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JPH02278879A - Manufacture of thin film transistor - Google Patents

Manufacture of thin film transistor

Info

Publication number
JPH02278879A
JPH02278879A JP9880489A JP9880489A JPH02278879A JP H02278879 A JPH02278879 A JP H02278879A JP 9880489 A JP9880489 A JP 9880489A JP 9880489 A JP9880489 A JP 9880489A JP H02278879 A JPH02278879 A JP H02278879A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
silicon oxide
electrode
oxide film
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9880489A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kaichi Fukuda
加一 福田
Nobuki Ibaraki
伸樹 茨木
Tomio Kashihara
富雄 樫原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP9880489A priority Critical patent/JPH02278879A/en
Publication of JPH02278879A publication Critical patent/JPH02278879A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • 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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的】 (産業上の利用分野) この発明は、例えばアクティブマトリックス型液晶表示
素子のスイッチング素子として用いる薄膜トランジスタ
(T P T)の製造方法に関する。 (従来の技術) 液晶を用いた表示装置は、テレビ表示やグラフィックデ
イスプレィ等を指向した大容量、高密度のアクティブマ
トリックス型液晶表示素子の開発及び実用化が盛んであ
る。このような表示装置では、クロストークのない高コ
ントラスト表示が行えるように、各画素の駆動と制御を
行う手段として半導体スイッチが用いられる。その半導
体スイッチとしては、透過型表示が可能であり大面積化
も容易である等の理由から、透明絶縁基板上に形成され
たTPTが通常用いられている。また、TPTの中では
、低温プロセスが可能である等の理由から、非晶質硅素
(a−3i)を用いたものが−殻内である。 そして一般に、アクティブマトリックス型液晶表示素子
としては、ラビングによる配向処理がそれぞれ施された
2枚の基板を、配向方向が互いに90°をなすように平
行に対向させて配置し、これらの間にネマチックタイプ
の液晶組成物を挟持させたツィステッドネマチック(T
N)型のものが広く用いられている。 今後、このような液晶表示素子の応用分野は急速に拡大
し、卓上・壁掛けのテレビのみならず自動車、航空機コ
ックピットへの搭裁等、苛酷な環境条件下でのニーズも
増大していくものと予想される。 (発明が解決しようとする課W1) しかしながら、この種のa−8LTPTにはオン電流が
動作時間とともに減少するという劣化現象が見られる。 そして、TPTの劣化が進行すると、画素の正常な駆動
はできなくなり、表示画質は悪化する。特に、この劣化
現象は雰囲気温度によって加速されることが知られてお
り、自動車や航空機といった高温環境下での信頼性が要
求される場合に大きな問題点となっていた。 この発明はこのような従来の事情に鑑みなされたもので
あり、劣化が少なく高温環境下での信頼性に優れたTP
Tの製造方法を提供することを目的としている。 [発明の構成] (3届を解決するための手段) この発明は、ゲート電極、ゲート絶縁膜、a−3tから
なる半導体膜、ソース電極及びドレイン電極から構成さ
れるTPTの製造方法についてのものである。 そして、請求項1記載の発明では、半導体膜に隣接する
ゲート絶縁膜を得るために、半導体膜に遠い側から基板
温度430℃〜800℃の範囲のプラズマCVD法によ
り酸化硅素膜、プラズマCVD法により窒化硅素膜を順
次形成する工程を備えている。なおここで、基板温度8
00℃という上限の規定は、絶縁基板自体の変形等を考
慮してなされたものである。 また、請求項2記載の発明では、半導体膜に隣接するゲ
ート絶縁膜を得るために、半導体膜に遠い側から減圧C
VD法により酸化硅素膜、プラズマCVD法により窒化
硅素膜を順次形成する工程を備えている。 (作 用) 今までは、a−SiTFTの安定性は、a−3tと直接
接触する絶縁材料及びその界面状態によって支配される
と考えられてきた。しかしながら、この発明では、a−
Stと直接接触しないゲート電極側、例えば二層ゲート
絶縁膜のゲート電極に接触する部分の材料に欠陥密度の
少ない膜を選択することによって、絶縁膜中に捕獲され
る電荷の量を低減できるので、特性の安定なTPTが得
られる。 (実施例) 以下、この発明の詳細をアクティブマトリックス型液晶
表示素子に適用した場合を例に挙げ、図面を参照して説
明する。 第1図は請求項1記載の発明の一実施例を用いたアクテ
ィブマトリックス型液晶表示素子の一画素部分を示す断
面図である。同図において、例えばガラス(コーニング
社製7059)からなる絶縁基板1の一生面上にモリブ
デン・タンタル(Mo −Ta)からなるゲート電極2
を形成し、次に、ゲート電極2を覆うように、ゲート絶
縁膜3として、基板温度450℃のプラズマCVD法に
より膜厚0.3μmの酸化硅素膜3aと、基板温度35
