JP2659976B2 - Thin film transistor and method of manufacturing the same - Google Patents

Thin film transistor and method of manufacturing the same

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JP2659976B2 JP63007403A JP740388A JP2659976B2 JP 2659976 B2 JP2659976 B2 JP 2659976B2 JP 63007403 A JP63007403 A JP 63007403A JP 740388 A JP740388 A JP 740388A JP 2659976 B2 JP2659976 B2 JP 2659976B2
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【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は液晶ディスプレイ等を駆動するなどに用い
られる薄膜トランジスタに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a thin film transistor used for driving a liquid crystal display or the like.

(従来の技術) アモルファスシリコン(以下a−Siと略称)薄膜トラ
ンジスタ(TFTと略称)は、液晶ディスプレイのアクテ
ィブマトリクス素子として広く用いられている。現在3
〜6インチ型の液晶テレビが開発され一部は商品となっ
ている。
(Prior Art) Amorphous silicon (hereinafter abbreviated as a-Si) thin film transistors (abbreviated as TFT) are widely used as active matrix elements of liquid crystal displays. Currently 3
A 6-inch type liquid crystal television has been developed and some have become commercial products.

アモルファスシリコン薄膜トランジスタはいくつかの
構造が考えられているがセルフアライメント型のTFTは
他の構造に見られない次にあげる利点を有している。す
なわち、 ゲートとソース,ドレインの間の重なりによる付加
容量がない、 合せ精度がゲートとソース,ドレインの間で厳しく
要求されない点で製作しやすい。
Several structures are considered for amorphous silicon thin film transistors, but self-aligned TFTs have the following advantages not found in other structures. That is, it is easy to manufacture because there is no additional capacitance due to the overlap between the gate and the source and the drain, and the alignment accuracy is not strictly required between the gate and the source and the drain.

この結果、アクティブマトリスクとしては、ゲート線
1本当りの容量が小さくできることがあげられる。ま
た、ゲートとソース間の容量(ゲート−ソース容量Cg
s)のばらつきが合せ精度によらず一定にでき、大面積
で表示を得る場合、ゲートパルスの画素電極電圧への突
抜けが一定にできることもあげられる。
As a result, the active matrix risk is that the capacitance per gate line can be reduced. In addition, the capacitance between the gate and the source (gate-source capacitance Cg
The variation in s) can be made constant irrespective of the alignment accuracy, and when displaying a large area, the penetration of the gate pulse into the pixel electrode voltage can be made constant.

一方、セルフアライメント型TFTの製造方法について
もいくつかの方法が提案されている。この場合、n型a
−Siおよび、配線電極をゲートに対してセルフアライメ
ントで形成する必要がある。第7図はその一例であり、
背面露光によりゲート上に残したポジレジストの上にn
型a−Si層52,配線電極層62を蓄積し、リフトオフによ
りパターニングする。
On the other hand, several methods have been proposed for manufacturing a self-aligned TFT. In this case, n-type a
-Si and wiring electrodes need to be formed by self-alignment with the gate. FIG. 7 is an example of this,
N on the positive resist left on the gate by back exposure
The mold a-Si layer 52 and the wiring electrode layer 62 are accumulated and patterned by lift-off.

a−Si TFTでソース,ドレインとなるn型a−Si層52
は、抵抗率が102Ωcm程度、500Åでのシート抵抗は2×
107Ω/□とかなり高い。そこで通常a−Si TFTではn
層はチャネルとの整流性接合としてのみ利用しており、
n層の上に金属を設けて配線抵抗を下げている。
n-type a-Si layer 52 serving as source and drain in a-Si TFT
Has a resistivity of about 10 2 Ωcm and a sheet resistance at 500Å of 2 ×
It is quite high at 10 7 Ω / □. Therefore, usually in a-Si TFT, n
The layer is used only as a rectifying junction with the channel,
A metal is provided on the n-layer to reduce the wiring resistance.

セルフアライメント型TFTでは配線用電極層もn層と
同様にセルフアライメントするか、チャネルの上の絶縁
膜(第7図に7で示される)に重ねるようにして露光器
によるアライメントで形成する方法がある。しかし、後
者はセルフアライメントの有する前述の第2の特徴を失
うものであり望ましくない。また前者は、前述のように
リフトオフを用いて行なうと、リフトオフが不完全にな
ることがあり歩留りが低下するので望ましくない。
In the self-alignment type TFT, the wiring electrode layer may be self-aligned similarly to the n-layer, or may be formed by alignment with an exposure device so as to overlap the insulating film (shown by 7 in FIG. 7) above the channel. is there. However, the latter loses the above-mentioned second feature of the self-alignment and is not desirable. In the former case, if lift-off is performed as described above, the lift-off may be incomplete and the yield may be reduced, which is not desirable.

