JP2917925B2 - Method of manufacturing thin film transistor and active matrix array for liquid crystal display device - Google Patents

Method of manufacturing thin film transistor and active matrix array for liquid crystal display device

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JP2917925B2 JP20161796A JP20161796A JP2917925B2 JP 2917925 B2 JP2917925 B2 JP 2917925B2 JP 20161796 A JP20161796 A JP 20161796A JP 20161796 A JP20161796 A JP 20161796A JP 2917925 B2 JP2917925 B2 JP 2917925B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はLDD(Lightly Dop
ed Drain)構造を有する薄膜トランジスタ(以下TFTと
略す)とその作製方法に関するもので液晶表示装置用ア
クティブマトリックスアレイに使用可能な技術である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an LDD (Lightly Dop
The present invention relates to a thin film transistor (hereinafter abbreviated as TFT) having an ed drain) structure and a method for manufacturing the same, and is a technique usable for an active matrix array for a liquid crystal display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、TFTのリーク電流を低減する手
法としてLDD構造が知られている。
2. Description of the Related Art Heretofore, an LDD structure has been known as a technique for reducing a leak current of a TFT.

【0003】図5に従来のLDD構造薄膜トランジスタ
の製造工程断面図を示し、作製工程に関して説明する。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a conventional LDD-structured thin film transistor, and the manufacturing process will be described.

【0004】図5(a)に示したように透光性基板11
(高耐熱ガラス基板)上に非晶質シリコン薄膜を減圧気
相成長法(LPCVD法)により形成し、窒素雰囲気中
で600℃の熱処理を行い非晶質シリコン薄膜を結晶化
し多結晶シリコン薄膜13を形成する。前記多結晶シリ
コン薄膜を島状に加工し、ゲート絶縁膜14aとなる酸
化シリコン薄膜を形成する。前記酸化シリコン薄膜上に
ゲート電極15を形成する。ゲート電極形成後、ゲート
電極をマスクとしてイオン注入法にて第一の不純物注入
を行い、低濃度不純物注入領域(n領域)13bを形
成する。第一の不純物注入は燐(P)イオンを、加速電
圧80KV、ドーズ量1x1013/cm2にて注入した。第一の
不純物注入後、図5(b)に示したようにフォトレジスト
25にてn領域のマスクを形成したのち、第二の不純
物注入を行い高濃度不純物注入領域(n+領域)13c
を形成する。第二の不純物注入は燐(P)イオンを、加
速電圧80KV、ドーズ量1x1015/cm2にて注入した。
第二の不純物注入後、フォトレジストマスクを除去し、
注入した不純物の活性化処理をおこなう。活性化処理は
900℃、2時間行った。活性化処理後、図5(c)に示
したように層間絶縁膜16を形成する。最後にコンタク
トホールを開口したのちソース・ドレイン電極20、2
1を形成し薄膜トランジスタが完成する。
[0004] As shown in FIG.
An amorphous silicon thin film is formed on a (high heat resistant glass substrate) by a low pressure vapor phase epitaxy method (LPCVD method), and is heat-treated at 600 ° C. in a nitrogen atmosphere to crystallize the amorphous silicon thin film. To form The polycrystalline silicon thin film is processed into an island shape to form a silicon oxide thin film serving as a gate insulating film 14a. A gate electrode 15 is formed on the silicon oxide thin film. After the formation of the gate electrode, a first impurity implantation is performed by ion implantation using the gate electrode as a mask to form a low-concentration impurity implantation region (n - region) 13b. In the first impurity implantation, phosphorus (P) ions were implanted at an acceleration voltage of 80 KV and a dose of 1 × 10 13 / cm 2 . First after impurity implantation, after forming a mask of n-regions in the photoresist 25 as shown in FIG. 5 (b), the second impurity implantation was carried out high-concentration impurity implanted region (n + region) 13c
To form In the second impurity implantation, phosphorus (P) ions were implanted at an acceleration voltage of 80 KV and a dose of 1 × 10 15 / cm 2 .
After the second impurity implantation, the photoresist mask is removed,
Activate the implanted impurities. The activation treatment was performed at 900 ° C. for 2 hours. After the activation process, an interlayer insulating film 16 is formed as shown in FIG. Finally, after opening the contact holes, the source / drain electrodes 20, 2
1 is formed to complete the thin film transistor.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このLDD構成のTF
Tにおいては、液晶表示装置等に用いられるアクティブ
マトリックスアレイに応用するにはより作製プロセスの
簡略化と高性能化、特にリーク電流の更なる低減が要求
されている。
SUMMARY OF THE INVENTION A TF having this LDD configuration
In T, in order to apply to an active matrix array used for a liquid crystal display device or the like, a simplification of a manufacturing process and higher performance, especially a further reduction of a leak current are required.

