JP2002076361A - Semiconductor device, its manufacturing method and image display device - Google Patents

Semiconductor device, its manufacturing method and image display device

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JP2002076361A
JP2002076361A JP2000268588A JP2000268588A JP2002076361A JP 2002076361 A JP2002076361 A JP 2002076361A JP 2000268588 A JP2000268588 A JP 2000268588A JP 2000268588 A JP2000268588 A JP 2000268588A JP 2002076361 A JP2002076361 A JP 2002076361A
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JP
Japan
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region
impurity
gate electrode
thin film
concentration impurity
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Application number
JP2000268588A
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Japanese (ja)
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Masahiro Mitani
昌弘 三谷
Yasumori Fukushima
康守 福島
Toru Ueda
徹 上田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device, its manufacturing method and an image display device which improves the reliability and forms a lightly doped region below a gate electrode at a good controllability by a simple process. SOLUTION: TFT has a gate electrode 18 provided through a gate insulation film 17 on a semiconductor film 9 laid on one surface of an insulation substrate 10, a channel region 13 on the semiconductor film 9 below the gate electrode 18, a source region 20 at one side of the channel region 13 of the semiconductor film 9, and a drain region 19 at the other side. The drain region 19 has a lightly doped region 14A underlying the end (drain side) of the gate electrode 18, and a heavily doped region 4A outside the lightly doped region 14A. This moderates the impurity concentration gradient between the channel region 13 and the drain region 19 to relax the electric field at the drain end, thereby suppressing generation of hot carriers.

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】この発明は、ガラス等の絶縁
基板上に形成された薄膜トランジスタを備えた半導体装
置およびその製造方法および画像表示装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor device having a thin film transistor formed on an insulating substrate such as glass, a method of manufacturing the same, and an image display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体装置としては、MIS型電
界効果トランジスタ(MISFET)を備えたものがあ
り、このMIS型電界効果トランジスタにおいて、ホッ
トキャリアがゲート絶縁膜中に注入されることによる経
時的な特性劣化を抑制し、素子の信頼性(寿命)を向上さ
せる技術としてGOLD(Gate Overlapped LDD)構造が
知られている。一方、トランジスタの一つとして、絶縁
基板上に設けられた非晶質半導体薄膜にFETを形成し
た薄膜トランジスタ(以下、TFTという)が知られてい
る。上記GOLD構造を採用したTFT(Thin Film Tra
nsistor)については、特開平11−45999号公報に
記載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a semiconductor device provided with an MIS field effect transistor (MISFET). In this MIS field effect transistor, a time-lapse is caused by injection of hot carriers into a gate insulating film. A GOLD (Gate Overlapped LDD) structure is known as a technique for suppressing characteristic deterioration and improving the reliability (lifetime) of an element. On the other hand, as one of the transistors, a thin film transistor (hereinafter, referred to as a TFT) in which an FET is formed on an amorphous semiconductor thin film provided on an insulating substrate is known. The TFT (Thin Film Tra) employing the above GOLD structure
nsistor) is described in JP-A-11-45999.

【0003】図10は上記GOLD構造のTFTの断面
図を示しており、図10に示すように、このGOLD構
造のTFTは、絶縁基板510の一面に設けられた半導
体薄膜(多結晶シリコン薄膜)509上にゲート絶縁膜5
17を介して設けられたゲート電極500と、上記半導
体薄膜509のゲート電極580に対向する領域に設け
られたp型チャネル領域513と、上記半導体薄膜50
9のチャネル領域513の両側に夫々設けられたn型ソ
ース領域520,n型ドレイン領域519とを有してい
る。上記ソース領域520は、ゲート電極500から離
れる方向に沿って設けられた低濃度不純物領域515と
高濃度不純物領域505で構成され、ドレイン領域51
9は、ゲート電極500から離れる方向に沿って設けら
れた低濃度不純物領域514と高濃度不純物領域504
で構成されている。また、上記ゲート電極500は、第
1の導電体580と第1の導電体580の側面に設けら
れたソース・ドレイン側の第2,第3の導電体(サイドウ
ォール)550,550で構成され、ゲート絶縁膜517
を介して上記第2,第3の導電体550,550の直下に
低濃度不純物領域514,515を有する構造になって
いる。したがって、上記GOLD構造のTFTでは、ゲ
ート電極500の端部(サイドウォール)直下の低濃度不
純物領域514(ドレイン端)にかかる電界が小さくなる
ため、ホットキャリアの発生を抑えると同時にゲート絶
縁膜517へのホットキャリアの注入を抑制して、ホッ
トキャリアによる劣化を抑えることができる。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a TFT having the GOLD structure. As shown in FIG. 10, the TFT having the GOLD structure is a semiconductor thin film (polycrystalline silicon thin film) provided on one surface of an insulating substrate 510. Gate insulating film 5 on 509
17, a p-type channel region 513 provided in a region of the semiconductor thin film 509 facing the gate electrode 580, and the semiconductor thin film 50.
It has an n-type source region 520 and an n-type drain region 519 provided on both sides of the nine channel regions 513, respectively. The source region 520 includes a low-concentration impurity region 515 and a high-concentration impurity region 505 provided along a direction away from the gate electrode 500.
Reference numeral 9 denotes a low-concentration impurity region 514 and a high-concentration impurity region 504 provided along a direction away from the gate electrode 500.
It is composed of The gate electrode 500 includes a first conductor 580 and source and drain-side second and third conductors (sidewalls) 550 and 550 provided on side surfaces of the first conductor 580. , Gate insulating film 517
The structure has low-concentration impurity regions 514, 515 immediately below the second and third conductors 550, 550 via the. Accordingly, in the TFT having the GOLD structure, the electric field applied to the low-concentration impurity region 514 (drain end) immediately below the end (sidewall) of the gate electrode 500 is reduced, so that the generation of hot carriers is suppressed and the gate insulating film 517 is formed. Injection of hot carriers into the carrier can be suppressed, and deterioration due to hot carriers can be suppressed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記GOL
D構造のTFTを作るためには、低濃度不純物領域をゲ
ート電極下に設けるために、次の〜の工程が必要と
なる。
By the way, the above GOL
In order to form a TFT having a D structure, the following steps (1) to (3) are required to provide a low-concentration impurity region below a gate electrode.

【0005】 絶縁基板に第1導電型の半導体薄膜を
形成する工程 上記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程 上記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程 上記ゲート電極をマスクとして半導体薄膜に不純物
を注入して第2導電型の低不純物濃度のソース領域およ
びドレイン領域を形成するという通常のLDD(Lightly
Doped Drain)工程の後に、絶縁基板の一面に導体層を
形成するデポ工程 上記導体層をエッチングしてゲート電極のソース側
端面およびドレイン側端面に側壁を形成し、上記低濃度
不純物領域上に第2,第3の導電体(サイドウォール)を
形成する工程 したがって、マスク枚数にして1枚増加すると共に、工
程数にしてデポ、フォト、現像、エッチングの4工程も
増加することになり、製造工程も非常に複雑になる。特
に、デバイスの特性を左右するサイドウォール直下の低
濃度不純物領域の長さは、このサイドウォールの幅で自
己整合的に決まるため、サイドウォール幅の制御が重要
になってくるが、GOLD構造におけるサイドウォール
幅は上記第2,第3の導電体(サイドウォール)のデポ膜
厚およびエッチレートの2つのパラメータに依存するた
め、その制御は難しく、コストおよび歩留まりの面から
みても望ましい方法とはいえない。
Forming a first conductive type semiconductor thin film on the insulating substrate forming a gate insulating film on the semiconductor thin film forming a gate electrode on the gate insulating film using the gate electrode as a mask to form a semiconductor thin film; An impurity is implanted to form a source region and a drain region of the second conductivity type having a low impurity concentration.
After the Doped Drain step, a deposition step of forming a conductor layer on one surface of the insulating substrate is performed.The conductor layer is etched to form sidewalls on the source-side end surface and the drain-side end surface of the gate electrode. 2. Step of Forming Third Conductor (Sidewall) Therefore, the number of masks is increased by one, and the number of steps is increased by four steps of deposition, photo, development, and etching. Is also very complicated. In particular, since the length of the low-concentration impurity region immediately below the sidewall that determines the characteristics of the device is determined in a self-aligned manner by the width of the sidewall, control of the sidewall width becomes important. Since the sidewall width depends on two parameters, ie, the thickness of the deposited film of the second and third conductors (sidewalls) and the etch rate, it is difficult to control the sidewall width and it is a desirable method from the viewpoint of cost and yield. I can't say.

【0006】そこで、この発明の目的は、簡単な構成で
ドレイン端での電界を緩和させることによりホットキャ
リアによる劣化を抑制して、TFTの信頼性(寿命)を向
上できると共に、簡単でかつ少ない工程でゲート電極下
に低濃度不純物領域を自己整合的に制御性よく形成でき
る半導体装置およびその製造方法および画像表示装置を
提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to reduce the electric field at the drain end with a simple structure, suppress deterioration due to hot carriers, improve the reliability (lifetime) of the TFT, and provide a simple and small TFT. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of forming a low-concentration impurity region under a gate electrode in a self-aligned manner with good controllability in a process, a manufacturing method thereof, and an image display device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の半導体装置は、絶縁基板の一面に設けら
れた半導体薄膜上にゲート絶縁膜を介して設けられたゲ
ート電極と、上記ゲート電極の下側の上記半導体薄膜の
領域に設けられたチャネル領域と、上記半導体薄膜の上
記チャネル領域の両側に設けられたソース領域,ドレイ
ン領域とを有する薄膜トランジスタを備えた半導体装置
であって、上記ソース領域,ドレイン領域のうちの少な
くとも上記ドレイン領域は、サイドウォールなしに上記
ゲート電極の両端部直下の領域に設けられた低濃度不純
物領域と、その低濃度不純物領域に対して上記チャネル
領域の反対側に設けられた高濃度不純物領域とを有する
ことを特徴としている。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention comprises: a gate electrode provided on a semiconductor thin film provided on one surface of an insulating substrate via a gate insulating film; A semiconductor device including a thin film transistor having a channel region provided in a region of the semiconductor thin film below an electrode, and a source region and a drain region provided on both sides of the channel region of the semiconductor thin film, At least the drain region of the source region and the drain region is provided with a low-concentration impurity region provided immediately below both ends of the gate electrode without sidewalls, and the low-concentration impurity region is opposite to the channel region with respect to the low-concentration impurity region. And a high-concentration impurity region provided on the side.

