JP3163822B2 - Transistor and manufacturing method thereof - Google Patents

Transistor and manufacturing method thereof

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JP3163822B2 JP3365493A JP3365493A JP3163822B2 JP 3163822 B2 JP3163822 B2 JP 3163822B2 JP 3365493 A JP3365493 A JP 3365493A JP 3365493 A JP3365493 A JP 3365493A JP 3163822 B2 JP3163822 B2 JP 3163822B2
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
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    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
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    • H01L29/78618Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure
    • H01L29/78621Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure with LDD structure or an extension or an offset region or characterised by the doping profile

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、各画素のスイッチング
するためのトランジスタを有するアクティブマトリック
ス型液晶表示装置等、トランジスタ及びその製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transistor such as an active matrix type liquid crystal display having a transistor for switching each pixel, and a method of manufacturing the transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄膜トランジスタは、アクティブマトリ
ックス型液晶表示装置(以下では液晶ディスプレイと呼
ぶ)において画素のスイッチング素子やドライバー回
路、或いは密着型イメージセンサー、さらにはSRAM
(Static RandomAccess Memo
ries)等へ応用されている。しかしながら従来の液
晶ディスプレイに於いては、その走査線と薄膜トランジ
スタのゲート電極は同一工程により、不純物添加された
多結晶シリコン膜1層のみで形成されていた。該不純物
添加多結晶シリコン膜をたとえば3500Å堆積させた
としても、そのシート抵抗は20Ω/□程度にしか下が
らない。{電子情報通信学会技術研究報告、SDM91
−164、電子情報通信学会、1991年} 液晶ディスプレイにこの従来の走査線とゲート電極を応
用した場合の問題点を以下に述べる。
2. Description of the Related Art Thin film transistors are used in an active matrix type liquid crystal display device (hereinafter, referred to as a liquid crystal display) as a pixel switching element, a driver circuit, a contact type image sensor, and an SRAM.
(Static Random Access Memo
ries). However, in the conventional liquid crystal display, the scanning line and the gate electrode of the thin film transistor are formed only by one layer of the doped polysilicon film by the same process. Even if the impurity-doped polycrystalline silicon film is deposited, for example, at 3500 °, its sheet resistance is reduced only to about 20Ω / □. {IEICE Technical Report, SDM91
-164, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 1991. The problems when the conventional scanning lines and gate electrodes are applied to a liquid crystal display will be described below.

【0003】第1の問題点は、走査線断線が線欠陥とな
り液晶ディスプレイの品質を低下させ、歩留まりを低下
させることである。液晶ディスプレイの駆動方法として
は、走査線に左右両側からゲート信号を入れるのが普通
である。例えば走査線がある1点で断線していても、そ
の走査線には両側からゲート信号がくる。ところが走査
線の抵抗が高い場合にはゲート信号の遅延が無視できな
くなり、断線付近の画素の応答の遅れが目立つようにな
る。また、走査線とソース線の短絡が有った場合にはこ
の短絡点の両側の走査線を切断して短絡の影響をなくし
たいところだが、走査線抵抗が高いために逆に線欠陥に
なってしまう。走査線を低抵抗化することができれば、
この両側からくるゲート信号の遅延は問題にならない程
度に小さくなり、液晶ディスプレイの表示画面にはなん
ら影響がでなくなる。
The first problem is that the disconnection of the scanning line causes a line defect, which lowers the quality of the liquid crystal display and lowers the yield. As a driving method of the liquid crystal display, it is usual to input a gate signal to the scanning line from both left and right sides. For example, even if a scanning line is broken at one point, a gate signal comes from both sides to the scanning line. However, when the resistance of the scanning line is high, the delay of the gate signal cannot be ignored and the response delay of the pixel near the disconnection becomes noticeable. Also, if there is a short circuit between the scanning line and the source line, we would like to cut the scanning lines on both sides of this short-circuit point to eliminate the effect of the short circuit. Would. If the scanning line can be reduced in resistance,
The delay of the gate signal coming from both sides is reduced to a level that does not cause a problem, and the display screen of the liquid crystal display is not affected at all.

