JPH08228011A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH08228011A
JPH08228011A JP31650695A JP31650695A JPH08228011A JP H08228011 A JPH08228011 A JP H08228011A JP 31650695 A JP31650695 A JP 31650695A JP 31650695 A JP31650695 A JP 31650695A JP H08228011 A JPH08228011 A JP H08228011A
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thin film
forming
oxygen
main surface
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Shuya Nagahisa
修也 永久
Takaaki Kamimura
孝明 上村
Kunio Matsumura
邦夫 松村
Takayoshi Doi
孝好 土肥
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、素子間における特性のバラツキが小
さい半導体装置およびこのような半導体装置を歩留まり
良く得ることができる製造方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】絶縁性材料からなる基板と、前記基板上に
形成されたゲート電極と、前記ゲート電極上にゲート絶
縁膜を介して形成された珪化物半導体からなる薄膜と、
前記薄膜上に形成され、対向する2つの主表面を有する
保護膜と、前記薄膜と電気的に接続するように形成され
たソース電極およびドレイン電極とを具備し、前記保護
膜の前記2つの主表面のうちの第1の主表面が前記薄膜
と接触しており、前記保護膜の第2の主表面近傍の領域
は酸素を含有することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブマトリ
クス型表示装置の画素スイッチあるいは駆動回路等に有
用な半導体装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、活性層に非晶質シリコン(以下、
a−Si:Hと略称する)、微結晶シリコン、多結晶シ
リコン(以下、p−Siと略称する)等の珪化物半導体
が用いられた半導体装置は、絶縁基板上に比較的大面積
にわたり均一に形成できることから、アクティブマトリ
クス型表示装置の画素スイッチあるいは駆動回路等に利
用されている。
【0003】図7は、アクティブマトリクス型表示装置
の画素スイッチとして用いられる一般的な薄膜トランジ
スタ(以下、TFTと略称する)の概略断面図であり、
この図を参照して簡単に説明する。
【0004】TFT59は、ガラス基板や石英基板等の
透明絶縁基板10と、透明絶縁基板10上に形成された
ゲート電極13と、ゲート電極13を被覆するゲート絶
縁膜11と、ゲート絶縁膜11を介してゲート電極13
上に形成されたa−Si:Hあるいはp−Si等からな
る珪化物半導体薄膜23と、珪化物半導体薄膜23上に
形成されたチャネル保護膜33と、珪化物半導体薄膜2
3に電気的に接続されたソース電極55およびドレイン
電極53と、珪化物半導体薄膜23とソース電極55お
よびドレイン電極53との間に良好なオーミック接触を
得るために形成された低抵抗半導体膜43,45とから
主に構成されている。
【0005】ゲート電極13とソース電極55との間に
形成されるゲート・ソース間容量(Cgs)や、ゲート電
極13とドレイン電極53との間に形成されるゲート・
ドレイン間容量(Cgd)等の寄生容量は、薄膜トランジ
スタ59の動作に悪影響を及ぼすため、特にチャネル保
護膜33をゲート電極13に自己整合して形成すること
が知られている。すなわち、チャネル保護膜33上にフ
ォトレジスト膜を形成し、ゲート電極13をマスクとし
て透明絶縁基板10側から裏面露光し、現像することに
より、所望のチャネル保護膜33形成領域にのみフォト
レジスト膜を残し、このフォトレジスト膜をマスクとし
てパターニングしてチャネル保護膜33を形成する。こ
れにより、チャネル保護膜33は、ゲート電極13に自
己整合されているため、ゲート電極13とソース電極5
5あるいはドレイン電極53とのオーバーラップ領域を
充分に小さくすることができ、これによりゲート・ソー
ス間容量(Cgs)やゲート・ドレイン間容量(Cgd)等
の寄生容量を低減することができる。
【0006】上記のTFT59においては、チャネル保
護膜33としては、窒化シリコン(SiNx )膜等が一
般的に使用されている。これは、窒化シリコン膜が珪化
物半導体薄膜23との界面に悪影響を及ぼすことがな
く、しかもパターニングが容易であるからである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、窒化シ
リコン膜からなるチャネル保護膜は、チャネル保護膜を
パターニングするためのフォトレジスト膜との密着性に
劣り、このため製造途中でレジスト膜が剥がれ、チャネ
ル保護膜33が良好にパターンニングすることができな
い場合がある。このため、TFT59のゲート・ソース
間容量(Cgs)やゲート・ドレイン間容量(Cgd)に増
大を招いたり、また、各TFT59でゲート・ソース間
容量(Cgs)やゲート・ドレイン間容量(Cgd)にばら
つきが生じるという悪影響を及ぼす。
【0008】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、素子間における特性のバラツキが小さい半導体装
