JP2000150902A - Liquid crystal display panel - Google Patents

Liquid crystal display panel

Info

Publication number
JP2000150902A
JP2000150902A JP11167563A JP16756399A JP2000150902A JP 2000150902 A JP2000150902 A JP 2000150902A JP 11167563 A JP11167563 A JP 11167563A JP 16756399 A JP16756399 A JP 16756399A JP 2000150902 A JP2000150902 A JP 2000150902A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
film
crystal semiconductor
display panel
liquid crystal
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.)
Granted
Application number
JP11167563A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3401533B2 (en
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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
Priority claimed from JP22560497A external-priority patent/JP3127441B2/en
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP16756399A priority Critical patent/JP3401533B2/en
Priority to JP2000097729A priority patent/JP2000315801A/en
Publication of JP2000150902A publication Critical patent/JP2000150902A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3401533B2 publication Critical patent/JP3401533B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41725Source or drain electrodes for field effect devices
    • H01L29/41733Source or drain electrodes for field effect devices for thin film transistors with insulated gate

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display panel using an insulated-gate type field effect semiconductor device, which is good in switching characteristic, and can be used at high frequency. SOLUTION: A non-single crystal semiconductor region 2 comprising a source region, a drain region and a channel formation region is formed on an insulating surface of a substrate 1 consisting of a quartz film, a glass film or an organic film, a gate insulating film 3 coming into contact with the channel formation region is provided on the semiconductor region 2, and a electrode 4 which comes into contact with film 3 is provided on the film 3. Moreover, with a resin layer consisting of a polyimide provided on the gate electrode, an electrode connected electrically with the source region or the drain region in a hole provided in the resin layer is provided on the resin layer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ュータ、ワードプロセッサ、あるいは電子機器の表示装
置に用いられる液晶表示パネルに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display panel used for a display device of a personal computer, a word processor, or an electronic device.

【0002】[0002]

【従来の技術】特開昭58−2073号公報に記載され
た電界効果型トランジスタは、ソース領域およびドレイ
ン領域を選択的にアニールすることにより多結晶領域と
し、チャネル形成領域を非晶質領域としている。すなわ
ち、同公報に示されている電界効果型トランジスタは、
非晶質領域の一部を選択的にアニールによって多結晶領
域としている。
2. Description of the Related Art In a field effect transistor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-2073, a source region and a drain region are selectively annealed to form a polycrystalline region and a channel forming region to an amorphous region. I have. That is, the field effect transistor disclosed in the publication is
A part of the amorphous region is selectively made into a polycrystalline region by annealing.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
絶縁ゲート型電界効果半導体装置におけるチャネル形成
領域は、酸素、炭素、および窒素のいずれもが1ないし
3×1020cm-3程度含む非単結晶半導体層からなって
いた。酸素、炭素、および窒素のいずれもがこのような
高い濃度で含まれている場合、絶縁ゲート型電界効果半
導体装置は、スイッチングする際の「ON」、「OF
F」特性が悪かった。
As described above [0007], the channel forming region in the conventional insulated gate field effect semiconductor device, oxygen, carbon, and about 3 × 10 20 cm -3 it has from 1 to any of the nitrogen It consisted of a non-single-crystal semiconductor layer. When any of oxygen, carbon, and nitrogen is contained at such a high concentration, the insulated gate field-effect semiconductor device is turned on and off when switching.
F "characteristic was bad.

【0004】たとえば、上記のように酸素、炭素、およ
び窒素のいずれもがこのような高い濃度で含まれている
非単結晶半導体を用いた絶縁ゲート型電界効果半導体装
置において、良好な「ON」、「OFF」特性を示す周
波数特性は、1KHz程度であった。
For example, in an insulated gate field effect semiconductor device using a non-single-crystal semiconductor containing oxygen, carbon, and nitrogen at such a high concentration as described above, a good "ON" , "OFF" characteristic was about 1 KHz.

【0005】また、従来の絶縁ゲート型電界効果半導体
装置は、ソース領域およびドレイン領域を選択的にアニ
ールしているため、非単結晶半導体層に結晶化されてい
ない部分が必ず残る。上記のように絶縁ゲート型電界効
果半導体装置に結晶化されていない領域が残っている場
合、絶縁ゲート型電界効果半導体装置として動作する際
に、この非晶質部分にも電流が一部流れる。
In the conventional insulated gate field effect semiconductor device, since the source region and the drain region are selectively annealed, a non-crystallized portion always remains in the non-single-crystal semiconductor layer. When an uncrystallized region remains in the insulated gate field effect semiconductor device as described above, a part of the current also flows in the amorphous portion when the device operates as an insulated gate field effect semiconductor device.

【0006】非晶質部分は、結晶化された部分と比較し
て高い抵抗を示すため、電流が流れ難く、一旦流入する
と蓄えられて流れ出るのが遅い。すなわち、従来例にお
ける絶縁ゲート型電界効果半導体装置は、電流の流れる
ライフタイムが長く、ヒステリシス特性がでる。
Since the amorphous portion has a higher resistance than the crystallized portion, it is difficult for current to flow, and once it flows in, it is stored and flows out slowly. That is, the insulated gate field-effect semiconductor device in the conventional example has a long lifetime in which current flows, and exhibits hysteresis characteristics.

