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JPH0675245A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

Info

Publication number
JPH0675245A
JPH0675245A JP22857692A JP22857692A JPH0675245A JP H0675245 A JPH0675245 A JP H0675245A JP 22857692 A JP22857692 A JP 22857692A JP 22857692 A JP22857692 A JP 22857692A JP H0675245 A JPH0675245 A JP H0675245A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film transistor
hydrogen
thin film
liquid crystal
crystal display
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.)
Withdrawn
Application number
JP22857692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takushi Nakazono
卓志 中園
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 JP22857692A priority Critical patent/JPH0675245A/en
Publication of JPH0675245A publication Critical patent/JPH0675245A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To lower the drain leak current value by protecting a transparent electrode and passivating only a thin-film transistor necessitating hydrogen- passivation treatment with hydrogen. CONSTITUTION:An insulating substrate 5, a picture element part 1 including a polycrystal silicon thin-film transistor for switching a formed on the substrate 5, a driving circuit part 2 for driving the picture element part 1 formed adjacent to the picture element part 1 and including the transistor and a thin-film transistor array substrate having the protective layer consisting of silicon nitride film 3 or the plasma silicon oxide film 3 formed on the surface of the picture element part 1 and driving circuit part 2 are provided in the liq. crystal display device. At least a part of the thin-film transistor part for switching of the picture element 1 is opened, and the hydrogen concn. of the polycrystal silicon active layer at the open part 4 is higher than that of the polycrystal silicon active layer at the closed part.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に関し、と
くに画素部に使用する多結晶シリコン薄膜トランジスタ
ーのドレインリーク電流値を下げることのできる液晶表
示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device capable of reducing a drain leak current value of a polycrystalline silicon thin film transistor used in a pixel portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、液晶表示装置は、薄型軽量、低消
費電力という大きな利点をもつため、液晶テレビ、日本
語ワードプロセッサやディスクトップパーソナルコンピ
ュータ等のOA機器の表示装置に積極的に用いられてい
る。それと共に、多結晶シリコンを活性層に使用した薄
膜トランジスタもしくは薄膜トランジスターアレイを応
用した液晶表示装置の開発が表示特性の向上を目的に活
発になされている。
2. Description of the Related Art In recent years, liquid crystal display devices have the great advantages of thinness, light weight, and low power consumption. Therefore, they have been actively used for display devices of OA equipment such as liquid crystal televisions, Japanese word processors and desktop personal computers. There is. At the same time, a liquid crystal display device applying a thin film transistor or a thin film transistor array using polycrystalline silicon as an active layer has been actively developed for the purpose of improving display characteristics.

【0003】従来、多結晶シリコンを活性層に使用した
薄膜トランジスターは液晶表示装置の表示部である画素
部のスイッチング素子や薄膜トランジスターを集積し画
素部スイッチング素子の駆動回路へ応用されている。す
なわち、画素中で液晶への電圧印加用の画素部薄膜トラ
ンジスターと、この画素部薄膜トランジスターを駆動す
るための駆動回路部薄膜トランジスターへの応用とであ
る。
Conventionally, a thin film transistor using polycrystalline silicon as an active layer has been applied to a driving circuit of a pixel switching device by integrating a switching device of a pixel part which is a display part of a liquid crystal display device and a thin film transistor. That is, a pixel portion thin film transistor for applying a voltage to liquid crystal in a pixel and an application to a driving circuit portion thin film transistor for driving the pixel portion thin film transistor.

【0004】ところが、とくに画素部薄膜トランジスタ
ーは、その特性としてドレインリーク電流値を下げるこ
とが要求されている。これは、ドレインリーク電流がト
ランジスター動作のOFF側で発生するため、通常のO
N/OFFのスイッチング機能を充分果たさなくなり、
液晶表示装置の画質にとくに影響がでるためである。こ
のドレインリーク電流が発生する原因は、薄膜トランジ
スターのゲート、ドレイン間に電場が集中するために、
活性層多結晶シリコン中のシリコン結合の欠陥のうち、
とくに未結合手による欠陥があると、ドレイン接合部で
異常なリーク電流が発生するためである。
However, in particular, the thin film transistor in the pixel portion is required to have a reduced drain leak current value as a characteristic thereof. This is because the drain leakage current is generated on the OFF side of the transistor operation, so that the normal O
N / OFF switching function is no longer fulfilled,
This is because the image quality of the liquid crystal display device is particularly affected. The cause of this drain leakage current is that the electric field is concentrated between the gate and drain of the thin film transistor,
Of the silicon bond defects in the active layer polycrystalline silicon,
This is because if there is a defect due to dangling bonds, an abnormal leak current will occur at the drain junction.

