JP2008147516A - 薄膜トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】写真製版工程を増やすことなく、ポリシリコン層と配線層とを安定して低抵抗で接続した薄膜トランジスタを提供する。
【解決手段】本発明の一態様にかかる薄膜トランジスタは、基板1上に形成され、チャネル領域、ソース領域、ドレイン領域を有するポリシリコン層3と、ポリシリコン層3の上層に形成され、ソース領域及びドレイン領域の少なくとも一部を覆う導電層4と、少なくともポリシリコン層3を含む領域を覆う領域に形成される層間絶縁膜7と、層間絶縁膜7を貫通し、導電層4が露出する深さで形成されるコンタクトホール8と、コンタクトホール8の壁面に沿って形成される配線層9とを備えるものである。
【選択図】図1

Description

本発明にかかる薄膜トランジスタ及びその製造方法は、ガラス基板等の絶縁基板上に形成される低温ポリシリコンから成る薄膜トランジスタとその製造方法に関する。
液晶表示装置等の表示装置では、画素のスイッチング素子としてガラス基板等の絶縁基板上に形成された薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)が使用されている。特に低温ポリシリコンで薄膜トランジスタを形成すると画素スイッチング素子に限らず、表示装置を駆動させる回路を同時に形成することが可能となる。これによって、外付けIC(Integrated Circuit)などに頼っていた機能を表示装置に内蔵することが可能になり、信頼性の向上と低コスト化が可能になってきた。
薄膜トランジスタの構造の一例が特許文献1(以下、従来例と称す)に開示されている。従来例にかかる薄膜トランジスタの断面図を図17に示す。図17に示すように従来例にかかる薄膜トランジスタは、半導体層となるポリシリコン層101を有する。ポリシリコン層101は、不純物を含んだ導電性のソース領域104、ドレイン領域106が形成される。また、これらの領域に挟まれたポリシリコン層101には、チャネル領域103が形成される。チャネル領域103を覆うようにゲート絶縁膜111が形成される。チャネル領域103のゲート絶縁膜111上にはアルミニウム層112、アルミナ層113、金属層114、陽極酸化物層115から成るゲート電極110が形成される。これらを覆うように層間絶縁膜102が形成されており、ソース領域104とドレイン領域106の上層に位置する層間絶縁膜102にはそれぞれコンタクトホールが形成される。このコンタクトホールを介してソース電極108、ドレイン電極109がポリシリコン層101のソース領域104、ドレイン領域106とそれぞれ電気的に接続されている。ここで、従来例に記載された薄膜トランジスタは、ソース領域104及びドレイン領域106の表面がシリサイド化(領域105及び領域107)されており、このシリサイド層にソース電極108及びドレイン電極109が接続される。
一般的に、ソース領域及びドレイン領域は低抵抗であることが望ましい。そのため、ポリシリコン層にボロンあるいはリンなどの不純物を導入してポリシリコン層の抵抗を小さくする。しかしながら、このようなポリシリコン層であっても、そのシート抵抗は数k〜数10kΩ/□程度であり、金属膜に比べると抵抗値が非常に高い。そこで、従来例では、ソース領域104及びドレイン領域106の表面をシリサイド化することで、このソース領域104及びドレイン領域106の抵抗値を小さくしている。
特開平11−261076号公報
しかしながら、従来例にかかる薄膜トランジスタのシリサイド層(領域105及び領域107)は非常に薄いため、コンタクトホールを形成する工程におけるドライエッチングでこのシリサイド層が削れ、その削れ量によってソース領域104及びドレイン領域106とソース電極108及びドレイン電極109とのコンタクト抵抗値がばらつく問題があった。
本発明は、上記のような事情を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、写真製版工程を増やすことなく、ソース領域及びドレイン領域とソース電極及びドレイン電極との接続部分を低抵抗化する。さらに、この接続部分のコンタクト抵抗値を安定させることを目的としている。
本発明の第1の態様にかかる薄膜トランジスタは、基板上に形成され、チャネル領域、ソース領域、ドレイン領域を有するポリシリコン層と、前記ポリシリコン層の上層に形成され、前記ソース領域及び前記ドレイン領域の少なくとも一部を覆う導電層と、少なくとも前記ポリシリコン層を含む領域を覆う領域に形成される層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を貫通し、前記導電層が露出する深さで形成されるコンタクトホールと、前記コンタクトホールの壁面に沿って形成される配線層とを備えるものである。
