JP2010067740A - Thin-film transistor and thin-film transistor array - Google Patents

Thin-film transistor and thin-film transistor array Download PDF

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春彦 浅沼
Masatoshi Wakagi
政利 若木
Takuya Takahashi
卓也 高橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin-film transistor that can enhance characteristics of a thin-film transistor and keep high performance even if the number of photo-masking steps is reduced by eliminating a metal-insulator-semiconductor structure (MIS structure) formed in an accumulation capacity part so as to stabilize values of a capacitor, and to provide a display device using the same. <P>SOLUTION: The thin-film transistor array substrate includes a thin-film transistor 216 that is manufactured through photo mask steps of four times or smaller, and an accumulation capacity part 217 wherein an active semiconductor layer not contributing to the formation of a channel is silicided. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、薄膜トランジスタ、および薄膜トランジスタアレイに係り、特に液晶表示装置や有機EL表示装置に用いられる薄膜トランジスタ、および薄膜トランジスタアレイに関するものである。   The present invention relates to a thin film transistor and a thin film transistor array, and more particularly to a thin film transistor and a thin film transistor array used in a liquid crystal display device and an organic EL display device.

薄膜トランジスタは、スイッチング素子として多くの機器に利用されている。この薄膜トランジスタは、例えば、マトリクス状に並んだ各画素を駆動するために、液晶表示装置や有機EL表示装置などに組み込まれている。
近年、このような液晶表示装置や有機EL表示装置などの表示装置においては、低消費電力、高コントラスト比、低コストの実現のため、薄膜トランジスタ素子の高性能化や微細化、安価なプロセス手法の開発が求められている。
Thin film transistors are used in many devices as switching elements. The thin film transistor is incorporated in a liquid crystal display device, an organic EL display device, or the like in order to drive each pixel arranged in a matrix.
In recent years, in display devices such as liquid crystal display devices and organic EL display devices, high performance and miniaturization of thin film transistor elements, and inexpensive process methods have been realized in order to realize low power consumption, high contrast ratio, and low cost. Development is required.

一般に、薄膜トランジスタ素子の性能を向上させるためには、電流経路の中途にある寄生抵抗を減らす必要がある。この寄生抵抗は、大きく二つに分離することができる。
一つは、活性半導体層とソース電極及びドレイン電極の界面に存在する抵抗(接触抵抗)であり、もう一つは、ソース電極及びドレイン電極とチャンネルとの間に存在する活性半導体層自体の抵抗(横断抵抗)である。
ここでチャンネルというのは、活性半導体層中に電界効果によって形成される導電層のことであり、以下、本明細書においては、チャンネルをこの意味で用いている。
In general, in order to improve the performance of the thin film transistor element, it is necessary to reduce the parasitic resistance in the middle of the current path. This parasitic resistance can be roughly divided into two.
One is the resistance (contact resistance) existing at the interface between the active semiconductor layer and the source and drain electrodes, and the other is the resistance of the active semiconductor layer itself existing between the source and drain electrodes and the channel. (Transverse resistance).
Here, the channel is a conductive layer formed by an electric field effect in the active semiconductor layer, and hereinafter, the channel is used in this sense in this specification.

接触抵抗を減らし、印加電圧を効率的に利用するために、薄膜トランジスタの一般的な製法には、ソース電極及びドレイン電極と活性半導体膜との間に導電性のオーミック接触膜を形成する工程が含まれている。
これは、ソース電極及びドレイン電極の金属と活性半導体層がダイレクトに接触する際に形成されるショットキー障壁を低減させるためである。
オーミック接触膜はいくつか種類があるが、例えば、ホスフィン(PH3)ガスを利用して半導体膜にP(リン)をドープしたn+膜は汎用されているオーミック接触膜の一つである。
In order to reduce the contact resistance and efficiently use the applied voltage, a general method of manufacturing a thin film transistor includes a step of forming a conductive ohmic contact film between the source and drain electrodes and the active semiconductor film. It is.
This is to reduce the Schottky barrier formed when the metal of the source and drain electrodes and the active semiconductor layer are in direct contact.
There are several types of ohmic contact films. For example, an n + film obtained by doping a semiconductor film with P (phosphorus) using a phosphine (PH3) gas is one of the commonly used ohmic contact films.

n+膜など、オーミック接触膜を有した薄膜トランジスタは、エッチングによりn+膜を除去する際の構造によって2種類に分けられることが開示されている(例えば、非特許文献1、参照)。
この非特許文献1によると、1つは、チャンネルを形成する活性半導体層の一部もオーバーエッチングすることでn+膜を除去するチャンネルエッチ型の薄膜トランジスタであり、もう一つは、チャンネルを形成する活性半導体層の直上に新たに保護膜を形成し、n+膜除去の際に起こる活性半導体層のオーバーエッチングを防いだチャンネル保護型の薄膜トランジスタであることが示されている。
It is disclosed that a thin film transistor having an ohmic contact film such as an n + film can be classified into two types depending on a structure when the n + film is removed by etching (for example, see Non-Patent Document 1).
According to this Non-Patent Document 1, one is a channel etch type thin film transistor that removes the n + film by over-etching a part of the active semiconductor layer that forms the channel, and the other forms the channel. It is shown that this is a channel protection type thin film transistor in which a protective film is newly formed immediately above the active semiconductor layer to prevent overetching of the active semiconductor layer that occurs when the n + film is removed.

近年、大面積化が急速に進む表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板においては、低コスト化と製造工程の簡略化が重要な課題になっている。特に、フォトマスクを使用するマスク工程数を減らすことは上記問題の解決に直接繋がるため、5回のマスク工程を4回、強いては3回に減らす研究が意欲的に行われている。   In recent years, in a thin film transistor array substrate for a display device whose area is rapidly increasing, cost reduction and simplification of a manufacturing process are important issues. In particular, since reducing the number of mask processes using a photomask directly leads to the solution of the above problem, research is actively conducted to reduce the five mask processes to four times or forcibly three times.

そのため、チャンネル保護型に比べマスク工程数やプロセス数が少ないチャンネルエッチ型の薄膜トランジスタは、4回マスク工程や3回マスク工程で作製される薄膜トランジスタアレイ基板に多く採用されている。
鵜飼育弘著「薄膜トランジスタ技術のすべて」 第3章 薄膜トランジスタのデバイス構造と特性 1.a−SiTFTのデバイス構造と電気的特性 34項
For this reason, channel etch type thin film transistors, which have a smaller number of mask processes and processes than channel protection types, are often used in thin film transistor array substrates fabricated by four or three mask steps.
Ikuhiro Ukai “All about Thin Film Transistor Technology” Chapter 3 Device Structure and Characteristics of Thin Film Transistors Device structure and electrical characteristics of a-Si TFT 34 items

しかしながら、従来技術として上記したチャンネルエッチ型の薄膜トランジスタにおいては、オーミック膜形成の際、有毒ガスを使用する、製造設備が複雑になる、また、オーミック接触膜を除去するためのエッチング工程により活性半導体層を厚く積層する必要がある、といった問題を有している。
特に、活性半導体層を厚く積層する工程は、コストが増えるばかりでなく、横断抵抗の増加、光漏れ電流増加による表示性能の劣化などを引き起こすという問題を有している。
However, in the channel etch type thin film transistor described above as the prior art, a toxic gas is used when forming the ohmic film, the manufacturing equipment becomes complicated, and the active semiconductor layer is removed by an etching process for removing the ohmic contact film. It is necessary to laminate the film thickly.
In particular, the process of laminating the active semiconductor layer thickly has a problem that not only the cost increases, but also causes an increase in transverse resistance and a deterioration in display performance due to an increase in light leakage current.