【0005】ドレインリーク電流値を下げる対策の一つ
として、形成されたトランジスターに外部より強制的に
水素を添加する水素パッシベーション技術がある。強制
的に添加された水素は活性層多結晶シリコン中で、その
シリコンの未結合手のターミネーターとして働き、欠陥
に捕獲されていたキャリアーを放出するため、未結合手
は欠陥として作用しなくなる。そのため、ドレインリー
ク電流値を下げる。とくに、低いゲート電圧(VG )で
のリーク電流値を下げるのに効果がある。さらに、水素
パッシベーション技術は、しきい値電圧の低下、チャネ
ル中の移動度の向上、電流駆動能力の向上等に効果があ
る。
As one of the measures to reduce the drain leakage current value, there is a hydrogen passivation technique of forcibly adding hydrogen to the formed transistor from the outside. The forcibly added hydrogen acts as a terminator of dangling bonds of the active layer polycrystalline silicon and releases the carriers captured by the defects, so that the dangling bonds do not act as defects. Therefore, the drain leak current value is reduced. In particular, the effect to lower the leakage current value at a low gate voltage (V G). Further, the hydrogen passivation technique is effective in lowering the threshold voltage, improving the mobility in the channel, improving the current driving capability, and the like.

【0006】このため、多結晶シリコン薄膜トランジス
タに水素パッシベーション技術を応用した液晶表示装置
は液晶テレビ、OA機器等に多用されている。
Therefore, a liquid crystal display device in which a hydrogen passivation technique is applied to a polycrystalline silicon thin film transistor is widely used in a liquid crystal television, an office automation equipment and the like.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水素パ
ッシベーション技術は次の大きな3の問題点がある。
However, the hydrogen passivation technique has the following three major problems.

【0008】その1は、水素パッシベーションを過度に
行うと、とくにn型の薄膜トランジスターでしきい値電
圧が負にシフトしてしまい、ゲート電圧(VG )が“ 0
V”でも電流が流れるという、ディプリート型になって
しまうことである。さらに、しきい値電圧が負にシフト
する割合が大きくなると、印加するドレイン電圧を高く
するとパンチスルー電流が流れ出し特性劣化が起こるこ
とが確認される。これは、チャネル中の余剰の水素がド
ナーライクの働きをするためと考えられている。
[0008] Part 1, when excessively perform hydrogen passivation, in particular will be shifted to the negative threshold voltage in the n-type thin film transistor, the gate voltage (V G) is "0
That is, a current flows even in V ″, resulting in a depletion type. Further, when the ratio of the negative shift of the threshold voltage increases, a punch-through current flows out and the characteristics deteriorate when the applied drain voltage is increased. It is believed that this is because the excess hydrogen in the channel acts like a donor.

【0009】このため、1)正常なスイッチングを行わ
ないため回路としての機能が失われる。2)OFF状態
でも電流が流れるため回路が発熱し熱暴走してしまう。
等の理由で薄膜トランジスターは正常なスイッチング特
性を示さなくなり、駆動回路の薄膜トランジスターに対
しては致命的な欠陥となるとの問題があった。
Therefore, 1) the function as a circuit is lost because normal switching is not performed. 2) Even in the OFF state, a current flows, causing the circuit to generate heat and cause thermal runaway.
For these reasons, there is a problem that the thin film transistor does not exhibit normal switching characteristics, which is a fatal defect for the thin film transistor of the driving circuit.

【0010】その2は、保護膜がない状態で水素パッシ
ベーションを行うと透明電極であるITO(Indum Tin
Oxide)が変質して、抵抗値が上昇し、透過率が減少して
しまうとの問題があった。これは、プラズマ中の水素ラ
ディカルが原因となり、ITOが還元されるためと考え
られている。
No. 2 is ITO (Indum Tin) which is a transparent electrode when hydrogen passivation is performed without a protective film.
Oxide) deteriorates, the resistance value rises, and the transmittance decreases. It is considered that this is because the radical of hydrogen in the plasma causes the reduction of ITO.

【0011】その3は、水素パッシベーションを行った
後、 350℃以上の高温プロセスにさらすとその効果が消
滅してしまうとの問題があった。これは、添加した水素
が脱離するためである。このため、水素パッシベーショ
ンは製造工程のほぼ最後に行わなければならないとの問
題があった。
The third problem is that the effect disappears when exposed to a high temperature process of 350 ° C. or higher after hydrogen passivation. This is because the added hydrogen is desorbed. Therefore, there is a problem that hydrogen passivation must be performed almost at the end of the manufacturing process.

【0012】水素パッシベーション技術は上述のような
問題を有しているが、多結晶シリコン薄膜トランジスタ
ーを用いた液晶表示装置においてドレインリーク電流値
を下げるための重要な技術であり、水素パッシベーショ
ン技術の改善が望まれていた。
Although the hydrogen passivation technique has the above-mentioned problems, it is an important technique for reducing the drain leakage current value in a liquid crystal display device using a polycrystalline silicon thin film transistor, and the hydrogen passivation technique is improved. Was desired.