【0008】上記構成の半導体装置によれば、上記ソー
ス領域,ドレイン領域のうちの少なくともドレイン領域
は、上記ゲート電極から離れる方向に沿って設けられた
低濃度不純物領域と高濃度不純物領域で構成され、上記
低濃度不純物領域が上記ゲート絶縁膜を介してゲート電
極の少なくともドレイン側の端部直下に設けられている
ので、チャネル領域とドレイン領域との間の不純物濃度
勾配が緩やかになり、ドレイン端にかかる電界を緩和さ
せることができる。これによりホットキャリアの発生を
抑えることができると同時に、低濃度不純物領域上のゲ
ート絶縁膜へのホットキャリアの侵入を抑えることがで
きるので、ゲート絶縁膜中にトラップされた電子が引き
起こすデバイス特性(しきい値電圧Vth、伝達特性βな
ど)の劣化が抑えられ、TFTの信頼性(寿命)を向上で
きる。また、GOLD構造のような第2,第3の導電体
からなる側壁を形成するという複雑な方法で多くの工程
を行うことなく、より簡単な方法でかつ少ない工程でゲ
ート電極下に低濃度不純物領域を自己整合的に制御性よ
く形成できる。
According to the semiconductor device having the above structure, at least the drain region of the source region and the drain region is formed of the low concentration impurity region and the high concentration impurity region provided along the direction away from the gate electrode. Since the low-concentration impurity region is provided directly below at least the drain-side end of the gate electrode via the gate insulating film, the impurity concentration gradient between the channel region and the drain region becomes gentle, Can be reduced. As a result, the generation of hot carriers can be suppressed, and at the same time, the penetration of hot carriers into the gate insulating film on the low-concentration impurity region can be suppressed, so that device characteristics caused by electrons trapped in the gate insulating film ( Deterioration of the threshold voltage Vth, the transfer characteristic β, etc.) is suppressed, and the reliability (lifetime) of the TFT can be improved. Also, a low concentration impurity can be formed under the gate electrode by a simpler method and fewer steps without performing many steps by a complicated method of forming sidewalls made of the second and third conductors such as a GOLD structure. The region can be formed in a self-aligned manner with good controllability.

【0009】また、一実施形態の半導体装置は、上記低
濃度不純物領域に添加された第1不純物が、上記高濃度
不純物領域に添加された第2不純物と異なるイオン種の
不純物であり、かつ、上記第2不純物よりも拡散係数が
大きいことを特徴としている。
In one embodiment, the first impurity added to the low-concentration impurity region is an impurity of an ion type different from that of the second impurity added to the high-concentration impurity region; It is characterized in that the diffusion coefficient is larger than that of the second impurity.

【0010】上記実施形態の半導体装置によれば、上記
第1,第2不純物が異なるイオン種であるほうが、拡散
係数の差を利用できるので、同じイオン種に比べて、低
濃度不純物領域と高濃度不純物領域との拡散領域との差
が大きくなり、チャネル水平方向の電界緩和効果がより
大きくなって、ホットキャリアに対する信頼性が向上す
る。
According to the semiconductor device of the embodiment, since the difference in diffusion coefficient can be utilized when the first and second impurities are different ionic species, a low concentration impurity region and a high impurity concentration can be used as compared with the same ionic species. The difference between the impurity region and the diffusion region is increased, the effect of relaxing the electric field in the horizontal direction of the channel is increased, and the reliability for hot carriers is improved.

【0011】また、一実施形態の半導体装置は、上記低
濃度不純物領域に添加された第1不純物が、上記高濃度
不純物領域に添加された第2不純物と同じイオン種の不
純物であることを特徴としている。
In one embodiment, the first impurity added to the low-concentration impurity region is an impurity of the same ionic species as the second impurity added to the high-concentration impurity region. And

【0012】上記実施形態の半導体装置によれば、上記
低濃度不純物領域の上記第1不純物は、高濃度不純物領
域の上記第2不純物と同じイオン種の不純物であるの
で、拡散係数の差がなくそれを利用できないが、第1,
第2不純物のドーピングを同じ装置を用いて同じような
条件で行うことができ、工程を簡略化できる。
According to the semiconductor device of the above embodiment, the first impurity in the low-concentration impurity region is of the same ionic species as the second impurity in the high-concentration impurity region. It is not available, but the first,
Doping of the second impurity can be performed using the same apparatus under the same conditions, and the process can be simplified.

【0013】また、一実施形態の半導体装置は、上記半
導体薄膜が、単結晶シリコン薄膜,多結晶シリコン薄膜
またはアモルファスシリコン薄膜のうちのいずれか1つ
であることを特徴としている。
In one embodiment of the present invention, the semiconductor thin film is one of a single crystal silicon thin film, a polycrystalline silicon thin film, and an amorphous silicon thin film.

【0014】上記実施形態の半導体装置によれば、上記
半導体薄膜が単結晶シリコン薄膜の場合、電子の移動度
が非常に大きく(約1500cm2/Vs)、高速動作の薄
膜トランジスタを得ることができる。また、上記半導体
薄膜が多結晶シリコン薄膜の場合は、比較的低温のプロ
セス(600〜1000℃)で成膜することができる。ま
た、上記半導体薄膜がアモルファスシリコン薄膜の場合
は、多結晶シリコンよりもさらに低温のプロセス(約3
50℃)で成膜することができる。
According to the semiconductor device of the above embodiment, when the semiconductor thin film is a single crystal silicon thin film, the mobility of electrons is very large (about 1500 cm 2 / Vs), and a thin film transistor which operates at high speed can be obtained. When the semiconductor thin film is a polycrystalline silicon thin film, it can be formed by a relatively low temperature process (600 to 1000 ° C.). When the semiconductor thin film is an amorphous silicon thin film, a process at a lower temperature than polycrystalline silicon (about 3
(50 ° C.).

【0015】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、低濃度不純物領域に添加された第1不純物が高濃度
不純物領域に添加された第2不純物と異なるイオン種の
不純物であり、かつ、上記第1不純物が第2不純物より
も拡散係数の大きい上記半導体装置を製造するための半
導体装置の製造方法であって、上記絶縁基板の一方の面
に第1導電型の半導体薄膜を形成する工程と、上記半導
体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、上記ゲート
絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、上記ゲート電
極をマスクとして上記半導体薄膜の上記ゲート電極に対
向する領域以外の領域に第1不純物を注入する工程と、
上記第1不純物を注入した後、加熱処理を施して上記第
1不純物を上記ゲート電極下側のチャネル領域に向かっ
て拡散させる工程と、上記第1不純物を拡散させた後、
上記ゲート電極をマスクとして上記半導体薄膜の上記ゲ
ート電極に対向する領域以外の領域に上記第1不純物と
異なるイオン種の第2不純物を注入する工程と、上記第
2不純物を注入した後、加熱処理を施して、上記半導体
薄膜の上記ゲート電極の両端部直下の領域に第2導電型
の低濃度不純物領域を形成すると共に、上記半導体薄膜
の上記低濃度不純物領域の外側の領域に第2導電型の高
濃度不純物領域を形成する工程とを有することを特徴と
している。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the first impurity added to the low-concentration impurity region is an impurity of an ion type different from that of the second impurity added to the high-concentration impurity region; A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first impurity has a larger diffusion coefficient than the second impurity, the method comprising: forming a first conductive type semiconductor thin film on one surface of the insulating substrate; Forming a gate insulating film on the semiconductor thin film, forming a gate electrode on the gate insulating film, and using the gate electrode as a mask in a region other than a region facing the gate electrode of the semiconductor thin film. Implanting a first impurity;
A step of performing a heat treatment after injecting the first impurity to diffuse the first impurity toward a channel region below the gate electrode; and after diffusing the first impurity,
Implanting a second impurity of an ion species different from the first impurity into a region other than the region facing the gate electrode of the semiconductor thin film using the gate electrode as a mask, and performing a heat treatment after the implantation of the second impurity To form a second conductivity type low-concentration impurity region in a region immediately below both ends of the gate electrode of the semiconductor thin film, and a second conductivity type low-concentration impurity region in a region outside the low concentration impurity region of the semiconductor thin film. Forming a high-concentration impurity region.

【0016】上記半導体装置の製造方法によれば、上記
絶縁基板の一方の面に第1導電型の半導体薄膜を形成
し、その半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する。次
に、上記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、そのゲ
ート電極をマスクとして半導体薄膜のゲート電極に対向
する領域以外の領域に第1不純物を注入した後、加熱処
理を施して第1不純物をゲート電極下側のチャネル領域
に向かって拡散させる。その後、上記ゲート電極をマス
クとして半導体薄膜のゲート電極に対向する領域以外の
領域に第1不純物と異なるイオン種の第2不純物を注入
した後、加熱処理を施して、半導体薄膜のゲート電極の
両端部直下の領域に第2導電型の低濃度不純物領域を形
成すると共に、その半導体薄膜の低濃度不純物領域の外
側の領域に第2導電型の高濃度不純物領域を形成する。
このように、上記ソース領域,ドレイン領域のうちの少
なくともドレイン領域は、上記ゲート電極から離れる方
向に沿って設けられた低濃度不純物領域と高濃度不純物
領域で構成され、上記低濃度不純物領域をゲート絶縁膜
を介してゲート電極の両端部直下に設けているので、チ
ャネル領域とドレイン領域との間の不純物濃度勾配が緩
やかになり、ドレイン端にかかる電界を緩和させること
ができる。これによりホットキャリアの発生を抑えるこ
とができると同時に、低濃度不純物領域上のゲート絶縁
膜へのホットキャリアの侵入を抑えることができるの
で、ゲート絶縁膜中にトラップされた電子が引き起こす
デバイス特性(しきい値電圧Vth、伝達特性βなど)の劣
化が抑えられ、TFTの信頼性(寿命)を向上できる。ま
た、GOLD構造のような第2,第3の導電体からなる
側壁を形成するという複雑な方法で多くの工程を行うこ
となく、より簡単な方法でかつ少ない工程でゲート電極
下に低濃度不純物領域を自己整合的に制御性よく形成で
きる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device, a semiconductor thin film of the first conductivity type is formed on one surface of the insulating substrate, and a gate insulating film is formed on the semiconductor thin film. Next, a gate electrode is formed on the gate insulating film, and using the gate electrode as a mask, a first impurity is implanted into a region other than a region facing the gate electrode of the semiconductor thin film, and then a heat treatment is applied to the first impurity. Is diffused toward the channel region below the gate electrode. After that, using the gate electrode as a mask, a second impurity of an ion type different from the first impurity is implanted into a region other than a region facing the gate electrode of the semiconductor thin film, and then a heat treatment is performed to thereby apply both ends of the gate electrode of the semiconductor thin film. A second conductivity type low concentration impurity region is formed in a region immediately below the portion, and a second conductivity type high concentration impurity region is formed in a region outside the low concentration impurity region of the semiconductor thin film.
As described above, at least the drain region of the source region and the drain region includes the low-concentration impurity region and the high-concentration impurity region provided along the direction away from the gate electrode. Since it is provided immediately below both ends of the gate electrode with the insulating film interposed therebetween, the impurity concentration gradient between the channel region and the drain region becomes gentle, and the electric field applied to the drain end can be reduced. As a result, the generation of hot carriers can be suppressed, and at the same time, the penetration of hot carriers into the gate insulating film on the low-concentration impurity region can be suppressed, so that device characteristics caused by electrons trapped in the gate insulating film ( Deterioration of the threshold voltage Vth, the transfer characteristic β, etc.) is suppressed, and the reliability (lifetime) of the TFT can be improved. Also, a low concentration impurity can be formed under the gate electrode by a simpler method and fewer steps without performing many steps by a complicated method of forming sidewalls made of the second and third conductors such as a GOLD structure. The region can be formed in a self-aligned manner with good controllability.