置およびこのような半導体装置を歩留まり良く得ること
ができる製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁性材料か
らなる基板と、前記基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を介して形成された珪
化物半導体からなる薄膜と、前記薄膜上に形成され、対
向する2つの主表面を有する保護膜と、前記薄膜と電気
的に接続するように形成されたソース電極およびドレイ
ン電極とを具備し、前記保護膜の前記2つの主表面のう
ちの第1の主表面が前記薄膜と接触しており、前記保護
膜の第2の主表面近傍の領域は酸素を含有する半導体装
置を提供する。
【0010】本発明の装置において、保護膜の第1の主
表面近傍の領域は実質的に酸素を含有しないことが好ま
しく、保護膜は、窒化シリコン層および酸素含有窒化シ
リコン層を含み、前記窒化シリコン層が第1の主表面を
構成し、前記酸素含有窒化シリコン層が第2の主表面を
構成することが好ましい。
【0011】また、本発明の装置において、保護膜は、
窒化シリコン層で構成され、前記第2の主表面近傍の領
域が酸素で変成されていることが好ましい。また、本発
明の装置において、第2の主表面近傍の領域は、前記第
2の主表面から約300オングストローム以下の深さの
領域であることが好ましい。
【0012】本発明は、絶縁性材料からなる基板上にゲ
ート電極を形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を
介して珪化物半導体からなる薄膜を形成する工程と、対
向する2つの主表面を有しており、前記2つの主表面の
うちの第1の主表面が前記薄膜と接触し、第2の主表面
近傍の領域に酸素を含有する保護膜を前記薄膜上に形成
する工程と、前記薄膜と電気的に接続するようにソース
電極およびドレイン電極を形成する工程とを具備する半
導体装置の製造方法を提供する。
【0013】本発明の方法において、保護膜を薄膜上に
形成する工程は、前記薄膜上に第1の絶縁膜を形成する
工程と、前記第1の絶縁膜上に酸素を含有する第2の絶
縁膜を形成する工程と、前記第1および第2の絶縁膜を
パターニングする工程とを含むことが好ましい。あるい
は、保護膜を薄膜上に形成する工程は、前記薄膜上に絶
縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜の表面に酸化処理を
施す工程と、前記絶縁膜をパターニングする工程とを含
むことが好ましい。なお、酸化処理は、前記絶縁膜を前
記薄膜上に形成した後に、前記絶縁膜を大気に晒すこと
なく実質的に連続して行われることが好ましい。また、
酸化処理においてN2 Oガスを用いることが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明によれば、保護膜の2つの
主表面のうちの一つの主表面(レジスト膜と接触する主
表面)近傍の領域が酸素を含有しているので、保護膜の
パターニングに際して使用されるポジ型レジストとして
クレゾール・ノボラック系レジンや、ネガ型レジスト等
の感光性樹脂組成物からなるレジスト膜と保護膜との間
の密着性が向上する。このため、保護膜のパターニング
を正常かつ均一に行うことができ、これにより、製造歩
留まりに優れ、また素子間でバラツクことなく所望の特
性を有する半導体装置を作製することができる。
【0015】本発明においては、主表面近傍の領域と
は、主表面から約10オングストロームまでの領域をい
う。また、保護膜の一つの主表面近傍領域における酸素
濃度としては、レジスト膜との充分な密着性を得るため
に、50 atomic %以上であることが望ましい。保護膜
をSiNxy で示される酸素含有窒化シリコン(シリ
コンオキシナイトライド)で構成する場合には、酸素の
化学的量論比yは1以上であることが望ましい。
【0016】レジスト膜との密着性だけを考慮するので
あれば、保護膜を酸化シリコン(SiO2 )等の酸化物
で構成してもよいが、酸化シリコン(SiO2 )で保護
膜を構成すると、酸化シリコン(SiO2 )の成膜工程
において、珪化物半導体薄膜との界面に酸素による界面
準位が形成され、これにより素子特性を劣化させるとい
う問題が生じる。
【0017】このようなことから、保護膜としては、2
つの主表面のうちの第1の主表面が珪化物半導体薄膜と
接触し、第2の主表面近傍の領域に酸素が含有する構成
とする。なお、この明細書において、酸素を実質的に含
有しないとは、膜中の酸素濃度が約2×1019atomic/
cc未満であることを意味する。
【0018】このような保護膜は、酸素を実質的に含有
しない層と酸素を含有する層とを積層して形成する方
法、前記両層を連続して積層形成する方法、または酸素
を実質的に含有しない層を形成した後、その表面を酸素
で変成する方法等により形成することができる。なお、
表面を酸素で変成する場合に、N2 OガスまたはO2
ス雰囲気中で処理することが好ましい。また、処理方法
としては、直流、高周波、あるいはマイクロ波等のエネ
ルギーを用いてガスをプラズマ状態にする方法や、光エ
ネルギー等でガスをラジカル状態にする方法等が挙げら
れる。
【0019】保護膜の酸素を含有する領域(主表面近傍
の領域)としては、保護膜のパターニング性やオーバー
ハングによるソース電極およびドレイン電極の断線を考
慮すると、薄いことが望ましく、10〜500オングス
トローム、特に30〜300オングストロームであるこ
とが好ましい。
【0020】また、酸素を実質的に含有しない領域は、
そのエッチング加工性を考慮すると、窒化シリコン、特
に化学量論比でSi:N=1:x(x=1.0〜2.