本発明にかかる第2の態様にかかる薄膜トランジスタの製造方法は、チャネル領域、ソース領域、ドレイン領域を有するポリシリコン層が基板上に形成される薄膜トランジスタの製造方法であって、前記ポリシリコン層の上層に導電層を成長させる工程と、前記導電層の上層に、前記ポリシリコン層の外周形状に応じてパターニングされ、前記ソース領域及び前記ドレイン領域が位置する領域の膜厚がその他の領域よりも厚いフォトレジスト膜を形成する工程と、前記フォトレジスト膜を用いて前記ポリシリコン層を形成する工程と、前記フォトレジスト膜のうち膜厚が薄い部分がなくなる程度に前記フォトレジスト膜を除去する工程と、膜厚が薄い部分が除去された前記ポリシリコン層を用いて前記導電層を形成する工程とを備えるものである。
本発明によれば、写真製版工程を増やすことなく、ポリシリコン層と配線層とを安定して低抵抗で接続した薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することができる。
以下に、本発明を適用可能な実施の形態を説明する。以下の説明は、本発明の実施の形態についてのものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
実施の形態1
以下では、図面を参照して本発明の実施の態様について説明する。図1に本実施の形態にかかる薄膜トランジスタ(以下、TFT素子と称す)の平面模式図を示す。図1に示すように、本実施の形態にかかるTFT素子は、ソース領域、ドレイン領域、チャネル領域を有している。ソース領域とドレイン領域はポリシリコン層3に形成される領域である。また、チャネル領域は、ゲート電極6の下層に位置するポリシリコン層3に形成される。
ソース領域及びドレイン領域が形成されるポリシリコン層3のパターンの内側には、導電層4がそれぞれ形成されている。導電層4は、分離して形成される複数の島状領域として形成される。そして、複数の島状領域として形成された導電層4の面積の合計は、ポリシリコン層3の面積の合計よりも小さい。また、導電層4の端部は、ポリシリコン層3の端部よりも内側に形成される。この導電層4のパターンの内側には、コンタクトホール8a、8bがそれぞれ形成されている。ここで、図1に示す平面模式図において、A−A'にて示される線に沿ったTFT素子の断面図を図2に示す。
図2に示すように、本実施の形態にかかるTFT素子は、ガラス基板1上にSiN膜やSiO2膜といったバリア層2を成膜して、このバリア層2の上層に形成される。バリア層2はガラス基板1からのNaなどの可動イオンがポリシリコン膜へ拡散することを防止する役目を果たしている。ソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域が形成されるポリシリコン層3は、バリア層2の上層に形成されている。ソース領域とドレイン領域となるポリシリコン層3表面上には導電層4が形成されている。本実施の形態では、導電層4はモリブデン(Mo)膜とし膜厚は20nmとする。また、導電層4の端部はポリシリコン層3の端部よりも内側に形成される。また、ポリシリコン層3の端部は、ポリシリコン層3の底面と側壁とから成るテーパー角度θ1が30°乃至40°となる。これによって、形成されるトランジスタは、良好なId/Vg特性とハンプ特性のないトランジスタ特性を備えることが可能である。また、導電層4の底部と端部とから成るテーパー角度θ2は、ポリシリコン層3のテーパー角度θ1よりも小さく、本実施の形態のテーパー角度θ2は、10°乃至20°である。
また、導電層4とポリシリコン層3との界面には、導電層4の成膜時にポリシリコン層3の表面がシリサイド化して、例えばシリサイド(MoSi)層4'が2nm程度と極薄く形成される。
これらポリシリコン層3と導電層4を覆うようにゲート絶縁膜5が形成されている。さらにチャネル領域のゲート絶縁膜5上にはゲート電極6が形成される。ゲート絶縁膜5及びゲート電極6の上層には、これらを覆うように層間絶縁膜7が形成されている。ソース領域とドレイン領域とが位置する領域に形成された導電層4の上層に形成されるゲート絶縁膜5及び層間絶縁膜7にはそれぞれコンタクトホール8a、8b(以下場合に応じて、これらをまとめてコンタクトホール8aと称す)が形成される。このコンタクトホール8a、8bは、ゲート絶縁膜5及び層間絶縁膜7を貫通して、導電層4の表面が露出するように形成される。なお、導電層4の面積は、コンタクトホール8の直径よりも大きくしている。これによって、製造工程においてコンタクトホールの位置決めに高い精度が必要なくなり、より簡単に導電層4と配線9との高い接触精度を得ることが可能である。なお、ゲート電極6上のコンタクトホール8c(不図示)は、ゲート電極6表面まで層間絶縁膜7を貫通して形成される。