0℃のプラズマCVD法により膜厚0.05μmの窒化
硅素膜3bを順次形成する。 ここで酸化硅素膜3aについて、その製造方法を例に挙
げて詳しく説明する。成膜を行う反応室は直径30cm
の円形高周波電極及びこれに対向する接地電極を備えて
おり、S tH4,N20.N2のガス供給系及びター
ボ分子ポンプとロータリーポンプからなる排気系が接続
されている。試料である絶縁基板1は加熱した接地電極
にクランプされ、基板表面温度が450℃となるように
制御されている。ここにS L H20secm、 N
20200 secm及びN2N240seを導入し、
これらのガスをターボ分子ポンプとロータリーポンプを
通じて排気する。 この際、排気バルブの開度を調節することによって、反
応室内の圧力を0.2Torrに制御させる。 この状態で高周波電極に13.5EI MHz 、  
300Wの高周波を印加すると、グロー放電が発生し、
酸化硅素膜3aが堆積する。このときの堆積速度は、4
.2オングストローム/Sである。第2図はこのように
して形成した酸化硅素膜3aのESR(電子スピン共鳴
)スペクトルの測定結果を示す図である。第2図では、
左右の基準信号に対する中央の信号の強度比から、膜の
欠陥密度を見積ることができ、また、比較従来例として
酸化硅素113aの製造条件を基板温度450℃に代え
て基板温度350℃とした酸化硅素膜のESR(電子ス
ピン共鳴)スペクトルの測定結果も合わせて示している
。 この比較従来例の酸化硅素膜は、中央の信号強度が極め
て大きく膜の欠陥密度が1018.、−3と見積れるの
に対して、この実施例の酸化硅素膜3aは、信号強度が
非常に小さく欠陥密度が1018all−3以下の良質
膜であることがわかる。 次に、窒化硅素膜3bの製造方法について詳細に説明す
る。成膜を行う反応室は直径30(Ml+の円形高周波
電極及びこれに対向する接地電極を備えており、SiH
4,NH3,N2のガス供給系及びターボ分子ポンプと
ロータリーポンプからなる排気系が接続されている。試
料である絶縁基板1は加熱した接地電極にクランプされ
、基板表面温度が350℃となるようにf411されて
いる。ここに S i H420seci。 N H80secm及びN2300 secmを導入し
、これらのガスをターボ分子ポンプとロータリーポンプ
を通じて排気する。この際、排気バルブの開度を調節す
ることによって、反応室内の圧力を0.6Torrに制
御させる。この状態で高周波電極に13.56 MHz
 、  300Wの高周波を印加すると、グロー放電が
発生し、窒化硅素膜3bが堆積する。このときの堆積速
度は、1.3オングストローム/Sである。 続いて、ゲート絶縁l1llI3上に、膜厚0.05μ
mのa−3iからなる半導体膜4と、膜厚0.2μmの
無機保護膜5を順次成膜する。次に、無機保護膜5を所
定の形状に加工した後、例えば膜厚0.05μmの低抵
抗半導体膜6を成膜し、更に、半導体膜4と低抵抗半導
体膜6を加工して、チャネル領域、ソース領域及びドレ
イン領域を得る。また、ゲート絶縁膜3上には、I T
o (Indium Tin0xide)からなる画素
電極7が形成される。次に、ソース領域上には、画素電
極7と接続する形でソース電極8が形成され、ドレイン
領域上にはドレイン電極9が形成される。こうして、ゲ
ート電極2、ゲート絶縁1413、a−Siからなる半
導体膜4、ソース電極8及びドレイン電極9から構成さ
れるTPTIOを有する所定の能動素子基板11が得ら
れる。一方、ガラスからなる絶縁基板12の一生面上に
は、ITOからなる共通電極13が形成されることによ
り、対向基板14が構成される。そして、能動素子基板
11の一生面上には、全面に例えば低温キュア型のポリ
イミド(PI)からなる配向膜15が形成されており、
また、対向基板14の一生面上には、全面に例えば低温
キュア型のPIからなる配向膜16が形成されている。 そして、能動素子基板】1と対向基板14の一生面上に
は、各々の配向膜15.16を所定の方向に布等でこす
ることにより、ラビングによる配向処理がそれぞれ施さ
れるようになる。更に、能動素子基板11と対向基板1
4は互いの一生面側が対向し、且つ互いの配向軸が概略
90°をなすように配置され、これらの間隙には液晶1
7が挟持されている。ここで、能動素子基板11と対向
基板14を組み合わせる際に、配向膜15,16のラビ
ング方向は、良視角方向が正面方向に向くように設定さ
れている。そして、能動素子基板11と対向基板14の
他主面側には、それぞれ偏光板18.19が被着されて
おり、能動素子基板11と対向基板14のどちらか一方
の他主面側から照明を行う形になっている。 第3図はこの実施例の配列状態を示す概略図である。同
図において、各画素につき1個存在するTPTIOは、
行選択線20と一体のゲート電極2、列選択線21と一
体のドレイン電極9、画素電極7に接続されたソース電
極8及び点線で囲んでなるチャネル領域等から構成され
ている。ここで、行選択線20は例えばTPTIOのゲ
ートに走査信号を与えるためのアドレス線であるのに対
し、列選択線21は例えばTFT 1°0のドレインに
画像信号を与えるためのデータ線である。そして、全体
的には、複数個のTPTIOとこれに接続された画素電
極7の各々1個ずつで一画素を構成し、この周囲にはマ
トリックス状に、行選択線20と列選択線21が形成さ
れている。 この実施例では、半導体ll14に隣接するゲート絶縁
膜3を得るために、半導体膜4に遠い側から基板温度4
30℃〜800℃の範囲のプラズマCVD法により酸化
硅素膜3asプラズマCVD法により窒化硅素膜3bを
順次形成する工程を備えているため、TPTIOの動作
時間に伴う劣化現象を抑えることができる。第4図はこ
の実施例におけるTPTIO[(a)]と比較例[(b
)]において、加速劣化試験を行なった後のトランスフ
)特性の変化を示す図であり、縦軸は下レイン電流(A
)、横軸はゲート電圧(V)を表している。 ここで、比較例はTPTIGと比べ、酸化硅素膜3aの
製造条件を基板温度450℃に代えて、基板温度350
℃とした点を除いては、はぼ同様な構成を有している。 また、加速劣化試験は、ソース・ドレイン間を短絡して