0)であるSiNx が好ましい。また、アクティブマト
リクス型表示装置用アレイ基板等の作製においては、ゲ
ート絶縁膜とのエッチングレートの選択性を確保する必
要があること等から、ゲート絶縁膜は、窒化シリコンや
SiNx と異なる材料からなる絶縁膜、例えば酸化シリ
コン(SiO2 )を含む絶縁膜で構成すると良い。
【0021】また、保護膜の酸素を実質的に含有しない
層として、窒化シリコンやSiNxを用いる場合、酸素
を含有する層を酸素含有シリコンナイトライド(SiN
xy )で構成することにより、その成膜あるいは変成
において真空破壊することなく実質的に連続して層形成
することができ、生産性を低下させることなく製造する
ことができる。この場合、主表面近傍の領域を酸素で変
成する場合に、N2 Oガスプラズマを使用するときも、
同様に同一反応炉で連続して成膜することができるの
で、生産性を低下させることなく製造することができ
る。
【0022】以下、本発明の半導体装置の製造方法の実
施例について、アクティブマトリクス型表示装置用アレ
イ基板を例にとり、図面を参照して具体的に説明する。
図1は、本発明のアクティブマトリクス型表示装置用ア
レイ基板の一部を示す正面図であり、図2(A)〜図2
(F)は、図1の IIF−IIF 線に沿う断面図であり、製
造プロセスを説明するための図である。
【0023】このアクティブマトリクス型表示装置用ア
レイ基板101は、透明なガラス基板100上に複数本
のアルミニウム(Al)からなる信号線151と、この
信号線151と直交する複数本のMo−Ta合金膜から
なる走査線105とがマトリクス状に配置され、信号線
151と走査線105とによって囲まれる領域内にIT
O(Indium Tin Oxide)からなる透明な画素電極161
が配置されている。信号線151と走査線105との交
差部分には、走査線105自体をゲート電極103(図
2(F)参照)とした逆スタガ構造のTFT159が配
置されている。
【0024】このTFT159は、図2(F)に示すよ
うに、ゲート電極103上に形成された酸窒化シリコン
(SiON)膜からなる第1のゲート絶縁膜111と、
窒化シリコン(SiNx )膜からなる第2のゲート絶縁
膜113と、第1のゲート絶縁膜111および第2のゲ
ート絶縁膜113上に配置されるa−Si:H薄膜から
なる半導体薄膜123と、半導体薄膜123上にゲート
電極103に自己整合された第1および第2のチャネル
保護膜133,137と、半導体薄膜123に低抵抗半
導体膜143,145を介して電気的に接続されるソー
ス電極155と、信号線151と一体化したドレイン電
極153とから主に構成されている。
【0025】第1のチャネル保護膜133は、厚さ30
00オングストロームのSiNx 膜であり、第2のチャ
ネル保護膜137は、厚さ100オングストロームの酸
素含有シリコンナイトライド(SiNxy )膜であ
る。この場合、第1のチャネル保護膜133が第1の主
表面を有しており、第2の保護膜137が第2の主表面
を有している。
【0026】また、このアクティブマトリクス型表示装
置用アレイ基板101は、透明なガラス基板100上
に、走査線105と略平行して配置され、走査線105
と同一材料のMo−Ta合金からなる補助容量線107
を備えており、補助容量線107と、補助容量線107
並びに第1および第2ゲートの絶縁膜111,113を
介して配置される画素電極161との間で補助容量(C
s)を形成している。
【0027】次に、このアクティブマトリクス型表示装
置用アレイ基板101の製造方法について図2(A)〜
図2(F)を参照して説明する。まず、図2(A)に示
すように、ガラス基板100の表面上にスパッタリング
によりMo−Ta合金膜を形成し、これを複数本のスト
ライプ状にパターンニングして一部をゲート電極103
となす走査線105(図1参照)並びに補助容量線10
7を形成する。次いで、CVD(Chemical Vapor Depos
ition )による成膜を行う。
【0028】図3および図4は、この製造方法に使用す
る薄膜形成装置(CVD装置)を示す図である。この薄
膜形成装置は、図3に示すように、ガス供給部201、
プロセスチャンバー202、電力供給部203、および
排気手段204から主に構成されている。ガス供給部2
01は、弁V1 〜V6 を介してそれぞれNH3 ガス、N
2 ガス、H2 ガス、SiH4 ガス、およびN2 Oガスを
プロセスチャンバー202に供給できるようになってい
る。電力供給部203は、プロセスチャンバー202に
高周波電力等を供給できるように構成されており、排気
手段204は、弁V6 を介してプロセスチャンバー20
2内で処理済みのガスを排気するものである。
【0029】プロセスチャンバー202は、図4に示す
ように構成されている。図4中211は反応炉を示す。
反応炉211内には、サセプター212が載置されてい
る。サセプター212内には、ヒータ213が内蔵され
ており、サセプター212上に載置する被処理体214
を所定の温度に昇温できるようになっている。また、サ
セプター212上には、被処理体214を固定する固定
具215が設けられている。
【0030】被処理体214の上方には、ガス供給孔2
16を有する電極217が配置されており、電極217
は電力供給部203と電気的に接続されている。反応炉
211の頂部には、ガス供給部201と連通するガス供