【0013】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、透明電極を保護し、水素パッシベー
ションの必要な多結晶シリコン薄膜トランジスターのみ
水素パッシベーションを行うことにより、ドレインリー
ク電流値を下げることのできる液晶表示装置を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and protects a transparent electrode, and performs hydrogen passivation only on a polycrystalline silicon thin film transistor which requires hydrogen passivation, so that the drain leakage current value can be reduced. An object is to provide a liquid crystal display device that can be lowered.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、絶縁基板と、該基板上に形成されたスイッチング用
の多結晶シリコン薄膜トランジスターを含む画素部と、
この画素部に隣接して形成され、画素部を駆動する多結
晶シリコン薄膜トランジスターを含む駆動回路部と、画
素部および駆動回路部表面に形成されたプラズマ窒化珪
素膜またはプラズマ酸化珪素膜からなる保護層とを有す
る薄膜トランジスターアレイ基板を少なくとも有する液
晶表示装置において、少なくとも画素部のスイッチング
用の薄膜トランジスター部分が開口され、該開口部分の
多結晶シリコン活性層の水素濃度が、非開口部分の多結
晶シリコン活性層より高いことを特徴とする。
A liquid crystal display device of the present invention includes an insulating substrate, a pixel portion including a switching polycrystalline silicon thin film transistor formed on the substrate,
A drive circuit portion formed adjacent to the pixel portion and including a polycrystalline silicon thin film transistor for driving the pixel portion, and a protection formed of a plasma silicon nitride film or a plasma silicon oxide film formed on the surface of the pixel portion and the drive circuit portion. In a liquid crystal display device having at least a thin film transistor array substrate having a layer, at least a switching thin film transistor portion of a pixel portion is opened, and a hydrogen concentration of a polycrystalline silicon active layer of the opening portion is a non-opened portion of a polycrystalline silicon active layer. It is characterized by being higher than the silicon active layer.

【0015】本発明の液晶表示装置に係わる薄膜トラン
ジスターアレイ基板は、画素部および駆動回路部表面に
形成されたプラズマ窒化珪素膜またはプラズマ酸化珪素
膜からなる保護層の一部に開口部を設け、プラズマ窒化
珪素膜またはプラズマ酸化珪素膜をマスクとして、必要
な薄膜トランジスターにのみ水素パッシベーション行
う。その結果、開口部分の多結晶シリコン活性層の水素
濃度が、非開口部分の多結晶シリコン活性層より高くな
る。水素パッシベーションを行わない多結晶シリコン活
性層の水素濃度は、一般に1017〜1019 atom/cm3 以下で
あるが、本発明の液晶表示装置に係わる薄膜トランジス
ターアレイ基板における水素パッシベーションは、多結
晶シリコン活性層の水素濃度が1020〜1021 atom/cm3
度とすることが好ましい。水素濃度が1020〜1021 atom/
cm3 の範囲にあると、ドレインリーク電流値を下げると
共に、異常なスイッチング特性を示さないためである。
In the thin film transistor array substrate relating to the liquid crystal display device of the present invention, an opening is provided in a part of a protective layer made of a plasma silicon nitride film or a plasma silicon oxide film formed on the surface of the pixel portion and the driving circuit portion, Hydrogen passivation is performed only on necessary thin film transistors using the plasma silicon nitride film or the plasma silicon oxide film as a mask. As a result, the hydrogen concentration of the polycrystalline silicon active layer in the opening portion becomes higher than that of the polycrystalline silicon active layer in the non-opening portion. The hydrogen concentration of the polycrystalline silicon active layer not subjected to hydrogen passivation is generally 10 17 to 10 19 atom / cm 3 or less, but hydrogen passivation in the thin film transistor array substrate according to the liquid crystal display device of the present invention is polycrystalline silicon. It is preferable that the hydrogen concentration of the active layer is about 10 20 to 10 21 atom / cm 3 . Hydrogen concentration is 10 20 to 10 21 atom /
This is because in the range of cm 3 , the drain leakage current value is reduced and abnormal switching characteristics are not exhibited.

【0016】本発明の液晶表示装置は、次のようにして
作られる。絶縁基板材料には無アルカリガラス、石英な
どが使用できる。この基板上に公知の方法で多結晶シリ
コン膜を形成する。すなわち、まず基板上に減圧CV
D、プラズマCVD装置を用いアモルファスシリコン層
を堆積し、ついで約 600℃の温度で熱処理を行うことに
より多結晶シリコン層とする。その後、所定の形状に素
子分離を行い、ゲート酸化膜の形成を行い、ゲート電極
を形成する。ゲート電極をマスクとして自己整合で多結
晶シリコン層にソース、ドレインのイオン打ち込みをp
型、n型に応じて行う。第1層間絶縁膜をイオン打ち込
みが終了した基板表面全体を覆うように形成した後、所
定の箇所にコンタクトホールを形成し、このコンタクト
ホールを介してオーミック接合部とオーミック接触する
金属配線を形成する。さらに、その上に第2層間絶縁膜
を形成し、所定の箇所にコンタクトホールを形成した
後、画素部となる透明電極を形成し、所定の形状に加工
する。
The liquid crystal display device of the present invention is manufactured as follows. As the insulating substrate material, non-alkali glass, quartz or the like can be used. A polycrystalline silicon film is formed on this substrate by a known method. That is, first, the reduced pressure CV is applied
D, an amorphous silicon layer is deposited using a plasma CVD apparatus, and then heat treatment is performed at a temperature of about 600 ° C. to form a polycrystalline silicon layer. After that, elements are separated into a predetermined shape, a gate oxide film is formed, and a gate electrode is formed. I / O implantation for the source and drain is performed on the polycrystalline silicon layer by self-alignment using the gate electrode as a mask.
Type and n-type. After forming the first interlayer insulating film so as to cover the entire surface of the substrate after the ion implantation, a contact hole is formed at a predetermined position, and a metal wiring which makes ohmic contact with the ohmic junction is formed through this contact hole. . Further, a second interlayer insulating film is formed thereon, a contact hole is formed at a predetermined position, and then a transparent electrode to be a pixel portion is formed and processed into a predetermined shape.