チャンネルエッチ型の薄膜トランジスタにとって、活性半導体層の厚さに起因した横断抵抗の減少は特性改善のために重要な課題である。電流値を稼ぐためチャンネル長を短く設定すると、薄膜トランジスタ素子全体の抵抗に対する横断抵抗の割合が増加し移動度を減少させ、スイッチング特性を大きく劣化させることが問題になっている。   For channel-etched thin film transistors, reduction of the transverse resistance due to the thickness of the active semiconductor layer is an important issue for improving the characteristics. If the channel length is set short in order to increase the current value, the ratio of the transverse resistance to the resistance of the entire thin film transistor element is increased, the mobility is decreased, and the switching characteristics are greatly deteriorated.

この横断抵抗の解決策として、活性半導体層の上に保護膜を堆積させた、公知のチャンネル保護型の薄膜トランジスタを用いることも考えられる。保護膜の形成は、オーミック接触膜をエッチングする際に起こる活性半導体層のオーバーエッチングを防ぎ、活性半導体層を薄くすることを可能にする。   As a solution to this transverse resistance, it is conceivable to use a known channel protection type thin film transistor in which a protective film is deposited on the active semiconductor layer. The formation of the protective film prevents the active semiconductor layer from being over-etched when the ohmic contact film is etched, and enables the active semiconductor layer to be thinned.

しかしながら、一般的に、上記のようなチャンネル保護型の薄膜トランジスタは、チャンネルエッチ型に比べフォトマスク数が1枚多く製造コストが増大するという点が問題になっている。そのため、フォトマスク数の使用を減らし、低コスト化や製造工程の簡略化を狙った4回マスク工程や3回マスク工程で作製される薄膜トランジスタアレイ基板には適さない。   However, in general, the channel protection type thin film transistor as described above has a problem that the number of photomasks is one more and the manufacturing cost is increased as compared with the channel etch type. Therefore, it is not suitable for a thin film transistor array substrate manufactured by a four-time mask process or a three-time mask process aiming at reducing the cost and simplifying the manufacturing process by reducing the number of photomasks.

また、4回マスク工程や3回マスク工程で作製される薄膜トランジスタアレイ基板においては、新たな問題が生まれている。
それは、電圧を保持するために設けられた蓄積容量部に活性半導体層を含み、金属―絶縁体―(活性)半導体構造(MIS構造)を形成してしまうという問題である。
これにより、キャパシタンスが電圧に依存してしまい、表示性能に悪影響を及ぼす。また、チャンネルエッチ型の薄膜トランジスタアレイ基板においては、活性半導体層を厚く積層するため、キャパシタンスは、電圧により大きく変動してしまう。
In addition, a new problem has arisen in the thin film transistor array substrate manufactured by the four-time mask process or the three-time mask process.
This is a problem that a storage capacitor portion provided for holding a voltage includes an active semiconductor layer and forms a metal-insulator- (active) semiconductor structure (MIS structure).
As a result, the capacitance depends on the voltage, which adversely affects the display performance. Further, in the channel etch type thin film transistor array substrate, since the active semiconductor layer is stacked thick, the capacitance greatly varies depending on the voltage.

本発明は、製造工程を簡略化しつつ、高い性能を有する薄膜トランジスタ及びそれを用いた表示装置の作製方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a thin film transistor having high performance and a method for manufacturing a display device using the same while simplifying a manufacturing process.

前記課題を解決するため、本発明の薄膜トランジスタは、基板上に、非単結晶シリコンからなる活性半導体層、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極を具備する薄膜トランジスタにおいて,前記非単結晶シリコンからなる活性半導体層の表面から電界効果により形成されるチャンネルまでの間にシリサイドを主成分とするシリサイド層を形成したことを特徴としている。   In order to solve the above problems, a thin film transistor of the present invention is an active semiconductor made of non-single crystal silicon in a thin film transistor comprising an active semiconductor layer made of non-single crystal silicon, a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode on a substrate. A feature is that a silicide layer containing silicide as a main component is formed between the surface of the layer and a channel formed by an electric field effect.

すなわち、この薄膜トランジスタは、基板上に少なくとも、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、活性半導体層と、ソース電極及びドレイン電極と、電界効果によって形成されるチャンネルと、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と前記チャンネルとの間に存在するオーミック接触膜から構成される薄膜トランジスタにおいて、前記オーミック接触膜を前記チャンネルにより近づける構造をとることによって形成したものである。   That is, the thin film transistor includes at least a gate electrode, a gate insulating film, an active semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode, a channel formed by a field effect, the source electrode, the drain electrode, and the In the thin film transistor constituted by the ohmic contact film existing between the channel, the thin film transistor is formed by adopting a structure in which the ohmic contact film is brought closer to the channel.

より好ましい構成は、前記オーミック接触膜と前記チャンネルはダイレクトに接続することによって形成される。   More preferably, the ohmic contact film and the channel are formed by direct connection.

前記オーミック接触膜は、前記活性半導体層と前記ソース電極及び前記ドレイン電極の構成材料を反応させて形成される。
または、別個に反応させるための物質を含んだ層を前記活性半導体層の上に設けた後、前記活性半導体層と反応を行ってもよい。ここでは、その前記活性半導体との反応物質をシリサイドと称している。
The ohmic contact film is formed by reacting the active semiconductor layer with the constituent materials of the source electrode and the drain electrode.
Alternatively, a layer containing a substance to be reacted separately may be provided on the active semiconductor layer and then reacted with the active semiconductor layer. Here, the reactant with the active semiconductor is referred to as silicide.

前記シリサイド層は、活性半導体層中に少なくとも5nm以上形成されている。好ましくは、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と前記チャンネルは、前記シリサイド層を介してダイレクトに接続しているのが望ましい。   The silicide layer is formed at least 5 nm or more in the active semiconductor layer. Preferably, the source and drain electrodes and the channel are directly connected via the silicide layer.

好ましくは、前記活性半導体層の膜厚は、30nm以上200nm以下によって形成される。   Preferably, the active semiconductor layer has a thickness of 30 nm to 200 nm.

前記課題を解決するため、本発明の薄膜トランジスタアレイは、基板上に、少なくとも、ゲート配線及びゲート電極及び蓄積容量電極と、ゲート絶縁膜と、活性半導体層と、ソース配線及びソース電極及びドレイン電極と、保護膜と、画素電極を具備する薄膜トランジスタアレイにおいて,前記蓄積容量電極の上に形成される半導体層の一部をシリサイドを主成分とするシリサイド層によって形成したことを特徴としている。   In order to solve the above problems, a thin film transistor array of the present invention includes at least a gate wiring, a gate electrode, and a storage capacitor electrode, a gate insulating film, an active semiconductor layer, a source wiring, a source electrode, and a drain electrode on a substrate. In the thin film transistor array including the protective film and the pixel electrode, a part of the semiconductor layer formed on the storage capacitor electrode is formed by a silicide layer containing silicide as a main component.