【0006】図5に示した製造方法を用いて薄膜トラン
ジスタを作製した場合、LDD構造を実現するためには
高濃度、および低濃度の二度のドーピング工程を必要と
し、LDD構造を用いない薄膜トランジスタに比較して
ドーピング工程数が増大し作製プロセスが複雑になる。
When a thin film transistor is manufactured by using the manufacturing method shown in FIG. 5, two doping steps of a high concentration and a low concentration are required to realize an LDD structure. In comparison, the number of doping steps increases and the manufacturing process becomes complicated.

【0007】本発明は、一度のドーピング工程で高濃度
及び低濃度の不純物注入領域を形成する手法を提供する
と同時に、よりリーク電流を低減可能な手法を提供する
ことを目的とする。
An object of the present invention is to provide a method for forming high-concentration and low-concentration impurity-implanted regions in a single doping step, and at the same time to provide a method capable of further reducing a leak current.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、多結晶シリコンを活性層に用いた薄膜トラ
ンジスタにて、ゲート絶縁膜として下層に酸化シリコ
ン、上層に酸化タンタルを有する2層ゲート絶縁膜を有
し、前記ゲート絶縁膜の酸化タンタルを薄膜トランジス
タのソースおよびドレイン領域とチャネル領域の間に形
成される低濃度不純物領域(LDD領域)上を被覆した状
態で不純物注入を行い、前記不純物注入後、低濃度不純
物注入領域上の酸化タンタル薄膜を除去した後、層間絶
縁膜を形成する工程を有する薄膜トランジスタの製造方
法である。
In order to solve this problem, the present invention relates to a thin film transistor using polycrystalline silicon as an active layer, comprising two layers having silicon oxide as a lower layer and tantalum oxide as an upper layer as a gate insulating film. Having a gate insulating film, performing impurity implantation with the tantalum oxide of the gate insulating film covering a low-concentration impurity region (LDD region) formed between the source and drain regions and the channel region of the thin film transistor; This is a method for manufacturing a thin film transistor, comprising a step of removing an tantalum oxide thin film on a low-concentration impurity implantation region after impurity implantation, and then forming an interlayer insulating film.