接地し、雰囲気温度70℃においてゲートに+15Vの
電圧を10000秒間印加した後の特性変化を調べる方
法を採用した。同図かられかるように、(a)ではしき
い値電圧ドリフ)mΔVth−2,5Vテあり、(b)
4)ΔVth−8,2vに比較して、しきい値電圧ドリ
フト量が低減されており、この実施例では特性の安定し
たTPTが得られていることがわかる。 次に、請求項2記載の発明の一実施例について述べる。 この実施例は第1図に示した実施例に比べ、ゲート絶縁
膜3の形成方法が異なる。即ち、この実施例では、ゲー
ト電極2を覆うように、ゲート絶縁膜3として、減圧C
VD法により膜厚0.3μmの酸化硅素膜3aと、基板
温度350℃のプラズマCVD法により膜厚0.05μ
mの窒化硅素膜3bを順次形成する。 ここで酸化硅素膜3aについて、その製造方法を例に挙
げて詳しく説明する。成膜を行う反応室は直径30CI
lの円形基板ホルダーを備えており、S tH4,02
,N2のガス供給系及びメカニカルブースターポンプと
ロータリーポンプからなる排気系が接続されている。試
料である絶縁基板1は加熱した基板ホルダーにクランプ
され、基板表面温度が400℃となるように制御されて
いる。ここにS i H30secmと02100 s
ecg+を導入し、これらのガスをメカニカルブースタ
ーポンプとロータリーポンプを通じて排気する。この際
、排気バルブの開度を調節することによって、反応室内
の圧力をOJT orrに制御すると、酸化硅素膜3a
が堆積する。このときの堆積速度は、0.5オングスト
ローム/Sである。第5図はこのようにして形成した酸
−化硅素膜3aのESR(電子スピン共鳴)スペクトル
の測定結果を示す図である。第5図では、第2図の場合
と同様に、比較従来例として酸化硅素膜3aの製造条件
を基板温度450℃に代えて基板温度350℃とした酸
化硅素膜のESR(電子スピン共鳴)スペクトルの測定
結果も合わせて示している。この比較従来例の酸化硅素
膜は、中央の信号強度が極めて大きく膜の欠陥密度がt
ol−−3と見積れるのに対して、この実施例の酸化硅
素膜3aは、欠陥による信号がほとんど検出されず(1
016cm−3以下)、欠陥密度が極めて少ない膜であ
ることがわかる。なお、窒化硅素膜3bの製造方法につ
いては、第1図に示した実施例の場合と同様である。 この実施例では、半導体膜4に隣接するゲート絶縁II
III3を得るために、半導体膜4に遠い側から減圧C
VD法により酸化硅素膜3asプラズマCVD法により
窒化硅素膜3bを順次形成する工程を備えているため、
TPTIOの動作時間に伴う劣化現象を抑えることがで
きる。第6図はこの実施例におけるTPTIO[(a)
]と上述の比較例[(b)]において、加速劣化試験を
行なった後のトランスファ特性の変化を示す図である。 第6図における加速劣化試験は、第4図の場合と同様に
、ソース・ドレイン間を短絡して接地し、雰囲気温度7
0℃においてゲートに+15Vの電圧を10000秒間
印加した後の特性変化を調べる方法を採用した。ドリフ
ト量△Vth−0,8Vであり、(b)のΔVth−3
,2Vに比較して、しきい値電圧ドリフH1が低減され
ており、この実施例では前の場合と同様に特性の安定し
たTPTが得られていることが明らかである。 次に、請求項2記載の発明の他の実施例について述べる
。第7図は請求項2記載の発明の他の実施例を用いたア
クティブマトリックス型液晶表示素子の一画素部分を示
す断面図である。この実施例は第1図に示した実施例に
比べ、ゲート絶縁膜3の形成方法が異なる。即ち、この
実施例では第7図かられかるように、ゲート電極2を覆
うように、ゲート絶縁膜3として、減圧CVD法により
膜厚0.2μmの酸化硅素膜3as基板温度850℃の
プラズマCVD法により膜厚0.15μmの酸化硅素膜
3c及び基板温度350℃のプラズマCVD法により膜
厚0.05μmの窒化硅素膜3bを順次形成する。 ここで酸化硅素膜3cについて、その製造方法を例に挙
げて詳しく説明する。成膜を行う反応室は直径30cI
I+の円形高周波電極及びこれに対向する接地電極を備
えており、5tH4,N20.N2のガス供給系及びタ
ーボ分子ポンプとロータリーポンプからなる排気系が接
続されている。試料である絶縁基板1は加熱した接地電
極にクランプされ、基板表面温度が350℃となるよう
に制御されている。ここにS i H420secm、
 N20200 secm及びN240sec履を導入
し、これらのガスをターボ分子ポンプとロータリーポン
プを通じて排気する。 この際、排気バルブの開度を調節することによって、反
応室内の圧力を0.2Torrに制御させる。 この状態で高周波電極に13.58 Mllz 、  
300Wの高周波を印加すると、グロ、−放電が発生し
、酸化硅素膜3cが堆積する。このときの堆積速度は、
4.2オングストローム/Sである。なお、酸化硅素膜
3aと窒化硅素113bの製造方法については、請求項
2記載の発明の最初に述べた実施例の場合と同様である
。 この実施例では、半導体H4に隣接するゲート絶縁膜3
を得るために、半導体膜4に遠い側から減圧CVD法に
より酸化硅素膜3asプラズマCVD法により窒化硅素
膜3bを順次形成する工程を備えているため、今までの
実施例と同様にTPTIOの動作時間に伴う劣化現象を
抑えることができる。実際に、第6図の場合と同様な加
速劣化試験を行なったとき、ドリフト量ΔVth−0,
5Vであり、また、しきい値電圧ドリフト量の低減の再
現性は、請求項2記載の発明の最初に述べた実施例と比
べ優れていることがわかった。これは、酸化硅素膜3a
と窒化硅素膜3bの間に、緩衝層としてのプラズマCV
D法による酸化硅素11113cが形成されることによ
って、減圧CVD法による酸化硅素膜3a上にプラズマ
CVD法による窒化硅素膜3bを形成する際の界面が十
分良好な状態に再現よく形成することができるためと考
えられる。ここで、酸化硅素膜3cの膜厚は、300〜
2000オングストロームの範囲であることが望ましい
。例えば、この膜厚が300オングストロームより薄い
ときには、緩衝層として十分な効果が得られないために
特性安定化の再現性が乏しく、また、この膜厚が200
