JP2000228524A - Thin-film transistor and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置におけ
る逆スタガー構造を有する多結晶シリコン薄膜トランジ
スタ(以下TFTと略す)とその製造方法に関するもので
ある。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a polycrystalline silicon thin film transistor (hereinafter abbreviated as TFT) having an inverted stagger structure in a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のLDD(Lightly Doped Drain)構
造を有する逆スタガー型TFTは図6の製造工程に従い
製造される。2. Description of the Related Art A conventional inverted stagger type TFT having an LDD (Lightly Doped Drain) structure is manufactured according to the manufacturing process shown in FIG.
【0003】即ち、図6(a)に示すように、ガラス基
板41上にアンダーコート膜として酸化シリコン(Si
Ox)膜42を形成し、その酸化シリコン(SiOx)
膜42の上にAl合金からなるゲート電極43を1回目
のフォトリソグラフィにより所定形状に形成する。次
に、全面にSiOxからなるゲート絶縁膜44を100
nm成膜し、続いて多結晶シリコン層45を形成する。
多結晶シリコン層は、アモルファスシリコンを成膜して
脱水素した後、エキシマレーザーによりアニールして形
成する。その後、マスクとなる絶縁体層SiOx46を
全面に成膜する。That is, as shown in FIG. 6A, a silicon oxide (Si) is formed on a glass substrate 41 as an undercoat film.
Ox) film 42 is formed and its silicon oxide (SiOx)
A gate electrode 43 made of an Al alloy is formed on the film 42 into a predetermined shape by the first photolithography. Next, a gate insulating film 44 made of SiOx is
Then, a polycrystalline silicon layer 45 is formed.
The polycrystalline silicon layer is formed by forming amorphous silicon into a film, dehydrogenating, and annealing with an excimer laser. Thereafter, an insulator layer SiOx 46 serving as a mask is formed on the entire surface.
【0004】次に、図6(b)に示すように、2回目の
フォトリソグラフィにより、TFTのチャネル部となる
多結晶シリコン層45上の絶縁体層SiOx46を所定
の形状にエッチングする。その後、イオンドーピング法
にてリン(P)イオンを加速電圧15kV、ドーズ量5×
1012/cm2にて注入して、n型のLDD領域(n-−S
i)47を形成する。TFTのチャネル部には絶縁体層
SiOx46がマスクとなりリンイオンは注入されな
い。イオン注入後、3回目のフォトリソグラフィによ
り、多結晶シリコン層45をエッチングして所定の形状
にする。[0006] Next, as shown in FIG. 6 (b), the insulator layer SiOx 46 on the polycrystalline silicon layer 45 serving as the channel portion of the TFT is etched into a predetermined shape by the second photolithography. Thereafter, phosphorus (P) ions are ion-doped at an acceleration voltage of 15 kV and a dose of 5 ×.
10 was injected at 12 / cm 2, n-type LDD region (n - -S
i) Form 47. The insulator layer SiOx 46 is used as a mask in the channel portion of the TFT, and phosphorus ions are not implanted. After the ion implantation, the polycrystalline silicon layer 45 is etched into a predetermined shape by the third photolithography.
【0005】次に、図6(c)に示すように、4回目の
フォトリソグラフィにより多結晶シリコン層45の一部
を残してレジスト55で覆い、イオンドーピング法にて
リン(P)イオンを加速電圧15KV、ドーズ量1×10
15/cm2にて注入して、n型のソース・ドレイン領域48
a,48bを形成した後、レジスト55を除去する。注
入完了後、400℃程度の熱処理により不純物の活性化
を行う。Next, as shown in FIG. 6C, a portion of the polycrystalline silicon layer 45 is covered with a resist 55 by a fourth photolithography, and phosphorus (P) ions are accelerated by an ion doping method. Voltage 15KV, dose 1 × 10
Implanted at 15 / cm 2 to form n-type source / drain regions 48
After the formation of a and b, the resist 55 is removed. After the implantation is completed, the impurities are activated by a heat treatment at about 400 ° C.
【0006】次に、図6(d)に示すように、酸化シリ
コン(SiOx)膜よりなる第1層間絶縁膜49を成膜
し、酸化インジウムスズ(ITO)からなる透明導電膜
を5回目のフォトリソグラフィによりエッチングして画
素電極50を形成し、酸化シリコン(SiOx)膜より
なる第2層間絶縁膜51を成膜する。次に、ソース領域
(n+−Si)48aおよびドレイン領域(n+−Si)
48b、および画素電極50の上の層間絶縁膜49、5
1の一部を6回目のフォトリソグラフィによりエッチン
グして開口し、アルミニウム(Al)52aとチタン
(Ti)52bとの積層膜からなるソース・ドレイン配
線52を7回目のフォトリソグラフィによりエッチング
して形成する。その後、窒化シリコン(SiNx)膜よ
りなるパッシベーション膜53を成膜し、8回目のフォ
トリソグラフィにより所定の位置をエッチングして開口
し、水素雰囲気中での350℃の熱処理による半導体層
の水素化を行ってTFTが完成する。Next, as shown in FIG. 6D, a first interlayer insulating film 49 made of a silicon oxide (SiOx) film is formed, and a transparent conductive film made of indium tin oxide (ITO) is formed for the fifth time. A pixel electrode 50 is formed by etching by photolithography, and a second interlayer insulating film 51 made of a silicon oxide (SiOx) film is formed. Next, the source region (n + -Si) 48a and the drain region (n + -Si)
48b, and the interlayer insulating films 49, 5 on the pixel electrodes 50
A part of 1 is opened by etching by a sixth photolithography, and a source / drain wiring 52 formed of a laminated film of aluminum (Al) 52a and titanium (Ti) 52b is formed by a seventh photolithography. I do. Thereafter, a passivation film 53 made of a silicon nitride (SiNx) film is formed, a predetermined position is etched and opened by photolithography for the eighth time, and the semiconductor layer is hydrogenated by heat treatment at 350 ° C. in a hydrogen atmosphere. Then, the TFT is completed.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来のLDD構造を有
するTFTを製造するためには、上記のように多数の工
程を経る必要があり、その製造工程の簡略化が望まれて
いる。In order to manufacture a TFT having a conventional LDD structure, it is necessary to go through a number of steps as described above, and it is desired to simplify the manufacturing steps.
