JP3426063B2 - Liquid crystal display device and manufacturing method thereof - Google Patents
Liquid crystal display device and manufacturing method thereofInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、チャネル領域が形
成される活性層がポリシリコン層で形成された薄膜トラ
ンジスタ（以下、「ポリシリコンＴＦＴ」という。）及
び画素部を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置
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 an active matrix type liquid crystal display device having a thin film transistor (hereinafter referred to as "polysilicon TFT") in which an active layer in which a channel region is formed is a polysilicon layer and a pixel portion. And a manufacturing method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ポリシリコンＴＦＴにおいては、非晶質
シリコン層を活性層に用いたＴＦＴに比べ、キャリアの
実効移動度が大きく、より高精細の液晶表示装置を製造
できるという利点がある。尚、液晶表示装置は、液晶表
示装置の構成図である図５に示すように、ＴＦＴ部２０
及び画素部２１を有している。2. Description of the Related Art A polysilicon TFT has an advantage that a carrier having a higher effective mobility and a finer liquid crystal display device can be manufactured as compared with a TFT using an amorphous silicon layer as an active layer. It should be noted that the liquid crystal display device has a TFT section 20 as shown in FIG. 5, which is a configuration diagram of the liquid crystal display device.
And a pixel portion 21.
【０００３】しかし、更に高精細で且つドライバ回路を
薄膜トランジスタで形成し、同一基板上に搭載させるた
めには、ポリシリコン層中には多数のトラップが存在す
るため、ポリシリコンＴＦＴのしきい値電圧ＶTHが大き
くなったり、高移動度が得られないという問題があるた
め、ポリシリコン層の膜質を向上させる必要がある。However, in order to form a driver circuit with thin film transistors with higher precision and to mount the driver circuit on the same substrate, a large number of traps exist in the polysilicon layer. Since there is a problem that V TH becomes large and high mobility cannot be obtained, it is necessary to improve the film quality of the polysilicon layer.
【０００４】上記のトラップの密度を減少させるため
に、従来は以下のようなポリシリコン層に水素を拡散さ
せてトラップを終端させる方法が取られてきた。In order to reduce the trap density, the following method has been conventionally used to terminate hydrogen by diffusing hydrogen into a polysilicon layer.
【０００５】まず、第１の方法（特開昭６０−１３６２
５９号公報に記載）では、図４に示すように、石英基板
１上に厚さが１００〜１０００Åのポリシリコン層２を
形成し、その上にゲート絶縁膜３として、シリコン酸化
膜を形成する。次に、不純物をドープしたポリシリコン
膜でゲート電極４を形成した後、全面にＰＳＧ膜７を形
成する。First, the first method (Japanese Patent Laid-Open No. 60-1362).
59), a polysilicon layer 2 having a thickness of 100 to 1000 Å is formed on a quartz substrate 1, and a silicon oxide film is formed as a gate insulating film 3 thereon, as shown in FIG. . Next, after the gate electrode 4 is formed of the impurity-doped polysilicon film, the PSG film 7 is formed on the entire surface.
【０００６】次に、１０００℃程度の高温熱処理を行
い、ＰＳＧ膜７中に含まれるリンをポリシリコン層２に
熱拡散させることにより、ｎ+層からなるソース領域５
及びドレイン領域６を形成する。次に、ＰＳＧ膜７をエ
ッチングし、コンタクトホール８を形成し、該コンタク
トホール８にアルミ電極９を形成する。Next, a high temperature heat treatment at about 1000 ° C. is performed to thermally diffuse the phosphorus contained in the PSG film 7 into the polysilicon layer 2 to form the source region 5 consisting of the n + layer.
And the drain region 6 is formed. Next, the PSG film 7 is etched to form a contact hole 8, and an aluminum electrode 9 is formed in the contact hole 8.
【０００７】その後、例えば、ＳｉＨ4とＮＨ3との混合
ガスを反応ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により窒
化シリコン膜１１を全面に被着形成する。その後、３０
０〜５００℃、例えば４００℃で所定時間（１〜８時間
程度、長い程特性は向上する。）アニールする。この
際、上記工程で形成された窒化シリコン膜１１は、ＴＦ
Ｔのパッシベーション膜としての役割とともに、ポリシ
リコン層２中のトラップを終端させるための水素の供給
源としての役割も果している。After that, for example, a silicon nitride film 11 is formed on the entire surface by plasma CVD using a mixed gas of SiH 4 and NH 3 as a reaction gas. Then 30
Annealing is performed at 0 to 500 ° C., for example, 400 ° C. for a predetermined time (about 1 to 8 hours, the longer the time, the better the characteristics). At this time, the silicon nitride film 11 formed in the above process is
Along with the role of T as a passivation film, it also serves as a hydrogen supply source for terminating the trap in the polysilicon layer 2.
【０００８】この方法により、しきい値電圧は下がり、
実効移動度は上がり、ＴＦＴ特性を向上させている。
尚、図４は一の従来の液晶表示装置の一部断面図であ
る。By this method, the threshold voltage is lowered,
The effective mobility is increased and the TFT characteristics are improved.
Incidentally, FIG. 4 is a partial cross-sectional view of one conventional liquid crystal display device.