【0009】また本発明は、周辺回路を同一基板上に集
積化した液晶表示装置用アクティブマトリックスアレイ
において、少なくとも絵素電極を駆動する薄膜トランジ
スタを前記薄膜トランジスタの製造方法により形成した
液晶表示装置用アクティブマトリックスアレイである。
The present invention also provides an active matrix array for a liquid crystal display device in which peripheral circuits are integrated on the same substrate, wherein a thin film transistor for driving at least a pixel electrode is formed by the method for manufacturing a thin film transistor. An array.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1から図3を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0011】(実施の形態1)図1は本発明の製造方法
を用いたLDD構造を有する薄膜トランジスタの工程断
面図の一例である。まず、図1に示したように酸化シリ
コンを表面コートしたガラス基板11上に非晶質シリコ
ン薄膜をプラズマCVD法により50nmの膜厚で形成
する。非晶質シリコンを窒素中にて450℃、90分の
熱処理を行い膜中の水素濃度を低減した後、エキシマレ
ーザーアニールにて結晶化し多結晶シリコン薄膜を形成
する。多結晶シリコン薄膜13を薄膜トランジスタの形
状に加工し(チャネル領域13a、LDD領域13b、ソース
・ドレイン領域13c)、ゲート絶縁膜14aである酸化
シリコンを85nm形成する。酸化シリコン上に第二の
ゲート絶縁膜14bである酸化タンタルを50nm形成
する。酸化タンタル上にゲート電極15を形成する。ゲ
ート電極は酸化タンタルと接するようにチタン(Ti)を
80nm、チタン上にアルミニウム(Al)にネオジウム
(Nd)を3.5%含有した合金を150nm形成し、計
230nmの膜厚にて構成されている。ゲート電極形成
後、第二のゲート絶縁膜である酸化タンタル薄膜をLD
D領域上を被覆して、かつソースおよびドレイン領域上
を除去する形状にエッチングする。酸化タンタルのエッ
チングにはCF4と酸素の混合ガス系を用いたリアクテ
ィブイオンエッチング法を用いた。
(Embodiment 1) FIG. 1 is an example of a process sectional view of a thin film transistor having an LDD structure using a manufacturing method of the present invention. First, as shown in FIG. 1, an amorphous silicon thin film is formed with a thickness of 50 nm by a plasma CVD method on a glass substrate 11 coated with silicon oxide. The amorphous silicon is heat-treated at 450 ° C. for 90 minutes in nitrogen to reduce the hydrogen concentration in the film, and then crystallized by excimer laser annealing to form a polycrystalline silicon thin film. The polycrystalline silicon thin film 13 is processed into the shape of a thin film transistor (channel region 13a, LDD region 13b, source / drain region 13c), and 85 nm of silicon oxide as the gate insulating film 14a is formed. A 50 nm tantalum oxide, which is the second gate insulating film 14b, is formed on the silicon oxide. A gate electrode 15 is formed on tantalum oxide. The gate electrode is made of titanium (Ti) 80 nm so as to be in contact with tantalum oxide, and neodymium is added to aluminum (Al) on titanium.
An alloy containing 3.5% of (Nd) is formed to a thickness of 150 nm, and has a total thickness of 230 nm. After forming the gate electrode, the tantalum oxide thin film as the second gate insulating film is
Etching is performed so as to cover the D region and remove the source and drain regions. For the etching of tantalum oxide, a reactive ion etching method using a mixed gas system of CF 4 and oxygen was used.

【0012】酸化タンタル薄膜を前記形状に加工後、イ
オンドーピング法にて燐を加速電圧80KV、注入ドー
ズ量1x1015/cm2にて注入する。イオンドーピング法
は水素ガスに5%濃度のPH3を混合したガスを高周波
放電にてプラズマ分解し、生成したイオンを質量分離工
程なく試料に注入している。従って従来のイオン注入法
に比べて多種のイオン、燐と水素の複合イオンが含まれ
るため注入時の不純物プロファイルがブロードである。
この特徴を利用して本発明の製造方法では一度の不純物
注入にてLDD領域とソース及びドレイン領域を形成し
ている。注入条件は薄膜トランジスタのソース及びドレ
イン領域が低抵抗となる最適条件にて注入する。このと
きの加速電圧V(KV)はゲート絶縁膜である酸化シリコン
膜厚をA(nm)とした場合、A−35≦V≦A+10の
関係が成り立つ範囲が最適条件となる。本実施例の場
合、A=85(nm)であるから50≦V≦90(KV)
となり実施例中では80KVの加速電圧で注入した。こ
のときLDD領域は酸化タンタルと酸化シリコンの積層
膜を介して注入されるため、ソース及びドレイン領域に
比較して不純物量は酸化タンタルの膜厚に依存して減少
し、酸化タンタルの膜厚を最適化することにより一度の
不純物注入にて薄膜トランジスタのソース及びドレイン
領域とLDD領域が同時に形成可能となる。我々の検討
結果では酸化タンタル膜厚B(nm)は注入時の加速電圧
をV(KV)、酸化シリコン膜厚をA(nm)とすれば、
(A−V)+10<B<(A−V)+80の関係を満足す
る範囲で最適値が得られる。
After processing the tantalum oxide thin film into the above-described shape, phosphorus is implanted by an ion doping method at an acceleration voltage of 80 KV and an implantation dose of 1 × 10 15 / cm 2 . In the ion doping method, a gas obtained by mixing hydrogen gas with PH 3 at a concentration of 5% is plasma-decomposed by high-frequency discharge, and the generated ions are injected into a sample without a mass separation step. Therefore, compared with the conventional ion implantation method, the ion implantation method contains a wider variety of ions and a complex ion of phosphorus and hydrogen, so that the impurity profile at the time of implantation is broader.
By utilizing this feature, in the manufacturing method of the present invention, the LDD region and the source and drain regions are formed by one-time impurity implantation. The implantation conditions are such that the source and the drain region of the thin film transistor are implanted under the optimum condition of low resistance. The optimum condition of the acceleration voltage V (KV) at this time is a range in which the relationship of A−35 ≦ V ≦ A + 10 holds when the thickness of the silicon oxide film serving as the gate insulating film is A (nm). In the case of this embodiment, since A = 85 (nm), 50 ≦ V ≦ 90 (KV)
In the examples, injection was performed at an acceleration voltage of 80 KV. At this time, since the LDD region is implanted through the laminated film of tantalum oxide and silicon oxide, the amount of impurities is reduced depending on the thickness of the tantalum oxide as compared with the source and drain regions, and the thickness of the tantalum oxide is reduced. By optimizing, the source and drain regions and the LDD region of the thin film transistor can be simultaneously formed by one-time impurity implantation. According to our study results, the tantalum oxide film thickness B (nm) can be obtained by assuming that the acceleration voltage at the time of implantation is V (KV) and the silicon oxide film thickness is A (nm).
An optimum value is obtained in a range satisfying the relationship of (AV) +10 <B <(AV) +80.