【0004】第2の問題点は、フリッカ(画面のちらつ
き)や表示ムラを抑えることができないことである。走
査線に矩形パルスを入力した際に、走査線の時定数τ=
R×C(Rは走査線抵抗、Cは走査線容量)が大きいと
画面の中央部では、前記矩形パルスの波形がなまってし
まい画素トランジスタの立ち上がり特性がばらついてし
まうので、その結果、フリッカとなって現れる。走査線
抵抗が高いと時定数τが大きくなるのでフリッカを抑え
ることができない。大画面あるいはハイビジョン液晶デ
ィスプレイに応用していく場合には上記の問題点は、更
に顕著になる。
[0004] The second problem is that flicker (screen flicker) and display unevenness cannot be suppressed. When a rectangular pulse is input to the scanning line, the time constant τ of the scanning line is
If R × C (R is the scanning line resistance and C is the scanning line capacitance) is large, the waveform of the rectangular pulse is distorted at the center of the screen, and the rising characteristics of the pixel transistors vary, resulting in flicker. Appears. If the scanning line resistance is high, the time constant τ increases, so that flicker cannot be suppressed. When applied to a large-screen or high-vision liquid crystal display, the above problem becomes more remarkable.

【0005】第3の問題点は、従来通り不純物添加多結
晶シリコン膜を用いた場合には、その膜厚を5000Å
としてもそのシート抵抗は15Ω/□程度にしか下がら
ない。さらに低抵抗化するには、膜厚を5000Å以上
にすることが必要となる。しかし、これでは素子の表面
の凹凸が大きくなり、その上に形成される膜あるいは配
線の段差被覆性が問題となり、歩留まり低下の大きな要
因となる。
A third problem is that when an impurity-doped polycrystalline silicon film is used as in the past, the thickness of the polycrystalline silicon film is reduced to 5,000.
Even so, the sheet resistance is reduced only to about 15Ω / □. In order to further reduce the resistance, the film thickness needs to be 5000 ° or more. However, in this case, unevenness on the surface of the element becomes large, and the step coverage of a film or wiring formed thereon becomes a problem, which is a major factor in lowering the yield.

【0006】第4の問題点は、低抵抗化の為にシリサイ
ドを用いた場合に、石英基板に対するシリサイドの応力
が大きいことである。線膨張率の値を比べてみると石英
基板が5.5×10-7/deg.であるのに対して、MoS
2が8.25×10-6/deg.、WSi2が6.25×1
-6/deg.程度と石英基板に対して1桁以上も大きい。
{半導体研究24、工業調査会、1986年} 従っ
て、石英基板上のシリサイド膜は応力を受けて、膜にク
ラック等が入りやすくなるものと考えられる。これも歩
留まり低減の原因になる。
A fourth problem is that when silicide is used to reduce the resistance, the stress of the silicide on the quartz substrate is large. Comparing the values of the coefficient of linear expansion, the quartz substrate is 5.5 × 10 −7 / deg.
i 2 is 8.25 × 10 −6 / deg., WSi 2 is 6.25 × 1
It is about 0 -6 / deg., Which is larger than the quartz substrate by one digit or more.
{Semiconductor Research 24, Industrial Research Committee, 1986} Accordingly, it is considered that the silicide film on the quartz substrate is subjected to stress and cracks and the like are easily formed in the film. This also causes a reduction in yield.

