JP2002185010A - 薄膜トランジスタおよびその製造方法ならびに液晶表示装置 - Google Patents

薄膜トランジスタおよびその製造方法ならびに液晶表示装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リーク電流を抑制し、かつ、オン電流を高く
することができる薄膜トランジスタを提供する。 【解決手段】 薄膜トランジスタは、間隔を開けて設け
られたn型高濃度不純物領域28aおよび28bと、n
型高濃度不純物領域28aおよび28b間に位置し、複
数のゲート電極18a,18bにそれぞれ対向する複数
のp型チャネル領域20a,20bと、隣接するチャネ
ル領域間に設けられたn型中間領域22と、高濃度不純
物領域28aの最も近くに位置するチャネル領域20a
と高濃度不純物領域28aとの間に位置する、キャリア
濃度が異なる少なくとも2つのn型低濃度不純物領域2
6aおよび24aと、高濃度不純物領域28bの最も近
くに位置するチャネル領域20bと高濃度不純物領域2
8bとの間に位置する、キャリア濃度が異なる少なくと
も2つのn型低濃度不純物領域26bおよび24bとを
有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブマトリ
クス型液晶表示装置や密着型イメージセンサなどに適切
に用いられる薄膜トランジスタおよびその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータの表示装
置、薄型テレビ、ビデオ撮像装置の表示装置等として、
アクティブマトリクス型液晶表示装置が利用されてい
る。アクティブマトリクス型液晶表示装置においては、
薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Tr
ansistor)が、画素のオン/オフ状態を切り換
えるスイッチング素子として広く用いられている。TF
Tは画素毎に設けられており、各画素の駆動は、それぞ
れに設けられたTFTによって制御される。
【0003】TFTのゲートに走査信号が印加されTF
Tがオン状態となっているとき、TFTのドレインに接
続された画素電極には、TFTのソースに接続された信
号配線から所定の信号電圧が印加される。液晶表示装置
では、画素電極に印加された信号電圧の大きさに応じて
液晶の配向状態が変化し、これによって画像の表示が行
なわれる。
【0004】画素電極に所定の信号電圧を印加した後、
この画素電極に新たな信号電圧を印加するまでの間(1
フレーム期間)、TFTのゲートには走査信号が印加さ
れずTFTはオフ状態にされている。この期間におい
て、画素電極の電位を一定に保ち、所定の表示状態を維
持するためである。TFTがオフ状態の間、TFTを流
れる電流(リーク電流またはオフ電流)はできる限り小
さいことが望ましい。オフ電流が大きい場合、液晶の配
向状態が維持されず表示品位は低下してしまう。
【0005】特に、半導体層として多結晶シリコン層を
用いたTFTの場合、多結晶シリコンの電界効果移動度
が高いことから、非晶質シリコン層を用いたTFTに比
べてオフ電流が高くなる傾向がある。このため、画素電
極の電位を維持することがより困難になる。
【0006】また、表示装置の高精細化が進むにつれ、
表示装置の画素数は増加してきている。画素数の多い表
示装置では、より短い時間で画素を駆動する必要がある
ため、TFTのオン電流を高くする必要がある。
【0007】さらに、液晶プロジェクタ用の小型高精細
液晶ディスプレイなどにおいて、画素のサイズはますま
す縮小してきている。このようなディスプレイにおい
て、表示画像の明るさを向上させるためには、画素領域
における開口率を高める必要があり、TFTのサイズを
より小さくすることが要求される。一方で、表示装置を
高い歩留まりで生産するためには、種々の欠陥に起因し
たTFTのリーク不良対策が必要である。
【0008】以上説明したように、TFT、特に小型高
精細液晶ディスプレイの画素を駆動するために用いられ
るTFTは、以下に示すような特徴を有することが望ま
しい。 (1) リーク電流が小さい。 (2) オン電流が大きい。 (3) サイズが小さい。 (4) リーク不良がない。
【0009】このような特性を有するTFTとして、所
謂マルチゲート構造と所謂LDD(Lightly D
oped Drain)構造とを組み合わせた構造を有
するTFTが、例えば、特開平7−263705号公報
において記載されている。以下、図13を参照して、上
記公報に記載のTFTを説明する。
【0010】図13に示す従来のTFT90では、半導
体薄膜92上に絶縁膜94を介して一対のゲート電極9
6aおよび96bが形成されている。半導体薄膜92に
おいて、ゲート電極96aおよび96bの真下にはチャ
ネル領域97aおよび97bがそれぞれ形成されてお
り、チャネル領域97aおよび97bの外側には、低濃
度不純物領域98aおよび98bと、高濃度不純物領域
99aおよび99b(ソース領域およびドレイン領域)
とが形成されている。また、チャネル領域間には低濃度
不純物領域(中間領域)95が形成されている。
【0011】このようにドレイン領域(高濃度不純物領
域)99bとチャネル領域97bとの間に低濃度不純物
領域(LDD領域)98bを設けることにより、ドレイ
ン端での電界集中が緩和され、これによって、リーク電
流が抑制される。また、マルチゲート型を採用し、等価
回路的にはシングルゲート型のTFTを2つ直列接続す
る構成とすることによって、一方のTFTにリーク不良
が生じた場合にも、他方のTFTによりスイッチング素
子としての機能を果たすことができる。このため、リー
ク不良に対して冗長性を持たすことができる。
【0012】さらに、上記公報に記載のTFT90は、
中間領域95の長さが低濃度不純物領域98aおよび9
8bの長さの合計より短くなるように構成されており、
これによってオン電流を大きくしている。また、TFT
90は、ゲート電極間に高濃度不純物領域を有していな
い構成であるので、ゲート電極間の間隔を狭めることが
でき、これによりTFTの微細化が可能である。
【0013】以下、図14を参照しながら、上記TFT
90を備えた、液晶表示装置用のTFT基板の製造工程
を説明する。
【0014】まず、絶縁性基板91上における素子領域
に、多結晶シリコン(Poly−Si)等から形成され
る半導体薄膜92を設け、半導体薄膜92の表面部分を
酸化することなどによって、絶縁膜94を形成する(図
14(a))。
【0015】次に、必要に応じて、半導体薄膜92全面
に対してB+イオン等を所定のドーズ量(例えば、1〜
8×1012/cm2)で注入する(図14(b))。こ
の工程において、TFTのチャネル領域の特性が決定さ
れ、TFTの閾値電圧が制御される。
【0016】次に、絶縁膜94で覆われた半導体薄膜9
2上に、ゲート電極96aおよび96bを形成する(図
14(c))。ゲート電極96aおよび96bは、例え
ば、燐をドーピングした低抵抗のPoly−Si薄膜を
成膜し、これに対して所定のパターニングを施すことに
よって形成される。なお、ゲート電極96aおよび96
bを形成する前に、必要に応じて窒化シリコン膜などを
設けても良い。
【0017】その後、LDD領域を形成するために、ゲ
ート電極96aおよび96bをマスクとしてセルフアラ
イメントでP+イオン等を比較的低いドーズ量で半導体
膜全面に注入する(図14(d))。これにより、ゲー
ト電極で覆われない部分において低濃度不純物領域が形
成される。
【0018】次に、各ゲート電極の側面から所定の距離
離れた部分まで覆うレジスト93を形成し、このレジス
ト93をマスクとしてAs+イオン等の不純物を比較的
高いドーズ量で注入する(図14(e))。これによ
り、先に形成した低濃度不純物領域の一部を高濃度不純
物領域に転換する。高濃度不純物領域は、TFTのソー
ス領域およびドレイン領域として機能する。
【0019】このようにして形成されたTFTを絶縁性
材料で覆い、注入不純物の活性化などを行ったのち、ソ
ース領域の上部にコンタクトホールを形成する(図14
(f))。
【0020】その後、導電性材料から形成される信号配
線Sをコンタクトホールを介してソース領域と接触する
ように形成する。さらに、これらの全体を覆う絶縁膜を
形成した後、ドレイン領域の上部にコンタクトホールを
