JPH0395938A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0395938A JPH0395938A JP23394189A JP23394189A JPH0395938A JP H0395938 A JPH0395938 A JP H0395938A JP 23394189 A JP23394189 A JP 23394189A JP 23394189 A JP23394189 A JP 23394189A JP H0395938 A JPH0395938 A JP H0395938A
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Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、絶縁基体上に形成した薄膜トランジスタの製
造方法に関する。
造方法に関する。
［従来の技術］
従来、絶縁基板上の薄膜トランジスタ（以下、ＴＰＴと
称す）は、第３図に示すように、ガラスなどの絶縁基板
３１上に、半導体Ｆｉｔ膜３２を形成し、そこに素子を
作り込んで構成されていた。
称す）は、第３図に示すように、ガラスなどの絶縁基板
３１上に、半導体Ｆｉｔ膜３２を形成し、そこに素子を
作り込んで構成されていた。
また、近年、ＴＰＴの特性向上のため、半導体薄膜とし
て、結晶性半導体ＦｉＩ膜を用いることがよくみられる
。ここでいう結晶性半導体とは、通常使用されている単
結晶ウエハに比べると、欠陥が多く存在している単結晶
半導体や、内部に１個以上の結晶粒界をもつ多結晶半導
体をいう。
て、結晶性半導体ＦｉＩ膜を用いることがよくみられる
。ここでいう結晶性半導体とは、通常使用されている単
結晶ウエハに比べると、欠陥が多く存在している単結晶
半導体や、内部に１個以上の結晶粒界をもつ多結晶半導
体をいう。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、上記の従来例では、結晶性半導体薄膜と基板と
の界面に、数多くの界面準位３３が存在し、この界面準
位の影響で、たとえば、ＭＯＳＦＥＴを作成した場合、
チャネル部でキャリアが準位にトラップされ、いわゆる
バックチャネルを形成し、閾値電圧の変動や、ｏｎ／ｏ
ｆｆ比の低下など、素子特性の劣化をもたらしていた。
の界面に、数多くの界面準位３３が存在し、この界面準
位の影響で、たとえば、ＭＯＳＦＥＴを作成した場合、
チャネル部でキャリアが準位にトラップされ、いわゆる
バックチャネルを形成し、閾値電圧の変動や、ｏｎ／ｏ
ｆｆ比の低下など、素子特性の劣化をもたらしていた。
また、基板にガラスなどの安価な材料を用いると、基板
材料中に含まれるＮａ”などのアルカリイオンが、プロ
セス中の熱処理によって移動し、基板との界面やシリコ
ン′ｇｔ膜中に可動イオンとして存在し、素子特性の劣
化や、信頼性に問題を生じさせていた。
材料中に含まれるＮａ”などのアルカリイオンが、プロ
セス中の熱処理によって移動し、基板との界面やシリコ
ン′ｇｔ膜中に可動イオンとして存在し、素子特性の劣
化や、信頼性に問題を生じさせていた。
これらの問題に対して、たとえば、素子形成後、素子の
保護膜として、プラズマＣＶＤ法による窒化シリコン膜
による水素バツシベーションを用いて、シリコン薄膜内
の準位を減らし、移動度を高くすることが行われてきた
。また、アルカリイオン汚染防止のために、高純度石英
や無アルカリガラスなどを基板として用いる場合もある
。
保護膜として、プラズマＣＶＤ法による窒化シリコン膜
による水素バツシベーションを用いて、シリコン薄膜内
の準位を減らし、移動度を高くすることが行われてきた
。また、アルカリイオン汚染防止のために、高純度石英
や無アルカリガラスなどを基板として用いる場合もある
。
しかし、上記の方法によっても基板との界面の問題は解
決されていない。また、高純度石英や無アルカリガラス
などの基板は、高価であり、大面積の基板に安価でＴＰ
Ｔを形成するには問題があった。
決されていない。また、高純度石英や無アルカリガラス
などの基板は、高価であり、大面積の基板に安価でＴＰ
Ｔを形成するには問題があった。
［課題を解決するための手段］
本発明の要旨は、ガラスなどの絶縁基体上に、結晶性半
導体薄膜を形成してなる半導体装置の製造方法において
、前記の結晶性半導体薄膜上に水素を含む絶縁膜を形威
した温度と同程度か、それ以下の温度で前記の半導体薄
膜を形成し、その後、前記水素を含む絶縁膜を形成した
温度よりも高い温度で熱処理を行うことを特徴とする半
導体装置の製造方法に存在する。
導体薄膜を形成してなる半導体装置の製造方法において
、前記の結晶性半導体薄膜上に水素を含む絶縁膜を形威
した温度と同程度か、それ以下の温度で前記の半導体薄
膜を形成し、その後、前記水素を含む絶縁膜を形成した
温度よりも高い温度で熱処理を行うことを特徴とする半
導体装置の製造方法に存在する。
〔作 用コ
水素を絶縁膜を熱処理することにより、水素が薄膜中を
拡散し、結晶性半導体薄膜と基板との界面に存在する界
面準位が水素によってトラップされ、界面準位の数を減
らし、ＴＰＴなどの半導体装置の電気特性を向上させる
。
拡散し、結晶性半導体薄膜と基板との界面に存在する界
面準位が水素によってトラップされ、界面準位の数を減
らし、ＴＰＴなどの半導体装置の電気特性を向上させる
。
また、薄膜中に拡散した水素は、ｉ膜中の欠陥準位や、
結晶粒界の界面準位にトラップざれることにより、バリ
アバイトを低下させ、ＴＰＴなどの半導体装置の電気特
性を向上させる．さらに、水素を含んだ絶縁膜として、
窒化シリコン膜を用いることにより、基板からのＮａ“
などのアルカリイオンに対するブロッキングの効果が生
じ、信頼性の向上が期待される。
結晶粒界の界面準位にトラップざれることにより、バリ
アバイトを低下させ、ＴＰＴなどの半導体装置の電気特
性を向上させる．さらに、水素を含んだ絶縁膜として、
窒化シリコン膜を用いることにより、基板からのＮａ“
などのアルカリイオンに対するブロッキングの効果が生
じ、信頼性の向上が期待される。
そのうえ、半導体層全面あるいは水素の拡散に対してバ
リアとなる絶縁膜を形成することにより、薄膜中に拡散
した水素のｏｕｔ−ｄｉｆｆｕｓｉｏｎを防止し、上述
の効果をさらに安定して得ることが期待できる。
リアとなる絶縁膜を形成することにより、薄膜中に拡散
した水素のｏｕｔ−ｄｉｆｆｕｓｉｏｎを防止し、上述
の効果をさらに安定して得ることが期待できる。
なお、水素の導入量としては数％〜数十％が好ましい。
（実施態様）
第１図は、本発明を特徴づける半導体装置の断面図であ
る。
る。
本発明の第１の実施態様としては、まず、ガラスなどの
絶縁基板１１上に、水素を含む絶縁膜として、たとえば
、プラズマＣＶＤ法で、基板温度２００℃〜３００℃で
窒化シリコン膜１２を形成する。この窒化シリコン膜１
２中には、数％〜数十ａｔｍ％の水素が含まれている。
絶縁基板１１上に、水素を含む絶縁膜として、たとえば