0オングストロームより厚いときには、TPTIOの安
定性が酸化硅素JII3cで支配されて不安定化する。 なお、TPTIOのゲート絶縁膜3の構成は今まで述べ
たものに限られず、この発明の構成要件を満足する範囲
において種々の変形がなされても、この発明の範囲に含
まれることは言うまでもない。 また、この発明はアクティブマトリックス型液晶表示素
子に限らず、a−St密着センサ等にも適用することが
可能である。 r発明の効果] この発明は、a−3iTFTのゲート絶縁膜の構成を、
半導体膜に遠い側から順次、基板温度430℃〜800
℃の範囲のプラズマCVD法による酸化硅素膜或いは減
圧CVD法による酸化硅素膜、プラズマCVD法による
窒化硅素膜とすることにより、a−SiTFTの特性が
従来に比べ安定化する。この結果、例えば高温環境下で
の信頼性に優れたアクティブマトリックス型液晶表示素
子の製造が可能になる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION OBJECTS OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor (TPT) used as a switching element of an active matrix liquid crystal display element, for example. (Prior Art) Regarding display devices using liquid crystals, active matrix type liquid crystal display elements with large capacity and high density are being actively developed and put into practical use for use in television displays, graphic displays, and the like. In such display devices, semiconductor switches are used as means for driving and controlling each pixel so that high contrast display without crosstalk can be performed. As the semiconductor switch, a TPT formed on a transparent insulating substrate is usually used because it is capable of transmissive display and can easily be made to have a large area. Furthermore, among TPT, those using amorphous silicon (a-3i) are in-shell because low-temperature processing is possible. Generally, as an active matrix type liquid crystal display element, two substrates, each of which has been subjected to an alignment treatment by rubbing, are placed parallel to each other so that the alignment directions are at 90 degrees to each other, and a nematic film is placed between them. Twisted nematic (T
Type N) is widely used. In the future, the fields of application of such liquid crystal display elements will rapidly expand, and the need for them will increase not only for tabletop and wall-mounted televisions, but also for use in harsh environmental conditions such as in automobiles and aircraft cockpits. is expected. (Problem W1 to be Solved by the Invention) However, this type of a-8LTPT exhibits a deterioration phenomenon in which the on-current decreases with operating time. As TPT deterioration progresses, pixels cannot be driven normally, and display image quality deteriorates. In particular, this deterioration phenomenon is known to be accelerated by atmospheric temperature, which has been a major problem in cases where reliability is required in high-temperature environments, such as in automobiles and aircraft. This invention was made in view of such conventional circumstances, and it provides a TP that has little deterioration and excellent reliability in high-temperature environments.
