the non-single-crystal silicon film can be easily and easily formed simply by changing the forming conditions in the D apparatus.

【0019】請求項5に記載の発明によれば、水素化処
理中に水素プラズマから窒化シリコン膜に水素が補給さ
れ、窒化シリコン膜中の水素が枯渇することはないた
め、効果的な水素化処理を施すことができる。
According to the fifth aspect of the invention, hydrogen is supplied from the hydrogen plasma to the silicon nitride film during the hydrogenation process, and the hydrogen in the silicon nitride film is not depleted. It can be treated.

【0020】[0020]

【実施例】【Example】

(第1実施例)以下、本発明を具体化した第1実施例を
図面に従って説明する。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】図1は、本実施例のコプレーナ型多結晶シ
リコンTFTの構造を示す断面図である。石英基板1上
には能動層の多結晶シリコン膜2が形成されている。そ
の多結晶シリコン膜2上にはゲート酸化膜3が形成され
ている。ゲート酸化膜3上にはゲート電極5が形成され
ている。これら(石英基板1,多結晶シリコン膜2,ゲ
ート電極5)の全体表面には層間絶縁膜4が形成されて
いる。多結晶シリコン膜2にはn+ 型のソース・ドレイ
ン領域6が形成されている。そのソース・ドレイン領域
6はそれぞれ、層間絶縁膜4に形成されたコンタクトホ
ールを介してソース・ドレイン電極7と接続されてい
る。このように形成されたコプレーナ型多結晶シリコン
TFTを覆うように、シリコン窒化膜8が形成されてい
る。そのシリコン窒化膜8上には非晶質シリコン膜9が
形成されている。このシリコン窒化膜8と非晶質シリコ
ン膜9とがパッシベーション膜として機能する。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a coplanar type polycrystalline silicon TFT of this embodiment. An active layer polycrystalline silicon film 2 is formed on a quartz substrate 1. A gate oxide film 3 is formed on the polycrystalline silicon film 2. A gate electrode 5 is formed on the gate oxide film 3. An interlayer insulating film 4 is formed on the entire surface of these (quartz substrate 1, polycrystalline silicon film 2, gate electrode 5). N + type source / drain regions 6 are formed in the polycrystalline silicon film 2. Each of the source / drain regions 6 is connected to the source / drain electrode 7 through a contact hole formed in the interlayer insulating film 4. A silicon nitride film 8 is formed so as to cover the coplanar type polycrystalline silicon TFT thus formed. An amorphous silicon film 9 is formed on the silicon nitride film 8. The silicon nitride film 8 and the amorphous silicon film 9 function as a passivation film.

【0022】次に、本実施例の製造方法を順次説明す
る。 工程1(図2参照);減圧CVD法により、石英基板1
上に多結晶シリコン膜2を形成する。次に、多結晶シリ
コン膜2が所望の形状になるようにエッチングする。そ
して、熱酸化法により、多結晶シリコン膜2上にゲート
酸化膜3を形成する。続いて、減圧CVD法により、ゲ
ート酸化膜3上に多結晶シリコン膜を形成する。その多
結晶シリコン膜をエッチングしてゲート電極5を形成す
る。次に、ゲート電極5をマスクとする自己整合法で多
結晶シリコン膜2にリンイオンを注入し、ソース・ドレ
イン領域6を形成する。さらに、約900°Cの窒素雰
囲気中で熱処理を行い、注入したリンイオンを活性化さ
せる。続いて、CVD法により、デバイスの全体表面に
シリコン酸化膜から成る層間絶縁膜4を形成する。次
に、層間絶縁膜4にコンタクトホールを開口した後、ス
パッタ法によりデバイスの全体表面にアルミ層を形成
し、そのアルミ層をエッチングしてソース・ドレイン電
極7を形成する。
Next, the manufacturing method of this embodiment will be described in sequence. Step 1 (see FIG. 2); quartz substrate 1 by low pressure CVD method
A polycrystalline silicon film 2 is formed on top. Next, the polycrystalline silicon film 2 is etched so as to have a desired shape. Then, the gate oxide film 3 is formed on the polycrystalline silicon film 2 by the thermal oxidation method. Then, a polycrystalline silicon film is formed on the gate oxide film 3 by the low pressure CVD method. The polycrystalline silicon film is etched to form the gate electrode 5. Next, phosphorus ions are implanted into the polycrystalline silicon film 2 by the self-alignment method using the gate electrode 5 as a mask to form the source / drain regions 6. Further, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at about 900 ° C. to activate the implanted phosphorus ions. Then, the interlayer insulating film 4 made of a silicon oxide film is formed on the entire surface of the device by the CVD method. Next, after forming a contact hole in the interlayer insulating film 4, an aluminum layer is formed on the entire surface of the device by a sputtering method, and the aluminum layer is etched to form the source / drain electrodes 7.