【0007】一方、薄膜トランジスタのオフリーク電流
が大きいと、画素の保持特性が劣化するため、優れた液
晶ディスプレイを実現するためには、オフリーク電流を
低減させることが必要となる。通常の薄膜トランジスタ
のオフ領域におけるリーク電流は、ドレイン領域近傍の
電界強度に強く依存しており、ゲート電圧をオフ側に大
きくして行くとオフリーク電流は大きくはね上がる。オ
フリーク電流を低減させるためには、LDD(Ligh
tly doped drain)構造あるいはオフセ
ットゲート構造を形成することが有効であることが知ら
れている。
On the other hand, when the off-leak current of the thin film transistor is large, the retention characteristics of the pixels are deteriorated. Therefore, it is necessary to reduce the off-leak current in order to realize an excellent liquid crystal display. The leakage current in the off region of a normal thin film transistor strongly depends on the electric field intensity near the drain region, and the off-leakage current jumps up as the gate voltage increases toward the off side. In order to reduce the off-leak current, an LDD (Light
It is known that it is effective to form a tly-doped drain structure or an offset gate structure.

【0008】従来のLDD構造あるいはオフセットゲー
ト構造においては、異方性エッチングを利用してゲート
電極側壁を設けるなどの複雑な工程が必要であった。
In the conventional LDD structure or offset gate structure, a complicated process such as providing a gate electrode side wall using anisotropic etching was required.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の方
法の問題点を解決するためには、走査線のシート抵抗の
値を従来の3分の1の5〜8Ω/□程度に下げる必要が
ある。その方法のひとつとして、最下層多結晶シリコン
膜、中間層にシリサイド膜、最上層に多結晶シリコン膜
を積層した3層構造を1回のフォトエッチングでパター
ニングして薄膜トランジスタのゲート電極と走査線を形
成する方法がある{Proceedings of T
he 12th International Dis
playResearch Conference
(Japan Display 1992) p45
1}。通常のゲート電極構造では問題はないが、オフセ
ットゲート構造を形成するために更に過剰にエッチング
すると、シリサイド膜のエッチングレートが最も大きい
ために、図5に示す様に、中間層のシリサイド膜が異常
にエッチされてオーバーハング形状になってしまう。従
って、層間絶縁膜5−9の段差上での被膜性が悪くな
り、その上に形成される配線の断線率が大きくなってし
まう。図5は多結晶シリコン/シリサイド/多結晶シリ
コンの3層膜を1回のフォトエッチによってゲート電極
とした場合の薄膜トランジスタの断面図である。5−1
は絶縁基板、5−2は半導体薄膜、5−3はソース領
域、5−4はドレイン領域、5−5はゲート絶縁膜、5
−6は最下層の多結晶シリコン膜、5−7はシリサイド
膜、5−8は最上層の多結晶シリコン膜を示しており、
5−6と5−7と5−8とで3層ゲート電極を構成して
いる。5−9は層間絶縁膜、5−10はソース電極、5
−11はドレイン電極である。
In order to solve the above-mentioned problems of the conventional method, it is necessary to lower the value of the sheet resistance of the scanning line to about one-third of the conventional one, ie, about 5 to 8 Ω / □. There is. As one of the methods, a three-layer structure having a lowermost polycrystalline silicon film, a silicide film as an intermediate layer, and a polycrystalline silicon film as an uppermost layer is patterned by a single photoetching to form a gate electrode and a scanning line of the thin film transistor. There is a way to form it {Proceedings of T
he 12th International Dis
playResearch Conference
(Japan Display 1992) p45
1}. Although there is no problem with the normal gate electrode structure, if the etching is further performed excessively to form the offset gate structure, the etching rate of the silicide film is the highest, and as shown in FIG. And become an overhang shape. Therefore, the film property on the step of the interlayer insulating film 5-9 deteriorates, and the disconnection rate of the wiring formed thereon increases. FIG. 5 is a cross-sectional view of a thin film transistor when a three-layer film of polycrystalline silicon / silicide / polycrystalline silicon is used as a gate electrode by one photoetching. 5-1
Is an insulating substrate, 5-2 is a semiconductor thin film, 5-3 is a source region, 5-4 is a drain region, 5-5 is a gate insulating film, 5
-6 is a lowermost polycrystalline silicon film, 5-7 is a silicide film, 5-8 is an uppermost polycrystalline silicon film,
5-6, 5-7, and 5-8 form a three-layer gate electrode. 5-9 is an interlayer insulating film, 5-10 is a source electrode, 5
-11 is a drain electrode.