給管218が設けられており、ガス供給部201から供
給されたガスが、ガス供給管218を通り、ガス供給孔
216を介して反応炉211内に流れ、被処理体214
と接触する。処理後のガスは、反応炉211の側壁に設
けられた排気管219を介して排気手段204に通じ
る。
【0031】上記構成を有する薄膜形成装置を用いて、
ゲート電極103および補助容量線107上に第1のゲ
ート絶縁膜111として厚さ3500オングストローム
の酸窒化シリコン(SiON)膜を形成する。このとき
の成膜は、シラン(SiH4)ガスを流量200scc
mで、亜酸化窒素(N2 O)ガスを流量1200scc
mで、窒素(N2 )ガスを流量4000sccmで反応
炉211内に導入すると共に、反応炉内を圧力1.2T
orrに維持し、1300Wの高周波電力を供給して行
う。
【0032】次いで、ゲート電極103、走査線10
5、補助容量線107、および第1のゲート絶縁膜11
1が配設されたガラス基板100を反応炉211のサセ
プター212上に載置し、反応ガスとしてSiH4 ガス
を流量200sccmで、アンモニア(NH3 )ガスを
流量1000sccmで、N2 ガスを流量7000sc
cmで反応炉内に導入すると共に、反応炉内を1.2T
orrに維持し、さらにガラス基板の温度をヒーター2
13により加熱して330℃まで上昇させる。そして、
電力供給部203から1300Wの高周波電力を供給
し、これによりSiH4 ガスおよびNH3 ガスをプラズ
マ励起させてSiNx を第2のゲート絶縁膜113とし
て厚さ500オングストロームで形成する。
【0033】次いで、反応ガスを流量500sccmの
SiH4 ガス、流量2800sccmの水素(H2 )ガ
スに切り換えて反応炉内に導入すると共に反応炉内を
3.0Torrに維持し、ガラス基板の温度を330℃
に制御し、さらに150Wの高周波電力を供給して、第
2のゲート絶縁膜113上に厚さ500オングストロー
ムのa−Si:H薄膜121を形成する。
【0034】次いで、反応ガスとして流量350scc
mのSiH4 ガス、流量2800sccmのNH3
ス、キャリアガスとして流量3500sccmのN2
スを反応炉内に導入すると共に反応炉内を3.5Tor
rに維持し、ガラス基板の温度を330℃に制御し、さ
らに1700Wの高周波電力を供給して、厚さ3000
オングストロームのSiNx 膜131を形成する。
【0035】次いで、反応ガスとして流量500scc
mのSiH4 ガス、流量2500sccmのNH3
ス、キャリアガスとして流量3500sccmのN2
ス、さらに流量1200sccmのN2 Oガスを反応炉
内に導入すると共に反応炉内を3.5Torrに維持
し、ガラス基板の温度を330℃に制御し、さらに14
00Wの高周波電力を供給して、厚さ100オングスト
ロームのSiNxy 膜135を形成する。
【0036】このように形成されたSiNxy 膜13
5の酸素含有量をXPS(X線光電子分光)により測定
したところ、50 atomic %以上である53 atomic %
であった。また、SiNxy 膜135の表面から10
0オングストロームまでは酸素原子が検出されたが、表
面から200オングストロームを超えると実質的に酸素
原子は検出されなかった。
【0037】このようにして、図2(B)に示すよう
に、第1のゲート絶縁膜111としてシリコン酸化膜を
含むガラス基板100上にSiNx からなる第2のゲー
ト絶縁膜113、a−Si:H薄膜121、SiNx
131、およびSiNxy 膜135の4層を連続して
形成した後、反応炉内を減圧し、排出手段204により
ガスを排出する。
【0038】その後、SiNxy 膜135上にクレゾ
ール・ノボラック系レジンを主体とするフォトレジスト
をスピンコーターを用いて塗布してレジスト膜を形成
し、ゲート電極103をマスクとしてガラス基板100
の裏側から光を照射し、さらにガラス基板100正面か
らマスクを介して光を照射することにより、レジスト膜
を感光させ、図2(C)に示すように、ゲート電極10
3に対応する領域のレジスト膜139を残し、SiNx
131およびSiNxy 135をレジスト膜139を
マスクとしてパターニングし、第1のチャネル保護膜1
33および第2のチャネル保護膜137を形成する。
【0039】次いで、図2(D)に示すように、第1の
チャネル保護膜133および第2のチャネル保護膜13
7上のレジスト膜139を剥離液により除去する。ま
た、a−Si:H薄膜121表面を希フッ酸液中で洗浄
した後、n+ a−Si:H薄膜140を形成する。な
お、上記した洗浄に際し、第2のチャネル保護膜137
の膜厚によっては、第2のチャネル保護膜137全体が
除去されることがあるが、第2のチャネル保護膜137
は残存しても、除去されてもかまわない。しかしなが
ら、第2のチャネル保護膜137の誘電率は4程度であ
り、第1のチャネル保護膜133の誘電率が6程度であ
るのに対して小さい。このため、第1のチャネル保護膜
133および第2のチャネル保護膜137を介してソー
ス電極やドレイン電極とゲート電極との間で形成される
寄生容量をより軽減できるので、第2のチャネル保護膜
137は残存させる方が良い。
【0040】その後、図2(E)に示すように、n+ a
−Si:H薄膜141が島状に残存するようにパターニ
ングして島状のn+ a−Si:H薄膜141および半導