ソース領域とドレイン領域に位置するコンタクトホール8a、8bの壁面に沿ってソース電極9a及びドレイン電極9bがそれぞれ形成される。ソース電極9a及びドレイン電極9bは、コンタクトホール8a、8b及び導電層4を介してポリシリコン層3のソース領域、ドレイン領域と電気的に接続される。なお、ソース電極9a及びドレイン電極9bは、コンタクトホール8a、8bの開口部付近の層間絶縁膜7の上層にも形成される。そして、層間絶縁膜7、コンタクトホール8、ソース電極9a及びドレイン電極9bを覆うように絶縁膜10が形成される。
次に、本実施の形態にかかるTFT素子の製造方法について説明する。以下の説明では、TFT素子の製造工程毎の断面図を図3乃至図14に示し、これらの図を参照して製造工程毎に製造方法を説明する。
まず、第1の工程完了後のTFT素子の断面図を図3に示す。第1の工程では、ガラス基板1上にSiN膜やSiO2膜といったバリア層2とポリシリコン層3となる非晶質シリコンをCVD(Chemical Vapor Deposition)で連続成膜する。これにより大気雰囲気に存在するボロンなどの汚染物質がポリシリコン層3の表面に取り込まれるのを防止する。なお、非晶質シリコンをガラス基板上に成膜した後にガラス基板を高温環境に置き、非晶質シリコンをアニールすることが望ましい。これは、CVDで成膜される膜が多量の水素を含有しており、後の結晶化アニール時に発生するアブレーションを抑制するためである。非晶質シリコンを大気暴露すると表面には自然酸化膜が形成される。これをフッ酸でエッチングをして除去する。続いて、非晶質シリコンに対して結晶化アニールを行う。結晶化アニールは、窒素ガスを非晶質シリコンに吹き付けながらエキシマレーザー光を照射することで行われる。この結晶化アニールによって、非晶質シリコンはポリシリコン層3となる。なお、窒素ガスを吹き付けながらエキシマレーザー光を照射することで、結晶粒界で発生する突起高さを抑え、ポリシリコン層3表面の平均粗さを5nm以下に抑えることが可能である。
第2の工程完了後のTFT素子の断面図を図4に示す。第2の工程では、まずフッ酸を用いてポリシリコン層3の表面の自然酸化膜を除去する。その後、ポリシリコン層3の上層に導電層4を成膜する。本実施の形態では、スパッタ法を用いてMo膜を20nmの膜厚で形成する。このときポリシリコン層3と導電層4と界面にはMoSiなどのシリサイド層4'が2nm程度形成される。
第3の工程完了後のTFT素子の断面図を図5に示す。第3の工程では、TFT素子となるポリシリコン層3及び導電層4の形状に応じたフォトレジストを形成する。フォトレジストは、図5に示すように、ポリシリコン層3の外周形状に合わせた形状となっている。また、フォトレジストは、膜厚が異なる領域を有している。フォトレジストのうち膜厚が厚い部分の形状は、導電層4あるいはソース領域及びドレイン領域の上層に位置する領域であって、その後の工程におけるエッチングの度合いを考慮して設定される。一方、フォトレジストのうち膜厚が薄い部分の膜厚は、その後の好悪邸におけるエッチングによって、膜厚が厚い部分のフォトレジストをどの程度残すかを考慮して設定される。
このように厚みの異なるフォトレジストは、ハーフ露光技術を用いて1回の写真製版工程によって形成することが可能である。ハーフ露光技術では、ハーフトーンマスクを用いる。ハーフトーンマスクとは、ポジ型フォトレジストの場合、フォトレジストが不要な部分は透明なマスクとし、厚い膜厚でフォトレジストを残す部分は不透明なマスクとし、薄い膜厚でフォトレジストを残す部分は半透明なマスクとなるマスクである。ハーフ露光技術では、このようなハーフトーンマスクを用いて領域毎の光量を制御することで、所望の外周形状で、膜厚の異なる部分を有するフォトレジストを1回の写真製版工程によって形成することが可能である。また、このように形成されたフォトレジストを用いることで、フォトレジストの外周形状に応じた外周形状を有する下層パターンと、下層パターンとは異なる外周形状を有する上層パターンを1枚のマスクと1回の写真製版工程で形成することが可能である。このときの下層パターンの外周形状は、膜厚の厚い部分のフォトレジストの形状に応じたものとなる。
第4の工程完了後のTFT素子の断面図を図6に示す。第4の工程では、第3の工程で形成したフォトレジストをエッチングマスクとして、導電層4、シリサイド層4'及びポリシリコン層3をエッチングする。ここで、導電層4のパターンはポリシリコン層3の所望パターンと同じパターンになる。その後、CF4とO2を混合したガスによってポリシリコン層3をドライエッチングする。O2が混合されていることでフォトレジストを後退させながらエッチングすることからポリシリコン層3の側壁はテーパー形状を有するものとなる。また、導電層4がMo膜であることから導電層4もエッチングされる。従って、導電層4は、ポリシリコン層3から突出すような形状にはならず、ポリシリコン層3とほぼ同じようなテーパー形状を有する側壁となる。以上のことからO2流量によってポリシリコン層3のテーパー角度を制御することが可能である。特に、チャネル領域はポリシリコン層3のテーパー角度を30°乃至40°となるように制御する。また、ハーフ露光されたフォトレジストの形状はテーパー角度が小さくなるが、30°以下にはならないようにハーフトーンプロセスで制御する。