、プラズマＣＶＤ法で、基板温度２００℃〜３００℃で
窒化シリコン膜１２を形成する。この窒化シリコン膜１
２中には、数％〜数十ａｔｍ％の水素が含まれている。
その後、窒化シリコン膜１２を形戒した温度と同程度か
それ以下の温度で多結晶シリコン薄膜１３を形成する。
それ以下の温度で多結晶シリコン薄膜１３を形成する。
多結晶シリコン薄膜としては、減圧ＣＶＤ法、プラズマ
ＣＶＤ法により形成された多結晶シリコンや、我々の提
案しているプラズマＣＶＤ法において、成膜雰囲気中へ
のＨＣＩＬなどのハロゲン化水素ガスの添加効果によっ
て得られた大粒径多結晶シリコンを用いることができる
。
ＣＶＤ法により形成された多結晶シリコンや、我々の提
案しているプラズマＣＶＤ法において、成膜雰囲気中へ
のＨＣＩＬなどのハロゲン化水素ガスの添加効果によっ
て得られた大粒径多結晶シリコンを用いることができる
。
プロセス温度の低温化および電気特性上の観点から我々
の提案している大粒径多結晶シリコン薄膜が本実施例に
最も適当である。
の提案している大粒径多結晶シリコン薄膜が本実施例に
最も適当である。
次（、ｌ’Ｊ２ ， Ａ ｒ．Ｈ２ 、あるいは、それ
らの混合ガス雰囲気下で、水素を含む絶縁膜、たとえば
、窒化シリコン膜、を形成した温度より高い温度（３０
０℃〜ＳＯＯ℃）で熱処理を行う。
らの混合ガス雰囲気下で、水素を含む絶縁膜、たとえば
、窒化シリコン膜、を形成した温度より高い温度（３０
０℃〜ＳＯＯ℃）で熱処理を行う。
この熱処理中に、窒化シリコン膜中に存在する水素が、
多結晶シリコン薄膜中に拡散することじより、下地界面
に存在する界面準位や、多結晶シリコン薄膜中の欠陥準
位や、多結晶シリコンの粒界に存在する界面準位にトラ
ップされ、下地界面でのバックチャネルの発生を抑制し
、閾値電圧の変動を制御し、かつ、粒界のポテンシャル
を小さくし、移動度を大きくする。
多結晶シリコン薄膜中に拡散することじより、下地界面
に存在する界面準位や、多結晶シリコン薄膜中の欠陥準
位や、多結晶シリコンの粒界に存在する界面準位にトラ
ップされ、下地界面でのバックチャネルの発生を抑制し
、閾値電圧の変動を制御し、かつ、粒界のポテンシャル
を小さくし、移動度を大きくする。
また、熱処理の温度は、水素の拡散が起こり始める３０
０℃より高く、多結晶シリコンに拡散した水素が再び外
へ拡散しない６００℃よりも低い温度で行う。
０℃より高く、多結晶シリコンに拡散した水素が再び外
へ拡散しない６００℃よりも低い温度で行う。
また、基板と多結晶シリコン薄膜との間に窒化シリコン
膜を形成することで、基板からのＮａ”などのアルカリ
イオンに対してプロツキングの効果を持たせ、信頼性が
向上する。
膜を形成することで、基板からのＮａ”などのアルカリ
イオンに対してプロツキングの効果を持たせ、信頼性が
向上する。
本発明の第２の実施態様としては、まず、ガラスなどの
絶縁基板１１上に、水素を含む絶縁膜として、たとえば
、プラズマＣＶＤ法で、基板温度２００℃〜３００℃で
窒化シリコン膜１２を形成する。この窒化シリコン膜１
２中には、数％〜数十ａｔｍ％の水素が含まれている。
絶縁基板１１上に、水素を含む絶縁膜として、たとえば
、プラズマＣＶＤ法で、基板温度２００℃〜３００℃で
窒化シリコン膜１２を形成する。この窒化シリコン膜１
２中には、数％〜数十ａｔｍ％の水素が含まれている。
その後、窒化シリコン膜１２を形成した温度と同程度か
それ以下の温度で非晶質シリコン薄膜１３を形成する。
それ以下の温度で非晶質シリコン薄膜１３を形成する。
非晶買シリコン薄膜としては、減圧ＣＶＤ法、プラズマ
ＣＶＤ法により形成された非晶質シリコンや、多結晶シ
リコンＳｔ”をイオン注入して非晶質化したものなどが
用いられる。
ＣＶＤ法により形成された非晶質シリコンや、多結晶シ
リコンＳｔ”をイオン注入して非晶質化したものなどが
用いられる。
次に、Ｎｘ 、Ａ ｒ ．Ｈ２ ｂあるいは、それらの
混合ガス雰囲気下で、水素を含む絶縁膜１２、たとえば
、窒化シリコン膜、を形成した温度より高い温度（３０
０℃〜６００℃）で熱処理を行う。
混合ガス雰囲気下で、水素を含む絶縁膜１２、たとえば
、窒化シリコン膜、を形成した温度より高い温度（３０
０℃〜６００℃）で熱処理を行う。
この熱処理の温度については、形成した非品質シリコン
が、固相結晶成長し、多結晶化する温度に設定すること
が、より高性能なＴＰＴを作るうえで望ましい。したが
って、上記の熱処理の温度は、より望ましくは、５００
℃〜６００’Ｃに設定することがより高性能なＴＰＴを
作るうえで望ましい。
が、固相結晶成長し、多結晶化する温度に設定すること
が、より高性能なＴＰＴを作るうえで望ましい。したが
って、上記の熱処理の温度は、より望ましくは、５００
℃〜６００’Ｃに設定することがより高性能なＴＰＴを
作るうえで望ましい。
この熱処理中に、窒化シリコン腹中に存在する水素が、
熱処理により非品質シリコンが多結晶化した多結晶シリ
コン中に拡散することにより、下地界面に存在する界面
準位や、非晶買シリコン、あるいは、多結晶シリコンＦ
ｉＩ腹中の欠陥単位や、′！ｙ結晶シリコンの粒界に存
在する界面準位にトラップされ、下地界面でのパックチ
ャネルの発生を抑制し、閾値電圧の変動を制御し、かつ
、粒界のポテンシャルを小さくし、移動度を大きくする
。
熱処理により非品質シリコンが多結晶化した多結晶シリ
コン中に拡散することにより、下地界面に存在する界面
準位や、非晶買シリコン、あるいは、多結晶シリコンＦ
ｉＩ腹中の欠陥単位や、′！ｙ結晶シリコンの粒界に存
在する界面準位にトラップされ、下地界面でのパックチ
ャネルの発生を抑制し、閾値電圧の変動を制御し、かつ
、粒界のポテンシャルを小さくし、移動度を大きくする
。
また、熱処理の温度は、水素の拡散が起こり始める３０
０℃より高く、多結晶シリコンに拡散した水素が再び外
へ拡散しない６００℃よりも低い温度で行う。
０℃より高く、多結晶シリコンに拡散した水素が再び外
へ拡散しない６００℃よりも低い温度で行う。
また、基板と多結晶シリコン薄膜との間に窒化シリコン
膜を形成することで、基板からのＮａ”などのアルカリ
イオンに対してブロッキングの効果を持たせ、信頼性が
向上する。
膜を形成することで、基板からのＮａ”などのアルカリ
イオンに対してブロッキングの効果を持たせ、信頼性が
向上する。
［実施例］
以下、本発明の実施例を図面によって詳細に説明する。
第２図は、本発明を用いて作成したＭＯＳＦＥＴの断面
図である。
図である。
Ｃ第１の実施例〕
ガラス基板上２１に，プラズマＣＶＤ法で、ＳｉＨ４／
ＮＨ３混合ガス系により、窒化シリコン膜２２をＩＯＯ
ＯＡ堆積した。堆積条件としては、平行平板型プラズマ
ＣＶＤ装置を用い、ＳｉＨ４ （１０％Ｈ２希釈）流量
１５ｓｅｃｍ，ＮＨ，流量１０ｓｃｃｍ，圧力０．
１ ６Ｔｏｒｒ，放電パワー３．５Ｗ、基板温度３００
ｔ：の条件で、ｊ５分間堆積を行った。この条件で堆積
した窒化シリコン腹中には、ＩＲ（赤外分光）分析の結