【0017】以上の工程を終了した基板表面を保護する
プラズマ窒化珪素膜(p−SiN)またはプラズマ酸化
珪素膜(p−SiO)をプラズマCVD法にて基板表面
全体に形成する。成膜温度は 350℃以下が好ましい。そ
の後、フォトリソグラフィー法によって、少なくとも画
素部のスイッチング用の薄膜トランジスター部分を開口
する。開口部分は、画素部のスイッチング用の薄膜トラ
ンジスター部分のみでもよいが、さらに駆動回路部の出
力段のバッファーおよび駆動回路部の出力段のアナログ
スイッチ部分を開口することも好ましい。この場合は、
とくに電流の駆動能力が向上する。開口はドライエッチ
ング法にて所定の形状に加工する。最後に、水素パッシ
ベーションを行う。水素パッシベーションは 200℃以上
で行うのが好ましく、たとえば、容量接合型のp−CV
Dにて、 270℃で水素プラズマにさらすことにより行
う。さらに、プラズマ窒化珪素成膜よりも高い温度で行
うことが好ましい。この結果、開口部と非開口部とで水
素濃度を変えることができる。このようにして作製され
た薄膜トランジスターアレイ基板を対向基板と重ね合わ
せ、液晶を注入し、張り合わせることで液晶表示装置が
えられる。
A plasma silicon nitride film (p-SiN) or a plasma silicon oxide film (p-SiO) that protects the substrate surface after the above steps is formed on the entire substrate surface by the plasma CVD method. The film forming temperature is preferably 350 ° C or lower. After that, at least the switching thin film transistor portion of the pixel portion is opened by a photolithography method. The opening portion may be only the thin film transistor portion for switching of the pixel portion, but it is also preferable to further open the buffer of the output stage of the drive circuit portion and the analog switch portion of the output stage of the drive circuit portion. in this case,
In particular, the current driving capability is improved. The opening is processed into a predetermined shape by a dry etching method. Finally, hydrogen passivation is performed. Hydrogen passivation is preferably performed at 200 ° C or higher, for example, capacitive junction type p-CV.
D by exposure to hydrogen plasma at 270 ° C. Further, it is preferable that the temperature is higher than that of the plasma silicon nitride film formation. As a result, the hydrogen concentration can be changed between the opening and the non-opening. A liquid crystal display device can be obtained by stacking the thin film transistor array substrate thus manufactured on a counter substrate, injecting liquid crystal, and laminating the liquid crystal.

【0018】[0018]

【作用】高濃度に水素を含むプラズマ窒化珪素膜(p−
SiN)、もしくはプラズマ酸化珪素膜(p−SiO)
は、水素プラズマ中にあっても水素を透過しない。
Function: A plasma silicon nitride film (p-
SiN) or plasma silicon oxide film (p-SiO)
Does not permeate hydrogen even in hydrogen plasma.

【0019】これは、次の理由によると考えられる。 1)p−SiN、p−SiOはすでに水素が高濃度(約
数%)であるため、そこへ外部からの水素は拡散して行
かない。 2)p−SiN、p−SiO自体が 200℃以上で水素を
放出するため、ことさら、水素プラズマからの水素は膜
中へ拡散しない。 3) 300℃以下程度の温度では、p−SiN、p−Si
Oから放出された水素が、固体を拡散して行くことはほ
とんどない。 よって、プラズマ窒化珪素膜(p−SiN)、もしくは
プラズマ酸化珪素膜(p−SiO)は、 200℃以上で水
素パッシベーションを行う場合、マスクとして充分作用
する。このため、透明電極などを保護しつつ開口部のみ
に必要な量の水素パッシベーションを行うことができ
る。
It is considered that this is due to the following reason. 1) Since p-SiN and p-SiO already have a high concentration of hydrogen (about several percent), hydrogen from the outside does not diffuse there. 2) Since p-SiN and p-SiO themselves release hydrogen at 200 ° C or higher, hydrogen from hydrogen plasma does not particularly diffuse into the film. 3) At temperatures below 300 ° C, p-SiN, p-Si
The hydrogen released from O rarely diffuses through the solid. Therefore, the plasma silicon nitride film (p-SiN) or the plasma silicon oxide film (p-SiO) sufficiently acts as a mask when hydrogen passivation is performed at 200 ° C. or higher. Therefore, the required amount of hydrogen passivation can be performed only in the opening while protecting the transparent electrode and the like.

【0020】[0020]

【実施例】本発明の実施例を図1から図3に基づき説明
する。図1は薄膜トランジスターアレイ基板の完成状態
の図である。図2は図1に示す画素部1の拡大図であ
る。図3は開口部、非開口部を有する薄膜トランジスタ
ーの断面図である。
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram of a completed state of a thin film transistor array substrate. FIG. 2 is an enlarged view of the pixel unit 1 shown in FIG. FIG. 3 is a sectional view of a thin film transistor having an opening and a non-opening.