【0023】工程2(図3参照);プラズマCVD法に
より、モノシラン(SiH4 )ガス流量;4sccm,アン
モニア(NH3 )ガス流量;10sccm,圧力;0.5To
rr,RFパワー;150W ,基板温度;350°Cの条
件で、デバイスの全体表面にシリコン窒化膜8(膜厚;
3000Å)を形成する。
Step 2 (see FIG. 3); by plasma CVD, monosilane (SiH 4 ) gas flow rate; 4 sccm, ammonia (NH 3 ) gas flow rate; 10 sccm, pressure; 0.5 To
rr, RF power; 150 W, substrate temperature; 350 ° C., silicon nitride film 8 (film thickness;
3000 Å) is formed.

【0024】工程3(図1参照);プラズマCVD法に
より、SiH4 ガス流量;4sccm,圧力;0.5Torr,
RFパワー;150W ,基板温度;350°Cの条件
で、シリコン窒化膜8上に非晶質シリコン膜9(膜厚;
1000Å)を形成する。ここで、工程2と工程3の違
いは、工程3ではNH3 ガスの導入が停止されているこ
とだけである。そのため、同じプラズマCVD装置内で
単に形成条件を変えるだけで、シリコン窒化膜8と非晶
質シリコン膜9とを連続して形成することができる。
Step 3 (see FIG. 1): SiH 4 gas flow rate; 4 sccm, pressure; 0.5 Torr, by plasma CVD method
Under the conditions of RF power: 150 W, substrate temperature: 350 ° C., the amorphous silicon film 9 (film thickness;
1000 Å) is formed. Here, the only difference between step 2 and step 3 is that in step 3, the introduction of NH 3 gas is stopped. Therefore, the silicon nitride film 8 and the amorphous silicon film 9 can be continuously formed by simply changing the forming conditions in the same plasma CVD apparatus.

【0025】工程4;上記の工程で作製されたデバイス
(シリコン窒化膜8と非晶質シリコン膜9とでパッシベ
ーションされた多結晶シリコンTFT)に対して、約4
00°Cで熱処理を行い水素化処理を施す。すなわち、
シリコン窒化膜8中には多量の水素が含まれているた
め、熱処理を行うことで、その水素が能動層の多結晶シ
リコン膜2中に拡散される。このとき、非晶質シリコン
膜9における水素の拡散速度は極めて遅いため、シリコ
ン窒化膜8中の水素は非晶質シリコン膜9によって閉じ
込められて外方拡散はほとんど起こらず、効率的に多結
晶シリコン膜2中に拡散される。また、非晶質シリコン
膜9中にも水素が含まれているため、熱処理を行うこと
で、その水素がシリコン窒化膜8中に拡散される。すな
わち、シリコン窒化膜8には非晶質シリコン膜9から水
素が補給されるため、シリコン窒化膜8中の水素が枯渇
することはない。従って、能動層の多結晶シリコン膜2
に十分な水素を拡散することができる。
Step 4: About 4 for the device (polycrystalline silicon TFT passivated by the silicon nitride film 8 and the amorphous silicon film 9) manufactured in the above steps.
Heat treatment is performed at 00 ° C. to perform hydrogenation treatment. That is,
Since the silicon nitride film 8 contains a large amount of hydrogen, heat treatment diffuses the hydrogen into the polycrystalline silicon film 2 of the active layer. At this time, since the diffusion rate of hydrogen in the amorphous silicon film 9 is extremely slow, the hydrogen in the silicon nitride film 8 is confined by the amorphous silicon film 9 so that outward diffusion hardly occurs and the polycrystalline silicon is efficiently polycrystallized. It is diffused in the silicon film 2. Further, since the amorphous silicon film 9 also contains hydrogen, the hydrogen is diffused into the silicon nitride film 8 by heat treatment. That is, since the silicon nitride film 8 is replenished with hydrogen from the amorphous silicon film 9, the hydrogen in the silicon nitride film 8 is not exhausted. Therefore, the polycrystalline silicon film 2 of the active layer 2
Enough hydrogen can be diffused.