【0008】本発明は、従来の製造方法よりもフォトリ
ソグラフィ、エッチング工程、成膜工程、および熱処理
工程を簡略化して製造できるTFTを提供することを目
的とする。An object of the present invention is to provide a TFT which can be manufactured by simplifying a photolithography, an etching step, a film forming step, and a heat treatment step as compared with a conventional manufacturing method.
【0009】また、本発明は、従来の製造方法よりもフ
ォトリソグラフィ、エッチング工程、成膜工程、および
熱処理工程が簡略化されたTFTの製造方法を提供する
ことを目的とする。Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a TFT in which the photolithography, etching, film formation, and heat treatment steps are simplified as compared with the conventional manufacturing method.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために以下の構成とする。The present invention has the following configuration to achieve the above object.
【0011】即ち、本発明の第1の構成にかかる薄膜ト
ランジスタは、基板の一主面上に第1の導電体層が選択
的に被着形成され、第1の絶縁体層を介して前記第1の
導電体層と一部重なり合うように非単結晶半導体層層が
被着形成され、前記非単結晶半導体層の一部に、前記第
1の導電体層と重なるように、もしくは前記第1の導電
体層端に対して自己整合的に、低濃度不純物領域が形成
され、更に、全面に第2の絶縁体層が被着され、前記非
単結晶半導体層上の前記第2の絶縁体層に開口部が形成
され、前記開口部内の前記非単結晶半導体層に高濃度不
純物領域が形成され、前記高濃度不純物領域に接続して
第2の導電体層が被着形成されていることを特徴とす
る。かかる構成によれば、フォトリソグラフィ、および
熱処理工程を簡略化することが可能なLDD構造を有す
る逆スタガー型のTFTを提供することができる。ま
た、製造工程が簡略化されるので、LDD領域の特性の
バラツキが小さいTFTを提供することができる。That is, in the thin film transistor according to the first structure of the present invention, a first conductive layer is selectively formed on one main surface of a substrate, and the first conductive layer is formed on the first main surface via a first insulating layer. A non-single-crystal semiconductor layer is formed so as to partially overlap with the first conductor layer, and a part of the non-single-crystal semiconductor layer is overlapped with the first conductor layer, or A low-concentration impurity region is formed in a self-aligned manner with respect to the end of the conductive layer, and a second insulator layer is deposited on the entire surface; and the second insulator layer on the non-single-crystal semiconductor layer is formed. An opening is formed in the layer, a high-concentration impurity region is formed in the non-single-crystal semiconductor layer in the opening, and a second conductor layer is formed by being connected to the high-concentration impurity region. It is characterized by. According to such a configuration, an inverted staggered TFT having an LDD structure capable of simplifying the photolithography and heat treatment steps can be provided. Further, since the manufacturing process is simplified, it is possible to provide a TFT with small variations in the characteristics of the LDD region.
【0012】また、本発明の第1の構成にかかる薄膜ト
ランジスタの製造方法は、基板の一主面上に第1の導電
体層を選択的に形成する工程と、第1の絶縁体層を被着
する工程と、非単結晶半導体層を被着する工程と、前記
非単結晶半導体層の一部に、前記第1の導電体層と重な
るように、もしくは前記第1の導電体層端に対して自己
整合的に、第3の絶縁体層を被着形成する工程と、前記
第3の絶縁体層をマスクにして前記非単結晶半導体層に
不純物を注入する工程と、第2の絶縁体層を被着する工
程と、前記非単結晶半導体層上の前記第2の絶縁体層に
開口部を形成する工程と、前記開口部を介して前記非単
結晶半導体層に直接不純物を注入する工程と、第2の導
電体層を選択的に形成する工程と、熱処理の工程とを備
えたことを特徴とする。かかる構成によれば、フォトリ
ソグラフィ、および熱処理工程を簡略化してLDD構造
を有する逆スタガー型のTFTを製造することができ
る。また、製造工程が簡略化されるので、LDD領域の
特性のバラツキが小さいTFTを製造することができ
る。Further, according to a method of manufacturing a thin film transistor according to a first configuration of the present invention, a step of selectively forming a first conductor layer on one main surface of a substrate, and a step of covering the first insulator layer with the first conductor layer. Attaching a non-single-crystal semiconductor layer, and attaching the non-single-crystal semiconductor layer to a part of the non-single-crystal semiconductor layer so as to overlap with the first conductor layer or at an end of the first conductor layer. Forming a third insulator layer in a self-aligned manner, implanting an impurity into the non-single-crystal semiconductor layer using the third insulator layer as a mask, Depositing a body layer, forming an opening in the second insulator layer over the non-single-crystal semiconductor layer, and injecting impurities directly into the non-single-crystal semiconductor layer through the opening. Performing a step of selectively forming a second conductor layer, and a step of heat treatment. That. According to such a configuration, the inverse stagger type TFT having the LDD structure can be manufactured by simplifying the photolithography and heat treatment steps. Further, since the manufacturing process is simplified, it is possible to manufacture a TFT having a small variation in the characteristics of the LDD region.