ｉＬ約１０ａｔｍ％の水素が含まれていることが分かっ
た． 次に、ＲＦプラズマＣｖＤ法により、ＳｉＨ．Ｃ ｆｌ
２ ／ Ｈ Ｃ １２ ／ Ｈ ２混合ガス系にて、
．窒化シリコン膜２２上に、多結晶シリコン薄膜２３を
１０００Ａ堆積した。堆積条件としては、ＳｉＨ２ＣＩ
Ｌｚ ０．９ｓｃｃｍ，ＨＣｊ！１３０ｓｃｃｍ，Ｈ．
２００ｓｅｃｍ，圧力２． ＯＴｏｒｒ，ＲＦ ｐｏ
ｗｅｒ ６０Ｗ，基板温度２３０℃で行った。この条
件では、窒化シリコン膜２２上には、粒径が約１．０μ
ｍの多結晶シリコン薄膜が堆積した。
ＮＨ３混合ガス系により、窒化シリコン膜２２をＩＯＯ
ＯＡ堆積した。堆積条件としては、平行平板型プラズマ
ＣＶＤ装置を用い、ＳｉＨ４ （１０％Ｈ２希釈）流量
１５ｓｅｃｍ，ＮＨ，流量１０ｓｃｃｍ，圧力０．
１ ６Ｔｏｒｒ，放電パワー３．５Ｗ、基板温度３００
ｔ：の条件で、ｊ５分間堆積を行った。この条件で堆積
した窒化シリコン腹中には、ＩＲ（赤外分光）分析の結
ｉＬ約１０ａｔｍ％の水素が含まれていることが分かっ
た． 次に、ＲＦプラズマＣｖＤ法により、ＳｉＨ．Ｃ ｆｌ
２ ／ Ｈ Ｃ １２ ／ Ｈ ２混合ガス系にて、
．窒化シリコン膜２２上に、多結晶シリコン薄膜２３を
１０００Ａ堆積した。堆積条件としては、ＳｉＨ２ＣＩ
Ｌｚ ０．９ｓｃｃｍ，ＨＣｊ！１３０ｓｃｃｍ，Ｈ．
２００ｓｅｃｍ，圧力２． ＯＴｏｒｒ，ＲＦ ｐｏ
ｗｅｒ ６０Ｗ，基板温度２３０℃で行った。この条
件では、窒化シリコン膜２２上には、粒径が約１．０μ
ｍの多結晶シリコン薄膜が堆積した。
次に、スパッタ法により、ゲート絶縁膜としてＳｉ０２
膜２４を５００Ａ堆積させた後、ゲート電極２５を形成
した。
膜２４を５００Ａ堆積させた後、ゲート電極２５を形成
した。
次に、イオン注入法により、Ｐ＋を注入し、ソース・ド
レイン領域２６を形成した。
レイン領域２６を形成した。
次に、保護膜として、プラズマＣＶＤ法により、窒化シ
リコン膜２７を５０００Ａ堆積した。
リコン膜２７を５０００Ａ堆積した。
次に、Ｎ２雰囲気、５５０℃で、熱処理を行った。
次に、所望の領域にコンタクトを開孔し，ＡｆＬ電極２
８を形戒した。
８を形戒した。
本実施例において、ガラス基板上に直接多結晶シリコン
薄膜を形成した基板に形成したＭＯＳＦＥＴと、本実施
例により作成したＭＯＳＦＥＴの電気特性の測定の比較
により、電子移動度は１．５倍、閾値電圧の変動幅は１
／２以下に縮小された。
薄膜を形成した基板に形成したＭＯＳＦＥＴと、本実施
例により作成したＭＯＳＦＥＴの電気特性の測定の比較
により、電子移動度は１．５倍、閾値電圧の変動幅は１
／２以下に縮小された。
また、本実施例においては、熱処理温度として５５０℃
を用いたが、３００℃としても、ほぼ同様の効果があっ
た。
を用いたが、３００℃としても、ほぼ同様の効果があっ
た。
また、本実施例において、全く熱処理を加えな（かった
場合については、電子移動度、閾値電圧の変動ともに、
ほとんど効果は認られなかった。
場合については、電子移動度、閾値電圧の変動ともに、
ほとんど効果は認られなかった。
このことは、熱処理によって、窒化シリコン膜２２から
多結晶シリコン薄膜２３内に水素が拡散し、下地界面お
よび多結晶シリコン薄膜２３中の結晶粒界に存在する界
面準位にトラップされ、準位の数が減少し、下地界面で
のバックチャネルの発生が抑制され、かつ、粒界のポテ
ンシャルバリアが低下したためと考えられる。このこと
は、ＥＳＲ（電子スピン共Ｄｓ）測定の結果から、多結
晶シリコン薄膜中のダングリングボンドの密度が、熱処
理によって、ｌ桁以上低下していたことからも明らかで
ある。
多結晶シリコン薄膜２３内に水素が拡散し、下地界面お
よび多結晶シリコン薄膜２３中の結晶粒界に存在する界
面準位にトラップされ、準位の数が減少し、下地界面で
のバックチャネルの発生が抑制され、かつ、粒界のポテ
ンシャルバリアが低下したためと考えられる。このこと
は、ＥＳＲ（電子スピン共Ｄｓ）測定の結果から、多結
晶シリコン薄膜中のダングリングボンドの密度が、熱処
理によって、ｌ桁以上低下していたことからも明らかで
ある。
また、信頼性試験においては、高温高温試験によっても
、電気特性の変化はほとんどなく、信頼性も十分なもの
であった。これは、窒化シリコン膜２２が、ガラス基板
からのアルカリイオンの拡散に対して、ブロッキングし
ているためと考えられる。
、電気特性の変化はほとんどなく、信頼性も十分なもの
であった。これは、窒化シリコン膜２２が、ガラス基板
からのアルカリイオンの拡散に対して、ブロッキングし
ているためと考えられる。
また、５５０℃の熱処理によって、水素が多結晶シリコ
ン中に拡散するのと同時に、ソース・ドレイン領域の活
性化も行うことができ、工程がより簡略化できた。
ン中に拡散するのと同時に、ソース・ドレイン領域の活
性化も行うことができ、工程がより簡略化できた。
［第２の実施例］
ガラス基板上２１に、プラズマＣＶＤ法で、Ｓ ｆ Ｈ
４ ／ Ｎ Ｈ ３混合ガス系により、窒化シリコン
膜２２をＩＯＯＯＡ堆積した。堆積条件としては、平行
平板型プラズマＣＶＤ装置を用い、ＳｉＨ４ （１０％
Ｈ２希釈）流量１５ｓｃｃｍ，ＮＨ３流量１０ｓｃｃｍ
，圧力０ ． １ ６Ｔｏｒｒ，放電パワー３．５Ｗ
，基板温度３００℃の条件で、３５分間堆積を行った。
４ ／ Ｎ Ｈ ３混合ガス系により、窒化シリコン
膜２２をＩＯＯＯＡ堆積した。堆積条件としては、平行
平板型プラズマＣＶＤ装置を用い、ＳｉＨ４ （１０％
Ｈ２希釈）流量１５ｓｃｃｍ，ＮＨ３流量１０ｓｃｃｍ
，圧力０ ． １ ６Ｔｏｒｒ，放電パワー３．５Ｗ
，基板温度３００℃の条件で、３５分間堆積を行った。
この条件で堆積した窒化シリコン腹中には、ＩＲ（赤外
分光）分析の結果、約１０ａｔｍ％の水素が含まれてい
ることが分かった。
分光）分析の結果、約１０ａｔｍ％の水素が含まれてい
ることが分かった。
次に、プラズマＣＶＤ法により、ｓｉＨ４／Ｈ２混合ガ
ス系にて、窒化シリコン膜２２上に、非品質シリコン薄
膜２３をＩＯＯＯＡ堆積した。
ス系にて、窒化シリコン膜２２上に、非品質シリコン薄
膜２３をＩＯＯＯＡ堆積した。
堆積条伴としては、ＳｉＨ４流量２ｓｃｃｍ、Ｈ．１８
ｓｃｃｍ，圧力０．１２Ｔｏｒｒ、放電バワー５Ｗ，３
０分間堆積させた。
ｓｃｃｍ，圧力０．１２Ｔｏｒｒ、放電バワー５Ｗ，３
０分間堆積させた。
次に、スバッタ法により、ゲート絶縁膜としてＳｔ０２
膜２４を５００Ａ堆積させた後、ゲート電＄ｉ２５を形
成した。
膜２４を５００Ａ堆積させた後、ゲート電＄ｉ２５を形
成した。
次に、イオン注入法により、Ｐ０を注入し、ソース・ド
レイン領域２６を形戒した。
レイン領域２６を形戒した。
次に、保護膜として、プラズマＣＶＤ法定より、窒化シ
リコン膜２７を５０００Ａ堆積した。
リコン膜２７を５０００Ａ堆積した。
次に、Ｎ２雰囲気、６００℃で、熱処理を行った。
次に、所望の領域にコンタクトを開孔し、Ａ℃電８ｉ２
８を形成した． 本実施例において、６００℃の熱処理により、非品質シ
リコン薄膜２３は、固相結晶成長し、多結晶化している