【０００９】また、特開平３−９５９７０号公報には、
水素化処理を行った後、水素を含有したＳｉＮ膜やＳｉ
ＯＮ膜からなるパッシベーション膜を形成する技術にお
いて、このパッシベーション膜からの水素の影響を防止
するため、層間絶縁膜の膜厚を厚く形成するという技術
が開示されている。その工程として、ソース／ドレイン
領域形成、プラズマ水素化処理、層間絶縁膜形成、アル
ミ電極形成及びパッシベーション膜形成を順次行ってい
る。Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-95970,
After hydrogenation, SiN film or Si containing hydrogen
In the technique of forming a passivation film made of an ON film, a technique of forming a thick interlayer insulating film in order to prevent the influence of hydrogen from the passivation film is disclosed. As the process, source / drain region formation, plasma hydrogenation treatment, interlayer insulating film formation, aluminum electrode formation, and passivation film formation are sequentially performed.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
層間絶縁膜及びパッシベーション膜の形成前にＴＦＴの
水素化処理を行う場合、その水素化処理でＴＦＴの特性
を決めるが、その後の層間絶縁膜及びパッシベーション
膜の形成時の熱処理により、水素化処理によるポリシリ
コン層中の水素が外に放出されることや、パッシベーシ
ョン膜の形成後の熱処理により、パッシベーション膜中
からの水素の拡散による影響で特性が変動する可能性が
ある。これを防止するためには層間絶縁膜を厚くする必
要があるが、コンタクトホールが深くなり、微細加工が
困難になる。However, when the hydrogenation treatment of the TFT is performed before the formation of the interlayer insulating film and the passivation film as described above, the characteristics of the TFT are determined by the hydrogenation treatment. Hydrogen in the polysilicon layer is released to the outside by the heat treatment during the formation of the film and the passivation film, and due to the diffusion of hydrogen from the passivation film due to the heat treatment after the formation of the passivation film. The characteristics may change. In order to prevent this, it is necessary to make the interlayer insulating film thick, but the contact hole becomes deep, which makes fine processing difficult.
【００１１】このため、パッシベーション膜形成後に水
素化処理を行う方法が、層間絶縁膜を厚くする必要もな
く水素化処理の効果も安定に保持できる。このパッシベ
ーション膜形成後に水素化処理する方法として、上述の
ようにＳｉＮ膜をパッシベーション膜として使用し水素
化処理を行う技術があるが、ＳｉＮ膜のパッシベーショ
ン膜はＴＦＴについては効果があるが、液晶表示装置の
ごとく光透過部を有する画素部がＴＦＴと近接して存在
するとパッシベーション膜の透過率も液晶表示装置の品
質に関係してくる。Therefore, the method of performing the hydrogenation treatment after forming the passivation film does not need to thicken the interlayer insulating film, and the effect of the hydrogenation treatment can be stably maintained. As a method of performing the hydrogenation treatment after forming the passivation film, there is a technique of performing the hydrogenation treatment by using the SiN film as the passivation film as described above. The passivation film of the SiN film is effective for the TFT, but the liquid crystal display When a pixel portion having a light-transmitting portion exists close to the TFT as in the device, the transmittance of the passivation film is also related to the quality of the liquid crystal display device.
【００１２】液晶表示装置に要求される透過率は可視光
の波長範囲４００〜８００ｎｍで、８０％以上であり、
１００％が最良である。しかし、ＳｉＮ膜の透過率は波
長４００ｎｍ付近では悪く、低温で形成できるプラズマ
窒化シリコン膜では、図２に示すように、５０％程度と
低い。従って、この場合、パッシベーション膜にプラズ
マ窒化シリコンを用いることはできない。The transmittance required for the liquid crystal display device is 80% or more in the visible light wavelength range of 400 to 800 nm.
100% is the best. However, the transmittance of the SiN film is poor near the wavelength of 400 nm, and the plasma silicon nitride film that can be formed at a low temperature has a low transmittance of about 50% as shown in FIG. Therefore, in this case, plasma silicon nitride cannot be used for the passivation film.
【００１３】また、液晶表示装置に用いるＴＦＴの水素
化処理に窒化シリコン膜を用いる場合、水素化処理の後
に、窒化シリコン膜を除去する工程が必要となるが、一
旦除去すると、その後の熱処理でポリシリコン層に入っ
た水素が抜けてしまう恐れがあり、また、耐湿性等の信
頼性の面で問題がある。Further, when a silicon nitride film is used for hydrogenation treatment of a TFT used in a liquid crystal display device, a step of removing the silicon nitride film is required after the hydrogenation treatment. There is a risk that hydrogen that has entered the polysilicon layer may escape, and there is a problem in terms of reliability such as moisture resistance.
【００１４】また、ＴＦＴ領域上に窒化シリコン膜を残
し、画素部の窒化シリコン膜を除去する方法では、画素
部の透過率は上がるが、窒化シリコンを除去する工程が
増え、また、窒化シリコン膜を均一に除去するのが困難
であり、段差部で光が乱反射する問題がある。Further, in the method of leaving the silicon nitride film on the TFT region and removing the silicon nitride film of the pixel portion, although the transmittance of the pixel portion is increased, the step of removing the silicon nitride is increased, and the silicon nitride film is also removed. Is difficult to remove uniformly, and there is a problem that light is diffusely reflected at the step portion.
【００１５】更に、プラズマＣＶＤ法等で堆積した窒化
シリコン膜は、一般的にストレスが大きく、また、堆積
後の熱処理中のストレス変動も大きいので、下層のＡｌ
等の金属配線のストレスマイグレーション等の信頼性上
の問題を引き起こすこともある。Further, the silicon nitride film deposited by the plasma CVD method or the like generally has a large stress, and the stress fluctuation during the heat treatment after the deposition is also large.
This may cause reliability problems such as stress migration of metal wiring.