【0021】画素部1は基板5上に図3に示した薄膜ト
ランジスターと図2に示す画素容量、透明電極で形成さ
れている。また、駆動回路部2は、図3の薄膜トランジ
スターをCMOSにして用いシフトレジスター2a、バ
ッファーまたはアナログスイッチ2bより構成されてい
る。そして、最終の保護膜はプラズマ窒化珪素膜3で形
成されているが、所定の箇所には開口部4を形成してい
る。
The pixel portion 1 is formed on the substrate 5 by the thin film transistor shown in FIG. 3, the pixel capacitor shown in FIG. 2 and the transparent electrode. The drive circuit unit 2 is composed of a shift register 2a, a buffer or an analog switch 2b using the thin film transistor shown in FIG. 3 as a CMOS. Then, the final protective film is formed of the plasma silicon nitride film 3, but the opening 4 is formed at a predetermined position.

【0022】本実施例においては、画素部1の薄膜トラ
ンジスターのみ開口した場合を示している。これは、画
素部1の薄膜トランジスターは非常に小さいドレインリ
ーク電流が要求されるため、水素パッシベーションが是
非必要になるためである。そのため、図1に示すよう
に、最終の保護膜であるプラズマ窒化珪素膜3に、所定
の画素部薄膜トランジスターに開口部4を形成した状態
で薄膜トランジスターアレイ基板の完成状態となる。そ
して、工程の最後に、この状態で水素プラズマにさら
す。このため、開口部4の薄膜トランジスターにのみ水
素が添加され、その他の部分には水素が添加されること
なく、そのパッシベーション効果をあらわす。その結
果、画素部の薄膜トランジスターのみドレインリーク電
流が減少し、所望の特性を得ることができる。
In this embodiment, only the thin film transistor of the pixel portion 1 is opened. This is because the thin film transistor of the pixel portion 1 requires a very small drain leak current, and thus hydrogen passivation is absolutely necessary. Therefore, as shown in FIG. 1, the thin film transistor array substrate is completed in a state in which the opening 4 is formed in the predetermined pixel thin film transistor in the plasma silicon nitride film 3 which is the final protective film. Then, at the end of the process, this state is exposed to hydrogen plasma. For this reason, hydrogen is added only to the thin film transistor in the opening 4, and hydrogen is not added to the other portions, which shows the passivation effect. As a result, the drain leak current is reduced only in the thin film transistor in the pixel portion, and desired characteristics can be obtained.

【0023】さらに、図2および図3により本実施例の
画素部1および開口部4の詳細を説明する。画素部1
は、活性層多結晶シリコン6上にゲート酸化膜7を形成
し、ゲート配線用多結晶シリコン8を形成する。その
後、ソース、ドレインの拡散部分9を自己整合的に形成
する。その上に、第1層間絶縁膜10を形成し、コンタ
クトホール12を介して金属配線11を形成する。さら
に、第2層間絶縁膜14を形成し、その上に透明電極1
3を形成する。その後、最終の保護膜としてプラズマ窒
化珪素膜3を形成し、所定の開口部4を形成する。開口
部4は、本実施例では図2に示すように画素部の薄膜ト
ランジスターの部分である。そして、他の部分はプラズ
マ窒化珪素膜3に覆われており、水素プラズマ中でマス
クとなる。このため、透明電極13は変質することはな
い。さらに、図3に示すように隣接した薄膜トランジス
ターにおいても、プラズマ窒化珪素をマスクとして水素
パッシベーションを行うため、必要な薄膜トランジスタ
ーに選択的に行うことができる。
Further, the details of the pixel portion 1 and the opening portion 4 of this embodiment will be described with reference to FIGS. Pixel part 1
Forms a gate oxide film 7 on the active layer polycrystalline silicon 6 and forms a gate wiring polycrystalline silicon 8. After that, the source / drain diffusion portions 9 are formed in a self-aligned manner. A first interlayer insulating film 10 is formed thereon, and a metal wiring 11 is formed via a contact hole 12. Further, the second interlayer insulating film 14 is formed, and the transparent electrode 1 is formed thereon.
3 is formed. After that, a plasma silicon nitride film 3 is formed as a final protective film, and a predetermined opening 4 is formed. In this embodiment, the opening 4 is a thin film transistor portion of the pixel portion as shown in FIG. The other portion is covered with the plasma silicon nitride film 3 and serves as a mask in hydrogen plasma. Therefore, the transparent electrode 13 does not deteriorate. Further, as shown in FIG. 3, even in the thin film transistors adjacent to each other, hydrogen passivation is performed using plasma silicon nitride as a mask.

【0024】その後、図4に示すように、形成された薄
膜トランジスターアレイを対向基板16と張り合わせ、
液晶15を注入し、外装アッセンブリ5a、5b、5c
を行って液晶表示装置が完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 4, the formed thin film transistor array is bonded to the counter substrate 16,
Liquid crystal 15 is injected, and exterior assemblies 5a, 5b, 5c
Then, the liquid crystal display device is completed.