【0007】以上のような問題を解決するために、本発
明は、スイッチング特性が良く、高い周波数で使用でき
る絶縁ゲート型電界効果半導体装置を使用した液晶表示
パネルを提供することを目的とする。
[0007] In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display panel using an insulated gate type field effect semiconductor device which has good switching characteristics and can be used at a high frequency.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の液晶表示パネルは、基板(1) 上の絶縁表面
に、ソース領域(7) 、ドレイン領域(8) 、チャネル形成
領域を含む非単結晶半導体層と、前記チャネル形成領域
に接するゲート絶縁膜(3) と、前記ゲート絶縁膜に接す
るゲート電極(4) と、前記ゲート電極(4) 上の樹脂層
と、前記樹脂層上に前記樹脂層に設けられた穴で前記ソ
ース領域(7) またはドレイン領域(8) と電気的に接続さ
れた電極とを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a liquid crystal display panel according to the present invention comprises a source region (7), a drain region (8), a channel forming region on an insulating surface on a substrate (1). A gate insulating film (3) in contact with the channel formation region, a gate electrode (4) in contact with the gate insulating film, a resin layer on the gate electrode (4), and the resin An electrode electrically connected to the source region (7) or the drain region (8) by a hole provided in the resin layer on the layer.

【0009】本発明の液晶表示パネルにおいて、前記樹
脂は、ポリイミドであることを特徴とする。
In the liquid crystal display panel according to the present invention, the resin is polyimide.

【0010】本発明の液晶表示パネルにおいて、前記基
板は、石英、ガラス、または有機フィルムであることを
特徴とする。
In the liquid crystal display panel according to the present invention, the substrate is made of quartz, glass, or an organic film.

【0011】本発明は、不純物の添加のないまたはきわ
めて少ない非単結晶半導体(以下、水素またはハロゲン
元素が添加された非単結晶半導体を単に半導体または非
単結晶半導体と略記する)上にゲート絶縁物およびその
上にゲート電極を選択的に設けた。さらに、このゲート
電極をマスクとしてイオン注入法等によりソース領域お
よびドレイン領域用の不純物、たとえば、Nチャネル型
ではリンまたは砒素、Pチャネル型ではホウ素を非単結
晶半導体内部に添加した。
According to the present invention, a gate insulating film is formed on a non-single-crystal semiconductor to which no or very few impurities are added (hereinafter, a non-single-crystal semiconductor to which hydrogen or a halogen element is added is simply referred to as a semiconductor or a non-single-crystal semiconductor). An object and a gate electrode were selectively provided thereon. Further, using the gate electrode as a mask, impurities for the source region and the drain region, for example, phosphorus or arsenic for the N-channel type and boron for the P-channel type are added to the inside of the non-single-crystal semiconductor by an ion implantation method or the like.

【0012】この後、この不活性の不純物が添加された
領域に対し、400°C以下の温度で強光照射をし、強
光アニール(以下、単に光アニールという)を行い、水
素またはハロゲン元素が添加残存し、かつ結晶化度がチ
ャネル形成領域よりも助長された半導体、特に、著しく
は多結晶または単結晶構造の半導体に変成せしめたこと
を特徴とするものである。
Thereafter, the region to which the inert impurities are added is irradiated with strong light at a temperature of 400 ° C. or less, and is subjected to strong light annealing (hereinafter simply referred to as light annealing), so that hydrogen or a halogen element is applied. Is added and remains, and the semiconductor is transformed into a semiconductor whose crystallinity is promoted more than that of the channel formation region, in particular, a semiconductor having a remarkably polycrystalline or single crystal structure.

【0013】すなわち、本発明は、従来より公知の水素
またはハロゲン元素が添加されていない単結晶半導体に
対し、イオン注入後、レーザアニールを行うのではな
く、水素またはハロゲン元素が1原子%以上、一般には
5原子%ないし20原子%の濃度に添加されている非単
結晶半導体に対し、イオン注入をし、それに強光アニー
ルを行い、かつ、好ましくはこの光を基板表面を一端よ
り他端に走査することにより結晶成長をプロセス上含ま
せ、結晶化度を助長とし不純物領域としたものである。
That is, the present invention does not perform laser annealing after ion implantation on a conventionally known single crystal semiconductor to which hydrogen or a halogen element has not been added, but the hydrogen or halogen element is 1 atomic% or more. In general, a non-single-crystal semiconductor added to a concentration of 5 to 20 atomic% is ion-implanted and subjected to strong light annealing, and the light is preferably applied from the substrate surface to the other end. The crystal growth is included in the process by scanning, and the crystallinity is promoted to form an impurity region.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明における液晶表示パネル
は、たとえば、石英、ガラス、または有機フィルムから
なる基板上の絶縁表面にソース領域、ドレイン領域、チ
ャネル形成領域を含む非単結晶半導体が形成され、前記
チャネル形成領域に接するゲート絶縁膜と、前記ゲート
絶縁膜に接するゲート電極とが設けられている。また、
前記ゲート電極上には、たとえば、ポリイミドからなる
樹脂層が設けられると共に、前記樹脂層上に前記樹脂層
に設けられた穴で前記ソース領域またはドレイン領域と
電気的に接続された電極とが設けられている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a liquid crystal display panel according to the present invention, a non-single-crystal semiconductor including a source region, a drain region, and a channel forming region is formed on an insulating surface on a substrate made of, for example, quartz, glass, or an organic film. A gate insulating film in contact with the channel formation region; and a gate electrode in contact with the gate insulating film. Also,
A resin layer made of, for example, polyimide is provided on the gate electrode, and an electrode electrically connected to the source region or the drain region through a hole provided in the resin layer on the resin layer. Have been.