【0010】本発明の目的は、走査線と薄膜トランジス
タのゲート電極を低抵抗化し、さらにオフセットゲート
構造によりオフリーク電流の低い薄膜トランジスタを従
来のプロセスと比べても難しくない方法で作製して、画
素ムラやフリッカが少なく、画素保持特性の優れた液晶
ディスプレイを歩留まり良く、簡単に実現する方法を提
供することである。
It is an object of the present invention to reduce the resistance of a scanning line and the gate electrode of a thin film transistor, and to manufacture a thin film transistor having a low off-leakage current by an offset gate structure by a method which is not difficult even compared with the conventional process, so that pixel unevenness and pixel unevenness are reduced. An object of the present invention is to provide a method for easily realizing a liquid crystal display with less flicker and excellent pixel holding characteristics with a high yield.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明のトランジスタ
は、ソース・ドレインとなる能動領域上にゲート絶縁膜
を介して2層膜からなるゲート電極とを有するトランジ
スタであって、前記2層膜は、同一エッチング条件の下
で、下層のエッチングレートのほうが、上層のエッチン
グレートよりも大きい薄膜を積層され、上側ゲート電極
は下側ゲート電極より張り出していることを特徴とす
る。本発明のトランジスタの製造方法は、ソース・ドレ
インとなる能動領域上にゲート絶縁膜を形成する工程
と、前記ゲート絶縁膜上に第1ゲート電極となる第1薄
膜を形成する工程と、前記第1薄膜の上に第2ゲート電
極となる第2薄膜を形する工程と、前記第1薄膜及び前
記第2薄膜を同時にエッチングして前記第1ゲート電極
と第2ゲート電極を形成する工程とを有し、前記第1薄
膜のエッチングレートは、第2薄膜のエッチングレート
よりも大きいことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a transistor having a two-layered gate electrode on a source / drain active region via a gate insulating film. Under the same etching conditions, a thin film in which the lower layer has an etching rate higher than that of the upper layer is stacked, and the upper gate electrode protrudes from the lower gate electrode. The method of manufacturing a transistor according to the present invention includes the steps of: forming a gate insulating film on an active region serving as a source / drain; forming a first thin film serving as a first gate electrode on the gate insulating film; Forming a second thin film to be a second gate electrode on one thin film, and forming the first gate electrode and the second gate electrode by simultaneously etching the first thin film and the second thin film. Wherein the etching rate of the first thin film is higher than the etching rate of the second thin film.