第5の工程完了後のTFT素子の断面図を図7に示す。第5の工程では、フォトレジストの膜厚が薄い部分が完全になくなる程度にアッシング処理を行い、これによって先のフォトレジスト膜厚の厚い部分であるソース領域とドレイン領域のみが残るようにする。このとき、フォトレジストは、側壁部分もアッシングされるため、側壁が後退する。これによって、フォトレジストの面積は小さくなる。そして、残ったフォトレジストをマスクとして導電層4のエッチングを行う。この場合のエッチングは、ウエットエッチングで行い、導電層4のテーパー角度は20°程度となる。以上によって、ソース領域とドレイン領域の導電層4のパターンは、アッシング前のフォトレジストのパターンよりもアッシングによるフォトレジスト後退分とウエットエッチングによるサイドエッチング分だけ面積が小さくなる。
第6の工程完了後のTFT素子の断面図を図8に示す。第6の工程では、第5の工程で使用したフォトレジスト及び第5の工程後に残っているシリサイド層4'を除去する。第6の工程のエッチングでは、フッ素系のエッチングガス(例えば、CF4)を用いる。そして、ポリシリコン層3の表面を削る。本実施の形態では、このときの削れ量を10nm以下とした。
第7の工程完了後のTFT素子の断面図を図9に示す。第7の工程では、ポリシリコン層3と導電層4を覆うようにゲート絶縁膜5を成膜する。本実施の形態では、ゲート絶縁膜5としてSiO2膜をCVDによって形成する。また、本実施の形態では、ゲート絶縁膜5の膜厚は70nm乃至100nmとした。
第8の工程完了後のTFT素子の断面図を図10に示す。第8の工程では、まず、ゲート電極6となる導電膜を例えばMo膜で膜厚が20nmとなるように成膜する。そして、ゲート電極6の外形形状に合わせて、写真製版工程によってフォトレジストを所望のパターンで形成し、それをマスクとしてエッチングを行う。これによって、ゲート電極6は図10のように形成される。
第9の工程完了後のTFT素子の断面図を図11に示す。第9の工程では、PMOS特性のTFT素子を形成する場合、イオン注入でボロンの不純物をゲート絶縁膜5越しにポリシリコン層3に対して注入する。ポリシリコン層3のチャネル領域ではゲート電極6の導電膜がマスクとなるため、この領域のポリシリコン層3には不純物が導入されない。ソース領域とドレイン領域には導電層4があるが非常に薄いため、不純物は導電層4を突き抜けポリシリコン層3に注入される。一方、NMOS特性のTFT素子を形成する場合は、リンをボロンと同様にポリシリコン層3に注入する。導電層4の下にも不純物を注入することで、チャネル領域とドレイン領域間、チャネル領域とドレイン領域間の部分で確実なオーミック特性を得ることが可能である。また、TFT素子の信頼性の面から、TFT素子はLDD(Lightly Doped Drain)構造であることが望ましい。LDD構造は、ゲート電極6の幅を変えることで高濃度のリンと低濃度のリンが導入される領域を打ち分けることで形成できる。
本実施の形態では、ボロンであれば70keVの電界強度でドーズ量を1E15/cm程度、リンであれば70keV、2E15/cm程度でイオン注入を行う。また、本実施の形態では、導電層4の膜厚は20nmとしたがこの条件であれば25nm程度まで問題ない。これら評価にはSIMSを使い、膜中の不純物濃度プロファイルの確認を行った。ここで、本実施の形態におけるボロン及びリンの濃度プロファイルを図15、16に示す。
また、PMOSとNMOSとが混在するようなCMOS構造のTFT素子が必要な場合、PMOS用のゲート電極とNMOS用のゲート電極とを2回に分けて形成することでこのような構造を実現可能である。
第10の工程完了後のTFT素子の断面図を図12に示す。第10の工程では、少なくともポリシリコン層3を含む領域を覆うように層間絶縁膜7を500−1000nm程度の膜厚で成膜する。なお、層間絶縁膜7は、ゲート電極6及び導電層4の上層に形成されるゲート絶縁膜5の上層に形成される。また、層間絶縁膜7は、その後に形成される配線9とゲート電極6との間のクロス容量を小さくする目的から層間絶縁膜7がSiO2の場合、500nm以上堆積させることが好ましい。