【0017】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、低濃度不純物領域に添加された第1不純物が高濃度
不純物領域に添加された第2不純物と異なるイオン種の
不純物であり、かつ、上記第1不純物が第2不純物より
も拡散係数の大きい上記半導体装置を製造するための半
導体装置の製造方法であって、上記絶縁基板の一方の面
に第1導電型の半導体薄膜を形成する工程と、上記半導
体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、上記ゲート
絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、上記ゲート電
極をマスクとして上記半導体薄膜の上記ゲート電極に対
向する領域以外の領域に第1不純物を注入する工程と、
上記第1不純物を注入した後、上記ゲート電極をマスク
として上記半導体薄膜の上記ゲート電極に対向する領域
以外の領域に上記第1不純物と異なるイオン種の第2不
純物を注入する工程と、上記第2不純物を注入した後、
加熱処理を施して上記第1,第2不純物を上記ゲート電
極下側のチャネル領域に向かって拡散させ、上記半導体
薄膜の上記ゲート電極の両端部直下の領域に第2導電型
の低濃度不純物領域を形成すると共に、上記半導体薄膜
の上記低濃度不純物領域の外側の領域に第2導電型の高
濃度不純物領域を形成する工程とを有することを特徴と
している。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the first impurity added to the low-concentration impurity region is an impurity of an ion type different from the second impurity added to the high-concentration impurity region; A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first impurity has a larger diffusion coefficient than the second impurity, the method comprising: forming a first conductive type semiconductor thin film on one surface of the insulating substrate; Forming a gate insulating film on the semiconductor thin film, forming a gate electrode on the gate insulating film, and using the gate electrode as a mask in a region other than a region facing the gate electrode of the semiconductor thin film. Implanting a first impurity;
Implanting a second impurity of an ion type different from the first impurity into a region of the semiconductor thin film other than a region facing the gate electrode, using the gate electrode as a mask, after implanting the first impurity; After injecting two impurities,
A first heat treatment is performed to diffuse the first and second impurities toward the channel region below the gate electrode, and a second conductive type low-concentration impurity region is formed in a region of the semiconductor thin film immediately below both ends of the gate electrode. Forming a second conductive type high-concentration impurity region in a region outside the low-concentration impurity region of the semiconductor thin film.

【0018】上記実施形態の半導体装置の製造方法によ
れば、上記絶縁基板の一方の面に第1導電型の半導体薄
膜を形成し、その半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成す
る。次に、上記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、
そのゲート電極をマスクとして半導体薄膜のゲート電極
に対向する領域以外の領域に第1不純物を注入した後、
ゲート電極をマスクとして半導体薄膜のゲート電極に対
向する領域以外の領域に第1不純物と異なるイオン種の
第2不純物を注入する。その後、加熱処理を施して第
1,第2不純物をゲート電極下側のチャネル領域に向か
って拡散させ、半導体薄膜のゲート電極の両端部直下の
領域に第2導電型の低濃度不純物領域を形成すると共
に、半導体薄膜の低濃度不純物領域の外側の領域に第2
導電型の高濃度不純物領域を形成する。このように、上
記ソース領域,ドレイン領域のうちの少なくともドレイ
ン領域は、上記ゲート電極から離れる方向に沿って設け
られた低濃度不純物領域と高濃度不純物領域で構成さ
れ、上記低濃度不純物領域をゲート絶縁膜を介してゲー
ト電極の両端部直下に設けているので、チャネル領域と
ドレイン領域との間の不純物濃度勾配が緩やかになり、
ドレイン端にかかる電界を緩和させることができる。こ
れによりホットキャリアの発生を抑えることができると
同時に、低濃度不純物領域上のゲート絶縁膜へのホット
キャリアの侵入を抑えることができるので、ゲート絶縁
膜中にトラップされた電子が引き起こすデバイス特性
(しきい値電圧Vth、伝達特性βなど)の劣化が抑えら
れ、TFTの信頼性(寿命)を向上できる。また、GOL
D構造のような第2,第3の導電体からなる側壁を形成
するという複雑な方法で多くの工程を行うことなく、よ
り簡単な方法でかつ少ない工程でゲート電極下に低濃度
不純物領域を自己整合的に制御性よく形成できる。ま
た、不純物の拡散と不純物領域の活性化を1回の加熱処
理で同時に行うことができ、工程を簡略化できる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the above embodiment, a semiconductor thin film of the first conductivity type is formed on one surface of the insulating substrate, and a gate insulating film is formed on the semiconductor thin film. Next, a gate electrode is formed on the gate insulating film,
Using the gate electrode as a mask, the first impurity is implanted into a region other than the region facing the gate electrode of the semiconductor thin film,
Using the gate electrode as a mask, a second impurity of an ion type different from the first impurity is implanted into a region of the semiconductor thin film other than the region facing the gate electrode. Thereafter, heat treatment is performed to diffuse the first and second impurities toward the channel region below the gate electrode, thereby forming a second conductive type low-concentration impurity region in a region immediately below both ends of the gate electrode of the semiconductor thin film. And a second region in the semiconductor thin film outside the low-concentration impurity region.
A conductive type high concentration impurity region is formed. As described above, at least the drain region of the source region and the drain region includes the low-concentration impurity region and the high-concentration impurity region provided along the direction away from the gate electrode. Since it is provided immediately below both ends of the gate electrode via the insulating film, the impurity concentration gradient between the channel region and the drain region becomes gentle,
The electric field applied to the drain end can be reduced. As a result, the generation of hot carriers can be suppressed, and at the same time, the penetration of hot carriers into the gate insulating film on the low-concentration impurity region can be suppressed, so that device characteristics caused by electrons trapped in the gate insulating film can be suppressed.
(Threshold voltage Vth, transfer characteristic β, etc.) are suppressed, and the reliability (lifetime) of the TFT can be improved. Also, GOL
A low concentration impurity region can be formed under a gate electrode by a simpler method and fewer steps without performing many steps by a complicated method of forming side walls made of the second and third conductors such as a D structure. It can be formed in a self-aligned manner with good controllability. Further, the diffusion of the impurity and the activation of the impurity region can be performed simultaneously by one heat treatment, so that the steps can be simplified.

【0019】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、低濃度不純物領域に添加された第1不純物が高濃度
不純物領域に添加された第2不純物と同じイオン種の不
純物である上記半導体装置を製造するための半導体装置
の製造方法であって、上記絶縁基板の一方の面に第1導
電型の半導体薄膜を形成する工程と、上記半導体薄膜上
にゲート絶縁膜を形成する工程と、上記ゲート絶縁膜上
にゲート電極を形成する工程と、上記ゲート電極をマス
クとして上記半導体薄膜の上記ゲート電極に対向する領
域以外の領域に第1不純物を注入する工程と、上記第1
不純物を注入した後、加熱処理を施して上記第1不純物
を上記ゲート電極下側のチャネル領域に向かって拡散さ
せる工程と、上記第1不純物を拡散させた後、上記ゲー
ト電極をマスクとして上記半導体薄膜の上記ゲート電極
に対向する領域以外の領域に上記第1不純物と同じイオ
ン種の上記第2不純物を注入する工程と、上記第2不純
物を注入した後、加熱処理を施して、上記半導体薄膜の
上記ゲート電極の両端部直下の領域に第2導電型の低濃
度不純物領域を形成すると共に、上記半導体薄膜の上記
低濃度不純物領域の外側の領域に第2導電型の高濃度不
純物領域を形成する工程を有することを特徴としてい
る。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the first impurity added to the low-concentration impurity region is an impurity of the same ionic species as the second impurity added to the high-concentration impurity region. A method of manufacturing a semiconductor device for manufacturing, comprising: forming a semiconductor thin film of a first conductivity type on one surface of the insulating substrate; forming a gate insulating film on the semiconductor thin film; Forming a gate electrode on the insulating film; implanting a first impurity into a region of the semiconductor thin film other than the region facing the gate electrode using the gate electrode as a mask;
A step of performing a heat treatment after injecting the impurity to diffuse the first impurity toward the channel region below the gate electrode; and, after diffusing the first impurity, the semiconductor using the gate electrode as a mask. Implanting the second impurity of the same ionic species as the first impurity into a region other than the region facing the gate electrode of the thin film, and subjecting the semiconductor thin film to a heat treatment after implanting the second impurity Forming a second-conductivity-type low-concentration impurity region in a region immediately below both ends of the gate electrode, and forming a second-conductivity-type high-concentration impurity region in a region of the semiconductor thin film outside the low-concentration impurity region. It is characterized by having the step of performing.

【0020】上記実施形態の半導体装置の製造方法によ
れば、上記絶縁基板の一方の面に第1導電型の半導体薄
膜を形成し、その半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成す
る。次に、上記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、
そのゲート電極をマスクとして半導体薄膜のゲート電極
に対向する領域以外の領域に第1不純物を注入した後、
加熱処理を施して第1不純物をゲート電極下側のチャネ
ル領域に向かって拡散させる。その後、上記ゲート電極
をマスクとして半導体薄膜のゲート電極に対向する領域
以外の領域に第1不純物と同じイオン種の第2不純物を
注入した後、加熱処理を施して、半導体薄膜のゲート電
極の両端部直下の領域に第2導電型の低濃度不純物領域
を形成すると共に、半導体薄膜の低濃度不純物領域の外
側の領域に第2導電型の高濃度不純物領域を形成する。
このように、上記ソース領域,ドレイン領域のうちの少
なくともドレイン領域は、上記ゲート電極から離れる方
向に沿って設けられた低濃度不純物領域と高濃度不純物
領域で構成され、上記低濃度不純物領域をゲート絶縁膜
を介してゲート電極の両端部直下に設けているので、チ
ャネル領域とドレイン領域との間の不純物濃度勾配が緩
やかになり、ドレイン端にかかる電界を緩和させること
ができる。これによりホットキャリアの発生を抑えるこ
とができると同時に、低濃度不純物領域上のゲート絶縁
膜へのホットキャリアの侵入を抑えることができるの
で、ゲート絶縁膜中にトラップされた電子が引き起こす
デバイス特性(しきい値電圧Vth、伝達特性βなど)の劣
化が抑えられ、TFTの信頼性(寿命)を向上できる。ま
た、GOLD構造のような第2,第3の導電体からなる
側壁を形成するという複雑な方法で多くの工程を行うこ
となく、より簡単な方法でかつ少ない工程でゲート電極
下に低濃度不純物領域を自己整合的に制御性よく形成で
きる。また、同じイオン種の第1,第2不純物のドーピ
ングを同じ装置を用いて同じような条件で行うことがで
き、工程を簡略化できる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the above embodiment, a semiconductor thin film of the first conductivity type is formed on one surface of the insulating substrate, and a gate insulating film is formed on the semiconductor thin film. Next, a gate electrode is formed on the gate insulating film,
Using the gate electrode as a mask, the first impurity is implanted into a region other than the region facing the gate electrode of the semiconductor thin film,
Heat treatment is performed to diffuse the first impurity toward the channel region below the gate electrode. After that, using the gate electrode as a mask, a second impurity of the same ionic species as the first impurity is implanted into a region other than the region facing the gate electrode of the semiconductor thin film, and then a heat treatment is performed to thereby apply both ends of the gate electrode of the semiconductor thin film. A second conductivity type low concentration impurity region is formed in a region immediately below the portion, and a second conductivity type high concentration impurity region is formed in a region outside the low concentration impurity region of the semiconductor thin film.
As described above, at least the drain region of the source region and the drain region includes the low-concentration impurity region and the high-concentration impurity region provided along the direction away from the gate electrode. Since it is provided immediately below both ends of the gate electrode with the insulating film interposed therebetween, the impurity concentration gradient between the channel region and the drain region becomes gentle, and the electric field applied to the drain end can be reduced. As a result, the generation of hot carriers can be suppressed, and at the same time, the penetration of hot carriers into the gate insulating film over the low-concentration impurity regions can be suppressed, so that device characteristics caused by electrons trapped in the gate insulating film ( Deterioration of the threshold voltage Vth, the transfer characteristic β, etc.) is suppressed, and the reliability (lifetime) of the TFT can be improved. Also, a low concentration impurity can be formed under the gate electrode by a simpler method and fewer steps without performing many steps by a complicated method of forming sidewalls made of the second and third conductors such as a GOLD structure. The region can be formed in a self-aligned manner with good controllability. Further, doping of the first and second impurities of the same ion species can be performed using the same apparatus under the same conditions, and the process can be simplified.

