JP2003338509A - Top gate type thin film transistor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、トップゲート型
薄膜トランジスタ、特に絶縁膜の構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a top gate type thin film transistor, and more particularly to an insulating film structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶表示装置(LCD)や、また最近注
目されている有機エレクトロルミネッセンス(OEL)
表示装置などにおいて、高精細な表示を実現するため各
画素にスイッチ素子を形成したいわゆるアクティブマト
リクス型の表示装置が知られている。2. Description of the Related Art A liquid crystal display device (LCD) and an organic electroluminescence (OEL) device which has recently been attracting attention.
In display devices and the like, there is known a so-called active matrix type display device in which a switch element is formed in each pixel in order to realize high definition display.
【0003】また、このアクティブマトリクス型表示装
置の各画素に形成されるスイッチ素子として、薄膜トラ
ンジスタ(Thin Film Transistor、以下TFT)がよく
知られている。薄膜トランジスタの内、能動層に多結晶
シリコン(p−Si)を採用したいわゆる多結晶SiT
FTは、能動層に非晶質シリコン(a−Si)を用いる
場合より、高い導電率が実現されるので応答性がよく、
またゲート電極を利用して能動層にチャネル、ソース及
びドレイン領域を自己整合的に形成可能であるため、素
子面積を小さくでき、さらに、CMOS(Complementar
y Metal OxideSemiconductor)回路を構成することが容
易である。このため、高精細なディスプレイ用のスイッ
チとして優れ、また、画素用TFTの形成される基板上
に、同様のTFTからなるCMOS回路を構成し、表示
部を駆動するドライバ回路を内蔵することが可能とな
る。A thin film transistor (TFT) is well known as a switch element formed in each pixel of this active matrix type display device. So-called polycrystalline SiT using polycrystalline silicon (p-Si) as an active layer in a thin film transistor
The FT has better responsiveness because it has higher conductivity than the case where amorphous silicon (a-Si) is used for the active layer,
In addition, since the channel, source and drain regions can be formed in the active layer in a self-aligned manner by using the gate electrode, the element area can be reduced, and further, CMOS (Complementar
y Metal Oxide Semiconductor) circuit is easy to configure. Therefore, it is excellent as a switch for a high-definition display, and a CMOS circuit composed of similar TFTs can be formed on a substrate on which pixel TFTs are formed, and a driver circuit for driving a display unit can be incorporated. Becomes
【0004】多結晶Si膜は、a−Si膜を成膜し、こ
れをレーザアニール処理して多結晶化することで形成で
き、このような多結晶Si膜を能動層として利用したT
FTは、低融点で安価なガラス基板上に作成することが
可能であり、大面積、低コストのアクティブマトリクス
型平面表示装置を得るために非常に有効である。The polycrystalline Si film can be formed by forming an a-Si film and subjecting it to laser annealing to polycrystallize it. T using such a polycrystalline Si film as an active layer.
FT can be formed on an inexpensive glass substrate having a low melting point, and is very effective for obtaining an active matrix flat panel display device having a large area and low cost.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このようにレーザアニ
ールなどを用いたいわゆる低温プロセスによって形成さ
れた多結晶Si膜は、膜中の結晶粒界等においてシリコ
ンの不対電子が多数存在し、この不対電子(ダングリン
グボンド)はキャリアをトラップして導電率を低下させ
たり、TFTのオフ時にリーク電流を発生させたりする
原因となる。このため、従来より多結晶Si膜に対して
は膜中のダングリングボンドを水素によって終端化(タ
ーミネイト)する水素化処理を行うことが知られてい
る。The polycrystalline Si film thus formed by the so-called low temperature process using laser annealing or the like has many unpaired electrons of silicon at crystal grain boundaries in the film. The unpaired electrons (dangling bonds) cause carriers to be trapped to reduce the conductivity, or cause a leak current when the TFT is turned off. Therefore, it has been conventionally known to perform a hydrogenation process for terminating (terminating) dangling bonds in the polycrystalline Si film with hydrogen.
【0006】ここで、TFTの構造の一つである、いわ
ゆるトップゲート型TFTでは、能動層をゲート絶縁膜
が覆い、更にその上にゲート電極が形成されている。こ
のようなトップゲート型TFTの上記多結晶Si膜の水
素化は、ゲート絶縁膜及びゲート電極を覆う層間絶縁膜
として、膜中に水素の導入が可能なプラズマCVD法に
より形成したSiO2膜を利用する。具体的には、プラ
ズマCVDにてSiO2層間絶縁膜を形成した後、水素
化アニールにより、ゲート絶縁膜を通過させてSiO2
層間絶縁膜から水素を多結晶Si膜に供給し、多結晶S
i膜の水素化を行っていた。しかし、SiO2層間絶縁
膜は水素供給源としての能力が十分でないという問題が
ある。また、水素供給能力を高めるためにはSiO2形
成時に水素プラズマ処理を行うことが考えられるが、こ
の処理は処理タクトが長く、製造効率、製造コストの観
点で好ましくない。Here, in a so-called top gate type TFT which is one of the structures of the TFT, a gate insulating film covers the active layer, and a gate electrode is further formed thereon. Hydrogenation of the above-mentioned polycrystalline Si film of the top gate type TFT is performed by using an SiO 2 film formed by a plasma CVD method capable of introducing hydrogen into the film as an interlayer insulating film covering the gate insulating film and the gate electrode. To use. Specifically, after forming the SiO 2 interlayer insulation film by plasma CVD, by hydrogenation annealing, passed through a gate insulating film SiO 2
Hydrogen is supplied from the interlayer insulating film to the polycrystalline Si film,
The i film was hydrogenated. However, there is a problem that the SiO 2 interlayer insulating film does not have sufficient capability as a hydrogen supply source. Further, hydrogen plasma treatment may be performed at the time of forming SiO 2 in order to enhance the hydrogen supply ability, but this treatment has a long treatment tact and is not preferable from the viewpoint of production efficiency and production cost.
【0007】能動層を覆うゲート絶縁膜として、通常は
SiO2膜の単層を用いているが、このSiO2膜に加
え、水素供給能力の高い窒化シリコン(SiNx)膜と
の積層構造をゲート絶縁膜に採用することも考えられ
る。水素供給源としての窒化シリコン膜は、膜が厚いほ
ど含有する水素量が増大する。従って、窒化シリコン膜
は水素供給源として厚い方が好ましい。しかし、ゲート
絶縁膜の膜厚が大きくなるとTFTの動作閾値が変動
(上昇)するなどの問題が生ずるため、水素供給源とし
ての十分な厚さをゲート絶縁膜に確保することはできな
かった。As the gate insulating film covering the active layer, a single layer of SiO 2 film is usually used. However, in addition to this SiO 2 film, a laminated structure with a silicon nitride (SiN x ) film having a high hydrogen supply capability is adopted. It can be considered to be used for the gate insulating film. A silicon nitride film as a hydrogen supply source has a larger amount of hydrogen contained as the film is thicker. Therefore, the silicon nitride film is preferably thick as a hydrogen supply source. However, when the film thickness of the gate insulating film becomes large, there arises a problem that the operation threshold value of the TFT fluctuates (rises), so that it is impossible to secure a sufficient thickness in the gate insulating film as a hydrogen supply source.