【００１６】本発明は、水素化処理が行え、且つ、光透
過部での透過率も優れたパッシベーション膜を有する液
晶表示装置を提供することを目的とする。It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device having a passivation film which can be hydrogenated and has an excellent transmittance in the light transmitting portion.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置の
製造方法は、絶縁基板上に形成されたポリシリコン層
と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、を有する薄膜トラ
ンジスタ及び画素部を有する液晶表示装置の製造方法に
おいて、前記薄膜トランジスタを形成する工程と、該薄
膜トランジスタおよび画素部の上方に水素を含有した酸
化窒化シリコン膜を形成する工程と、前記酸化窒化シリ
コン膜の水素で前記チャネル領域と前記ソース領域及び
ドレイン領域とに水素化処理を施す熱処理を行う工程
と、を有しており、前記酸化窒化シリコン膜を形成する
工程において、少なくとも原料ガスに、ＮＨ 3 とＮ 2 Ｏと
を用い、ＮＨ 3 の流量とＮ 2 Ｏの流量との比を所定の値に
することによって、前記酸化窒化シリコン膜の屈折率ｎ
を１．６０≦ｎ≦１．９５の範囲にすることを特徴とす
るものである。According to a method of manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, a liquid crystal having a thin film transistor having a polysilicon layer formed on an insulating substrate, a gate insulating film, and a gate electrode, and a pixel portion. In a method for manufacturing a display device, the step of forming the thin film transistor, the step of forming a silicon oxynitride film containing hydrogen above the thin film transistor and the pixel portion, and the channel region and the hydrogen in the silicon oxynitride film and performing heat treatment to perform the hydrogen treatment on the source and drain regions, and have a, to form the silicon oxynitride film
In the process, NH 3 and N 2 O are added to at least the source gas.
To set the ratio of the flow rate of NH 3 and the flow rate of N 2 O to a predetermined value.
To obtain a refractive index n of the silicon oxynitride film.
Is set to a range of 1.60 ≦ n ≦ 1.95 .
【００１８】また、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、絶縁基板上に形成されたポリシリコン層と、ゲート
絶縁膜と、ゲート電極と、を有する薄膜トランジスタ及
び画素部を有する液晶表示装置の製造方法において、前
記ポリシリコン層に一導電型の不純物元素が添加された
ソース領域及びドレイン領域と、チャネル領域とを形成
する第１の工程と、ソース電極及びドレイン電極を形成
する第２の工程と、前記薄膜トランジスタと、前記画素
部と、前記ソース電極及びドレイン電極との上方に水素
を含有した酸化窒化シリコン膜を形成する第３の工程
と、前記第３の工程の後に、前記酸化窒化シリコン膜の
水素で前記チャネル領域と前記ソース領域及びドレイン
領域とに水素化処理を施す熱処理を行う第４の工程と、
を有すると共に、前記第１乃至第４の工程をこの順序で
順次行うものであり、前記酸化窒化シリコン膜を形成す
る工程において、少なくとも原料ガスに、ＮＨ 3 とＮ 2 Ｏ
とを用い、ＮＨ 3 の流量とＮ 2 Ｏの流量との比を所定の値
にすることによって、前記酸化窒化シリコン膜の屈折率
ｎを１．６０≦ｎ≦１．９５の範囲にすることを特徴と
するものである。Further, the method of manufacturing a liquid crystal display device of the present invention is a method of manufacturing a liquid crystal display device having a thin film transistor having a polysilicon layer formed on an insulating substrate, a gate insulating film, and a gate electrode, and a pixel portion. In the method, a first step of forming a source region and a drain region in which an impurity element of one conductivity type is added to the polysilicon layer and a channel region, and a second step of forming a source electrode and a drain electrode. A third step of forming a hydrogen-containing silicon oxynitride film above the thin film transistor , the pixel portion, the source electrode and the drain electrode, and the silicon oxynitride film after the third step. A fourth step of performing a heat treatment for hydrogenating the channel region and the source and drain regions with hydrogen,
And having the first to fourth steps in this order.
It is performed sequentially, and the silicon oxynitride film is formed.
In the process, at least the raw material gas contains NH 3 and N 2 O.
And the ratio of the flow rate of NH 3 and the flow rate of N 2 O to a predetermined value.
The refractive index of the silicon oxynitride film
It is characterized in that n is in the range of 1.60 ≦ n ≦ 1.95 .
【００１９】また、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、前記酸化窒化シリコン膜は、ＳｉＨ4とＮＨ3とＮ2
Ｏとの混合ガスから作製することを特徴とする液晶表示
装置の製造方法である。In the method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, the silicon oxynitride film is formed of SiH 4 , NH 3 and N 2.
It is a method of manufacturing a liquid crystal display device, which is characterized in that it is manufactured from a mixed gas with O.
【００２０】また、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、前記熱処理の温度が３００℃以上５００℃以下であ
ることを特徴とする、液晶表示装置の製造方法である。The method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention is the method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein the temperature of the heat treatment is 300 ° C. or more and 500 ° C. or less.
【００２１】また、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、前記第４の工程の後に、前記酸化窒化シリコン膜上
に前記薄膜トランジスタに接続する透明電極を形成する
第５の工程と、を有することを特徴とする液晶表示装置
の製造方法である。The method of manufacturing a liquid crystal display device of the present invention further comprises, after the fourth step, a fifth step of forming a transparent electrode connected to the thin film transistor on the silicon oxynitride film. And a method for manufacturing a liquid crystal display device.
【００２２】本発明の液晶表示装置は、絶縁基板上に形
成されたポリシリコン層と、ゲート絶縁膜と、ゲート電
極と、を備えた薄膜トランジスタと、画素部と、を有す
る液晶表示装置において、前記薄膜トランジスタの上方
と、前記画素部とには水素を含有した屈折率が１．６０
≦ｎ≦１．９５である酸化窒化シリコン膜がＮＨ 3 の流
量とＮ 2 Ｏの流量との比を所定の値にすることにより形
成され、前記酸化窒化シリコン膜形成後の熱処理によっ
て前記酸化窒化シリコン膜の水素を拡散させて前記薄膜
トランジスタの水素化処理が施されていると共に、前記
画素部の前記酸化窒化シリコン膜上に透明電極が形成さ
れていることを特徴とするものである。The liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device having a thin film transistor having a polysilicon layer formed on an insulating substrate, a gate insulating film, and a gate electrode, and a pixel portion. A refractive index containing hydrogen is 1.60 above the thin film transistor and in the pixel portion.