【0015】前記非単結晶半導体には、P型またはN型
の不純物が添加されている。その後、本発明における液
晶表示パネルは、上記基板に対して、10cm以上の長
さの線状紫外光を照射し、線状の長手方向に対して略直
角方向で一端から他端に向けて5cm/分ないし50c
m/分の走査速度で走査する。上記のような走査工程に
よって、上記非単結晶半導体のアモルファス構造は、多
結晶構造に変わる。
[0015] P-type or N-type impurities are added to the non-single-crystal semiconductor. Thereafter, the liquid crystal display panel of the present invention irradiates the substrate with linear ultraviolet light having a length of 10 cm or more, and extends from one end to the other end in a direction substantially perpendicular to the linear longitudinal direction. / Min to 50c
Scan at a scanning speed of m / min. By the above-described scanning step, the amorphous structure of the non-single-crystal semiconductor is changed to a polycrystalline structure.

【0016】上記方法によって作製された絶縁ゲート型
電界効果半導体装置は、ソース領域およびドレイン領域
がチャネル形成領域より結晶化度を高くしている。その
結果、ソース領域およびドレイン領域は、チャネル形成
領域より電気抵抗を下げることができ、絶縁ゲート型電
界効果半導体装置のON特性を良好にすることができ
る。また、ソース領域およびドレイン領域は、チャネル
形成領域を除いた非単結晶半導体層の全域に不純物を含
んでおり、広い面積にわたって電気抵抗の低い領域があ
り、電流の流れ難い非晶質部分がないため、電流が流れ
易く、スイッチングの際にダラダラ流れない。
In the insulated gate field effect semiconductor device manufactured by the above method, the crystallinity of the source region and the drain region is higher than that of the channel forming region. As a result, the source region and the drain region can have lower electric resistance than the channel formation region, and can improve the ON characteristics of the insulated gate field effect semiconductor device. In addition, the source region and the drain region include impurities in the entire region of the non-single-crystal semiconductor layer except for a channel formation region, have a region with low electric resistance over a wide area, and do not have an amorphous portion where current does not easily flow. Therefore, the current easily flows, and the switching does not flow during switching.

【0017】本発明における液晶表示パネルの絶縁ゲー
ト型電界効果半導体装置は、酸素、炭素、または窒素が
5×1018cm-3以下、すなわち前記元素をできる限り
少なくした非単結晶半導体層にP型またはN型不純物が
添加されている。そして、この不純物が添加された領域
のみの結晶化を助長してソース領域およびドレイン領域
が形成されている。このような構成とした絶縁ゲート型
電界効果半導体装置は、従来例における非単結晶半導
体、たとえば酸素、炭素、または窒素が1ないし3×1
20cm-3である非単結晶半導体が1KHzの周波数に
追従できる程度のスイッチング特性であったのに対し
て、1MHzの周波数においても良好なスイッチング特
性を得た。
The insulated gate field effect semiconductor device for a liquid crystal display panel according to the present invention is characterized in that a non-single-crystal semiconductor layer containing 5 × 10 18 cm −3 or less of oxygen, carbon or nitrogen, that is, a non-single-crystal semiconductor layer containing as few elements as possible is used. Or N-type impurities are added. The source region and the drain region are formed by promoting crystallization only in the region to which the impurity is added. The insulated gate field-effect semiconductor device having such a structure is obtained by using a non-single-crystal semiconductor, for example, oxygen, carbon, or nitrogen in a conventional example in an amount of 1 to 3 × 1.
While the non-single-crystal semiconductor of 0 20 cm -3 had switching characteristics that could follow a frequency of 1 KHz, good switching characteristics were obtained even at a frequency of 1 MHz.

【0018】また、絶縁ゲート型電界効果半導体装置
は、非単結晶半導体層における酸素、炭素、または窒素
を5×1018cm-3以下と、極めて少なくし、チャネル
形成領域を除く全ての非単結晶半導体層が強紫外光を照
射することによって結晶化を助長したソース領域および
ドレイン領域から形成されているため、さらに高い周波
数におけるスイッチング特性を良好にした。特に、ソー
ス領域およびドレイン領域を選択的にアニール処理をし
ていないため、チャネル形成領域以外における全ての非
単結晶半導体層に結晶化を助長させることができる。
Further, the insulated gate field effect semiconductor device has an extremely low oxygen, carbon, or nitrogen content of 5 × 10 18 cm −3 or less in the non-single-crystal semiconductor layer, and all non-single-crystal semiconductor layers except the channel formation region. Since the crystalline semiconductor layer is formed from a source region and a drain region that promoted crystallization by irradiating strong ultraviolet light, switching characteristics at higher frequencies were improved. In particular, since the source region and the drain region are not selectively annealed, crystallization can be promoted in all the non-single-crystal semiconductor layers other than the channel formation region.

【0019】すなわち、本発明における液晶表示パネル
の絶縁ゲート型電界効果半導体装置は、非単結晶半導体
層におけるチャネル形成領域以外の全ての領域がソース
領域およびドレイン領域となっているため、非晶質部分
に抵抗の高い領域が残されていない。その結果、本発明
の液晶表示パネルにおける絶縁ゲート型電界効果半導体
装置は、ゲート電極が基板上のチャネル形成領域を構成
する非単結晶半導体層の上方に設けられている。
That is, in the insulated gate field effect semiconductor device for a liquid crystal display panel according to the present invention, since all the regions other than the channel formation region in the non-single-crystal semiconductor layer are the source region and the drain region, No high resistance area is left in the part. As a result, in the insulated gate field effect semiconductor device in the liquid crystal display panel of the present invention, the gate electrode is provided above the non-single-crystal semiconductor layer forming the channel formation region on the substrate.