第11の工程完了後のTFT素子の断面図を図13に示す。第11の工程では、導電層4の上部にコンタクトホール8a、8bを形成する。例えば、コンタクトホール8aはソース領域上に位置するように形成され、コンタクトホール8bはドレイン領域上に位置するように形成される。これらコンタクトホール8は、層間絶縁膜7の表面から、層間絶縁膜7及びゲート絶縁膜5を貫通し、導電層4が露出する深さで形成される。コンタクトホール8は、写真製版工程によってフォトレジストをコンタクトホールの開口部分に相当する領域に開口を設け、層間絶縁膜7及びゲート絶縁膜5をエッチングすることで形成される。なお、図示しないが、ゲート電極6へのコンタクトホール8cもコンタクトホール8a、8bと同様にゲート電極6上に形成される。
第12の工程完了後のTFT素子の断面図を図14に示す。第12の工程では、第11の工程で形成したコンタクトホール8の壁面に沿って配線9を形成する。ここでは、コンタクトホール8aに形成される配線9をソース電極9aと称し、コンタクトホール8bに形成される配線9をドレイン電極9bと称す。本実施の形態では、配線9として使用される導電膜にMo/Al/Moの積層構造を用いる。なお、この導電膜は、Mo、Cr、W、Al、Taやこれを主成分とする合金膜であればよい。配線9は、スパッタ法を用いて形成され、例えばAl膜の膜厚が200−400nm、Al膜に挟まれる領域に形成されるMo膜の膜厚が50−150nmとする。その後、写真製版工程を用いてフォトレジストを形成する。フォトレジストは、コンタクトホール8及びコンタクトホール8の開口部近傍に配線9が残るように形成する。そして、SF6とO2の混合ガス及びCl2とArの混合ガスを用いたドライエッチングにより配線9を所望のパターンとする。
第12の工程が完了した後、パッシベーションとして絶縁膜10を形成する。絶縁膜10は、例えばSiN膜を成膜することで形成される。その後、窒素雰囲気中で450℃に加熱したアニール炉に1時間保持した。これによって、ポリシリコン層3のソース・ドレイン領域に導入した不純物が活性化される。アニール工程が完了した後、絶縁膜10に対して写真製版工程とエッチングによって、所望の部分の開口を行い、ITOやIZOなどの透明導電膜の配線を行う。
液晶表示装置としては画素電極としてITOやIZOなどの透明導電膜を形成するまでをアレイ基板工程としているがここでは説明を省略する。また本発明の形態としてTFT素子領域のみの説明を行ったが、これ以外の電極や配線、コンタクトホール等のパターンについては説明を省略した。
コンタクトホール8を形成する場合、エッチング不足による接触不良を防止するために、エッチング条件をオーバーエッチングとすることが一般的に行われている。従来では、ポリシリコン層の上層に導電層4を介さずに配線あるいは電極を形成していたため、配線9が形成されるコンタクトホールを形成するエッチング工程おいてオーバーエッチングによりポリシリコン層が予想以上に削れる場合があった。
また、ポリシリコン層3のソース領域及びドレイン領域は、イオン注入によって形成される。このようなイオン注入では、ポリシリコン層の深さ方向で不純物濃度にばらつきが生じる。本実施の形態にかかる例では、図15、16のグラフに示すようにポリシリコン層3の深さが深くなるに従って不純物濃度が薄くなる。ポリシリコン層は、不純物濃度が高くなるにしたがって抵抗値が小さくなる。つまり、ポリシリコン層は、深さが深くなるに従って抵抗値が大きくなる傾向がある。つまり、従来のTFT素子の構造では、ポリシリコン層が予想以上に削れた場合、ソース領域及びドレイン領域と配線との接触抵抗がばらつく問題があった。
これに対して、本実施の形態にかかるTFT素子は、コンタクトホール8が導電層4の上層に形成されるため、導電層4がストッパーとして働く。そのため、ポリシリコン層3がエッチングされることはない。従って、本実施の形態にかかるTFT素子は、ソース領域及びドレイン領域と配線9との接触抵抗を低い抵抗値で安定させることが可能である。
また、本実施の形態にかかるTFT素子は、ポリシリコン層3の上層に形成された導電層4を介してポリシリコン層3に形成されたソース領域及びドレイン領域と配線9とを接続する。そして、導電層4は、MoあるいはMoを主成分とする金属で形成されるため、導電層4とポリシリコン層3はシリサイド層4'を介して低抵抗で接続される。そのため、配線9は、導電層4と良好なコンタクト抵抗を有する効果がある。
さらに、本実施の形態にかかるTFT素子の製造方法では、ハーフトーンマスクを用い、1回の写真製版工程でポリシリコン層3及び導電層4の外周形状を形成する。従来では、異なる形状を有するパターンは、そのパターン毎に写真製版工程が必要であった。つまり、本実施の形態にかかるTFT素子の製造方法ではこの写真製版工程を削減することが可能である。また、写真製版工程が減ることから、使用するマスクの枚数も削減することが可能である。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態1ではTFT素子について説明したが、液晶表示装置にはほかにも保持容量素子の片方の電極には低抵抗にしたポリシリコン層3があり、また配線としてポリシリコン層3の一部を使うことがある。このような領域について、TFT素子領域と同時に形成することも可能である。