The purpose of this invention is to provide a method for manufacturing T. [Structure of the Invention] (Means for Solving Notification 3) The present invention relates to a method for manufacturing a TPT consisting of a gate electrode, a gate insulating film, a semiconductor film made of a-3T, a source electrode, and a drain electrode. It is. In the invention according to claim 1, in order to obtain a gate insulating film adjacent to the semiconductor film, a silicon oxide film is formed by plasma CVD at a substrate temperature in the range of 430°C to 800°C from the side far from the semiconductor film. The method includes a step of sequentially forming a silicon nitride film. Note that here, the substrate temperature is 8
The upper limit of 00° C. was set in consideration of deformation of the insulating substrate itself. Further, in the invention according to claim 2, in order to obtain a gate insulating film adjacent to the semiconductor film, the semiconductor film is exposed to a reduced pressure from a side far from the semiconductor film.
The method includes steps of sequentially forming a silicon oxide film using a VD method and a silicon nitride film using a plasma CVD method. (Function) Until now, it has been thought that the stability of a-SiTFT is controlled by the insulating material that is in direct contact with a-3t and the state of its interface. However, in this invention, a-
The amount of charge trapped in the insulating film can be reduced by selecting a film with low defect density for the material on the gate electrode side that does not directly contact St, for example, the part of the double-layer gate insulating film that contacts the gate electrode. , TPT with stable characteristics can be obtained. (Example) Hereinafter, the details of the present invention will be explained with reference to the drawings, taking as an example a case where the present invention is applied to an active matrix type liquid crystal display element. FIG. 1 is a sectional view showing one pixel portion of an active matrix liquid crystal display element using an embodiment of the invention as claimed in claim 1. In the figure, a gate electrode 2 made of molybdenum tantalum (Mo-Ta) is placed on the entire surface of an insulating substrate 1 made of glass (7059 manufactured by Corning), for example.
Next, a silicon oxide film 3a having a thickness of 0.3 μm is formed as a gate insulating film 3 by a plasma CVD method at a substrate temperature of 450° C. and a silicon oxide film 3a with a film thickness of 35 μm is formed so as to cover the gate electrode 2.
A silicon nitride film 3b having a thickness of 0.05 μm is sequentially formed by plasma CVD at 0°C. Here, the silicon oxide film 3a will be explained in detail by taking an example of its manufacturing method. The reaction chamber for film formation has a diameter of 30 cm.
It is equipped with a circular high-frequency electrode of S tH4, N20. A N2 gas supply system and an exhaust system consisting of a turbo molecular pump and a rotary pump are connected. The insulating substrate 1, which is a sample, is clamped to a heated ground electrode, and the substrate surface temperature is controlled to be 450°C. Here S L H20sec, N
Introduced 20200 secm and N2N240se,
These gases are exhausted through a turbomolecular pump and a rotary pump. At this time, the pressure inside the reaction chamber is controlled to 0.2 Torr by adjusting the opening degree of the exhaust valve. In this state, 13.5EI MHz is applied to the high frequency electrode,
When a high frequency of 300W is applied, a glow discharge occurs,
A silicon oxide film 3a is deposited. The deposition rate at this time is 4
.. It is 2 angstroms/S. FIG. 2 is a diagram showing the measurement results of the ESR (electron spin resonance) spectrum of the silicon oxide film 3a formed in this manner. In Figure 2,
The defect density of the film can be estimated from the intensity ratio of the center signal to the left and right reference signals.Also, as a comparative conventional example, the manufacturing conditions for silicon oxide 113a were changed to the substrate temperature of 350°C instead of the substrate temperature of 450°C. The measurement results of the ESR (electron spin resonance) spectrum of the silicon film are also shown. The silicon oxide film of this comparative conventional example has an extremely high signal intensity at the center and a film defect density of 1018. , -3, whereas it can be seen that the silicon oxide film 3a of this example is a good quality film with very low signal intensity and defect density of 1018all-3 or less. Next, a method for manufacturing silicon nitride film 3b will be described in detail. The reaction chamber in which the film is formed is equipped with a circular high-frequency electrode of diameter 30 (Ml+) and a ground electrode opposing it.
4, NH3, and N2 gas supply systems and an exhaust system consisting of a turbo molecular pump and a rotary pump are connected. The insulating substrate 1, which is a sample, is clamped to a heated ground electrode and subjected to f411 so that the substrate surface temperature becomes 350°C. Here is S i H420seci. NH 80 sec and N 2300 sec are introduced, and these gases are exhausted through a turbomolecular pump and a rotary pump. At this time, the pressure inside the reaction chamber is controlled to 0.6 Torr by adjusting the opening degree of the exhaust valve. In this state, 13.56 MHz is applied to the high frequency electrode.
, When a high frequency of 300 W is applied, a glow discharge occurs and the silicon nitride film 3b is deposited. The deposition rate at this time was 1.3 angstroms/S. Next, a film with a thickness of 0.05μ is applied on the gate insulator l1llI3.