【0026】このように本実施例によれば、シリコン窒
化膜8を非晶質シリコン膜9で覆うことにより、シリコ
ン窒化膜8からの外方拡散を防ぐと共に、非晶質シリコ
ン膜9からシリコン窒化膜8に水素を補給することがで
きる。その結果、効率的で効果的な水素化処理を施すこ
とができる。
As described above, according to the present embodiment, by covering the silicon nitride film 8 with the amorphous silicon film 9, the outward diffusion from the silicon nitride film 8 is prevented and the amorphous silicon film 9 is removed from the silicon. Hydrogen can be supplied to the nitride film 8. As a result, efficient and effective hydrogenation treatment can be performed.

【0027】ところで、プラズマCVD法によって形成
した非晶質シリコン膜は、オゾンCVD法によって形成
したシリコン酸化膜よりも水素の拡散速度が遅くなる。
従って、前記した特開平3−165066号公報に開示
される方法よりも、本実施例の方が外方拡散を抑えるこ
とができる。
By the way, the amorphous silicon film formed by the plasma CVD method has a slower hydrogen diffusion rate than the silicon oxide film formed by the ozone CVD method.
Therefore, the outward diffusion can be suppressed more in the present embodiment than in the method disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 3-165066.

【0028】また、非晶質シリコン膜9は同じプラズマ
CVD装置内でシリコン窒化膜8の形成条件を変えるだ
けで簡単に形成することができる。そのため、本実施例
によれば、前記公報(オゾンCVD法によってシリコン
酸化膜を形成する)のように製造装置が大がかりになる
ことはなく工程が複雑化することもない。
Further, the amorphous silicon film 9 can be easily formed by changing the conditions for forming the silicon nitride film 8 in the same plasma CVD apparatus. Therefore, according to the present embodiment, the manufacturing apparatus does not become large and the process does not become complicated unlike the above-mentioned publication (where the silicon oxide film is formed by the ozone CVD method).

【0029】従って、本実施例は前記公報による方法よ
りも、さらに効率的で効果的な水素化処理を簡単に施す
ことができる。 (第2実施例)以下、本発明を具体化した第2実施例を
図面に従って説明する。
Therefore, in this embodiment, more efficient and effective hydrotreating can be performed easily than the method according to the above publication. (Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0030】本実施例のコプレーナ型多結晶シリコンT
FTの構造は、第1実施例から非晶質シリコン膜9を除
いただけである。次に、本実施例の製造方法を順次説明
する。
Coplanar polycrystalline silicon T of this embodiment
The structure of FT is obtained by removing the amorphous silicon film 9 from the first embodiment. Next, the manufacturing method of this embodiment will be sequentially described.