【0008】また、ボトムゲート型TFTにおいて採用
されるているように、層間絶縁膜をSiO2膜とSiNx
膜との積層構造とした場合であっても、上述のようにト
ップゲート型TFTでは、層間絶縁膜と多結晶Si膜と
の間には、ゲート絶縁膜及び場所によってはゲート電極
が設けられているため、水素供給条件が異なる。Further, as used in the bottom gate type TFT, the interlayer insulating film is formed of SiO 2 film and SiN x.
Even in the case of the laminated structure with the film, in the top gate type TFT as described above, the gate insulating film and the gate electrode depending on the location are provided between the interlayer insulating film and the polycrystalline Si film. Therefore, the hydrogen supply conditions are different.
【0009】しかし、トップゲート型TFTに対する良
好な水素化のための供給条件は、現在まで、提案されて
おらず、最適化が強く望まれている。However, the supply conditions for good hydrogenation to the top gate type TFT have not been proposed so far, and optimization is strongly desired.
【0010】上記課題を解決するために、この発明は、
トップゲート型薄膜トランジスタの特性向上を目的とす
る。In order to solve the above problems, the present invention provides
The purpose is to improve the characteristics of a top-gate thin film transistor.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明はなされ、能動層よりゲート電極が上層に形成
されるトップゲート型薄膜トランジスタであって、基板
上に形成された半導体膜と、前記半導体膜を覆ったゲー
ト絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電
極と、該ゲート電極及び前記ゲート絶縁膜を覆って形成
される層間絶縁膜と、を備え、前記層間絶縁膜が、前記
ゲート絶縁膜側から窒化シリコン膜と酸化シリコン膜と
がこの順に積層された積層構造を有し、前記窒化シリコ
ン膜の膜厚が50nm以上200nm以下である。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention has been made, and is a top gate type thin film transistor in which a gate electrode is formed in an upper layer than an active layer, and a semiconductor film formed on a substrate, An interlayer insulating film formed to cover the semiconductor film; a gate electrode formed on the gate insulating film; and an interlayer insulating film formed to cover the gate electrode and the gate insulating film. However, it has a laminated structure in which a silicon nitride film and a silicon oxide film are laminated in this order from the gate insulating film side, and the film thickness of the silicon nitride film is 50 nm or more and 200 nm or less.
【0012】本発明の他の態様では、上記トップゲート
型薄膜トランジスタにおいて、前記窒化シリコン膜の膜
厚は100nm程度である。In another aspect of the present invention, in the top gate type thin film transistor, the silicon nitride film has a film thickness of about 100 nm.
【0013】本発明の他の態様では、上記トップゲート
型薄膜トランジスタにおいて、前記窒化シリコン膜は、
多結晶シリコンからなる前記半導体膜に対する水素供給
源である。In another aspect of the present invention, in the top gate type thin film transistor, the silicon nitride film is
It is a hydrogen supply source for the semiconductor film made of polycrystalline silicon.
【0014】このような厚さの窒化シリコン膜を層間絶
縁膜のゲート絶縁膜側に形成することで、この窒化シリ
コン膜から、多結晶シリコン等からなる能動層などに対
して内部に存在するダングリングボンドをターミネイト
するのに十分な量の水素を供給できる。また、このよう
な厚さの窒化シリコン膜であれば層間絶縁膜にコンタク
トホールを形成する場合において、このコンタクトホー
ルの形成精度が確保でき、またコンタクトの高密度化、
高精細化にも対応することができる。By forming the silicon nitride film having such a thickness on the gate insulating film side of the interlayer insulating film, the dangling existing inside the silicon nitride film with respect to the active layer made of polycrystalline silicon or the like. Sufficient hydrogen can be supplied to terminate the ring bond. Further, in the case of forming a contact hole in the interlayer insulating film with the silicon nitride film having such a thickness, the accuracy of forming the contact hole can be ensured, and the contact density can be increased.
It is also possible to support high definition.
【0015】本発明の他の態様は、能動層よりゲート電
極が上層に形成されるトップゲート型薄膜トランジスタ
に関し、基板を覆って形成されたバッファ層と、前記バ
ッファ層上に形成された半導体膜と、前記半導体膜を覆
ったゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成された
ゲート電極と、該ゲート電極及び前記ゲート絶縁膜を覆
って形成される層間絶縁膜と、を有し、前記バッファ層
は、前記基板側から窒化シリコン膜と酸化シリコン膜と
がこの順に積層された積層構造を有し、前記ゲート絶縁
膜は、前記半導体側から酸化シリコン膜と窒化シリコン
膜とがこの順に積層された積層構造を有し、前記層間絶
縁膜は、前記ゲート絶縁膜側から窒化シリコン膜と酸化
シリコン膜とがこの順に積層された積層構造を有する。Another aspect of the present invention relates to a top gate type thin film transistor in which a gate electrode is formed above an active layer, and a buffer layer formed so as to cover a substrate and a semiconductor film formed on the buffer layer. A gate insulating film covering the semiconductor film, a gate electrode formed on the gate insulating film, and an interlayer insulating film covering the gate electrode and the gate insulating film, The layer has a laminated structure in which a silicon nitride film and a silicon oxide film are laminated in this order from the substrate side, and the gate insulating film has a silicon oxide film and a silicon nitride film laminated in this order from the semiconductor side. The interlayer insulating film has a laminated structure in which a silicon nitride film and a silicon oxide film are laminated in this order from the gate insulating film side.
【0016】本発明の他の態様では、上記トップゲート
型薄膜トランジスタにおいて、前記層間絶縁膜の前記窒
化シリコン膜の膜厚は、50nm以上200nm以下で
ある。In another aspect of the present invention, in the top gate type thin film transistor, the film thickness of the silicon nitride film of the interlayer insulating film is 50 nm or more and 200 nm or less.
【0017】以上のように、バッファ層、ゲート絶縁
膜、層間絶縁膜をそれぞれ積層構造とし、これらの層を
窒化シリコン膜と酸化シリコン膜の組み合わせで最適な
積層順とすることで、トランジスタの動作特性や信頼性
の向上が図れ、また高い集積度でトップゲート型TFT
を形成することができる。具体的には、薄膜トランジス
タの上下位置に窒化シリコン膜が存在するので、この窒
化膜シリコンによって薄膜トランジスタへの不純物の拡
散を確実にブロックすることができる。更に、水素供給
源としての上記層間絶縁膜及びゲート絶縁膜の各窒化シ
リコン膜が薄膜トランジスタの多結晶シリコン能動層に
近接して配置でき、多結晶シリコンへの効率よい水素供
給が可能となる。また、ゲート絶縁膜が多層構造であ
り、かつ緻密な窒化シリコン膜が存在することで、薄膜
トランジスタの耐圧を向上できる。層間絶縁膜について
も、多層構造でありかつ窒化シリコン膜が存在すること
で、ゲート絶縁膜と併せ、外界からの汚染物質に対する
一層のブロック機能の向上を図ることができる。さら
に、非晶質シリコンをレーザアニールにて多結晶化する
際に、このシリコン膜の下層にはバッファ層が存在する
ため、レーザの出力強度などのマージンを拡大でき、薄
膜トランジスタの動作閾値(Vth)の制御が確実とな
る。また、このバッファ層により表示装置の色味調整を
行うことも可能であり、表示装置としての品質向上にも
役立つ。As described above, the buffer layer, the gate insulating film, and the interlayer insulating film each have a laminated structure, and these layers are formed into an optimal stacking order by the combination of the silicon nitride film and the silicon oxide film. Top gate type TFT with improved characteristics and reliability and high integration.