体薄膜123を形成し、さらにITO膜を形成し、パタ
ーニングして画素電極161を形成する。
【0041】最後に、図2(F)に示すように、この上
にアルミニウムを被着し、パターニングしてソース電極
155およびドレイン電極153をそれぞれ形成してア
クティブマトリクス型表示装置用アレイ基板101を作
製する。なお、ここでは、ソース電極155、ドレイン
電極153を形成する時に、島状のn+ a−Si:H薄
膜141も同時にパターニングして低抵抗半導体膜14
3,145とする。
【0042】上述したように、この実施例のアクティブ
マトリクス型表示装置用アレイ基板101のTFT15
9によれば、第2のチャネル保護膜137が53 atomi
c %の酸素を含有するSiNxy 135に基づいて構
成されるので、レジスト膜と良好な密着性が確保でき、
これにより所望形状の第1のチャネル保護膜133およ
び第2のチャネル保護膜137を形成することができ
る。この結果、各TFT159は寄生容量を充分に低減
させることができ、また各TFT159間で素子特性に
バラツキが生じることもない。
【0043】さらに、第2のチャネル保護膜137を構
成するSiNxy 135の膜厚が、特に100オング
ストロームに設定されているため、そのパターニング性
を損なうこともない。しかも、半導体薄膜123と接す
る第1のチャネル保護膜133は、半導体薄膜123近
傍の酸素濃度が2×1019atomic/cc以下の7×10
18atomic/ccであるため、半導体薄膜123に悪影響
を及ぼすことがなく、素子特性を劣化させることもな
い。
【0044】また、この実施例によれば、第1のチャネ
ル保護膜133および第2のチャネル保護膜137を構
成するSiNx 131およびSiNxy 135が同一
の反応炉内で連続して成膜されるため、生産性を大幅に
損なうこともない。
【0045】次に、本発明の半導体薄膜の製造方法の他
の実施例について説明する。なお、上記実施例における
同一部分は同一符号で説明する。図5は、本発明のアク
ティブマトリクス型表示装置用アレイ基板の一部を示す
正面図であり、図6(A)〜図6(F)は、図5の VIF
−VIF 線に沿う断面図であり、製造プロセスを説明する
ための図である。
【0046】このアクティブマトリクス型表示装置用ア
レイ基板101は、透明なガラス基板100上に複数本
のアルミニウムからなる信号線151と、この信号線1
51と直交する複数本のMo−Ta合金膜からなる走査
線105とがマトリクス状に配置され、信号線151と
走査線105とによって囲まれる領域内にITOからな
る透明な画素電極161が配置されている。信号線15
1と走査線105との交差部分には、走査線105自体
をゲート電極103(図6(F)参照)とした逆スタガ
構造のTFT159が配置されている。
【0047】このTFT159は、図6(F)に示すよ
うに、ゲート電極103上に形成されたSiON膜から
なる第1のゲート絶縁膜111と、SiNx 膜からなる
第2のゲート絶縁膜113と、第1のゲート絶縁膜11
1および第2のゲート絶縁膜113上に配置されるa−
Si:H薄膜からなる半導体薄膜123と、半導体薄膜
123上にゲート電極103に自己整合されたチャネル
保護膜133と、半導体薄膜123に低抵抗半導体膜1
43,145を介して電気的に接続されるソース電極1
55と、信号線151と一体化したドレイン電極153
とから主に構成されている。
【0048】チャネル保護膜133は、厚さ3000オ
ングストロームのSiNx 膜であり、その表層は酸素で
変成されてなる酸素変成領域136を備えている。この
酸素変成領域136は、チャネル保護膜133の最表層
から酸素濃度が徐々に低下し、約100オングストロー
ムの深さまで実質的に酸素を含有している。
【0049】また、このアクティブマトリクス型表示装
置用アレイ基板101は、透明なガラス基板100上
に、走査線105と略平行して配置され、走査線105
と同一材料のMo−Ta合金からなる補助容量線107
を備えており、補助容量線107と、補助容量線107
並びに第1および第2ゲートの絶縁膜111,113を
介して配置される画素電極161との間で補助容量(C
s)を形成している。
【0050】次に、このアクティブマトリクス型表示装
置用アレイ基板101の製造方法について図6(A)〜
図6(F)を参照して説明する。まず、図6(A)に示
すように、ガラス基板100の表面上にスパッタリング
によりMo−Ta合金膜を形成し、これを複数本のスト
ライプ状にパターンニングして一部をゲート電極103
となす走査線105(図1参照)並びに補助容量線10
7を形成する。次いで、CVDによる成膜を行う。
【0051】上記構成を有する薄膜形成装置を用いて、
ゲート電極103および補助容量線107上に第1のゲ
ート絶縁膜111として厚さ3500オングストローム
の酸窒化シリコン(SiON)膜を形成する。このとき
の成膜は、シラン(SiH4)ガスを流量200scc
mで、亜酸化窒素(N2 O)ガスを流量1200scc
mで、窒素(N2 )ガスを流量4000sccmで反応
炉211内に導入すると共に、反応炉内を圧力1.2T
orrに維持し、1300Wの高周波電力を供給して行
う。
【0052】次いで、ゲート電極103、走査線10
5、補助容量線107、および第1のゲート絶縁膜11
