JP2005347683A - Method of forming drain lightly doped in thin film transistor - Google Patents
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Description
本発明はトランジスタデバイスに関し、そして特に薄膜トランジスタの中に軽くドープされたドレーン領域を作るための方法に関する。 The present invention relates to transistor devices, and in particular to a method for making lightly doped drain regions in thin film transistors.
一般に、TFT−LCDは上に薄膜トランジスタ及び画素電極が形成されたボトムプレートと、上にカラーフィルタが形成されたトッププレートよりなる。 Generally, a TFT-LCD includes a bottom plate on which a thin film transistor and a pixel electrode are formed, and a top plate on which a color filter is formed.
液晶分子が、トッププレートとボトムプレートとの間に満たされる。作動中、各画素ユニットのスイッチ要素であるTFTへ信号電圧が印加される。 Liquid crystal molecules are filled between the top plate and the bottom plate. During operation, a signal voltage is applied to the TFT which is a switch element of each pixel unit.
TFTは信号電圧を受け取り、そしてイメージ情報を伝えるデーター電圧を対応する画素電極へ、そしてTFTを介して液晶へ印加できるようにオンへ転ずる。 The TFT receives the signal voltage and turns on so that the data voltage carrying the image information can be applied to the corresponding pixel electrode and to the liquid crystal via the TFT.
データー電圧がTFTへ印加される時、液晶分子の配向が変えられ、それによって光学的性質を変えて、そしてイメージをディスプレーする。 When a data voltage is applied to the TFT, the orientation of the liquid crystal molecules is changed, thereby changing the optical properties and displaying the image.
図1は、典型的な薄膜トランジスタの構造を示す。活性化領域104はポリシリコンの薄膜によって形成されており、そしてガラス基板100を覆って堆積されているパターン化されたフォトレジスト層(図の中では示さず)によって区画される。
FIG. 1 shows a typical thin film transistor structure. The
次に、他のパターン化されたフォトレジスト層(やはり、図の中では示さず)は基板100を覆って、かつ部分的に活性化領域104の上に形成される。
Next, another patterned photoresist layer (also not shown in the figure) is formed over the
次に、活性化領域104の中にソース/ドレーン構造112を形成するために、マスクとしてこのフォトレジストを用いてイオン注入プロセスが実施される。
Next, an ion implantation process is performed using this photoresist as a mask to form the source /
絶縁層106をゲート電極誘電層として役立たせるために、活性化領域104及びガラス基板100を覆って形成される。
In order to make the
次に金属層108が、絶縁層106の上に形成される。そして、パターン化されたフォトレジスト層110が、図2に示されるようなゲート構造122を区画するように金属層108を覆って形成される。
Next, a
図2において、ソース/ドレーン構造112に隣接した付加的な軽くドープされた領域が、トランジスタが“オフ”の状態にある間、電流の漏れを減らすためと、そして熱イオン電子効果およびパンチスルー現象を回避するために活性化領域104の中に形成される。
In FIG. 2, an additional lightly doped region adjacent to the source /
付加的なイオンの注入プロセスは、軽くドープドレーン116と名付けられた軽くドープされたドレーン領域を形成するためにマスクとしてこのゲート構造を用いて実行される。
An additional ion implantation process is performed using this gate structure as a mask to form a lightly doped drain region designated lightly doped
先行技術によれば、ソース/ドレーン構造112及び軽くドープされたドレーン116を形成するために、それぞれに少なくとも一つのマスクが必要とされる。
According to the prior art, at least one mask is required for each to form the source /
もし、露光プロセス中にミスアライメントが生じると、2つの軽いドープされたドレーン116は異なる幅を有する結果となるであろう。たとえ、たった1つの軽いドープドレーン116が活性化領域104の中に形成されたとしても、そのようなミスアライメントはトランジスタの電気的な特性をシフトする構造を生成する。
If misalignment occurs during the exposure process, the two lightly doped
従って、上記問題を解決するための製造方法が必要とされる。 Therefore, a manufacturing method for solving the above problem is required.