【0020】また、当該非単結晶半導体層の光学的エネ
ルギーギャップ(珪素半導体の場合)は、1.7eVな
いし1.8eVであるのに対して、ソース領域およびド
レイン領域の光学的エネルギーギャップが1.6eVな
しい1.8eVと殆ど同じ光学的エネルギーギャップを
有している。また、ソース領域およびドレイン領域は、
非単結晶半導体層のエネルギーギャップと同じであると
共に、活性な不純物領域を得ることができた。
The optical energy gap (in the case of a silicon semiconductor) of the non-single-crystal semiconductor layer is 1.7 eV to 1.8 eV, whereas the optical energy gap of the source region and the drain region is 1 eV. It has almost the same optical energy gap as 1.6 eV or 1.8 eV. The source region and the drain region are
An active impurity region having the same energy gap as that of the non-single-crystal semiconductor layer was obtained.

【0021】ソース領域およびドレイン領域は、チャネ
ル形成領域と同じまたは略同じエネルギーギャップであ
るため、絶縁ゲート型電界効果半導体装置の「ON」、
「OFF」に対し、オン電流が立上り時に流れなかった
り、また他方、電流が立ち下がり時にダラダラ流れな
い。すなわち、本発明の絶縁ゲート型電界効果半導体装
置は、オフ電流が少なく、かつ「ON」、「OFF」を
高速応答で行なうことができた。
Since the source region and the drain region have the same or substantially the same energy gap as the channel forming region, the “ON”,
In response to "OFF", the ON current does not flow at the time of rising, and on the other hand, the current does not flow at the time of falling. That is, the insulated gate field effect semiconductor device of the present invention has a small off-state current and can perform "ON" and "OFF" with a high-speed response.

【0022】また、ソース領域およびドレイン領域の結
晶化度は、チャネル形成領域より高くしたため、シート
抵抗が明らかに低くなり、一枚の基板上に大面積大規模
集積化を行うことが可能になった。ゲート絶縁膜は、非
単結晶半導体層に接して窒化珪素膜が形成されているた
め、非単結晶半導体中の水素またはハロゲン元素が脱気
し難いと共に、水分が非単結晶半導体中に侵入し難い。
Further, since the crystallinity of the source region and the drain region is higher than that of the channel formation region, the sheet resistance is clearly reduced, and large-area large-scale integration can be performed on one substrate. Was. Since the gate insulating film is formed with a silicon nitride film in contact with the non-single-crystal semiconductor layer, hydrogen or a halogen element in the non-single-crystal semiconductor is not easily degassed, and moisture enters the non-single-crystal semiconductor. hard.

【0023】[0023]

【実 施 例】図1(A)ないし(C)は本発明の一実
施例である絶縁ゲート型電界効果半導体装置の縦断面図
を示す。図1において、基板(1) は、たとえば石英ガラ
スからなり、図1(A) に示すごとく、その厚さを1.1 m
mとし、大きさを10cm×10cmとした。この基板(1)
の上面には、シラン(SiH4)のプラズマCVD(高周波数13.5
6MHz、基板温度210 ℃) により、水素が1原子%以上の
濃度に添加されたアモルファス構造を含む非単結晶半導
体(2) が0.2 μmの厚さに形成された。
1A to 1C are longitudinal sectional views of an insulated gate field effect semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a substrate (1) is made of, for example, quartz glass and has a thickness of 1.1 m as shown in FIG.
m and the size was 10 cm × 10 cm. This board (1)
To the upper surface, a plasma CVD (High Frequency 13.5 silane (SiH 4)
At 6 MHz and a substrate temperature of 210 ° C.), a non-single-crystal semiconductor (2) having an amorphous structure to which hydrogen was added at a concentration of 1 atomic% or more was formed to a thickness of 0.2 μm.

【0024】さらに、この非単結晶半導体(2) の上面に
は、光CVD 法により、たとえば窒化珪素膜からなるゲー
ト絶縁膜(3) が積層された。すなわち、ゲート絶縁膜
(3) は、ジシラン(Si2H6 )とアンモニア(NH3 )、
またはヒドラジン(N2 4 )との反応( 2537Åの波長
を含む低圧水銀灯、基板温度250 ℃) により、Si3N4
水銀増感法を用いることなしに1000Åの厚さに作製され
た。
Further, a gate insulating film (3) made of, for example, a silicon nitride film is laminated on the upper surface of the non-single-crystal semiconductor (2) by a photo-CVD method. That is, the gate insulating film
(3) is disilane (Si 2 H 6 ) and ammonia (NH 3 ),
Alternatively, by reaction with hydrazine (N 2 H 4 ) (a low-pressure mercury lamp including a wavelength of 2537 °, a substrate temperature of 250 ° C.), Si 3 N 4 was formed to a thickness of 1000 mm without using a mercury sensitization method.

【0025】この後、絶縁ゲート型電界効果半導体装置
を形成する領域(5) を除いた部分は、プラズマエッチン
グ法により除去された。プラズマエッチング反応は、CF
4 +O2( 5% )の反応性気体を導入すると共に、図示さ
れていない平行平板電極に周波数13.56MHzを印加して、
室温で行われた。
Thereafter, the portion excluding the region (5) for forming the insulated gate field effect semiconductor device was removed by a plasma etching method. Plasma etching reaction is CF
4 + O 2 (5%) reactive gas was introduced, and a frequency of 13.56 MHz was applied to a parallel plate electrode (not shown).
Performed at room temperature.