A semiconductor film 4 made of a-3i of m and an inorganic protective film 5 of 0.2 μm in thickness are sequentially formed. Next, after processing the inorganic protective film 5 into a predetermined shape, a low resistance semiconductor film 6 with a film thickness of 0.05 μm, for example, is formed, and the semiconductor film 4 and the low resistance semiconductor film 6 are further processed to form a channel. Obtain the regions, source and drain regions. Further, on the gate insulating film 3, an I T
A pixel electrode 7 made of Indium TinOxide is formed. Next, a source electrode 8 is formed on the source region so as to be connected to the pixel electrode 7, and a drain electrode 9 is formed on the drain region. In this way, a predetermined active element substrate 11 having a TPTIO consisting of the gate electrode 2, the gate insulator 1413, the semiconductor film 4 made of a-Si, the source electrode 8, and the drain electrode 9 is obtained. On the other hand, a common electrode 13 made of ITO is formed on the entire surface of an insulating substrate 12 made of glass, thereby forming a counter substrate 14. An alignment film 15 made of, for example, low-temperature cure type polyimide (PI) is formed on the entire surface of the active element substrate 11.
Further, on the entire surface of the counter substrate 14, an alignment film 16 made of, for example, low temperature cure type PI is formed. Then, on the surfaces of the active element substrate 1 and the counter substrate 14, an alignment treatment by rubbing is performed by rubbing each of the alignment films 15 and 16 in a predetermined direction with a cloth or the like. . Furthermore, an active element substrate 11 and a counter substrate 1
4 are arranged so that their surfaces face each other and their orientation axes make approximately 90°, and the liquid crystal 1 is placed in the gap between them.
7 is being held. Here, when the active element substrate 11 and the counter substrate 14 are combined, the rubbing direction of the alignment films 15 and 16 is set so that the direction of good viewing angle faces the front direction. Polarizing plates 18 and 19 are attached to the other main surfaces of the active element substrate 11 and the counter substrate 14, respectively, and illumination is provided from the other main surface of either the active element substrate 11 or the counter substrate 14. It is designed to do this. FIG. 3 is a schematic diagram showing the arrangement of this embodiment. In the figure, one TPTIO exists for each pixel,
It is composed of a gate electrode 2 integrated with the row selection line 20, a drain electrode 9 integrated with the column selection line 21, a source electrode 8 connected to the pixel electrode 7, a channel region surrounded by a dotted line, and the like. Here, the row selection line 20 is an address line for applying a scanning signal to the gate of TPTIO, for example, whereas the column selection line 21 is a data line for applying an image signal to the drain of TFT 1°0, for example. . Overall, one pixel is composed of a plurality of TPTIOs and one pixel electrode 7 connected thereto, and row selection lines 20 and column selection lines 21 are arranged in a matrix around this pixel. It is formed. In this embodiment, in order to obtain the gate insulating film 3 adjacent to the semiconductor 114, the substrate temperature is increased from the far side to the semiconductor film 4.
Since the step of sequentially forming the silicon oxide film 3 as the silicon nitride film 3b by the plasma CVD method in the range of 30° C. to 800° C. is provided, it is possible to suppress the deterioration phenomenon that accompanies the operation time of TPTIO. FIG. 4 shows the TPTIO in this example [(a)] and the comparative example [(b)
)] is a diagram showing changes in transfer characteristics after performing an accelerated deterioration test, and the vertical axis is the lower rain current (A
), the horizontal axis represents the gate voltage (V). Here, compared to TPTIG, in the comparative example, the manufacturing conditions for the silicon oxide film 3a were changed to a substrate temperature of 450°C, and the substrate temperature was 350°C.
They have almost the same configuration except that the temperature is set to ℃. Further, in the accelerated deterioration test, a method was adopted in which the source and drain were short-circuited and grounded, and a voltage of +15V was applied to the gate for 10,000 seconds at an ambient temperature of 70° C., and then changes in characteristics were examined. As can be seen from the figure, in (a) there is a threshold voltage drift) mΔVth-2,5V, and in (b)
4) It can be seen that the threshold voltage drift amount is reduced compared to ΔVth-8, 2v, and a TPT with stable characteristics is obtained in this example. Next, an embodiment of the invention according to claim 2 will be described. This embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 1 in the method of forming the gate insulating film 3. That is, in this embodiment, the gate insulating film 3 is made of low pressure carbon so as to cover the gate electrode 2.
A silicon oxide film 3a with a film thickness of 0.3 μm is formed using the VD method, and a film thickness of 0.05 μm is formed using the plasma CVD method at a substrate temperature of 350°C.
m silicon nitride films 3b are sequentially formed. Here, the silicon oxide film 3a will be explained in detail by taking an example of its manufacturing method. The reaction chamber for film formation has a diameter of 30 CI.
Equipped with a circular substrate holder of 1, S tH4,02
, N2 gas supply system and an exhaust system consisting of a mechanical booster pump and a rotary pump are connected. The insulating substrate 1, which is a sample, is clamped to a heated substrate holder, and the substrate surface temperature is controlled to be 400°C. Here S i H30sec and 02100 s
ECG+ is introduced and these gases are exhausted through a mechanical booster pump and a rotary pump. At this time, if the pressure inside the reaction chamber is controlled to OJT orr by adjusting the opening degree of the exhaust valve, the silicon oxide film 3a
is deposited. The deposition rate at this time is 0.5 angstrom/s. FIG. 5 is a diagram showing the measurement results of the ESR (electron spin resonance) spectrum of the silicon oxide film 3a formed in this manner. In FIG. 5, as in the case of FIG. 2, as a comparative conventional example, the ESR (electron spin resonance) spectrum of the silicon oxide film 3a is shown in which the manufacturing conditions of the silicon oxide film 3a are changed to the substrate temperature of 350° C. instead of the substrate temperature of 450° C. The measurement results are also shown. In this comparative conventional silicon oxide film, the signal intensity at the center is extremely large and the defect density of the film is t.