【0021】また、この発明の画像表示装置は、上記半
導体装置がガラス基板上に設けられた画像表示装置であ
って、画像表示部およびその画像表示部を駆動する駆動
部に上記半導体装置を用いたことを特徴としている。
The image display device according to the present invention is an image display device in which the semiconductor device is provided on a glass substrate, wherein the semiconductor device is used in an image display section and a drive section for driving the image display section. It is characterized by having been.

【0022】上記実施形態の画像表示装置によれば、信
頼性(寿命)を向上できると共に、簡単な方法でかつ少な
い工程でゲート電極下に低濃度不純物領域を自己整合的
に制御性よく形成できる上記半導体装置を上記画像表示
部およびその画像表示部を駆動する駆動部に用いること
によって、信頼性が高くかつ長寿命の画像表示装置を実
現できる。
According to the image display device of the above embodiment, the reliability (lifetime) can be improved, and the low-concentration impurity region can be formed in a self-aligned manner with good controllability under the gate electrode by a simple method and in a small number of steps. By using the semiconductor device for the image display unit and a driving unit for driving the image display unit, an image display device with high reliability and long life can be realized.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、この発明の半導体装置およ
びその製造方法および画像表示装置を図示の実施の形態
により詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device, a method of manufacturing the same, and an image display device according to the present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments.

【0024】(第1実施形態)図1はこの発明の第1実
施形態の半導体装置のn型TFTの断面図である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view of an n-type TFT of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【0025】図1に示すように、このTFTは、石英基
板からなる絶縁基板10上に設けられた半導体薄膜9
に、所定長さの第1導電型としてのp型のチャネル領域
13と、このチャネル領域13の両側に夫々設けられた
第2導電型としてのn-型の低濃度不純物領域14A,1
5Aと、上記低濃度不純物領域14A,15Aの外側に
夫々設けられた第2導電型としてのn+型の高濃度不純
物領域4A,5Aとを有している。上記低濃度不純物領
域14Aが低濃度ドレイン領域であり、低濃度不純物領
域15Aが低濃度ソース領域である。また、上記高濃度
不純物領域4Aが高濃度ドレイン領域であり、高濃度不
純物領域5Aが高濃度ソース領域である。そして、低濃
度ドレイン領域(14A)と高濃度ドレイン領域(4A)に
よってドレイン領域19を構成し、低濃度ソース領域
(15A)と高濃度ソース領域(5A)によってソース領域
20を構成している。
As shown in FIG. 1, this TFT comprises a semiconductor thin film 9 provided on an insulating substrate 10 made of a quartz substrate.
A p-type channel region 13 as a first conductivity type having a predetermined length, and n -type low-concentration impurity regions 14A, 1 as a second conductivity type provided on both sides of the channel region 13 respectively.
5A, and n + -type high-concentration impurity regions 4A and 5A as the second conductivity type provided outside the low-concentration impurity regions 14A and 15A, respectively. The low concentration impurity region 14A is a low concentration drain region, and the low concentration impurity region 15A is a low concentration source region. The high concentration impurity region 4A is a high concentration drain region, and the high concentration impurity region 5A is a high concentration source region. Then, the drain region 19 is constituted by the low-concentration drain region (14A) and the high-concentration drain region (4A).
(15A) and the high concentration source region (5A) constitute the source region 20.

【0026】上記半導体薄膜9は、例えば減圧CVD
(化学気相成長)法により形成された多結晶シリコン薄膜
である(または、アモルファスシリコン薄膜をデポした
後に加熱処理を施すことにより形成された多結晶シリコ
ン薄膜)。また、上記低濃度不純物領域14A,15Aお
よび高濃度不純物領域4A,5A上並びにチャネル領域
13上に、例えばCVDでSiO2を成膜することによっ
てゲート絶縁膜17を形成している。
The semiconductor thin film 9 is formed, for example, by low pressure CVD.
A polycrystalline silicon thin film formed by a (chemical vapor deposition) method (or a polycrystalline silicon thin film formed by depositing an amorphous silicon thin film and then performing a heat treatment). The gate insulating film 17 is formed on the low-concentration impurity regions 14A and 15A, the high-concentration impurity regions 4A and 5A, and the channel region 13 by, for example, depositing SiO 2 by CVD.

【0027】一方、上記低濃度不純物領域14A,15
Aをゲート電極18の両端部直下の半導体薄膜9の領域
に設けている。上記ゲート電極18の両端部は、低濃度
不純物領域14A,15Aを越えてわずかに高濃度不純
物領域4A,5A上まで伸びている。これは高濃度不純
物領域4A,5Aを形成するとき、ゲート電極18が不
純物打ち込みのマスクとして使用され、その後の熱処理
によって不純物がゲート電極18の下側に拡散するため
である。
On the other hand, the low concentration impurity regions 14A, 15
A is provided in a region of the semiconductor thin film 9 immediately below both ends of the gate electrode 18. Both ends of the gate electrode 18 extend slightly above the high concentration impurity regions 4A and 5A beyond the low concentration impurity regions 14A and 15A. This is because when the high concentration impurity regions 4A and 5A are formed, the gate electrode 18 is used as a mask for implanting impurities, and impurities are diffused below the gate electrode 18 by a subsequent heat treatment.

【0028】また、上記ゲート電極18およびゲート絶
縁膜17上に絶縁膜3を形成している。この絶縁膜3
は、例えばNSG(ノンドープ・シリケート・ガラス)膜
/BPSG(ホウ素・リン・シリケート・ガラス)膜の積
層で構成されている。また、上記高濃度不純物領域4,
5上のゲート絶縁膜17および絶縁膜3に選択的にコン
タクトホール21,22を設けると共に、このコンタク
トホール21,22に、高濃度不純物領域4Aおよび高
濃度不純物領域5Aに電気的に接続されるドレイン電極
6およびソース電極7を夫々形成している。
The insulating film 3 is formed on the gate electrode 18 and the gate insulating film 17. This insulating film 3
Is composed of, for example, a laminate of an NSG (non-doped silicate glass) film / BPSG (boron-phosphorus silicate glass) film. Further, the high-concentration impurity regions 4,
The contact holes 21 and 22 are selectively provided in the gate insulating film 17 and the insulating film 3 on the gate electrode 5, and the contact holes 21 and 22 are electrically connected to the high-concentration impurity regions 4A and the high-concentration impurity regions 5A. The drain electrode 6 and the source electrode 7 are respectively formed.

【0029】次に、上記構成のTFTの製造方法につい
て図2〜図5を参照しながら説明する。
Next, a method of manufacturing the TFT having the above configuration will be described with reference to FIGS.

【0030】まず、図2に示すように、石英基板からな
る絶縁基板10上に膜厚40nm程度のp型の半導体薄
膜9を減圧CVD法によって形成する。あるいは、アモ
ルファスシリコン薄膜を減圧CVDによって形成した
後、N2雰囲気中で600℃,24時間の加熱処理を施し
て結晶化させ、膜厚40nm程度の半導体薄膜9を形成
してもよい。
First, as shown in FIG. 2, a p-type semiconductor thin film 9 having a thickness of about 40 nm is formed on an insulating substrate 10 made of a quartz substrate by a low pressure CVD method. Alternatively, a semiconductor thin film 9 having a thickness of about 40 nm may be formed by forming an amorphous silicon thin film by low-pressure CVD and then performing a heat treatment at 600 ° C. for 24 hours in an N 2 atmosphere for crystallization.

【0031】減圧CVD法により半導体薄膜9上に膜厚
80nmのSiO2からなるゲート絶縁膜17を形成し、
さらに、そのゲート絶縁膜17上に膜厚150nm/1
50nmのWSi/多結晶シリコンからなる積層ゲート
電極18を形成する。
An 80 nm thick gate insulating film 17 made of SiO 2 is formed on the semiconductor thin film 9 by a low pressure CVD method.
Further, a film thickness of 150 nm / 1 is formed on the gate insulating film 17.
A stacked gate electrode 18 of 50 nm WSi / polycrystalline silicon is formed.

【0032】次に、上記ゲート電極18をマスクとし
て、n型で拡散係数が大きい低濃度の第1不純物Aを半
導体薄膜9に自己整合的にドーピングする(例えば第1
不純物Aとしてリンを2×1014/cm2ドーピングす
る)。
Next, using the gate electrode 18 as a mask, the semiconductor thin film 9 is doped with an n-type, low-concentration first impurity A having a large diffusion coefficient in a self-aligned manner (for example, the first impurity A).
As the impurity A, phosphorus is doped at 2 × 10 14 / cm 2 ).

【0033】続いて、図3に示すように、N2雰囲気中
で1000℃で30分の熱処理を施して低濃度の第1不
純物Aをチャネル領域13に向かって拡散させ、半導体
薄膜9のゲート電極18に対向する領域以外の領域およ
びゲート電極18の両端部直下に低濃度不純物領域1
4,15を夫々形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 3, a low-temperature first impurity A is diffused toward the channel region 13 by performing a heat treatment at 1000 ° C. for 30 minutes in an N 2 atmosphere to form a gate of the semiconductor thin film 9. A low-concentration impurity region 1 is formed in a region other than the region facing the electrode 18 and immediately below both ends of the gate electrode 18.
4, 15 are formed respectively.