(発明が解決しようとする課題) 本発明はa−Si TFTでみられるソース,ドレイン領域
となるn+層のシート抵抗が高く、配線用としては用いる
ことができないことから生じるプロセスの複雑化,困難
化を防止しようとするものである。いいかえるとソー
ス,ドレイン部の配線抵抗を下げてアクティブマトリク
ス等大面積に大量のトランジスタを確実に形成すること
を実現することを目的とするものである。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention involves a complicated process resulting from the fact that the sheet resistance of the n + layer serving as the source and drain regions found in a-Si TFTs is high and cannot be used for wiring. It is intended to prevent difficulties. In other words, it is an object of the present invention to reduce the wiring resistance of the source and drain portions and reliably form a large number of transistors in a large area such as an active matrix.

〔発明の構成〕[Configuration of the invention]

(課題を解決するための手段) この発明にかかる薄膜トランジスタは、(1)透明基
板上にゲート電極パターニング形成する工程と、ゲート
絶縁膜、非晶質シリコン膜、保護絶縁膜を順次積層させ
て形成する工程と、前記保護絶縁膜にレジスト膜を被着
し前記透明基板側から露光しゲート電極上に残す工程
と、前記レジスト膜をマスクとして前記保護絶縁膜にエ
ッチングを施す工程と、前記保護絶縁膜をマスクにして
放電分解したガスを前記非晶質シリコン膜に注入して不
純物ドープすることによりソース、ドレインとなる不純
物濃度の高い半導体領域を形成する工程と、金属層を堆
積させ前記ソース、ドレインとなる不純物濃度の高い半
導体領域の露出面に反応層を形成する工程と、反応層に
接続される配線用電極を形成する工程を含む薄膜トラン
ジスタの製造方法。(2)ゲート電極、ゲート絶縁膜、
非晶質シリコンからなる活性層を有してソース、ドレイ
ンとなる不純物濃度の高い半導体領域と、前記ソース、
ドレインに接続される二つの配線用電極を有する薄膜ト
ランジスタにおいて、前記ソース、ドレインとなる不純
物濃度の高い半導体領域の表面に層厚50〜200オングス
トロムの反応層を有し、この反応層に配線用電極を接続
し、かつ前記配線用電極がゲート電極と重ならない配置
としたことを特徴とする薄膜トランジスタ。(3)透明
基板上にゲート電極をパターニング形成する工程と、ゲ
ート絶縁膜、非晶質シリコン膜、保護絶縁膜を順次積層
させて形成する工程と、前記保護絶縁膜にレジスト膜を
被着し前記透明基板側から露光しゲート電極上に残す工
程と、前記レジスト膜をマスクとして前記保護絶縁膜に
エッチングを施す工程と、前記保護絶縁膜をマスクにし
て放電分解したガスを前記非晶質シリコン膜に注入して
不純物ドープすることによりソース、ドレインとなる不
純物濃度の高い半導体領域を形成する工程と、金属層を
堆積させ前記ソース、ドレインとなる不純物濃度の高い
半導体領域の露出面に反応層を形成する工程と、前記ソ
ース、ドレインとなる不純物濃度の高い半導体領域およ
び前記反応層をパターニングした後に前記反応層に接続
する配線用電極を形成する工程を含む薄膜トランジスタ
の製造方法。(4)ゲート電極、ゲート絶縁膜、非晶質
シリコンからなる活性層を有してソース、ドレインとな
る不純物濃度の高い半導体領域と、前記ソース、ドレイ
ンに接続される二つの配線用電極を有する薄膜トランジ
スタにおいて、配線用電極の上面に前記不純物濃度の高
い半導体領域が積層して設けられ、前記不純物濃度の高
い半導体領域の表面に重ねて形成された反応層を有し、
かつ前記配線用電極がゲート電極を重ならない配置とし
たことを特徴とする薄膜トランジスタ。(5)透明基板
上にゲート電極をパターニング形成する工程と、ゲート
絶縁膜、非晶質シリコン膜、保護絶縁膜を順次積層させ
て形成する工程と、前記保護絶縁膜にレジスト膜を被着
し前記透明基板側から露光しゲート電極上に残す工程
と、前記レジスト膜をマスクとして前記保護絶縁膜にエ
ッチングを施す工程と、不純物濃度の高い半導体層を形
成する工程と、前記不純物濃度の高い半導体層の上にレ
ジスト膜を被着し前記透明基板側から露光し前記保護絶
縁膜上の半導体層をエッチング除去してソース、ドレイ
ンとなる不純物濃度の高い半導体領域を形成する工程
と、金属層を堆積させ前記ソース、ドレインとなる不純
物濃度の高い半導体領域の露出面に反応層を形成する工
程と、前記ソース、ドレインとなる不純物濃度の高い半
導体領域および前記反応層にパターニングを施したのち
前記反応層に接続する配線用電極を形成する工程を含む
薄膜トランジスタの製造方法である。
(Means for Solving the Problems) A thin film transistor according to the present invention is formed by (1) a step of patterning and forming a gate electrode on a transparent substrate, and sequentially stacking a gate insulating film, an amorphous silicon film, and a protective insulating film. Performing a step of applying a resist film to the protective insulating film, exposing from the transparent substrate side and leaving it on a gate electrode, etching the protective insulating film using the resist film as a mask, A step of forming a semiconductor region having a high impurity concentration to be a source and a drain by injecting a gas decomposed by discharge using the film as a mask into the amorphous silicon film and doping impurities, and depositing a metal layer on the source, A step of forming a reaction layer on an exposed surface of a semiconductor region having a high impurity concentration serving as a drain; and a step of forming a wiring electrode connected to the reaction layer. Manufacturing method of membrane transistor. (2) gate electrode, gate insulating film,
A source / drain semiconductor region having a high impurity concentration having an active layer made of amorphous silicon;
In a thin film transistor having two wiring electrodes connected to a drain, the source and the drain have a reaction layer with a thickness of 50 to 200 angstroms on the surface of a semiconductor region having a high impurity concentration, which serves as a wiring. An electrode is connected, and the wiring electrode is arranged so as not to overlap with a gate electrode. (3) a step of patterning and forming a gate electrode on a transparent substrate, a step of sequentially stacking and forming a gate insulating film, an amorphous silicon film, and a protective insulating film; and forming a resist film on the protective insulating film. Exposing from the transparent substrate side to leave on the gate electrode, etching the protective insulating film using the resist film as a mask, and discharging the gas decomposed by discharge using the protective insulating film as the amorphous silicon. Forming a semiconductor region with a high impurity concentration as a source and a drain by injecting into the film and doping with an impurity; and depositing a metal layer and forming a reaction layer Forming a semiconductor region having a high impurity concentration serving as the source and drain, and a pattern connecting the reaction layer after patterning the reaction layer. Method of manufacturing a thin film transistor comprising the steps of forming a use electrodes. (4) a semiconductor region having a gate electrode, a gate insulating film, an active layer made of amorphous silicon and having a high impurity concentration as a source and a drain, and two wiring electrodes connected to the source and the drain; In the thin film transistor, the semiconductor region with a high impurity concentration is provided in a stacked manner on an upper surface of a wiring electrode, and includes a reaction layer formed so as to overlap a surface of the semiconductor region with a high impurity concentration,
A thin film transistor, wherein the wiring electrodes are arranged so as not to overlap the gate electrodes. (5) a step of patterning and forming a gate electrode on a transparent substrate, a step of sequentially stacking and forming a gate insulating film, an amorphous silicon film, and a protective insulating film; and forming a resist film on the protective insulating film. Exposing from the transparent substrate side and leaving it on a gate electrode; etching the protective insulating film using the resist film as a mask; forming a semiconductor layer with a high impurity concentration; Applying a resist film on the layer, exposing the semiconductor layer on the protective insulating film by exposing from the transparent substrate side and etching away the semiconductor layer on the protective insulating film to form a semiconductor region having a high impurity concentration serving as a source and a drain; and Depositing a reaction layer on the exposed surface of the semiconductor region having a high impurity concentration to be the source and drain; and forming a semiconductor layer having a high impurity concentration to be the source and the drain. And a method of manufacturing a thin film transistor comprising the steps of forming a wiring electrode connected to the reaction layer after subjected to patterning into the reaction layer.