Can be formed. Specifically, since the silicon nitride film exists above and below the thin film transistor, the diffusion of impurities into the thin film transistor can be reliably blocked by this silicon nitride film. Further, each of the above-mentioned interlayer insulating film and each silicon nitride film of the gate insulating film as the hydrogen supply source can be arranged close to the polycrystalline silicon active layer of the thin film transistor, and the hydrogen can be efficiently supplied to the polycrystalline silicon. Further, since the gate insulating film has a multi-layer structure and a dense silicon nitride film exists, the breakdown voltage of the thin film transistor can be improved. The interlayer insulating film also has a multi-layered structure and the presence of the silicon nitride film, so that it is possible to further improve the blocking function against the contaminants from the outside together with the gate insulating film. Further, when the amorphous silicon is polycrystallized by laser annealing, since the buffer layer exists under the silicon film, the margin such as the laser output intensity can be expanded, and the operation threshold (Vth) of the thin film transistor can be increased. The control of is reliable. In addition, it is possible to adjust the tint of the display device by using this buffer layer, which is also useful for improving the quality of the display device.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、図面を用いてこの発明の好
適な実施の形態(以下実施形態という)について説明す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings.
【0019】[実施形態1]図1は、本発明の実施形態
に係るTFTの断面構造を示している。なお、図1に示
すようにTFTは、アクティブマトリクス型表示装置
(LCDやOEL表示装置等)において各画素に採用さ
れるスイッチ素子としての画素TFTや、このスイッチ
素子と同一基板に同時に形成されるドライバ回路のCM
OS構造とされるTFT等に採用することができる。[First Embodiment] FIG. 1 shows a sectional structure of a TFT according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the TFT is formed at the same time as a pixel TFT as a switch element adopted for each pixel in an active matrix type display device (LCD or OEL display device) or on the same substrate as this switch element. Driver circuit CM
It can be used for a TFT having an OS structure.
【0020】本実施形態に係るTFTは、能動層24よ
りもゲート電極36が上層に形成されたトップゲート型
TFTであり、ゲート絶縁膜30とゲート電極36とを
覆う層間絶縁膜40としてSiNx膜42とSiO2膜4
4との積層膜を採用する。また、ゲート絶縁膜30側に
配置し能動層24に対する水素供給源として機能する上
記SiNx膜42の膜厚を50nm〜200nm、より
好ましくは100nm程度としている。The TFT according to this embodiment is a top gate type TFT in which the gate electrode 36 is formed above the active layer 24, and SiN x is used as the interlayer insulating film 40 that covers the gate insulating film 30 and the gate electrode 36. Film 42 and SiO 2 film 4
A laminated film with 4 is adopted. Further, the film thickness of the SiN x film 42 arranged on the gate insulating film 30 side and functioning as a hydrogen supply source for the active layer 24 is set to 50 nm to 200 nm, more preferably about 100 nm.
【0021】図2は、このようなTFTの製造工程につ
いて示しており、以下この製造工程について図1及び図
2を参照して説明する。TFTを形成する基板として
は、絶縁基板或いは半導体基板が使用可能であるが、こ
こでは、低融点の透明ガラス基板10を採用している。
このガラス基板10の上には、TFTの多結晶Siから
なる能動層パターンが形成される。具体的には、図2
(a)に示すように、ガラス基板10上に、a−Si膜
22を厚さ40nm〜50nm程度形成する。また、後
のアニールでアブレーションが発生すること防止するた
め、このa−Si膜22に対して脱水素化のためのアニ
ールを行う。次に、a−Si膜22にエキシマレーザの
ビームを照射して多結晶化アニールする。アニールによ
って得られた多結晶Si膜は、TFTの能動層24の形
状にパターニングする。FIG. 2 shows a manufacturing process of such a TFT, which will be described below with reference to FIGS. An insulating substrate or a semiconductor substrate can be used as the substrate for forming the TFT, but the transparent glass substrate 10 having a low melting point is adopted here.
An active layer pattern made of polycrystalline Si of TFT is formed on the glass substrate 10. Specifically, FIG.
As shown in (a), an a-Si film 22 having a thickness of about 40 nm to 50 nm is formed on the glass substrate 10. Further, in order to prevent ablation from occurring in the subsequent annealing, the a-Si film 22 is annealed for dehydrogenation. Next, the a-Si film 22 is irradiated with a beam of an excimer laser to be annealed for polycrystallization. The polycrystalline Si film obtained by annealing is patterned into the shape of the active layer 24 of the TFT.
【0022】次に、図2(b)に示すように、能動層2
4を覆ってSiO2からなるゲート絶縁膜30を形成
し、このゲート絶縁膜30の上に、Crなどの高融点金
属からなるゲート電極材料を形成し、所望のゲート電極
36の形状にパターニングする。Next, as shown in FIG. 2B, the active layer 2
4, a gate insulating film 30 made of SiO 2 is formed, a gate electrode material made of a refractory metal such as Cr is formed on the gate insulating film 30, and patterned into a desired shape of the gate electrode 36. .
【0023】ここで、n導電型TFT(以下n型TF
T)であって、LDD(Lightly Doped Drain)を形成
する場合には、図2(c)に示すように、ゲート電極3
6の電極長(図の横方向)より一定距離だけ長く覆うよ
うにレジスト層200をフォトリソグラフィで選択的に
残す。また、ドライバ回路が同一基板に内蔵される場合
などは、そのCMOS回路のpチャネルTFTの能動層
についてもこのレジスト層200によって覆う。残った
レジスト層200をマスクとし、ゲート絶縁膜30を通
過させてリン等の不純物を高濃度に能動層24にドーピ
ング(注入)する。これにより、能動層24のマスクで
覆われていない領域に、高濃度にn型不純物がドープさ
れ、後にソース領域及びドレイン領域24s、24dを
構成する高濃度不純物領域(N+領域)が形成される。Here, an n-conductivity type TFT (hereinafter referred to as n-type TF
In the case of T) and forming an LDD (Lightly Doped Drain), as shown in FIG.