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【実施例】まずはじめに本発明による2層走査線および
2層ゲート電極を応用したオフセットゲート構造薄膜ト
ランジスタを有する液晶ディスプレイの構造を図1に示
す。図1(a)は1画素の構造平面図を示し、図1
(b)は、図1(a)において直線A−Bで切断したと
きの構造断面図である。まず図1(a)において1−1
3は走査線、1−7はソース線、1−5は、薄膜トラン
ジスタの能動領域を構成する半導体薄膜、1−6はコン
タクトホール、1−8は画素電極を示している。前記走
査線1−13は、下層はエッチングレートの大きな薄膜
1−3、上層はエッチングレートの小さい薄膜1−2の
2層構造膜である。上層膜1−2を低抵抗の多結晶シリ
コン膜で形成する場合には、下層膜1−3はシリサイド
膜等を用いる。該シリサイド膜としては、コバルトシリ
サイド(CoSi2)、またはニッケルシリサイド(N
iSi)、またはチタンシリサイド(TiSi2)、ま
たはモリブデンシリサイド(MoSi2)、またはタン
グステンシリサイド(WSi2)等を用いる。薄膜トラ
ンジスタのゲート電極も、前記2層構造膜で一体形成さ
れている。直線A−Bで切断したときの断面図を図1
(b)に示す。同一エッチング条件の下では、前記シリ
サイド膜のエッチングレートは前記低抵抗の多結晶シリ
コン膜のエッチングレートよりも大きい。従って、下層
膜1−3のパターン幅は、上層膜1−2のパターン幅よ
りも細くなる。このパターン幅の差1−15をオフセッ
ト長Lとする。薄膜トランジスタのソース領域1−10
およびドレイン領域1−11は前記上層膜1−2に対し
て自己整合的に形成される。従って、オフセット長L1
−15で示される領域はオフセット領域となる。1−1
2は層間絶縁膜、1−14は段差被覆性の良好な絶縁膜
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, FIG. 1 shows a structure of a liquid crystal display having a thin film transistor having an offset gate structure using a two-layer scanning line and a two-layer gate electrode according to the present invention. FIG. 1A shows a structural plan view of one pixel, and FIG.
FIG. 1B is a structural cross-sectional view taken along a line AB in FIG. First, in FIG.
Reference numeral 3 denotes a scanning line, 1-7 denotes a source line, 1-5 denotes a semiconductor thin film constituting an active region of a thin film transistor, 1-6 denotes a contact hole, and 1-8 denotes a pixel electrode. The scanning line 1-13 has a two-layer structure of a thin film 1-3 having a high etching rate in a lower layer and a thin film 1-2 having a low etching rate in an upper layer. When the upper film 1-2 is formed of a low-resistance polycrystalline silicon film, the lower film 1-3 uses a silicide film or the like. As the silicide film, cobalt silicide (CoSi 2 ) or nickel silicide (N
iSi), titanium silicide (TiSi 2 ), molybdenum silicide (MoSi 2 ), tungsten silicide (WSi 2 ), or the like is used. The gate electrode of the thin film transistor is also integrally formed of the two-layer structure film. FIG. 1 is a cross-sectional view taken along a line AB.
(B). Under the same etching conditions, the etching rate of the silicide film is higher than the etching rate of the low-resistance polycrystalline silicon film. Accordingly, the pattern width of the lower film 1-3 is smaller than the pattern width of the upper film 1-2. The difference 1-15 in the pattern width is defined as the offset length L. Source region 1-10 of thin film transistor
The drain region 1-11 and the upper layer 1-2 are formed in a self-aligned manner. Therefore, the offset length L1
The area indicated by -15 is the offset area. 1-1
2 is an interlayer insulating film, and 1-14 is an insulating film having good step coverage.

【0015】以下に、本発明の2層走査線と2層ゲート
電極を有するオフセットゲート薄膜トランジスタを応用
したアクティブマトリックス基板を例として、その製造
方法を説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing an active matrix substrate to which an offset gate thin film transistor having a two-layer scanning line and a two-layer gate electrode according to the present invention is applied will be described.

【0016】まず、図1(a)において直線A−Bで切
断したときの断面図を用い、本発明を説明する。図2に
示すように絶縁性非晶質材料2−1上に、非単結晶半導
体薄膜2−2を成膜する。前記絶縁性非晶質材料として
は、石英基板、ガラス基板、窒化膜あるいはSiO2
等が用いられる。石英基板を用いる場合はプロセス温度
は1200℃程度まで許容されるが、ガラス基板を用い
る場合は、600℃以下の低温プロセスに制限される。
以下では、石英基板を用い、前記非単結晶半導体薄膜と
して固相成長Si薄膜を用いた場合を実施例として説明
する。もちろん、固相成長Si薄膜ばかりでなく、減圧
CVD法やプラズマCVD法あるいはスパッタ法等で成
膜された多結晶Si薄膜やSOI(Silicon o
n Insulator)を用いても本発明を実現する
ことができる。
First, the present invention will be described with reference to a cross-sectional view taken along a line AB in FIG. As shown in FIG. 2, a non-single-crystal semiconductor thin film 2-2 is formed on the insulating amorphous material 2-1. As the insulating amorphous material, a quartz substrate, a glass substrate, a nitride film, a SiO 2 film, or the like is used. When a quartz substrate is used, the process temperature is allowed up to about 1200 ° C., but when a glass substrate is used, the process is limited to a low temperature process of 600 ° C. or less.
Hereinafter, an example in which a quartz substrate is used and a solid-phase grown Si thin film is used as the non-single-crystal semiconductor thin film will be described. Of course, not only a solid-phase grown Si thin film, but also a polycrystalline Si thin film formed by a low pressure CVD method, a plasma CVD method, a sputtering method or the like, and an SOI (silicon silicon).
n Insulator) can be used to implement the present invention.