【0026】ゲート絶縁膜(3) 上には、N + の導電型の
微結晶または多結晶半導体が0.3 μmの厚さに積層され
た。このN + の半導体膜は、レジスト膜(6) を用いてフ
ォトエッチング法で非所望な部分が除去された。その
後、このレジスト膜(6) とN+半導体のゲート電極(4) と
からなるゲート部をマスクとして、ソ−ス、ドレインと
なる領域には、イオン注入法により、1×1020cm-3
濃度に図1(B) に示すごとくリンが添加され、一対の不
純物領域(7) 、(8) となった。
On the gate insulating film (3), a microcrystalline or polycrystalline semiconductor of N + conductivity type was laminated to a thickness of 0.3 μm. Undesired portions of the N + semiconductor film were removed by a photoetching method using the resist film (6). Thereafter, using the gate portion composed of the resist film (6) and the gate electrode (4) of the N + semiconductor as a mask, the region serving as the source and drain is implanted at 1 × 10 20 cm −3 by ion implantation. As shown in FIG. 1 (B), phosphorus was added to this concentration to form a pair of impurity regions (7) and (8).

【0027】さらに、基板(1) は、その全体に対し、ゲ
ート電極(4) のレジスト膜(6) が除去された後、強光(1
0)の光アニ−ルが行われた。すなわち、超高圧水銀灯
(出力5KW 、波長250 ないし600 nm、光径15mm、長
さ180 mm) に対し裏面側は、放物面の反射鏡を用い前
方に石英のシリンドリカルレンズ(焦点距離150 cm、
集光部幅2mm、長さ180 mm) により、線状に照射部
を構成した。
Further, after the resist film (6) of the gate electrode (4) is removed from the entire substrate (1), the substrate (1) is exposed to strong light (1).
Light annealing of 0) was performed. In other words, for an ultra-high pressure mercury lamp (output 5 KW, wavelength 250 to 600 nm, light diameter 15 mm, length 180 mm), use a parabolic reflector on the back side and use a quartz cylindrical lens (focal length 150 cm,
The light-irradiating portion was constituted by a light-collecting portion having a width of 2 mm and a length of 180 mm).

【0028】この照射部に対し基板(1) の照射面は、5
cm/ 分ないし50cm/ 分の速度で走査( スキャン) さ
れ、基板10cm×10cmの全面に強光(10)が照射される
ようにした。かくすると、ゲート電極(4) は、ゲート電
極(4) 側にリンが多量に添加されているため、十分光を
吸収し多結晶化した。
The irradiation surface of the substrate (1) is 5
Scanning was performed at a speed of 50 cm / min to 50 cm / min, and the entire surface of the substrate 10 cm × 10 cm was irradiated with strong light (10). Thus, the gate electrode (4) absorbed light sufficiently and was polycrystallized because a large amount of phosphorus was added to the gate electrode (4) side.

【0029】また、不純物領域(7) 、(8) は、一度溶融
し再結晶化することにより走査する方向、すなわち、X
方向に溶融、再結晶をシフト(移動)させた。その結
果、単に全面を均一に加熱または光照射するのみに比
べ、成長機構が加わるため結晶粒径を大きくすることが
できた。この強光アニ−ルにより多結晶化した領域は、
不純物領域(7) 、(8) の下側の全領域にまで及ぶ必要が
ない。図1において、破線(11)、(11')で示したごと
く、その上層部のみが少なくとも結晶化し、不純物領域
(7) 、(8) を活性にすることが重要である。
The impurity regions (7) and (8) are scanned in the direction of scanning by melting and recrystallizing once, that is, X
The melting and recrystallization were shifted (moved) in the directions. As a result, the crystal grain size could be increased due to the addition of a growth mechanism, compared to simply heating or irradiating the entire surface uniformly. The region crystallized by this intense light annealing is:
It is not necessary to reach all the regions under the impurity regions (7) and (8). In FIG. 1, as shown by broken lines (11) and (11 '), only the upper layer is crystallized at least and the impurity region is removed.
It is important to activate (7) and (8).

【0030】さらに、そのソース領域およびドレイン領
域の端部(15)、(15') は、ゲート電極の端部(16)、(1
6') に対し、チャネル領域側に入り込むように設けられ
ている。そして、N型不純物領域 (7)、(8)、I型非単
結晶半導体領域(2) 、接合界面(17)、(17') からなるチ
ャネル形成領域は、I型半導体領域における非単結晶半
導体、および不純物領域から入り込んだ結晶化半導体か
ら構成されるハイブリッド構造となっている。このI型
半導体領域内の結晶化半導体の程度は、光アニ−ルの走
査スピ−ド、強度(照度)によって決められる。
Further, the end portions (15) and (15 ') of the source region and the drain region correspond to the end portions (16) and (1) of the gate electrode.
6 ') is provided so as to enter the channel region side. The channel forming region including the N-type impurity regions (7) and (8), the I-type non-single-crystal semiconductor region (2), the junction interface (17) and (17 ') is a non-single-crystal region in the I-type semiconductor region. It has a hybrid structure composed of a semiconductor and a crystallized semiconductor entering from an impurity region. The degree of the crystallized semiconductor in the I-type semiconductor region is determined by the scanning speed and intensity (illuminance) of the optical annealing.

【0031】図1(B)の工程の後、ポリイミド樹脂
は、全面に2μmの厚さにコ−トされる。そして、ポリ
イミド樹脂には、電極穴(13)、(13') が形成された後、
アルミニュ−ムのオ−ムコンタクトおよびそのリ−ド(1
4)、(14') が形成される。この2層目のリード(14)、(1
4') は、形成する際に、ゲート電極(4) と連結してもよ
い。この光アニ−ルの結果は、シ−ト抵抗が光照射前の
4×10-3( オームcm) -1から1×10+2( オームcm)
-1になり、光アニール前と比べ電気伝導度特性が向上し
た。
After the step of FIG. 1B, the polyimide resin
Is coated on the entire surface to a thickness of 2 μm. And poly
After the electrode holes (13) and (13 ') are formed in the imide resin,
Aluminum ohmic contacts and their leads (1)
4) and (14 ') are formed. This second layer leads (14), (1
4 ') may be connected to the gate electrode (4) when forming.
No. The result of this light annealing is that the sheet resistance is
4 × 10-3(Ohm cm) -1From 1 × 10+2(Ohm cm)
-1And improved electrical conductivity characteristics compared to before light annealing.
Was.