ことが、断面ＴＥＭ （透過電子顕微！）により確かめ
られた。
８を形成した． 本実施例において、６００℃の熱処理により、非品質シ
リコン薄膜２３は、固相結晶成長し、多結晶化している
ことが、断面ＴＥＭ （透過電子顕微！）により確かめ
られた。
本実施例において、ガラス基板上に直接多結晶シリコン
薄膜を形成した基板に形成したＭＯＳＦＥＴと、本実施
例により作成したＭＯＳＦＥＴの電気特性の測定の比較
により、電子移動度は１．２倍、閾値電圧の変動幅は２
／３以下に縮小された。
薄膜を形成した基板に形成したＭＯＳＦＥＴと、本実施
例により作成したＭＯＳＦＥＴの電気特性の測定の比較
により、電子移動度は１．２倍、閾値電圧の変動幅は２
／３以下に縮小された。
このことは、熱処理によって、窒化シリコン膜２２から
多結晶シリコン薄膜２３内に水素が拡散し、下地界面お
よび多結晶シリコン薄膜２３中の結晶粒界に存在する界
面準位にトラップされ、準位の数が減少し、下地界面で
のバックチャネルの発生が抑制され、かつ、粒界のポテ
ンシャルバ′リアが低下したためと考えられる。このこ
とは、ＥＳＲ（電子スピン共０！％）測定の結果から、
多結晶シリコン薄膜中のダングリングボンドの密度が、
熱処理によって、１桁以上低下していたことからも明ら
かである。
多結晶シリコン薄膜２３内に水素が拡散し、下地界面お
よび多結晶シリコン薄膜２３中の結晶粒界に存在する界
面準位にトラップされ、準位の数が減少し、下地界面で
のバックチャネルの発生が抑制され、かつ、粒界のポテ
ンシャルバ′リアが低下したためと考えられる。このこ
とは、ＥＳＲ（電子スピン共０！％）測定の結果から、
多結晶シリコン薄膜中のダングリングボンドの密度が、
熱処理によって、１桁以上低下していたことからも明ら
かである。
また、信頼性試験においては、高温高温試験によっても
、電気特性の変化はほとんどなく、信頼性も十分なもの
であった。
、電気特性の変化はほとんどなく、信頼性も十分なもの
であった。
これは、窒化シリコン膜２２が、ガラス基板からのアル
カリイオンの拡散に対して、ブロッキングしているため
と考えられる。
カリイオンの拡散に対して、ブロッキングしているため
と考えられる。
また、６００℃の熱処理によって、水素が多結晶シリコ
ン中に拡散するのと同時に、ソース・ドレイン領域の活
性化も行うことができ、工程がより簡略化できた． ［第３の実施例］ ガラス基板上２１に、プラズマＣＶＤ法で、Ｓ ｉ Ｈ
４ ／ Ｎ Ｈ ３混合ガス系により、窒化シリコン
膜２２をＩＯＯＯＡ堆積した。堆積条件としては、平行
平板型プラズマＣＶＤ装置を用い、ＳＩＨ４ （１０
％Ｈ２希釈）流量１５ｓｃｃｍ，ＮＨ３流ｉ１０ｓｃｃ
ｍ，圧力０ ． １ ６ Ｔｏｒｒ１放電パワー３．
５Ｗ，基板温度３００ｔ：の条件で、３５分間堆積を行
った。この条件で堆積した窒化シリコン膜中には、ＩＲ
（赤外分光）分析の結果、約１０ａｔｍ％の水素が含ま
れていることが分かった。
ン中に拡散するのと同時に、ソース・ドレイン領域の活
性化も行うことができ、工程がより簡略化できた． ［第３の実施例］ ガラス基板上２１に、プラズマＣＶＤ法で、Ｓ ｉ Ｈ
４ ／ Ｎ Ｈ ３混合ガス系により、窒化シリコン
膜２２をＩＯＯＯＡ堆積した。堆積条件としては、平行
平板型プラズマＣＶＤ装置を用い、ＳＩＨ４ （１０
％Ｈ２希釈）流量１５ｓｃｃｍ，ＮＨ３流ｉ１０ｓｃｃ
ｍ，圧力０ ． １ ６ Ｔｏｒｒ１放電パワー３．
５Ｗ，基板温度３００ｔ：の条件で、３５分間堆積を行
った。この条件で堆積した窒化シリコン膜中には、ＩＲ
（赤外分光）分析の結果、約１０ａｔｍ％の水素が含ま
れていることが分かった。
次に、ＲＦプラズマＣＶＤ法ニよリ、ＳｉＨ２Ｃ Ｉｌ
ｚ ／ Ｈ Ｃ Ｉｔ ／ Ｈ ２混合ガス系にて、
窒化シリコン膜２２上に、多結晶シリコン薄膜２３を１
０００Ａ堆積した。堆積条件としては、ＳｉＨ２ｃｘ２
ｏ．９ｓｃｃｍ％ＨＣＪＺ１３０ｓｅｃｍ％ Ｈ２ ２
００ｓｃｃｍ，圧力２． ＯＴｏｒｒ，ＲＦ ｐｏ
ｗｅｒ ６０Ｗ，基板温度２３０℃で行った。この条
件では、窒化シリコン膜２２上には、粒径が約１．０μ
ｍの多結晶シリコン薄膜が堆積した。
ｚ ／ Ｈ Ｃ Ｉｔ ／ Ｈ ２混合ガス系にて、
窒化シリコン膜２２上に、多結晶シリコン薄膜２３を１
０００Ａ堆積した。堆積条件としては、ＳｉＨ２ｃｘ２
ｏ．９ｓｃｃｍ％ＨＣＪＺ１３０ｓｅｃｍ％ Ｈ２ ２
００ｓｃｃｍ，圧力２． ＯＴｏｒｒ，ＲＦ ｐｏ
ｗｅｒ ６０Ｗ，基板温度２３０℃で行った。この条
件では、窒化シリコン膜２２上には、粒径が約１．０μ
ｍの多結晶シリコン薄膜が堆積した。
次に、スパッタ法により、ゲート絶縁膜としてＳｉ０２
膜２４を５００Ａ堆積させた後、ゲート電極２５を形成
した。
膜２４を５００Ａ堆積させた後、ゲート電極２５を形成
した。
次に、イオン注入法により、Ｐ０を注入し、ソース・ド
レイン領域２６を形成した。
レイン領域２６を形成した。
次に、水素の拡散に対してバリアとなる絶縁膜として、
プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン膜２７を５００
ＯＡ堆積した。
プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン膜２７を５００
ＯＡ堆積した。
次に、Ｎ，雰囲気、５５０℃で、熱処理を行った．
次に、所望の領域にコンタクトを開孔し、Ａｕ電ａｉ２
Ｂを形成した． 本実施例において、水素の拡散に対してパリアとなる窒
化シリコンｌｉ２７の効果については、この窒化シリコ
ン膜２７の有無により、多結晶シリコン膜２３中に存在
する水素の密度が、Ｉ Ｅ２０Ｃｍ−’のオーダーから
ＩＥ１９ｃｍ−３のオーダー以下に低下していることか
ら、この膜が、水素のｏｕｔ−ｄｉ ｆｆｕｓｉｏｎに
対してパリアとして作用していることが分かった。
Ｂを形成した． 本実施例において、水素の拡散に対してパリアとなる窒
化シリコンｌｉ２７の効果については、この窒化シリコ
ン膜２７の有無により、多結晶シリコン膜２３中に存在
する水素の密度が、Ｉ Ｅ２０Ｃｍ−’のオーダーから
ＩＥ１９ｃｍ−３のオーダー以下に低下していることか
ら、この膜が、水素のｏｕｔ−ｄｉ ｆｆｕｓｉｏｎに
対してパリアとして作用していることが分かった。
また、ガラス基板上に直接多結晶シリコン薄膜を形成し
た基板に形成したＭＯＳＦＥＴと、本実施例により作成
したＭＯＳＦＥＴの電気特性の測定の比較により、電子
移動度は２倍以上、閾値電圧の変動幅は１／２以下に縮
小された。
た基板に形成したＭＯＳＦＥＴと、本実施例により作成
したＭＯＳＦＥＴの電気特性の測定の比較により、電子
移動度は２倍以上、閾値電圧の変動幅は１／２以下に縮
小された。
また、信頼性試験においては、高温高温試験によっても
、電気特性の変化はほとんどなく、信頼性も十分なもの
であった。
、電気特性の変化はほとんどなく、信頼性も十分なもの
であった。
これは、窒化シリコン膜２２が、ガラス基板からのアル