実施の形態1にかかるTFT素子の平面模式図である。 実施の形態1にかかるTFT素子の断面図である。 実施の形態1にかかるTFT素子の第1の工程完了後の断面図である。 実施の形態1にかかるTFT素子の第2の工程完了後の断面図である。 実施の形態1にかかるTFT素子の第3の工程完了後の断面図である。 実施の形態1にかかるTFT素子の第4の工程完了後の断面図である。 実施の形態1にかかるTFT素子の第5の工程完了後の断面図である。 実施の形態1にかかるTFT素子の第6の工程完了後の断面図である。 実施の形態1にかかるTFT素子の第7の工程完了後の断面図である。 実施の形態1にかかるTFT素子の第8の工程完了後の断面図である。 実施の形態1にかかるTFT素子の第9の工程完了後の断面図である。 実施の形態1にかかるTFT素子の第10の工程完了後の断面図である。 実施の形態1にかかるTFT素子の第11の工程完了後の断面図である。 実施の形態1にかかるTFT素子の第12の工程完了後の断面図である。 実施の形態1にかかるTFT素子のポリシリコン層におけるボロン濃度プロファイルを示す図である。 実施の形態1にかかるTFT素子のポリシリコン層におけるリン濃度プロファイルを示す図である。 従来のTFT素子の断面図である。
符号の説明
ガラス基板1、バリア層2、ポリシリコン層3、導電層4、MoSi(シリサイド)層4'、ゲート絶縁膜5、ゲート電極6、層間絶縁膜7、コンタクトホール8、ソース領域コンタクトホール8a、ドレイン領域コンタクトホール8b、配線9、ソース電極9a、ドレイン電極9b、絶縁膜10

Claims (9)

  1. 基板上に形成され、チャネル領域、ソース領域、ドレイン領域を有するポリシリコン層と、
    前記ポリシリコン層の上層に形成され、前記ソース領域及び前記ドレイン領域の少なくとも一部を覆う導電層と、
    少なくとも前記ポリシリコン層を含む領域を覆う領域に形成される層間絶縁膜と、
    前記層間絶縁膜を貫通し、前記導電層が露出する深さで形成されるコンタクトホールと、
    前記コンタクトホールの壁面に沿って形成される配線層と、
    を備える薄膜トランジスタ。
  2. 前記ポリシリコン層と前記導電層との界面にはシリサイド層が形成される請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
  3. 前記導電層は、前記ポリシリコン層の上層に分離して形成される複数の島状領域を有し、前記複数の島状領域の面積の合計は、前記ポリシリコン層が形成される領域の面積よりも小さい請求項1又は2に記載の薄膜トランジスタ。
  4. 前記導電層の端部は、前記ポリシリコン層の端部よりも内側に形成される請求項1乃至3のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ。
  5. 前記導電層は、前記コンタクトホールの底面の面積よりも大きな面積を有し、前記配線層は、前記コンタクトホールを介して前記導電層と電気的に接続されている請求項1乃至5のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ。
  6. 前記ポリシリコン層は、底面と側壁とから成るテーパー角度が30°乃至40°であって、前記導電層は、底面と側壁とから成るテーパー角度が前記ポリシリコン層のテーパー角度以下である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ。
  7. 前記導電層はモリブデン又はモリブデンを主成分とする合金膜である請求項1乃至6のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ。
  8. 請求項1乃至6に記載の薄膜トランジスタを有する表示装置。
  9. チャネル領域、ソース領域、ドレイン領域を有するポリシリコン層が基板上に形成される薄膜トランジスタの製造方法であって、
    前記ポリシリコン層の上層に導電層を成長させる工程と、
    前記導電層の上層に、前記ポリシリコン層の外周形状に応じてパターニングされ、前記ソース領域及び前記ドレイン領域が位置する領域の膜厚がその他の領域よりも厚いフォトレジスト膜を形成する工程と、
    前記フォトレジスト膜を用いて前記ポリシリコン層を形成する工程と、
    前記フォトレジスト膜のうち膜厚が薄い部分がなくなる程度に前記フォトレジスト膜を除去する工程と、