【0032】図2は本発明の実施例によるドレイン電流
─ゲート電圧の特性を示す図である。チャネル形成領域
の長さが3μm、および10μmの場合、チャネル幅が1
mmの条件下において、それぞれ図2における符号(2
1)、(22)によって示されるごとく、Vth=+2V 、V DD
10V にて1×10-5A 、2×10-5A の電流を得た。なお、
オフ電流は、(VGG=0V) 10-10 ないし10-11 (A) であ
り、単結晶半導体の10-6(A) に比べ10-4分の1も小さか
った。
FIG. 2 is a graph showing characteristics of drain current / gate voltage according to the embodiment of the present invention. When the length of the channel forming region is 3 μm and 10 μm, the channel width is 1 μm.
2 under the condition of mm.
As shown by 1) and (22), V th = + 2V, V DD =
A current of 1 × 10 −5 A and 2 × 10 −5 A was obtained at 10V. In addition,
The off-state current was (V GG = 0 V) 10 -10 to 10 -11 (A), which was smaller by a factor of 10 -4 than 10 -6 (A) of a single crystal semiconductor.

【0033】本実施例は、下側から漸次被膜を形成し加
工するという製造工程を採用したため、大面積大規模集
積化を行なうことが可能になった。そのため、大面積例
えば30cm×30cmのパネル内に500個×500個の
絶縁ゲート型電界効果半導体装置の作製すらも可能とす
ることができ、液晶表示素子の制御用絶縁ゲート型電界
効果半導体装置として応用することができた。
This embodiment employs a manufacturing process in which a film is gradually formed and processed from below, so that large-area large-scale integration can be performed. Therefore, it is possible to manufacture even 500 × 500 insulated gate field effect semiconductor devices in a large area, for example, a panel of 30 cm × 30 cm, and as an insulated gate field effect semiconductor device for controlling a liquid crystal display element. Could be applied.

【0034】光アニ−ルプロセスによる400 ℃以下の低
温処理であるため、多結晶化または単結晶化した半導体
がその内部の水素またはハロゲン元素を放出させること
を防ぐことができた。また、光アニ−ルは、基板全面に
対して同時に行なうのではなく、一端より他端に走査さ
せた。このため、筒状の超高圧水銀灯から照射された光
は、放物ミラ−および石英レンズにより線状に集光され
た。そして、この線状に集光された光は、これと直交し
た方向に基板を走査することにより非単結晶半導体表面
を光アニ−ルすることができた。
Since the low-temperature treatment is performed at a temperature of 400 ° C. or less by the photo-anneal process, it is possible to prevent a polycrystalline or single-crystal semiconductor from releasing hydrogen or a halogen element therein. The optical annealing was not performed simultaneously on the entire surface of the substrate, but was scanned from one end to the other end. Therefore, light emitted from the cylindrical ultra-high pressure mercury lamp was condensed linearly by a parabolic mirror and a quartz lens. Then, the light condensed in the form of a line could scan the substrate in a direction perpendicular to the linear direction, thereby optically annealing the surface of the non-single-crystal semiconductor.

【0035】この光アニ−ルは、紫外線で行なうため、
非単結晶半導体の表面より内部方向への結晶化を助長さ
せた。このため、十分に多結晶化または単結晶化された
表面近傍の不純物領域は、チャネル形成領域におけるゲ
ート絶縁膜のごく近傍に流れる電流制御を支障なく行な
うことが可能となった。
This photo annealing is performed by ultraviolet rays.
The crystallization from the surface of the non-single-crystal semiconductor to the inside was promoted. For this reason, in the impurity region near the surface that has been sufficiently polycrystallized or monocrystallized, the current flowing very close to the gate insulating film in the channel formation region can be controlled without any trouble.

【0036】光照射アニ−ル工程に際し、チャネル形成
領域に添加された水素またはハロゲン元素は、まったく
影響を受けず、非単結晶半導体の状態を保持できるた
め、オフ電流を単結晶半導体の1/103 ないし1/105 にす
ることができる。ソ−ス領域およびドレイン領域は、ゲ
ート電極を作った後、光アニ−ルで作製するため、ゲー
ト絶縁物界面に汚物が付着せずに、特性を安定させる。
In the light irradiation annealing step, the hydrogen or the halogen element added to the channel formation region is not affected at all and can maintain the state of the non-single-crystal semiconductor. It can be 10 3 to 1/10 5 . Since the source region and the drain region are formed by photo annealing after forming the gate electrode, the characteristics are stabilized without contamination adhered to the gate insulator interface.

【0037】さらに、従来より公知の方法に比べ、基板
材料として石英ガラスのみならず任意の基板であるソ−
ダガラス、耐熱性有機フィルムをも用いることができ
る。異種材料界面であるチャネル形成領域を構成する非
単結晶半導体─ゲート絶縁物─ゲート電極の形成は、同
一反応炉内でのプロセスにより、大気に触れさせること
なく作り得るため、界面凖位の発生が少ないという特長
を有する。
Further, as compared with a conventionally known method, not only quartz glass as a substrate material but also an arbitrary substrate
Douglas and heat-resistant organic films can also be used. The formation of the non-single-crystal semiconductor, the gate insulator, and the gate electrode that form the channel formation region, which is the interface between dissimilar materials, can be made without exposure to the atmosphere by a process in the same reaction furnace. The feature is that there is little.