本発明の主な目的は、薄膜トランジスタの製造方法を提供することである。傾斜した平面を備えたゲート電極が軽くドープされたドレーンを形成するために使用され、それはフォトリソグラフィーを用いることを排除し、そして、それによってミスアライメントの確率を減らす。 The main object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor. A gate electrode with an inclined plane is used to form a lightly doped drain, which eliminates the use of photolithography and thereby reduces the probability of misalignment.
本発明の他の目的は、薄膜トランジスタ液晶ディスプレーの高歩留り製造方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a high yield manufacturing method of a thin film transistor liquid crystal display.
前述の目的に従い、本発明は軽ドープされたドレーンを形成するための方法を開示する。 In accordance with the foregoing objectives, the present invention discloses a method for forming a lightly doped drain.
本方法は、以下のステップよりなる。最初に活性化層が基板上に形成される。絶縁層が活性化層上に形成される。傾斜した平面を備えたゲート電極が絶縁層上に形成される。 The method comprises the following steps. First, an activation layer is formed on the substrate. An insulating layer is formed on the activation layer. A gate electrode having an inclined plane is formed on the insulating layer.
このゲート電極を形成するために等方性湿式エッチングプロセスが金属層に実施される。そして、このゲート電極をマスクとして使用して活性化層の中にドープされた領域を形成するためにイオン注入プロセスが実施される。 An isotropic wet etching process is performed on the metal layer to form this gate electrode. An ion implantation process is then performed to form a doped region in the activation layer using the gate electrode as a mask.
ゲート電極によって露出された活性化層の中の領域は、ソース/ドレーン電極を形成するために重くドープされる。ゲート電極の傾斜した平面の下にある活性化層の中の領域は、軽くドープされたドレーンを形成するために軽くドープされる。パシベーション層がゲート電極及び絶縁層の上に形成される。最後にソース/ドレーン電極の頂面を露出させるためにコンタクトホ−ルがパシベーション層中に形成される。 The region in the activation layer exposed by the gate electrode is heavily doped to form the source / drain electrode. The region in the activation layer below the inclined plane of the gate electrode is lightly doped to form a lightly doped drain. A passivation layer is formed on the gate electrode and the insulating layer. Finally, a contact hole is formed in the passivation layer to expose the top surface of the source / drain electrode.
この発明の前述した側面および付随する多くの利点は、添付図面とあわせて以下の詳細を参照することによってもっと容易に認識され、より良く理解されるであろう。 The foregoing aspects and many of the attendant advantages of this invention will be more readily appreciated and better understood by reference to the following details, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:
本発明の精神および範囲を制限することなく、本発明が提案する方法は、薄膜トランジスタの中に軽くドープされたドレーンを形成する一つの好ましい具体例として描かれている。 Without limiting the spirit and scope of the present invention, the method proposed by the present invention is depicted as one preferred embodiment for forming a lightly doped drain in a thin film transistor.
当業者は本具体例を認識した上で、ソース/ドレーン電極および軽くドープされた電極の形成において必然的に伴う異なるフォトリソグラフィー工程に帰すべきミスアライメントを減少させるために、本発明をあらゆる種類のTFT装置に適用することができる。 Those of ordinary skill in the art will recognize this embodiment, and to reduce the misalignment that must be attributed to the different photolithography steps that are necessarily involved in the formation of source / drain electrodes and lightly doped electrodes, It can be applied to a TFT device.
異なるフォトリソグラフィー工程は、しばしばソース/ドレーン電極と軽くドープされたドレーンとの間に重複を生じさせ、電気的な特性をシフトさせる。 Different photolithography processes often cause overlap between the source / drain electrodes and the lightly doped drain, shifting the electrical properties.
以下の節では、本発明の製造方法が述べられる。本発明の使用は、以下に続く具体例によって制限されるものではない。 In the following section, the production method of the present invention is described. The use of the present invention is not limited by the specific examples that follow.