If the silicon oxynitride film with ≦ n ≦ 1.95 is NH 3 flow
The thin film is formed by adjusting the ratio between the amount of N 2 O and the flow rate of N 2 O to a predetermined value, and diffusing hydrogen in the silicon oxynitride film by heat treatment after forming the silicon oxynitride film.
The transistor is hydrogenated, and a transparent electrode is formed on the silicon oxynitride film in the pixel portion.
【００２３】また、本発明の液晶表示装置は、絶縁基板
上に形成されたポリシリコン層と、ゲート絶縁膜と、ゲ
ート電極と、を備えた薄膜トランジスタと、画素部と、
を有する液晶表示装置において、前記薄膜トランジスタ
はソース電極及びドレイン電極を有し、前記ソース電極
及びドレイン電極の上方に、前記薄膜トランジスタの全
面と前記画素部とを覆って水素を含有した屈折率が１．
６０≦ｎ≦１．９５である酸化窒化シリコン膜がＮＨ 3
の流量とＮ 2 Ｏの流量との比を所定の値にすることによ
り形成され、前記酸化窒化シリコン膜形成後の熱処理に
よって前記酸化窒化シリコン膜の水素を拡散させて前記
薄膜トランジスタの水素化処理が施されていると共に、
前記画素部の前記酸化窒化シリコン膜上に透明電極が形
成されていることを特徴とするものである。In addition, the liquid crystal display device of the present invention includes a thin film transistor having a polysilicon layer formed on an insulating substrate, a gate insulating film, and a gate electrode, a pixel portion,
In the liquid crystal display device having the above, the thin film transistor has a source electrode and a drain electrode, and a hydrogen-containing refractive index of 1. is provided above the source electrode and the drain electrode so as to cover the entire surface of the thin film transistor and the pixel portion .
The silicon oxynitride film with 60 ≦ n ≦ 1.95 is NH 3
By setting the ratio of the flow rate of N 2 O and the flow rate of N 2 O to a predetermined value.
Is formed by diffusion of hydrogen in the silicon oxynitride film by heat treatment after the formation of the silicon oxynitride film.
While the thin film transistor is being hydrogenated,
A transparent electrode is formed on the silicon oxynitride film of the pixel portion.
【００２４】また、本発明の液晶表示装置は、絶縁基板
上に形成されたポリシリコン層と、ゲート絶縁膜と、ゲ
ート電極と、を備えた薄膜トランジスタと、画素部と、
を有する液晶表示装置において、前記薄膜トランジスタ
はソース電極及びドレイン電極を有し、前記ソース電極
及びドレイン電極の上方に、前記薄膜トランジスタの全
面と前記画素部とを覆って水素を含有した屈折率が１．
６０≦ｎ≦１．９５である酸化窒化シリコン膜がＮＨ 3
の流量とＮ 2 Ｏの流量との比を所定の値にすることによ
り形成され、前記酸化窒化シリコン膜形成後の熱処理に
よって前記酸化窒化シリコン膜の水素を拡散させて前記
薄膜トランジスタの水素化処理が施されていると共に、
前記酸化窒化シリコン膜上に形成された透明電極が、前
記ソース電極またはドレイン電極上であって、前記酸化
窒化シリコン膜に設けた開孔部で前記薄膜トランジスタ
に接続していることを特徴とするものである。Further, the liquid crystal display device of the present invention includes a thin film transistor having a polysilicon layer formed on an insulating substrate, a gate insulating film, and a gate electrode, a pixel portion,
In the liquid crystal display device having the above-mentioned, the thin film transistor has a source electrode and a drain electrode, and the refractive index containing hydrogen is 1. above the source electrode and the drain electrode to cover the entire surface of the thin film transistor and the pixel portion .
The silicon oxynitride film with 60 ≦ n ≦ 1.95 is NH 3
By setting the ratio of the flow rate of N 2 O and the flow rate of N 2 O to a predetermined value.
Is formed by diffusion of hydrogen in the silicon oxynitride film by heat treatment after the formation of the silicon oxynitride film.
While the thin film transistor is being hydrogenated,
The transparent electrode formed on the silicon oxynitride film is on the source electrode or the drain electrode, and is connected to the thin film transistor through an opening provided in the silicon oxynitride film. Is.
【００２５】また、本発明の液晶表示装置は、前記酸化
窒化シリコン膜は波長範囲４００ｎｍ〜８００ｎｍにお
ける透過率が８０％以上であることを特徴とする液晶表
示装置である。Further, the liquid crystal display device of the present invention is characterized in that the silicon oxynitride film has a transmittance of 80% or more in a wavelength range of 400 nm to 800 nm.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態に基づい
て本発明について詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below based on the embodiments of the invention.
【００２７】図１は本発明の実施の形態の製造工程図で
あり、図２は酸化窒化シリコン膜と窒化シリコン膜の波
長と透過率との関係を示す図（酸化窒化シリコン膜：１
８００Å、窒化シリコン膜：２０００Å）であり、図３
は酸化窒化シリコン膜の屈折率と光の波長４００ｎｍの
透過率及び水素含有量との関係を示す図である。FIG. 1 is a manufacturing process diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a relationship between wavelength and transmittance of a silicon oxynitride film and a silicon nitride film (silicon oxynitride film: 1
800 Å, silicon nitride film: 2000 Å), as shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the refractive index of a silicon oxynitride film, the transmittance of light having a wavelength of 400 nm, and the hydrogen content.
【００２８】以下に、図１を用いて、一の本発明の実施
の形態の製造工程を説明する。The manufacturing process of one embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
【００２９】まず、絶縁性基板１上にポリシリコン層２
を約１００ｎｍ程度堆積させ、島状にパターニングし、
ＴＦＴの活性層を形成する。尚、ポリシリコン層２の形
成は、Ｓｉ2Ｈ6（ジシラン）を原料ガスとして、温度を
４７５℃で、ＬＰＣＶＤ法を用いて堆積させた、膜厚が
１００ｎｍ程度のアモルファスシリコンを６００℃で窒
素雰囲気中で２４時間の固相結晶化（多結晶化）により
行われる。その後、全面にＣＶＤ法を用いて、膜厚が８
０ｎｍ程度のシリコン酸化膜をゲート絶縁膜３として形
成する（図１（ａ））。First, the polysilicon layer 2 is formed on the insulating substrate 1.