【0034】再び、上記ゲート電極18をマスクとし
て、図4に示すように、n型で拡散係数が上記低濃度の
第1不純物Aより小さい高濃度の第2不純物Bを半導体
薄膜9に自己整合的にドーピングする(例えば第2不純
物Bとして砒素を3×1015/cm2ドーピングする)。
そうして、半導体薄膜9のゲート電極18の両端部直下
の領域に低濃度ドレイン領域である低濃度不純物領域1
4Aおよび低濃度ソース領域である低濃度不純物領域1
5Aを形成すると共に、その低濃度不純物領域14A,
15Aの外側に高濃度不純物領域4,5を夫々形成す
る。
Again, using the gate electrode 18 as a mask, as shown in FIG. 4, a high concentration second impurity B having an n-type diffusion coefficient smaller than the low concentration first impurity A is self-aligned with the semiconductor thin film 9. (For example, arsenic is doped as the second impurity B at 3 × 10 15 / cm 2 ).
Thus, the low concentration impurity region 1 which is a low concentration drain region is formed in a region of the semiconductor thin film 9 immediately below both ends of the gate electrode 18.
4A and low concentration impurity region 1 which is a low concentration source region
5A and the low concentration impurity regions 14A,
High-concentration impurity regions 4 and 5 are formed outside 15A, respectively.

【0035】次に、図5に示すように、絶縁基板10の
表面全域にCVD法により膜厚100nm程度のNSG
を堆積して層間絶縁膜3aを形成した後、ドーピングし
た不純物を活性化させるための900℃で20分の熱処
理を行う。さらに、常圧CVD法により膜厚600nm
程度のBPSGを堆積させて、層間絶縁膜3a上に層間
絶縁膜3bを形成した後、950℃で30分の熱処理を
行う。そうして、高濃度ドレイン領域である高濃度不純
物領域4Aおよび高濃度ソース領域である高濃度不純物
領域5Aを形成する。
Next, as shown in FIG. 5, NSG having a thickness of about 100 nm is formed on the entire surface of the insulating substrate 10 by the CVD method.
Is deposited to form an interlayer insulating film 3a, and then heat treatment is performed at 900 ° C. for 20 minutes to activate the doped impurities. Further, the film thickness is 600 nm by a normal pressure CVD method.
After depositing about BPSG to form an interlayer insulating film 3b on the interlayer insulating film 3a, a heat treatment is performed at 950 ° C. for 30 minutes. Thus, a high-concentration impurity region 4A as a high-concentration drain region and a high-concentration impurity region 5A as a high-concentration source region are formed.

【0036】そして、上記高濃度不純物領域4Aおよび
高濃度不純物領域5A上の層間絶縁膜3(3a,3b)を選
択的にエッチングしてコンタクトホール21,22(図1
に示す)を形成すると共に、このコンタクトホール21,
22に導電体を充填させて、ドレイン電極6およびソー
ス電極7を形成することによって、図1に示すTFTを
形成する。
Then, the interlayer insulating films 3 (3a, 3b) on the high-concentration impurity regions 4A and 5A are selectively etched to form contact holes 21, 22 (FIG. 1).
Is formed, and the contact holes 21 and
The TFT shown in FIG. 1 is formed by filling the conductor 22 with the conductor and forming the drain electrode 6 and the source electrode 7.

【0037】このように、上記ドレイン領域19の低濃
度不純物領域14Aをゲート絶縁膜17を介してゲート
電極18の端部(ドレイン側)直下に設けているので、チ
ャネル領域13とドレイン領域19との間の不純物濃度
勾配が緩やかになり、ドレイン端にかかる電界を緩和さ
せることができる。これによりホットキャリアの発生を
抑えることができると同時に、低濃度不純物領域14A
上のゲート絶縁膜17へのホットキャリアの侵入を抑え
ることができるので、ゲート絶縁膜17中にトラップさ
れた電子が引き起こすデバイス特性(しきい値電圧Vt
h、伝達特性βなど)の劣化が抑えられ、TFTの信頼性
(寿命)を向上できる。また、GOLD構造のような第
2,第3の導電体からなる側壁を形成するという複雑な
方法で多くの工程を行うことなく、より簡単でかつ少な
い工程でゲート電極下に低濃度不純物領域を自己整合的
に制御性よく形成することができる。
As described above, since the low-concentration impurity region 14A of the drain region 19 is provided immediately below the end (drain side) of the gate electrode 18 via the gate insulating film 17, the channel region 13 and the drain region 19 , The gradient of the impurity concentration becomes gentle, and the electric field applied to the drain end can be reduced. Thereby, the generation of hot carriers can be suppressed, and at the same time, the low-concentration impurity region 14A is formed.
Since the intrusion of hot carriers into the upper gate insulating film 17 can be suppressed, device characteristics (threshold voltage Vt) caused by electrons trapped in the gate insulating film 17 can be suppressed.
h, transfer characteristics β, etc.), and the reliability of the TFT
(Lifetime) can be improved. In addition, the low-concentration impurity region can be formed under the gate electrode in a simpler and less number of steps without performing many steps by a complicated method of forming side walls made of the second and third conductors such as a GOLD structure. It can be formed in a self-aligned manner with good controllability.

【0038】(第2実施形態)図6(a)〜(c)はこの発明
の第2実施形態のTFTの製造方法を示す図である。こ
の第2実施形態のTFTの製造方法は、絶縁基板110
上にp型の多結晶シリコン薄膜からなる半導体薄膜10
9とSiO2からなるゲート絶縁膜117をデポした後、
そのゲート絶縁膜117上にWSi/多結晶シリコンか
らなる積層ゲート電極118を形成する工程までは、ソ
ース側とドレイン側に低濃度不純物領域を形成する第1
実施形態のTFTと同じである。
(Second Embodiment) FIGS. 6A to 6C are diagrams showing a method of manufacturing a TFT according to a second embodiment of the present invention. The method of manufacturing the TFT according to the second embodiment includes the steps of:
A semiconductor thin film 10 comprising a p-type polycrystalline silicon thin film thereon
After depositing the gate insulating film 117 made of 9 and SiO 2 ,
Until the step of forming a stacked gate electrode 118 made of WSi / polycrystalline silicon on the gate insulating film 117, the first step of forming low-concentration impurity regions on the source side and the drain side is performed.
This is the same as the TFT of the embodiment.

【0039】まず、ゲート電極118のドレイン側にの
み低濃度不純物領域114を形成する場合は、図6(a)
に示すように、ゲート電極118の略中央からソース側
にかけての部分をレジスト101でマスキングする。
First, when the low concentration impurity region 114 is formed only on the drain side of the gate electrode 118, FIG.
As shown in (1), a portion from the approximate center of the gate electrode 118 to the source side is masked with the resist 101.

【0040】次に、図6(b)に示すように、レジスト1
01およびゲート電極118をマスクにして、n型で拡
散係数が大きい低濃度の第1不純物A(例えばリンを2
×1014/cm2)を半導体薄膜109に自己整合的にド
ーピングし、半導体薄膜109のドレイン側にのみ低濃
度不純物領域114を形成する。
Next, as shown in FIG.
01 and the gate electrode 118 as a mask, a low-concentration first impurity A (for example,
(× 10 14 / cm 2 ) is doped in the semiconductor thin film 109 in a self-aligned manner, and the low concentration impurity region 114 is formed only on the drain side of the semiconductor thin film 109.

【0041】次に、図6(c)に示すように、レジスト1
01(図6(b)に示す)を剥離する。
Next, as shown in FIG.
01 (shown in FIG. 6B) is peeled off.

【0042】その後、図6(d)に示すように、N2雰囲気
中で1000℃で30分の加熱処理を施して低濃度の第
1不純物Aをチャネル領域となる領域に向かって拡散さ
せ、半導体薄膜109のゲート電極118に対向する領
域以外の領域であってドレイン側の領域および半導体薄
膜109のゲート電極118の端部(ドレイン側)直下の
領域に低濃度不純物領域114を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 6D, a low concentration first impurity A is diffused toward a region to be a channel region by performing a heat treatment at 1000 ° C. for 30 minutes in an N 2 atmosphere. A low-concentration impurity region 114 is formed in a region of the semiconductor thin film 109 other than the region facing the gate electrode 118 and in a region on the drain side and in a region immediately below an end (drain side) of the gate electrode 118 of the semiconductor thin film 109.

【0043】次に、上記ゲート電極118をマスクとし
て、図6(e)に示すように、n型で拡散係数が上記低濃
度の第1不純物Aより小さい高濃度の第2不純物Bを
(例えば砒素を3×1015/cm2)を半導体薄膜109
にドーピングする。そうすることによって、上記半導体
薄膜109のソース側には、高濃度不純物領域105を
形成すると共に、半導体薄膜109のゲート電極118
の端部(ドレイン側)直下の領域に低濃度不純物領域11
4Aを形成し、その低濃度不純物領域114Aの外側に
高濃度不純物領域104を形成する。
Next, using the gate electrode 118 as a mask, as shown in FIG. 6E, an n-type high impurity second impurity B smaller than the low impurity first impurity A is used.
(For example, arsenic is 3 × 10 15 / cm 2 )
Doping. By doing so, the high concentration impurity region 105 is formed on the source side of the semiconductor thin film 109, and the gate electrode 118 of the semiconductor thin film 109 is formed.
Low-concentration impurity region 11 in the region immediately below the end (drain side) of
4A, and the high concentration impurity region 104 is formed outside the low concentration impurity region 114A.

【0044】以後、層間絶縁膜103(NSG、BPS
G)を形成する工程と、コンタクトホールを形成して導
電体を充填し、ドレイン電極(図示せず)およびソース電
極(図示せず)を形成する工程と、活性化のための熱処理
を行う工程とを、第1実施形態のTFTの製造方法と同
様に行う。
Thereafter, the interlayer insulating film 103 (NSG, BPS
G), forming a contact hole, filling a conductor, forming a drain electrode (not shown) and a source electrode (not shown), and performing a heat treatment for activation. Are performed in the same manner as in the method of manufacturing the TFT of the first embodiment.

【0045】この第2実施形態のTFTおよびTFTの
製造方法は、第1実施形態と同様の効果を有する。
The TFT of the second embodiment and the method of manufacturing the TFT have the same effects as those of the first embodiment.

【0046】(第3実施形態)図7(a)〜(c)はこの発明
の第3実施形態のTFTの製造方法を示す図である。
(Third Embodiment) FIGS. 7A to 7C are diagrams showing a method of manufacturing a TFT according to a third embodiment of the present invention.

【0047】まず、図7(a)に示すように、最初に石英
基板からなる絶縁基板210上に膜厚40nm程度のp
型の多結晶シリコン薄膜からなる半導体薄膜209を減
圧CVD法によって形成する。あるいは、アモルファス
シリコン薄膜をCVDによって形成した後、N2雰囲気
中で600℃で24時間の加熱処理を施して結晶化さ
せ、膜厚40nm程度の多結晶シリコン薄膜からなる半
導体薄膜を形成してもよい。
First, as shown in FIG. 7A, a p-type film having a thickness of about 40 nm is formed on an insulating substrate 210 made of a quartz substrate.
A semiconductor thin film 209 made of a polycrystalline silicon thin film is formed by a low pressure CVD method. Alternatively, a semiconductor thin film made of a polycrystalline silicon thin film having a thickness of about 40 nm may be formed by forming an amorphous silicon thin film by CVD and then performing a heat treatment at 600 ° C. for 24 hours in an N 2 atmosphere to be crystallized. Good.