1が配設されたガラス基板100を反応炉211のサセ
プター212上に載置し、反応ガスとしてSiH4 ガス
を流量200sccmで、NH3 ガスを流量1000s
ccmで、N2 ガスを流量7000sccmで反応炉内
に導入すると共に、反応炉内を1.2Torrに維持
し、さらにガラス基板の温度をヒーター213により加
熱して330℃まで上昇させる。そして、電力供給部2
03から1300Wの高周波電力を供給し、これにより
SiH4 ガスおよびNH3 ガスをプラズマ励起させてS
iNx を第2のゲート絶縁膜113として厚さ500オ
ングストロームで形成する。
【0053】次いで、反応ガスを流量500sccmの
SiH4 ガス、流量2800sccmの水素(H2 )ガ
スに切り換えて反応炉内に導入すると共に反応炉内を
3.0Torrに維持し、ガラス基板の温度を330℃
に制御し、さらに150Wの高周波電力を供給して、第
2のゲート絶縁膜113上に厚さ500オングストロー
ムのa−Si:H薄膜121を形成する。
【0054】次いで、反応ガスとして流量350scc
mのSiH4 ガス、流量2800sccmのNH3
ス、キャリアガスとして流量3500sccmのN2
スを反応炉内に導入すると共に反応炉内を3.5Tor
rに維持し、ガラス基板の温度を330℃に制御し、さ
らに1700Wの高周波電力を供給して、厚さ3000
オングストロームのSiNx 膜131を形成する。
【0055】次いで、ガラス基板と電極との間の距離を
25mmに設定し、反応ガスとして流量1000scc
mのN2 Oガスを反応炉内に導入し、その状態で10秒
間保持する。同時に、圧力を1.5Torrに調整す
る。次いで、これに1300Wの高周波電力を供給し
て、N2 Oプラズマを発生させてこのN2 Oプラズマに
よりSiNx 膜131の表面を酸化してSiNxy
らなる酸素変成領域136を形成する。なお、チャネル
保護膜となるSiNx 膜の酸化時間は5秒以上とし、反
応炉内は1.5Torrに維持する。
【0056】このように酸化されたSiNx 膜131の
表層部分の酸素含有量をXPS(X線光電子分光)によ
り測定したところ、50 atomic %以上である53 ato
mic%であった。また、SiNx 膜131の表面(主表
面)から100オングストロームまでは酸素原子が検出
されたが、表面から200オングストロームを超えると
実質的に酸素原子は検出されなかった。
【0057】このようにして、図6(B)に示すよう
に、第1のゲート絶縁膜111としてシリコン酸化膜を
含むガラス基板100上にSiNx からなる第2のゲー
ト絶縁膜113、a−Si:H薄膜121、およびSi
x 膜131の3層を連続して形成し、SiNx 膜13
1の表層部分をN2 Oプラズマで酸化して酸素変成領域
136を形成した後、反応炉内を減圧し、排出手段20
4によりガスを排出する。
【0058】その後、酸素変成領域136上にクレゾー
ル・ノボラック系レジンを主体とするフォトレジストを
スピンコーターを用いて塗布してレジスト膜を形成し、
ゲート電極103をマスクとしてガラス基板100の裏
側から光を照射し、さらにガラス基板100正面からマ
スクを介して光を照射することにより、レジスト膜を感
光させ、図6(C)に示すように、ゲート電極103に
対応する領域のレジスト膜139を残し、SiNx 13
1をレジスト膜139をマスクとしてパターニングし、
チャネル保護膜133を形成する。
【0059】次いで、図6(D)に示すように、チャネ
ル保護膜133上のレジスト膜139を剥離液により除
去する。また、a−Si:H薄膜121表面を希フッ酸
液中で洗浄した後、n+ a−Si:H薄膜140を形成
する。なお、上記した洗浄に際し、チャネル保護膜13
3もエッチングされて、場合によっては酸素変成領域1
36が除去されることがあるが、酸素変成領域136は
残存しても、除去されてもかまわない。
【0060】その後、図6(E)に示すように、n+ a
−Si:H薄膜141が島状に残存するようにパターニ
ングして島状のn+ a−Si:H薄膜141および半導
体薄膜123を形成し、さらにITO膜を形成し、パタ
ーニングして画素電極161を形成する。
【0061】最後に、図6(F)に示すように、この上
にモリブデン、アルミニウム、モリブデンを順次被着
し、パターニングしてソース電極155およびドレイン
電極153をそれぞれ形成してアクティブマトリクス型
表示装置用アレイ基板101を作製する。なお、ここで
は、ソース電極155、ドレイン電極153を形成する
時に、島状のn+ a−Si:H薄膜141も同時にパタ
ーニングして低抵抗半導体膜143,145とする。
【0062】上述したように、この実施例のアクティブ
マトリクス型表示装置用アレイ基板101のTFT15
9によれば、SiNx 膜131の表層部分が酸素変成領
域136を備えているため、レジスト膜と良好な密着性
が確保でき、これにより所望形状のチャネル保護膜13
3を形成することができる。この結果、各TFT159
は寄生容量を充分に低減させることができ、また各TF
T159間で素子特性にバラツキが生じることもない。
【0063】また、この実施例のアクティブマトリクス
型表示装置用アレイ基板101では、SiNx 131の
表層部分を酸素で変成することで酸素変成領域136を
形成している。このアレイ基板は、上記実施例のアクテ