【0013】また、本発明の第2の構成にかかる薄膜ト
ランジスタは、基板の一主面上に第1の導電体層が選択
的に被着形成され、第1の絶縁体層を介して前記第1の
導電体層と一部重なり合うように非単結晶半導体層層が
被着形成され、更に全面に第2の絶縁体層が被着され、
前記非単結晶半導体層上の前記第2の絶縁体層に開口部
が形成され、前記開口部内の前記非単結晶半導体層に高
濃度不純物領域が形成され、前記高濃度不純物領域に接
続して第2の導電体層が被着形成されていることを特徴
とする。かかる構成によれば、フォトリソグラフィ、エ
ッチング工程、成膜工程、および熱処理工程を簡略化す
ることが可能な逆スタガー型のTFTを提供することが
できる。In a thin film transistor according to a second configuration of the present invention, a first conductive layer is selectively formed on one principal surface of a substrate, and the first conductive layer is formed on the first main surface via a first insulating layer. A non-single-crystal semiconductor layer is formed so as to partially overlap the first conductor layer, and a second insulator layer is further formed on the entire surface;
An opening is formed in the second insulator layer over the non-single-crystal semiconductor layer, a high-concentration impurity region is formed in the non-single-crystal semiconductor layer in the opening, and the high-concentration impurity region is connected to the non-single-crystal semiconductor layer. A second conductor layer is formed by deposition. According to such a configuration, it is possible to provide an inverted stagger type TFT capable of simplifying the photolithography, the etching step, the film formation step, and the heat treatment step.
【0014】また、本発明の第2の構成にかかる薄膜ト
ランジスタの製造方法は、基板の一主面上に第1の導電
体層を選択的に形成する工程と、第1の絶縁体層を被着
する工程と、非単結晶半導体層を被着する工程と、第2
の絶縁体層を被着する工程と、前記非単結晶半導体層上
の前記第2の絶縁体層に開口部を形成する工程と、前記
開口部を介して前記非単結晶半導体層に直接不純物を注
入する工程と、第2の導電体層を選択的に形成する工程
と、熱処理の工程とを備えたことを特徴とする。かかる
構成によれば、フォトリソグラフィ、エッチング工程、
成膜工程、および熱処理工程を簡略化して逆スタガー型
のTFTを製造することができる。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor, comprising the steps of selectively forming a first conductive layer on one main surface of a substrate; Depositing a non-single-crystal semiconductor layer;
Forming an opening in the second insulator layer over the non-single-crystal semiconductor layer; and directly forming impurities in the non-single-crystal semiconductor layer through the opening. , A step of selectively forming a second conductor layer, and a heat treatment step. According to such a configuration, photolithography, an etching step,
The inverse stagger type TFT can be manufactured by simplifying the film forming step and the heat treatment step.
【0015】そして、本発明の上記の各構成によれば、
製造工程が簡略化できるため、製造コストを低減した液
晶表示装置を提供し得る。According to each of the above configurations of the present invention,
Since the manufacturing process can be simplified, a liquid crystal display device with reduced manufacturing cost can be provided.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の薄膜トランジスタ
およびその製造方法を具体的な実施の形態に基づいて説
明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a thin film transistor and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to specific embodiments.
【0017】(実施の形態1)本実施の形態のTFT
は、図1に示すように、ガラス基板1の主面上に、アン
ダーコート膜としての酸化シリコン膜2が形成され、そ
の上に第1の導電体層としてゲート電極3が選択的に形
成されている。更にこの上に第1の絶縁体層としてゲー
ト絶縁膜4が積層されている。更にその上に、ゲート電
極3と重なるように非単結晶半導体層として多結晶シリ
コン層5が積層されている。多結晶シリコン層5の、ゲ
ート電極3と対向しない両側に、リン(P)イオンが低
濃度注入された不純物領域としてのLDD領域(n-−
Si)7が形成されている。また、全面に形成された第
2絶縁体層としての第1層間絶縁膜9及び第2層間絶縁
膜11の開口部内の多結晶シリコン層5に、リン(P)
イオンが高濃度注入された不純物領域としてのソース領
域(n+−Si)8aとドレイン領域(n+−Si)8b
が形成されている。更に、アルミニウム(Al)12a
とチタン(Ti)12bとの積層膜からなる、第2の導
電体層としてのソース・ドレイン配線12が、前記開口
部を介して、ソース領域8aとドレイン領域8bに接続
されている。また、このTFTを液晶表示装置に用いる
ため、従来の技術と同様に、画素電極10およびパッシ
ベーション膜13が形成されている。(Embodiment 1) TFT of this embodiment
As shown in FIG. 1, a silicon oxide film 2 as an undercoat film is formed on a main surface of a glass substrate 1, and a gate electrode 3 is selectively formed thereon as a first conductor layer. ing. Further, a gate insulating film 4 is laminated thereon as a first insulator layer. Furthermore, a polycrystalline silicon layer 5 is laminated thereon as a non-single-crystal semiconductor layer so as to overlap the gate electrode 3. An LDD region (n − −) as an impurity region into which phosphorus (P) ions are implanted at a low concentration is formed on both sides of the polycrystalline silicon layer 5 that are not opposed to the gate electrode 3.
Si) 7 is formed. In addition, phosphorus (P) is added to the polycrystalline silicon layer 5 in the openings of the first interlayer insulating film 9 and the second interlayer insulating film 11 as the second insulator layer formed on the entire surface.