本発明により、従来型のオーミック接触膜の作製工程を省くことで、製造工程を簡略化でき、低コストで薄膜トランジスタを作製することができる。   According to the present invention, the manufacturing process of the conventional ohmic contact film can be omitted, so that the manufacturing process can be simplified and the thin film transistor can be manufactured at low cost.

また、本発明により、活性半導体層は厚く成膜する必要がなくなり、成膜時間を短縮できる。これにより、低速成膜で良質な活性半導体層を形成することが可能になり、薄膜トランジスタの性能を向上することも可能になる。   Further, according to the present invention, it is not necessary to form a thick active semiconductor layer, and the film formation time can be shortened. This makes it possible to form a high-quality active semiconductor layer by low-speed film formation and improve the performance of the thin film transistor.

更に、本発明により、活性半導体層の厚みに起因する横断抵抗を減少させることができ、薄膜トランジスタの特性を改善することができる。   Further, according to the present invention, the transverse resistance due to the thickness of the active semiconductor layer can be reduced, and the characteristics of the thin film transistor can be improved.

また、更には、このような薄膜トランジスタを液晶表示装置や有機EL表示装置などの表示装置に用いた場合、活性半導体層が薄いために発光部からの光による光漏れ電流を低減することができる。
また、フォトマスク数削減を検討した際に、蓄積容量部に形成されるMIS構造を解消することができる。これらによって、作製コストを削減したまま高い表示性能を保持することができる。
Furthermore, when such a thin film transistor is used in a display device such as a liquid crystal display device or an organic EL display device, light leakage current due to light from the light emitting portion can be reduced because the active semiconductor layer is thin.
In addition, when the reduction of the number of photomasks is studied, the MIS structure formed in the storage capacitor portion can be eliminated. Accordingly, high display performance can be maintained while reducing manufacturing costs.

詳細な実施例の説明に先立ち、本発明に係る薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタアレイの構成について、表示装置に用いるものとして説明する。ここにおける表示装置というのは、例えば、液晶表示装置や有機EL表示装置などのフラットパネルディスプレイを指している。   Prior to the detailed description of the embodiments, the structure of the thin film transistor and the thin film transistor array according to the present invention will be described as being used for a display device. The display device here refers to, for example, a flat panel display such as a liquid crystal display device or an organic EL display device.

図1は、本発明にかかる薄膜トランジスタアレイ基板上の画素を示したものである。
図1において、画素というのは、隣接するゲート配線1及びソース配線2に囲まれた領域を指している。基板上には、多くのゲート配線1とソース配線2が平行に並んでいるため、画素は、マトリクス状に配列される。画素内には少なくとも1つの薄膜トランジスタ3、画素電極4、蓄積容量5が設けられている。
FIG. 1 shows a pixel on a thin film transistor array substrate according to the present invention.
In FIG. 1, a pixel indicates a region surrounded by adjacent gate wiring 1 and source wiring 2. Since many gate lines 1 and source lines 2 are arranged in parallel on the substrate, the pixels are arranged in a matrix. In the pixel, at least one thin film transistor 3, a pixel electrode 4, and a storage capacitor 5 are provided.

薄膜トランジスタ3は、ゲート配線1から接続されたゲート電極6と、ソース配線2から接続されたソース電極7、画素電極4へ接続されたドレイン電極8から構成される。
なお、画素内の薄膜トランジスタ3は表示電圧を表示部位に受け渡すスイッチング素子として利用されるが、必要に応じて複数設けても構わない。
The thin film transistor 3 includes a gate electrode 6 connected from the gate wiring 1, a source electrode 7 connected from the source wiring 2, and a drain electrode 8 connected to the pixel electrode 4.
Note that the thin film transistor 3 in the pixel is used as a switching element that transfers the display voltage to the display region, but a plurality of thin film transistors 3 may be provided as necessary.

薄膜トランジスタ3のゲート電極6はゲート配線1に接続され、ゲート配線1の端部にあるゲート端子電極9を介して駆動回路に接続される。同様に、ソース電極7もソース配線2に接続され、ソース配線2の端部にあるソース端子電極10を介して別の駆動回路に接続される。   The gate electrode 6 of the thin film transistor 3 is connected to the gate wiring 1 and is connected to the drive circuit via the gate terminal electrode 9 at the end of the gate wiring 1. Similarly, the source electrode 7 is also connected to the source line 2 and connected to another drive circuit via the source terminal electrode 10 at the end of the source line 2.

薄膜トランジスタ3のスイッチング方法は、簡単に説明すると次の通りとなる。
ゲート端子電極9から入力されたゲート信号はゲート配線1を経由しゲート電極6に電圧を印加する。これにより薄膜トランジスタ3がON状態になると、ソース電極7から電流が流れるようになり、ソース電極7からドレイン電極8に表示電圧が印加される。
蓄積容量5は、薄膜トランジスタ3がオフ時に信号電圧を保持するために用いられる。図示した蓄積容量5は、他のゲート配線1の一部を用いて形成されてあるが、別個に専用の配線を用いて形成されていても構わない。
The switching method of the thin film transistor 3 will be briefly described as follows.
A gate signal input from the gate terminal electrode 9 applies a voltage to the gate electrode 6 via the gate wiring 1. As a result, when the thin film transistor 3 is turned on, a current flows from the source electrode 7, and a display voltage is applied from the source electrode 7 to the drain electrode 8.
The storage capacitor 5 is used to hold a signal voltage when the thin film transistor 3 is off. The illustrated storage capacitor 5 is formed using a part of another gate wiring 1, but may be formed using a dedicated wiring separately.

《第1の実施形態》
以下、本発明を実施するための最良の形態の第1の実施形態について、図2を用いて詳細に説明する。
図2は、本発明にかかる薄膜トランジスタの主要構成部位を見やすくするために、一般的に用いられている方法で示した断面図である。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, a first embodiment of the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a commonly used method in order to make it easy to see the main components of the thin film transistor according to the present invention.

図2において、100は、基板、6は、前記基板上に形成されたゲート電極、101は、前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜、106は、ゲート電圧印加時に電界効果により形成されるチャンネル層、102は、前記チャンネルを形成するために設けられた活性半導体層、105は、オーミック接触膜として働くシリサイド層、7と8は、シリサイド層105を介して活性半導体層もしくはチャンネルと接続しているソース電極及びドレイン電極である。
また、薄膜トランジスタを覆うように設けられた103は、保護膜である。104は、外部の装置との電気的な接触をとるために設けられたコンタクトホールである。
In FIG. 2, 100 is a substrate, 6 is a gate electrode formed on the substrate, 101 is a gate insulating film formed on the gate electrode, and 106 is formed by a field effect when a gate voltage is applied. A channel layer 102 is an active semiconductor layer provided to form the channel, 105 is a silicide layer serving as an ohmic contact film, and 7 and 8 are connected to the active semiconductor layer or channel via the silicide layer 105. Source electrode and drain electrode.
Reference numeral 103 provided so as to cover the thin film transistor is a protective film. Reference numeral 104 denotes a contact hole provided for making electrical contact with an external device.

ここで、シリサイド層105は、活性半導体層102の表面から少なくとも5nm以上、チャンネル層106側に向かって進行している。
また、活性半導体層102の厚さは、30nm以上200nm以下が望ましい。
Here, the silicide layer 105 proceeds from the surface of the active semiconductor layer 102 toward the channel layer 106 side by at least 5 nm or more.
In addition, the thickness of the active semiconductor layer 102 is desirably 30 nm or more and 200 nm or less.