ィブマトリクス型表示装置用アレイ基板101と同等で
あり、プロセス制御が容易である利点を有している。
【0064】さらに、酸素変成領域136が、特に10
0オングストロームに設定されているため、そのパター
ニング性を損なうこともない。しかも、半導体薄膜12
3と接する第1のチャネル保護膜133は、半導体薄膜
123近傍の酸素濃度が2×1019atomic/cc以下の
7×1018atomic/ccであるため、半導体薄膜123
に悪影響を及ぼすことがなく、素子特性を劣化させるこ
ともない。
【0065】また、この実施例によれば、酸素変成領域
136がチャネル保護膜133を構成するSiNx 13
1と同一の反応炉内で連続して形成されるため、生産性
を大幅に損なうこともない。
【0066】なお、この実施例においては、酸素変成領
域136を形成する場合にN2 Oガスを用いているが、
この他にO2 ガス等のガスを用いても良い。上記各実施
例で作製されたアレイ基板101を用い、常法にしたが
ってスペーサを用いて所定の間隔をおいてアレイ基板1
01上方に対向基板を配置し、その基板間に液晶組成物
を注入し、基板端部を封止して液晶パネルを作製する。
この液晶パネルに駆動回路基板を電気的に接続すると共
に、必要に応じて液晶パネル外表面に偏光板を配置して
液晶表示装置を作製した。
【0067】上述した各実施例においては、本発明の半
導体装置を各表示画素のスイッチング素子として用いた
例について説明したが、本発明の半導体装置を駆動回路
部に適用しても良い。また、半導体薄膜としてa−S
i:H薄膜を用いた場合について説明したが、半導体薄
膜としてp−Si膜等の他の非単結晶シリコン薄膜を用
いても良い。
【0068】また、上述した各実施例においては、半導
体薄膜123とソース電極153、ドレイン電極155
とのオーム接触を得るために、半導体薄膜123とソー
ス電極153、ドレイン電極155との間に低抵抗半導
体膜143,145を介在させる構成としたが、チャネ
ル保護膜133をマスクとして、リン(P)等の不純物
イオンをイオン注入し、これにより半導体薄膜123中
にソース・ドレイン領域を形成しても良い。
【0069】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
チャネル保護膜の最表層がパターニングの際に酸素を含
有しているので、チャネル保護膜のパターニングに際し
て使用されるレジスト膜との間の密着性が向上し、正確
にチャネル保護膜のパターニングを行うことができ、こ
れにより素子間においてバラツキなく所望の特性を有す
る半導体装置を歩留まり良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の一部を示す正面図。
【図2】(A)〜(F)は図2に示す半導体装置の製造
プロセスを説明するための断面図。
【図3】本発明の半導体装置の製造方法に使用する薄膜
形成装置の概略図。
【図4】図3に示す装置の一部を示す説明図。
【図5】本発明の半導体装置の一部を示す正面図。
【図6】(A)〜(F)は図5に示す半導体装置の製造
プロセスを説明するための断面図。
【図7】従来の半導体装置の一部を示す断面図。
【符号の説明】
100…ガラス基板、101…表示装置用アレイ基板、
103…ゲート電極、105…走査線、107…補助容
量線、111…第1のゲート絶縁膜、113…第2のゲ
ート絶縁膜、121…a−Si:H薄膜、123…半導
体薄膜、131…SiNx 膜、133…第1のチャネル
保護膜、135…SiNxy 膜、136…酸素変成領
域、137…第2のチャネル保護膜、139…レジスト
膜、140,141…n+ a−Si:H薄膜、143,
145…低抵抗半導体膜、151…信号線、153…ド
レイン電極、155…ソース電極、159…TFT、1
61…画素電極、201…ガス供給部、202…プロセ
スチャンバー、203…電力供給部、204…排気手
段、211…反応炉、212…サセプター、213…ヒ
ータ、214…被処理体、216…ガス供給孔、217
…電極、218…ガス供給管、219…排気管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土肥 孝好 兵庫県姫路市余部区上余部50番地 株式会 社東芝姫路工場内

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁性材料からなる基板と、 前記基板上に形成されたゲート電極と、 前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を介して形成された珪
    化物半導体からなる薄膜と、 前記薄膜上に形成され、対向する2つの主表面を有する
    保護膜と、 前記薄膜と電気的に接続するように形成されたソース電
    極およびドレイン電極とを具備し、 前記保護膜の前記2つの主表面のうちの第1の主表面が
    前記薄膜と接触しており、前記保護膜の第2の主表面近
    傍の領域は酸素を含有することを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 前記保護膜の第1の主表面近傍の領域は
    実質的に酸素を含有しない請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記保護膜は、窒化シリコン層および酸