【0013】薄膜トランジスタへの不純物注入後、図1
(b)に示したようにLDD領域上の酸化タンタル薄膜
を除去する。その後、図1(c)に示したように酸化シ
リコンからなる層間絶縁膜16を形成する。酸化シリコ
ンは常圧CVD法を用いて430℃にて形成しており、
本工程で先に注入した不純物の活性化処理を同時に行っ
ている。不純物注入時の加速電圧V(KV)が先に示した
A−35≦V≦A+10の範囲にある場合には500℃
以下の低温での活性化が可能である。最後に図1(d)
に示したようにコンタクトホールを開口しソース及びド
レイン電極21、22を形成した後、350℃での水素プ
ラズマ処理を行って薄膜トランジスタが完成する。
After the impurities are implanted into the thin film transistor, FIG.
As shown in (b), the tantalum oxide thin film on the LDD region is removed. Thereafter, as shown in FIG. 1C, an interlayer insulating film 16 made of silicon oxide is formed. Silicon oxide is formed at 430 ° C. by using a normal pressure CVD method,
In this step, the activation treatment of the impurity implanted earlier is performed simultaneously. 500 ° C. when the acceleration voltage V (KV) at the time of impurity implantation is in the range of A−35 ≦ V ≦ A + 10 described above.
Activation at the following low temperatures is possible. Finally, Fig. 1 (d)
After opening the contact holes and forming the source and drain electrodes 21 and 22 as shown in (1), hydrogen plasma treatment is performed at 350 ° C. to complete the thin film transistor.

【0014】図2(c)は本発明の製造方法を用いて作
製したnチャネル薄膜トランジスタの電流・電圧特性を
比較したものであり、縦軸にドレイン電流を、横軸にゲ
ート電圧を取ってプロットしている。薄膜トランジスタ
のサイズはチャネル幅、チャネル長とも12μmであ
り、LDD領域長(ΔL)は2.5μmである。長点線は
LDD構造でない自己整合型薄膜トランジスタの特性を
示しており、ゲート電圧が負の領域、すなわち薄膜トラ
ンジスタが待機状態でのリーク電流が大きくこのような
特性を有する薄膜トランジスタを液晶表示装置の画素駆
動用に用いた場合には電圧保持能力が低く、クロストー
クや画像むらを生じ表示品位に大きく影響する。
FIG. 2 (c) is a comparison of current-voltage characteristics of an n-channel thin-film transistor manufactured by using the manufacturing method of the present invention, wherein a vertical axis indicates a drain current and a horizontal axis indicates a gate voltage. doing. The size of the thin film transistor is 12 μm in both channel width and channel length, and the LDD region length (ΔL) is 2.5 μm. The long dotted line shows the characteristics of the self-aligned thin film transistor having no LDD structure, and the thin film transistor having a negative gate voltage, that is, a thin film transistor having a large leakage current in a standby state and having such characteristics is used for driving a pixel of a liquid crystal display device. In this case, the voltage holding ability is low, causing crosstalk and image unevenness, which greatly affects display quality.

