JP2976483B2 - 液晶表示素子用薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
液晶表示素子用薄膜トランジスタの製造方法Info
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Description
ド構造の液晶表示素子用薄膜トランジスタの製造方法に
関し、特に、パッシベーション膜を有する液晶表示素子
用薄膜トランジスタの製造方法に関する。
チング素子を有するアクティブマトリックス型のものが
多くなりつつある。この薄膜トランジスタとしては、低
温において大面積のガラス基板上に形成できるアモルフ
ァスシリコン型のものが一般的に使用されている。更
に、このアモルファスシリコン薄膜トランジスタ(a−
SiTFT)としては、ゲート電極が下層に形成され、ソー
ス・ドレイン電極が上層に設けられた所謂逆スタガード
構造のものが多く使用されている。
例(JAPAN DISPLAY'89予稿集、516頁、Figure4参照)を
示す断面図である。
デン(Mo)及びタンタル(Ta)の合金(アロイ)からな
るゲート電極2が選択的に形成されている。また、この
ゲート電極2及びガラス基板1を被覆するようにして、
SiOX膜(シリコン酸化膜)からなるゲート酸化膜3が被
着されている。ゲート電極2の直上域のゲート酸化膜3
上にはアモルファスシリコン膜4及びN+型アモルファス
シリコン膜5が選択的に形成されている。また、ゲート
電極2の直上域を除く領域のゲート酸化膜3上にはITO
(Indium Tin Oxide)からなる表示電極6が選択的に形
成されている。そして、全面にMo膜7a及びAl膜8を順次
被着した後、エッチング加工によりMo膜7a及びAl膜8を
選択的に除去することにより、その一方が表示電極6に
接続される1対のソース・ドレイン電極(Mo膜7a及びAl
膜8)がパターン形成されている。また、前記ソース・
ドレイン電極間(ゲート電極2の直上域)のN+型アモル
ファスシリコン膜5を除去することにより、ソース・ド
レイン領域(N+型アモルファスシリコン膜5)がパター
ン形成されている。更に、表示電極6を除く領域にはパ
ッシベーション膜としてSiNX膜(シリコン窒化膜)9が
被着されている。
子用薄膜トランジスタにおいては、ゲート電極と相対す
るソース・ドレイン電極間の所謂バックチャネル領域は
基板の上面側に形成されるため、パッシベーション膜と
してはNaイオンに対してバリア性を有するSiNX膜9が使
用される場合が多い。
ランジスタにおいては、水素を多量に含有するノンドー
プアモルファスシリコン膜4上にSiNX膜9を形成した場
合、アモルファスシリコン膜4のバックチャネル領域側
に固定電荷が発生しやすい。そして、このような固定電
荷の発生により、ソース・ドレイン領域間のOFF電流が
増加したり、ON電流のスレッショホールド電圧が変化す
ると、トランジスタ特性が変化してしまうという問題点
がある。
て、トランジスタ特性の安定性が優れた液晶表示素子用
薄膜トランジスタの製造方法を提供することを目的とす
る。
方法は、ガラス基板上にゲート電極が下層、ソース・ド
レイン電極が上層となる逆スタガード構造で設けられた
液晶表示素子用薄膜トランジスタの製造方法において、
前記ガラス基板上にゲート電極を選択的に形成する工程
と、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する工程
と、前記ゲート絶縁膜上に下層のノンドープアモルファ
スシリコン膜及び上層の不純物ドープアモルファスシリ
コン膜を選択的に形成する工程と、前記ゲート電極の直
上域を間に挟んで対向する領域上にソースドレイン電極
膜を選択的に形成する工程と、前記ゲート電極の直上域
の前記不純物ドープアモルファスシリコン膜を選択的に
除去する工程と、少なくとも前記ゲート電極上の前記ノ
ンドープアモルファスシリコン膜上及び前記ソースドレ
イン電極膜上を被覆するようにB2O3とSiO2とを含むボロ
シリケート膜を形成する工程とを有することを特徴とす
る。
示素子用薄膜トランジスタのパッシベーション膜として
ボロシリケート膜(BSG膜)を使用する。このため、ソ