次に、薄膜トランジスタの製造例について説明する。
まず、基板100を用意し、状況に応じて適切な溶液などを用い洗浄する。基板としては、ガラス基板などが挙げられる。
次いで、基板100にゲート電極6となる金属性薄膜をスパッタリング法などにより成膜する。
その後、金属性薄膜上に、感光性樹脂からなるレジストをスピンコートによって均一に塗布し露光と現像を行う。これにより、所望の形状にフォトレジストがパターニングされる(フォトリソグラフィ工程)。
その後、金属性薄膜をドライエッチング法もしくはウェットエッチング法を用いてエッチングし、次いでフォトレジストを除去する。これにより、ゲート電極6が形成される(図2a)。
Next, a manufacturing example of a thin film transistor will be described.
First, the substrate 100 is prepared and cleaned using an appropriate solution or the like depending on the situation. Examples of the substrate include a glass substrate.
Next, a metallic thin film to be the gate electrode 6 is formed on the substrate 100 by a sputtering method or the like.
Thereafter, a resist made of a photosensitive resin is uniformly applied on the metal thin film by spin coating, and exposure and development are performed. Thereby, the photoresist is patterned into a desired shape (photolithography process).
Thereafter, the metal thin film is etched using a dry etching method or a wet etching method, and then the photoresist is removed. Thereby, the gate electrode 6 is formed (FIG. 2a).

次に、ゲート電極6を形成した基板上にプラズマCVDなどの成膜手法を用いてゲート絶縁膜101、活性半導体膜102を連続成膜する。
従来のn+膜のエッチング工程を除き、チャンネルエッチ型と同様の工程を経て形成される本実施例の薄膜トランジスタでは、活性半導体層102が薄過ぎる場合にバックチャンネル効果が起こり性能の劣化を起こす。
このため、活性半導体層102の厚さは、30nm以上成膜するのが望ましい。
Next, the gate insulating film 101 and the active semiconductor film 102 are continuously formed on the substrate on which the gate electrode 6 is formed using a film forming method such as plasma CVD.
In the thin film transistor of this embodiment formed through the same process as the channel etch type except for the conventional n + film etching process, the back channel effect occurs when the active semiconductor layer 102 is too thin, and the performance deteriorates.
For this reason, it is desirable that the active semiconductor layer 102 has a thickness of 30 nm or more.

また、この後に、シリサイドを形成するための熱処理工程が控えているため、活性半導体層102の形成温度は、十分に高いことが望ましい。これは、シリサイド形成時の熱処理で活性半導体層102が劣化するのを防ぐ目的がある。
本実施例においては、活性半導体層102にアモルファスシリコンを用いているため、基板温度を280度に設定して成膜を行った。
その後、フォトリソグラフィ工程を施し、ドライエッチング法もしくはウェットエッチング法を用いてエッチング処理を行う。
次いで、フォトレジストを除去すると活性半導体層102の島パターンが形成される(図2b)。
In addition, since a heat treatment step for forming silicide is not performed thereafter, it is desirable that the formation temperature of the active semiconductor layer 102 be sufficiently high. The purpose of this is to prevent the active semiconductor layer 102 from being deteriorated by heat treatment during silicide formation.
In this embodiment, since amorphous silicon is used for the active semiconductor layer 102, film formation was performed with the substrate temperature set at 280 degrees.
Thereafter, a photolithography process is performed, and an etching process is performed using a dry etching method or a wet etching method.
Next, when the photoresist is removed, an island pattern of the active semiconductor layer 102 is formed (FIG. 2b).

次に、スパッタなどによりソース・ドレイン電極の構成部位となる金属性薄膜を成膜する。この金属性薄膜の中にはシリサイド層を形成するための材料が含まれている。
その後、フォトリソグラフィ工程を施し、エッチング処理を行い、フォトレジストを除去し、パターンを形成する。これにより、ソース電極7及びドレイン電極8が形成される(図2c)。
Next, a metallic thin film to be a constituent part of the source / drain electrodes is formed by sputtering or the like. This metallic thin film contains a material for forming a silicide layer.
Thereafter, a photolithography process is performed, an etching process is performed, the photoresist is removed, and a pattern is formed. Thereby, the source electrode 7 and the drain electrode 8 are formed (FIG. 2c).

次に、保護膜103をプラズマCVDなどで成膜する。保護膜103の成膜温度は、シリサイド形成時の熱処理で劣化しないために、十分高く設定する必要がある。本実施例においては、270度で成膜を行った。
その後、フォトリソグラフィ工程を施し、エッチング処理を行い、フォトレジストを除去する。これにより、ソース・ドレイン電極と外部の装置との電気的接触を可能にするコンタクトホール104を形成する(図2d)。
Next, the protective film 103 is formed by plasma CVD or the like. The deposition temperature of the protective film 103 needs to be set sufficiently high so as not to be deteriorated by the heat treatment at the time of silicide formation. In this example, the film was formed at 270 degrees.
Thereafter, a photolithography process is performed, an etching process is performed, and the photoresist is removed. This forms contact holes 104 that allow the source / drain electrodes to be in electrical contact with external devices (FIG. 2d).

最後の工程として窒素雰囲気中または真空中で熱処理を行う。これによりソース・ドレイン電極と活性半導体層102の界面からシリサイド層105を形成することができる。
この時、熱処理を加える温度は230度以上、好ましくは250度以上で10分以上加熱することが望ましい(図2e)。
As the last step, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere or in a vacuum. Thus, the silicide layer 105 can be formed from the interface between the source / drain electrodes and the active semiconductor layer 102.
At this time, it is desirable that the heat treatment is performed at a temperature of 230 ° C. or higher, preferably 250 ° C. or higher for 10 minutes or longer (FIG. 2e).

シリサイド層105の厚さは、同一の基板に作製された金属−絶縁膜−活性半導体膜を持つMIS構造素子のキャパシタンスを測定することで得られた。
その結果、薄膜トランジスタの伝達特性はシリサイドをおよそ5nm以上形成させると、従来の方法で形成したn+膜を挟んだ薄膜トランジスタと同等の移動度が実現できることが分かった。
The thickness of the silicide layer 105 was obtained by measuring the capacitance of a MIS structure element having a metal-insulating film-active semiconductor film fabricated on the same substrate.
As a result, it was found that the transfer characteristics of the thin film transistor can realize the mobility equivalent to that of the thin film transistor sandwiching the n + film formed by the conventional method when the silicide is formed to have a thickness of about 5 nm or more.

また、チャンネル長が10μm以下の薄膜トランジスタでも従来のn+膜がないにも関わらず、十分な移動度を得ることができた。
その値はチャンネル長(L)が10μm、チャンネル幅(W)が80μmの素子で0.4cm/Vs。Lが4μm、Wが50μmの素子で0.3cm/Vsを得た。
オン・オフ比は、共に7桁であった。このように、Lが10μmを切るような短い領域でも十分な移動度が得られた理由は、活性半導体層102を薄くすることにより横断抵抗が減少したことによる寄与が大きい。
また、n+膜のエッチング工程を含まないために、バックチャンネル効果が押さえられたことも寄与していると思われる。
Even with a thin film transistor having a channel length of 10 μm or less, sufficient mobility could be obtained despite the lack of a conventional n + film.
The value is 0.4 cm 2 / Vs for an element having a channel length (L) of 10 μm and a channel width (W) of 80 μm. An element having L of 4 μm and W of 50 μm obtained 0.3 cm 2 / Vs.
The on / off ratio was 7 digits. As described above, the reason why sufficient mobility is obtained even in a short region where L is less than 10 μm is largely due to the fact that the transverse resistance is reduced by making the active semiconductor layer 102 thinner.
Further, since the n + film etching step is not included, it is considered that the back channel effect is suppressed.