【0038】なお、本実施例において、チャネル形成領
域の非単結晶半導体の酸素、炭素および窒素のいずれも
が5×1018cm-3以下の不純物濃度であることが重要で
ある。すなわち、これらが従来公知の絶縁ゲート型電界
効果半導体装置においては、チャネル層に1ないし3 ×
1020cm-3の濃度に混合している。この従来例における
非単結晶半導体を用いるPチャネル型絶縁ゲート型電界
効果半導体装置は、本実施例における絶縁ゲート型電界
効果トランジスタ装置の有する特性の1/3以下の電流
しか流れない。
In this embodiment, it is important that all of oxygen, carbon and nitrogen of the non-single-crystal semiconductor in the channel formation region have an impurity concentration of 5 × 10 18 cm −3 or less. That is, in a conventionally known insulated gate field effect semiconductor device, 1 to 3 ×
It is mixed to a concentration of 10 20 cm -3 . The P-channel insulated-gate field-effect semiconductor device using a non-single-crystal semiconductor according to the conventional example flows only a current of 1/3 or less of the characteristics of the insulated-gate field-effect transistor device according to the present embodiment.

【0039】そして、上記従来例における非単結晶半導
体を用いた絶縁ゲート型電界効果半導体装置のヒステリ
シス特性は、IDD─VGG特性にドレイン電界を2×106V
/ cm以上加える場合に観察されてしまった。また、本
実施例のように、非単結晶半導体中の酸素を5×1018
-3以下とすると、3×106V/ cmの電圧においてもヒ
ステリシスの存在が観察されなかった。
The hysteresis characteristic of the insulated gate field effect semiconductor device using the non-single-crystal semiconductor in the above-mentioned conventional example is such that the drain electric field is 2 × 10 6 V in addition to the I DD ─V GG characteristic.
/ cm was observed when added. Further, as in this embodiment, oxygen in the non-single-crystal semiconductor is reduced to 5 × 10 18 c
At m −3 or less, no hysteresis was observed even at a voltage of 3 × 10 6 V / cm.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明によれば、ソース領域およびドレ
イン領域は、チャネル形成領域より結晶化度を高くして
いるため、絶縁ゲート型電界効果半導体装置のON特性
を良好にすることができる。
According to the present invention, since the source region and the drain region have a higher degree of crystallinity than the channel formation region, the ON characteristics of the insulated gate field effect semiconductor device can be improved.

【0041】本発明によれば、また、ソース領域および
ドレイン領域は、チャネル形成領域を除いた非単結晶半
導体層の全域に不純物を含んでいるため、電流が流れ易
く、スイッチングの際にダラダラ流れない。
According to the present invention, since the source region and the drain region contain impurities in the entire region of the non-single-crystal semiconductor layer except for the channel formation region, current flows easily, and the switching occurs during switching. Absent.

【0042】本発明によれば、絶縁基板表面上に酸素、
炭素、または窒素が5×1018cm -3以下という極めて
少ない非単結晶半導体層におけるチャネル形成領域を設
けているため、また、ソース領域およびドレイン領域の
全域にP型またはN型の不純物を添加して、チャネル形
成領域より結晶化度を高くしているため、ゲート電圧−
ドレイン電流特性にヒステリシスがなく、高い周波数に
おける良好なスイッチング特性を得た。
According to the present invention, oxygen,
5 × 10 carbon or nitrogen18cm -3Extremely
A channel formation region is provided in a small number of non-single-crystal semiconductor layers.
Of the source and drain regions
Channel type by adding P-type or N-type impurities to the whole area
Because the crystallinity is higher than that of the active region, the gate voltage-
No hysteresis in drain current characteristics, high frequency
Good switching characteristics.

【0043】本発明によれば、さらにチャネル形成領域
以外の非単結晶半導体層を10cm以上の長さの線状か
らなる強紫外光によって、線状の長手方向に対して略直
角方向で一端から他端に向けて5cm/分ないし50c
m/分の走査速度で走査することにより、全て結晶化を
助長させるため、絶縁ゲート型電界効果半導体装置のス
イッチング特性は、高い周波数においてもさらに良くな
った。
According to the present invention, the non-single-crystal semiconductor layer other than the channel formation region is further exposed to linear intense ultraviolet light having a length of 10 cm or more from one end in a direction substantially perpendicular to the linear longitudinal direction. 5cm / min to 50c towards the other end
Since the crystallization is all promoted by scanning at a scanning speed of m / min, the switching characteristics of the insulated gate field effect semiconductor device are further improved even at a high frequency.

【0044】本発明によれば、チャネル形成領域と比較
して、ソース領域およびドレイン領域の結晶化度を高く
したため、シート抵抗が下がり、大面積大規模集積化を
行うことができた。
According to the present invention, the crystallinity of the source region and the drain region is made higher than that of the channel formation region, so that the sheet resistance is reduced and large-area large-scale integration can be performed.

【0045】本発明によれば、非単結晶半導体層に接し
て窒化珪素膜が形成されているゲート絶縁膜は、非単結
晶半導体中の水素またはハロゲン元素が脱気し難く、且
つ水分が侵入し難い。
According to the present invention, in a gate insulating film in which a silicon nitride film is formed in contact with a non-single-crystal semiconductor layer, hydrogen or a halogen element in the non-single-crystal semiconductor is less likely to be degassed and moisture enters. Difficult to do.