カリイオンの拡散に対して、プロツキングしているため
と考えられる。
カリイオンの拡散に対して、プロツキングしているため
と考えられる。
また、５５０℃の熱処理によって、水素が多結晶シリコ
ン中に拡散するのと同時に、ソース・ドレイン領域の活
性化も行うことができ、工程がより簡略化できた。
ン中に拡散するのと同時に、ソース・ドレイン領域の活
性化も行うことができ、工程がより簡略化できた。
［第４の実施例］
ガラス基板上２１に、プラズマＣＶＤ法で、ＳｉＨ４／
ＮＨ３混合ガス系により、窒化シリコン膜２２をＩＯＯ
ＯＡ堆積した。堆積条件としては、平行平板型プラズマ
ＣＶＤ装置を用い、ＳｉＨ４ （ｉＱ％Ｈ２希釈）流量
１５ｓｃｃｍ，Ｎ Ｈ ｓ流量１０ｓｃｃｍ，圧力０．
１ ６Ｔｏｒｒ，放電パワー３．５Ｗ、基板温度３
００℃の条件で、３５分間堆積を行った。この条件で堆
積した窒化シリコン膜中には、ＩＲ（赤外分光）分析の
結果、約１０％の水素が含まれていることが分かった。
ＮＨ３混合ガス系により、窒化シリコン膜２２をＩＯＯ
ＯＡ堆積した。堆積条件としては、平行平板型プラズマ
ＣＶＤ装置を用い、ＳｉＨ４ （ｉＱ％Ｈ２希釈）流量
１５ｓｃｃｍ，Ｎ Ｈ ｓ流量１０ｓｃｃｍ，圧力０．
１ ６Ｔｏｒｒ，放電パワー３．５Ｗ、基板温度３
００℃の条件で、３５分間堆積を行った。この条件で堆
積した窒化シリコン膜中には、ＩＲ（赤外分光）分析の
結果、約１０％の水素が含まれていることが分かった。
次に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓ ｉ Ｈ４ ／Ｈ２
混合ガス系にて、窒化シリコン膜２２上に、非品質シリ
コン薄膜２３をＩＯＯＯＡ堆積した。
混合ガス系にて、窒化シリコン膜２２上に、非品質シリ
コン薄膜２３をＩＯＯＯＡ堆積した。
堆積条件としては、ＳｉＨ４流量２ｓｃｃｍ，Ｈ ２
１ ８ Ｓ Ｃ Ｃ ｍ ｓ圧力０．１２Ｔｏｒｒ，放
電パワー５Ｗ、３０分間堆積させた。
１ ８ Ｓ Ｃ Ｃ ｍ ｓ圧力０．１２Ｔｏｒｒ，放
電パワー５Ｗ、３０分間堆積させた。
次に、スバッタ法により、ゲート絶縁膜としてＳｉ○２
膜２４を５００Ａ堆積させた後、ゲート電８ｉｉ２５を
形成した。
膜２４を５００Ａ堆積させた後、ゲート電８ｉｉ２５を
形成した。
次に、イオン注入法により、Ｐゝを注入し、ソース・ド
レイン領域２６を形威した。
レイン領域２６を形威した。
次に、水素の拡散に対してバリアとなる絶縁膜として、
プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン膜２７を５００
０Ａ堆積した。
プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン膜２７を５００
０Ａ堆積した。
次に、Ｎ２雰囲気、６００℃で、熱処理を行った．
次に、所望の領域Ｃコンタクトを開孔し、ＡＪ２電極２
８を形成した。
８を形成した。
本実施例において、６００℃の熱処理により、非品質シ
リコン薄膜２３は、固相結晶戒長し、多結晶化している
ことが、断面ＴＥＭ （透過電子顕微鏡）により確かめ
られた。
リコン薄膜２３は、固相結晶戒長し、多結晶化している
ことが、断面ＴＥＭ （透過電子顕微鏡）により確かめ
られた。
本実施例において、水素の拡散に対してＲリアとなる窒
化シリコン膜２７の効果については、この窒化シリコン
膜２７の有無により、多結晶シリコン膜２３中に存在す
る水素の密度が、Ｉ Ｅ２０ａｍ−’のオーダーからＩ
Ｅ１９ｃｍ−”のオーダー以下に低下していることから
、この膜が、水素のｏｕｔ−ｄｉｆｆｕｓｉｏｎに対し
て）＜リアとして作用していることが分かった。
化シリコン膜２７の効果については、この窒化シリコン
膜２７の有無により、多結晶シリコン膜２３中に存在す
る水素の密度が、Ｉ Ｅ２０ａｍ−’のオーダーからＩ
Ｅ１９ｃｍ−”のオーダー以下に低下していることから
、この膜が、水素のｏｕｔ−ｄｉｆｆｕｓｉｏｎに対し
て）＜リアとして作用していることが分かった。
また、ガラス基板上に直接多結晶シリコン薄膜を形戒し
た基板に形威したＭＯ Ｓ Ｆ ＥＴと、本実施例によ
り作威したＭＯ Ｓ Ｆ ＥＴの電気特性の測定の比較
により、電子移動度は１．５倍、閾値電圧の変動幅は１
７２以下に縮小された。
た基板に形威したＭＯ Ｓ Ｆ ＥＴと、本実施例によ
り作威したＭＯ Ｓ Ｆ ＥＴの電気特性の測定の比較
により、電子移動度は１．５倍、閾値電圧の変動幅は１
７２以下に縮小された。
また、信頼性試験においては、高温高温試験によっても
、電気特性の変化はほとんどなく、信頼性も十分なもの
であった。
、電気特性の変化はほとんどなく、信頼性も十分なもの
であった。
これは、窒化シリコン膜２２が、ガラス基板からのアル
カリイオンの拡散に対して、ブロッキングしているため
と考えられる。
カリイオンの拡散に対して、ブロッキングしているため
と考えられる。
また、５５０℃の熱処理によって、水素が多結晶シリコ
ン中に拡散するのと同時に、ソース・ドレイン領域の活
性化も行うことができ、工程がより簡略化できた。
ン中に拡散するのと同時に、ソース・ドレイン領域の活
性化も行うことができ、工程がより簡略化できた。
［第５の実施例］
ガラス基板上２１に、プラズマＣＶＤ法で、Ｓ ｉ ｝
｛ ４ ／ Ｎ Ｈ ，混合ガス系により、窒化シリコ
ン膜２２をＩＯＯＯＡ堆積した。堆積条件としては、平
行平板型プラズマＣＶＤ装置を用い、ＳｉＨ４ （１０
％Ｈ２希釈）流量１ ５ｓｃｃｍ、ＮＨ，流量１０ｓｃ
ｃｍ，圧力０． １ ６Ｔｏｒｒ、放電パワー３．５
Ｗ、基板温度３００℃の条件で、３５分間堆積を行った
。この条件で堆積した窒化シリコン膜中には、ＩＲ（赤
外分光）分析の結果、約１０ａｔｍ％の水素が含まれて
いることが分かった。
｛ ４ ／ Ｎ Ｈ ，混合ガス系により、窒化シリコ
ン膜２２をＩＯＯＯＡ堆積した。堆積条件としては、平
行平板型プラズマＣＶＤ装置を用い、ＳｉＨ４ （１０
％Ｈ２希釈）流量１ ５ｓｃｃｍ、ＮＨ，流量１０ｓｃ
ｃｍ，圧力０． １ ６Ｔｏｒｒ、放電パワー３．５
Ｗ、基板温度３００℃の条件で、３５分間堆積を行った
。この条件で堆積した窒化シリコン膜中には、ＩＲ（赤
外分光）分析の結果、約１０ａｔｍ％の水素が含まれて
いることが分かった。
次に、ＲＦプラズマＣＶＤ法により、
Ｓ ｉ Ｈ ２ Ｃ Ｉｔ ２ ／ Ｈ Ｃ ｊ２ ／
Ｈ ２混合ガス系にて、窒化シリコン膜２２上に、多
結晶シリコン薄膜２３をＩＯＯＯＡ堆積した。堆積条件
としては、ＳｉＨｚ ＣＩＬ２０．９ｓｃｃｍ，ＨＣｆ
ｌ３０ｓｅｃｍ，Ｈ２ ２００ｓｅｃｍ，圧力２．
ＯＴｏｒｒ，ＲＦ ｐｏｗｅｒ ６０Ｗ，基板温度
２３０℃で行った。この条件では、窒化シリコン膜２２
上には、粒径が約１．０μｍの多結晶シリコン薄膜が堆
積した． 次に、ゲート絶縁膜２４として、まず、スパツタ法によ
りＳｉ０２膜２４を２０ＯＡ，つづいて、水素の拡散に
対してバリアとなる絶縁膜としてプラズマＣＶＤ法によ
り窒化シリコン膜３００Ａを堆積させた後、ゲート電ｇ
１２５を形成した。