本実施例においては、保護膜を成膜後、熱処理によりシリサイドを形成したが、熱処理は、活性半導体層102を成膜し、ソース電極7、ドレイン電極8の構成部位となる金属性薄膜を活性半導体層102の上に堆積させた状態の後ならばいつ行っても構わない。
例えば、保護膜103を上記の適切な温度で成膜することで、同時にシリサイド層105を形成することも可能である。
また、例えば、ソース電極7、ドレイン電極8をエッチングにより形成した後に熱処理を加えても良い。さらに、また、例えば、金属性薄膜を活性半導体層102の上に堆積させた直後の工程で熱処理を行っても良い。ただし、その場合は後にチャンネル上部に形成されたシリサイドを適切な方法にて軽く除去する工程が必要になる。
In this embodiment, after forming the protective film, silicide is formed by heat treatment. However, the heat treatment forms the active semiconductor layer 102 and activates the metal thin film that becomes the constituent parts of the source electrode 7 and the drain electrode 8. Anytime after the state of being deposited on the semiconductor layer 102 may be performed.
For example, the silicide layer 105 can be formed at the same time by forming the protective film 103 at the appropriate temperature.
Further, for example, heat treatment may be applied after the source electrode 7 and the drain electrode 8 are formed by etching. Furthermore, for example, heat treatment may be performed in a process immediately after the metal thin film is deposited on the active semiconductor layer 102. However, in that case, a process of lightly removing the silicide formed on the upper part of the channel later by an appropriate method is required.

《第2の実施形態》
以下、本発明を実施するための最良の形態の第2の実施形態について、図3を用いて詳細に説明する。
図3は、本発明にかかる薄膜トランジスタの第2の実施形態の構造を示す図である。
<< Second Embodiment >>
Hereinafter, a second embodiment of the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the structure of the second embodiment of the thin film transistor according to the present invention.

図3(a)に図示の通り、ゲート電極6の幅に対し、活性半導体層102の島の幅を小さく形成する構造を採用している。
これにより、シリサイド層105を介してソース電極7、ドレイン電極8の金属構成部とチャンネル層106がダイレクトに接続され、横断抵抗を限りなく小さくし短いチャンネル長でも十分高い移動度を実現することが可能になる。
As shown in FIG. 3A, a structure is employed in which the width of the island of the active semiconductor layer 102 is made smaller than the width of the gate electrode 6.
As a result, the metal components of the source electrode 7 and the drain electrode 8 and the channel layer 106 are directly connected via the silicide layer 105, and the sufficiently high mobility can be realized even with a short channel length by reducing the transverse resistance as much as possible. It becomes possible.

また、この構造を採用することで、活性半導体層102を厚く成膜しても横断抵抗は増えることがない。これにより、活性半導体層102を厚くしバックチャンネル効果を限りなく小さくすることが可能になり、薄膜トランジスタの性能を向上させることができる。   Further, by adopting this structure, even if the active semiconductor layer 102 is formed thick, the transverse resistance does not increase. This makes it possible to increase the thickness of the active semiconductor layer 102 and reduce the back channel effect as much as possible, thereby improving the performance of the thin film transistor.

図3(b)に図示の構造においても、図3(a)に図示の構造と同様の効果を得ることができる。ソース電極7、ドレイン電極8とチャンネル層106の間の活性半導体層102をシリサイド化によって潰すことにより、横断抵抗を限りなく小さくすることが可能である。
この構造を採用する場合、活性半導体層102は特性に影響を与えない程度に十分薄く積層することが必要である。
Even in the structure shown in FIG. 3B, the same effect as that shown in FIG. 3A can be obtained. By crushing the active semiconductor layer 102 between the source electrode 7 and drain electrode 8 and the channel layer 106 by silicidation, the transverse resistance can be reduced as much as possible.
In the case of adopting this structure, the active semiconductor layer 102 needs to be stacked sufficiently thin so as not to affect the characteristics.

《第3の実施形態》
以下、本発明を実施するための最良の形態の第3の実施形態について、図4を用いて詳細に説明する。
図4は、本発明にかかる薄膜トランジスタの第3の実施の形態の構造を示す図である。
<< Third Embodiment >>
Hereinafter, a third embodiment of the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 4 is a diagram showing the structure of the third embodiment of the thin film transistor according to the present invention.

第3の実施形態において示す薄膜トランジスタは、第1の実施形態及び第2の実施形態と同様の構造から形成されるが、その製造工程が一部変化したものである。
すなわち、活性半導体層102を成膜する工程と、ソース電極7、ドレイン電極8を形成するための金属性薄膜を成膜する工程との間に、シリサイド層105を形成するための物質を薄く成膜する工程がある点に違いがある。
The thin film transistor shown in the third embodiment is formed from the same structure as that of the first embodiment and the second embodiment, but the manufacturing process is partially changed.
That is, a substance for forming the silicide layer 105 is thinly formed between the step of forming the active semiconductor layer 102 and the step of forming a metal thin film for forming the source electrode 7 and the drain electrode 8. There is a difference in that there is a film forming process.

まず、第1の実施形態に図示の方法と同様に、ゲート電極6を形成し、ゲート絶縁膜101と活性半導体層102を順に成膜する。
このとき活性半導体層102の厚さは、特性に悪影響を及ぼさない範囲で十分に薄いことが望ましい。例えば、30nm以上200nm程度以下が良い(図4a)。
First, similarly to the method illustrated in the first embodiment, the gate electrode 6 is formed, and the gate insulating film 101 and the active semiconductor layer 102 are sequentially formed.
At this time, it is desirable that the thickness of the active semiconductor layer 102 be sufficiently thin as long as the characteristics are not adversely affected. For example, 30 nm or more and 200 nm or less are good (FIG. 4a).

次に、シリサイド層105 を形成する材料となるシリサイド材料層107を活性半導体層102の上にCVD法やスパッタ法などにより成膜する。
好ましい簡略な製造工程として、例えば、ホスフィン(PH3)ガスをCVD法にて分解させ、P(リン)を含んだシリサイド材料を活性半導体層102の上に堆積させるという方法がある。
その後、さらにその上に、スパッタなどによりソース電極7、ドレイン電極8の構成部位となる金属性薄膜を成膜する。この時点で、ゲート電極6上に、ゲート絶縁膜101、活性半導体層102、シリサイド材料層107、ソース電極7、ドレイン電極8を形成する金属性薄膜108の4層が形成されたことになる(図4b)。
Next, a silicide material layer 107 as a material for forming the silicide layer 105 is formed on the active semiconductor layer 102 by a CVD method, a sputtering method, or the like.
As a preferred simple manufacturing process, for example, there is a method in which phosphine (PH 3) gas is decomposed by a CVD method and a silicide material containing P (phosphorus) is deposited on the active semiconductor layer 102.
Thereafter, a metallic thin film that becomes a constituent part of the source electrode 7 and the drain electrode 8 is formed thereon by sputtering or the like. At this point, four layers of the metal thin film 108 for forming the gate insulating film 101, the active semiconductor layer 102, the silicide material layer 107, the source electrode 7, and the drain electrode 8 are formed on the gate electrode 6 ( FIG. 4b).