開口し、ITO等の材料を用いて透明電極(画素電極)
Pをドレイン領域と接触するように形成する(図14
(g))。これによって、アクティブマトリクス型液晶
表示装置に用いられるTFT基板が完成する。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のTFT90
は、マルチゲート構造を有しているため、リーク不良が
発生する可能性を低下させることができる。また、中間
領域を低濃度不純物領域で形成したことで、ゲート電極
間の間隔を狭めることが可能になり、これにより、TF
Tのサイズを小さくすることができる。
【0022】しかし、TFT90では、リーク電流を小
さくし、かつ、オン電流を大きくすることが困難であっ
た。TFT90において、低濃度不純物領域の不純物濃
度を高くすると、オン電流を高くすることが可能である
が、この場合、リーク電流は増大してしまう。一方、不
純物濃度を低くすると、リーク電流を低下させることが
できるが、この場合、オン電流は低下してしまう。
【0023】本発明は、かかる諸点を鑑みてなされたも
のであり、その主な目的は、リーク電流が小さく、オン
電流が大きい薄膜トランジスタおよびその製造方法を提
供することである。
【0024】本発明の他の目的は、上記薄膜トランジス
タを備え、表示品位が向上した液晶表示装置を提供する
ことにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】本発明による薄膜トラン
ジスタは、半導体層と、前記半導体層上に形成された複
数のゲート電極とを有する薄膜トランジスタであって、
前記半導体層は、間隔を開けて設けられ、ソース/ドレ
イン領域として機能する第1導電型の第1高濃度不純物
領域および第1導電型の第2高濃度不純物領域と、前記
第1高濃度不純物領域と第2高濃度不純物領域との間に
位置し、それぞれが前記複数のゲート電極のそれぞれに
対向するように設けられた第2導電型の複数のチャネル
領域と、前記複数のチャネル領域のうち隣接する2つの
チャネル領域の間に設けられた第1導電型の中間領域
と、前記複数のチャネル領域のうち前記第1高濃度不純
物領域の最も近くに位置するチャネル領域である第1チ
ャネル領域と前記第1高濃度不純物領域との間に位置す
る前記第1導電型の第1低濃度不純物領域と、前記第1
低濃度不純物領域とは異なるキャリア濃度を有し、前記
第1低濃度不純物領域と前記第1チャネル領域との間に
位置する前記第1導電型の第3低濃度不純物領域と、前
記複数のチャネル領域のうち前記第2高濃度不純物領域
の最も近くに位置するチャネル領域である第2チャネル
領域と前記第2高濃度不純物領域との間に位置する前記
第1導電型の第2低濃度不純物領域と、前記第3低濃度
不純物領域とは異なるキャリア濃度を有し、前記第3低
濃度不純物領域と前記第2チャネル領域との間に位置す
る前記第1導電型の第4低濃度不純物領域とを有する。
【0026】好ましい実施形態において、各領域のキャ
リア濃度は、実質的に次に示すように設定される。第1
高濃度不純物領域=第2高濃度不純物領域>第1低濃度
不純物領域=第2低濃度不純物領域>第3低濃度不純物
領域=第4低濃度不純物領域=中間領域。
【0027】好ましい実施形態において、前記半導体層
において、前記複数のチャネル領域、前記中間領域、前
記第3低濃度不純物領域、および第4低濃度不純物領域
には、略同じ濃度を有する第2導電型の不純物が選択的
にドープされている。
【0028】好ましい実施形態において、前記第3低濃
度不純物領域および第4低濃度不純物領域には、前記第
2導電型の不純物がドープされており、かつ、前記第1
低濃度不純物領域および第2低濃度不純物領域にドープ
された不純物と同一の第1導電型の不純物がドープされ
ている。
【0029】好ましい実施形態において、前記第3低濃
度不純物領域および第4低濃度不純物領域のキャリア濃
度と前記第1低濃度不純物領域および第2低濃度不純物
領域のキャリア濃度との差は、前記第3低濃度不純物領
域および第4低濃度不純物領域にドープされた前記第2
導電型の不純物によって生じる。
【0030】好ましい実施形態において、前記第1低濃
度不純物領域の長さと前記第2低濃度不純物領域の長さ
とが実質的に等しい。
【0031】好ましい実施形態において、前記第3低濃
度不純物領域の長さと前記第4低濃度不純物領域の長さ
とが実質的に等しい。
【0032】好ましい実施形態において、前記中間領域
の長さは、前記第1低濃度不純物領域の長さと第3低濃
度不純物領域の長さとを足した長さ、および前記第2低
濃度不純物領域の長さと第4低濃度不純物領域の長さと
を足した長さよりも短い。
【0033】本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、
絶縁性基板上に半導体薄膜を形成する工程と、前記半導
体薄膜におけるチャネル領域として機能する部分を含む
第1領域に第1導電型の第1不純物を選択的にドープす
る工程と、前記半導体薄膜上において、前記チャネル領
域として機能する部分を覆うようにゲート電極を形成す
る工程と、前記ゲート電極を形成した後、前記ゲート電
極をマスクとして、前記第1領域と前記第1領域の外側
領域とを含む第2領域に、第2導電型の第2不純物をド
ープする工程と、前記第1領域と前記第2領域とが重な
る領域の外側において、前記重なる領域と所定間隔離れ
るように規定された第3領域に第2導電型の第3不純物
を選択的にドープし、これにより、ソース領域およびド
レイン領域として機能し得る領域を形成する工程とを包
含する。
【0034】好ましい実施形態において、前記第2不純
物のドーズ量は、前記第3不純物のドーズ量よりも小さ
い。
【0035】本発明の薄膜トランジスタは、半導体層
と、前記半導体層上に形成された複数のゲート電極とを
有する薄膜トランジスタであって、前記半導体層は、間
隔を開けて設けられ、ソース/ドレイン領域として機能
する第1高濃度不純物領域および第2高濃度不純物領域
と、前記第1高濃度不純物領域と第2高濃度不純物領域
との間に位置し、それぞれが前記複数のゲート電極のそ
れぞれに対向するように設けられた複数のチャネル領域
と、前記複数のチャネル領域のうち、隣接する2つのチ
ャネル領域の間に設けられた中間領域と、前記複数のチ
ャネル領域のうち前記第1高濃度不純物領域の最も近く
に位置するチャネル領域である第1チャネル領域と前記
第1高濃度不純物領域との間に位置する第1低濃度不純
物領域と、前記複数のチャネル領域のうち前記第2高濃
度不純物領域の最も近くに位置するチャネル領域である
第2チャネル領域と前記第2高濃度不純物領域との間に
位置する第2低濃度不純物領域とを有し、前記第1チャ
ネル領域および第2チャネル領域のそれぞれは、第1の
イントリンシックチャネル領域および第2のイントリン
シックチャネル領域を有する。
【0036】好ましい実施形態において、前記第1のイ
ントリンシックチャネル領域および第2のイントリンシ
ックチャネルは、前記ゲート電極によって実質的に覆わ
れている。
【0037】好ましい実施形態において、前記第1チャ
ネル領域および第2チャネル領域のそれぞれは、前記第
1のイントリンシックチャネル領域と前記中間領域との
間、および前記第2のイントリンシックチャネル領域と
前記中間領域との間に位置するドープドチャネル領域を
有している。
【0038】好ましい実施形態において、前記第1チャ
ネル領域の前記ドープドチャネル領域、第2チャネル領
域の前記ドープドチャネル領域、および前記中間領域に
は、所定の濃度を有する第1導電型の不純物が選択的に
ドープされている。
【0039】好ましい実施形態において、前記第1低濃
度不純物領域の長さと前記第2低濃度不純物領域の長さ
とが実質的に等しい。
【0040】好ましい実施形態において、前記第1のイ
ントリンシックチャネル領域の長さと、前記第2のイン
トリンシックチャネル領域の長さとが実質的に等しい。
【0041】好ましい実施形態において、前記第1のイ
ントリンシックチャネル領域および前記第2のイントリ
ンシックチャネル領域の長さは、前記中間領域の長さ、
前記第1低濃度不純物領域の長さ、および第2低濃度不
純物領域の長さよりも短い。
【0042】本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、
絶縁性基板上に半導体薄膜を形成する工程と、前記半導