Ｈ ２混合ガス系にて、窒化シリコン膜２２上に、多
結晶シリコン薄膜２３をＩＯＯＯＡ堆積した。堆積条件
としては、ＳｉＨｚ ＣＩＬ２０．９ｓｃｃｍ，ＨＣｆ
ｌ３０ｓｅｃｍ，Ｈ２ ２００ｓｅｃｍ，圧力２．
ＯＴｏｒｒ，ＲＦ ｐｏｗｅｒ ６０Ｗ，基板温度
２３０℃で行った。この条件では、窒化シリコン膜２２
上には、粒径が約１．０μｍの多結晶シリコン薄膜が堆
積した． 次に、ゲート絶縁膜２４として、まず、スパツタ法によ
りＳｉ０２膜２４を２０ＯＡ，つづいて、水素の拡散に
対してバリアとなる絶縁膜としてプラズマＣＶＤ法によ
り窒化シリコン膜３００Ａを堆積させた後、ゲート電ｇ
１２５を形成した。
Ｓｉ０２膜を先に堆積させたのは、よく知られたように
、窒化シリコン膜だけでゲート絶ａ膜を構成すると、腹
中の分極により、ＭＯＳＦＥＴの電気特性が劣化するの
で、そうした劣化を防ぐためである。
、窒化シリコン膜だけでゲート絶ａ膜を構成すると、腹
中の分極により、ＭＯＳＦＥＴの電気特性が劣化するの
で、そうした劣化を防ぐためである。
次に、イオン注入法により、Ｐ０を注入し、ソース・ド
レイン領域２６を形成した。
レイン領域２６を形成した。
次心、Ｎ２雰囲気、５５０℃で、熱処理を行った。
次に、保謹膜として、プラズマＣＶＤ法により、窒化シ
リコン膜５０００Ａ堆積した。
リコン膜５０００Ａ堆積した。
次に、所望の領域にコンタクトを開孔し、Ａｊ！電極２
８を形成した。
８を形成した。
本実施例において、水素の拡散に対してバリアとなる絶
縁膜として、窒化シリコン膜の膜厚を３０ＯＡとしても
、多結晶シリコン薄膜中の水素の密度は、窒化シリコン
膜厚を５０００Ａとした場合と全く変化なかった。
縁膜として、窒化シリコン膜の膜厚を３０ＯＡとしても
、多結晶シリコン薄膜中の水素の密度は、窒化シリコン
膜厚を５０００Ａとした場合と全く変化なかった。
また、保護膜として、ＳｉＯ２膜５０００Ａを用いた場
合についても、水素の密度に変化はなかったことから、
窒化シリコン膜３００Ａでも十分バリアとして作用して
いることが分かった。
合についても、水素の密度に変化はなかったことから、
窒化シリコン膜３００Ａでも十分バリアとして作用して
いることが分かった。
また、ゲート絶縁膜として窒化シリコン膜と酸化シリコ
ン膜の２層構造を用いたが、これＣついても、ＳｉＯｚ
膜を用いた場合と比較して、電気特性の変化は、ほとん
ど認られなかった。
ン膜の２層構造を用いたが、これＣついても、ＳｉＯｚ
膜を用いた場合と比較して、電気特性の変化は、ほとん
ど認られなかった。
また、本実施例では、バリア膜として、プラズマＣＶＤ
法による窒化シリコン膜を用いたが、ソース・ドレイン
領域の活性化も行うことができた。
法による窒化シリコン膜を用いたが、ソース・ドレイン
領域の活性化も行うことができた。
［第６の実施例コ
ガラス基板上２１に、プラズマＣＶＤ法で、ＳｉＨ４／
ＮＨ３混合ガス系により、窒化シリコン膜２２をＩＯＯ
ＯＡ堆積した。堆積条件としては、平行平板型プラズマ
ＣＶＤ装置を用い、ＳｉＨ４ （１０％Ｈ，希釈）流量
１５ｓｃｃｍ，Ｎ Ｈ ３流量１０ｓｃｃｍ，圧力０．
１ ６Ｔｏｒｒ，放電パワー３．５Ｗ，基板温度３
００℃の条件で、３５分間堆積を行った。この条件で堆
積した窒化シリコン腹中には、ＩＲ（赤外分光）分析の
結果、約１０ａｔｍ％の水素が含まれていることが分か
った。
ＮＨ３混合ガス系により、窒化シリコン膜２２をＩＯＯ
ＯＡ堆積した。堆積条件としては、平行平板型プラズマ
ＣＶＤ装置を用い、ＳｉＨ４ （１０％Ｈ，希釈）流量
１５ｓｃｃｍ，Ｎ Ｈ ３流量１０ｓｃｃｍ，圧力０．
１ ６Ｔｏｒｒ，放電パワー３．５Ｗ，基板温度３
００℃の条件で、３５分間堆積を行った。この条件で堆
積した窒化シリコン腹中には、ＩＲ（赤外分光）分析の
結果、約１０ａｔｍ％の水素が含まれていることが分か
った。
次に、ＲＦプラズマＣＶＤ法により、
Ｓ ｉ Ｈ２ Ｃｌｌｚ ／ＨＣＩＬ／Ｈｚ混合ガス系
にて、窒化シリコン膜２２上に、多結晶シリコン薄膜２
３をＩＯＯＯＡ堆積した。堆積条件としては、ＳｔＨｚ
Ｃｉｚ ０．９ｓｅｃｍ，ＨＣｊ２１３０ｓｃｃｍ％
Ｈ．２００ｓｅｃｍ，圧力２．ＯＴｏｒｒ，ＲＦ ｐ
ｏｗｅｒ ６０Ｗ，基板温度２３０℃で行った。この
条件では、窒化シリコン膜２２上には、粒径が約１．０
μｍの多結晶シリコン薄膜が堆積した。
にて、窒化シリコン膜２２上に、多結晶シリコン薄膜２
３をＩＯＯＯＡ堆積した。堆積条件としては、ＳｔＨｚ
Ｃｉｚ ０．９ｓｅｃｍ，ＨＣｊ２１３０ｓｃｃｍ％
Ｈ．２００ｓｅｃｍ，圧力２．ＯＴｏｒｒ，ＲＦ ｐ
ｏｗｅｒ ６０Ｗ，基板温度２３０℃で行った。この
条件では、窒化シリコン膜２２上には、粒径が約１．０
μｍの多結晶シリコン薄膜が堆積した。
次に、ゲート絶縁膜２４として、さらに、水素の拡散に
対してバリアとなる絶縁膜としてプラズマＣＶＤ法によ
り窒化酸化シリコン膜５００Ａを堆積させた後、ゲート
電極２５を形成した。窒化酸化シリコン膜は、よく知ら
れているように、膜中の窒素と酸素との組成比をうまく
選ぶことで、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との両方
の性質を兼ね備えることが可能である。ここでは、Ｓ
ｉ ＯＨ４ ／ＮＨ３ ／Ｎｚ Ｏ混合ガス系を用いて
、堆積条件を最適化することにより、膜の組成比をＳｔ
に対してＮ〜３．０〜２となるようにした． 次に、イオン注入法により、Ｐ０を注入し、？ース・ド
レイン領域２６を形戒した。
対してバリアとなる絶縁膜としてプラズマＣＶＤ法によ
り窒化酸化シリコン膜５００Ａを堆積させた後、ゲート
電極２５を形成した。窒化酸化シリコン膜は、よく知ら
れているように、膜中の窒素と酸素との組成比をうまく
選ぶことで、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との両方
の性質を兼ね備えることが可能である。ここでは、Ｓ
ｉ ＯＨ４ ／ＮＨ３ ／Ｎｚ Ｏ混合ガス系を用いて
、堆積条件を最適化することにより、膜の組成比をＳｔ
に対してＮ〜３．０〜２となるようにした． 次に、イオン注入法により、Ｐ０を注入し、？ース・ド
レイン領域２６を形戒した。
次に、Ｎ２雰囲気、５５０℃で、熱処理を行った。
次に、保謹膜として、プラズマＣＶＤ法により、窒化シ
リコン膜５０００Ａ堆積した．次に、所望の領域にコン
タクトを開孔し、Ａ℃電極２８を形成した。
リコン膜５０００Ａ堆積した．次に、所望の領域にコン
タクトを開孔し、Ａ℃電極２８を形成した。
本実施例において、水素の拡散に対してバリアとなる絶
縁膜として、窒化酸化シリコン膜の膜厚を用いても、多
結晶シリコン薄膜中の水素の密度は、窒化シリコン膜を
用いた場合と全く変化なかった。
縁膜として、窒化酸化シリコン膜の膜厚を用いても、多
結晶シリコン薄膜中の水素の密度は、窒化シリコン膜を
用いた場合と全く変化なかった。
また、ゲート絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を用いた