【0031】工程I (図2参照)および工程II(図3参
照);第1実施例の工程1および工程2と同じであるた
め説明を省略する。 工程III (図4参照);工程IIと同じプラズマCVD装
置内で、SiH4 ガスの導入を停止し(NH3 ガスの導
入は続ける)、基板温度を約400°Cにする。する
と、NH3 ガスが分解して水素プラズマが発生すると共
に、上記の工程で作製されたデバイス(シリコン窒化膜
8でパッシベーションされた多結晶シリコンTFT)に
対して熱処理が行われ水素化処理が施される。このと
き、シリコン窒化膜8には水素プラズマから水素が補給
されるため、シリコン窒化膜8中の水素が枯渇すること
はない。従って、能動層の多結晶シリコン膜2に十分な
水素を拡散することができる。また、多結晶シリコンT
FTはシリコン窒化膜8でパッシベーションされている
ため、水素プラズマによって多結晶シリコンTFTの各
部分(ソース・ドレイン電極7,ゲート電極5,多結晶
シリコン膜2)がダメージを受けることはない。
Step I (see FIG. 2) and step II (see FIG. 3): Since they are the same as step 1 and step 2 of the first embodiment, the description thereof will be omitted. Step III (see FIG. 4); In the same plasma CVD apparatus as in Step II, the introduction of SiH 4 gas is stopped (the introduction of NH 3 gas is continued) and the substrate temperature is set to about 400 ° C. Then, the NH 3 gas is decomposed to generate hydrogen plasma, and the device (polycrystalline silicon TFT passivated by the silicon nitride film 8) manufactured in the above process is subjected to heat treatment and hydrogenation treatment. To be done. At this time, the silicon nitride film 8 is replenished with hydrogen from hydrogen plasma, so that the hydrogen in the silicon nitride film 8 is not depleted. Therefore, sufficient hydrogen can be diffused into the polycrystalline silicon film 2 of the active layer. In addition, polycrystalline silicon T
Since the FT is passivated by the silicon nitride film 8, each part of the polycrystalline silicon TFT (source / drain electrode 7, gate electrode 5, polycrystalline silicon film 2) is not damaged by hydrogen plasma.

【0032】このように本実施例によれば、水素プラズ
マからシリコン窒化膜8に水素を補給することができる
ため、第1実施例と同様に、効果的な水素化処理を施す
ことができる。また、シリコン窒化膜8の形成後に水素
プラズマを発生させるには、同じプラズマCVD装置内
で単にSiH4 ガスの導入を停止するだけでよいため、
製造装置が大がかりになることはなく工程が複雑化する
こともない。
As described above, according to the present embodiment, hydrogen can be replenished to the silicon nitride film 8 from hydrogen plasma, so that an effective hydrogenation treatment can be performed as in the first embodiment. Further, in order to generate hydrogen plasma after forming the silicon nitride film 8, it is sufficient to simply stop the introduction of SiH 4 gas in the same plasma CVD apparatus.
The manufacturing equipment does not become large and the process does not become complicated.

【0033】尚、上記各実施例は以下のように変更して
もよく、その場合も上記各実施例と同様の効果を得るこ
とができる。 1)第1実施例において、非晶質シリコン膜9を多結晶
シリコン膜に置き代える。この場合、前記工程3におい
て基板温度を約500°Cに変えるだけでシリコン窒化
膜8上に多結晶シリコン膜を形成することができるた
め、第1実施例に比べて工程が複雑化することはない。
プラズマCVD法によって形成した多結晶シリコン膜に
おける水素の拡散速度は、同じくプラズマCVD法によ
って形成した非晶質シリコン膜ほどではないにせよ、オ
ゾンCVD法によって形成したシリコン酸化膜よりは遅
くなる。従って、非晶質シリコン膜9を多結晶シリコン
膜に置き代えれば、第1実施例ほどではないにせよ、特
開平3−165066号公報に開示される方法よりは効
果的に水素化処理を施すことができる。
The above-described embodiments may be modified as follows, and in that case, the same effects as those of the above-mentioned embodiments can be obtained. 1) In the first embodiment, the amorphous silicon film 9 is replaced with a polycrystalline silicon film. In this case, since the polycrystalline silicon film can be formed on the silicon nitride film 8 only by changing the substrate temperature to about 500 ° C. in the process 3, the process becomes complicated as compared with the first embodiment. Absent.
The diffusion rate of hydrogen in the polycrystalline silicon film formed by the plasma CVD method is slower than that of the silicon oxide film formed by the ozone CVD method, though not so much as that of the amorphous silicon film formed by the plasma CVD method. Therefore, if the amorphous silicon film 9 is replaced with a polycrystalline silicon film, the hydrogenation treatment is performed more effectively than the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 165066/1993, although not as much as the first embodiment. be able to.