The resist layer 200 is selectively left by photolithography so as to cover the electrode length of 6 (horizontal direction in the figure) by a certain distance. When the driver circuit is built in the same substrate, the resist layer 200 covers the active layer of the p-channel TFT of the CMOS circuit. Using the remaining resist layer 200 as a mask, the active layer 24 is doped (implanted) with a high concentration of impurities such as phosphorus through the gate insulating film 30. As a result, a region of the active layer 24 which is not covered with the mask is heavily doped with an n-type impurity, and a high-concentration impurity region (N + region) which later constitutes the source and drain regions 24s and 24d is formed. It
【0024】次に、図2(d)に示すように、マスクと
してのレジスト層200を除去し、露出したゲート電極
36をマスクとし、リン等の不純物を低濃度に能動層2
4にドーピングする。これにより、能動層24のゲート
電極36の直下の不純物のドープされない真性領域の両
側であって、最初の高濃度不純物ドープ工程において形
成されたN+領域との間に、低濃度不純物(LD)領域
(N-領域)が形成される。また、不純物ドープ後に
は、エキシマレーザなどの照射によりアニール処理を行
い、能動層24にドープされた不純物を活性化する。Next, as shown in FIG. 2D, the resist layer 200 as a mask is removed, and the exposed gate electrode 36 is used as a mask to reduce the concentration of impurities such as phosphorus into the active layer 2.
Dop to 4. As a result, a low-concentration impurity (LD) is formed between the N + region formed in the first high-concentration impurity doping step, on both sides of the intrinsic region where the impurity is not doped, directly below the gate electrode 36 of the active layer 24. A region (N − region) is formed. After doping the impurities, annealing treatment is performed by irradiation with an excimer laser or the like to activate the impurities doped in the active layer 24.
【0025】活性化処理後、図2(e)に示すように、
ゲート絶縁膜30及びゲート電極36を含む基板全体を
覆うように層間絶縁膜40を形成する。層間絶縁膜40
としては、上述のようにゲート絶縁膜30側からSiN
x膜42、SiO2膜44をこの順に共にプラズマCVD
により積層して形成する。ここで、本実施形態において
SiNx膜42は、50nm以上、200nm以下の厚
さとする。より好ましくは100nm程度の厚さとす
る。このような厚さとすることで、後述するように水素
化アニール時に多結晶Si膜(能動層)24への十分な
水素供給能力を発揮でき、かつコンタクトホール形成時
に必要なエッチング特性を満たすことを可能としていて
いる。またSiO2膜44の膜厚は特に制限はないが、
一例としては、500nm程度とする。After the activation process, as shown in FIG.
An interlayer insulating film 40 is formed so as to cover the entire substrate including the gate insulating film 30 and the gate electrode 36. Interlayer insulating film 40
As described above, SiN from the gate insulating film 30 side
The x film 42 and the SiO 2 film 44 are both formed in this order by plasma CVD.
Are formed by laminating. Here, in the present embodiment, the SiN x film 42 has a thickness of 50 nm or more and 200 nm or less. More preferably, the thickness is about 100 nm. With such a thickness, as will be described later, it is possible to exhibit a sufficient hydrogen supply capability to the polycrystalline Si film (active layer) 24 at the time of hydrogenation annealing and to satisfy the etching characteristics required when forming the contact hole. It is possible. The thickness of the SiO 2 film 44 is not particularly limited,
As an example, it is about 500 nm.
【0026】層間絶縁膜40の形成後、窒素雰囲気中で
アニール(水素化アニール)を行い、層間絶縁膜40の
SiNx膜42から膜内に含まれる水素イオンをゲート
絶縁膜16を介して多結晶Si能動層24に導入する。
なお、アニール温度は、水素イオンが十分移動可能であ
り、基板10が熱変形などの損傷を受けない程度とす
る。基板として本実施形態のようにガラスを用いた場
合、このアニール温度は、例えば350℃〜450℃で
ある。このような水素化アニールにより、多結晶Si能
動層24にゲート絶縁膜30を介して通過してSiNx
膜42から水素が供給され多結晶Si能動層内のダング
リングボンドがこの水素で終端化される。ここで、金属
材料から構成されるゲート電極36自体は水素透過がほ
とんどないが、上方がゲート電極36に覆われる能動層
24の領域(後のチャネル領域)には、SiNx膜42
からの水素がゲート電極36の側方からゲート絶縁膜3
0を通ってゲート直下領域に回り込んで導入されるた
め、TFTの特性に与える影響の大きいチャネル領域で
の欠陥修復(終端化)は確実に行われる。After the interlayer insulating film 40 is formed, annealing (hydrogenation annealing) is performed in a nitrogen atmosphere, and hydrogen ions contained in the film are removed from the SiN x film 42 of the interlayer insulating film 40 through the gate insulating film 16. It is introduced into the crystalline Si active layer 24.
The annealing temperature is such that hydrogen ions can move sufficiently and the substrate 10 is not damaged by thermal deformation or the like. When glass is used as the substrate as in this embodiment, the annealing temperature is, for example, 350 ° C to 450 ° C. By such hydrogenation annealing, the SiN x is passed through the polycrystalline Si active layer 24 through the gate insulating film 30.
Hydrogen is supplied from the film 42 and dangling bonds in the polycrystalline Si active layer are terminated by this hydrogen. Here, the gate electrode 36 itself made of a metal material hardly permeates hydrogen, but the SiN x film 42 is formed in the region of the active layer 24 (the later channel region) where the upper part is covered with the gate electrode 36.
Hydrogen from the gate insulating film 3 from the side of the gate electrode 36
Since it is introduced into the region directly under the gate through 0, the defect repair (termination) in the channel region, which has a great influence on the characteristics of the TFT, is surely performed.
【0027】水素化アニール後、次に、層間絶縁膜40
及びゲート絶縁膜30のソース、ドレイン領域24s、
24dの対応領域を貫通するようにコンタクトホール4
6を形成する。次に、上記コンタクトホール46にて、
ソース領域24sと接続されるソース電極50sと、ド
レイン領域24dと接続されるドレイン電極50d或い
はこれらの一体の信号配線を形成する。以上のような工
程により図1に示したようなアクティブマトリクス型表
示装置の画素部や周辺ドライバ部に用いることができる
薄膜トランジスタが得られる。After the hydrogenation annealing, next, the interlayer insulating film 40 is formed.
And the source / drain regions 24s of the gate insulating film 30,
Contact hole 4 so as to penetrate the corresponding region of 24d
6 is formed. Next, in the contact hole 46,
A source electrode 50s connected to the source region 24s, a drain electrode 50d connected to the drain region 24d, or a signal wiring integrated with these is formed. Through the above steps, a thin film transistor which can be used for the pixel portion and the peripheral driver portion of the active matrix display device as shown in FIG. 1 can be obtained.
【0028】なお、得られた薄膜トランジスタは、例え
ばアクティブマトリクス型LCDの画素TFTに採用さ
れる場合、ソース・ドレイン電極50s、50dまで形
成した後、TFTを覆って平坦化絶縁膜を形成し、この
膜にコンタクトホールを開口し、平坦化絶縁膜上にIT
Oなどの画素電極を形成し、コンタクトホールを介して
該画素電極とTFTのソース或いはドレイン電極50と
を接続され、更に必要に応じて基板全面を覆って液晶の
初期配向を制御するための配向膜を形成する。そして、
このようにして得られた素子基板と、間に液晶を挟んで
対向基板を配置することでLCDが得られる。アクティ
ブマトリクス型OELディスプレイに上記TFTを採用
する場合には、例えば、LCD同様にITO画素電極
(第1電極:例えば陽極)を形成してコンタクトホール
を介してTFTと接続し、さらにITO画素電極上に発
光層を含む有機層、金属電極(第2電極:例えば陰極)
を積層する。When the obtained thin film transistor is used for a pixel TFT of an active matrix type LCD, for example, after forming the source / drain electrodes 50s and 50d, a flattening insulating film is formed to cover the TFT. A contact hole is opened in the film and IT is formed on the planarization insulating film.