が、これについても、ＳｉＯ■膜を用いた場合と比較し
て、電気特性の変化は、ほとんど認られなかった。
が、これについても、ＳｉＯ■膜を用いた場合と比較し
て、電気特性の変化は、ほとんど認られなかった。
また、５５０℃の熱処理によって、水素が多結晶シリコ
ン中に拡散すると同時に、ソース・ドレイン領域の活性
化も行うことができ、工程がより簡略化できた． 以上、本実施例において、結晶性半導体薄膜としては、
本出願人が提案しているプラズマＣＶＤ法にて形戒した
大粒径多結晶シリコンおよびプラズマＣＶＤ法により形
成した非晶賀シリコンを熱処理にて結晶化した多結晶シ
リコンについてその効果を示したが、他の結晶性半導体
薄膜、たとえば、減圧ＣＶＤ法により形威された多結晶
シリコンや、多結晶シリコンにＳｔ＋を注入して非品質
化した非晶買シリコンをアニールし、再結晶化したもの
や、本出願人が特願昭６２−７３８２９号、特願昭８２
−７３６３０号で提案しているところの大粒径多結晶シ
リコンや、本出願人が特開昭６３−１０７０１６号で提
案しているところの非晶買基板上に形成した単結晶シリ
コンなどを用いても、同様の効果があったことはいうま
でもない。
ン中に拡散すると同時に、ソース・ドレイン領域の活性
化も行うことができ、工程がより簡略化できた． 以上、本実施例において、結晶性半導体薄膜としては、
本出願人が提案しているプラズマＣＶＤ法にて形戒した
大粒径多結晶シリコンおよびプラズマＣＶＤ法により形
成した非晶賀シリコンを熱処理にて結晶化した多結晶シ
リコンについてその効果を示したが、他の結晶性半導体
薄膜、たとえば、減圧ＣＶＤ法により形威された多結晶
シリコンや、多結晶シリコンにＳｔ＋を注入して非品質
化した非晶買シリコンをアニールし、再結晶化したもの
や、本出願人が特願昭６２−７３８２９号、特願昭８２
−７３６３０号で提案しているところの大粒径多結晶シ
リコンや、本出願人が特開昭６３−１０７０１６号で提
案しているところの非晶買基板上に形成した単結晶シリ
コンなどを用いても、同様の効果があったことはいうま
でもない。
［発明の効果］
水素を含む絶縁膜をシリコン薄膜と基板との間に形戒し
、さらに、熱処理することにより、水素を薄膜中に拡散
させることにより、シリコン薄膜下地界面の界面準位を
減らす効果があった．その結果、バックチャネル効果を
抑制することができ、閾値電圧の変動幅を抑えることが
できた．また、熱処理による水素の拡散によって、シリ
コン薄膜内に存在する準位をも低減でき、キャリア易勤
度を増大させることができた。
、さらに、熱処理することにより、水素を薄膜中に拡散
させることにより、シリコン薄膜下地界面の界面準位を
減らす効果があった．その結果、バックチャネル効果を
抑制することができ、閾値電圧の変動幅を抑えることが
できた．また、熱処理による水素の拡散によって、シリ
コン薄膜内に存在する準位をも低減でき、キャリア易勤
度を増大させることができた。
また、水素を含む絶縁膜として、窒化シリコン膜を用い
ることによって、基板からのＮａゝなとのアルカリイオ
ンの侵入をブロソキングすることができた。
ることによって、基板からのＮａゝなとのアルカリイオ
ンの侵入をブロソキングすることができた。
さらに、この効果は、シリコン薄膜上に水素の拡散に対
してバリアとなる絶縁膜を形成することにより、さらに
高めることができた． この結果、安価なガラス基板上に、電気特性および信頼
性に優れたＴＰＴを形成することができた。
してバリアとなる絶縁膜を形成することにより、さらに
高めることができた． この結果、安価なガラス基板上に、電気特性および信頼
性に優れたＴＰＴを形成することができた。
第１図は、本発明の特徴を説明するための断面図。
Ｎ２図は、本発明を用いて形成したＭＯＳＦＥＴの断面
図。 第３図は、従来の問題点を説明するための断面図。 １１、２１、３１・・・基板
図。 第３図は、従来の問題点を説明するための断面図。 １１、２１、３１・・・基板
Claims (5)
- （１）ガラスなどの絶縁基体上に、結晶性半導体薄膜を
形成してなる半導体装置の製造方法において、前記の結
晶性半導体薄膜上に水素を含む絶縁膜を形成した温度と
同程度か、それ以下の温度で前記の半導体薄膜を形成し
、その後、前記水素を含む絶縁膜を形成した温度よりも
高い温度で熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - （２）水素を含む絶縁膜として、プラズマＣＶＤ法で形
成した窒化シリコン膜を用いることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の半導体装置の製造方法。 - （３）熱処理の温度が３００℃〜６００℃であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の半導体装置の
製造方法。 - （４）前記の結晶性半導体薄膜材料が、シリコンである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の半導体
装置の製造方法。 - （５）前記の熱処理の温度は、非晶質シリコンが多結晶
化する温度であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項、第３項または第４項に記載の半導体装置の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23394189A JPH0395938A (ja) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23394189A JPH0395938A (ja) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0395938A true JPH0395938A (ja) | 1991-04-22 |
Family
ID=16963017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23394189A Pending JPH0395938A (ja) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0395938A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03181137A (ja) * | 1989-12-11 | 1991-08-07 | Canon Inc | 半導体装置の製造方法 |
| US6849872B1 (en) | 1991-08-26 | 2005-02-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Thin film transistor |
| US6972435B2 (en) | 1996-06-04 | 2005-12-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Camera having display device utilizing TFT |