次に、第1の実施形態に図示の方法と同様に、フォトリソグラフィ工程を施し、ドライエッチング法もしくはウェットエッチング法を用いてエッチング処理を行い、まず金属性薄膜をエッチングする。
これにより、ソース電極7、ドレイン電極8が形成される。その後、シリサイド材料層107をドライエッチング法もしくはウェットエッチング法、またはその他の適切な方法にて除去する。
例えば、本実施の形態で用いたP(リン)を含んだシリサイド材料層107の場合、CVDにより水素プラズマ処理を行う方法が考えられる。これにより、P(リン)を水素と結びつけ再びガスの状態に戻し除去することが可能である。(図4c)
Next, similarly to the method illustrated in the first embodiment, a photolithography process is performed, an etching process is performed using a dry etching method or a wet etching method, and the metallic thin film is first etched.
Thereby, the source electrode 7 and the drain electrode 8 are formed. Thereafter, the silicide material layer 107 is removed by a dry etching method, a wet etching method, or other appropriate methods.
For example, in the case of the silicide material layer 107 containing P (phosphorus) used in this embodiment, a method of performing hydrogen plasma treatment by CVD can be considered. As a result, it is possible to combine P (phosphorus) with hydrogen to return to the gaseous state and remove it again. (Fig. 4c)

次に、保護膜103をプラズマCVDなどで成膜する。保護膜103の成膜温度は、シリサイド形成時の熱処理で劣化しないために、十分高く設定する必要がある。その後、フォトリソグラフィ工程を施し、エッチング処理を行い、フォトレジストを除去する。これにより、ソース・ドレイン電極と外部の装置との電気的接触を可能にするコンタクトホール104を形成する(図4d)。   Next, the protective film 103 is formed by plasma CVD or the like. The deposition temperature of the protective film 103 needs to be set sufficiently high so as not to be deteriorated by the heat treatment at the time of silicide formation. Thereafter, a photolithography process is performed, an etching process is performed, and the photoresist is removed. This forms contact holes 104 that allow the source / drain electrodes to be in electrical contact with external devices (FIG. 4d).

最後の工程として窒素雰囲気中または真空中で熱処理を行う。これによりソース電極7、ドレイン電極8と活性半導体層102の界面からシリサイド層105を形成することができる。
この時の熱処理の温度は、230度以上、好ましくは250度以上で10分以上加熱することが望ましい。
また、第2の実施形態のように、チャンネル層106とソース電極7、ドレイン電極8の間に存在する活性半導体層105を全てシリサイド化するのが望ましい(図4e)。
As the last step, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere or in a vacuum. Thereby, the silicide layer 105 can be formed from the interface of the source electrode 7, the drain electrode 8 and the active semiconductor layer 102.
The heat treatment temperature at this time is 230 ° C. or higher, preferably 250 ° C. or higher and 10 minutes or longer.
Further, as in the second embodiment, it is desirable to silicide all of the active semiconductor layer 105 existing between the channel layer 106 and the source electrode 7 and the drain electrode 8 (FIG. 4e).

なお、本第3の実施形態においては、保護膜103の成膜後、熱処理によりシリサイド層105を形成したが、熱処理は、活性半導体層102を成膜し、シリサイド材料層107を活性半導体層102の上に堆積させた状態の後ならばいつ行っても構わない。
例えば、保護膜103を上記の適切な温度で成膜することで、同時にシリサイド層105を形成することも可能である。また、例えば、ソース電極7、ドレイン電極8をエッチングにより形成し、チャンネル上部にあるシリサイド材料層107を上記の方法などで除去した直後の工程に熱処理を加えても良い。
さらにまた、例えば、金属性薄膜を活性半導体層102の上に堆積させた直後の工程で熱処理を行っても良い。ただし、その場合は、後にチャンネル層106上部に形成されたシリサイド層105を適切な方法にて軽くエッチングする工程が必要になる。
In the third embodiment, the silicide layer 105 is formed by heat treatment after the protective film 103 is formed. However, in the heat treatment, the active semiconductor layer 102 is formed and the silicide material layer 107 is formed by the active semiconductor layer 102. It may be done anytime after the state of being deposited on.
For example, the silicide layer 105 can be formed at the same time by forming the protective film 103 at the appropriate temperature. Further, for example, the source electrode 7 and the drain electrode 8 may be formed by etching, and heat treatment may be applied to a process immediately after the silicide material layer 107 on the channel is removed by the above method or the like.
Furthermore, for example, the heat treatment may be performed immediately after the metal thin film is deposited on the active semiconductor layer 102. However, in that case, a process of lightly etching the silicide layer 105 formed on the channel layer 106 later by an appropriate method is required.

《第4の実施形態》
以下、本発明を実施するための最良の形態の第4の実施形態について、図5を用いて詳細に説明する。
図5は、第4の実施の形態として本発明にかかる薄膜トランジスタアレイ基板の3フォトマスク工程によって作製される薄膜トランジスタアレイ基板の構造を示す図である。
<< Fourth Embodiment >>
Hereinafter, the fourth embodiment of the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a structure of a thin film transistor array substrate manufactured by a three-photomask process of a thin film transistor array substrate according to the present invention as a fourth embodiment.

第4の実施形態において示す薄膜トランジスタアレイ基板は、第1の実施形態、第2の実施形態、及び第3の実施形態を利用して、フォトマスク工程数を削減しても、高い性能を維持できる表示装置向け薄膜トランジスタアレイ基板の作製方法を示すものである。
すなわち、第4の実施形態においては、図6に示すように、4フォトマスク工程、特に3フォトマスク工程で作製される薄膜トランジスタアレイ基板において、薄膜トランジスタの特性を良好にすると同時に蓄積容量部に形成されてしまう金属−絶縁体―半導体(MIS)構造を解消する方法を提供している。
The thin film transistor array substrate shown in the fourth embodiment can maintain high performance even if the number of photomask processes is reduced by using the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment. A method for manufacturing a thin film transistor array substrate for a display device will be described.
That is, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 6, in the thin film transistor array substrate manufactured by the four photomask process, particularly the three photomask process, the thin film transistor is formed in the storage capacitor portion while improving the characteristics of the thin film transistor. A method is provided to eliminate the metal-insulator-semiconductor (MIS) structure.

以下、3フォトマスク工程によって作製される薄膜トランジスタアレイ基板を例にとって、第4の実施形態の薄膜トランジスタアレイ基板の構造を説明する。
なお、3フォトマスク工程で作製する方法は、以下に示す例以外にも多く存在するが、いずれの場合も蓄積容量部にMIS構造を含んでいるため、本発明の第4の実施形態がその対処に有効である。
Hereinafter, the structure of the thin film transistor array substrate of the fourth embodiment will be described by taking a thin film transistor array substrate manufactured by a three-photomask process as an example.
Note that there are many methods other than the example shown below in the three-photomask process, but since the storage capacitor portion includes the MIS structure in any case, the fourth embodiment of the present invention is the It is effective for coping.