    膜厚が薄い部分が除去された前記ポリシリコン層を用いて前記導電層を形成する工程と、
    を備える薄膜トランジスタの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010283326A (ja) * 2009-06-03 2010-12-16 Lg Display Co Ltd アレイ基板及びこれの製造方法
JP2015146460A (ja) * 2010-02-19 2015-08-13 株式会社半導体エネルギー研究所 トランジスタ
US10128128B2 (en) 2016-03-30 2018-11-13 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device having air gap between wirings for low dielectric constant

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101892264B1 (ko) * 2011-09-19 2018-08-28 삼성디스플레이 주식회사 복수의 박막 트랜지스터를 갖는 표시 장치의 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 표시 장치
KR20140108026A (ko) 2013-02-28 2014-09-05 삼성디스플레이 주식회사 박막 반도체 장치, 유기 발광 표시 장치, 및 이의 제조 방법
KR20150055919A (ko) 2013-11-14 2015-05-22 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치
CN105390443B (zh) * 2015-12-03 2018-11-23 深圳市华星光电技术有限公司 Tft基板的制作方法
CN109449210B (zh) * 2018-09-19 2022-06-10 云谷(固安)科技有限公司 阵列基板及显示器件
KR20220022519A (ko) * 2020-08-18 2022-02-28 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그 제조 방법

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07231094A (ja) * 1994-02-18 1995-08-29 Nippon Steel Corp 薄膜トランジスタ及びその作製方法
JPH08255915A (ja) * 1995-03-15 1996-10-01 Toshiba Corp 液晶表示装置
JPH0945920A (ja) * 1995-07-26 1997-02-14 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置およびその製造方法
JPH10154815A (ja) * 1996-11-25 1998-06-09 Furontetsuku:Kk 薄膜トランジスタおよびその製造方法とそれを用いた液晶表示装置
JP2000349297A (ja) * 1999-03-10 2000-12-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜トランジスタ、パネル及びそれらの製造方法
JP2004281687A (ja) * 2003-03-14 2004-10-07 Fujitsu Display Technologies Corp 薄膜トランジスタ基板の製造方法および薄膜トランジスタ基板
JP2007298947A (ja) * 2006-05-03 2007-11-15 Lg Phillips Lcd Co Ltd 液晶表示装置及びその製造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04280637A (ja) * 1991-03-08 1992-10-06 Nippondenso Co Ltd 薄膜トランジスタの製造方法
JP3587537B2 (ja) * 1992-12-09 2004-11-10 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
TW386238B (en) * 1997-01-20 2000-04-01 Semiconductor Energy Lab Semiconductor device and method of manufacturing the same