| US7170138B2 (en) | 1993-10-01 | 2007-01-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
| US7531839B2 (en) | 2001-02-28 | 2009-05-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device having driver TFTs and pixel TFTs formed on the same substrate |
| US8835271B2 (en) | 2002-04-09 | 2014-09-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor display device |
| US8946717B2 (en) | 2002-04-09 | 2015-02-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor element and display device using the same |
| US9366930B2 (en) | 2002-05-17 | 2016-06-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device with capacitor elements |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6415983A (en) * | 1987-07-09 | 1989-01-19 | Ricoh Kk | Thin film transistor |
| JPH0350873A (ja) * | 1989-07-19 | 1991-03-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 薄膜トランジスタ |
-
1989
- 1989-09-07 JP JP23394189A patent/JPH0395938A/ja active Pending
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| US8017951B2 (en) | 2001-02-28 | 2011-09-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device including a conductive film having a tapered shape |
| US8242508B2 (en) | 2001-02-28 | 2012-08-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
| US8946717B2 (en) | 2002-04-09 | 2015-02-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor element and display device using the same |
| US10700106B2 (en) | 2002-04-09 | 2020-06-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor element and display device using the same |
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| US9105727B2 (en) | 2002-04-09 | 2015-08-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor element and display device using the same |
| US8835271B2 (en) | 2002-04-09 | 2014-09-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor display device |
| US9406806B2 (en) | 2002-04-09 | 2016-08-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor element and display device using the same |
| US9666614B2 (en) | 2002-04-09 | 2017-05-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor display device |
| US10050065B2 (en) | 2002-04-09 | 2018-08-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor element and display device using the same |
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| US11101299B2 (en) | 2002-04-09 | 2021-08-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor display device |
| US10854642B2 (en) | 2002-04-09 | 2020-12-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor element and display device using the same |
| US9366930B2 (en) | 2002-05-17 | 2016-06-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device with capacitor elements |
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| US10133139B2 (en) | 2002-05-17 | 2018-11-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device |
| US11422423B2 (en) | 2002-05-17 | 2022-08-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device |
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