【0015】これに対して本発明の製造方法を用いて作
製した薄膜トランジスタ(図2(b)参照)の特性を実
線で示している。LDD構造なしの特性に比べて薄膜ト
ランジスタのリーク電流を大幅に改善することができ
た。一方、同じLDD構造を有するもののLDD領域上
の酸化タンタル膜を不純物注入後に除去せずに作製した
薄膜トランジスタ(図2(a)参照)の特性を短点線で
示す。同じLDD構造でありながらLDD領域上の酸化
タンタルを不純物注入後に除去しなかった場合にはリー
ク電流の低減効果は小さく、不純物注入後の酸化タンタ
ル除去工程を有することで大幅にリーク電流が減少し
た。
On the other hand, the characteristics of the thin film transistor (see FIG. 2B) manufactured by using the manufacturing method of the present invention are shown by solid lines. The leakage current of the thin film transistor was significantly improved as compared with the characteristics without the LDD structure. On the other hand, the characteristics of a thin film transistor (see FIG. 2A) having the same LDD structure but formed without removing the tantalum oxide film on the LDD region after the impurity implantation is shown by a dotted line. When the tantalum oxide on the LDD region is not removed after the impurity implantation even though the LDD structure is the same, the effect of reducing the leakage current is small, and the leakage current is significantly reduced by having the tantalum oxide removal step after the impurity implantation. .

【0016】(実施の形態2)図3は本発明の製造方法
を用いた液晶表示装置用駆動回路内蔵薄膜トランジスタ
アレイの作製法の一例である。
(Embodiment 2) FIG. 3 shows an example of a method for manufacturing a thin film transistor array with a built-in drive circuit for a liquid crystal display device using the manufacturing method of the present invention.

【0017】まず、図3に示したように酸化シリコンを
表面コートしたガラス基板上に非晶質シリコン薄膜をプ
ラズマCVD法により50nmの膜厚で形成する。非晶
質シリコンを窒素中にて450℃、90分の熱処理を行
い膜中の水素濃度を低減した後、エキシマレーザーアニ
ールにて結晶化し多結晶シリコン薄膜を形成する。多結
晶シリコン薄膜を薄膜トランジスタの形状に加工し、ゲ
ート絶縁膜14aである酸化シリコンを85nm形成す
る。酸化シリコン上に第二のゲート絶縁膜14bである
酸化タンタルを50nm形成する。次いでpチャネル薄
膜トランジスタ上にゲート電極15を形成する。ゲート
電極は酸化タンタルと接するようにチタン(Ti)を80
nm、チタン上にアルミニウム(Al)にネオジウム(N
d)を3.5%含有した合金を150nm形成し、計2
30nmの膜厚にて構成されている。このときnチャネ
ル薄膜トランジスタ上はゲート電極材料15にて被覆し
ている。その後、pチャネル薄膜トランジスタのソース
及びドレイン領域にボロンを注入する。ボロンはイオン
ドーピング法を用い、加速電圧60KV、ドーズ量5x
1015/cm2にて注入した。
First, as shown in FIG. 3, an amorphous silicon thin film is formed to a thickness of 50 nm on a glass substrate surface-coated with silicon oxide by a plasma CVD method. The amorphous silicon is heat-treated at 450 ° C. for 90 minutes in nitrogen to reduce the hydrogen concentration in the film, and then crystallized by excimer laser annealing to form a polycrystalline silicon thin film. The polycrystalline silicon thin film is processed into the shape of a thin film transistor, and silicon oxide, which is the gate insulating film 14a, is formed to a thickness of 85 nm. A 50 nm tantalum oxide, which is the second gate insulating film 14b, is formed on the silicon oxide. Next, a gate electrode 15 is formed on the p-channel thin film transistor. The gate electrode is made of titanium (Ti) 80 so as to be in contact with tantalum oxide.
nm, neodymium (N) on aluminum (Al) on titanium
An alloy containing 3.5% of d) was formed to a thickness of 150 nm, and a total of 2
It has a thickness of 30 nm. At this time, the n-channel thin film transistor is covered with the gate electrode material 15. After that, boron is implanted into the source and drain regions of the p-channel thin film transistor. Boron is formed by an ion doping method at an acceleration voltage of 60 KV and a dose of 5 ×.
The injection was performed at 10 15 / cm 2 .