In contrast, in the silicon oxide film 3a of this example, almost no signal due to defects was detected (1
016 cm-3 or less), it can be seen that the film has an extremely low defect density. The method of manufacturing silicon nitride film 3b is the same as that in the embodiment shown in FIG. In this embodiment, the gate insulator II adjacent to the semiconductor film 4
In order to obtain III3, a reduced pressure C is applied to the semiconductor film 4 from the far side.
Since it includes a step of sequentially forming a silicon oxide film 3a using a VD method and a silicon nitride film 3b using a plasma CVD method,
It is possible to suppress the deterioration phenomenon that accompanies the operation time of TPTIO. FIG. 6 shows the TPTIO [(a)
] and the above-mentioned comparative example [(b)] are diagrams showing changes in transfer characteristics after performing an accelerated deterioration test. In the accelerated deterioration test in Figure 6, the source and drain are short-circuited and grounded, and the ambient temperature is 7.
A method was adopted in which changes in characteristics were investigated after applying a voltage of +15 V to the gate for 10,000 seconds at 0°C. The drift amount △Vth-0.8V, ΔVth-3 in (b)
, 2V, the threshold voltage drift H1 is reduced, and it is clear that a TPT with stable characteristics is obtained in this example as in the previous case. Next, another embodiment of the invention set forth in claim 2 will be described. FIG. 7 is a sectional view showing one pixel portion of an active matrix liquid crystal display element using another embodiment of the invention as claimed in claim 2. This embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 1 in the method of forming the gate insulating film 3. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 7, a silicon oxide film 3 as a gate insulating film 3 having a film thickness of 0.2 μm is formed by low pressure CVD method and plasma CVD at a substrate temperature of 850° C. to cover the gate electrode 2. A silicon oxide film 3c with a thickness of 0.15 μm and a silicon nitride film 3b with a thickness of 0.05 μm are sequentially formed using a plasma CVD method at a substrate temperature of 350° C. Here, the silicon oxide film 3c will be explained in detail by taking a method of manufacturing the same as an example. The reaction chamber for film formation has a diameter of 30 cI.
It is equipped with a circular high-frequency electrode of I+ and a ground electrode opposite to it, and has 5tH4, N20. A N2 gas supply system and an exhaust system consisting of a turbo molecular pump and a rotary pump are connected. The insulating substrate 1, which is a sample, is clamped to a heated ground electrode, and the substrate surface temperature is controlled to be 350°C. Here S i H420sec,
N20200 secm and N240 sec gas are introduced and these gases are exhausted through a turbomolecular pump and a rotary pump. At this time, the pressure inside the reaction chamber is controlled to 0.2 Torr by adjusting the opening degree of the exhaust valve. In this state, 13.58 Mllz is applied to the high frequency electrode,
When a high frequency of 300 W is applied, a glow discharge occurs and a silicon oxide film 3c is deposited. The deposition rate at this time is
It is 4.2 angstroms/S. The method of manufacturing the silicon oxide film 3a and the silicon nitride 113b is the same as in the first embodiment of the invention. In this embodiment, the gate insulating film 3 adjacent to the semiconductor H4 is
In order to obtain this, a silicon oxide film 3as by a low pressure CVD method and a silicon nitride film 3b are sequentially formed by a plasma CVD method on the semiconductor film 4 from the far side. Deterioration phenomena that occur over time can be suppressed. Actually, when an accelerated deterioration test similar to that shown in Fig. 6 was conducted, the drift amount ΔVth-0,
5 V, and it was found that the reproducibility of the reduction in the amount of threshold voltage drift was superior to that of the first embodiment of the invention as claimed in claim 2. This is the silicon oxide film 3a
and silicon nitride film 3b as a buffer layer.
By forming the silicon oxide 11113c by the D method, it is possible to reproducibly form a sufficiently good interface when forming the silicon nitride film 3b by the plasma CVD method on the silicon oxide film 3a by the low pressure CVD method. It is thought that this is because of this. Here, the thickness of the silicon oxide film 3c is 300~
A range of 2000 angstroms is desirable. For example, if the film thickness is less than 300 angstroms, the reproducibility of stabilizing the characteristics is poor because a sufficient effect as a buffer layer cannot be obtained;
When the thickness is greater than 0 angstroms, the stability of TPTIO is dominated by silicon oxide JII3c and becomes unstable. Note that the structure of the TPTIO gate insulating film 3 is not limited to what has been described so far, and it goes without saying that various modifications may be made within the scope of the present invention as long as they satisfy the structural requirements of the present invention. Further, the present invention is applicable not only to active matrix liquid crystal display elements but also to a-St contact sensors and the like. rEffects of the invention] This invention provides the structure of the gate insulating film of the a-3i TFT,
Starting from the side farthest from the semiconductor film, the substrate temperature is 430°C to 800°C.