体薄膜における第1領域に第1導電型の第1不純物を選
択的にドープする工程と、前記半導体薄膜上において、
前記第1領域および前記第1領域の外側領域を覆うゲー
ト電極を形成する工程と、前記ゲート電極を形成した
後、前記ゲート電極をマスクとして、前記第1領域と前
記第1領域の外側領域とを含む第2領域に、第2導電型
の第2不純物をドープする工程と、前記第1領域と、前
記ゲート電極によって覆われる領域とを含む第3領域の
外側において、前記第3領域と所定間隔離れるように規
定された第4領域に第2導電型の第3不純物を選択的に
ドープする工程とを包含する。
【0043】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示
装置は、上記何れかに記載の薄膜トランジスタ、前記薄
膜トランジスタの第1高濃度不純物領域と電気的に接続
される信号配線、前記ゲート電極に電気的に接続される
ゲート配線、および前記薄膜トランジスタの第2高濃度
不純物領域と電気的に接続される画素電極が形成された
基板と、記画素電極の電位に応じて光学状態を変化させ
る液晶層と備える。
【0044】なお、「第1導電型」および「第2導電
型」の用語は、n型およびp型を区別するものとして用
いられており、n型およびp型のうちの一方を「第1導
電型」と称し、他方を「第2導電型」と称する。第1導
電型はn型またはp型の何れかであり、第2導電型はp
型またはn型の何れかである。
【0045】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施形態を説明する。
【0046】(実施形態1)図1は、実施形態1の薄膜
トランジスタ10が形成された、アクティブマトリクス
型液晶表示装置用のTFT基板(アクティブマトリクス
基板)の1画素領域に対応する部分を示す。画素領域
は、画素電極6に信号電圧を供給するための信号配線2
と、ゲート電極18に走査信号を供給するためのゲート
配線4とによって囲まれている。
【0047】信号配線2とゲート配線4との交差部の近
傍には、画素駆動用のスイッチング素子として形成され
たマルチゲート型のTFT10が設けられている。TF
T10のソースは、信号配線2と電気的に接続されてい
る。また、TFT10を構成している一対のゲート電極
18aおよび18bは、ゲート配線4から延びている。
TFT10のドレインは、画素電極6と電気的に接続さ
れている。
【0048】図1に示す形態では、TFT10のドレイ
ンに接続されたドレイン電極8と、このドレイン電極8
に対向するように形成された電極部を有する補助容量配
線9とを用いて、図1において斜線で示す領域に補助容
量CSが形成されている。ただし、補助容量は別の形態
で形成されていてもよい。また、図1に示す形態では、
TFT10のドレインは、ドレイン電極8を介して画素
電極6に電気的に接続されているが、TFT10のドレ
インと画素電極6とが直接接続されていても良い。
【0049】以下、図2および図3を参照しながら、実
施形態1のTFT10の構成を説明する。なお、以下に
は、例として、nチャネル型のTFTの実施形態を説明
するが、本発明はこれに限られず、pチャネル型のTF
Tであってもよい。
【0050】TFT10は、石英基板などの絶縁性基板
12上に形成されており、多結晶シリコンなどから形成
される半導体層14と、半導体層14上にゲート絶縁膜
16を介して形成された一対のゲート電極18とを備え
ている。一対のゲート電極18aおよび18bは、半導
体層14の中央寄りの位置において互いに対して間隔を
開けて設けられており、それぞれが半導体層14を横切
るように延びている。
【0051】半導体層14において、各ゲート電極18
aおよび18bの下側には、それぞれチャネル領域20
aおよび20bがゲート電極18aおよび18bに対し
て自己整合的に形成されている。TFT10の閾値電圧
を所望の値に設定するために、チャネル領域にはBイオ
ンなどのp型の不純物がドープされている。図2に示す
ように、チャネル長Lは、ゲート電極18のサイズによ
って決まり、チャネル幅Wは、半導体層14のサイズに
よって決まる。
【0052】半導体層14の端部寄りの位置において、
チャネル領域20aおよび20bを挟むようにして、n
型の高濃度不純物領域28aおよび28bが設けられて
いる。第1高濃度不純物領域28aおよび第2高濃度不
純物領域28bは、TFT10のソース領域およびドレ
イン領域として機能する。
【0053】n型第1高濃度不純物領域(ソース領域)
28aと、これに近い方の第1チャネル領域20aとの
間には、キャリア濃度の異なる2種類のn型低濃度不純
物領域24aおよび26aが設けられており、これらに
よってLDD領域が構成されている。ソース領域28a
に隣接する側の第1低濃度不純物領域26aのキャリア
濃度に比べて、チャネル領域20aに隣接する側の第3
低濃度不純物領域24aのキャリア濃度は低くなってい
る。
【0054】同様に、第2高濃度不純物領域(ドレイン
領域)28bと、これに近い方の第2チャネル領域20
bとの間には、キャリア濃度の異なる2種類の低濃度不
純物領域24bおよび26bが設けられており、これら
によってLDD領域が構成されている。ドレイン領域2
8bに隣接する側の第2低濃度不純物領域26bのキャ
リア濃度に比べて、チャネル領域20bに隣接する側の
第4低濃度不純物領域24bのキャリア濃度は低くなっ
ている。
【0055】また、チャネル領域20aおよび20bの
間には、n型の中間領域22が形成されている。
【0056】半導体層14に形成された各領域のキャリ
ア濃度は、各領域にドープされるn型不純物および/ま
たはp型不純物の濃度によって決まる。キャリア濃度
は、ドープされているn型不純物の濃度NDとp型不純
物の濃度NAとの差(ND−NA)の絶対値で表され、各
領域のキャリア濃度は、例えば、図6(d)に示される
ようなプロファイルを示す。各領域のキャリア濃度は、
好ましくは、以下に示すように設定される。ソース領域
28a=ドレイン領域28b>第1低濃度不純物領域2
6a=第2低濃度不純物領域26b>第3低濃度不純物
領域24a=第4低濃度不純物領域24b=中間領域2
【0057】このように、TFT10では、ドレイン領
域28bとチャネル領域20bとの間に、2種類のキャ
リア濃度を有する低濃度不純物領域24bおよび26b
が形成され、よりゆるやかなキャリア濃度分布が実現さ
れる。これにより、ドレイン端での電界集中が小さくな
り、リーク電流を低減することができる。
【0058】また、チャネル領域20bと隣接する部分
に第4低濃度不純物領域24bを設けたことによって、
ドレイン領域28bと隣接する第2低濃度不純物領域2
6bのキャリア濃度を比較的高くした場合にも、リーク
電流を低く抑えることができる。このようにすれば、第
2低濃度不純物領域26bのキャリア濃度を従来の1段
で形成されたLDD領域のそれよりも高く設定すること
が可能である。
【0059】このように、低濃度不純物領域24bおよ
び26bを設け、それぞれの領域のキャリア濃度を適切
に制御すれば、従来の1段のLDD構造を有するTFT
に比べて、低リーク電流化と高オン電流化とを両立させ
やすくなる。これにより、リーク電流を適切に抑制しつ
つTFT10のオン電流を実質的に高くすることが可能
になる。
【0060】次に、半導体層14における各領域の長さ
について説明する。なお、各領域の長さとは、半導体層
14におけるドレイン領域からソース領域に向かう方向
(あるいは、ドレイン領域からソース領域に向かう方
向)における長さ寸法を意味している。図3には、チャ
ネル長Lとともに、第1低濃度不純物領域26aの長さ
L1、第2低濃度不純物領域26bの長さL2、第3低
濃度不純物領域24aの長さL3、第4低濃度不純物領
域24bの長さL4、および中間領域の長さLiが示さ
れている。
【0061】アクティブマトリクス型液晶表示装置で
は、TFTのドレインに接続されている液晶容量および
補助容量に対して充電と放電とが行なわれる。このた
め、電流は、TFTのドレイン−ソース間を双方向に流
れ得る。この場合、TFTの特性は対称性を有している
ことが望ましい。このため、第1低濃度不純物領域26
aの長さL1=第2低濃度不純物領域26bの長さL2
であることが望ましい。また、第3低濃度不純物領域2
4aの長さL3=第4低濃度不純物領域24bの長さL
4であることが望ましい。