図3に、透明な絶縁基板が描かれており、それはガラス、石英等から構成されている。この好ましい具体例においては、透明な絶縁基板はガラス基板300である。
FIG. 3 shows a transparent insulating substrate, which is made of glass, quartz or the like. In this preferred embodiment, the transparent insulating substrate is a
次に、非晶質シリコン層がガラス基板300の上に形成される。焼鈍工程は、非晶質シリコン層をポリシリコン層へ転換するために実施される。
Next, an amorphous silicon layer is formed on the
次に、パターン化されたフォトレジスト層(この図の中では示さず)は、ポリシリコン層の上に形成される。エッチング工程は、基板300上に活性化層304を形成するために、マスクとしてパターン化されたフォトレジスト層を用いてポリシリコン層に実施される。
Next, a patterned photoresist layer (not shown in this figure) is formed over the polysilicon layer. An etching process is performed on the polysilicon layer using a patterned photoresist layer as a mask to form an
最後に、パターン化されたフォトレジスト層は取り除かれる。 Finally, the patterned photoresist layer is removed.
図4において、絶縁層306がゲート絶縁層として役立たせるために、活性化領域304を覆って形成される。好ましい具体例においては、絶縁層は酸化シリコンより構成される。この酸化シリコンの層は、プラズマ増強化学蒸着法(DECVD)により形成させることができる。
In FIG. 4, an
次に、金属層320は絶縁層306を覆って形成される。好ましい具体例では、金属層320はスパッタリングによって形成させることができる。典型的には、金属層320の材料はクロム(Cr)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(CU)および種々の合金よりなる群から選ぶことができる。
Next, the
そして、パターン化されたフォトレジスト層310は、ゲート電極構造を区画するために金属層320の上に形成される。
A patterned
等方性のエッチング工程は、ゲート電極構造を形成するために、マスクとしてパターン化されたフォトレジスト層310を用いて金属層320に実施される。
An isotropic etching process is performed on the
本発明の好ましい具体例においては、この層はHClおよびHNO3 の溶液、またはHClおよびFeCl2 の溶液を用いて湿式エッチングされる。 In a preferred embodiment of the invention, this layer is wet etched using a solution of HCl and HNO 3 or a solution of HCl and FeCl 2 .
金属層320のあらゆる位置が等しくエッチングされるから、フォトレジスト層310の下にある金属層320もまた、図5の中に示されるように傾斜した平面322Aを備えたゲート電極を形成するようにエッチングされる。
Since every location of the
次に、フォトレジスト層310は取り除かれる。ゲート電極の傾斜した平面322Aの傾斜角度は、エッチャントの比を修正することによりコントロールすることができることが注目される。
Next, the
図6において、P型またはN型のイオン注入が、活性化領域304の中に4つのドープされた領域314A,312A,314Bおよび312Bを形成するために、矢印方向324に従って実施される。
In FIG. 6, P-type or N-type ion implantation is performed in accordance with
ゲート電極322によって露出させられたドープ領域314Aおよび314Bは、ソース/ドレーン電極を形成するために重くドープされる。好ましい具体例においては、ドープ領域314Aおよび314Bのドープされた極性はN+ であるが、しかし傾斜した平面322Aは部分的にイオン注入に抵抗することができる。
従って、ゲート電極の傾斜した平面322Aの下にあるドープ領域312Aおよび312Bは、軽くドープされた領域を形成するように軽くドープされる。好ましい具体例においては、ドープ領域312Aおよび312Bのドープされた極性はN- である。
Accordingly, doped
ドープ領域312Aおよび312Bの幅は、ゲート電極322の傾斜した平面322Aに関係する。
The widths of
換言すれば、本発明は傾斜した平面322Aの幾何学形状を変化させることによって間接的にコントロールすることができる。
In other words, the present invention can be indirectly controlled by changing the geometric shape of the
ゲート上の絶縁層306の下にあり、そして4つのドープされた領域314A,312A,314Bおよび312Bの中に囲まれた領域は、薄膜トランジスタ構造のチャンネルである。
The region below the insulating
次に、図7において、パシベーション層328がゲート電極322、4つのドープ領域314A,312A,314B及び312Bおよび絶縁層306の上に形成される。
Next, in FIG. 7, a
パシベーション層328は、酸化物、窒化物および酸化窒化物よりなる群から選ぶことができる。好ましい具体例においては、2000から4000オングストロームの厚みを有する酸化物層を約330℃において化学蒸着法を用いることによって形成させることができる。
The
酸化または窒化シリコン層を形成するための反応ガスは、SiH4 ,NH3 ,N2 およびN2 Oであってよい。 The reactive gas for forming the oxidized or silicon nitride layer may be SiH 4 , NH 3 , N 2 and N 2 O.