【0017】プラズマCVD装置を用い、図2(a)に
示すように石英基板2−1上に、SiH4とH2の混合ガ
スを、13.56MHzの高周波グロ−放電により分解
させて非晶質Si膜2−2を堆積させる。前記混合ガス
のSiH4分圧は10〜20%、デポ中の内圧は0.5
〜1.5torr程度である。基板温度は250℃以
下、180℃程度が適している。赤外吸収測定より結合
水素量を求めたところ約8atomic%であった。前
記非晶質Si膜2−2の堆積前のチェンバ−をフレオン
洗浄し、続いて堆積させられた非晶質Si膜は2×10
18cm-3の弗素を含んでいる。従って、本発明において
は、前記フレオン洗浄後、ダミーの堆積を行ってから、
実際の堆積を行う。あるいは、フレオン洗浄を廃止し、
ビ−ズ処理等の別の方法でチェンバ−の洗浄を行う。
As shown in FIG. 2A, a mixed gas of SiH 4 and H 2 is decomposed by a 13.56 MHz high-frequency glow discharge using a plasma CVD apparatus to form an amorphous phase on a quartz substrate 2-1. The porous Si film 2-2 is deposited. The SiH 4 partial pressure of the mixed gas is 10 to 20%, and the internal pressure in the deposit is 0.5.
About 1.5 torr. A substrate temperature of 250 ° C. or less and about 180 ° C. is suitable. The amount of bonded hydrogen determined by infrared absorption measurement was about 8 atomic%. The chamber before the deposition of the amorphous Si film 2-2 is subjected to Freon cleaning, and the deposited amorphous Si film is 2 × 10
Contains 18 cm -3 of fluorine. Therefore, in the present invention, after the freon cleaning, dummy deposition is performed,
Perform the actual deposition. Alternatively, abolish freon cleaning,
The chamber is cleaned by another method such as beading.

【0018】続いて、該非晶質Si膜を、400℃〜5
00℃で熱処理して水素を放出させる。この工程は、水
素の爆発的な脱離を防ぐことを目的としている。
Subsequently, the amorphous Si film is formed at a temperature of 400.degree.
Heat treatment at 00 ° C. to release hydrogen. This step is intended to prevent explosive desorption of hydrogen.

【0019】次に、前記非晶質薄膜2−2を固相成長さ
せる。固相成長方法は、石英管による炉アニ−ルが便利
である。アニ−ル雰囲気としては、窒素ガス、水素ガ
ス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどを用いる。1×1
-6から1×10-10Torrの高真空雰囲気でアニ−
ルを行ってもよい。固相成長アニ−ル温度は500℃〜
700℃とする。この様な低温アニ−ルでは選択的に、
結晶成長の活性化エネルギ−の小さな結晶方位を持つ結
晶粒のみが成長し、しかもゆっくりと大きく成長する。
発明者の実験において、アニ−ル温度600℃、アニ−
ル時間16時間で固相成長させることにより2μm以上
の大粒径シリコン薄膜が得られている。図2(b)にお
いて、2−3は固相成長シリコン薄膜を示している。
Next, the amorphous thin film 2-2 is grown in a solid phase. For the solid phase growth method, furnace annealing using a quartz tube is convenient. As an annealing atmosphere, nitrogen gas, hydrogen gas, argon gas, helium gas or the like is used. 1x1
Anneal in a high vacuum atmosphere of 0 -6 to 1 × 10 -10 Torr
May be performed. Solid phase growth annealing temperature is 500 ° C ~
700 ° C. In such low temperature annealing, selectively,
Only crystal grains having a crystal orientation with a small activation energy for crystal growth grow and grow slowly and slowly.
In the experiment of the inventor, the annealing temperature was 600 ° C. and the annealing temperature was 600 ° C.
By performing solid phase growth for 16 hours, a silicon thin film having a large grain diameter of 2 μm or more has been obtained. In FIG. 2B, reference numeral 2-3 denotes a solid-phase grown silicon thin film.