Is deposited to about 100 nm and patterned into islands,
The active layer of the TFT is formed. The polysilicon layer 2 is formed by using amorphous silicon having a film thickness of about 100 nm deposited at 600 ° C. with nitrogen by using LPCVD method at a temperature of 475 ° C. using Si 2 H 6 (disilane) as a source gas. It is carried out by solid phase crystallization (polycrystallization) for 24 hours in the atmosphere. After that, a film thickness of 8 is formed on the entire surface by the CVD method.
A silicon oxide film of about 0 nm is formed as the gate insulating film 3 (FIG. 1A).
【００３０】次に、ゲート電極４を、例えばリン等の不
純物を１０21ｃｍ-3以上ドーピングした膜厚が３０００
Å程度のポリシリコンで形成する。そして、ゲート電極
４をマスクとして、イオン注入（ＮチャネルＴＦＴの場
合はリン、ＰチャネルＴＦＴの場合はボロン）を、ドー
ズ量を１×１０15ｃｍ-2とし、加速エネルギーをリンの
場合は８０ｋｅＶとし、ボロンの場合は３０ｋｅＶとし
て行い、ソース領域５及びドレイン領域６を形成する
（図１（ｂ））。Next, the gate electrode 4 is doped with impurities such as phosphorus at a concentration of 10 21 cm -3 or more to a thickness of 3000.
It is made of about Å polysilicon. Then, using the gate electrode 4 as a mask, ion implantation (phosphorus in the case of an N-channel TFT, boron in the case of a P-channel TFT) is performed with a dose amount of 1 × 10 15 cm −2 and an acceleration energy of 80 keV in the case of phosphorus. Then, in the case of boron, 30 keV is performed to form the source region 5 and the drain region 6 (FIG. 1B).
【００３１】次に、ＣＶＤ法を用いて、膜厚が約５００
ｎｍ程度のシリコン酸化膜を層間絶縁膜として堆積後、
コンタクトホール８を開け、ソース電極及びドレイン電
極を厚さが約４０００Å程度のアルミ電極９で形成する
（図１（ｃ））。Next, the film thickness is about 500 using the CVD method.
After depositing a silicon oxide film of about nm as an interlayer insulating film,
The contact hole 8 is opened, and the source electrode and the drain electrode are formed by the aluminum electrode 9 having a thickness of about 4000 Å (FIG. 1C).
【００３２】次に、プラズマＣＶＤ法を用いて、酸化窒
化シリコン膜１０を、少なくともＴＦＴのチャネル領
域、ソース領域５及びドレイン領域６と液晶表示装置の
画素部との上方に堆積するように、全面に堆積させる
（図１（ｄ））。この際の堆積条件は、ＮＨ3の流量を
９５ｓｃｃｍ、Ｎ2の流量を１５００ｓｃｃｍ、ＳｉＨ4
の流量を１００ｓｃｃｍ、Ｎ2Ｏの流量を４５ｓｃｃ
ｍ、圧力を５．０Ｔｏｒｒ、ＲＦパワーを５００Ｗ、堆
積温度を４１０℃、堆積膜厚を１０００〜１５０００Å
とする。尚、堆積膜厚が薄いと膜厚制御性が低下し、厚
いと上層の配線とのコタクトホールが深くなるためコタ
クトホールでの上層配線の断線が生じ易くなることか
ら、堆積膜厚は２０００Å程度が好ましい。Next, the entire surface of the silicon oxynitride film 10 is deposited by plasma CVD so as to be deposited at least above the channel region of the TFT, the source region 5 and the drain region 6 and the pixel portion of the liquid crystal display device. (FIG. 1 (d)). The deposition conditions at this time were as follows: NH 3 flow rate: 95 sccm, N 2 flow rate: 1500 sccm, SiH 4
Flow rate of 100 sccm and N 2 O flow rate of 45 sccc
m, pressure 5.0 Torr, RF power 500 W, deposition temperature 410 ° C., deposition film thickness 1000-15000Å
And Note that if the deposited film thickness is thin, the film thickness controllability deteriorates, and if it is thick, the contact layer with the upper layer wiring becomes deeper, and disconnection of the upper layer wiring at the contact layer easily occurs. About 2000Å is preferable.
【００３３】上記方法で堆積した酸化窒化シリコン膜１
０の透過率とプラスマ窒化シリコン膜の透過率を示す図
２から明らかなように、４００〜５００ｎｍの範囲で
は、プラスマ窒化シリコンに比べ、酸化窒化シリコン１
０の透過率は高く、液晶表示装置に必要である、４００
〜８００ｎｍの範囲で８０％以上の透過率が得られる。
尚、本発明はプラスマＣＶＤ法の他に光ＣＶＤ法やＥＣ
ＲＣＶＤ法を用いて堆積することも可能である。原料ガ
スが同じであり、堆積温度も同程度であるため、同様の
特性、例えば、同等の含有量の水素を有する膜が得られ
る。Silicon oxynitride film 1 deposited by the above method
As is apparent from FIG. 2 showing the transmittance of 0 and the transmittance of the plasma silicon nitride film, in the range of 400 to 500 nm, silicon oxynitride 1
The transmittance of 0 is high, which is necessary for a liquid crystal display device.
A transmittance of 80% or more is obtained in the range of up to 800 nm.
In addition to the plasma CVD method, the present invention uses a photo CVD method or an EC method.