Source region (n + -Si) 8a and drain region (n + -Si) 8b as impurity regions into which ions are implanted at a high concentration
Are formed. Furthermore, aluminum (Al) 12a
A source / drain wiring 12 as a second conductor layer, which is made of a laminated film of titanium and titanium (Ti) 12b, is connected to the source region 8a and the drain region 8b through the opening. Further, in order to use this TFT in a liquid crystal display device, a pixel electrode 10 and a passivation film 13 are formed as in the conventional technique.
【0018】本実施の形態のTFTは、図2に示す製造
工程に従い製造される。The TFT according to the present embodiment is manufactured according to the manufacturing steps shown in FIG.
【0019】まず、図2(a)に示すように、ガラス基
板1上にアンダーコート膜としての酸化シリコン(Si
Ox)膜2を形成し、その酸化シリコン(SiOx)膜
2の上にAl合金からなるゲート電極3を1回目のフォ
トリソグラフィにより所定形状に形成する。次に、全面
にSiOxからなるゲート絶縁膜4を100nm成膜
し、続いて多結晶シリコン層5を形成する。多結晶シリ
コン層は、アモルファスシリコンを成膜して脱水素した
後、エキシマレーザーによりアニールして形成する。そ
の後、マスクとなる絶縁体層SiOx6を全面に成膜す
る。First, as shown in FIG. 2A, a silicon oxide (Si) as an undercoat film is formed on a glass substrate 1.
An Ox) film 2 is formed, and a gate electrode 3 made of an Al alloy is formed on the silicon oxide (SiOx) film 2 in a predetermined shape by the first photolithography. Next, a gate insulating film 4 made of SiOx is formed to a thickness of 100 nm on the entire surface, and then a polycrystalline silicon layer 5 is formed. The polycrystalline silicon layer is formed by forming amorphous silicon into a film, dehydrogenating, and annealing with an excimer laser. Thereafter, an insulator layer SiOx6 serving as a mask is formed on the entire surface.
【0020】次に、図2(b)に示すように、2回目の
フォトリソグラフィにより、TFTのチャネル部となる
多結晶シリコン5上の絶縁体層SiOx6を所定形状に
エッチングする。この時、レジストをガラス基板1の裏
面からゲート電極3をマスクにして露光すれば、絶縁体
層SiOx6をゲート電極3の端に対して自己整合させ
てエッチングできる。その後、イオンドーピング法にて
リン(P)イオンを加速電圧15kV、ドーズ量5×10
12/cm2にて注入してn型のLDD領域(n-−Si)7
を形成する。TFTのチャネル部にはSiOx6がマス
クとなりリンイオンは注入されない。イオン注入後、3
回目のフォトリソグラフィにより、多結晶シリコン層5
をエッチングして所定の形状にする。Next, as shown in FIG. 2B, the insulator layer SiOx 6 on the polycrystalline silicon 5 serving as the channel portion of the TFT is etched into a predetermined shape by the second photolithography. At this time, if the resist is exposed from the back surface of the glass substrate 1 using the gate electrode 3 as a mask, the insulating layer SiOx 6 can be etched while being self-aligned with the end of the gate electrode 3. Thereafter, phosphorus (P) ions are implanted by an ion doping method at an acceleration voltage of 15 kV and a dose of 5 × 10
N-type LDD region (n -- Si) 7 implanted at 12 / cm 2
To form SiOx6 is used as a mask in the channel portion of the TFT, and phosphorus ions are not implanted. After ion implantation, 3
By the second photolithography, the polycrystalline silicon layer 5
Is etched into a predetermined shape.
【0021】次に、図2(c)に示すように、酸化シリ
コン(SiOx)膜よりなる第1層間絶縁膜9を全面に
成膜し、酸化インジウムスズ(ITO)からなる透明導
電膜を4回目のフォトリソグラフィによりエッチングし
て画素電極10を形成し、酸化シリコン(SiOx)膜
よりなる第2層間絶縁膜11を全面に成膜する。次に、
画素電極10上、及びソース領域およびドレイン領域を
形成する部分の多結晶シリコン層5上の層間絶縁膜9、
11の一部を5回目のフォトリソグラフィによりエッチ
ングして開口する。その後、開口部15を介してイオン
ドーピング法にてリン(P)イオンを加速電圧20KV、
ドーズ量1×1015/cm2にて注入して、ソース領域(n
+−Si)8aとドレイン領域(n+−Si)8bを形成
する。加速電圧が低いため、開口部15以外の多結晶シ
リコン層5には層間絶縁膜9、11に阻止されてリン
(P)イオンは注入されない。Next, as shown in FIG. 2C, a first interlayer insulating film 9 made of a silicon oxide (SiOx) film is formed on the entire surface, and a transparent conductive film made of indium tin oxide (ITO) is formed. The pixel electrode 10 is formed by etching by the second photolithography, and the second interlayer insulating film 11 made of a silicon oxide (SiOx) film is formed on the entire surface. next,
An interlayer insulating film 9 on the pixel electrode 10 and on the polycrystalline silicon layer 5 where the source and drain regions are to be formed;
A part of 11 is etched and opened by the fifth photolithography. Then, phosphorus (P) ions are ion-doped through the opening 15 at an acceleration voltage of 20 KV,
The source region (n) is implanted at a dose of 1 × 10 15 / cm 2 .
+ -Si) 8a and a drain region (n + -Si) 8b. Since the acceleration voltage is low, the polycrystalline silicon layer 5 other than the opening 15 is blocked by the interlayer insulating films 9 and 11 so that phosphorus (P) ions are not implanted.