An alignment for controlling the initial alignment of the liquid crystal by forming a pixel electrode such as O and connecting the pixel electrode to the source or drain electrode 50 of the TFT through a contact hole and further covering the entire surface of the substrate as necessary. Form a film. And
An LCD can be obtained by disposing a liquid crystal sandwiched between the element substrate thus obtained and a counter substrate. When the above-mentioned TFT is adopted in the active matrix type OEL display, for example, like the LCD, an ITO pixel electrode (first electrode: anode) is formed and connected to the TFT through a contact hole, and further on the ITO pixel electrode. An organic layer including a light emitting layer, a metal electrode (second electrode: eg cathode)
Are stacked.
【0029】図3は、以上のようにして形成されるトッ
プゲート型TFTにおいて、層間絶縁膜40のSiNx
膜42の膜厚(nm)と、p−ch型TFTの動作閾値
(V)との関係を示している。n−ch型TFTにおい
ても、p−ch型TFTにおいても、Vthは、0Vに近
いことが好ましい。しかし、図3に示されるように、S
iNx膜厚が0nm、即ちSiO2膜のみの時、p−ch
型TFTの動作閾値(Vth)は、−4Vである。一方、
SiNx膜厚を50nmとした場合、p−ch型TFT
の動作閾値(以下、Vth)は、約−2.5Vに上昇(絶
対値としては減少)している。FIG. 3 is the top-gate type TFT formed as described above, SiN x interlayer insulating film 40
The relationship between the film thickness (nm) of the film 42 and the operation threshold value (V) of the p-ch type TFT is shown. Vth is preferably close to 0 V in both the n-ch type TFT and the p-ch type TFT. However, as shown in FIG.
When the iN x film thickness is 0 nm, that is, only the SiO 2 film, p-ch
The operation threshold (Vth) of the type TFT is -4V. on the other hand,
When the SiN x film thickness is 50 nm, p-ch type TFT
The operating threshold value (hereinafter, Vth) has risen (decreased as an absolute value) to about -2.5V.
【0030】層間絶縁膜40にSiNx膜を採用しない
場合にVthが−4Vと低いのは、SiO2膜のみでは水
素供給能力が十分でなく多結晶Si能動層中のダングリ
ングボンドが水素によって十分終端化されず、能動層中
でキャリアがダングリングボンドにトラップされ易くな
るためであると考えられる。これに対して、SiNx膜
厚を50nm程度形成すればVthは−2.5Vと著しく
改善される。また、SiNx膜厚を更に増大させると、
Vthはさらに上昇して改善され、SiNx膜厚100n
mの時、Vthは約−2Vとなる。また、SiNx膜厚が
100nm以上になるとVthは−2V〜−1.9V程度
でほぼ一定となる。以上のことから、多結晶Si能動層
に対する供給水素量を増やしてTFT特性を改善するた
めに、層間絶縁膜40のSiNx膜として適切な膜厚
は、50nm程度〜200nm程度であることがわか
る。また、最小限の膜厚で最大の効果を得るという観点
で、SiNx膜の膜厚は100nm程度とすることがよ
り好ましいことがわかる。When the SiN x film is not used as the interlayer insulating film 40, the Vth is as low as -4 V because the SiO 2 film alone does not have sufficient hydrogen supply capability and dangling bonds in the polycrystalline Si active layer are affected by hydrogen. This is probably because carriers are not sufficiently terminated and carriers are easily trapped by dangling bonds in the active layer. On the other hand, when the SiN x film thickness is formed to about 50 nm, Vth is significantly improved to -2.5V. Further, if the SiN x film thickness is further increased,
Vth is further increased and improved, and SiN x film thickness is 100 n
When m, Vth is about -2V. Further, when the SiN x film thickness is 100 nm or more, Vth becomes approximately constant from -2V to -1.9V. From the above, in order to increase the amount of hydrogen supplied to the polycrystalline Si active layer and improve the TFT characteristics, the appropriate film thickness of the interlayer insulating film 40 as the SiN x film is about 50 nm to 200 nm. . Further, it is more preferable that the film thickness of the SiN x film is about 100 nm from the viewpoint of obtaining the maximum effect with the minimum film thickness.
【0031】また、SiNx膜の厚さとTFTのS値と
の関係についても、図3と同様にSiNx膜の膜厚が5
0nm〜200nm程度の範囲、より好ましくは100
nm程度としたときに最も高い改善効果が得られる。こ
こで、Vth領域におけるゲートソース印加電圧Vgsに対
するドレイン電流Idの変化がサブスレッショルド特性
であり、この特性の傾きの逆数(ΔVgs)がS値であ
る。そして、S値が小さいほどそのTFTのオン特性が
急峻であることを意味する。上述のようにSiN x膜の
膜厚を0nmより大きく、好ましくは50nm〜200
nm程度の範囲にすると、S値が小さく、即ちサブスレ
ッショルド特性の傾きが増大する。Also, SiNxFilm thickness and S value of TFT
As for the relationship betweenxThe film thickness is 5
Range of about 0 nm to 200 nm, more preferably 100
The highest improvement effect can be obtained when the thickness is about nm. This
Here, the gate-source applied voltage Vgs in the Vth region is compared with
The change in drain current Id causes the subthreshold characteristic
And the reciprocal of the slope of this characteristic (ΔVgs) is the S value.
It The smaller the S value, the more the on-characteristics of the TFT.
It means steep. SiN as described above xOf membrane
The film thickness is larger than 0 nm, preferably 50 nm to 200
In the range of about nm, the S value is small, that is,
The slope of the threshold characteristic increases.
【0032】従って、SiNx膜の膜厚を0nmより大
きく、好ましくは50nm〜200nm程度の範囲、よ
り好ましくは100nm程度とすることで、p−th型
TFTについてVthが高く(0Vに近く)、かつサブス
レッショルド特性が急峻で応答性の良いTFTを得るこ
とが可能となる。Therefore, by setting the thickness of the SiN x film to be larger than 0 nm, preferably in the range of about 50 nm to 200 nm, and more preferably about 100 nm, Vth is high (close to 0 V) for the p-th type TFT. In addition, it is possible to obtain a TFT having a sharp subthreshold characteristic and good responsiveness.
【0033】なお、図3においては、p−ch型TFT
のVth特性を評価しているが、これは、p−ch型TF
Tの方が、n−ch型TFTよりもVthの変動が大きい
ためである。また、n−ch型TFTのS値は、p−c
h型TFTと同様に、SiN x膜の膜厚を0nmから5
0nm〜200nm程度の範囲、より好ましくは100
nm程度とすることで向上、つまりサブスレッショルド
特性の傾きを大きくでき高速応答可能なTFTが実現で
きる。In FIG. 3, a p-ch type TFT is used.
The Vth characteristic of the p-ch type TF is evaluated.