【0025】次に、本実施例の製造法を説明する。 1)基板は石英基板でサイズは 5インチ丸で基板厚 1.1
mmを使用する。 2)活性層は縦型減圧CVDで材料ガスをジシラン(S
2 6 )としアモルファス−シリコンを膜厚Tpoly=2
000 オングストローム堆積した。その後、温度 600℃で
熱処理を行い多結晶シリコン膜を形成する。 3)必要に応じて裏面剥離を行った後、所定の形状に素
子分離を行う。 4)必要に応じて、ダミー酸化を行い、活性層にイオン
打ち込みを行う。その後、ゲート酸化を膜厚Tox=500オ
ングストローム行い、連続的にゲートpoly堆積を膜
厚Tpoly=4000 オングストローム行い、加工する。 5)ソース、ドレインのイオン打ち込みを行う。ここ
で、p型、n型のうちわけを行う。 6)第1層間絶縁膜を形成する。 7)第1層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する。 8)金属配線を形成する。 9)第2層間絶縁膜を形成し、所定の箇所にコンタクト
ホールを形成する。 11)透明電極を形成し、所定の形状に加工する。 11-1)プラズマCVD法にて、プラズマ窒化珪素膜(p
−SiN)を形成する。ただし、このときの成膜温度は
170℃である。 11-2)フォトリソグラフィーの工程を通過させ、ドライ
エッチング法にて所定の形状に加工する。 11-3)容量接合型のp−CVDにて、 270℃で水素プラ
ズマにさらし、水素パッシベーションを行う。 12)基板から所定の形状に切り出す。 その後、対向基板と重ね合わせ、液晶を注入し、張り合
わせることで液晶表示装置を得る。
Next, the manufacturing method of this embodiment will be described. 1) The substrate is a quartz substrate, the size is 5 inches, and the substrate thickness is 1.1.
mm is used. 2) The active layer is formed by vertical low pressure CVD using disilane (S
i 2 H 6 ) and amorphous-silicon film thickness T poly = 2
000 Å deposited. After that, heat treatment is performed at a temperature of 600 ° C. to form a polycrystalline silicon film. 3) If necessary, after peeling the back surface, element isolation is performed into a predetermined shape. 4) If necessary, dummy oxidation is performed to ion-implant the active layer. After that, gate oxidation is performed with a film thickness T ox = 500 Å, and gate poly deposition is continuously performed with a film thickness T poly = 4000 Å. 5) Ion implantation is performed on the source and drain. Here, one of p-type and n-type is selected. 6) Form a first interlayer insulating film. 7) Form a contact hole in the first interlayer insulating film. 8) Form metal wiring. 9) A second interlayer insulating film is formed and a contact hole is formed at a predetermined place. 11) A transparent electrode is formed and processed into a predetermined shape. 11-1) A plasma silicon nitride film (p
-SiN) is formed. However, the film formation temperature at this time is
It is 170 ℃. 11-2) Pass through a photolithography process and process into a predetermined shape by a dry etching method. 11-3) Hydrogen is passivated by exposing it to hydrogen plasma at 270 ° C. by capacitive junction type p-CVD. 12) Cut out from the substrate into a predetermined shape. After that, the liquid crystal display device is obtained by stacking with a counter substrate, injecting liquid crystal, and bonding.

【0026】このようにして得られた液晶表示装置の特
性を図5、図6に示す。この特性は、画素部に使用して
いる薄膜トランジスターのゲート電圧(VG )を変化さ
せた場合のドレイン電流(ID )の変化(トランスファ
ー特性)である。 図5は、プラズマ窒化珪素膜(p−
SiN)をマスクに水素パッシベーションした駆動回路
用薄膜トランジスターのトランスファー特性であり、図
6はマスクなしで水素パッシベーションを行った薄膜ト
ランジスターのトランスファー特性である。なお、図5
および図6において(a)は水素パッシベーション前の
特性であり、(b)は水素パッシベーション後の特性で
ある。この結果から、明らかなように、図5に比較して
図6においてはドレインリーク電流値が下がり水素パッ
シベーションが有効に作用している。よって、上述の方
法で、駆動回路部の薄膜トランジスターの特性を大きく
変えることなく、画素部薄膜トランジスターのドレイン
リーク電流を減少させる効果が得られる。
The characteristics of the liquid crystal display device thus obtained are shown in FIGS. This characteristic is the change in the drain current (I D) in the case of changing the gate voltage (V G) of the thin film transistors are used in a pixel portion (transfer characteristics). FIG. 5 shows a plasma silicon nitride film (p-
FIG. 6 shows the transfer characteristics of the drive circuit thin film transistor hydrogen-passivated using SiN) as a mask, and FIG. 6 shows the transfer characteristics of the thin film transistor hydrogen-passivated without a mask. Note that FIG.
6A and 6B show the characteristics before hydrogen passivation, and FIG. 6B shows the characteristics after hydrogen passivation. As is clear from this result, the drain leak current value is lower in FIG. 6 than in FIG. 5, and the hydrogen passivation is effective. Therefore, according to the method described above, it is possible to obtain the effect of reducing the drain leakage current of the pixel thin film transistor without significantly changing the characteristics of the thin film transistor of the driving circuit unit.