【0022】次に、図2(d)に示すように、アルミニ
ウム(Al)12aとチタン(Ti)12bとの積層膜
からなるソース・ドレイン配線12を6回目のフォトリ
ソグラフィによりエッチングして形成する。その後、窒
化シリコン(SiNx)膜よりなるパッシベーション膜
13を成膜し、7回目のフォトリソグラフィにより所定
の位置をエッチングして開口し、水素雰囲気中での40
0℃の熱処理を行って本実施の形態のTFTが完成す
る。Next, as shown in FIG. 2D, a source / drain wiring 12 made of a laminated film of aluminum (Al) 12a and titanium (Ti) 12b is formed by etching by a sixth photolithography. . Thereafter, a passivation film 13 made of a silicon nitride (SiNx) film is formed, a predetermined position is etched and opened by photolithography for the seventh time, and a passivation film 13 is formed in a hydrogen atmosphere.
By performing a heat treatment at 0 ° C., the TFT of this embodiment is completed.
【0023】熱処理の雰囲気は窒素雰囲気あるいは大気
雰囲気でも同様のTFTを製造できるが、水素雰囲気に
することにより、ゲート電極3に対するソース・ドレイ
ン配線12の接続抵抗を安定させることができる。Although a similar TFT can be manufactured in a nitrogen atmosphere or an air atmosphere as a heat treatment atmosphere, the connection resistance of the source / drain wiring 12 to the gate electrode 3 can be stabilized by setting the atmosphere to a hydrogen atmosphere.
【0024】また、水素雰囲気中での熱処理の温度を従
来の350℃から400℃に変更することにより、LD
D領域、ソース領域およびドレイン領域のリン(P)イ
オンの活性化を、従来技術のようにイオン注入後に熱処
理を実施しなくても、半導体層の水素化と同時に行うこ
とが出来る。図3に、水素雰囲気中の熱処理温度に対す
るTFTの移動度を示す。図3に示すように、380℃
〜420℃で従来と同等の移動度が得られる。360℃
では、ソース領域およびドレイン領域のリン(P)イオ
ンの活性化が不十分となり、所定の比抵抗が得られない
ために、移動度が小さくなったと考えられる。一方、4
40℃以上では、半導体層の水素が離脱することにより
特性が低下し、移動度が小さくなったと考えられる。By changing the temperature of the heat treatment in a hydrogen atmosphere from the conventional 350 ° C. to 400 ° C.,
The activation of phosphorus (P) ions in the D region, the source region, and the drain region can be performed simultaneously with the hydrogenation of the semiconductor layer without performing heat treatment after ion implantation as in the related art. FIG. 3 shows the mobility of the TFT with respect to the heat treatment temperature in a hydrogen atmosphere. As shown in FIG.
At ~ 420 ° C, mobility equivalent to the conventional one is obtained. 360 ° C
In this case, it is considered that the activation of phosphorus (P) ions in the source region and the drain region was insufficient, and a predetermined specific resistance was not obtained, so that the mobility was reduced. Meanwhile, 4
At 40 ° C. or higher, it is considered that the properties of the semiconductor layer were degraded due to the release of hydrogen from the semiconductor layer, and the mobility was reduced.
【0025】以上により、本実施の形態のTFTは、熱
処理工程を従来に比べ簡略化することができ、またフォ
トリソグラフィの工程も従来の8回から7回に削減でき
る。As described above, in the TFT of the present embodiment, the heat treatment process can be simplified as compared with the conventional case, and the photolithography process can be reduced from eight times to seven times.
【0026】(実施の形態2)本実施の形態のTFT
は、図4に示すように、LDD領域を削減したオフセッ
ト構造である。即ち、ガラス基板21の主面上に、アン
ダーコート膜としての酸化シリコン膜22が形成され、
その上に第1の導電体層としてゲート電極23が選択的
に形成されている。更にこの上に第1の絶縁体層として
ゲート絶縁膜24が積層されている。更にその上に、ゲ
ート電極23と重なるように非単結晶半導体層として多
結晶シリコン層25が積層されている。そして、全面に
形成された第2絶縁体層としての第1層間絶縁膜29及
び第2層間絶縁膜31の開口部内の多結晶シリコン層2
5に、リン(P)イオンが高濃度注入された不純物領域
としてのソース領域(n+−Si)28aとドレイン領
域(n+−Si)28bが形成されている。更に、アル
ミニウム(Al)32aとチタン(Ti)32bとの積
層膜からなる、第2の導電体層としてのソース・ドレイ
ン配線32が、前記開口部を介して、ソース領域28a
とドレイン領域28bに接続されている。また、このT
FTを液晶表示装置に用いるため、従来の技術と同様
に、画素電極30およびパッシベーション膜33が形成
されている。(Embodiment 2) TFT of this embodiment
Is an offset structure in which the LDD region is reduced as shown in FIG. That is, a silicon oxide film 22 as an undercoat film is formed on the main surface of the glass substrate 21,
A gate electrode 23 is selectively formed thereon as a first conductor layer. Further thereon, a gate insulating film 24 is laminated as a first insulator layer. Further thereon, a polycrystalline silicon layer 25 is stacked as a non-single-crystal semiconductor layer so as to overlap with the gate electrode 23. Then, the polysilicon layer 2 in the openings of the first interlayer insulating film 29 and the second interlayer insulating film 31 as the second insulator layer formed on the entire surface
5, a source region (n + -Si) 28a and a drain region (n + -Si) 28b are formed as impurity regions into which phosphorus (P) ions are implanted at a high concentration. Further, a source / drain wiring 32 as a second conductor layer made of a laminated film of aluminum (Al) 32a and titanium (Ti) 32b is formed in the source region 28a through the opening.
And the drain region 28b. Also, this T
Since the FT is used for the liquid crystal display device, the pixel electrode 30 and the passivation film 33 are formed as in the conventional technology.