【0034】2)第1実施例において、工程4の終了後
(水素化処理の終了後)に非晶質シリコン膜9を除去す
る。この場合、非晶質シリコン膜9がない分だけデバイ
スの光透過率が向上するため、LCDに利用する際には
その明るさを高めることができる。
2) In the first embodiment, the amorphous silicon film 9 is removed after the step 4 (after the hydrogenation treatment). In this case, since the light transmittance of the device is improved due to the absence of the amorphous silicon film 9, the brightness can be increased when the device is used for an LCD.

【0035】3)第2実施例の工程III において、NH
3 ガスをNH3 ガスと水素ガスとの混合ガスまたは水素
ガス単体に置き代える。この場合、NH3 ガスと水素ガ
スとの混合ガスを用いると、水素プラズマをより効果的
に発生させることができ、水素化処理の効率を向上する
ことができる。一方、水素ガス単体を用いると、毒性の
あるNH3 ガスを回収する必要がないため、製造装置を
簡略化することができる。
3) In step III of the second embodiment, NH
The 3 gas is replaced with a mixed gas of NH 3 gas and hydrogen gas or a single hydrogen gas. In this case, when a mixed gas of NH 3 gas and hydrogen gas is used, hydrogen plasma can be more effectively generated, and the efficiency of hydrogenation treatment can be improved. On the other hand, when hydrogen gas alone is used, it is not necessary to recover toxic NH 3 gas, and therefore the manufacturing apparatus can be simplified.

【0036】4)第1実施例と第2実施例とを組み合わ
せて実施する。つまり、非晶質シリコン膜9を形成後に
水素プラズマを発生させ、非晶質シリコン膜9を介して
シリコン窒化膜8に水素を補給する。
4) The first embodiment and the second embodiment are combined and implemented. That is, hydrogen plasma is generated after the amorphous silicon film 9 is formed, and hydrogen is supplied to the silicon nitride film 8 through the amorphous silicon film 9.

【0037】5)シリコン窒化膜8および非晶質シリコ
ン膜9(または多結晶シリコン膜)を低温で成膜可能な
プラズマCVD法でないCVD法(ECRプラズマCV
D法、光励起CVD法、等)によって形成する。
5) A CVD method (ECR plasma CV) capable of forming the silicon nitride film 8 and the amorphous silicon film 9 (or the polycrystalline silicon film) at a low temperature, not the plasma CVD method.
D method, photo-excited CVD method, etc.).

【0038】ところで、本明細書における非単結晶シリ
コン膜とは、非晶質シリコン膜だけでなく、多結晶シリ
コン膜、非晶質シリコン膜と多結晶シリコン膜とが積層
状態や混在状態にある膜などを含む。
By the way, the non-single-crystal silicon film in this specification is not only an amorphous silicon film but also a polycrystalline silicon film, or a laminated state or a mixed state of an amorphous silicon film and a polycrystalline silicon film. Including membranes.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、効
果的な水素化処理を施すことが可能な多結晶シリコン薄
膜トランジスタを提供することができる。また、簡単な
方法によって多結晶シリコン薄膜トランジスタに効果的
な水素化処理を施すことができる。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a polycrystalline silicon thin film transistor which can be effectively hydrogenated. In addition, the polycrystalline silicon thin film transistor can be effectively hydrogenated by a simple method.

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

【図1】本発明を具体化した第1実施例の構造を示す断
面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a first embodiment embodying the present invention.

【図2】第1実施例および本発明を具体化した第2実施
例の製造工程を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a first embodiment and a second embodiment of the present invention.

【図3】第1実施例および第2実施例の製造工程を示す
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first and second embodiments.