【0018】ボロンイオン注入後、図3(b)に示すよ
うにnチャネル薄膜トランジスタ上にゲート電極を形成
し、画素TFTのLDD領域上のみ酸化タンタルで被覆
し、ソース及びドレイン領域上の酸化タンタルを選択的
に除去する。酸化タンタル薄膜を前記形状に加工後、イ
オンドーピング法にて燐を加速電圧80KV、注入ドー
ズ量1x1015/cm2にて注入する。イオンドーピング法
は水素ガスに5%濃度のPH3を混合したガスを高周波
放電にてプラズマ分解し、生成したイオンを質量分離工
程なく試料に注入している。従って従来のイオン注入法
に比べて注入時の不純物プロファイルがブロードであ
る。この特徴を利用して本発明の製造方法では一度の不
純物注入にてLDD領域とソース及びドレイン領域を形
成している。
After boron ion implantation, as shown in FIG. 3B, a gate electrode is formed on the n-channel thin film transistor, only the LDD region of the pixel TFT is covered with tantalum oxide, and the tantalum oxide on the source and drain regions is removed. Selectively remove. After processing the tantalum oxide thin film into the above shape, phosphorus is implanted by ion doping at an acceleration voltage of 80 KV and an implantation dose of 1 × 10 15 / cm 2 . In the ion doping method, a gas obtained by mixing hydrogen gas with PH 3 at a concentration of 5% is plasma-decomposed by high-frequency discharge, and the generated ions are injected into a sample without a mass separation step. Therefore, the impurity profile at the time of implantation is broader than that of the conventional ion implantation method. By utilizing this feature, in the manufacturing method of the present invention, the LDD region and the source and drain regions are formed by one-time impurity implantation.

【0019】薄膜トランジスタへの不純物注入後、図3
(c)に示したようにLDD領域上の酸化タンタル薄膜
を除去する。
After injecting impurities into the thin film transistor, FIG.
The tantalum oxide thin film on the LDD region is removed as shown in FIG.

【0020】その後、酸化シリコンからなる第一の層間
絶縁膜16を形成する。酸化シリコンは常圧CVD法を
用いて430℃にて形成しており、本工程で先に注入し
た不純物の活性化処理を同時に行っている。不純物注入
時の加速電圧V(KV)が先に示したA−35≦V≦A+
10の範囲にある場合には500℃以下の低温での活性
化が可能である。層間絶縁膜上にITO(Indium-Tin-Ox
ide)膜からなる画素電極17を形成し、第二の層間絶縁
膜18を形成する。コンタクトホールを開口後、ソース
・ドレイン配線20、21を形成する(図3(d))。
Thereafter, a first interlayer insulating film 16 made of silicon oxide is formed. The silicon oxide is formed at 430 ° C. by using the normal pressure CVD method, and the activation treatment of the impurity previously implanted in this step is simultaneously performed. The acceleration voltage V (KV) at the time of impurity implantation is A-35 ≦ V ≦ A +
When it is in the range of 10, activation at a low temperature of 500 ° C. or less is possible. ITO (Indium-Tin-Ox
ide) A pixel electrode 17 made of a film is formed, and a second interlayer insulating film 18 is formed. After opening the contact holes, source / drain wirings 20 and 21 are formed (FIG. 3D).

【0021】保護膜23となる窒化珪素をプラズマCV
Dにて形成し水素雰囲気で350℃のアニール処理を行
った後、画素電極上の窒化珪素・酸化珪素積層膜を選択
的に除去してアクティブマトリックスアレイが完成する
(図3(e))。
The silicon nitride to be the protective film 23 is plasma-CV
After forming at D and annealing at 350 ° C. in a hydrogen atmosphere, the silicon nitride / silicon oxide laminated film on the pixel electrode is selectively removed to complete the active matrix array (FIG. 3E).