【0027】本実施例の液晶表示装置は次のような効果
がある。第1の効果としては、図6に示すように、開口
部の薄膜トランジスターのドレインリーク電流の減少で
ある。例として、画素部に使用している薄膜トランジス
ターの特性を示したが、従来の例と比較して一桁程度低
下している。それに対して、開口していない部分の代表
の回路部の薄膜トランジスターの特性変化は、ほとんど
確認できない。よって、回路部の薄膜トランジスターの
特性を変化させることなく、画素部の薄膜トランジスタ
ーのドレインリーク電流を減少させることができる。そ
の結果、駆動回路部の薄膜トランジスターはしきい値電
圧がずれることなく高速で動作し、表示画素部の薄膜ト
ランジスターはドレインリーク電流が小さく、液晶印加
電圧の保持の良好な、高性能の液晶表示装置を得ること
ができる。
The liquid crystal display device of this embodiment has the following effects. The first effect is a reduction in the drain leak current of the thin film transistor in the opening as shown in FIG. As an example, the characteristics of the thin film transistor used in the pixel portion are shown, but it is reduced by about one digit compared with the conventional example. On the other hand, the characteristic change of the thin film transistor of the representative circuit portion in the unopened portion can hardly be confirmed. Therefore, the drain leakage current of the thin film transistor in the pixel portion can be reduced without changing the characteristics of the thin film transistor in the circuit portion. As a result, the thin film transistor in the driving circuit portion operates at high speed without the threshold voltage shifting, and the thin film transistor in the display pixel portion has a small drain leakage current, and the liquid crystal applied voltage is well held, and is a high-performance liquid crystal display. The device can be obtained.

【0028】第2の効果としては、p−SiNはマスク
としての効果が有効であり、画素部のみに選択的に水素
濃度を高くし水素パッシベーションすることができる。
As a second effect, p-SiN is effective as a mask, and it is possible to selectively increase the hydrogen concentration in only the pixel portion and perform hydrogen passivation.

【0029】第3の効果としては、p−SiNを成膜温
度 350℃以下で形成しているため、このプラズマ窒化珪
素の成膜中に水素が薄膜トランジスターまで拡散し、水
素パッシベーションの効果を発揮することはない。そし
て、水素プラズマ処理の温度は 200℃以上で、更に、プ
ラズマ窒化珪素成膜よりも高い温度で行う。このため、
処理中にプラズマ窒化珪素より水素が放出されるため、
更に水素プラズマからの水素が拡散して行くことはな
い。また、成膜したプラズマ窒化珪素には、すでに高濃
度の水素(約数%)が混入しており、水素プラズマにさ
らしても水素は拡散して行くことはない。そのため、プ
ラズマ窒化珪素を上述の温度設定で使用する場合には、
水素は透過しないというマスキング効果を有する。ま
た、この放出された水素は、表面側にその大半が放出さ
れる。つまり、温度 400℃程度以下では水素の、固体へ
の拡散係数は小さくほとんど問題にならない。
As a third effect, since p-SiN is formed at a film forming temperature of 350 ° C. or less, hydrogen diffuses to the thin film transistor during the film formation of this plasma silicon nitride, and the effect of hydrogen passivation is exhibited. There is nothing to do. The hydrogen plasma treatment is performed at a temperature of 200 ° C. or higher, which is higher than that of the plasma silicon nitride film formation. For this reason,
Since hydrogen is released from plasma silicon nitride during processing,
Further, hydrogen from the hydrogen plasma does not diffuse. Further, high-concentration hydrogen (about several percent) is already mixed in the formed plasma silicon nitride, and hydrogen does not diffuse even when exposed to hydrogen plasma. Therefore, when using plasma silicon nitride at the above temperature setting,
It has a masking effect that hydrogen does not permeate. Further, most of the released hydrogen is released to the surface side. That is, at a temperature of about 400 ° C or lower, the diffusion coefficient of hydrogen into a solid is small and causes almost no problem.

【0030】第4の効果としては、水素プラズマ中でほ
とんど耐性をもたない透明電極を完全に保護した後に行
えるので、透明電極の特性が水素パッシベーション後変
化することはない。
As a fourth effect, since the transparent electrode having almost no resistance in hydrogen plasma can be completely protected, the characteristics of the transparent electrode do not change after hydrogen passivation.

【0031】第2の実施例としては、開口領域を駆動回
路の出力段であるバッファーまたは、アナログスイッチ
まで広げた例である。これは、とくに、バッファーやア
ナログスイッチは、電流の駆動能力(あるゲート電圧の
変化でどれだけドレイン電流を流せるか)が必要である
が、この特性を得るためにも水素パッシベーションが有
効である。効果としては、上述の第1から第4までの効
果に加えて、出力段の電流駆動力が向上し、高速動作性
および動作の信頼性が向上する。
The second embodiment is an example in which the opening area is expanded to the buffer or the analog switch which is the output stage of the drive circuit. This is especially because buffers and analog switches require current drivability (how much drain current can flow with a change in a certain gate voltage), and hydrogen passivation is also effective for obtaining this characteristic. As an effect, in addition to the above-described first to fourth effects, the current driving force of the output stage is improved, and high-speed operability and operation reliability are improved.