It is also possible to deposit using the RCVD method. Since the raw material gas is the same and the deposition temperature is about the same, a film having similar characteristics, for example, a film having an equivalent content of hydrogen can be obtained.
【００３４】次に、例えば、不活性ガス（Ｎ2、Ａｒ、
Ｈｅ等）雰囲気中で、４００℃、３０分間の熱処理を行
い、水素化処理を行う。尚、温度は３００℃以上であれ
ば、水素の拡散は可能であるが、あまり高すぎると、ア
ルミ電極９とソース領域５・ドレイン領域６との間のコ
ンタクト抵抗が増大する等のプロセス上の問題が生じる
ため、５００℃以下が望ましい。Next, for example, an inert gas (N 2 , Ar,
In a (He, etc.) atmosphere, heat treatment is performed at 400 ° C. for 30 minutes to perform hydrogenation treatment. If the temperature is 300 ° C. or higher, hydrogen can diffuse, but if the temperature is too high, the contact resistance between the aluminum electrode 9 and the source region 5 / drain region 6 will increase, and so on. Since problems occur, it is desirable that the temperature is 500 ° C or lower.
【００３５】上記工程によって形成された酸化窒化シリ
コン膜１０の水素含有率（２０ａｔｏｍｉｃ％、屈折率
ｎ＝１．７５）とプラズマ窒化シリコン膜の水素含有率
（２０ａｔｏｍｉｃ％）とは、大きく変わらずポリシリ
コン層の水素化処理に十分な（１０ａｔｏｍｉｃ％以
上）水素を含有している。The hydrogen content (20 atomic%, refractive index n = 1.75) of the silicon oxynitride film 10 and the hydrogen content (20 atomic%) of the plasma silicon nitride film formed by the above process are not significantly changed. Sufficient hydrogen (10 atomic% or more) is contained in the silicon layer for hydrogenation treatment.
【００３６】また、図３に示すように、屈折率ｎは、
１．６０≦ｎ≦１．９５の範囲にあれば、良好な透過率
（８０％以上）と良好な水素化（ポリシリコン層２中の
トラップ密度は１０17個／ｃｍ3程度であり、水素量が
１０ａｔｏｍｉｃ％の場合、水素原子が１０21個／ｃｍ
3程度存在し、トラップ密度を終端、具体的には、１０
16個／ｃｍ3程度若しくはそれ以下まで著しく低減させ
るには十分な量であることから、水素量は１０ａｔｏｍ
ｉｃ％以上が望ましい。）とが得られる。Further, as shown in FIG. 3, the refractive index n is
Within the range of 1.60 ≦ n ≦ 1.95, good transmittance (80% or more) and good hydrogenation (trap density in the polysilicon layer 2 is about 10 17 / cm 3 ) When the amount is 10 atomic%, 10 21 hydrogen atoms / cm
There are about 3 and the trap density is terminated, specifically 10
The amount of hydrogen is 10 atom because it is a sufficient amount to significantly reduce it to about 16 / cm 3 or less.
ic% or more is desirable. ) And are obtained.
【００３７】更に好ましくは、屈折率ｎが１．７５程度
の場合であり、この場合、透過率は９０％となり、水素
含有量は２１％となる。尚、屈折率はＮＨ3量／ＮＯ2量
比を変えることによって制御でき、該比を高くすれば屈
折率の高い膜が得られる。More preferably, the refractive index n is about 1.75, in which case the transmittance is 90% and the hydrogen content is 21%. The refractive index can be controlled by changing the NH 3 amount / NO 2 amount ratio, and if the ratio is increased, a film having a high refractive index can be obtained.
【００３８】また、水素の含有量は、図３に示すよう
に、ＴＦＴに対して十分に水素化処理が行える量であ
る。As shown in FIG. 3, the hydrogen content is such that the TFT can be sufficiently hydrogenated.
【００３９】次に、ドレイン領域６と接続しているアル
ミ電極９上の酸化窒化シリコン膜１０にコンタクトホー
ル１２を開口し、透明電極１３を堆積し、パターニング
を行う（図１（ｅ））。Next, a contact hole 12 is opened in the silicon oxynitride film 10 on the aluminum electrode 9 connected to the drain region 6, a transparent electrode 13 is deposited, and patterning is performed (FIG. 1 (e)).
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明を
用いることにより、を水素供給源として使用してポリシ
リコン層の水素化処理を行えば、ＴＦＴの特性を窒化シ
リコンを用いて水素化処理を行った場合と同等のＴＦＴ
特性向上（高移動度化、低しきい値化）が可能となり、
また、４００〜８００ｎｍの範囲の波長で十分な透過率
が得られるため、画質の良好な高精細の液晶表示装置を
得ることができる。As described above in detail, according to the present invention, when the polysilicon layer is hydrogenated by using as a hydrogen supply source, the characteristics of the TFT can be improved by using silicon nitride. TFT that is equivalent to the case of performing the crystallization process
It is possible to improve the characteristics (higher mobility, lower threshold),
Further, since a sufficient transmittance can be obtained in the wavelength range of 400 to 800 nm, a high-definition liquid crystal display device with good image quality can be obtained.
【００４１】また、酸化窒化シリコンは透過率が高いた
め、そのまま画素上に残すことができるので、水素の離
脱のない信頼性に優れたＴＦＴの製造が可能となる。Further, since silicon oxynitride has a high transmittance, it can be left on the pixel as it is, so that it is possible to manufacture a highly reliable TFT in which hydrogen is not separated.
【００４２】更に、従来用いていた、一般的にストレス
が大きく、また、堆積後の熱処理中のストレス変動も大
きい窒化シリコン膜に代えて酸化窒化シリコンを用いる
ため、下層のＡｌ等の金属配線のストレスマイグレーシ
ョン等の信頼性上の問題を引き起こすこともない。Further, since silicon oxynitride is used in place of the silicon nitride film which has been conventionally used, which is generally large in stress and has large stress fluctuation during heat treatment after deposition, the metal wiring of the lower layer such as Al or the like is used. It does not cause reliability problems such as stress migration.