ース・ドレイン電極間のアモルファスシリコン膜上には
前記BSG膜が被着されている。この場合、従来のSiNX膜
とは異なって、不純物の拡散等により前記BSG膜と前記
アモルファスシリコン膜との界面に形成される準位が前
記BSG膜に含まれるボロンの作用により補償される。こ
のため、アモルファスシリコン膜のバックチャネル領域
側における固定電荷の発生を抑制でき、ソース・ドレイ
ン領域間のOFF電流の増加及びON電流のスレッショホー
ルド電圧の変化を低減できるので、トランジスタ特性の
安定性を向上させることができる。即ち、BSG膜はアモ
ルファスシリコンを使用した液晶表示素子用薄膜トラン
ジスタのパッシベーション膜として極めて優れている。
て、前記BSG膜及びこのBSG膜上に被着されたシリコン窒
化膜(SiNX膜)の積層体からなるものを使用すると、Na
イオンに対するバリア性を向上させることができ、より
一層安定した素子を得ることができる。
説明する。
薄膜トランジスタを示す断面図である。
えば約1500Åのクロム(Cr)膜を被着した後、このCr膜
を選択的に除去することによりゲート電極2がパターン
形成されている。このゲート電極2及びガラス基板1を
被覆するようにしてプラズマCVDにより膜厚が例えば約3
000ÅのSiNX膜からなるゲート酸化膜3が被着されてい
る。ゲート酸化膜3上には膜厚が例えば約3000Åのノン
ドープアモルファスシリコン膜4と、膜厚が例えば約30
0ÅのN+型アモルファスシリコン膜5とが積層形成され
ている。このアモルファスシリコン膜4及びN+型アモル
ファスシリコン膜5は、ゲート電極2の直上域とその周
辺からなるトランジスタ形成領域を残して、その外の部
分がエッチングにより選択的に除去されている。また、
ゲート電極2の近傍を除く領域のゲート絶縁膜3上には
ITOからなる表示電極6が選択的に形成されている。そ
して、全面に膜厚が例えば約1000ÅのCr膜7と、膜厚が
例えば約5000ÅのAl膜8とを順次積層させて被着した
後、エッチング加工によりCr膜7及びAl膜8を選択的に
除去することにより、その一方が表示電極6に接続され
る1対のソース・ドレイン電極(Cr膜7及びAl膜8)が
パターン形成されている。また、このソース・ドレイン
電極間の領域(ゲート電極2の直上域)のN+型アモルフ
ァスシリコン膜5を除去することにより、このソース・
ドレイン電極とアモルファスシリコン膜4との間にソー
ス・ドレイン領域(N+型アモルファスシリコン膜5)が
パターン形成されている。更に、ゲート電極2及びソー
ス・ドレイン電極部分を覆うようにして、パッシベーシ
ョン膜として膜厚が例えば約7000Åのボロシリケート膜
(BSG膜)10が被着されている。このBSG膜10は、プラズ
マCVDを使用して、ジボランとシランと酸素との混合ガ
スを分解することにより全面に形成した後、エッチング
により表示電極6上のBSG膜10を選択的に除去すること
により形成されている。
タにおいては、従来のようなSiNX膜からなるパッシベー
ション膜を使用する場合とは異なり、OFF電流の増加及
びON電流のスレッショホールド電圧のシフトが見られな
い。即ち、従来の場合、ソース・ドレイン電極間のバッ
クチャネル領域のアモルファスシリコン膜とSiNX膜との
接合により固定電荷が発生しやすくなり、その影響がバ
ックチャネル領域側に現われるものと考えられる。特
に、N+型アモルファスシリコン膜をエッチングにより除
去する際のリンの残留物又はSiNX膜に含まれる窒素がア
モルファスシリコン膜の表面に拡散すると、これらの不
純物がアモルファスシリコン膜とSiNX膜との界面におい
て準位を形成するため、上述の固定電荷が発生すると考
えられる。また、プラズマCVDにより250乃至300℃の温
度において形成されたアモルファスシリコン膜、SiN
X膜、SiOX膜、PSG膜、BSG膜及びSiON膜等には5乃至20
重量%という多量の水素が含まれており、この水素には
不純物の拡散及び準位の形成を容易にする作用があると
考えられている。
ァスシリコン膜4との界面に形成される準位がBSG膜10
に含まれるボロンの作用により補償される。このため、
アモルファスシリコン膜4のバックチャネル領域側に固