【0048】次に、CVD法によって、上記半導体薄膜
209上に膜厚80nmのSiO2からなるゲート絶縁膜
217と、膜厚150/150nmのWSi/多結晶シ
リコンからなる積層ゲート電極218を形成する。
Next, a gate insulating film 217 made of SiO 2 having a thickness of 80 nm and a laminated gate electrode 218 made of WSi / polycrystalline silicon having a thickness of 150/150 nm are formed on the semiconductor thin film 209 by the CVD method. .

【0049】次に、上記ゲート電極218をマスクとし
て、n型で拡散係数が大きい低濃度の第1不純物A(例
えばリンを2×1014/cm2)を半導体薄膜209に自
己整合的にドーピングする。そうして、上記半導体薄膜
209のゲート電極218に対向する領域以外の領域お
よび半導体薄膜209のゲート電極218の両端部直下
の領域に低濃度不純物領域214,215を形成する。
Next, using the gate electrode 218 as a mask, the semiconductor thin film 209 is doped with an n-type low concentration first impurity A (for example, 2 × 10 14 / cm 2 of phosphorus) having a large diffusion coefficient in a self-aligned manner. I do. Then, low-concentration impurity regions 214 and 215 are formed in regions of the semiconductor thin film 209 other than the region facing the gate electrode 218 and in regions of the semiconductor thin film 209 just below both ends of the gate electrode 218.

【0050】そして、再び上記ゲート電極218をマス
クとして、図7(b)に示すように、n型で拡散係数が低
濃度の第1不純物Aより小さい高濃度の第2不純物B
(例えば砒素を3×1015/cm2)を半導体薄膜209
に自己整合的にドーピングする。そうすることによっ
て、上記半導体薄膜209のゲート電極218に対向す
る領域以外の領域に高濃度不純物利用域204,205
を夫々形成する。
Then, using the gate electrode 218 as a mask again, as shown in FIG. 7B, the second impurity B having a high concentration is smaller than the first impurity A having an n-type and a low diffusion coefficient.
(For example, arsenic is 3 × 10 15 / cm 2 )
Is self-aligned. By doing so, the high-concentration impurity utilization regions 204 and 205 are formed in regions of the semiconductor thin film 209 other than the region facing the gate electrode 218.
Are formed respectively.

【0051】次に、図7(c)に示すように、絶縁基板2
10の表面全域にCVD法により膜厚100nm程度の
NSGを堆積して層間絶縁膜203aを形成した後、1
000℃で30分の熱処理を施して、ドーピングした第
1,第2不純物A,Bを活性化させると同時に、第1,第
2不純物A,Bの拡散係数の違いから第1不純物Aをゲ
ート電極218の両端部直下のチャネル領域となる領域
に向かって拡散させ、低濃度不純物領域214A,21
5Aを夫々形成すると共に、その外側に第2不純物Bに
よる高濃度不純物領域204A,205Aを夫々形成す
る。
Next, as shown in FIG.
After an NSG having a thickness of about 100 nm is deposited on the entire surface of the substrate 10 by a CVD method to form an interlayer insulating film 203a,
A heat treatment is performed at 000 ° C. for 30 minutes to activate the doped first and second impurities A and B, and at the same time, gate the first impurity A due to a difference in diffusion coefficient between the first and second impurities A and B. The low-concentration impurity regions 214 </ b> A and 21 </ b> A are diffused toward a region to be a channel region immediately below both ends of the electrode 218.
5A are formed, and high-concentration impurity regions 204A and 205A made of the second impurity B are formed outside thereof.

【0052】さらに、図7(d)に示すように、上記NS
G膜203a上に常圧CVD法により膜厚600nm程
度のBPSGを堆積させて層間絶縁膜203bを形成し
た後、950℃で30分の熱処理を行う。
Further, as shown in FIG.
After depositing BPSG with a thickness of about 600 nm on the G film 203a by a normal pressure CVD method to form an interlayer insulating film 203b, a heat treatment is performed at 950 ° C. for 30 minutes.

【0053】そして、図7(e)に示すように、高濃度不
純物領域204A,205A上の層間絶縁膜203を選
択的にエッチングしてコンタクトホール221,222
を形成すると共に、このコンタクトホール221,22
2に導電体を充填させて、ドレイン電極206およびソ
ース電極207を形成することによって、TFTを形成
する。
Then, as shown in FIG. 7E, the interlayer insulating film 203 on the high-concentration impurity regions 204A and 205A is selectively etched to form contact holes 221 and 222.
And contact holes 221 and 22
2 is filled with a conductor, and a drain electrode 206 and a source electrode 207 are formed to form a TFT.

【0054】上記低濃度不純物領域214Aが低濃度ド
レイン領域であり、低濃度不純物領域215Aが低濃度
ソース領域である。また、上記高濃度不純物領域204
Aが高濃度ドレイン領域であり、高濃度不純物領域20
5Aが高濃度ソース領域である。そして、低濃度ドレイ
ン領域(214A)と高濃度ドレイン領域(204A)によ
ってドレイン領域219を構成し、低濃度ソース領域
(215A)と高濃度ソース領域(205A)によってソー
ス領域220を構成している。
The low concentration impurity region 214A is a low concentration drain region, and the low concentration impurity region 215A is a low concentration source region. Also, the high-concentration impurity region 204
A is a high-concentration drain region and a high-concentration impurity region 20.
5A is a high concentration source region. Then, the drain region 219 is constituted by the low-concentration drain region (214A) and the high-concentration drain region (204A).
(215A) and the high concentration source region (205A) constitute the source region 220.

【0055】このように、上記ドレイン領域219の低
濃度不純物領域214Aをゲート絶縁膜217を介して
ゲート電極218の端部(ドレイン側)直下に設けている
ので、チャネル領域213とドレイン領域219との間
の不純物濃度勾配が緩やかになり、ドレイン端にかかる
電界を緩和させることができる。これによりホットキャ
リアの発生を抑えることができると同時に、低濃度不純
物領域214A上のゲート絶縁膜217へのホットキャ
リアの侵入を抑えることができるので、ゲート絶縁膜2
17中にトラップされた電子が引き起こすデバイス特性
(しきい値電圧Vth、伝達特性βなど)の劣化が抑えら
れ、TFTの信頼性(寿命)を向上できる。また、GOL
D構造のような第2,第3の導電体からなる側壁を形成
するという複雑な方法で多くの工程を行うことなく、よ
り簡単でかつ少ない工程でゲート電極下に低濃度不純物
領域を自己整合的に制御性よく形成することができる。
また、不純物の拡散と不純物領域の活性化を1回の熱処
理で同時に行うことができ、工程を簡略化することがで
きる。
As described above, since the low-concentration impurity region 214A of the drain region 219 is provided immediately below the end (drain side) of the gate electrode 218 via the gate insulating film 217, the channel region 213 and the drain region 219 , The gradient of the impurity concentration becomes gentle, and the electric field applied to the drain end can be reduced. Thus, the generation of hot carriers can be suppressed, and at the same time, the penetration of hot carriers into the gate insulating film 217 on the low concentration impurity region 214A can be suppressed.
Device characteristics caused by electrons trapped in 17
(Threshold voltage Vth, transfer characteristic β, etc.) are suppressed, and the reliability (lifetime) of the TFT can be improved. Also, GOL
Self-aligning a low concentration impurity region under a gate electrode in a simpler and less number of steps without performing many steps by a complicated method of forming sidewalls made of second and third conductors such as a D structure. It can be formed with good controllability.
Further, the diffusion of the impurity and the activation of the impurity region can be performed simultaneously by one heat treatment, so that the process can be simplified.

【0056】(第4実施形態)図8(a)〜(c)はこの発明
の第4実施形態のTFTの製造方法を示す図である。
(Fourth Embodiment) FIGS. 8A to 8C are diagrams showing a method of manufacturing a TFT according to a fourth embodiment of the present invention.

【0057】まず、図8(a)に示すように、最初に石英
基板からなる絶縁基板310上に膜厚40nm程度のp
型の多結晶シリコン薄膜からなる半導体薄膜309を減
圧CVD法によって形成する。あるいは、アモルファス
シリコン薄膜をCVDによって形成した後、N2雰囲気
中で600℃で24時間の加熱処理を施して結晶化さ
せ、膜厚40nm程度の多結晶シリコン薄膜からなる半
導体薄膜を形成してもよい。
First, as shown in FIG. 8A, a p-type film having a thickness of about 40 nm is formed on an insulating substrate 310 made of a quartz substrate.
A semiconductor thin film 309 made of a polycrystalline silicon thin film is formed by a low pressure CVD method. Alternatively, a semiconductor thin film made of a polycrystalline silicon thin film having a thickness of about 40 nm may be formed by forming an amorphous silicon thin film by CVD and then performing a heat treatment at 600 ° C. for 24 hours in an N 2 atmosphere to be crystallized. Good.

【0058】次に、CVD法によって、上記半導体薄膜
309上に膜厚80nmのSiO2からなるゲート絶縁膜
317を形成し、そのゲート絶縁膜317上に膜厚15
0n/150nmのWSi/多結晶シリコンからなる積
層ゲート電極318を形成する。
Next, a gate insulating film 317 made of SiO 2 having a thickness of 80 nm is formed on the semiconductor thin film 309 by CVD, and a gate insulating film 317 having a thickness of 15 nm is formed on the gate insulating film 317.
A stacked gate electrode 318 made of WSi / polycrystalline silicon having a thickness of 0 n / 150 nm is formed.

【0059】次に、上記ゲート電極318をマスクとし
て、n型の低濃度の第1不純物A(例えばリンを1×1
13〜3×1013/cm2)を半導体薄膜309に自己整
合的にドーピングする。
Next, using the gate electrode 318 as a mask, an n-type low-concentration first impurity A (for example,
0 13 to 3 × 10 13 / cm 2 ) is doped into the semiconductor thin film 309 in a self-aligned manner.

【0060】そして、図8(b)に示すように、N2雰囲気
中で1000℃,30分の加熱処理を施して低濃度の第
1不純物Aを半導体薄膜309のチャネル領域となる領
域に向かって拡散させ、半導体薄膜309のゲート電極
318に対向する領域以外の領域および半導体薄膜30
9のゲート電極318の両端部直下の領域に低濃度不純
物領域314,315を形成する。
Then, as shown in FIG. 8B, heat treatment is performed in an N 2 atmosphere at 1000 ° C. for 30 minutes to reduce the concentration of the first impurity A to a region to be a channel region of the semiconductor thin film 309. In the semiconductor thin film 309 except for the region facing the gate electrode 318 and the semiconductor thin film 30.
The low concentration impurity regions 314 and 315 are formed in the regions immediately below both ends of the gate electrode 318 of No. 9.

【0061】再び、上記ゲート電極318をマスクとし
て、図8(c)に示すように、n型で低濃度の第1不純物
Aと同じ高濃度の第1不純物A(例えばリンを3×10
15/cm2)を半導体薄膜309に自己整合的にドーピン
グし、半導体薄膜309のゲート電極318の両端部直
下の領域に低濃度不純物領域314A,315Aを夫々
形成すると共に、その低濃度不純物領域314A,31
5Aの外側に高濃度不純物領域304,305を夫々形
成する。
Again using the gate electrode 318 as a mask, as shown in FIG. 8C, the same high concentration first impurity A (for example, 3 × 10
15 / cm 2 ) is doped in the semiconductor thin film 309 in a self-aligned manner, and low concentration impurity regions 314A and 315A are formed in regions of the semiconductor thin film 309 immediately below both ends of the gate electrode 318, respectively. , 31
High-concentration impurity regions 304 and 305 are formed outside 5A, respectively.