【図１】本発明の実施の形態の製造工程図である。FIG. 1 is a manufacturing process diagram of an embodiment of the present invention.
【図２】酸化窒化シリコン膜と窒化シリコン膜の波長と
透過率との関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between wavelength and transmittance of a silicon oxynitride film and a silicon nitride film.
【図３】酸化窒化シリコン膜の屈折率と透過率及び水素
含有量との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a refractive index, a transmittance, and a hydrogen content of a silicon oxynitride film.
【図４】一の従来の液晶表示装置の一部断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of one conventional liquid crystal display device.
【図５】液晶表示装置の平面図である。FIG. 5 is a plan view of a liquid crystal display device.
１ 絶縁性基板 ２ ポリシリコン層 ３ ゲート絶縁膜 ４ ゲート電極 ５ ソース領域 ６ ドレイン領域 ７ 層間絶縁膜 ８、１２ コンタクトホール ９ アルミ配線 １０ 酸化窒化シリコン膜 １３ 透明電極 1 Insulating substrate 2 Polysilicon layer 3 Gate insulation film 4 gate electrode 5 Source area 6 drain region 7 Interlayer insulation film 8, 12 contact holes 9 Aluminum wiring 10 Silicon oxynitride film 13 Transparent electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−22627（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−118446（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−129460（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−185735（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−253385（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/31 H01L 21/318 G02F 1/1368 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-7-22627 (JP, A) JP-A-6-118446 (JP, A) JP-A-1-129460 (JP, A) JP-A-3- 185735 (JP, A) JP-A-4-253385 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/31 H01L 21/318 G02F 1/1368
Claims (9)
と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、を有する薄膜トラ
ンジスタ及び画素部を有する液晶表示装置の製造方法に
おいて、 前記薄膜トランジスタを形成する工程と、該薄膜トラン
ジスタおよび画素部の上方に水素を含有した酸化窒化シ
リコン膜を形成する工程と、前記酸化窒化シリコン膜の
水素で前記チャネル領域と前記ソース領域及びドレイン
領域とに水素化処理を施す熱処理を行う工程と、を有し
ており、 前記酸化窒化シリコン膜を形成する工程において、少な
くとも原料ガスに、ＮＨ3とＮ2Ｏとを用い、ＮＨ3の流
量とＮ2Ｏの流量との比を所定の値にすることによっ
て、前記酸化窒化シリコン膜の屈折率ｎを１．６０≦ｎ
≦１．９５の範囲にすることを特徴とする液晶表示装置
の製造方法。1. A method of manufacturing a liquid crystal display device having a thin film transistor having a polysilicon layer formed on an insulating substrate, a gate insulating film, and a gate electrode, and a pixel portion, the step of forming the thin film transistor, A step of forming a silicon oxynitride film containing hydrogen over the thin film transistor and the pixel portion and a heat treatment for hydrogenating the channel region, the source region and the drain region with hydrogen of the silicon oxynitride film In the step of forming the silicon oxynitride film, NH 3 and N 2 O are used as at least source gases, and the ratio of the flow rate of NH 3 to the flow rate of N 2 O is set to a predetermined value. By setting the value of the refractive index n of the silicon oxynitride film to 1.60 ≦ n
A method of manufacturing a liquid crystal display device, wherein the range is ≤1.95.
と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、を有する薄膜トラ
ンジスタ及び画素部を有する液晶表示装置の製造方法に
おいて、 前記ポリシリコン層に一導電型の不純物元素が添加され
たソース領域及びドレイン領域と、チャネル領域とを形
成する第１の工程と、 ソース電極及びドレイン電極を形成する第２の工程と、 前記薄膜トランジスタと、前記画素部と、前記ソース電
極及びドレイン電極との上方に水素を含有した酸化窒化
シリコン膜を形成する第３の工程と、 前記第３の工程の後に、前記酸化窒化シリコン膜の水素
で前記チャネル領域と前記ソース領域及びドレイン領域
とに水素化処理を施す熱処理を行う第４の工程と、を有
すると共に、前記第１乃至第４の工程をこの順序で順次
行うものであり、 前記酸化窒化シリコン膜を形成する工程において、少な
くとも原料ガスに、ＮＨ3とＮ2Ｏとを用い、ＮＨ3の流
量とＮ2Ｏの流量との比を所定の値にすることによっ
て、前記酸化窒化シリコン膜の屈折率ｎを１．６０≦ｎ
≦１．９５の範囲にすることを特徴とする液晶表示装置
の製造方法。2. A method of manufacturing a liquid crystal display device having a thin film transistor having a polysilicon layer formed on an insulating substrate, a gate insulating film, and a gate electrode, and a pixel portion, wherein the polysilicon layer has one conductivity type. A source region and a drain region to which an impurity element is added, and a channel region, a second process of forming a source electrode and a drain electrode, the thin film transistor , the pixel portion, and Source power
A third step of forming a hydrogen-containing silicon oxynitride film above the electrode and the drain electrode; and, after the third step, hydrogen of the silicon oxynitride film causes the channel region, the source region, and the drain to be formed. A fourth step of performing a heat treatment for subjecting the region to a hydrogenation treatment, and the first to fourth steps are sequentially performed in this order, and in the step of forming the silicon oxynitride film, NH 3 and N 2 O are used as at least source gas, and the ratio of the flow rate of NH 3 to the flow rate of N 2 O is set to a predetermined value, whereby the refractive index n of the silicon oxynitride film is 1.60. ≤n
A method of manufacturing a liquid crystal display device, wherein the range is ≤1.95.
Ｈ3とＮ2Ｏとの混合ガスから作製することを特徴とする
請求項１または２の何れかに記載の液晶表示装置の製造
方法。3. The silicon oxynitride film comprises SiH 4 and N
The method according to claim 1 or 2, characterized in that to produce a mixed gas of H 3 and N 2 O.