(作 用) a−Si TFTでは電界効果移動度が小さく、チャネル長
Lは10μm以下と小さくすることが望まれる。セルフア
ライメントにするとゲート電極の幅がチャネル長と同じ
になるが、本発明によればソースとドレインと接続され
る配線用電極の間隔をゲート電極幅より大きくすること
ができ、したがってゲートと前記配線用電極の間のアラ
イメント精度をゲート電極幅以上(10μm以上)までと
ることが可能になる。換言すると、ゲート電極、すなわ
ちチャネル部の端と前記ソース,ドレインと接続してい
る配線用電極の間は、ソース,ドレイン側の少なくとも
一方が空間的に離れているが、その間は、不純物濃度の
高いソース,ドレイン半導体領域とともに表面に金属と
の間で反応した反応層が設けられているので、シート抵
抗が下がり、ソース又はドレインでの直列抵抗が無視で
きる。
(Operation) In the a-Si TFT, it is desired that the field-effect mobility is small and the channel length L is as small as 10 μm or less. When the self-alignment is performed, the width of the gate electrode becomes the same as the channel length. However, according to the present invention, the distance between the wiring electrodes connected to the source and the drain can be made larger than the width of the gate electrode. The alignment accuracy between the electrodes can be increased up to the gate electrode width (10 μm or more). In other words, at least one of the source and drain sides is spatially separated between the gate electrode, that is, the end of the channel portion and the wiring electrode connected to the source and drain. Since the reaction layer reacting with the metal is provided on the surface together with the high source and drain semiconductor regions, the sheet resistance is reduced, and the series resistance at the source or drain can be ignored.