【0062】このように、本実施形態のTFTでは、第
1低濃度不純物領域のキャリア濃度および長さと、第2
低濃度不純物領域のキャリア濃度および長さとが等し
く、ソース−ドレイン方向においてこれらが対称性を有
していることが望ましい。また、第3低濃度不純物領域
のキャリア濃度および長さと、第4低濃度不純物領域の
キャリア濃度および長さとが等しく、ソース−ドレイン
方向においてこれらが対称性を有していることが望まし
い。
【0063】また、オン電流を大きくするためには、中
間領域の長さLiが比較的短いほうが良く、LDD領域
の長さよりも短いことが好ましい。すなわち、L1+L
3>Liであることが望ましい。また、L2+L4>L
iであることが望ましい。
【0064】以下、図4および図5を参照しながら、T
FT10を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置
用TFT基板の製造工程の実施例を説明する。
【0065】まず、図4(a)に示すように、石英など
を用いて形成される絶縁性基板12上に、LPCVD法
(減圧CVD法)でa−Si(非晶質シリコン)薄膜を
約45nmの厚さで形成する。a−Si薄膜を形成する
ための原料ガスとしては、例えば、Si26を用いるこ
とができる。なお、a−Si薄膜は、プラズマCVD法
を用いて150〜250℃程度の温度で形成してもよ
い。
【0066】形成されたa−Si薄膜を、窒素雰囲気中
で、600℃程度の温度で24h程度アニールすること
によって、大粒径化された多結晶シリコン(Poly−
Si)薄膜40を形成する。
【0067】なお、上述のような方法とは異なり、基板
12上に、LPCVD法を用いてPoly−Si薄膜4
0を成膜してもよい。この場合、必要に応じて、さらに
Siイオンをイオン注入して一旦非晶質化させ、次に6
00℃程度の炉アニールでPoly−Si薄膜を大粒径
化してもよい。また、このようにして形成されたPol
y−Si薄膜40に対して、さらにレーザーアニールを
行ない、結晶性を改善させてもよい。
【0068】次に、図4(b)に示すように、Poly
−Si薄膜40をパターニングし、各画素に対応して設
けられる素子形成領域に選択的に残す。これによってT
FTの半導体層14が形成される。なお、半導体層を形
成する材料はPoly−Siに限られない。
【0069】次に、図4(c)に示すように、半導体層
14の端部寄りの領域を選択的に覆うように形成された
フォトレジスト42をマスクとして、B+イオンを1×
101 1〜5×1012cm-2程度のドーズ量で所定の領域
R1に注入する(イオン注入A)。このように、本実施
形態では、半導体層14において、TFTのチャネル領
域を含むように選択された所定の領域R1のみにp型不
純物をドープする。なお、B+イオンに代えてBF2 +
オンを用いても良い。
【0070】次に、図4(d)に示すように、半導体層
14の全体を覆うように、HTO(High Temp
ereture Oxide)を約80nmの厚みで堆
積し、ゲート絶縁膜16を形成する。なお、半導体層1
4の表面部を酸化することによってゲート絶縁膜16を
形成してもよい。
【0071】次に、図4(e)に示すように、上記B+
イオンを注入した領域R1(図4(c))の上方に、互
いに間隔を開けて設けられた一対のゲート電極18aお
よび18bを形成する。ゲート電極18aおよび18b
のそれぞれは、p型不純物がドープされた領域R1を覆
うように形成される。また、ゲート電極18aおよび1
8bのそれぞれは、所定の方向においてp型不純物がド
ープされた領域R1の境界から所定間隔だけ内側に離れ
た位置にゲート電極18aおよび18bの外側の端部1
8eが位置するように形成される。ゲート電極18aお
よび18bは、図において紙面と略垂直な方向に延びて
おり、好適には、半導体層14を横切っている。
【0072】このゲート電極18aおよび18bは、例
えば、ゲート酸化膜16上にLPCVD法でPoly−
Si薄膜を400nmの厚みで成膜した後、POCl3
ガスから燐をドーピングすることによって低抵抗Pol
y−Si薄膜を形成し、このよう形成した導電膜をパタ
ーニングすることによって形成される。なお、この導電
膜をパターニングする工程において、図1に示したゲー
ト配線および補助容量配線も、ゲート電極18aおよび
18bと同時に形成されて良い。
【0073】後述するように、p型不純物がドープされ
た領域R1のうち、一対のゲート電極18aおよび18
bによって覆われる領域がTFTのチャネル領域とな
る。各チャネル領域におけるチャネル長Lは、各ゲート
電極のサイズによって決まる。チャネル長Lは、例えば
約1.5μmに設定される。なお、チャネル幅W(図2
参照)は、例えば約1μmに設定される。
【0074】ゲート電極間の距離は、半導体層14にお
いてチャネル領域間に設けられた領域である中間領域の
長さを実質的に規定する。中間領域の長さLiは、例え
ば、約1μmに設定される。また、半導体層14におけ
る領域R1の境界位置とゲート電極の外側の端部18e
に対応する位置との間の距離L3およびL4は、後述す
る第3低濃度不純物領域24aおよび第4低濃度不純物
領域24bの長さに相当する。この長さL3と長さL4
とが等しいことが望ましく、L3およびL4は、例え
ば、約0.75μmに設定される。
【0075】次に、図4(f)に示すように、ゲート電
極18aおよび18bをマスクとしてP+イオンを5×
1012〜5×1013cm-2程度のドーズ量で注入する
(イオン注入B)。P+イオンに代えてAs+イオンをド
ープしてもよい。半導体層14には、ゲート電極18a
および18bの下方の領域を除き、n型不純物がドープ
された領域がゲート電極18aおよび18bに対して自
己整合的に形成される。
【0076】上述のように半導体層14には、ゲート電
極を形成した後、p型不純物がドープされた領域R1お
よび領域R1の外側領域を含む第2領域R2(本実施形
態では、半導体層14の全面)にn型不純物がドープさ
れる。このn型不純物のドーズ量は、上記p型不純物の
ドーズ量よりも実質的に大きい。これにより、ゲート電
極によって覆われる領域(チャネル領域20aおよび2
0b)を除いて、半導体層14には多数キャリアを電子
とするn型不純物領域が形成される。p型不純物イオン
とn型不純物イオンとの両方が注入された領域には、キ
ャリア濃度が比較的小さい低濃度のn型不純物領域が形
成される。この低濃度のn型不純物領域のうち、チャネ
ル領域20aおよび20bの外側に形成される領域が、
第3低濃度不純物領域24aおよび第4低濃度不純物領
域24bとなる。また、チャネル領域20aおよび20
b間に形成される領域が、中間領域22となる。
【0077】次に、図5(g)に示すように、ゲート電
極18aおよび18b、中間領域22、第3および第4
低濃度不純物領域、および第3および第4低濃度不純物
領域の外側に近接する領域を覆うレジスト44を形成す
る。レジスト44は、ゲート電極の端部18eから例え
ば1.5μm外側まで覆うように形成される。次に、こ
のレジスト44をマスクとして、P+イオンを5×10
14〜5×1015cm-2のドーズ量で注入し(イオン注入
C)、高濃度不純物領域28aおよび28bを形成す
る。このときの注入ドーズ量は、上記イオン注入Bにお
ける注入ドーズ量よりも、実質的に大きい。なお、P+
イオンに代えてAs+イオンをドープしてもよい。
【0078】このように本実施形態では、第3および第
4低濃度不純物領域24aおよび24bとして形成され
た、p型不純物とn型不純物とがドープされた領域(す
なわち領域R1と領域R2とが重なる領域)の外側にお
いてこの領域と間隔を開けて設けられる領域R3に、比
較的高いドーズ量のn型不純物が選択的にドープされ
る。こうして形成された高濃度不純物領域28aおよび
28bは、TFTのソース領域およびドレイン領域とし
て機能する。
【0079】また、高濃度不純物領域28aおよび28
bと低濃度不純物領域24aおよび24bとの間には、
上記イオン注入Bにおいて注入された不純物によってキ
ャリア濃度が決まる第1および第2低濃度不純物領域2
6aおよび26bが形成される。
【0080】このようにして、ソース領域とチャネル領
域との間、およびドレイン領域とチャネル領域との間に
おいて、異なるキャリア濃度を有する2つの低濃度不純
物領域で構成されたLDDが形成されたマルチゲート型