まず、透明な絶縁性基板200上にスパッタ法などを用いて、第一の金属性薄膜を成膜する。
次いで、基板100の上にレジストをスピンコートなどにより塗布し、マスクを通して露光し、現像する第1回目のフォトマスク工程を施す。
これにより、フォトレジストをパターニングする。
その後、金属性薄膜をドライエッチング法もしくはウェットエッチング法を用いてエッチングし、次いでフォトレジストを除去する。
これにより、ゲート電極6、ゲート配線201、前記ゲート配線と共用される蓄積容量電極201、ゲート端子電極9が形成される(図5a)。
First, a first metallic thin film is formed on a transparent insulating substrate 200 using a sputtering method or the like.
Next, a resist is applied onto the substrate 100 by spin coating or the like, exposed through a mask, and developed for the first photomask process.
Thereby, the photoresist is patterned.
Thereafter, the metal thin film is etched using a dry etching method or a wet etching method, and then the photoresist is removed.
As a result, the gate electrode 6, the gate wiring 201, the storage capacitor electrode 201 shared with the gate wiring, and the gate terminal electrode 9 are formed (FIG. 5a).

次に、CVD法などを用いてゲート絶縁膜101と活性半導体層102を、次いでスパッタ法などを用いてシリサイド材料を構成に含んだ第2の金属性薄膜202を順に成膜する(図5b)。
このとき、第2の金属性薄膜202にシリサイド材料を多く含んでいない場合は、第3の実施形態のように活性半導体層102を成膜する工程と、第2の金属性薄膜を成膜する工程との間に、シリサイド層105を形成するための物質を薄く成膜する工程を含める必要がある。
Next, the gate insulating film 101 and the active semiconductor layer 102 are sequentially formed by using a CVD method or the like, and then the second metallic thin film 202 including the silicide material is formed by using a sputtering method or the like (FIG. 5b). .
At this time, if the second metal thin film 202 does not contain a large amount of silicide material, the step of forming the active semiconductor layer 102 and the second metal thin film are formed as in the third embodiment. It is necessary to include a step of thinly forming a substance for forming the silicide layer 105 between the steps.

その後、第2回目のフォトマスク工程を施す。このとき、チャンネル形成領域の上部に置かれるマスクは、半透過部からなり、レジストをハーフ露光する。これにより、図5cに示す形状にレジスト203、204、205がパターニングされる。
次いで、パターニングされたレジスト203、204,205をマスクとして、第2の金属性薄膜202、活性半導体層102、ゲート絶縁膜101をエッチングする。シリサイド材料層107を成膜した場合は、第2の金属性薄膜と活性半導体層102を除去する工程の間に、シリサイド材料層107を除去する工程を含む必要があるが、十分に薄ければ活性半導体層102を除去する工程でシリサイド材料層107も除去することは可能である(図5d)。
Thereafter, a second photomask process is performed. At this time, the mask placed on the channel formation region is formed of a semi-transmissive portion, and the resist is half-exposed. As a result, the resists 203, 204, and 205 are patterned into the shape shown in FIG.
Next, the second metal thin film 202, the active semiconductor layer 102, and the gate insulating film 101 are etched using the patterned resists 203, 204, and 205 as a mask. When the silicide material layer 107 is formed, it is necessary to include a step of removing the silicide material layer 107 between the steps of removing the second metallic thin film and the active semiconductor layer 102. In the step of removing the active semiconductor layer 102, the silicide material layer 107 can also be removed (FIG. 5d).

ここで注視すべきは、蓄積容量電極202上に活性半導体層102を含み、金属−絶縁体―半導体(MIS)構造が形成されてしまう点である。
公知のn+膜を用いたチャンネルエッチ型薄膜トランジスタを本第4の実施形態に採用する場合、後の工程でn+膜をエッチングする際に起こるオーバーエッチングを考慮し、活性半導体層102を厚く成膜しなければならない。
そのため、キャパシタンスが電圧に依存し、表示性能に悪影響を及ぼす。本第4の実施形態においては、活性半導体層102を厚く成膜する必要はなく、また後の工程により活性半導体層102をシリサイド化しMIS構造を解消することができる。
It should be noted here that a metal-insulator-semiconductor (MIS) structure is formed including the active semiconductor layer 102 on the storage capacitor electrode 202.
When a known channel-etched thin film transistor using an n + film is adopted in the fourth embodiment, the active semiconductor layer 102 is formed thick in consideration of over-etching that occurs when the n + film is etched in a later step. There must be.
Therefore, the capacitance depends on the voltage and adversely affects the display performance. In the fourth embodiment, the active semiconductor layer 102 does not need to be formed thick, and the active semiconductor layer 102 can be silicided and the MIS structure can be eliminated by a subsequent process.

次に、チャンネル形成領域上部のレジスト203の低い部分が完全に除去されるまでアッシングを行う。
その後、このレジストパターンを用いて薄膜トランジスタ構成部の第2の金属性薄膜202をエッチングし、ソース電極7及びドレイン電極8を形成する。
シリサイド材料層107を成膜した場合は、第2の金属性薄膜をエッチングした後にシリサイド材料層107をエッチングまたは適切な手法にて除去する。
例えば、第3の実施形態に示すように、P(リン)を含んだシリサイド材料層107の場合、CVDにより水素プラズマ処理を行う方法が考えられる。
これにより、P(リン)の化合物と水素を結びつけ再びガスの状態に戻し除去することが可能である(図5e)。
Next, ashing is performed until the low portion of the resist 203 on the channel formation region is completely removed.
Thereafter, using this resist pattern, the second metallic thin film 202 of the thin film transistor constituent portion is etched to form the source electrode 7 and the drain electrode 8.
When the silicide material layer 107 is formed, the silicide material layer 107 is removed by etching or an appropriate technique after the second metallic thin film is etched.
For example, as shown in the third embodiment, in the case of a silicide material layer 107 containing P (phosphorus), a method of performing hydrogen plasma treatment by CVD is conceivable.
As a result, it is possible to combine the P (phosphorus) compound and hydrogen back into the gas state and remove them (FIG. 5e).

次に、印刷技術を用いてゲート端子電極9にレジスト206を形成する。これにより、フォトマスク工程数を1回減らすことができる。   Next, a resist 206 is formed on the gate terminal electrode 9 using a printing technique. Thereby, the number of photomask processes can be reduced once.

次に、前面に保護膜103を成膜する。このとき、成膜時の温度を230度以上、より好ましくは250度以上に設定することで、薄膜トランジスタ部207と蓄積容量部208にシリサイド層105を形成することができる。
または、保護膜103を成膜する前後にシリサイド層105を形成するための熱処理工程を適宜入れても構わない。このとき、より好ましい形態として、トランジスタ特性や表示性能に悪影響を及ぼす活性半導体層102を全層シリサイド化するのが望ましい(図5f)。
Next, a protective film 103 is formed on the front surface. At this time, the silicide layer 105 can be formed in the thin film transistor portion 207 and the storage capacitor portion 208 by setting the temperature during film formation to 230 ° C. or higher, more preferably 250 ° C. or higher.
Alternatively, a heat treatment step for forming the silicide layer 105 may be appropriately performed before and after the protective film 103 is formed. At this time, as a more preferable form, it is desirable that the active semiconductor layer 102 having an adverse effect on the transistor characteristics and display performance is silicided as a whole (FIG. 5f).

次に、レジスト剥離剤を用いて保護膜が上部についたレジストをリフトオフし除去する。これにより、基板上の全てのレジストが除去されたことになる。   Next, the resist with the protective film on the top is lifted off using a resist remover. As a result, all the resist on the substrate is removed.