【0027】本実施の形態のTFTは、図5に示す製造
工程に従い製造される。The TFT according to the present embodiment is manufactured according to the manufacturing steps shown in FIG.
【0028】まず、図5(a)に示すように、ガラス基
板21上にアンダーコート膜としての酸化シリコン(S
iOx)膜22を形成し、その酸化シリコン(SiO
x)膜22の上にAl合金からなるゲート電極23を1
回目のフォトリソグラフィにより所定形状に形成する。
次に、全面にSiOxからなるゲート絶縁膜24を10
0nm成膜し、続いて多結晶シリコン層25を形成す
る。多結晶シリコン層は、アモルファスシリコンを成膜
して脱水素した後、エキシマレーザーによりアニールし
て形成する。First, as shown in FIG. 5A, a silicon oxide (S) as an undercoat film is formed on a glass substrate 21.
iOx) film 22 is formed, and its silicon oxide (SiO
x) A gate electrode 23 made of an Al alloy is
A predetermined shape is formed by the second photolithography.
Next, a gate insulating film 24 made of SiOx is
Then, a polycrystalline silicon layer 25 is formed. The polycrystalline silicon layer is formed by forming amorphous silicon into a film, dehydrogenating, and annealing with an excimer laser.
【0029】次に、図5(b)に示すように、2回目の
フォトリソグラフィにより多結晶シリコン層25をエッ
チングして所定の形状にする。次に、酸化シリコン(S
iOx)膜よりなる第1層間絶縁膜29を全面に成膜
し、酸化インジウムスズ(ITO)からなる透明導電膜
を3回目のフォトリソグラフィによりエッチングして画
素電極30を形成し、酸化シリコン(SiOx)膜より
なる第2層間絶縁膜31を全面に成膜する。Next, as shown in FIG. 5B, the polycrystalline silicon layer 25 is etched into a predetermined shape by the second photolithography. Next, silicon oxide (S
A first interlayer insulating film 29 made of an iOx) film is formed on the entire surface, a transparent conductive film made of indium tin oxide (ITO) is etched by a third photolithography to form a pixel electrode 30, and a silicon oxide (SiOx) 2) A second interlayer insulating film 31 made of a film is formed on the entire surface.
【0030】次に、図5(c)に示すように、画素電極
30上、及びソース領域およびドレイン領域を形成する
部分の多結晶シリコン層25上の層間絶縁膜29、31
の一部を4回目のフォトリソグラフィによりエッチング
して開口する。その後、開口部35を介してイオンドー
ピング法にてリン(P)イオンを加速電圧20KV、ドー
ズ量1×1015/cm2にて注入して、ソース領域(n+−
Si)28aとドレイン領域(n+−Si)28bを形
成する。加速電圧が低いため、開口部35以外の多結晶
シリコン層25には層間絶縁膜29、31に阻止されて
リン(P)イオンは注入されない。Next, as shown in FIG. 5C, the interlayer insulating films 29 and 31 on the pixel electrode 30 and on the polycrystalline silicon layer 25 where the source and drain regions are formed.
Is partially opened by etching by the fourth photolithography. Thereafter, phosphorus (P) ions are implanted through the opening 35 by ion doping at an acceleration voltage of 20 KV and a dose of 1 × 10 15 / cm 2 to form a source region (n + −
An Si) 28a and a drain region (n + -Si) 28b are formed. Since the acceleration voltage is low, the polycrystalline silicon layer 25 other than the opening 35 is blocked by the interlayer insulating films 29 and 31 and phosphorus (P) ions are not implanted.
【0031】次に、図5(d)に示すように、アルミニ
ウム(Al)32aとチタン(Ti)32bとの積層膜
からなるソース・ドレイン配線32を5回目のフォトリ
ソグラフィによりエッチングして形成する。その後、窒
化シリコン(SiNx)膜よりなるパッシベーション膜
33を成膜し、6回目のフォトリソグラフィにより所定
の位置をエッチングして開口し、水素雰囲気中での40
0℃の熱処理を行って本実施の形態のTFTが完成す
る。Next, as shown in FIG. 5D, a source / drain wiring 32 made of a laminated film of aluminum (Al) 32a and titanium (Ti) 32b is formed by etching by a fifth photolithography. . Thereafter, a passivation film 33 made of a silicon nitride (SiNx) film is formed, a predetermined position is etched and opened by photolithography for the sixth time, and a 40
By performing a heat treatment at 0 ° C., the TFT of this embodiment is completed.
【0032】本実施の形態も実施の形態1と同様に、水
素雰囲気中での熱処理の温度を従来の350℃から40
0℃にすることにより、ソース領域およびドレイン領域
のリン(P)イオンの活性化を、従来技術のようにイオ
ン注入後に熱処理を実施しなくても、半導体層の水素化
と同時に行うことが出来る。In this embodiment, similarly to the first embodiment, the temperature of the heat treatment in the hydrogen atmosphere is increased from 350 ° C. to 40 ° C.
By setting the temperature to 0 ° C., activation of phosphorus (P) ions in the source region and the drain region can be performed simultaneously with hydrogenation of the semiconductor layer without performing heat treatment after ion implantation as in the related art. .
【0033】以上により、本実施の形態のTFTは、L
DD領域の形成を削減することにより、SiOxの成膜
工程、SiOxのエッチング工程、熱処理工程を従来に
比べ簡略することができ、またフォトリソグラフィの工
程も従来の8回から6回に削減できる。As described above, the TFT of the present embodiment is
By reducing the formation of the DD region, the SiOx film forming process, the SiOx etching process, and the heat treatment process can be simplified as compared with the conventional case, and the photolithography process can be reduced from eight times to six times.