【0062】次に、図8(d)に示すように、絶縁基板3
10の表面全域にCVD法により膜厚100nm程度の
NSGを堆積して層間絶縁膜303aを形成した後、ド
ーピングした不純物を活性化するために900℃で20
分の熱処理を行う。さらに、常圧CVD法により膜厚6
00nm程度のBPSGを堆積させ、層間絶縁膜303
bを形成した後、950℃で30分の熱処理を行う。そ
うして、高濃度ドレイン領域である高濃度不純物領域3
04Aを形成すると共に高濃度ソース領域である高濃度
不純物領域305Aを形成する。
Next, as shown in FIG.
An NSG having a thickness of about 100 nm is deposited on the entire surface of the substrate 10 by the CVD method to form an interlayer insulating film 303a.
Heat treatment for a minute. Further, a film thickness of 6
BPSG of about 00 nm is deposited, and an interlayer insulating film 303 is formed.
After forming b, heat treatment is performed at 950 ° C. for 30 minutes. Thus, the high-concentration impurity region 3 which is the high-concentration drain region
04A and a high-concentration impurity region 305A, which is a high-concentration source region, are formed.

【0063】そして、図8(e)に示すように、上記高濃
度不純物領域304A,305A上の絶縁膜303(30
3a,303b)を選択的にエッチングしてコンタクトホー
ル321,322を形成すると共に、このコンタクトホ
ール321,322に導電体を充填させて、ドレイン電
極306およびソース電極307を形成することによっ
て、TFTを形成する。
Then, as shown in FIG. 8E, the insulating film 303 (30) on the high-concentration impurity regions 304A and 305A is formed.
3a and 303b) are selectively etched to form contact holes 321 and 322, and the contact holes 321 and 322 are filled with a conductor to form a drain electrode 306 and a source electrode 307. Form.

【0064】上記低濃度不純物領域314Aが低濃度ド
レイン領域であり、低濃度不純物領域315Aが低濃度
ソース領域である。また、上記高濃度不純物領域304
Aが高濃度ドレイン領域であり、高濃度不純物領域30
5Aが高濃度ソース領域である。そして、低濃度ドレイ
ン領域(314A)と高濃度ドレイン領域(304A)によ
ってドレイン領域319を構成し、低濃度ソース領域
(315A)と高濃度ソース領域(305A)によってソー
ス領域320を構成している。
The low concentration impurity region 314A is a low concentration drain region, and the low concentration impurity region 315A is a low concentration source region. Further, the high-concentration impurity region 304
A is a high-concentration drain region and a high-concentration impurity region 30.
5A is a high concentration source region. A drain region 319 is formed by the low-concentration drain region (314A) and the high-concentration drain region (304A).
(315A) and the high concentration source region (305A) constitute the source region 320.

【0065】このように、上記ドレイン領域319の低
濃度不純物領域314Aをゲート絶縁膜317を介して
ゲート電極318の端部(ドレイン側)直下に設けている
ので、チャネル領域313とドレイン領域319との間
の不純物濃度勾配が緩やかになり、ドレイン端にかかる
電界を緩和させることができる。これによりホットキャ
リアの発生を抑えることができると同時に、低濃度不純
物領域314A上のゲート絶縁膜317へのホットキャ
リアの侵入を抑えることができるので、ゲート絶縁膜3
17中にトラップされた電子が引き起こすデバイス特性
(しきい値電圧Vth、伝達特性βなど)の劣化が抑えら
れ、TFTの信頼性(寿命)を向上できる。また、GOL
D構造のような第2,第3の導電体からなる側壁を形成
するという複雑な方法で多くの工程を行うことなく、よ
り簡単でかつ少ない工程でゲート電極下に低濃度不純物
領域を自己整合的に制御性よく形成することができる。
また、第1,第2不純物A,Bが同一のイオン種であるの
で、ドーピングを同じ装置を用いて同じような条件で行
うことができ、工程を簡略化することができる。
As described above, since the low-concentration impurity region 314A of the drain region 319 is provided immediately below the end (drain side) of the gate electrode 318 via the gate insulating film 317, the channel region 313 and the drain region 319 , The gradient of the impurity concentration becomes gentle, and the electric field applied to the drain end can be reduced. Thus, the generation of hot carriers can be suppressed, and at the same time, the penetration of hot carriers into the gate insulating film 317 on the low concentration impurity region 314A can be suppressed.
Device characteristics caused by electrons trapped in 17
(Threshold voltage Vth, transfer characteristic β, etc.) are suppressed, and the reliability (lifetime) of the TFT can be improved. Also, GOL
Self-aligning a low concentration impurity region under a gate electrode in a simpler and less number of steps without performing many steps by a complicated method of forming sidewalls made of second and third conductors such as a D structure. It can be formed with good controllability.
In addition, since the first and second impurities A and B are of the same ionic species, doping can be performed using the same apparatus under the same conditions, and the process can be simplified.

【0066】(第5実施形態)図9(a)はこの発明の第
5実施形態の画像表示装置の模式図である。
(Fifth Embodiment) FIG. 9A is a schematic view of an image display device according to a fifth embodiment of the present invention.

【0067】図9(a)に示すように、画像表示装置42
1は、一枚の石英(ガラス)基板422の一面側に、この
発明のTFTを組み込んだ画像表示部423,駆動回路
であるソースドライバー424およびゲートドライバー
425を配置している。
As shown in FIG. 9A, the image display device 42
Reference numeral 1 denotes an image display unit 423 incorporating a TFT of the present invention, a source driver 424 as a driving circuit, and a gate driver 425 disposed on one surface side of one quartz (glass) substrate 422.

【0068】この発明のTFTを備えた半導体装置を画
像表示部423,ソースドライバー424およびゲート
ドライバー425に用いることによって、信頼性が高く
かつ寿命の長い低コストに製造できる画像表示装置を実
現することができる。
By using the semiconductor device having the TFT of the present invention for the image display portion 423, the source driver 424, and the gate driver 425, an image display device having high reliability, a long life, and a low cost can be realized. Can be.

【0069】また、図9(b)に示すように、上記画像表
示装置421を透過型液晶パネルに適用することもで
き、この透過型液晶パネルは、画像表示装置421(T
FT基板)と対向基板426をシール樹脂427で貼り
合わせ、その間に液晶428を注入している。
As shown in FIG. 9B, the image display device 421 can be applied to a transmissive liquid crystal panel.
An FT substrate) and a counter substrate 426 are bonded with a seal resin 427, and a liquid crystal 428 is injected therebetween.

【0070】上記第1〜第4実施形態では、第1導電型
をp型、第2導電型をn型としてn型TFTを備えた半
導体装置について説明したが、第1導電型をn型、第2
導電型をp型としてp型のTFTを備えた半導体装置に
ついてこの発明を適用してもよいのは勿論である。
In the first to fourth embodiments, the semiconductor device having an n-type TFT with the first conductivity type being p-type and the second conductivity type being n-type has been described. Second
Of course, the present invention may be applied to a semiconductor device having a p-type TFT with a p-type conductivity.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の半
導体装置およびその製造方法によれば、TFTのドレイ
ン端での電界を緩和させることができるので、微細化,
高集積化された半導体装置においてもホットキャリアの
発生が抑制され、TFTデバイス特性(しきい値電圧Vt
h、伝達特性βなど)の劣化の小さい、信頼性に優れた長
寿命の半導体装置を実現することができる。
As is clear from the above, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the same of the present invention, the electric field at the drain end of the TFT can be reduced, so that the miniaturization,
Even in highly integrated semiconductor devices, generation of hot carriers is suppressed, and TFT device characteristics (threshold voltage Vt
h, transfer characteristics β, etc.), and a long-life semiconductor device with excellent reliability can be realized.

【0072】また、工程が短く、自己整合技術を用いた
簡素な構成で半導体装置が製造できることから、高歩留
まりかつ低コストで半導体装置やその半導体装置を用い
た画像表示装置等の製造が可能となる。
Further, since the semiconductor device can be manufactured with a simple configuration using the self-alignment technique with a short process, it is possible to manufacture a semiconductor device and an image display device using the semiconductor device at a high yield and at low cost. Become.

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

【図1】 図1はこの発明の第1実施形態の半導体装置
としてのn型TFTの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an n-type TFT as a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図2は上記n型TFTを製造するための低濃
度不純物の注入工程を示す側断面図である。
FIG. 2 is a side sectional view showing a low-concentration impurity implantation step for manufacturing the n-type TFT.

【図3】 図3は上記n型TFTを製造するための低濃
度不純物の熱拡散工程を示す側断面図である。
FIG. 3 is a side sectional view showing a step of thermally diffusing low-concentration impurities for manufacturing the n-type TFT.

【図4】 図4は上記n型TFTを製造するための高濃
度不純物の注入工程工程を示す側断面図である。
FIG. 4 is a side sectional view showing a high-concentration impurity implantation step for manufacturing the n-type TFT.

【図5】 図5は上記n型TFTを製造するための層間
絶縁膜の形成工程を示す側断面図である。
FIG. 5 is a side sectional view showing a step of forming an interlayer insulating film for manufacturing the n-type TFT.

【図6】 図6(a)〜(c)はこの発明の第2実施形態の半
導体装置のn型TFTの製造方法を示す図である。
FIGS. 6A to 6C are diagrams showing a method for manufacturing an n-type TFT of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】 図7(a)〜(c)はこの発明の第3実施形態の半
導体装置のn型TFTの製造方法を示す図である。
FIGS. 7A to 7C are diagrams showing a method for manufacturing an n-type TFT of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図8】 図8(a)〜(c)はこの発明の第4実施形態の半
導体装置のn型TFTの製造方法を示す図である。
FIGS. 8A to 8C are views showing a method for manufacturing an n-type TFT of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】 図9(a)はこの発明の第5実施形態のTFT
を用いた画像表示装置の模式図であり、図9(b)は上記
画像処理装置を用いた透過型液晶パネルを横から見た図
である。
FIG. 9A shows a TFT according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9B is a schematic view of a transmissive liquid crystal panel using the image processing apparatus, as viewed from the side.