(実施例) 以下、本発明に係る実施例を第1図を参照して説明す
る。また、その製造プロセスを第2図に示し、同図に基
いて説明する。
Embodiment An embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIG. The manufacturing process is shown in FIG. 2 and will be described with reference to FIG.

透明ガラス基板1の上にゲート電極2をパターニング
する。ゲート電極は不透明な金属(例えばMo,TA,Crな
ど)でできている。この上にゲート絶縁膜3,i層アモル
ファスシリコン膜4,チャネル部保護用絶縁膜7を順次積
層する。ゲート絶縁膜はSiOXないしSiNX膜で約4000Å,i
層アモルファスシリコン膜は200〜500Å,保護用絶縁膜
はSiOXないしSiNX膜で約2000Å厚さとした。
The gate electrode 2 is patterned on the transparent glass substrate 1. The gate electrode is made of an opaque metal (for example, Mo, TA, Cr, etc.). On this, a gate insulating film 3, an i-layer amorphous silicon film 4, and an insulating film 7 for protecting a channel portion are sequentially laminated. The gate insulating film is a SiO X or SiN X film of about 4000Å, i
Layer amorphous silicon film is 200 to 500 Å, the protective insulating film was to no SiO X of about 2000Å thickness using a SiN X film.

この上にポジレジストを塗布し、ガラス基板側からの
裏面露光を行なう。絶縁膜は露光用光源の波長で透明で
あり、i層a−Siは光吸収はあるがごく薄いため光は透
過し、最上部のレジストはゲートの存在する部分を除き
露光される(第2図a)。図における9aは未露光レジス
ト,9bは露光レジストの部分である。現像後、レジスト
をマスクに絶縁膜7をエッチングする。
A positive resist is applied thereon, and backside exposure from the glass substrate side is performed. The insulating film is transparent at the wavelength of the light source for exposure, and the i-layer a-Si absorbs light but transmits light because it is very thin, and the uppermost resist is exposed except for the portion where the gate is present (second resist). Figure a). In the figure, reference numeral 9a denotes an unexposed resist, and 9b denotes an exposed resist. After the development, the insulating film 7 is etched using the resist as a mask.

絶縁膜7はチャネル部の半導体の表面を保護すると同
時に次のn+層形成時のマスクとして働く。すなわち、露
光したa−Siにのみ不純物がドープできる。ドーピング
は、フォスフィン(PH3)を含むガスを高周波放電分解
し、基板に印加した電圧で加速し、リン(P)を注入し
て行なった。基板温度を200〜300℃とすることで活性化
し、抵抗率が104Ωcm〜103Ωcmとなった。なお、リンは
i層a−Siが薄いのでほぼ膜中全体に導入された。(第
2図b) 次に全面にMoをスパッタで堆積した。金属膜10は室温
で堆積しただけでa−Siと反応し、反応層8を形成し
た。この反応層8はごく薄く、50〜200Å程度である
が、シート抵抗はn+a−Siに比べ著しく低下した。Moの
場合、102〜104Ω/□であった。a−Si TFTのオン抵抗
はシート抵抗で106〜107Ω/□であることから、後述の
配線用電極までの反応層の抵抗はオン抵抗に比べ十分小
さくできる。(第2図c) 次に、a−Siを島状にパターニングし、コンタクトホ
ールをあけた後Mo,Al積層膜を堆積し、これをパターニ
ングして配線用電極6を形成する。配線用電極6はゲー
トと重ならないようにソース,ドレインの間を広くパタ
ーニングする。チャネルの端から配線用電極の間のMoは
エッチング除去される。(第2図d) 以上のプロセスから反応層8を形成するためのMoスパ
ッタを除きフォトリソグラフィの回数およびプロセスの
増加はないことがわかる。特にリフトオフを使うことが
なく大面積に大量のトランジスタを作らねばならないア
クティブマトリスクではトランジスタ不良の出る確率が
リフトオフを使った場合に比べ大幅に改善された。
The insulating film 7 protects the surface of the semiconductor in the channel portion and at the same time functions as a mask when the next n + layer is formed. That is, impurities can be doped only into the exposed a-Si. The doping was performed by subjecting a gas containing phosphine (PH 3 ) to high-frequency discharge decomposition, accelerating at a voltage applied to the substrate, and injecting phosphorus (P). The substrate was activated by setting the substrate temperature to 200 to 300 ° C., and the resistivity became 10 4 Ωcm to 10 3 Ωcm. Note that phosphorus was introduced almost entirely in the film because the i-layer a-Si was thin. (FIG. 2b) Next, Mo was deposited on the entire surface by sputtering. The metal film 10 reacted with a-Si only when deposited at room temperature, and formed a reaction layer 8. The reaction layer 8 was very thin, about 50 to 200 °, but the sheet resistance was significantly lower than that of n + a-Si. In the case of Mo, it was 10 2 to 10 4 Ω / □. Since the on-resistance of the a-Si TFT is a sheet resistance of 10 6 to 10 7 Ω / □, the resistance of the reaction layer up to a wiring electrode to be described later can be sufficiently smaller than the on-resistance. (FIG. 2c) Next, a-Si is patterned into an island shape, a contact hole is opened, a Mo, Al laminated film is deposited, and this is patterned to form a wiring electrode 6. The wiring electrode 6 is widely patterned between the source and the drain so as not to overlap the gate. Mo between the end of the channel and the wiring electrode is removed by etching. (FIG. 2d) It can be seen that there is no increase in the number of times of photolithography and the process except for Mo sputtering for forming the reaction layer 8 from the above process. In particular, the probability of transistor failure in the active matrix, in which a large number of transistors must be formed in a large area without using lift-off, has been greatly improved as compared with the case using lift-off.