TFT10が完成する。
【0081】その後、上記イオン注入Cで用いたレジス
ト44を除去した後、図5(h)に示すように、常圧C
VD法でBPSG等から形成される絶縁膜46を600
nmの厚さで基板全面上に成膜する。次に、950℃、
30分間の窒素雰囲気中で熱処理を施し、半導体層14
に注入された不純物の活性化を行う。さらに、半導体層
14のソース領域28a及びドレイン領域28b上に第
1コンタクトホール48および50を開口した後、Al
Siなどから形成される導電膜を約600nmの厚さで
形成し、所定の形状にパターニングする。これによっ
て、コンタクトホール48および50を介してソース領
域28a及びドレイン領域28bと接続されるソース電
極(ソース配線)52およびドレイン電極54が形成さ
れる。
【0082】その後、図5(i)に示すように、プラズ
マCVD法等を用いて基板の全面を覆うように、P−S
iNO膜56を約200nmの厚さで形成し、その上
に、P−SiO膜57を約700nmの厚さで形成す
る。次に、アニールを施し、P−SiNO膜56中の水
素をPoly−Si薄膜中に拡散させて水素化する。さ
らに、ドレイン電極54上に第2コンタクトホール58
を開口し、ITO(インジウム錫酸化物)等から形成さ
れる透明導電膜を約150nmの厚さで形成し、これを
所定の形状にパターニングすることによって画素電極5
9を形成する。
【0083】上記の製造方法における個別の工程(膜の
堆積およびパターニング工程やイオン注入工程等)は、
公知の方法を用いて行なうことができる。
【0084】このようにすれば、イオン注入A:ゲート
電極形成前の閾値電圧制御用のイオン注入、イオン注入
B:ゲート電極形成後の低濃度イオン注入、イオン注入
C:ゲート電極形成後の高濃度イオン注入によって、T
FT10を比較的容易な製造プロセスで作製することが
できる。イオン注入A〜Cを行なうことによって、TF
T10の半導体層14の各領域にドープされる不純物を
下記表1に示す。
【0085】
【表1】
【0086】上述したように、各イオン注入工程におけ
る注入量(ドーズ量)は、好ましくは、注入Aにおける
注入量(注入量A):1×1011〜5×1012cm-2
注入Bにおける注入量(注入量B):5×1012〜5×
1013cm-2、注入Cにおける注入量(注入量C):5
×1014〜5×1015cm-2であり、好ましくは、注入
量C>注入量B>注入量Aである。
【0087】図6に、各領域においてドープされた不純
物の濃度プロファイルを示す。図6(a)にTFTの断
面を示し、図6(b)に各領域においてドープされたn
型不純物の濃度(ND)プロファイルを示し、図6
(c)に各領域においてドープされたp型不純物の濃度
(NA)プロファイルを示し、図6(d)に各領域にお
いてドープされたn型不純物の濃度とp型不純物の濃度
との差(ND−NA)の絶対値(すなわち、キャリア濃
度)を示す。
【0088】図6(b)に示すように、チャネル領域2
0aおよび20bを除く各領域にn型不純物がドープさ
れており、第1〜第4低濃度不純物領域24a、24
b、26a、26b、および中間領域22における不純
物濃度NDは実質的に等しく、第1および第2高濃度不
純物領域28aおよび28bにおける不純物濃度ND
これよりも高い。また、図6(c)に示すように、p型
不純物は、第3および第4低濃度不純物領域、チャネル
領域20aおよび20b、および中間領域22に選択的
にドープされており、これらの領域における不純物濃度
Aは実質的に等しい。これにより、半導体層における
キャリア濃度(ND−NA)は、図6(d)に示すよう
に、高濃度不純物領域28aおよび28bとチャネル領
域20aおよび20bとの間において、2段階で低下す
ることになる。
【0089】なお、上記実施形態では、nチャネル型T
FTを説明したが、本発明のTFTは、pチャネル型T
FTであっても良い。pチャネル型TFTの場合は、注
入Aにおいて注入するイオンをP+またはAs+にし、注
入Bおよび注入Cにおいて注入するイオンをB+または
BF2 +にすれば良い。
【0090】図15は、上記TFT10を備えるTFT
基板100aを用いて構成されたアクティブマトリクス
型液晶表示装置(LCD)100を示す。LCD100
は、TFT基板100aと、対向基板100bと、TF
T基板100aと対向基板100bとの間に挟持された
液晶層100cとを有している。なお、対向基板100
bは、絶縁基板と、絶縁基板上に形成された対向電極
(共通電極)とを有している。
【0091】一般的なTNモードの液晶表示装置の場
合、TFT基板100aおよび対向基板100bの液晶
層100c側の表面に配向膜(不図示)が設けられ、T
FT基板100aおよび対向基板100bのそれぞれの
外側に偏光板(不図示)が設けられる。表示モードによ
っては、配向膜や偏光板を省略することができる。ま
た、カラー表示を行なうために、対向基板100bにカ
ラーフィルタ(不図示)が設けられていても良い。
【0092】(実施形態2)図7を参照しながら実施形
態2のTFT60を説明する。実施形態2のTFT60
が実施形態1のTFT10と異なる点は、3つのゲート
電極18a、18b、18c、およびこれに対応する3
つのチャネル領域20a、20b、20cが設けられて
いることである。半導体層14において、各チャネル領
域20a、20b、20cの間には中間領域22aおよ
び22bが設けられている。なお、実施形態1のTFT
10と実質的に同様の機能を有する構成要素を同じ参照
符号で示し、ここでは説明を省略する。
【0093】TFT60では、第1高濃度不純物領域
(ソース領域)28aと、これに近接するチャネル領域
20aとの間において、キャリア濃度の異なる2つの低
濃度不純物領域24aおよび26aが形成される。ま
た、第2高濃度不純物領域(ドレイン領域)28bと、
これに近接するチャネル領域20bとの間において、キ
ャリア濃度の異なる2つの低濃度不純物領域24bおよ
び26bが形成される。
【0094】中央のゲート電極18cに対応して設けら
れたチャネル領域20cとチャネル領域20aとの間、
およびチャネル領域20cとチャネル領域20bとの間
には、それぞれ中間領域20aおよび20bが設けられ
ている。中間領域20aおよび20bは、低濃度不純物
領域24aおよび24bと同様の不純物濃度プロファイ
ルを有している。これらの中間領域において、キャリア
濃度の異なる2種類の低濃度不純物領域が形成されてい
る必要はない。
【0095】なお、TFT60も、上記実施形態1のT
FT10の製造方法と同様の方法によって作製すること
ができる。
【0096】(実施形態3)図8を参照しながら実施形
態3のTFT70の構成を説明する。なお、実施形態1
のTFT10と実質的に同様の機能を有する構成要素を
同じ参照符号で示し、ここでは説明を省略する。また、
以下には、例として、nチャネル型TFTの実施形態を
説明するが、本発明はこれに限られずpチャネル型TF
Tであってもよい。
【0097】TFT70の半導体層14において、ゲー
ト電極18aの下側には、第1ドープドチャネル領域7
2aおよび第1イントリンシックチャネル領域74aが
形成されている。第1イントリンシックチャネル領域7
4aは、チャネル領域において、ソース領域(n型第1
高濃度不純物領域)28aに近い側に形成されている。
また、ゲート電極18bの下側には、第2ドープドチャ
ネル領域72bおよび第2イントリンシックチャネル領
域74bが形成されている。第2イントリンシックチャ
ネル領域74bは、チャネル領域において、ドレイン領
域(n型第2高濃度不純物領域)28bに近い側に形成
されている。また、第1ドープドチャネル領域72aと
第2ドープドチャネル領域72bとの間には、n型の中
間領域22が形成されている。
【0098】ドープドチャネル領域72aおよび72b
には、TFT10の閾値電圧を所望の値に設定するため
に、Bイオンなどのp型の不純物がドープされている。
一方、イントリンシックチャネル領域74aおよび74
bには、このような不純物はドープされていない。ただ
し、イントリンシックチャネル領域74aおよび74b
には、半導体層形成工程や不純物拡散工程などにおいて
混入する不可避的な不純物が存在していても良い。
【0099】また、ソース領域28aと、これに近い方
の第1イントリンシックチャネル領域74aとの間に