【図4】第2実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 能動層の多結晶シリコン膜 3 ゲート酸化膜 4 層間絶縁膜 5 ゲート電極 6 ソース・ドレイン領域 7 ソース・ドレイン電極 8 窒化シリコン膜 9 非単結晶シリコン膜としての非晶質シリコン膜 2 Polycrystalline silicon film of active layer 3 Gate oxide film 4 Interlayer insulating film 5 Gate electrode 6 Source / drain region 7 Source / drain electrode 8 Silicon nitride film 9 Amorphous silicon film as non-single crystal silicon film

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成6年5月20日[Submission date] May 20, 1994

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0007[Correction target item name] 0007

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0007】しかし、上記(1) の方法では、水素プラズ
マによって能動層の表面がダメージを受け特性が劣化す
るという欠点がある。また、上記(2)-の方法では、能
動層の膜質に悪影響を与えるという欠点がある。そし
て、上記(2)-の方法では、シリコン窒化膜を除去しな
い場合には能動層の膜質に悪影響を与え、シリコン窒化
膜を除去する場合には工程が複雑化するという欠点があ
る。ところで、能動層に不純物を注入して活性化させる
際には高温(約900°C)で熱処理を行うため、水素
化処理によって能動層に拡散された水素が能動層から抜
け出てしまう恐れがある。つまり、水素化処理は、能動
層に不純物を注入して活性化させた後に行うのが望まし
い。
However, the method (1) has a drawback that the surface of the active layer is damaged by hydrogen plasma and the characteristics are deteriorated. Further, the above method (2) -has a drawback that the film quality of the active layer is adversely affected. The method (2) -has a drawback that the quality of the active layer is adversely affected when the silicon nitride film is not removed, and the process is complicated when the silicon nitride film is removed. By the way, since the heat treatment is performed at a high temperature (about 900 ° C.) when implanting and activating the impurities in the active layer, the hydrogen diffused in the active layer by the hydrogenation treatment may escape from the active layer. . That is, it is desirable that the hydrogenation process be performed after implanting impurities into the active layer to activate it.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 窒化シリコン膜(8)で被覆された多結
晶シリコン薄膜トランジスタにおいて、窒化シリコン膜
上を非単結晶シリコン膜(9)で被覆したことを特徴と
する多結晶シリコン薄膜トランジスタ。
1. A polycrystalline silicon thin film transistor covered with a silicon nitride film (8), wherein the silicon nitride film is covered with a non-single crystalline silicon film (9).
【請求項2】 非単結晶シリコン膜(9)は非晶質シリ
コン膜であることを特徴とする請求項1に記載の多結晶
シリコン薄膜トランジスタ。
2. The polycrystalline silicon thin film transistor according to claim 1, wherein the non-single crystal silicon film (9) is an amorphous silicon film.
【請求項3】 多結晶シリコン薄膜トランジスタ上に窒
化シリコン膜(8)を形成して被覆する工程と、 その窒化シリコン膜上に非単結晶シリコン膜(9)を形
成して被覆する工程と、 熱処理を行うことにより多結晶シリコン薄膜トランジス
タに対して水素化処理を施す工程とを備えた請求項1ま
たは請求項2に記載の多結晶シリコン薄膜トランジスタ
の製造方法。
3. A step of forming and covering a silicon nitride film (8) on a polycrystalline silicon thin film transistor, a step of forming and covering a non-single-crystal silicon film (9) on the silicon nitride film, and a heat treatment. The method for producing a polycrystalline silicon thin film transistor according to claim 1 or 2, further comprising the step of subjecting the polycrystalline silicon thin film transistor to hydrogenation treatment.
【請求項4】 請求項3に記載の多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタの製造方法において、前記窒化シリコン膜お
よび非単結晶シリコン膜を共にCVD法によって形成す
ることを特徴とする多結晶シリコン薄膜トランジスタの
製造方法。
4. The method for manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor according to claim 3, wherein both the silicon nitride film and the non-single crystal silicon film are formed by a CVD method.
【請求項5】 多結晶シリコン薄膜トランジスタ上に窒
化シリコン膜(8)を形成して被覆する工程と、 その窒化シリコン膜の表面を水素プラズマにさらしなが
ら熱処理を行うことにより多結晶シリコン薄膜トランジ
スタに対して水素化処理を施す工程とを備えた多結晶シ
リコン薄膜トランジスタの製造方法。
5. A polycrystalline silicon thin film transistor is formed by forming a silicon nitride film (8) on the polycrystalline silicon thin film transistor and covering it, and performing heat treatment while exposing the surface of the silicon nitride film to hydrogen plasma. A method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor, which comprises a step of performing a hydrogenation process.
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Cited By (3)

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