また、ここで用いた反応層8はシート抵抗は低いが厚
さが薄く、大電流(数mA以上)を流そうとすると融断す
ることがわかった。したがってゲート絶縁膜にピンホー
ル等があり、ゲートとa−Siが接触している場合、ゲー
トとソース,ドレインの間で上記電流が流れると反応層
だけの領域で融断し、ゲートと配線用電極の間でのショ
ートが自己回復的に防ぐことができる。アクティブマト
リクスは線欠陥という重大欠陥を防ぐことができる。
Further, it was found that the reaction layer 8 used here had a low sheet resistance but a small thickness, and was melted when a large current (several mA or more) was passed. Therefore, if there is a pinhole or the like in the gate insulating film and the gate and the a-Si are in contact with each other, the current flows between the gate and the source and the drain to melt in the region of only the reaction layer, and the gate and the wiring A short circuit between the electrodes can be prevented in a self-healing manner. The active matrix can prevent serious defects such as line defects.

ゲートと配線用電極の間の間隔は配線用電極の基板と
の合せ余裕となっており、大きくとれるほど、露光機の
合せ精度をゆるくすることができ、より簡便な露光機で
よいことになる。また、基板となるガラスも、表示面積
が大きくなるに従い熱工程に伴うそ性変形が問題とな
り、合せ精度がゆるいほど大面積が扱えうることからさ
らに、ソーダライムガラスといった低融点で安価である
が変形しやすいガラスを用いることができ、全体のコス
ト低下をもたらす。
The gap between the gate and the wiring electrode is a margin for alignment of the wiring electrode with the substrate, and the larger the distance, the more the alignment accuracy of the exposure device can be loosened, and a simpler exposure device can be used. . In addition, the glass used as the substrate is also problematic in that it becomes more deformable due to the heat process as the display area becomes larger, and since the large area can be handled as the alignment accuracy is loose, it is also inexpensive with a low melting point such as soda lime glass. Glass that is easily deformed can be used, resulting in a reduction in overall cost.

本実施例では反応層シート抵抗はオン時のチャネルシ
ート抵抗の10-3〜10-4倍であるから、チャネル幅と同じ
幅で配線用電極を設ければゲート配線用電極との間隔は
チャネル長の10〜103倍が許容される。チャネル長を5
〜10μmとして最小で50μmまで離すことが可能であ
り、対角40インチディスプレイでも十分な合せ余裕をと
ることができるといえる。
In the present embodiment, the sheet resistance of the reaction layer is 10 −3 to 10 −4 times the channel sheet resistance at the time of ON. Therefore, if the wiring electrode is provided with the same width as the channel width, the distance between the gate wiring electrode and the gate electrode becomes the channel width. 10 to 10 3 times the length is allowed. Channel length 5
The distance can be as small as 50 μm as a minimum of 10 μm, and it can be said that a sufficient alignment margin can be obtained even with a 40-inch diagonal display.

なお本実施例では、i層a−Siへの不純物注入をプラ
ズマドーピングで行なったが、イオン注入でもよい。ま
た反応層を形成する金属としてMoを使用したが、Cr,Ti
でも同様な効果があることを確認している。
In this embodiment, the impurity implantation into the i-layer a-Si is performed by plasma doping, but may be performed by ion implantation. Although Mo was used as the metal forming the reaction layer, Cr, Ti
But we have confirmed that it has the same effect.

次に別の請求項(5)に係る実施例を第3図に示す。
この場合、絶縁膜7を第2図bに示すように裏面露光で
パターニングした後、n+層51を200Å程度堆積する。
この後、ネガレジストを塗布して再び裏面露光でレジス
トを露光し、ゲートの上だけ除去し、エッチングでn+
を除去する。
Next, an embodiment according to another claim (5) is shown in FIG.
In this case, after the insulating film 7 is patterned by backside exposure as shown in FIG. 2B, an n + layer 51 is deposited at about 200 °.
Thereafter, a negative resist is applied, the resist is exposed again by back exposure, only the gate is removed, and the n + layer is removed by etching.

n+層形成後は前述と同様のプロセスでTFTが完成す
る。
After the formation of the n + layer, the TFT is completed by the same process as described above.