定電荷が発生しにくくなり、トランジスタ特性の安定性
を向上させることができる。また、補償のために不純物
を単にドープした膜に比べ、膜質及び成膜を制御しやす
いBSG膜としたので、ボロンの作用を熱的にも安定に寄
与させることができるため、より高安定な特性が得られ
る。即ち、BSG膜はアモルファスシリコンを使用した液
晶表示素子用薄膜トランジスタのパッシベーション膜と
して極めて優れている。
薄膜トランジスタを示す断面図である。第2図において
第1図と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な
説明は省略する。
厚が例えば約500ÅのBSG膜10が形成され、このBSG膜10
上に膜厚が例えば約5000ÅのSiNX膜11が形成されてい
る。このように、BSG膜10及びSiNX膜11からなる2層構
造のパッシベーション膜の場合、第1の実施例と同様の
効果が得られると共に、SiNX膜11によりNaイオンに対す
るバリア性を増強することができるので、より一層安定
性が優れた素子を実現することができる。
薄膜トランジスタを示す断面図である。第3図において
第2図と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な
説明は省略する。
Åであって液晶表示素子の端子部(図示せず)を除く全
面に形成されている。従って、第1の実施例と同様の効
果が得られると共に、BSG膜10により表示電極6を被覆
することができるため、プロセスコンタミネーションに
より液晶中に不純物が混入して素子の信頼性が低下する
ことを防止できる。
造を有する液晶表示素子用薄膜トランジスタの製造方法
において、ソース・ドレイン電極間のアモルファスシリ
コン膜上にパッシベーション膜としてボロシリケート膜
を設けたから、前記ボロシリケート膜に含まれるボロン
の作用により前記アモルファスシリコン膜のバックチャ
ネル領域側に固定電荷が発生することを抑制できる。従
って、ソース・ドレイン領域間のOFF電流の増加及びON
電流のスレッショホールド電圧の変化を低減することが
できるので、本発明に係る液晶表示素子用薄膜トランジ
スタの製造方法はトランジスタ特性の安定性が極めて優
れている。
膜トランジスタを示す断面図、第2図は本発明の第2の
実施例に係る液晶表示素子用薄膜トランジスタを示す断
面図、第3図は本発明の第3の実施例に係る液晶表示素
子用薄膜トランジスタを示す断面図、第4図は従来の液
晶表示素子用薄膜トランジスタを示す断面図である。 1;ガラス基板、2;ゲート電極、3;ゲート絶縁膜、4;アモ
ルファスシリコン膜、5;N+型アモルファスシリコン膜、
6;表示電極、7;Cr膜、7a;Mo膜、8;Al膜、9,11;SiNX膜、
10;BSG膜
Claims (2)
- 【請求項1】ガラス基板上にゲート電極が下層、ソース
・ドレイン電極が上層となる逆スタガード構造で設けら
れた液晶表示素子用薄膜トランジスタの製造方法におい
て、前記ガラス基板上にゲート電極を選択的に形成する
工程と、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する工
程と、前記ゲート絶縁膜上に下層のノンドープアモルフ
ァスシリコン膜及び上層の不純物ドープアモルファスシ
リコン膜を選択的に形成する工程と、前記ゲート電極の
直上域を間に挟んで対向する領域上にソースドレイン電
極膜を選択的に形成する工程と、前記ゲート電極の直上
域の前記不純物ドープアモルファスシリコン膜を選択的
に除去する工程と、少なくとも前記ゲート電極上の前記
ノンドープアモルファスシリコン膜上及び前記ソースド
レイン電極膜上を被覆するようにB2O3とSiO2とを含むボ
ロシリケート膜を形成する工程とを有することを特徴と
する液晶表示素子用薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項2】前記ボロシリケート膜上にシリコン窒化膜
を形成する工程を有することを特徴とする請求項1に記
載の液晶表示素子用薄膜トランジスタの製造方法。
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