【0034】以上の実施の形態において、イオンドーピ
ング法によりPイオンを注入して不純物を含む半導体層
を形成したn型のTFTを中心に説明したが、Pイオン
の代わりに、ボロン(B)イオンを用いてイオン注入す
れば、LDD構造を有するp型のTFTを製造でき、同
様の効果が得られる。In the above embodiment, an n-type TFT in which a semiconductor layer containing impurities is formed by implanting P ions by an ion doping method has been mainly described. Instead of P ions, boron (B) ions are used. If a p-type TFT having an LDD structure can be manufactured by ion-implanting the same, the same effect can be obtained.
【0035】[0035]
【発明の効果】本発明の第1の構成にかかる薄膜トラン
ジスタ及びその製造方法によれば、フォトリソグラフ
ィ、および熱処理工程が簡略化されたLDD構造を有す
る逆スタガー型のTFTが得られる。また、製造工程が
簡略化されるので、LDD領域の特性のバラツキが小さ
いTFTが得られる。According to the thin film transistor and the method of manufacturing the same according to the first structure of the present invention, an inverted stagger type TFT having an LDD structure with simplified photolithography and heat treatment steps can be obtained. In addition, since the manufacturing process is simplified, a TFT having a small variation in the characteristics of the LDD region can be obtained.
【0036】また、本発明の第2の構成にかかる薄膜ト
ランジスタ及びその製造方法によれば、フォトリソグラ
フィ、エッチング工程、成膜工程、および熱処理工程が
簡略化された逆スタガー型のTFTを製造することがで
きる。Further, according to the thin film transistor and the method of manufacturing the same according to the second configuration of the present invention, it is possible to manufacture an inverted stagger type TFT in which photolithography, etching, film formation, and heat treatment steps are simplified. Can be.
【0037】そして、本発明の上記の各構成によれば、
製造工程が簡略化できるため、製造コストを低減した液
晶表示装置を提供し得る。According to each of the above configurations of the present invention,
Since the manufacturing process can be simplified, a liquid crystal display device with reduced manufacturing cost can be provided.
【図1】 本発明の実施の形態1に係る薄膜トランジス
タの断面図FIG. 1 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to Embodiment 1 of the present invention.
【図2】 本発明の実施の形態1に係る薄膜トランジス
タの製造方法を工程順に示した断面図FIG. 2 is a sectional view showing a method of manufacturing the thin film transistor according to Embodiment 1 of the present invention in the order of steps;
【図3】 本発明の実施の形態1における水素雰囲気中
の熱処理温度に対する薄膜トランジスタの移動度を示し
た図FIG. 3 is a diagram illustrating mobility of a thin film transistor with respect to a heat treatment temperature in a hydrogen atmosphere in Embodiment 1 of the present invention.
【図4】 本発明の実施の形態2に係る薄膜トランジス
タの断面図FIG. 4 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to Embodiment 2 of the present invention.
【図5】 本発明の実施の形態2に係る薄膜トランジス
タの製造方法を工程順に示した断面図FIG. 5 is a sectional view showing a method of manufacturing a thin film transistor according to Embodiment 2 of the present invention in the order of steps;
【図6】 従来の薄膜トランジスタの製造方法を工程順
に示したの断面図FIG. 6 is a sectional view showing a conventional method of manufacturing a thin film transistor in the order of steps.
1 ガラス基板 2 アンダーコート膜(酸化シリコン膜) 3 第1の導電体層(ゲート電極) 4 第1の絶縁体層(ゲート絶縁膜) 5 非単結晶半導体層(多結晶シリコン層) 6 絶縁体層 7 LDD領域(n-−Si) 8a ソース領域(n+−Si) 8b ドレイン領域(n+−Si) 9 第1層間絶縁膜 10 画素電極 11 第2層間絶縁膜 12a,12b 第2の導電体層(ソース・ドレイン配
線) 13 パッシベーション膜 15 開口部 21 ガラス基板 22 アンダーコート膜(酸化シリコン膜) 23 第1の導電体層(ゲート電極) 24 第1の絶縁体層(ゲート絶縁膜) 25 非単結晶半導体層(多結晶シリコン層) 28a ソース領域(n+−Si) 28b ドレイン領域(n+−Si) 29 第1層間絶縁膜 30 画素電極 31 第2層間絶縁膜 32a,32b 第2の導電体層(ソース・ドレイン配
線) 33 パッシベーション膜 35 開口部Reference Signs List 1 glass substrate 2 undercoat film (silicon oxide film) 3 first conductor layer (gate electrode) 4 first insulator layer (gate insulating film) 5 non-single-crystal semiconductor layer (polycrystalline silicon layer) 6 insulator Layer 7 LDD region (n -- Si) 8a Source region (n + -Si) 8b Drain region (n + -Si) 9 First interlayer insulating film 10 Pixel electrode 11 Second interlayer insulating film 12a, 12b Second conductivity Body layer (source / drain wiring) 13 Passivation film 15 Opening 21 Glass substrate 22 Undercoat film (silicon oxide film) 23 First conductor layer (Gate electrode) 24 First insulator layer (Gate insulating film) 25 Non-single-crystal semiconductor layer (polycrystalline silicon layer) 28a Source region (n + -Si) 28b Drain region (n + -Si) 29 First interlayer insulating film 30 Pixel electrode 31 Second interlayer Insulating films 32a, 32b Second conductor layer (source / drain wiring) 33 Passivation film 35 Opening
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F052 AA02 BB07 DA02 JA01 JA10 5F110 AA16 AA19 AA30 CC08 DD13 EE03 EE06 FF02 GG02 GG13 GG15 HJ01 HJ04 HJ18 HL03 HL04 HL06 HL11 HM15 HM18 NN03 NN24 PP03 PP35 QQ03 QQ11 QQ24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference)
Claims (6)
的に被着形成され、 第1の絶縁体層を介して前記第1の導電体層と一部重な
り合うように非単結晶半導体層層が被着形成され、 前記非単結晶半導体層の一部に、前記第1の導電体層と
重なるように、もしくは前記第1の導電体層端に対して
自己整合的に、低濃度不純物領域が形成され、 更に、全面に第2の絶縁体層が被着され、 前記非単結晶半導体層上の前記第2の絶縁体層に開口部
が形成され、前記開口部内の前記非単結晶半導体層に高
濃度不純物領域が形成され、 前記高濃度不純物領域に接続して第2の導電体層が被着
形成されていることを特徴とする薄膜トランジスタ。1. A first conductor layer is selectively formed on one principal surface of a substrate, and is formed so as to partially overlap with the first conductor layer via a first insulator layer. A single-crystal semiconductor layer is deposited and formed on a part of the non-single-crystal semiconductor layer so as to overlap the first conductor layer or in a self-aligned manner with respect to the end of the first conductor layer. Forming a low-concentration impurity region, further covering the entire surface with a second insulator layer, forming an opening in the second insulator layer over the non-single-crystal semiconductor layer, A thin film transistor, wherein a high-concentration impurity region is formed in the non-single-crystal semiconductor layer, and a second conductor layer is formed so as to be connected to the high-concentration impurity region.