The variation of Vth is larger in T than in n-ch type TFT
This is because. The S value of the n-ch type TFT is pc
Similar to h-type TFT, SiN xFilm thickness from 0 nm to 5
Range of about 0 nm to 200 nm, more preferably 100
It is improved by setting to about nm, that is, subthreshold
It is possible to realize a TFT that can increase the slope of the characteristics and can respond at high speed.
Wear.
【0034】図4は、上記層間絶縁膜40のSiNx膜
42の膜厚(nm)とCD(クリティカルディメンショ
ン)ロス(μm)との関係を示している。ここでCDロ
スは、レジストマスクの開口側端から被エッチング材の
開口側端間での距離で表しており、数値が大きいほど、
マスクのパターンと被エッチング材のパターンとの差が
大きく、TFTの集積化などの点で不利となることを意
味する。FIG. 4 shows the relationship between the film thickness (nm) of the SiN x film 42 of the interlayer insulating film 40 and the CD (critical dimension) loss (μm). Here, the CD loss is represented by the distance from the opening-side end of the resist mask to the opening-side end of the material to be etched.
This means that there is a large difference between the mask pattern and the material to be etched, which is disadvantageous in terms of integration of TFTs.
【0035】図4からわかるように、SiNx膜の膜厚
とCDロスとは比例関係を有し、膜厚が厚くなればなる
ほどCDロスは大きくなる。層間絶縁膜40のSiNx
膜42の膜厚が100nmであるときのCDロスは2.
5μmであり、これに対し膜厚が200nmになるとC
Dロスは3μm、膜厚300nmではCDロス3.5μ
mに上昇する。As can be seen from FIG. 4, the film thickness of the SiN x film and the CD loss have a proportional relationship, and the CD loss increases as the film thickness increases. SiN x of the interlayer insulating film 40
The CD loss when the film thickness of the film 42 is 100 nm is 2.
5 μm, whereas when the film thickness becomes 200 nm, C
D loss is 3 μm, and CD loss is 3.5 μ when the film thickness is 300 nm.
rise to m.
【0036】層間絶縁膜40には、図1に示してあるよ
うに能動層24とソース・ドレイン電極とを接続するた
めのコンタクトホールを形成しなければならないが、C
Dロスが大きいと実際に形成されるコンタクトホールの
径は非常に大きくなってしまい、TFTの小型化に極め
て不利となるだけでなく、コンタクトホール内での電極
配線材料と能動層24との接続の信頼性の低下にもつな
がる。図5は、本実施形態のように、多結晶Si能動層
24の上に形成されたSiO2ゲート絶縁膜30、層間
絶縁膜40のSiNx膜42及びSiO2膜44にコンタ
クトホールを開口したときのエッチング断面の様子を概
念的に示している。緻密な膜構造を有するSiNx膜4
2は、SiNx及びSiO2のエッチャントBHFに対し
て、SiO2膜よりもエッチング速度が約1/2〜1/
3程度低い。また、SiO2膜44とレジスト200と
の界面の密着性がそれほど高くないため、レジスト20
0との界面に沿ってエッチング液が浸透し、SiO2膜
44の界面側がより広範囲にエッチングされる。よっ
て、SiNx膜42があまりに厚いと、SiNx膜42の
エッチングに時間がかかり、図5に示すようにレジスト
200側に形成されたSiNx膜42の上層のSiO2膜
44がその平面方向へ大きくエッチングされ、コンタク
トホールの上部径が大きくなり、結局コンタクトホール
サイズが大きくなってしまう。従って、このような構成
では装置の高密度化、高精細化への対応が難しくなる。
またSiNx膜42の下層に形成されるSiO2膜からな
るゲート絶縁膜30の方が、上述のようにエッチング速
度が速いため、コンタクトホールの下部付近の側面はS
iO2部分がくぼんだ形状になってしまう。このような
領域にはコンタクト用の金属材料が入り込みにくく、接
続不良を起こす可能性を高めてしまう。そこで、本実施
形態のように層間絶縁膜40のSiNx膜の厚さについ
ては、これを50nm〜200nm程度、より好ましく
は100nm程度に設定することにより、CDロスを最
小限とし、かつコンタクト不良を防止しながら多結晶S
i能動層24の水素化によるTFT特性向上を図ること
が可能となる。A contact hole for connecting the active layer 24 and the source / drain electrode must be formed in the interlayer insulating film 40 as shown in FIG.
If the D loss is large, the diameter of the contact hole that is actually formed becomes very large, which is extremely disadvantageous to the miniaturization of the TFT and also the connection between the electrode wiring material and the active layer 24 in the contact hole. It also leads to a decrease in reliability. In FIG. 5, as in the present embodiment, contact holes are opened in the SiO 2 gate insulating film 30, the SiN x film 42 of the interlayer insulating film 40, and the SiO 2 film 44 formed on the polycrystalline Si active layer 24. The state of the etching cross section at this time is conceptually shown. SiN x film 4 having a dense film structure
2 has an etching rate of about 1/2 to 1 / th that of the SiO 2 film with respect to the etchant BHF of SiN x and SiO 2.
3 low. In addition, since the adhesiveness at the interface between the SiO 2 film 44 and the resist 200 is not so high, the resist 20
The etching liquid permeates along the interface with 0, and the interface side of the SiO 2 film 44 is etched in a wider area. Therefore, if the SiN x film 42 is too thick, it takes time to etch the SiN x film 42, and as shown in FIG. 5, the SiO 2 film 44, which is the upper layer of the SiN x film 42 formed on the resist 200 side, has a planar direction. It is largely etched, the upper diameter of the contact hole becomes large, and eventually the contact hole size becomes large. Therefore, with such a configuration, it is difficult to cope with high density and high definition of the device.
Since the gate insulating film 30 formed of the SiO 2 film formed under the SiN x film 42 has a higher etching rate as described above, the side surface near the lower part of the contact hole is S.
The iO 2 part has a concave shape. It is difficult for the metal material for contact to enter into such an area, which increases the possibility of causing connection failure. Therefore, by setting the thickness of the SiN x film of the interlayer insulating film 40 to about 50 nm to 200 nm, more preferably about 100 nm as in the present embodiment, CD loss is minimized and contact failure occurs. Polycrystal S while preventing
It is possible to improve the TFT characteristics by hydrogenating the i active layer 24.
【0037】[実施形態2]図6は、実施形態2に係る
トップゲート型TFTの断面構造を示す。層間絶縁膜4
0が、多結晶Si能動層24側から水素供給能力のある
SiNx膜42と、SiO2膜44との積層体である点
は、上記実施形態と同様であるが、本実施形態では、基
板と能動層24との間に積層構造のバッファ層12を備
え、更に、ゲート絶縁膜30についても積層構造として
いる。[Second Embodiment] FIG. 6 shows a cross-sectional structure of a top gate type TFT according to the second embodiment. Interlayer insulation film 4
0 is a laminated body of the SiN x film 42 having the hydrogen supply capability from the polycrystalline Si active layer 24 side and the SiO 2 film 44, which is the same as the above-mentioned embodiment, but in this embodiment, the substrate is The buffer layer 12 having a laminated structure is provided between the active layer 24 and the active layer 24, and the gate insulating film 30 also has a laminated structure.