【0022】図4は図3のアクティブマトリックスアレ
イを用いて作製した液晶表示装置の構成断面図の一例
で、画素部を拡大表示したものである。透光性基板11
上に形成したアクティブマトリックスと対向基板43の
間に配向膜46を介して液晶47が保持されており薄膜
トランジスタをスイッチング素子として画素電極17を
駆動して液晶を充電し画像表示を行っている。
FIG. 4 is an example of a sectional view of a configuration of a liquid crystal display device manufactured by using the active matrix array of FIG. 3, in which a pixel portion is enlarged and displayed. Translucent substrate 11
A liquid crystal 47 is held between the active matrix formed above and the opposing substrate 43 via an alignment film 46. The pixel electrode 17 is driven by using the thin film transistor as a switching element to charge the liquid crystal and display an image.

【0023】なお、本実施例では画素駆動用薄膜トラン
ジスタにLDD構造を有する場合に関して説明したが駆
動回路部のnチャネル薄膜トランジスタの少なくとも一
部にもLDD構造を用いてもよく、特に信頼性の向上に
効果がある。
In this embodiment, the case where the pixel driving thin film transistor has the LDD structure has been described. However, the LDD structure may be used for at least a part of the n-channel thin film transistor in the driving circuit portion. effective.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明の製造方法を用いることにより従
来少なくとも2度以上必要であったLDD薄膜トランジ
スタ作製時の注入工程を低減可能となった。また、従来
の二層ゲート絶縁膜を有するLDD構造に比べ不純物注
入工程以降でLDD領域上の第二の絶縁膜を除去するこ
とにより大幅にリーク電流を減少することができ大きく
特性が向上した。また、簡易な作製プロセスでLDD構
造が実現でき、プロセス歩留まり、素子の信頼性が向上
した。
According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to reduce the number of injection steps required for manufacturing an LDD thin film transistor at least twice or more. Also, by removing the second insulating film on the LDD region after the impurity implantation step as compared with the conventional LDD structure having the two-layer gate insulating film, the leak current can be greatly reduced, and the characteristics are greatly improved. Further, the LDD structure can be realized by a simple manufacturing process, and the process yield and the reliability of the device have been improved.

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

【図1】本発明の一実施例の製造方法を用いて作製した
薄膜トランジスタの工程断面図
FIG. 1 is a process sectional view of a thin film transistor manufactured by using a manufacturing method according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の製造方法を用いて作製した
薄膜トランジスタの電流・電圧特性の従来例との比較説
明図
FIG. 2 is an explanatory diagram comparing current / voltage characteristics of a thin film transistor manufactured by using the manufacturing method of one embodiment of the present invention with a conventional example.

【図3】本発明の一実施例の製造方法を用いて作製した
液晶表示装置用アクティブマトリックスアレイの工程断
面図
FIG. 3 is a process sectional view of an active matrix array for a liquid crystal display device manufactured by using the manufacturing method according to one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例のアクティブマトリックスア
レイを用いた液晶表示装置の断面図
FIG. 4 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device using an active matrix array according to one embodiment of the present invention.

【図5】従来のLDD構造の作製工程断面図FIG. 5 is a cross-sectional view of a manufacturing process of a conventional LDD structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ガラス基板 13 多結晶シリコン 13a チャネル領域 13b LDD領域 13c ソース・ドレイン領域 14 ゲート絶縁膜 14a 第一のゲート絶縁膜(酸化シリコン) 14b 第二のゲート絶縁膜(酸化タンタル) 15 ゲート電極 16 層間絶縁膜 17 画素電極 18 層間絶縁膜 21,22 ソース及びドレイン配線 23 保護膜(窒化シリコン) 41 ブラックマトリックス 42 偏光板 43 対向基板 44 カラーフィルター 45 透明導電層 46 配向膜 47 液晶 Reference Signs List 11 glass substrate 13 polycrystalline silicon 13a channel region 13b LDD region 13c source / drain region 14 gate insulating film 14a first gate insulating film (silicon oxide) 14b second gate insulating film (tantalum oxide) 15 gate electrode 16 interlayer insulation Film 17 Pixel electrode 18 Interlayer insulating film 21, 22 Source and drain wiring 23 Protective film (silicon nitride) 41 Black matrix 42 Polarizer 43 Counter substrate 44 Color filter 45 Transparent conductive layer 46 Alignment film 47 Liquid crystal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 29/786 H01L 21/336 G02F 1/136 500 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 29/786 H01L 21/336 G02F 1/136 500