By forming a silicon oxide film by plasma CVD, a silicon oxide film by low pressure CVD, or a silicon nitride film by plasma CVD in the temperature range of 0.degree. As a result, it becomes possible to manufacture an active matrix type liquid crystal display element with excellent reliability, for example, in a high-temperature environment.

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

第1図は請求項1記載の発明の一実施例を用いたアクテ
ィブマトリックス型液晶表示素子の一画素部分を示す断
面図、第2図は第1図に示した実施例と比較従来例のE
SRスペクトルを示す図、第3図は第1図に示した実施
例の配置状態を示す概略図、第4図は第1図に示した実
施例と比較従来例において、加速劣化試験を行なった実
験結果を示す図、第5図は請求項2記載の発明の一実施
例と比較従来例のESRスペクトルを示す図、第6図は
第5図に示した実施例と比較従来例において、加速劣化
試験を行なった実験結果を示す図、第7図は請求項2記
載の発明の一実施例を用いたアクティブマトリックス型
液晶表示素子の一画素部分を示す断面図である。 2・・・ゲート電極 3・・・ゲート絶縁膜 3a・・・酸化硅素膜 3b・・・窒化硅素膜 4・・・半導体膜 8・・・ソース電極 9・・・ドレイン電極 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同    竹 花 喜久男 @  1  @ 7蹟角 CG) 第2図 ドし1ン電ダ亀 (A) )′t1ン電胤 (A) イ書4j6巨崖 (イヱも単位)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one pixel portion of an active matrix liquid crystal display element using an embodiment of the invention as claimed in claim 1, and FIG. 2 is an E of a conventional example for comparison with the embodiment shown in FIG.
Figure 3 is a diagram showing the SR spectrum, Figure 3 is a schematic diagram showing the arrangement of the embodiment shown in Figure 1, and Figure 4 is an accelerated deterioration test conducted on the example shown in Figure 1 and the comparative conventional example. FIG. 5 is a diagram showing the ESR spectra of an embodiment of the invention as claimed in claim 2 and a comparative conventional example. FIG. 6 is a diagram showing the ESR spectra of the embodiment shown in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing one pixel portion of an active matrix liquid crystal display device using an embodiment of the invention as claimed in claim 2. FIG. 2...Gate electrode 3...Gate insulating film 3a...Silicon oxide film 3b...Silicon nitride film 4...Semiconductor film 8...Source electrode 9...Drain electrode representative Patent attorney rules Ken Ken Yudo Takehana Kikuo @ 1 @ 7 Kaku CG) Figure 2 Doshi 1 Denda Turtle (A) )'t1 Den Tan (A) Isho 4j6 Huge cliff (Ie is also a unit)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ゲート電極、ゲート絶縁膜、非晶質硅素からなる
半導体膜、ソース電極及びドレイン電極から構成される
薄膜トランジスタの製造方法において、前記半導体膜に
隣接する前記ゲート絶縁膜を得るために、前記半導体膜
に遠い側から基板温度430℃〜800℃の範囲のプラ
ズマCVD法により酸化硅素膜、プラズマCVD法によ
り窒化硅素膜を順次形成する工程を備えたことを特徴と
する薄膜トランジスタの製造方法。
(1) In a method for manufacturing a thin film transistor comprising a gate electrode, a gate insulating film, a semiconductor film made of amorphous silicon, a source electrode, and a drain electrode, in order to obtain the gate insulating film adjacent to the semiconductor film, A method for manufacturing a thin film transistor, comprising the steps of sequentially forming a silicon oxide film by a plasma CVD method and a silicon nitride film by a plasma CVD method at a substrate temperature in the range of 430° C. to 800° C. from the side farthest from the semiconductor film.
(2)ゲート電極、ゲート絶縁膜、非晶質硅素からなる
半導体膜、ソース電極及びドレイン電極から構成される
薄膜トランジスタの製造方法において、前記半導体膜に
隣接する前記ゲート絶縁膜を得るために、前記半導体膜
に遠い側から減圧CVD法により酸化硅素膜、プラズマ
CVD法により窒化硅素膜を順次形成する工程を備えた
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
(2) In a method for manufacturing a thin film transistor comprising a gate electrode, a gate insulating film, a semiconductor film made of amorphous silicon, a source electrode, and a drain electrode, in order to obtain the gate insulating film adjacent to the semiconductor film, 1. A method for manufacturing a thin film transistor, comprising a step of sequentially forming a silicon oxide film by low pressure CVD and a silicon nitride film by plasma CVD from the far side of a semiconductor film.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0720154A3 (en) * 1994-12-26 1996-09-18 Nec Corp An electrode thin film for such as magnetoresistive effect head and a method of manufacturing the same
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KR100685409B1 (en) * 2004-10-22 2007-02-22 삼성에스디아이 주식회사 Thin film transistor and its manufacturing method
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CN101699624B (en) 2005-10-20 2011-09-14 卡西欧计算机株式会社 Thin-film transistor panel having structure that suppresses characteristic shifts and method for manufacturing the same

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