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

【図1】(A)ないし(C)は本発明の一実施例である
絶縁ゲート型電界効果半導体装置の縦断面図を示す。
FIGS. 1A to 1C are longitudinal sectional views of an insulated gate field effect semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例によるドレイン電流─ゲート電
圧の特性を示す図である。
FIG. 2 is a graph showing characteristics of drain current─gate voltage according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・基板 2・・・非単結晶半導体層 3・・・ゲート絶縁膜 4・・・ゲート電極 5・・・絶縁ゲート型電界効果半導体装置を形成する領
域 6・・・レジスト膜 7、8・・・不純物領域 10・・・強光 11、11′・・・破線 13、13′・・・穴 14、14′・・・リード 15、15′・・・ソース領域およびドレイン領域の端
部 16、16′・・・ゲート電極の端部 17、17′・・・接合界面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... Non-single-crystal semiconductor layer 3 ... Gate insulating film 4 ... Gate electrode 5 ... Region in which an insulated gate field effect semiconductor device is formed 6 ... Resist film 7, 8 ... impurity region 10 ... strong light 11, 11 '... broken line 13, 13' ... hole 14, 14 '... lead 15, 15' ... end of source region and drain region Portion 16, 16 '... End portion of gate electrode 17, 17' ... Bonding interface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/78 626C ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 29/78 626C

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上の絶縁表面に、ソース領域、ドレ
イン領域、チャネル形成領域を含む非単結晶半導体層
と、 前記チャネル形成領域に接するゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜に接するゲート電極と、 前記ゲート電極上の樹脂層と、 前記樹脂層上に前記樹脂層に設けられた穴で前記ソース
領域またはドレイン領域と電気的に接続された電極と、 を有することを特徴とする液晶表示パネル。
1. A non-single-crystal semiconductor layer including a source region, a drain region, and a channel formation region on an insulating surface on a substrate, a gate insulating film in contact with the channel formation region, and a gate electrode in contact with the gate insulating film. A liquid crystal display panel comprising: a resin layer on the gate electrode; and an electrode on the resin layer, the electrode being electrically connected to the source region or the drain region through a hole provided in the resin layer. .
【請求項2】 特許請求の範囲第1項において、樹脂は
ポリイミドであることを特徴とする液晶表示パネル。
2. The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein the resin is polyimide.
【請求項3】 特許請求の範囲第1項において、基板
は、石英、ガラス、または有機フィルムであることを特
徴とする液晶表示パネル。
3. The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein the substrate is made of quartz, glass, or an organic film.
JP16756399A 1984-05-18 1999-06-14 LCD panel Expired - Lifetime JP3401533B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16756399A JP3401533B2 (en) 1984-05-18 1999-06-14 LCD panel
JP2000097729A JP2000315801A (en) 1984-05-18 2000-03-31 Insulated gate field effect semiconductor device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22560497A JP3127441B2 (en) 1984-05-18 1997-08-08 Method for manufacturing insulated gate field effect semiconductor device
JP16756399A JP3401533B2 (en) 1984-05-18 1999-06-14 LCD panel

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22560497A Division JP3127441B2 (en) 1984-05-18 1997-08-08 Method for manufacturing insulated gate field effect semiconductor device

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000097729A Division JP2000315801A (en) 1984-05-18 2000-03-31 Insulated gate field effect semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000150902A true JP2000150902A (en) 2000-05-30
JP3401533B2 JP3401533B2 (en) 2003-04-28

Family

ID=26491569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16756399A Expired - Lifetime JP3401533B2 (en) 1984-05-18 1999-06-14 LCD panel

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3401533B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP3401533B2 (en) 2003-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS60245174A (en) Manufacture of insulated gate type semiconductor device
JPS60245173A (en) Insulated gate type semiconductor device
JPS60245172A (en) Insulated gate type semiconductor device
JP2996887B2 (en) Insulated gate field effect semiconductor device
JP3125982B2 (en) Insulated gate field effect semiconductor device
JP3125981B2 (en) Insulated gate field effect semiconductor device
JP3127441B2 (en) Method for manufacturing insulated gate field effect semiconductor device
JP3125989B2 (en) Method for manufacturing insulated gate field effect semiconductor device
JP2996854B2 (en) Method for manufacturing insulated gate field effect semiconductor device
JP2000150902A (en) Liquid crystal display panel
JP3383262B2 (en) Driving method of insulated gate field effect semiconductor device
JP2789171B2 (en) Method for manufacturing insulated gate field effect semiconductor device
JP2789168B2 (en) Method for manufacturing insulated gate field effect semiconductor device for liquid crystal display panel
JP3125983B2 (en) Method for manufacturing insulated gate field effect semiconductor device
JP2996888B2 (en) Insulated gate field effect semiconductor device
JP2648783B2 (en) Insulated gate field effect semiconductor device for liquid crystal display panel
JP2789170B2 (en) Method for manufacturing insulated gate field effect semiconductor device
JP2000077673A (en) Manufacture of liquid crystal panel
JP2648788B2 (en) Insulated gate field effect semiconductor device
JP2000315801A (en) Insulated gate field effect semiconductor device
JP2996902B2 (en) Insulated gate field effect semiconductor device for liquid crystal display panel and method of manufacturing the same
JP2001094119A (en) Insulated-gate field effect semiconductor device
JP2648785B2 (en) Method for manufacturing insulated gate field effect semiconductor device
JP3401531B2 (en) Method for manufacturing insulated gate field effect semiconductor device
JP3401532B2 (en) Method for manufacturing insulated gate field effect semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term