【0038】バッファ層12は、基板側からSiNx膜
14とSiO2膜16とがこの順に積層されて構成され
ている。SiNx膜は、上述のようにSiO2膜と比較し
て緻密な膜であるため、このようなSiNx膜14を基
板側に形成することにより基板として安価なアルカリガ
ラスなどを用いた場合にガラスからナトリウムイオンな
どの不純物が、TFT能動層等に侵入することを確実に
防止できる。また、SiNx膜よりも多結晶Si膜に対
する親和性の高いSiO2膜16がSiNx膜14と多結
晶Si能動層24との間に該能動層24と接して形成さ
れるため、基板側の界面のひずみなどに起因した多結晶
Si能動層24への欠陥導入を低減することが可能とな
っている。The buffer layer 12 is formed by laminating the SiN x film 14 and the SiO 2 film 16 in this order from the substrate side. Since the SiN x film is a denser film than the SiO 2 film as described above, when such an inexpensive alkali glass or the like is used as the substrate by forming such SiN x film 14 on the substrate side, It is possible to reliably prevent impurities such as sodium ions from entering the TFT active layer and the like from the glass. Further, since the SiO 2 film 16 having a higher affinity for the polycrystalline Si film than the SiN x film is formed between the SiN x film 14 and the polycrystalline Si active layer 24 in contact with the active layer 24, the substrate side It is possible to reduce the introduction of defects into the polycrystalline Si active layer 24 due to the strain of the interface of the.
【0039】ゲート絶縁膜30は、能動層24側からS
iO2膜32を厚さ60nm〜100nm(例えば80
nm程度)、SiNx膜34を厚さ20nm〜60nm
(例えば40nm程度)をこの順に形成して構成されて
いる。多結晶Siからなる能動層24側にSiO2膜3
2が配置されることで、能動層24との界面に発生する
ひずみを低減し能動層24に欠陥が導入されることを防
止できる。また、SiNx膜34は、層間絶縁膜40の
SiNx膜ほどではないが水素供給能力を備え、また、
一方で、不純物ブロック機能が高く、また膜中のピンホ
ールが少ない。更にゲート絶縁膜30が積層構造である
から能動層24とゲート電極36との間の絶縁性(耐
圧)の向上を図ることができる。The gate insulating film 30 is S from the active layer 24 side.
The io 2 film 32 has a thickness of 60 nm to 100 nm (for example, 80 nm).
the thickness of the SiN x film 34 is 20 nm to 60 nm.
(For example, about 40 nm) is formed in this order. The SiO 2 film 3 is formed on the active layer 24 side made of polycrystalline Si.
By disposing No. 2, it is possible to reduce strain generated at the interface with the active layer 24 and prevent defects from being introduced into the active layer 24. In addition, the SiN x film 34 has a hydrogen supply capacity, though not so much as the SiN x film of the interlayer insulating film 40.
On the other hand, it has a high impurity blocking function and few pinholes in the film. Further, since the gate insulating film 30 has a laminated structure, it is possible to improve the insulating property (breakdown voltage) between the active layer 24 and the gate electrode 36.
【0040】また、層間絶縁膜40については、上述の
ように能動層24側からSiNx膜42と、SiO2膜4
4の積層構造によって構成されるが、上記実施形態と同
様に、十分な水素供給能力とCDロスの低減のため、S
iNx膜42の膜厚は、50nm〜200nm程度(好
ましくは100nm程度)とする。As for the interlayer insulating film 40, the SiN x film 42 and the SiO 2 film 4 are arranged from the active layer 24 side as described above.
4 has the laminated structure of S.4.
The film thickness of the iN x film 42 is about 50 nm to 200 nm (preferably about 100 nm).
【0041】以上のように各絶縁層(バッファ層12、
ゲート絶縁膜30、層間絶縁膜40)をそれぞれ積層構
造とし、更にバッファ層12は下層から順にSiNx膜
/SiO2膜、ゲート絶縁膜30はSiO2膜/SiNx
膜の順、層間絶縁膜40は、SiNx膜/SiO2膜の積
層順とすることで、信頼性に優れ、安定した特性のトッ
プゲート型TFTを実現することができる。As described above, each insulating layer (buffer layer 12,
The gate insulating film 30 and the interlayer insulating film 40) have a laminated structure, and the buffer layer 12 is a SiN x film / SiO 2 film in that order from the bottom, and the gate insulating film 30 is a SiO 2 film / SiN x film.
By forming the film order and the interlayer insulating film 40 in the stacking order of SiN x film / SiO 2 film, a top gate type TFT having excellent reliability and stable characteristics can be realized.
【0042】なお、以上の各実施形態ではトップゲート
型TFTにおいて、ゲート絶縁膜30及びゲート電極3
6形成後に能動層24に不純物をドープしている。しか
し、LDD構造のトップゲート型TFTの場合、ドーピ
ング時の加速エネルギーの低減を図りドーピングマスク
の硬化などを防止するため、ゲート絶縁膜30及びゲー
ト電極36形成前に、決められた領域に高濃度ドープを
行い、ゲート電極36形成後、ゲート電極36をマスク
として不純物を低濃度ドープしてもよい。このような製
造方法の採用により、TFTの面積を大きく左右するチ
ャネル領域及びLD領域をゲート電極36に対して自己
整合的に形成することができる。もちろん、この場合に
も層間絶縁膜40のSiNx膜を水素供給源とした水素
化アニールの手順に変更はなく、層間絶縁膜40の形成
後、例えば導入された不純物の活性化処理と同時に行う
ことができる。In each of the above embodiments, in the top gate type TFT, the gate insulating film 30 and the gate electrode 3 are formed.
After forming 6, the active layer 24 is doped with impurities. However, in the case of a top gate type TFT having an LDD structure, in order to reduce acceleration energy at the time of doping and prevent hardening of a doping mask, a high concentration is formed in a predetermined region before forming the gate insulating film 30 and the gate electrode 36. After performing the doping and forming the gate electrode 36, the impurities may be lightly doped with the gate electrode 36 as a mask. By adopting such a manufacturing method, the channel region and the LD region, which largely influence the area of the TFT, can be formed in self-alignment with the gate electrode 36. Of course, in this case as well, there is no change in the procedure of hydrogenation annealing using the SiN x film of the interlayer insulating film 40 as a hydrogen supply source, and it is performed after the formation of the interlayer insulating film 40, for example, simultaneously with the activation treatment of the introduced impurities. be able to.
【0043】[0043]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、多結晶シリコンなどを能動層に用いたトップゲート
型TFTにおいて、層間絶縁膜に対するエッチング精
度、信頼性等を低下させることなく、層間絶縁膜のSi
Nx膜から十分な量の水素を供給することによって能動
層中のダングリングボンドを確実にターミネイトしてT
FTの動作特性を向上することができる。As described above, according to the present invention, in a top gate type TFT using polycrystalline silicon or the like as an active layer, an interlayer insulating film is not deteriorated in etching accuracy and reliability, and the like. Insulating film Si
By supplying a sufficient amount of hydrogen from the N x film, the dangling bonds in the active layer are surely terminated and T
The operating characteristics of the FT can be improved.