最後に、透明な導電性薄膜を全面に成膜し、第3のフォトマスク工程を施しパターニングする。その後、レジストを除去し画素電極4が形成される。
このようにして、3フォトマスク工程で薄膜トランジスタアレイ基板は完成する(図5g)。
Finally, a transparent conductive thin film is formed on the entire surface, and a third photomask process is performed for patterning. Thereafter, the resist is removed and the pixel electrode 4 is formed.
In this way, the thin film transistor array substrate is completed in three photomask processes (FIG. 5g).

図6に図示するように、薄膜トランジスタ部207では活性半導体層102をシリサイド化する方法をとることで、公知のn+膜を除去する際に起こる活性半導体層102のオーバーエッチングを防ぐことができる。
これにより、活性半導体層102を厚く成膜する必要がなくなり横断抵抗を減少でき、またシリサイド層を介してチャンネルにダイレクトに接続することも可能となり良好な特性を得ることが可能になる。
As shown in FIG. 6, in the thin film transistor portion 207, the method of siliciding the active semiconductor layer 102 can prevent over-etching of the active semiconductor layer 102 that occurs when the known n + film is removed.
As a result, it is not necessary to form the active semiconductor layer 102 thickly, the transverse resistance can be reduced, and it is possible to directly connect to the channel via the silicide layer, and good characteristics can be obtained.

また、同時に蓄積容量部208に形成された金属−絶縁体−半導体構造(MIS)は、活性半導体層102をシリサイド層105に変化させることで解消することができる。これにより、キャパシタンスが安定化し信号電圧を良好に保持することが可能となる。   At the same time, the metal-insulator-semiconductor structure (MIS) formed in the storage capacitor portion 208 can be eliminated by changing the active semiconductor layer 102 to the silicide layer 105. This stabilizes the capacitance and makes it possible to maintain a good signal voltage.

本発明に係る薄膜トランジスタアレイ基板の画素を示す図である。It is a figure which shows the pixel of the thin-film transistor array substrate which concerns on this invention. 本実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the thin-film transistor which concerns on this Embodiment 1. FIG. 本実施の形態2に係る薄膜トランジスタの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the thin-film transistor which concerns on this Embodiment 2. FIG. 本実施の形態3に係る薄膜トランジスタの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the thin-film transistor which concerns on this Embodiment 3. FIG. 本実施の形態4に係る薄膜トランジスタアレイ基板の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the thin-film transistor array substrate which concerns on this Embodiment 4. 本実施の形態4に係る薄膜トランジスタアレイ基板の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the thin-film transistor array substrate which concerns on this Embodiment 4.

符号の説明Explanation of symbols

1……………………………………ゲート配線
2……………………………………ソース配線
3……………………………………薄膜トランジスタ
4……………………………………画素電極
5……………………………………蓄積容量
6……………………………………ゲート電極
7……………………………………ソース電極
8……………………………………ドレイン電極、
9……………………………………ゲート端子電極
10…………………………………ソース端子電極、
100………………………………基板
101………………………………ゲート絶縁膜
102………………………………活性半導体層
103………………………………保護膜
104………………………………コンタクトホール
105………………………………シリサイド層
106………………………………チャンネル層
107………………………………シリサイド材料層
108………………………………ソース・ドレイン電極を形成する金属性薄膜
200………………………………絶縁性基板
201………………………………ゲート配線及び蓄積容量電極
202………………………………第2の金属性薄膜
203,204,205…………レジスト
206………………………………レジスト(印刷)
207………………………………薄膜トランジスタ部
208………………………………蓄積容量部
1 …………………………………… Gate wiring 2 …………………………………… Source wiring 3 …………………………………… Thin film transistor 4 …………………………………… Pixel electrode 5 …………………………………… Storage capacity 6 …………………………………… Gate Electrode 7 …………………………………… Source electrode 8 …………………………………… Drain electrode,
9 …………………………………… Gate terminal electrode 10 …………………………………… Source terminal electrode,
100 ……………………………… Substrate 101 ……………………………… Gate Insulating Film 102 ……………………………… Active Semiconductor Layer 103 ……… ……………………… Protective film 104 ………………………… Contact hole 105 ……………………………… Silicide layer 106 …………………… ………… Channel layer 107 ……………………………… Silicide material layer 108 ………………………… Metal thin film 200 for forming source and drain electrodes. Insulating substrate 201 ……………………………… Gate wiring and storage capacitor electrode 202 ……………………………… Second metallic thin film 203 , 204, 205 ………… Registration 206 ………………………… Registration (printing)
207 ……………………………… Thin film transistor section 208 ……………………………… Storage capacity section

Claims (6)

基板上に、非単結晶シリコンからなる活性半導体層、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極を具備する薄膜トランジスタにおいて,
前記非単結晶シリコンからなる活性半導体層の表面から電界効果により形成されるチャンネルまでの間にシリサイドを主成分とするシリサイド層を形成したことを特徴とする薄膜トランジスタ。
In a thin film transistor comprising an active semiconductor layer made of non-single-crystal silicon, a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode on a substrate,
A thin film transistor, wherein a silicide layer containing silicide as a main component is formed between a surface of an active semiconductor layer made of non-single crystal silicon and a channel formed by an electric field effect.
前記シリサイド層は,
前記ソース電極及び前記ドレイン電極側から前記チャンネル側に、少なくとも5nm以上形成したものであることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
The silicide layer is
2. The thin film transistor according to claim 1, wherein the thin film transistor is formed at least 5 nm or more from the source electrode and the drain electrode side to the channel side.
前記活性半導体層の厚さは,
30nm以上200nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
The thickness of the active semiconductor layer is:
The thin film transistor according to claim 1, wherein the thin film transistor has a thickness of 30 nm to 200 nm.
前記シリサイド層は,
前記チャンネルにダイレクトに接しているものであることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
The silicide layer is
2. The thin film transistor according to claim 1, wherein the thin film transistor is in direct contact with the channel.
前記シリサイド層の構成物質は,
Mg、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Au、Znから1つ以上、周期表第13属から第15属までの元素を1つ以上含んで構成したものであることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
The constituent material of the silicide layer is:
It is composed of one or more elements from Mg, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Au, Zn and one or more elements from Group 13 to Group 15 of the periodic table. The thin film transistor according to claim 1, wherein the thin film transistor is provided.
基板上に、少なくとも、ゲート配線及びゲート電極及び蓄積容量電極と、ゲート絶縁膜と、活性半導体層と、ソース配線及びソース電極及びドレイン電極と、保護膜と、画素電極を具備する薄膜トランジスタアレイにおいて,
前記蓄積容量電極の上に形成される半導体層の一部をシリサイドを主成分とするシリサイド層によって形成したことを特徴とする薄膜トランジスタアレイ。
In a thin film transistor array comprising at least a gate wiring, a gate electrode and a storage capacitor electrode, a gate insulating film, an active semiconductor layer, a source wiring, a source electrode and a drain electrode, a protective film, and a pixel electrode on a substrate,
A thin film transistor array, wherein a part of a semiconductor layer formed on the storage capacitor electrode is formed by a silicide layer containing silicide as a main component.
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WO2019071824A1 (en) * 2017-10-12 2019-04-18 惠科股份有限公司 Display panel and fabrication method therefor

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