【0020】以上は、固相成長法によるシリコン薄膜の
作製方法について説明したが、そのほかに、LPCVD
法あるいはスパッタ法や蒸着法等の方法でシリコン薄膜
を作製してもよい。
Although the method of forming a silicon thin film by the solid phase growth method has been described above, in addition to the above, LPCVD
The silicon thin film may be formed by a method such as a sputtering method or a vapor deposition method.

【0021】次に、前記固相成長シリコン薄膜をフォト
リソグラフィ法によって図2(c)に示されているよう
に島状にパタ−ニングする。
Next, the solid-phase-grown silicon thin film is patterned by photolithography in an island shape as shown in FIG.

【0022】次に図2(d)に示されているように、ゲ
−ト酸化膜2−4を形成する。該ゲ−ト酸化膜の形成方
法としてはLPCVD法、あるいは光励起CVD法、あ
るいはプラズマCVD法、ECRプラズマCVD法、あ
るいは高真空蒸着法、あるいはプラズマ酸化法、あるい
は高圧酸化法などのような500℃以下の低温方法があ
る。該低温方法で成膜されたゲ−ト酸化膜は、熱処理す
ることによってより緻密で界面準位の少ない優れた膜と
なる。非晶質絶縁基板2−1として石英基板を用いる場
合は、熱酸化法によることができる。該熱酸化法にはd
ry酸化法とwet酸化法とがある。約800℃以上で
酸化膜が生成される。石英基板を用いるにはたとえば1
000℃以上のなるべく高い温度でdry酸化させるの
が適している。ゲート酸化膜の膜厚は、500Åから1
500Å程度が適している。
Next, as shown in FIG. 2D, a gate oxide film 2-4 is formed. As a method of forming the gate oxide film, 500 ° C. such as an LPCVD method, a photo-excitation CVD method, a plasma CVD method, an ECR plasma CVD method, a high vacuum deposition method, a plasma oxidation method, or a high pressure oxidation method. There are the following low-temperature methods. The gate oxide film formed by the low-temperature method becomes an excellent film which is denser and has less interface states by heat treatment. When a quartz substrate is used as the amorphous insulating substrate 2-1, a thermal oxidation method can be used. The thermal oxidation method includes d
There are a ry oxidation method and a wet oxidation method. At about 800 ° C. or higher, an oxide film is formed. To use a quartz substrate, for example, 1
It is suitable to carry out dry oxidation at a temperature as high as 000 ° C. or higher. The thickness of the gate oxide film is from 500 ° to 1
About 500 ° is suitable.

【0023】ゲート酸化膜形成後、必要に応じてボロン
をチャネルイオン注入し、チャネルド−プしてもよい。
これは、Nch薄膜トランジスタのスレッシュホルド電
圧がマイナス側にシフトすることを防ぐことを目的とし
ている。前記非晶質シリコン膜のデポ膜厚が500〜1
500Å程度の場合は、ボロンのド−ズ量は1×1012
〜5×1012cm-2程度が適している。前記非晶質シリ
コン膜の膜厚が500Å以下の薄い場合にはボロンド−
ズ量を少なくし、目安としては1×1012cm-2以下に
する。また、前記膜厚が1500Å以上の厚い場合には
ボロンド−ズ量を多くし、目安としては5×1012cm
-2以上にする。
After the formation of the gate oxide film, boron may be channel-implanted as necessary to perform channel doping.
This is intended to prevent the threshold voltage of the Nch thin film transistor from shifting to the negative side. The amorphous silicon film has a deposition thickness of 500 to 1;
In the case of about 500 °, the dose of boron is 1 × 10 12
About 5 × 10 12 cm −2 is suitable. When the thickness of the amorphous silicon film is as thin as 500 ° or less, boron-
The amount is reduced to 1 × 10 12 cm -2 or less as a guide. When the film thickness is 1500 ° or more, the boron dose is increased, and the standard is 5 × 10 12 cm.
-2 or more.