【図1】 本発明の実施形態1に係る薄膜トランジスタ
の概略断面構造を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross-sectional structure of a thin film transistor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 図1に示す薄膜トランジスタの製造工程を示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the thin film transistor shown in FIG.
【図3】 本発明の実施形態に係る層間絶縁膜のSiN
x膜厚とp−ch型TFTの動作閾値との関係を示す図
である。FIG. 3 is an SiN film of an interlayer insulating film according to an embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the relationship between x film thickness and the operation threshold value of p-ch type TFT.
【図4】 本発明の実施形態に係る層間絶縁膜のSiN
x膜厚とCDロスとの関係を示す図である。FIG. 4 is an SiN film of an interlayer insulating film according to an embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the relationship between x film thickness and CD loss.
【図5】 層間絶縁膜を貫通して形成されるコンタクト
ホールの断面形状を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional shape of a contact hole formed through an interlayer insulating film.
【図6】 本発明の実施形態2に係る薄膜トランジスタ
の概略断面構造を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a schematic sectional structure of a thin film transistor according to a second embodiment of the present invention.
10 基板、12 バッファ層、14 バッファ層のS
iNx膜、16 バッファ層のSiO2膜、22 a−S
i膜、24 能動層(多結晶Si膜)、24s ソース
領域、24d ドレイン領域、30 ゲート絶縁膜、3
2 ゲート絶縁膜のSiO2膜、34 ゲート絶縁膜の
SiNx膜、36 ゲート電極、40層間絶縁膜、42
層間絶縁膜のSiNx膜、44 層間絶縁膜のSiO2
膜、50s ソース電極、50d ドレイン電極、20
0 レジスト層(マスク)。10 substrate, 12 buffer layer, 14 S of buffer layer
iN x film, 16 buffer layer SiO 2 film, 22 a-S
i film, 24 active layer (polycrystalline Si film), 24s source region, 24d drain region, 30 gate insulating film, 3
2 SiO 2 film as gate insulating film, 34 SiN x film as gate insulating film, 36 gate electrode, 40 interlayer insulating film, 42
SiN x film as an interlayer insulating film, 44 SiO 2 as an interlayer insulating film
Film, 50s source electrode, 50d drain electrode, 20
0 resist layer (mask).
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青田 雅明 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 2H092 GA29 GA59 JA25 JA35 JA36 JA46 JB56 JB58 KA04 KA05 KA12 KA13 KB22 KB25 MA08 MA13 MA27 MA29 MA30 NA21 5F110 AA19 AA26 BB02 BB04 CC02 DD02 DD13 DD14 DD17 EE04 FF02 FF03 FF09 GG02 GG13 HJ01 HJ23 HM15 NN04 NN23 NN24 NN35 NN40 NN72 PP03 PP35 QQ11 QQ23 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Masaaki Aota 2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture Within Yo Denki Co., Ltd. F term (reference) 2H092 GA29 GA59 JA25 JA35 JA36 JA46 JB56 JB58 KA04 KA05 KA12 KA13 KB22 KB25 MA08 MA13 MA27 MA29 MA30 NA21 5F110 AA19 AA26 BB02 BB04 CC02 DD02 DD13 DD14 DD17 EE04 FF02 FF03 FF09 GG02 GG13 HJ01 HJ23 HM15 NN04 NN23 NN24 NN35 NN40 NN72 PP03 PP35 QQ11 QQ23
Claims (5)
るトップゲート型薄膜トランジスタであり、 半導体膜と、前記半導体膜を覆ったゲート絶縁膜と、前
記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、該ゲート
電極及び前記ゲート絶縁膜を覆って形成される層間絶縁
膜と、を備え、 前記層間絶縁膜は、前記ゲート絶縁膜側から窒化シリコ
ン膜と酸化シリコン膜とがこの順に積層された積層構造
を有し、 前記窒化シリコン膜の膜厚が50nm以上200nm以
下であることを特徴とするトップゲート型薄膜トランジ
スタ。1. A top gate type thin film transistor in which a gate electrode is formed above an active layer, the semiconductor film, a gate insulating film covering the semiconductor film, and a gate electrode formed on the gate insulating film. An interlayer insulating film formed so as to cover the gate electrode and the gate insulating film, the interlayer insulating film being a laminated structure in which a silicon nitride film and a silicon oxide film are laminated in this order from the gate insulating film side. A top-gate thin film transistor having a structure, wherein the thickness of the silicon nitride film is 50 nm or more and 200 nm or less.
ランジスタにおいて、 前記窒化シリコン膜の膜厚は100nm程度であること
を特徴とするトップゲート型薄膜トランジスタ。2. The top gate type thin film transistor according to claim 1, wherein the silicon nitride film has a film thickness of about 100 nm.
ート型薄膜トランジスタにおいて、 前記窒化シリコン膜は、多結晶シリコンからなる前記半
導体膜に対する水素供給源であることを特徴とするトッ
プゲート型薄膜トランジスタ。3. The top gate type thin film transistor according to claim 1, wherein the silicon nitride film is a hydrogen supply source for the semiconductor film made of polycrystalline silicon. .
るトップゲート型薄膜トランジスタであり、 基板を覆って形成されたバッファ層と、前記バッファ層
上に形成された半導体膜と、前記半導体膜を覆ったゲー
ト絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電
極と、該ゲート電極及び前記ゲート絶縁膜を覆って形成
される層間絶縁膜と、を有し、 前記バッファ層は、前記基板側から窒化シリコン膜と酸
化シリコン膜とがこの順に積層された積層構造を有し、 前記ゲート絶縁膜は、前記半導体側から酸化シリコン膜
と窒化シリコン膜とがこの順に積層された積層構造を有
し、 前記層間絶縁膜は、前記ゲート絶縁膜側から窒化シリコ
ン膜と酸化シリコン膜とがこの順に積層された積層構造
を有することを特徴とするトップゲート型薄膜トランジ
スタ。4. A top gate type thin film transistor in which a gate electrode is formed above an active layer, the buffer layer being formed so as to cover a substrate, a semiconductor film formed on the buffer layer, and the semiconductor film. A gate insulating film covering the gate insulating film, a gate electrode formed on the gate insulating film, and an interlayer insulating film covering the gate electrode and the gate insulating film, wherein the buffer layer is the substrate Has a laminated structure in which a silicon nitride film and a silicon oxide film are laminated in this order from the side, and the gate insulating film has a laminated structure in which a silicon oxide film and a silicon nitride film are laminated in this order from the semiconductor side. The inter-layer insulating film has a laminated structure in which a silicon nitride film and a silicon oxide film are laminated in this order from the gate insulating film side. Transistor.
ランジスタにおいて、 前記層間絶縁膜の前記窒化シリコン膜の膜厚は、50n
m以上200nm以下であることを特徴とするトップゲ
ート型薄膜トランジスタ。5. The top gate type thin film transistor according to claim 4, wherein the silicon nitride film of the interlayer insulating film has a film thickness of 50 n.
A top-gate thin film transistor having a thickness of m or more and 200 nm or less.
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