は、n型の第1低濃度不純物領域76aが設けられお
り、ドレイン領域28bと、これに近い方の第2イント
リンシックチャネル領域74bとの間には、n型の第2
低濃度不純物領域76bが設けられている。第1低濃度
不純物領域76aのキャリア濃度は、ソース領域28a
のキャリア濃度より小さく設定され、第2低濃度不純物
領域76bのキャリア濃度は、ドレイン領域28bのキ
ャリア濃度より小さく設定される。
【0100】このように、TFT70では、ドレイン領
域28bとドープドチャネル領域72bとの間に第2低
濃度不純物領域76bおよび第2イントリンシックチャ
ネル領域74bが形成されており、よりゆるやかなキャ
リア濃度分布が実現される。これにより、ドレイン端で
の電界集中が小さくなり、リーク電流を低減することが
できる。また、第2ドープドチャネル領域72bと隣接
する部分にイントリンシック領域74bを設け、リーク
電流を抑制することによって、ドレイン領域28bと隣
接する第2低濃度不純物領域76bのキャリア濃度を比
較的高く設定することが可能である。このようにして、
TFT70では、実施形態1のTFT10と同様、リー
ク電流を適切に抑制しつつオン電流を実質的に高くする
ことが可能になる。
【0101】本実施形態のTFT70においても、ドレ
イン−ソース間を電流が双方向に流れ得る。この場合、
TFT70の特性は対称性を有していることが望まし
い。このため、第1低濃度不純物領域76aの長さと、
第2低濃度不純物領域76bの長さとが実施的に等しい
ことが望ましい。また、第1イントリンシックチャネル
領域74aの長さと、第2イントリンシックチャネル領
域74bの長さとが実施的に等しいことが望ましい。
【0102】また、オン電流を大きくするためには、高
抵抗を有する第1および第2イントリンシック領域の長
さは比較的短い方が良い。このため、第1および第2イ
ントリンシック領域の長さは、第1および第2低濃度不
純物領域の長さよりも短い方が好ましく、また、中間領
域の長さよりも短いことが好ましい。
【0103】以下、図9および図10を参照しながら、
TFT70を有するアクティブマトリクス型液晶表示装
置用TFT基板の製造工程の実施例を説明する。なお、
図4および図5において示した実施形態1のTFT10
を製造するための工程と実質的に同様の工程について
は、ここでは詳細な説明を省略する。
【0104】まず、図9(a)および(b)に示すよう
に、実施形態1と同様の工程によって、絶縁性基板12
上に半導体層14を形成する。
【0105】次に、図9(c)に示すように、半導体層
14の端部寄りの領域を選択的に覆うように形成された
フォトレジスト80をマスクとして、B+イオンを1×
101 1〜5×1012cm-2程度のドーズ量で所定の領域
R1にイオン注入する(イオン注入A)。このように、
本実施形態では、半導体層14において選択された所定
の領域R1のみにp型不純物イオンを注入する。
【0106】次に、図9(d)に示すように、実施形態
1と同様の工程によって、半導体層14を覆うゲート絶
縁膜16を形成する。
【0107】次に、図9(e)に示すように、半導体層
14上に、互いに間隔を開けて設けられた一対のゲート
電極18aおよび18bを形成する。ゲート電極18a
および18bのそれぞれは、p型不純物がドープされた
領域R1の境界を覆うように(すなわち、領域R1と、
領域R1の外側領域との両方を覆うように)形成され
る。
【0108】領域R1のうち、一対のゲート電極18a
および18bによって覆われる領域がTFTのドープド
チャネル領域となる。また、領域R1の外側の領域のう
ち、一対のゲート電極18aおよび18bによって覆わ
れる領域がTFTのイントリンシックチャネル領域とな
る。ドープドチャネル領域の長さおよびイントリンシッ
クチャネル領域の長さは、ゲート電極の幅や、ゲート電
極と領域R1との位置関係によって決定される。例え
ば、ゲート電極の幅を約1.5μmに設定した場合、ド
ープドチャネルの長さが約0.75μmとなるように、
ゲート電極と領域R1との位置関係が制御される。ま
た、中間領域の長さは、ゲート電極18aおよび18b
間の距離によって決まる。中間領域の長さは、例えば、
約1μmに設定される。
【0109】次に、図9(f)に示すように、ゲート電
極18aおよび18bをマスクとして、領域R1および
領域R1の外側領域を含む第2領域R2(本実施形態で
は、半導体層14の全面)に、P+イオンを5×1012
〜5×1013cm-2程度のドーズ量で注入する(イオン
注入B)。P+イオンに代えてAs+イオンを注入しても
よい。
【0110】この工程において、p型不純物領域である
ドープドチャネル領域72aおよび72b間に、n型の
中間領域22がセルフアライメントで形成される。ま
た、イントリンシックチャネル領域74aおよび74b
の外側に、セルフアライメントでn型低濃度不純物領域
が形成される。
【0111】次に、図10(g)に示すように、ゲート
電極18aおよび18b、中間領域22、およびイント
リンシックチャネル領域74aおよび74bの外側に近
接するn型低濃度不純物領域76aおよび76bを覆う
レジスト82を形成する。レジスト82は、ゲート電極
の端部18eから例えば1.5μm外側まで覆うように
形成される。次に、このレジスト82をマスクとして、
+イオンを5×101 4〜5×1015cm-2のドーズ量
で注入し(イオン注入C)、第1高濃度不純物領域(ソ
ース領域)28aおよび第2高濃度不純物領域(ドレイ
ン領域)28bを形成する。
【0112】このようにして、ソース領域と第1ドープ
ドチャネル領域との間、およびドレイン領域と第2ドー
プドチャネル領域との間において、低濃度不純物領域と
イントリンシックチャネル領域とを有するマルチゲート
型TFT70が完成する。
【0113】なお、上述の実施形態3のTFT70の製
造工程は、図9(c)に示すイオン注入A工程において
マスク42(図4(c)参照)に代えてマスク80を用
いることを除き、他の工程を全て実施形態1のTFT1
0の製造工程と同様にして行なうことができる。
【0114】その後、図10(h)に示すように、実施
形態1と同様の工程によって、ソース領域28a及びド
レイン領域28bと接続されるソース電極(ソース配
線)52およびドレイン電極54を形成する。その後、
図10(g)に示すように、実施形態1と同様の工程に
よって、ITO(インジウム錫酸化物)等から形成され
る画素電極59を形成する。
【0115】このように、イオン注入A〜Cを行なうこ
とによって、TFT70を比較的容易な製造プロセスで
作製することができる。TFT70の半導体層14の各
領域にドープされる不純物を下記表2に示す。
【0116】
【表2】
【0117】上述したように、各イオン注入工程におけ
る注入量(ドーズ量)は、好ましくは、注入Aにおける
注入量(注入量A):1×1011〜5×1012cm-2
注入Bにおける注入量(注入量B):5×1012〜5×
1013cm-2、注入Cにおける注入量(注入量C):5
×1014〜5×1015cm-2であり、好ましくは、注入
量C>注入量B>注入量Aである。
【0118】図11において、各領域においてドープさ
れた不純物の濃度プロファイルを示す。図11(a)に
TFT70の断面を示し、図11(b)に各領域におい
てドープされたn型不純物の濃度(ND)プロファイル
を示し、図11(c)に各領域においてドープされたp
型不純物の濃度(NA)プロファイルを示し、図11
(d)に各領域においてドープされたn型不純物の濃度
とp型不純物の濃度との差(ND−NA)の絶対値(すな
わち、キャリア濃度)を示す。
【0119】図11(b)に示すように、ドープドチャ
ネル領域72a、72bおよびイントリンシックチャネ
ル領域74aおよび74bを除く各領域にn型不純物が
ドープされており、第1および第2低濃度不純物領域7
6a、76b、および中間領域22における不純物濃度
Dは実質的に等しく、第1および第2高濃度不純物領
域28aおよび28bにおける不純物濃度NDはこれよ
りも高い。また、図11(c)に示すように、p型不純
物は、ドープドチャネル領域72aおよび72b、およ
び中間領域22に選択的にドープされており、これらの
領域における不純物濃度NAは実質的に等しい。これに
より、半導体層におけるキャリア濃度(ND−NA)は、
図11(d)に示すように、高濃度不純物領域28aお