この方法では、ドーピングを行わないためにn+層の膜
質が高くi層との接合特性が良いことが利点となってい
る。
The advantage of this method is that since the doping is not performed, the film quality of the n + layer is high and the junction characteristics with the i layer are good.

次に、さらに別の請求項(4)に係る実施例の逆プレ
ーナ型TFTを第4図に示す。以上では配線用電極61が半
導体を挟んでゲートと反対に設けられているが、同じ側
に設けてもよい。n+層はドーピングで形成した。
Next, an inverted planar type TFT according to another embodiment of the present invention is shown in FIG. In the above description, the wiring electrode 61 is provided opposite to the gate with the semiconductor interposed therebetween, but may be provided on the same side. The n + layer was formed by doping.

さらに、この発明の別の実施例として第5図にプレー
ナ型のものを示す。これは、i層a−Si,ゲート絶縁
膜,ゲート11をこの順に積層し、ゲート11のパターニン
グと同時にゲート絶縁膜31もパターニングし、露出した
i層部をドーピングし、反応層形成の金属を堆積しエッ
チングする。配線用電極はゲートから離れて形成するこ
とができる。この場合裏面露光が不要という特徴を有し
ている。
FIG. 5 shows a planar type as another embodiment of the present invention. That is, the i-layer a-Si, the gate insulating film, and the gate 11 are laminated in this order, the gate insulating film 31 is also patterned simultaneously with the patterning of the gate 11, the exposed i-layer portion is doped, and the metal for forming the reaction layer is formed. Deposit and etch. The wiring electrode can be formed apart from the gate. In this case, there is a feature that backside exposure is unnecessary.

また、別の実施例として配線用電極61をあらかじめ形
成してから第5図と同じプロセスでスタガ型TFTを作る
事ができ、これを第6図に示す。
Further, as another embodiment, a staggered TFT can be manufactured by the same process as in FIG. 5 after the wiring electrode 61 is formed in advance, and this is shown in FIG.

なお、第1図と同一部分は同一番号を付して示し、そ
の詳しい説明は省略した 以上第4図から第6図まで、TFTの構造をかえた実施
例を示したがいずれも配線用電極の形成法をいろいろに
とることができ、アクティブマトリクスにおける配線部
分の材料,レイアウト等で選択を広げるものである。
The same parts as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIGS. 4 to 6 show the embodiments in which the structure of the TFT is changed. Can be formed in various ways, and the selection is broadened by the material, layout, etc. of the wiring portion in the active matrix.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、ソース,ドレインと接続される配線
用電極とゲートないし半導体層と合せ精度を著しく緩和
することができる。
According to the present invention, the alignment accuracy of the wiring electrode connected to the source and drain and the gate or semiconductor layer can be remarkably relaxed.

特にセルフアライメイトでソース,ドレインのn+(又
はp+)a−Siを形成することと組合せて、大面積で露光
ズレにともなうTFT特性のバラツキを抑えながら合せ精
度の余裕の拡大が得られ、アクティブマトリスクの大面
積,高性能化を実現する。合せ精度の余裕は露光機の性
能に余裕を与え、安価な露光機でよくなり、トータルコ
ストやスループットの改善をもたらす。またガラスのそ
性変形への余裕を与え、ソーダライムガラス等の安価な
ガラスが使用できるようになり、コストの低下をもたら
す。
In particular, in combination with the self-aligned formation of n + (or p + ) a-Si for the source and drain, it is possible to increase the margin of alignment accuracy while suppressing variations in TFT characteristics due to exposure deviation over a large area. , Realizing a large area and high performance of active matrix. The margin of the alignment accuracy gives a margin to the performance of the exposure apparatus, and the cost of the exposure apparatus can be improved, thereby improving the total cost and the throughput. In addition, the glass is given a margin for its own deformation, so that inexpensive glass such as soda lime glass can be used, resulting in a reduction in cost.

叙上の効果はあげられてすべての請求項に共通して奏
せられるものであるが、この他に各請求項ごとに奏せら
れる効果を以下に示す。
The above-mentioned effects are raised and can be achieved in common for all the claims. Other effects that can be achieved for each claim are described below.

(a)不純物原子(P)と水素が化合したホスフィンを
放電分解し電界加速して注入するので水素が含まれるこ
とにより反応層の形成が促進される。その結果、反応層
の生成完全性(抵抗値の再現性・安定性)が得られる
(請求項−1)。
(A) Phosphine in which impurity atoms (P) and hydrogen are combined is discharged and decomposed and accelerated by an electric field to be implanted, so that the inclusion of hydrogen promotes the formation of a reaction layer. As a result, the formation perfection of the reaction layer (reproducibility and stability of the resistance value) can be obtained (Claim 1).