US6369410B1 (en) * 1997-12-15 2002-04-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor device
JPH11261076A (ja) 1998-03-13 1999-09-24 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置およびその作製方法
JP3399432B2 (ja) * 1999-02-26 2003-04-21 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置の製造方法及び電気光学装置
KR100439345B1 (ko) 2000-10-31 2004-07-07 피티플러스(주) 폴리실리콘 활성층을 포함하는 박막트랜지스터 및 제조 방법
KR100390457B1 (ko) * 2001-06-01 2003-07-07 엘지.필립스 엘시디 주식회사 박막트랜지스터의 구조 및 제조 방법
KR100662790B1 (ko) 2004-12-28 2007-01-02 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시장치 및 그 제조방법
KR101108369B1 (ko) * 2004-12-31 2012-01-30 엘지디스플레이 주식회사 폴리 실리콘형 액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그 제조방법
US7410839B2 (en) * 2005-04-28 2008-08-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Thin film transistor and manufacturing method thereof
KR101141534B1 (ko) * 2005-06-29 2012-05-04 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 그 제조방법
JP2007173652A (ja) 2005-12-23 2007-07-05 Mitsubishi Electric Corp 薄膜トランジスタ装置およびその製造方法、ならびに、該薄膜トランジスタ装置を備えた表示装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07231094A (ja) * 1994-02-18 1995-08-29 Nippon Steel Corp 薄膜トランジスタ及びその作製方法
JPH08255915A (ja) * 1995-03-15 1996-10-01 Toshiba Corp 液晶表示装置
JPH0945920A (ja) * 1995-07-26 1997-02-14 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置およびその製造方法
JPH10154815A (ja) * 1996-11-25 1998-06-09 Furontetsuku:Kk 薄膜トランジスタおよびその製造方法とそれを用いた液晶表示装置
JP2000349297A (ja) * 1999-03-10 2000-12-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜トランジスタ、パネル及びそれらの製造方法
JP2004281687A (ja) * 2003-03-14 2004-10-07 Fujitsu Display Technologies Corp 薄膜トランジスタ基板の製造方法および薄膜トランジスタ基板
JP2007298947A (ja) * 2006-05-03 2007-11-15 Lg Phillips Lcd Co Ltd 液晶表示装置及びその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010283326A (ja) * 2009-06-03 2010-12-16 Lg Display Co Ltd アレイ基板及びこれの製造方法
JP2015146460A (ja) * 2010-02-19 2015-08-13 株式会社半導体エネルギー研究所 トランジスタ
US10128128B2 (en) 2016-03-30 2018-11-13 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device having air gap between wirings for low dielectric constant

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