よび28bとドープドチャネル領域72aおよび72b
との間において、2段階で低下することになる。
【0120】なお、上記実施形態では、nチャネル型T
FTを説明したが、本発明のTFTは、pチャネル型T
FTであっても良い。pチャネル型TFTの場合は、注
入Aにおいて注入するイオンをP+またはAs+にし、注
入Bおよび注入Cにおいて注入するイオンをB+または
BF2 +にすれば良い。
【0121】(実施形態4)図12を参照しながら実施
形態4のTFT85を説明する。実施形態4のTFT8
5が実施形態3のTFT70と異なる点は、3つのゲー
ト電極18a、18b、18cが設けられていることで
ある。なお、実施形態3のTFT70と実質的に同様の
機能を有する構成要素を同じ参照符号で示し、ここでは
説明を省略する。
【0122】TFT85では、第1高濃度不純物領域
(ソース領域)28aに最も近いチャネル領域(第1ゲ
ート電極18aの下方に設けられるチャネル領域)にお
いて、ドープドチャネル領域72aおよびイントリンシ
ックチャネル領域74aが設けられている。また、第2
高濃度不純物領域(ドレイン領域)28bに最も近いチ
ャネル領域(第2ゲート電極18bの下方に設けられる
チャネル領域)において、ドープドチャネル領域72b
およびイントリンシックチャネル領域74bが設けられ
ている。
【0123】また、中央のゲート電極18cに対応して
設けられたチャネル領域72cには、イントリンシック
チャネル領域が設けられていない。チャネル領域72c
の不純物濃度プロファイルは、ドープドチャネル領域7
2aおよび72bの不純物濃度プロファイルと同様であ
る。
【0124】なお、TFT85も、上記実施形態3のT
FT70の製造方法と同様の方法によって作製すること
ができる。
【0125】
【発明の効果】本発明によれば、TFTのソース−チャ
ネル間及びドレイン−チャネル間のそれぞれにおいて、
異なるキャリア濃度を有する少なくとも2つの領域を設
けることによって、リーク電流を低減できるとともにオ
ン電流を増大させることができる。また、マルチゲート
LDD構造を有する従来のTFTに比べ、サイズを拡大
することなく、また、リーク不良に対する冗長性を損な
うこともない。
【0126】特に、多結晶シリコンを半導体層に用いた
小型・高密度・高精細のTFT液晶表示装置において本
発明の効果は顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1によるTFTが設けられた
アクティブマトリクス基板の模式的な平面図である。
【図2】実施形態1のTFTの模式的な平面図である。
【図3】実施形態1のTFTの模式的な断面図である。
【図4】実施形態1のTFTの製造工程の一例を示す断
面図であり、(a)〜(f)はそれぞれ別の工程を示
す。
【図5】実施形態1のTFTの製造工程の一例を示す断
面図であり、(g)〜(i)はそれぞれ別の工程を示
す。
【図6】実施形態1のTFTにドープされた不純物の濃
度プロファイルを説明するための図であり、(a)はT
FTの断面図を示し、(b)はn型不純物の濃度プロフ
ァイルを示し、(c)はp型不純物の濃度プロファイル
を示し、(d)はキャリア濃度のプロファイルを示す。
【図7】本発明の実施形態2によるTFTの模式的な断
面図である。
【図8】本発明の実施形態3によるTFTの模式的な断
面図である。
【図9】実施形態3のTFTの製造工程の一例を示す断
面図であり、(a)〜(f)はそれぞれ別の工程を示
す。
【図10】実施形態3のTFTの製造工程の一例を示す
断面図であり、(g)〜(i)はそれぞれ別の工程を示
す。
【図11】実施形態3のTFTにドープされた不純物の
濃度プロファイルを説明するための図であり、(a)は
TFTの断面図を示し、(b)はn型不純物の濃度プロ
ファイルを示し、(c)はp型不純物の濃度プロファイ
ルを示し、(d)はキャリア濃度のプロファイルを示
す。
【図12】本発明の実施形態4によるTFTの模式的な
断面図である。
【図13】従来のTFTの模式的な断面図である。
【図14】従来のTFTの製造工程を示す断面図であ
り、(a)〜(g)はそれぞれ別の工程を示す。
【図15】本発明によるアクティブマトリクス型液晶表
示装置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
10 薄膜トランジスタ 12 絶縁性基板 14 半導体層 16 絶縁膜 18a,18b ゲート電極 20a,20b チャネル領域 22 中間領域 24a 第3低濃度不純物領域 24b 第4低濃度不純物領域 26a 第1低濃度不純物領域 26b 第2低濃度不純物領域 28a 第1高濃度不純物領域 28b 第2高濃度不純物領域
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成13年12月26日(2001.12.
26)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【補正内容】
【0025】
【課題を解決するための手段】本発明による薄膜トラン
ジスタは、半導体層と、前記半導体層上に形成された複
数のゲート電極とを有する薄膜トランジスタであって、
前記半導体層は、間隔を開けて設けられ、ソース/ドレ
イン領域として機能する第1導電型の第1高濃度不純物
領域および第1導電型の第2高濃度不純物領域と、前記
第1高濃度不純物領域と第2高濃度不純物領域との間に
位置し、それぞれが前記複数のゲート電極のそれぞれに
対向するように設けられた第2導電型の複数のチャネル
領域と、前記複数のチャネル領域のうち隣接する2つの
チャネル領域の間に設けられた第1導電型の中間領域
と、前記複数のチャネル領域のうち前記第1高濃度不純
物領域の最も近くに位置するチャネル領域である第1チ
ャネル領域と前記第1高濃度不純物領域との間に位置す
る前記第1導電型の第1低濃度不純物領域と、前記第1
低濃度不純物領域とは異なるキャリア濃度を有し、前記
第1低濃度不純物領域と前記第1チャネル領域との間に
位置する前記第1導電型の第3低濃度不純物領域と、前
記複数のチャネル領域のうち前記第2高濃度不純物領域
の最も近くに位置するチャネル領域である第2チャネル
領域と前記第2高濃度不純物領域との間に位置する前記
第1導電型の第2低濃度不純物領域と、前記第2低濃度
不純物領域とは異なるキャリア濃度を有し、前記第2
濃度不純物領域と前記第2チャネル領域との間に位置す
る前記第1導電型の第4低濃度不純物領域とを有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H092 HA04 JA24 JA40 JA41 JA46 KA04 MA08 MA27 MA30 NA12 NA21 NA25 5F110 AA06 AA07 BB01 CC02 DD03 EE09 EE28 EE45 FF02 FF23 FF29 GG02 GG13 GG28 GG29 GG32 GG35 GG45 HJ01 HJ04 HJ07 HJ13 HL05 HM15 NN03 NN22 NN23 NN35 NN72 NN73 PP03 PP10 PP13 PP29 QQ11

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体層と、前記半導体層上に形成され
    た複数のゲート電極とを有する薄膜トランジスタであっ
    て、前記半導体層は、 間隔を開けて設けられ、ソース/ドレイン領域として機
    能する第1導電型の第1高濃度不純物領域および第1導
    電型の第2高濃度不純物領域と、 前記第1高濃度不純物領域と第2高濃度不純物領域との
    間に位置し、それぞれが前記複数のゲート電極のそれぞ
    れに対向するように設けられた第2導電型の複数のチャ
    ネル領域と、 前記複数のチャネル領域のうち隣接する2つのチャネル
    領域の間に設けられた第1導電型の中間領域と、 前記複数のチャネル領域のうち前記第1高濃度不純物領
    域の最も近くに位置するチャネル領域である第1チャネ
    ル領域と前記第1高濃度不純物領域との間に位置する前
    記第1導電型の第1低濃度不純物領域と、 前記第1低濃度不純物領域とは異なるキャリア濃度を有
    し、前記第1低濃度不純物領域と前記第1チャネル領域
    との間に位置する前記第1導電型の第3低濃度不純物領