(b)膜厚限定によりこの範囲内で反応層がi層と接触
せずにTFTのオフ電流増加が低減できる(請求項−
2)。
(B) By limiting the film thickness, an increase in the off-state current of the TFT can be reduced without contacting the reaction layer with the i-layer within this range.
2).

(c)TFTのオフ電流増加が低減できる(請求項−
3)。
(C) An increase in the off-state current of the TFT can be reduced.
3).

(d)配線用電極をダストの発生が多い半導体膜を形成
する前に作成できることから、ゴミによる欠陥(断線、
線間ショート)が発生しにくく、歩留りが向上する(請
求項−4)。
(D) Since a wiring electrode can be formed before forming a semiconductor film which generates much dust, defects due to dust (disconnection,
Short between lines is less likely to occur, and the yield is improved (claim 4).

(e)セルフアラインをリフトオフを用いずに実現で
き、n層エッチングでi層との選択エッチングが不要で
あり、製造マージンが改善され歩留りが向上する(請求
項−5)。
(E) Self-alignment can be realized without using a lift-off, n-layer etching does not require selective etching with the i-layer, and the manufacturing margin is improved and the yield is improved (claim-5).

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

第1図は本発明に係る一実施例のTFTの断面図、第2図
a〜dはTFTの製造工程を工程順に示すいずれも断面
図、第3図ないし第6図はいずれも夫々が別の実施例を
示す断面図、第7図は従来のセルフアライメントによっ
て作られたTFTの断面図である。 1……ガラス基板 2,21……ゲート電極 3,31……ゲート絶縁膜 4……i層アモルファスシリコン 5……n+層アモルファスシリコン(i層へのドーピング
による) 51,52……n+層アモルファスシリコン(成膜時のドーピ
ングによる) 6,61,62……配線用電極 7……チャネル部保護用絶縁膜 8……反応層
FIG. 1 is a cross-sectional view of a TFT according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2a to 2d are cross-sectional views showing the steps of manufacturing the TFT in the order of steps, and FIGS. FIG. 7 is a cross-sectional view of a TFT formed by conventional self-alignment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass substrate 2, 21 ... Gate electrode 3, 31 ... Gate insulating film 4 ... i-layer amorphous silicon 5 ... n + layer amorphous silicon (by doping to i layer) 51, 52 ... n + Layer amorphous silicon (due to doping at the time of film formation) 6,61,62 ... Electrode for wiring 7 ... Insulating film for channel part protection 8 ... Reaction layer