次に、ドープされた領域314Aおよび314Bの頂面を露出させるためのコンタクトホール330をパシベーション層328および絶縁層306の上に形成するためにエッチング工程が実施される。
Next, an etching process is performed to form a
次に、ドープされた領域314Aおよび314Bへ電気的に接続するために、透明な伝導層326がパシベーション層328およびドープ領域314Aおよび314Bの露出された頂面の上に形成される。
Next, a transparent
好ましい具体例において、透明な伝導層326として役立つインジウム・スズ酸化物層326は、約25℃の温度でスパッタリングにより形成される。
In a preferred embodiment, the indium
以上のように、図5および6を参照して、傾斜した平面を備えたゲート電極は、本発明による軽くドープされたドレーンを形成するためのマスクとして役立たせるために使用される。 As described above, with reference to FIGS. 5 and 6, a gate electrode with an inclined plane is used to serve as a mask for forming a lightly doped drain according to the present invention.
換言すれば、軽くドープされたドレーンを形成するために、追加のフォトリソグラフィステップは必要でない。 In other words, no additional photolithography steps are required to form a lightly doped drain.
従って、ミスアライメントを減らすことができる。さらに、軽くドープされたドレーンの幅は、ゲート電極の傾斜した平面に関係する。 Therefore, misalignment can be reduced. Furthermore, the width of the lightly doped drain is related to the inclined plane of the gate electrode.
換言すれば、軽くドープされたドレーンの幅は、傾斜した平面の幾何学形状を変化させることによって容易にコントロールすることができる。 In other words, the width of the lightly doped drain can be easily controlled by changing the geometry of the inclined plane.
本技術分野における当業者によって理解され得るように、本発明の上記の好ましい具体例は、本発明を制限するものというよりは、むしろ本発明を例証する。 As can be appreciated by one skilled in the art, the above preferred embodiments of the present invention illustrate the invention rather than limit it.
特許請求の範囲の精神および範囲の中に含まれる種々の修飾および類似の構成を包含することが意図され、その範囲はすべてのそのような修飾および類似の構造を包含するように、可能な限り最も広い解釈に従うべきである。 It is intended to encompass various modifications and similar arrangements included within the spirit and scope of the claims, and the scope is intended to cover all such modifications and similar structures as much as possible. The broadest interpretation should be followed.
本発明の好ましい具体例が例示され述べられたが、本発明の精神および範囲から離れることなくその中で種々の変更がなされ得ることが認められるであろう。 While preferred embodiments of the invention have been illustrated and described, it will be appreciated that various changes can be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.
Claims (3)
前記絶縁層上に金属層を形成するステップと;
前記金属層上にパターン化されたフォトレジスト層を形成するステップと;
マスクとして前記パターン化されたフォトレジスト層を用いて傾斜した平面を備えたゲート電極構造を形成するために、前記金属層に等方エッチングを実施するステップと;
前記パターン化されたフォトレジスト層を取り除くステップと;そして
マスクとして前記パターン化されたゲート電極構造を用いてソース/ドレーン電極構造および軽くドープされたドレーンを形成するように前記活性化層中へイオン注入を行なうステップであって、前記軽くドープされたドレーンは前記ゲート電極構造の傾斜した平面の下に配置されているステップ;
を備えている方法。 A method for forming a lightly doped region over a substrate, wherein an activation layer is disposed on the substrate, and an insulating layer is disposed on the activation layer, The method is:
Forming a metal layer on the insulating layer;
Forming a patterned photoresist layer on the metal layer;
Performing isotropic etching on the metal layer to form a gate electrode structure with an inclined plane using the patterned photoresist layer as a mask;
Removing the patterned photoresist layer; and ions into the activation layer to form a source / drain electrode structure and a lightly doped drain using the patterned gate electrode structure as a mask. Performing an implantation, wherein the lightly doped drain is disposed below an inclined plane of the gate electrode structure;
A method comprising:
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CN112599606A (en) * | 2020-12-15 | 2021-04-02 | 合肥维信诺科技有限公司 | Thin film transistor, manufacturing method thereof, display panel and display device |
-
2004
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