    域と、 前記複数のチャネル領域のうち前記第2高濃度不純物領
    域の最も近くに位置するチャネル領域である第2チャネ
    ル領域と前記第2高濃度不純物領域との間に位置する前
    記第1導電型の第2低濃度不純物領域と、 前記第3低濃度不純物領域とは異なるキャリア濃度を有
    し、前記第3低濃度不純物領域と前記第2チャネル領域
    との間に位置する前記第1導電型の第4低濃度不純物領
    域とを有する薄膜トランジスタ。
  2. 【請求項2】 各領域のキャリア濃度が、実質的に以下
    のように設定される請求項1に記載の薄膜トランジス
    タ。第1高濃度不純物領域=第2高濃度不純物領域>第
    1低濃度不純物領域=第2低濃度不純物領域>第3低濃
    度不純物領域=第4低濃度不純物領域=中間領域
  3. 【請求項3】 前記半導体層において、前記複数のチャ
    ネル領域、前記中間領域、前記第3低濃度不純物領域、
    および第4低濃度不純物領域には、略同じ濃度を有する
    第2導電型の不純物が選択的にドープされている請求項
    1または2に記載の薄膜トランジスタ。
  4. 【請求項4】 前記第3低濃度不純物領域および第4低
    濃度不純物領域には、前記第2導電型の不純物がドープ
    されており、かつ、前記第1低濃度不純物領域および第
    2低濃度不純物領域にドープされた不純物と同一の第1
    導電型の不純物がドープされている請求項3に記載の薄
    膜トランジスタ。
  5. 【請求項5】 前記第3低濃度不純物領域および第4低
    濃度不純物領域のキャリア濃度と前記第1低濃度不純物
    領域および第2低濃度不純物領域のキャリア濃度との差
    は、前記第3低濃度不純物領域および第4低濃度不純物
    領域にドープされた前記第2導電型の不純物によって生
    じる請求項4に記載の薄膜トランジスタ。
  6. 【請求項6】 前記第1低濃度不純物領域の長さと前記
    第2低濃度不純物領域の長さとが実質的に等しい請求項
    1または2に記載の薄膜トランジスタ。
  7. 【請求項7】 前記第3低濃度不純物領域の長さと前記
    第4低濃度不純物領域の長さとが実質的に等しい請求項
    1または2に記載の薄膜トランジスタ。
  8. 【請求項8】 前記中間領域の長さは、前記第1低濃度
    不純物領域の長さと第3低濃度不純物領域の長さとを足
    した長さ、および前記第2低濃度不純物領域の長さと第
    4低濃度不純物領域の長さとを足した長さよりも短い請
    求項1または2に記載の薄膜トランジスタ。
  9. 【請求項9】 絶縁性基板上に半導体薄膜を形成する工
    程と、 前記半導体薄膜におけるチャネル領域として機能する部
    分を含む第1領域に第1導電型の第1不純物を選択的に
    ドープする工程と、 前記半導体薄膜上において、前記チャネル領域として機
    能する部分を覆うようにゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極を形成した後、前記ゲート電極をマスク
    として、前記第1領域と前記第1領域の外側領域とを含
    む第2領域に、第2導電型の第2不純物をドープする工
    程と、 前記第1領域と前記第2領域とが重なる領域の外側にお
    いて、前記重なる領域と所定間隔離れるように規定され
    た第3領域に第2導電型の第3不純物を選択的にドープ
    し、これにより、ソース領域およびドレイン領域として
    機能し得る領域を形成する工程とを包含する薄膜トラン
    ジスタの製造方法。
  10. 【請求項10】 前記第2不純物のドーズ量は、前記第
    3不純物のドーズ量よりも小さい請求項9に記載の薄膜
    トランジスタの製造方法。
  11. 【請求項11】 半導体層と、前記半導体層上に形成さ
    れた複数のゲート電極とを有する薄膜トランジスタであ
    って、前記半導体層は、 間隔を開けて設けられ、ソース/ドレイン領域として機
    能する第1高濃度不純物領域および第2高濃度不純物領
    域と、 前記第1高濃度不純物領域と第2高濃度不純物領域との
    間に位置し、それぞれが前記複数のゲート電極のそれぞ
    れに対向するように設けられた複数のチャネル領域と、 前記複数のチャネル領域のうち、隣接する2つのチャネ
    ル領域の間に設けられた中間領域と、 前記複数のチャネル領域のうち前記第1高濃度不純物領
    域の最も近くに位置するチャネル領域である第1チャネ
    ル領域と前記第1高濃度不純物領域との間に位置する第
    1低濃度不純物領域と、 前記複数のチャネル領域のうち前記第2高濃度不純物領
    域の最も近くに位置するチャネル領域である第2チャネ
    ル領域と前記第2高濃度不純物領域との間に位置する第
    2低濃度不純物領域とを有し、 前記第1チャネル領域は第1のイントリンシックチャネ
    ル領域を有し、第2チャネル領域は第2のイントリンシ
    ックチャネル領域を有する薄膜トランジスタ。
  12. 【請求項12】 前記第1のイントリンシックチャネル
    領域および第2のイントリンシックチャネルは、前記ゲ
    ート電極によって実質的に覆われている請求項11に記
    載の薄膜トランジスタ。
  13. 【請求項13】 前記第1チャネル領域および第2チャ
    ネル領域のそれぞれは、前記第1のイントリンシックチ
    ャネル領域と前記中間領域との間、および前記第2のイ
    ントリンシックチャネル領域と前記中間領域との間に位
    置するドープドチャネル領域を有している請求項11に
    記載の薄膜トランジスタ。
  14. 【請求項14】 前記第1チャネル領域の前記ドープド
    チャネル領域、前記第2チャネル領域の前記ドープドチ
    ャネル領域、および前記中間領域には、所定の濃度を有
    する第1導電型の不純物が選択的にドープされている請
    求項13に記載の薄膜トランジスタ。
  15. 【請求項15】 前記第1低濃度不純物領域の長さと前
    記第2低濃度不純物領域の長さとが実質的に等しい請求
    項11に記載の薄膜トランジスタ。
  16. 【請求項16】 前記第1のイントリンシックチャネル
    領域の長さと、前記第2のイントリンシックチャネル領
    域の長さとが実質的に等しい請求項11に記載の薄膜ト
    ランジスタ。
  17. 【請求項17】 前記第1のイントリンシックチャネル
    領域および前記第2のイントリンシックチャネル領域の
    長さは、前記中間領域の長さ、前記第1低濃度不純物領
    域の長さ、および第2低濃度不純物領域の長さよりも短
    い請求項11に記載の薄膜トランジスタ。
  18. 【請求項18】 絶縁性基板上に半導体薄膜を形成する
    工程と、 前記半導体薄膜における第1領域に第1導電型の第1不
    純物を選択的にドープする工程と、 前記半導体薄膜上において、前記第1領域および前記第
    1領域の外側領域を覆うゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極を形成した後、前記ゲート電極をマスク
    として、前記第1領域と前記第1領域の外側領域とを含
    む第2領域に、第2導電型の第2不純物をドープする工
    程と、 前記第1領域と、前記ゲート電極によって覆われる領域
    とを含む第3領域の外側において、前記第3領域と所定
    間隔離れるように規定された第4領域に第2導電型の第
    3不純物を選択的にドープする工程とを包含する薄膜ト
    ランジスタの製造方法。
  19. 【請求項19】 請求項1または11に記載の薄膜トラ
    ンジスタ、前記薄膜トランジスタの第1高濃度不純物領
    域と電気的に接続される信号配線、前記ゲート電極に電
    気的に接続されるゲート配線、および前記薄膜トランジ
    スタの第2高濃度不純物領域と電気的に接続される画素
    電極が形成された基板と、 前記画素電極の電位に応じて光学状態を変化させる液晶
    層とを備えるアクティブマトリクス型液晶表示装置。
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