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 多結晶シリコンを活性層に用いた薄膜ト
ランジスタにて、ゲート絶縁膜として下層に酸化シリコ
ン、上層に第二の絶縁膜を有する2層ゲート絶縁膜を有
し、薄膜トランジスタのソースおよびドレイン領域とチ
ャネル領域の間に形成される低濃度不純物領域(LDD
領域)上を前記第二の絶縁膜で被膜した状態で、ゲート
電極をマスクにして不純物注入を行うことによりトラン
ジスタのソースおよびドレイン領域と低濃度不純物領域
を同時に形成し、前記不純物注入後、前記低濃度不純物
領域上の前記第二の絶縁膜のみを除去した後、層間絶縁
膜を形成する工程を少なくとも有する薄膜トランジスタ
の製造方法。
1. A thin film transistor using polycrystalline silicon as an active layer, comprising a two-layer gate insulating film having a lower layer of silicon oxide as a gate insulating film and a second insulating film as an upper layer, and a source and a drain of the thin film transistor. Lightly doped region (LDD) formed between the region and the channel region.
Region) is covered with the second insulating film, and the gate is
By implanting impurities using the electrode as a mask,
Source and drain regions and low-concentration impurity regions
The simultaneously formed, after the impurity implantation, the low concentration after removing only the second insulating film on the impurity regions, a method of manufacturing a thin film transistor having at least a step of forming an interlayer insulating film.
【請求項2】 第二の絶縁膜として酸化タンタルを用
い、その膜厚が20nm以上100nm以下、かつ酸化
シリコン膜厚が50nm以上かつ150nm以下である
ことを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジスタの製
造方法。
2. The thin film transistor according to claim 1, wherein tantalum oxide is used as the second insulating film, the film thickness is 20 nm or more and 100 nm or less, and the silicon oxide film thickness is 50 nm or more and 150 nm or less. Production method.
【請求項3】 不純物注入にイオンドーピング法を用
い、注入時の加速電圧V(KV)が酸化シリコン膜厚をA
(nm)とした場合、 A−35≦V≦A+10 の範囲にあることを特徴とす
る請求項1記載の薄膜トランジスタの製造方法。
3. An ion doping method is used for impurity implantation, and the acceleration voltage V (KV) at the time of implantation is set so that the thickness of the silicon oxide film is A.
The method according to claim 1, wherein, when (nm), A-35 ≦ V ≦ A + 10.
【請求項4】 第二の絶縁膜として酸化タンタルを用
い、第二の絶縁膜である酸化タンタル膜厚B(nm)
が、イオンドープ時の加速電圧をV(KV)、酸化シリ
コン膜厚をA(nm)とした場合、 (A−V)+10<B<(A−V)+80の範囲にある
ことを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジスタの製
造方法。
4. Tantalum oxide is used as a second insulating film.
There, the second insulating film is a tantalum oxide film thickness B (nm)
However, when the acceleration voltage at the time of ion doping is V (KV) and the silicon oxide film thickness is A (nm), it is characterized by being in the range of (A−V) +10 <B <(A−V) +80. The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 1.
【請求項5】 周辺回路を同一基板上に集積化した液晶
表示装置用アクティブマトリックスアレイにて、少なく
とも絵素電極を駆動する薄膜トランジスタを請求項1記
載の製造方法により形成したことを特徴とする液晶表示
装置用アクティブマトリックスアレイ。
5. A liquid crystal display, comprising: a thin film transistor for driving at least picture element electrodes in an active matrix array for a liquid crystal display device in which peripheral circuits are integrated on the same substrate. Active matrix array for display devices.
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