【0032】第3の実施例としては、最終の保護膜をプ
ラズマ酸化珪素膜にする場合である。この膜も膜中に大
量の水素を含んでいるため上述と同様にマスキング効果
を有する。よって、この膜を最終の保護膜に使用しても
同様の効果を有する。
In the third embodiment, the final protective film is a plasma silicon oxide film. Since this film also contains a large amount of hydrogen in the film, it has a masking effect similar to the above. Therefore, even if this film is used as the final protective film, the same effect is obtained.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明の液晶表示装置は、基板上に形成
された画素部と駆動回路部との表面に形成されたプラズ
マ窒化珪素膜またはプラズマ酸化珪素膜からなる保護層
とを有する薄膜トランジスターアレイ基板において、少
なくとも画素部のスイッチング用の薄膜トランジスター
部分が開口されているので、選択的に必要な箇所にのみ
に水素パッシベーションすることができる。
The liquid crystal display device of the present invention is a thin film transistor having a pixel portion formed on a substrate and a protective layer made of a plasma silicon nitride film or a plasma silicon oxide film formed on the surface of a driving circuit portion. Since at least the switching thin film transistor portion of the pixel portion is opened in the array substrate, hydrogen passivation can be selectively performed only in a necessary portion.

【0034】また、その結果、開口部分の多結晶シリコ
ン活性層の水素濃度が、非開口部分の多結晶シリコン活
性層より高くなるので、薄膜トランジスターのドレイン
リーク電流を減少させることができ、液晶印加電圧の保
持の良好な、高性能の液晶表示装置が得られる。
Further, as a result, the hydrogen concentration of the polycrystalline silicon active layer in the opening portion becomes higher than that of the polycrystalline silicon active layer in the non-opening portion, so that the drain leak current of the thin film transistor can be reduced and the liquid crystal is applied. It is possible to obtain a high-performance liquid crystal display device having good voltage retention.

【0035】さらに、水素パッシベーションが容易に選
択的に行えるため、製造工程上の失敗がなくなり、信頼
性に優れた液晶表示装置が得られる。
Further, since hydrogen passivation can be easily and selectively carried out, failures in the manufacturing process are eliminated and a liquid crystal display device having excellent reliability can be obtained.

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

【図1】実施例の薄膜トランジスターアレイの完成状態
図である。
FIG. 1 is a completed state diagram of a thin film transistor array of an example.

【図2】図1に示す画素部の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a pixel portion shown in FIG.

【図3】実施例の薄膜トランジスターの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a thin film transistor of an example.

【図4】実施例の液晶表示装置を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a liquid crystal display device of an example.

【図5】マスクした薄膜トランジスターのトランスファ
ー特性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing transfer characteristics of a masked thin film transistor.

【図6】マスクしない薄膜トランジスターのトランスフ
ァー特性を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing transfer characteristics of an unmasked thin film transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1………画素部、2………駆動回路部、2a………シフ
トレジスター、2b………バッファーまたはアナログス
イッチ、3………プラズマ窒素化珪素膜、4………開口
部、5………基板、5a、5b、5c………外装アッセ
ンブリ、6………活性層多結晶シリコン、7………ゲー
ト酸化膜、8………ゲート配線用多結晶シリコン、9…
……ソース、ドレインの拡散部分、10………第1層間
絶縁膜、11………金属配線、12………コンタクトホ
ール、13………透明電極、14………第2層間絶縁
膜、15………液晶、16………対向基板。
1 ... Pixel part, 2 ... Drive circuit part, 2a ......... Shift register, 2b ...... Buffer or analog switch, 3 ......... Plasma silicon nitride film, 4 ......... Opening part, 5 ... ...... Substrate, 5a, 5b, 5c ……. Exterior assembly, 6 ……. Active layer polycrystalline silicon, 7 ……. Gate oxide film, 8 ………… Gate wiring polycrystalline silicon, 9 ...
...... Diffusion parts of source and drain, 10 ... First interlayer insulating film, 11 ... Metal wiring, 12 ... Contact hole, 13 ... Transparent electrode, 14 ... Second interlayer insulating film, 15 ... Liquid crystal, 16 ... Counter substrate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁基板と、該基板上に形成されたスイ
ッチング用の多結晶シリコン薄膜トランジスターを含む
画素部と、前記画素部に隣接して形成され、前記画素部
を駆動する多結晶シリコン薄膜トランジスターを含む駆
動回路部と、前記画素部および前記駆動回路部表面に形
成されたプラズマ窒化珪素膜またはプラズマ酸化珪素膜
からなる保護層とを有する薄膜トランジスターアレイ基
板を少なくとも有する液晶表示装置において、 少なくとも前記画素部のスイッチング用の多結晶シリコ
ン薄膜トランジスター部分が開口され、該開口部分の多
結晶シリコン活性層の水素濃度が、非開口部分の多結晶
シリコン活性層の水素濃度より高いことを特徴とする液
晶表示装置。
1. An insulating substrate, a pixel portion including a switching polycrystalline silicon thin film transistor formed on the insulating substrate, and a polycrystalline silicon thin film formed adjacent to the pixel portion and driving the pixel portion. A liquid crystal display device comprising at least a thin film transistor array substrate having a drive circuit section including a transistor and a protective layer formed on the surface of the pixel section and the drive circuit section and formed of a plasma silicon nitride film or a plasma silicon oxide film, The polycrystalline silicon thin film transistor portion for switching of the pixel portion is opened, and the hydrogen concentration of the polycrystalline silicon active layer in the opening portion is higher than the hydrogen concentration of the polycrystalline silicon active layer in the non-opening portion. Liquid crystal display device.
JP22857692A 1992-08-27 1992-08-27 Liquid crystal display device Withdrawn JPH0675245A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100386204B1 (en) * 1995-12-14 2003-06-09 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semicondoctor device

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