的に形成する工程と、 第1の絶縁体層を被着する工程と、 非単結晶半導体層を被着する工程と、 前記非単結晶半導体層の一部に、前記第1の導電体層と
重なるように、もしくは前記第1の導電体層端に対して
自己整合的に、第3の絶縁体層を被着形成する工程と、 前記第3の絶縁体層をマスクにして前記非単結晶半導体
層に不純物を注入する工程と、 第2の絶縁体層を被着する工程と、 前記非単結晶半導体層上の前記第2の絶縁体層に開口部
を形成する工程と、 前記開口部を介して前記非単結晶半導体層に直接不純物
を注入する工程と、 第2の導電体層を選択的に形成する工程と、 熱処理の工程とを備えたことを特徴とする薄膜トランジ
スタの製造方法。2. A step of selectively forming a first conductor layer on one principal surface of a substrate; a step of depositing a first insulator layer; and a step of depositing a non-single-crystal semiconductor layer. A third insulator layer is coated on a part of the non-single-crystal semiconductor layer so as to overlap with the first conductor layer or in a self-aligned manner with respect to the edge of the first conductor layer. Forming a non-single-crystal semiconductor layer using the third insulator layer as a mask, implanting an impurity into the non-single-crystal semiconductor layer, depositing a second insulator layer, Forming an opening in the upper second insulator layer; implanting impurities directly into the non-single-crystal semiconductor layer through the opening; selectively forming a second conductor layer And a heat treatment step.
的に被着形成され、 第1の絶縁体層を介して前記第1の導電体層と一部重な
り合うように非単結晶半導体層層が被着形成され、 更に全面に第2の絶縁体層が被着され、 前記非単結晶半導体層上の前記第2の絶縁体層に開口部
が形成され、前記開口部内の前記非単結晶半導体層に高
濃度不純物領域が形成され、 前記高濃度不純物領域に接続して第2の導電体層が被着
形成されていることを特徴とする薄膜トランジスタ。3. A first conductor layer is selectively formed on one principal surface of a substrate, and is formed so as to partially overlap with the first conductor layer via a first insulator layer. A single-crystal semiconductor layer is formed on the non-single-crystal semiconductor layer; an opening is formed in the second insulating layer on the non-single-crystal semiconductor layer; A thin film transistor, wherein a high-concentration impurity region is formed in the non-single-crystal semiconductor layer, and a second conductor layer is formed by being connected to the high-concentration impurity region.
的に形成する工程と、 第1の絶縁体層を被着する工程と、 非単結晶半導体層を被着する工程と、 第2の絶縁体層を被着する工程と、 前記非単結晶半導体層上の前記第2の絶縁体層に開口部
を形成する工程と、 前記開口部を介して前記非単結晶半導体層に直接不純物
を注入する工程と、 第2の導電体層を選択的に形成する工程と、 熱処理の工程とを備えたことを特徴とする薄膜トランジ
スタの製造方法。4. A step of selectively forming a first conductor layer on one main surface of a substrate; a step of depositing a first insulator layer; and a step of depositing a non-single-crystal semiconductor layer. A step of applying a second insulator layer; a step of forming an opening in the second insulator layer over the non-single-crystal semiconductor layer; and the non-single-crystal semiconductor through the opening. A method for manufacturing a thin film transistor, comprising: a step of directly injecting an impurity into a layer; a step of selectively forming a second conductor layer; and a heat treatment step.
される請求項2又は4に記載の薄膜トランジスタの製造
方法。5. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 2, wherein the heat treatment is performed in a hydrogen atmosphere.
℃以下の温度範囲で実施される請求項2又は4に記載の
薄膜トランジスタの製造方法。6. The heat treatment step is performed at 380 ° C. or more and 420
The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 2, wherein the method is performed in a temperature range of not more than ℃.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2834799A JP2000228524A (en) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | Thin-film transistor and manufacture thereof |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8492212B2 (en) | 2009-07-09 | 2013-07-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin-film transistor producing method |
-
1999
- 1999-02-05 JP JP2834799A patent/JP2000228524A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8492212B2 (en) | 2009-07-09 | 2013-07-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin-film transistor producing method |
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