【図10】 図10は従来のGOLD構造を適用したT
FTの断面図である。
FIG. 10 is a diagram showing a conventional GOLD structure-applied T
It is sectional drawing of FT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3,203,303…層間絶縁膜、 4,104,204,204A,304,304A…高濃度
不純物領域、 5,105,205,205A,305,305A…高濃度
不純物領域、 6,206,306…ドレイン電極、 7,207,307…ソース電極、 9,109,209,309…半導体薄膜、 10,110,210,310…絶縁基板、 13,213,313…チャネル領域、 14,114,114A,214,214A,314,314
A…低濃度不純物領域、 15,215,215A,315,315A…低濃度不純物
領域、 17,117,217,317…ゲート絶縁膜、 18,118,218,318…ゲート電極、 19,219,319…ドレイン領域、 20,220,320…ソース領域。
3,203,303 ... interlayer insulating film, 4,104,204,204A, 304,304A ... high concentration impurity region, 5,105,205,205A, 305,305A ... high concentration impurity region, 6,206,306 ... Drain electrode 7, 207, 307 Source electrode 9, 109, 209, 309 Semiconductor thin film 10, 110, 210, 310 Insulating substrate 13, 213, 313 Channel region 14, 114, 114A, 214 , 214A, 314,314
A: Low concentration impurity region 15, 215, 215A, 315, 315A: Low concentration impurity region, 17, 117, 217, 317: Gate insulating film, 18, 118, 218, 318: Gate electrode, 19, 219, 319 ... Drain region, 20,220,320 ... Source region.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 徹 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 2H092 JA25 JA36 JA40 JA44 JB57 KA03 KA04 KA07 KA10 MA07 MA26 MA27 MA41 NA11 NA27 5F110 AA13 AA14 AA16 BB02 BB04 CC02 DD02 DD03 EE05 EE09 EE14 EE32 FF02 FF29 GG02 GG12 GG13 GG15 GG25 GG47 HJ01 HJ04 HJ23 HM12 HM15 NN03 NN04 NN22 NN35 NN40 PP10 PP13 QQ11  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Toru Ueda 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka F-term in Sharp Corporation (reference) 2H092 JA25 JA36 JA40 JA44 JB57 KA03 KA04 KA07 KA10 MA07 MA26 MA27 MA41 NA11 NA27 5F110 AA13 AA14 AA16 BB02 BB04 CC02 DD02 DD03 EE05 EE09 EE14 EE32 FF02 FF29 GG02 GG12 GG13 GG15 GG25 GG47 HJ01 HJ04 HJ23 HM12 HM15 NN03 NN04 NN22 NN35 NN11 PP10 Q13 Q

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁基板の一面に設けられた半導体薄膜
上にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、上
記ゲート電極の下側の上記半導体薄膜の領域に設けられ
たチャネル領域と、上記半導体薄膜の上記チャネル領域
の両側に設けられたソース領域,ドレイン領域とを有す
る薄膜トランジスタを備えた半導体装置であって、 上記ソース領域,ドレイン領域のうちの少なくとも上記
ドレイン領域は、サイドウォールなしに上記ゲート電極
の両端部直下の領域に設けられた低濃度不純物領域と、
その低濃度不純物領域に対して上記チャネル領域の反対
側に設けられた高濃度不純物領域とを有することを特徴
とする半導体装置。
A gate electrode provided on a semiconductor thin film provided on one surface of an insulating substrate via a gate insulating film; a channel region provided in a region of the semiconductor thin film below the gate electrode; A semiconductor device comprising a thin film transistor having a source region and a drain region provided on both sides of the channel region of the semiconductor thin film, wherein at least the drain region of the source region and the drain region has no sidewall. A low-concentration impurity region provided in a region immediately below both ends of the gate electrode;
A semiconductor device comprising: a low-concentration impurity region; and a high-concentration impurity region provided on a side opposite to the channel region.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置において、 上記低濃度不純物領域に添加された第1不純物は、上記
高濃度不純物領域に添加された第2不純物と異なるイオ
ン種の不純物であり、かつ、上記第2不純物よりも拡散
係数が大きいことを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first impurity added to the low-concentration impurity region is an impurity of an ion type different from the second impurity added to the high-concentration impurity region, And a diffusion coefficient larger than that of the second impurity.
【請求項3】 請求項1に記載の半導体装置において、 上記低濃度不純物領域に添加された第1不純物は、上記
高濃度不純物領域に添加された第2不純物と同じイオン
種の不純物であることを特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first impurity added to the low-concentration impurity region is an impurity of the same ionic species as the second impurity added to the high-concentration impurity region. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1つに記載の
半導体装置において、 上記半導体薄膜は、単結晶シリコン薄膜,多結晶シリコ
ン薄膜またはアモルファスシリコン薄膜のうちのいずれ
か1つであることを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor thin film is any one of a single crystal silicon thin film, a polycrystalline silicon thin film, and an amorphous silicon thin film. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
【請求項5】 請求項2に記載の半導体装置を製造する
ための半導体装置の製造方法であって、 上記絶縁基板の一方の面に第1導電型の半導体薄膜を形
成する工程と、 上記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、 上記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 上記ゲート電極をマスクとして上記半導体薄膜の上記ゲ
ート電極に対向する領域以外の領域に第1不純物を注入
する工程と、 上記第1不純物を注入した後、加熱処理を施して上記第
1不純物を上記ゲート電極下側のチャネル領域に向かっ
て拡散させる工程と、 上記第1不純物を拡散させた後、上記ゲート電極をマス
クとして上記半導体薄膜の上記ゲート電極に対向する領
域以外の領域に上記第1不純物と異なるイオン種の第2
不純物を注入する工程と、 上記第2不純物を注入した後、加熱処理を施して、上記
半導体薄膜の上記ゲート電極の両端部直下の領域に第2
導電型の低濃度不純物領域を形成すると共に、上記半導
体薄膜の上記低濃度不純物領域の外側の領域に第2導電
型の高濃度不純物領域を形成する工程とを有することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein a step of forming a first conductive type semiconductor thin film on one surface of the insulating substrate; Forming a gate insulating film on the thin film; forming a gate electrode on the gate insulating film; using the gate electrode as a mask, forming a first impurity in a region of the semiconductor thin film other than the region facing the gate electrode. Implanting the first impurity, performing a heat treatment to diffuse the first impurity toward the channel region below the gate electrode, and implanting the first impurity. A second ion species different from the first impurity in a region of the semiconductor thin film other than a region facing the gate electrode using the gate electrode as a mask;
A step of implanting an impurity; and a step of performing a heat treatment after injecting the second impurity into a region of the semiconductor thin film immediately below both ends of the gate electrode.
Forming a low-concentration impurity region of a conductivity type and forming a high-concentration impurity region of a second conductivity type in a region outside the low-concentration impurity region of the semiconductor thin film. Production method.
【請求項6】 請求項2に記載の半導体装置を製造する
ための半導体装置の製造方法であって、 上記絶縁基板の一方の面に第1導電型の半導体薄膜を形
成する工程と、 上記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、 上記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 上記ゲート電極をマスクとして上記半導体薄膜の上記ゲ
ート電極に対向する領域以外の領域に第1不純物を注入
する工程と、 上記第1不純物を注入した後、上記ゲート電極をマスク
として上記半導体薄膜の上記ゲート電極に対向する領域
以外の領域に上記第1不純物と異なるイオン種の第2不
純物を注入する工程と、 上記第2不純物を注入した後、加熱処理を施して上記第
1,第2不純物を上記ゲート電極下側のチャネル領域に
向かって拡散させ、上記半導体薄膜の上記ゲート電極の
両端部直下の領域に第2導電型の低濃度不純物領域を形
成すると共に、上記半導体薄膜の上記低濃度不純物領域
の外側の領域に第2導電型の高濃度不純物領域を形成す
る工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
6. A method of manufacturing a semiconductor device for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein: a step of forming a first conductivity type semiconductor thin film on one surface of the insulating substrate; Forming a gate insulating film on the thin film; forming a gate electrode on the gate insulating film; using the gate electrode as a mask, forming a first impurity in a region of the semiconductor thin film other than the region facing the gate electrode. Implanting the first impurity, and then implanting a second impurity of an ion type different from the first impurity into a region of the semiconductor thin film other than the region facing the gate electrode, using the gate electrode as a mask. Performing a heat treatment after implanting the second impurity to diffuse the first and second impurities toward the channel region below the gate electrode, A second conductivity type low concentration impurity region is formed in a region immediately below both ends of the gate electrode, and a second conductivity type high concentration impurity region is formed in a region of the semiconductor thin film outside the low concentration impurity region. And a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項7】 請求項3に記載の半導体装置を製造する
ための半導体装置の製造方法であって、 上記絶縁基板の一方の面に第1導電型の半導体薄膜を形
成する工程と、 上記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、 上記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 上記ゲート電極をマスクとして上記半導体薄膜の上記ゲ
ート電極に対向する領域以外の領域に第1不純物を注入
する工程と、 上記第1不純物を注入した後、加熱処理を施して上記第
1不純物を上記ゲート電極下側のチャネル領域に向かっ
て拡散させる工程と、 上記第1不純物を拡散させた後、上記ゲート電極をマス
クとして上記半導体薄膜の上記ゲート電極に対向する領
域以外の領域に上記第1不純物と同じイオン種の上記第
2不純物を注入する工程と、 上記第2不純物を注入した後、加熱処理を施して、上記
半導体薄膜の上記ゲート電極の両端部直下の領域に第2
導電型の低濃度不純物領域を形成すると共に、上記半導
体薄膜の上記低濃度不純物領域の外側の領域に第2導電
型の高濃度不純物領域を形成する工程を有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
7. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein: a step of forming a first conductive type semiconductor thin film on one surface of the insulating substrate; Forming a gate insulating film on the thin film; forming a gate electrode on the gate insulating film; using the gate electrode as a mask, forming a first impurity in a region of the semiconductor thin film other than the region facing the gate electrode. Implanting the first impurity, performing a heat treatment to diffuse the first impurity toward the channel region below the gate electrode, and implanting the first impurity. Implanting the second impurity of the same ionic species as the first impurity into a region of the semiconductor thin film other than the region facing the gate electrode, using the gate electrode as a mask; After injection of pure object is subjected to a heat treatment, the second to the region directly below both end portions of the gate electrode of the semiconductor thin film
Forming a conductive type low-concentration impurity region and forming a second conductive type high-concentration impurity region in a region of the semiconductor thin film outside the low-concentration impurity region. Method.
【請求項8】 請求項1乃至4のいずれか1つに記載の
半導体装置がガラス基板上に設けられた画像表示装置で
あって、 画像表示部およびその画像表示部を駆動する駆動部に上
記半導体装置を用いたことを特徴とする画像表示装置。
8. An image display device comprising the semiconductor device according to claim 1 provided on a glass substrate, wherein the image display unit and a driving unit that drives the image display unit are provided. An image display device using a semiconductor device.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004040108A (en) * 2002-07-08 2004-02-05 Toppoly Optoelectronics Corp Thin film transistor with ldd structure and its manufacturing method
CN100397217C (en) * 2004-08-27 2008-06-25 统宝光电股份有限公司 Series connection structure of thin film transistor and producing method thereof
CN103943685A (en) * 2014-05-04 2014-07-23 苏州大学 Thin film transistor
CN111430446A (en) * 2019-01-09 2020-07-17 惠科股份有限公司 Thin film transistor device, driving circuit and display device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004040108A (en) * 2002-07-08 2004-02-05 Toppoly Optoelectronics Corp Thin film transistor with ldd structure and its manufacturing method
CN100397217C (en) * 2004-08-27 2008-06-25 统宝光电股份有限公司 Series connection structure of thin film transistor and producing method thereof
CN103943685A (en) * 2014-05-04 2014-07-23 苏州大学 Thin film transistor
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