以下であることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか
に記載の液晶表示装置の製造方法。4. The temperature of the heat treatment is 300 ° C. or more and 500 ° C.
The method for manufacturing a liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3 , wherein:
コン膜上に前記薄膜トランジスタに接続する透明電極を
形成する第５の工程と、を有することを特徴とする請求
項２乃至４の何れかに記載の液晶表示装置の製造方法。After wherein said fourth step, any of the fifth claim is characterized by having a step, from 2 to 4 for forming a transparent electrode connected to the thin film transistor on the silicon oxynitride film A method for manufacturing a liquid crystal display device according to item 1.
と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、を備えた薄膜トラ
ンジスタと、画素部と、を有する液晶表示装置におい
て、 前記薄膜トランジスタの上方と、前記画素部とには水素
を含有した屈折率が１．６０≦ｎ≦１．９５である酸化
窒化シリコン膜がＮＨ3の流量とＮ2Ｏの流量との比を所
定の値にすることにより形成され、 前記酸化窒化シリコン膜形成後の熱処理によって前記酸
化窒化シリコン膜の水素を拡散させて前記薄膜トランジ
スタの水素化処理が施されていると共に、 前記画素部の前記酸化窒化シリコン膜上に透明電極が形
成されていることを特徴とする液晶表示装置。6. A liquid crystal display device comprising a thin film transistor having a polysilicon layer formed on an insulating substrate, a gate insulating film, and a gate electrode, and a pixel portion, the liquid crystal display device comprising: A silicon oxynitride film containing hydrogen and having a refractive index of 1.60 ≦ n ≦ 1.95 is formed in the pixel portion by setting a ratio of the flow rate of NH 3 and the flow rate of N 2 O to a predetermined value. is the acid by heat treatment performed after the silicon oxynitride film formed
The thin film transistor is formed by diffusing hydrogen in the silicon nitride film.
The liquid crystal display device is characterized in that the star is subjected to hydrogenation treatment and a transparent electrode is formed on the silicon oxynitride film of the pixel portion.
と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、を備えた薄膜トラ
ンジスタと、画素部と、を有する液晶表示装置におい
て、 前記薄膜トランジスタはソース電極及びドレイン電極を
有し、 前記ソース電極及びドレイン電極の上方に、前記薄膜ト
ランジスタの全面と前記画素部とを覆って水素を含有し
た屈折率が１．６０≦ｎ≦１．９５である酸化窒化シリ
コン膜がＮＨ3の流量とＮ2Ｏの流量との比を所定の値に
することにより形成され、 前記酸化窒化シリコン膜形成後の熱処理によって前記酸
化窒化シリコン膜の水素を拡散させて前記薄膜トランジ
スタの水素化処理が施されていると共に、 前記画素部の前記酸化窒化シリコン膜上に透明電極が形
成されていることを特徴とする液晶表示装置。7. A liquid crystal display device comprising a thin film transistor having a polysilicon layer formed on an insulating substrate, a gate insulating film, and a gate electrode, and a pixel portion, wherein the thin film transistor has a source electrode and a drain. A silicon oxynitride film which has an electrode and which contains hydrogen and has a refractive index of 1.60 ≦ n ≦ 1.95 and which covers the entire surface of the thin film transistor and the pixel portion above the source electrode and the drain electrode. is formed by the ratio of the flow rates of the N 2 O of NH 3 to a predetermined value, said acid by heat treatment performed after the silicon oxynitride film formed
The thin film transistor is formed by diffusing hydrogen in the silicon nitride film.
The liquid crystal display device is characterized in that the star is subjected to hydrogenation treatment and a transparent electrode is formed on the silicon oxynitride film of the pixel portion.
と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、を備えた薄膜トラ
ンジスタと、画素部と、を有する液晶表示装置におい
て、 前記薄膜トランジスタはソース電極及びドレイン電極を
有し、 前記ソース電極及びドレイン電極の上方に、前記薄膜ト
ランジスタの全面と前記画素部とを覆って水素を含有し
た屈折率が１．６０≦ｎ≦１．９５である酸化窒化シリ
コン膜がＮＨ3の流量とＮ2Ｏの流量との比を所定の値に
することにより形成され、 前記酸化窒化シリコン膜形成後の熱処理によって前記酸
化窒化シリコン膜の水素を拡散させて前記薄膜トランジ
スタの水素化処理が施されていると共に、 前記酸化窒化シリコン膜上に形成された透明電極が、前
記ソース電極またはドレイン電極上であって、前記酸化
窒化シリコン膜に設けた開孔部で前記薄膜トランジスタ
に接続していることを特徴とする液晶表示装置。8. A liquid crystal display device having a thin film transistor having a polysilicon layer formed on an insulating substrate, a gate insulating film, and a gate electrode, and a pixel portion, wherein the thin film transistor has a source electrode and a drain. A silicon oxynitride film which has an electrode and which contains hydrogen and has a refractive index of 1.60 ≦ n ≦ 1.95 and which covers the entire surface of the thin film transistor and the pixel portion above the source electrode and the drain electrode. is formed by the ratio of the flow rates of the N 2 O of NH 3 to a predetermined value, said acid by heat treatment performed after the silicon oxynitride film formed
The thin film transistor is formed by diffusing hydrogen in the silicon nitride film.
And the transparent electrode formed on the silicon oxynitride film is on the source electrode or the drain electrode, and the opening portion provided in the silicon oxynitride film is A liquid crystal display device characterized by being connected to a thin film transistor.
ｎｍ〜８００ｎｍにおける透過率が８０％以上であるこ
とを特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載の液晶表
示装置。9. The silicon oxynitride film has a wavelength range of 400.
9. The liquid crystal display device according to claim 6 , which has a transmittance of 80% or more in nm to 800 nm.
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