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】透明基板上にゲート電極をパターニング形
成する工程と、ゲート絶縁膜、非晶質シリコン膜、保護
絶縁膜を順次積層させて形成する工程と、前記保護絶縁
膜にレジスト膜を被着し前記透明基板側から露光しゲー
ト電極上に残す工程と、前記レジスト膜をマスクとして
前記保護絶縁膜にエッチングを施す工程と、前記保護絶
縁膜をマスクにして放電分解したガスを前記非晶質シリ
コン膜に注入して不純物ドープすることによりソース、
ドレインとなる不純物濃度の高い半導体領域を形成する
工程と、金属層を堆積させ前記ソース、ドレインとなる
不純物濃度の高い半導体領域の露出面に反応層を形成す
る工程と、反応層に接続される配線用電極を形成する工
程を含む薄膜トランジスタの製造方法。
A step of forming a gate electrode on a transparent substrate by patterning; a step of sequentially forming a gate insulating film, an amorphous silicon film and a protective insulating film on the transparent substrate; and forming a resist film on the protective insulating film. Attaching, exposing from the transparent substrate side and leaving on the gate electrode, etching the protective insulating film using the resist film as a mask, and etching the gas decomposed by discharge using the protective insulating film as a mask. By doping impurities into the porous silicon film
A step of forming a semiconductor region with a high impurity concentration to be a drain; a step of depositing a metal layer to form a reaction layer on an exposed surface of the semiconductor region with a high impurity concentration to be a source and a drain; A method for manufacturing a thin film transistor including a step of forming a wiring electrode.
【請求項2】ゲート電極、ゲート絶縁膜、非晶質シリコ
ンからなる活性層を有してソース、ドレインとなる不純
物濃度の高い半導体領域と、前記ソース、ドレインに接
続される二つの配線用電極を有する薄膜トランジスタに
おいて、前記ソース、ドレインとなる不純物濃度の高い
半導体領域の表面に層厚50〜200オングストロムの反応
層を有し、この反応層に配線用電極を接続し、かつ前記
配線用電極がゲート電極と重ならない配置としたことを
特徴とする薄膜トランジスタ。
2. A semiconductor region having a gate electrode, a gate insulating film, an active layer made of amorphous silicon and having a high impurity concentration as a source and a drain, and two wiring electrodes connected to the source and the drain. In the thin film transistor having a source, the surface of the semiconductor region having a high impurity concentration to be a drain, a reaction layer having a thickness of 50 to 200 Å, a wiring electrode is connected to the reaction layer, and the wiring electrode Wherein the thin film transistor does not overlap with the gate electrode.
【請求項3】透明基板上にゲート電極をパターニング形
成する工程と、ゲート絶縁膜、非晶質シリコン膜、保護
絶縁膜を順次積層させて形成する工程と、前記保護絶縁
膜にレジスト膜を被着し前記透明基板側から露光しゲー
ト電極上に残す工程と、前記レジスト膜をマスクとして
前記保護絶縁膜にエッチングを施す工程と、前記保護絶
縁膜をマスクにして放電分解したガスを前記非晶質シリ
コン膜に注入して不純物ドープすることによりソース、
ドレインとなる不純物濃度の高い半導体領域を形成する
工程と、金属層を堆積させ前記ソース、ドレインとなる
不純物濃度の高い半導体領域の露出面に反応層を形成す
る工程と、前記ソース、ドレインとなる不純物濃度の高
い半導体領域および前記反応層をパターニングした後に
前記反応層に接続する配線用電極を形成する工程を含む
薄膜トランジスタの製造方法。
3. A step of patterning and forming a gate electrode on a transparent substrate, a step of sequentially forming a gate insulating film, an amorphous silicon film, and a protective insulating film, and a step of coating a resist film on the protective insulating film. Attaching, exposing from the transparent substrate side and leaving on the gate electrode, etching the protective insulating film using the resist film as a mask, and etching the gas decomposed by discharge using the protective insulating film as a mask. By doping impurities into the porous silicon film
A step of forming a semiconductor region having a high impurity concentration to be a drain; a step of depositing a metal layer to form a reaction layer on an exposed surface of the semiconductor region having a high impurity concentration to be a source and a drain; and forming the source and drain. A method for manufacturing a thin film transistor, comprising: forming a semiconductor region having a high impurity concentration and a wiring electrode connected to the reaction layer after patterning the reaction layer.
【請求項4】ゲート電極、ゲート絶縁膜、非晶質シリコ
ンからなる活性層を有してソース、ドレインとなる不純
物濃度の高い半導体領域と、前記ソース、ドレインに接
続される二つの配線用電極を有する薄膜トランジスタに
おいて、配線用電極の上面に前記不純物濃度の高い半導
体領域が積層して設けられ、前記不純物濃度の高い半導
体領域の表面に重ねて形成された反応層を有し、かつ前
記配線用電極がゲート電極と重ならない配置としたこと
を特徴とする薄膜トランジスタ。
4. A semiconductor region having a gate electrode, a gate insulating film, an active layer made of amorphous silicon and having a high impurity concentration serving as a source and a drain, and two wiring electrodes connected to the source and the drain. Wherein the semiconductor region having a high impurity concentration is provided in a stacked manner on an upper surface of a wiring electrode, and a reaction layer is formed so as to overlap a surface of the semiconductor region having a high impurity concentration; A thin film transistor in which an electrode is arranged so as not to overlap with a gate electrode.
【請求項5】透明基板上にゲート電極をパターニング形
成する工程と、ゲート絶縁膜、非晶質シリコン膜、保護
絶縁膜を順次積層させて形成する工程と、前記保護絶縁
膜にレジスト膜を被着し前記透明基板側から露光しゲー
ト電極上に残す工程と、前記レジスト膜をマスクとして
前記保護絶縁膜にエッチングを施す工程と、不純物濃度
の高い半導体層を形成する工程と、前記不純物濃度の高
い半導体層の上にレジスト膜を被着し前記透明基板側か
ら露光し前記保護絶縁膜上の半導体層をエッチング除去
してソース、ドレインとなる不純物濃度の高い半導体領
域を形成する工程と、金属層を堆積させ前記ソース、ド
レインとなる不純物濃度の高い半導体領域の露出面に反
応層を形成する工程と、前記ソース、ドレインとなる不
純物濃度の高い半導体領域および前記反応層にパターニ
ングを施したのち前記反応層に接続する配線用電極を形
成する工程を含む薄膜トランジスタの製造方法。
5. A step of patterning and forming a gate electrode on a transparent substrate, a step of sequentially forming a gate insulating film, an amorphous silicon film, and a protective insulating film, and a step of coating a resist film on the protective insulating film. Attaching, exposing from the transparent substrate side and leaving on the gate electrode, etching the protective insulating film using the resist film as a mask, forming a semiconductor layer with a high impurity concentration, Depositing a resist film on the high semiconductor layer, exposing from the transparent substrate side and etching away the semiconductor layer on the protective insulating film to form a semiconductor region with a high impurity concentration serving as a source and a drain; and Depositing a layer and forming a reaction layer on an exposed surface of the semiconductor region having a high impurity concentration serving as the source and drain; and forming a reaction layer on the exposed surface of the semiconductor region having a high impurity concentration serving as the source and drain. Method of manufacturing a thin film transistor comprising the steps of forming a wiring electrode connected to the reaction layer after subjected to patterning in the body region and the reaction layer.
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