    素含有窒化シリコン層を含み、前記窒化シリコン層が第
    1の主表面を構成し、前記酸素含有窒化シリコン層が第
    2の主表面を構成する請求項1記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記保護膜は、窒化シリコンで構成さ
    れ、前記第2の主表面近傍の領域が酸素で変成されてい
    る請求項1記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記第2の主表面近傍の領域は、前記第
    2の主表面から約300オングストローム以下の深さの
    領域である請求項1記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】絶縁性材料からなる基板上に珪化物半導体
    からなる薄膜を形成する工程と、 対向する2つの主表面を有しており、前記2つの主表面
    のうちの第1の主表面が前記薄膜と接触し、第2の主表
    面近傍の領域に酸素を含有する保護膜を形成する工程
    と、 前記保護膜を所望の形状にパターニングする工程と、を
    具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】絶縁性材料からなる基板上にゲート電極を
    形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を介して珪化
    物半導体からなる薄膜を形成する工程と、 対向する2つの主表面を有しており、前記2つの主表面
    のうちの第1の主表面が前記薄膜と接触し、第2の主表
    面近傍の領域に酸素を含有する保護膜を前記薄膜上に形
    成する工程と、 前記薄膜と電気的に接続するようにソース電極およびド
    レイン電極を形成する工程と、を具備することを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 保護膜を薄膜上に形成する工程は、前記
    薄膜上に第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の絶
    縁膜上に酸素を含有する第2の絶縁膜を形成する工程
    と、前記第1および第2の絶縁膜をパターニングする工
    程とを含む請求項7記載の方法。
  9. 【請求項9】 保護膜を薄膜上に形成する工程は、前記
    薄膜上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜の表面に
    酸化処理を施す工程と、前記絶縁膜をパターニングする
    工程とを含む請求項7記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記酸化処理は、前記絶縁膜を前記薄
    膜上に形成した後に、前記絶縁膜を大気に晒すことなく
    実質的に連続して行われる請求項9記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記第1の主表面近傍の領域は実質的
    に酸素を含有しない請求項7記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記第2の主表面近傍の領域は、前記
    第2の主表面から約300オングストローム以下の深さ
    の領域である請求項7記載の方法。
  13. 【請求項13】 絶縁性材料からなる基板上にゲート電
    極を形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を介して
    珪化物半導体からなる薄膜を形成する工程と、 前記薄膜上に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜にN2 Oガスを用いた酸化処理を施して、対
    向する2つの主表面を有しており、前記2つの主表面の
    うちの第1の主表面が前記薄膜と接触し、第2の主表面
    近傍の領域に酸素を含有する保護膜を形成する工程と、 前記薄膜と電気的に接続するようにソース電極およびド
    レイン電極を形成する工程と、を具備することを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  14. 【請求項14】 前記珪化物半導体が、非晶質シリコ
    ン、微結晶シリコン、および多結晶シリコンからなる群
    より選ばれたものである請求項13記載の方法。
  15. 【請求項15】 前記絶縁膜を前記ゲート電極に自己整
    合させてパターニングする工程をさらに具備する請求項
    13記載の方法。
  16. 【請求項16】 前記酸化処理は、前記絶縁膜を前記薄
    膜上に形成した後に、前記絶縁膜を大気に晒すことなく
    実質的に連続して行われる請求項13記載の方法。
  17. 【請求項17】 前記第1の主表面近傍の領域は実質的
    に酸素を含有しない請求項13記載の方法。
  18. 【請求項18】 前記第2の主表面近傍の領域は、前記
    第2の主表面から約300オングストローム以下の深さ
    の領域である請求項13記載の方法。
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