【0024】チャネルイオン注入のかわりに、2−2の
シリコン膜の堆積時にボロンを添加してもよい。これ
は、シリコン膜堆積時にチャンバ−中にシランガスと共
にジボランガス(B26)を流して反応させることによ
って得られる。
Instead of channel ion implantation, boron may be added at the time of depositing the silicon film 2-2. This is obtained by flowing a diborane gas (B 2 H 6 ) together with a silane gas into the chamber during the silicon film deposition to cause a reaction.

【0025】次に2層ゲート電極の作成プロセスに移
る。図2(e)に示されているように下層のエッチング
レートの大きな薄膜2−5を成膜する。ここではシリサ
イド膜を用いて成膜する。成膜方法としては、別々のル
ツボから金属とシリコンを同時に蒸着するコエバポレイ
ション法、あるいはスパッタリング法、あるいはシラン
(SiH4)ガスと金属弗化物ガス(例えば、MoF6
WF6等)の熱分解によるCVD法等の方法がある。シ
リサイド膜の組成比の制御性が優れている点から、上記
の方法のなかで金属とシリコンの混晶ターゲットを用い
たスパッタ法がよく使われている。
Next, the process proceeds to a process of forming a two-layer gate electrode. As shown in FIG. 2E, a lower thin film 2-5 having a high etching rate is formed. Here, a film is formed using a silicide film. As a film forming method, a co-evaporation method of simultaneously depositing metal and silicon from separate crucibles, a sputtering method, or a silane (SiH 4 ) gas and a metal fluoride gas (for example, MoF 6 ,
A method such as CVD method by thermal decomposition of WF 6, etc.). Among the above methods, a sputtering method using a mixed crystal target of metal and silicon is often used because of excellent controllability of the composition ratio of the silicide film.

【0026】例えば、シリサイド膜としてMoSi2
を用いる場合には、MoSi3.5等のようなストイキオ
メトリィよりもシリコンリッチな組成比を持つ混晶ター
ゲットをもちいてスパッタリングする。これは成膜され
た膜をストイキオメトリィな組成に近づけることと、応
力を緩和させることを目的としている。膜厚について
は、先にも述べたように、シリサイド膜と石英基板とを
比べるとその線膨張率は1桁以上も異なるので、シリサ
イド膜の膜厚は厚くても2500Å程度が限界である。
これ以上の膜厚にすると、膜自身にクラックがはいって
しまう可能性がある。
For example, when a MoSi 2 film is used as the silicide film, sputtering is performed using a mixed crystal target such as MoSi 3.5 having a composition ratio richer than silicon in stoichiometry. This aims at bringing the formed film close to the stoichiometric composition and relaxing the stress. As described above, since the coefficient of linear expansion of the silicide film differs from the quartz substrate by one digit or more, as described above, the thickness of the silicide film is limited to about 2500 ° at the maximum.
If the film thickness is larger than this, cracks may enter the film itself.

【0027】次に図3(a)上層のエッチングレートの
小さな薄膜2−6を成膜する。ここでは低抵抗の多結晶
シリコン膜を用いた場合を例として説明する。まず、拡
散法を用いた成膜方法について説明する。LPCVD法
等の方法で多結晶シリコン膜を堆積させて、その後90
0〜1000℃のPOCl3拡散法によりPを前記多結
晶シリコン膜に添加する。この時、該多結晶シリコン膜
上には薄い酸化膜が皮膜されているので、フッ酸を含む
水溶液で該酸化膜を除去する。イオン注入法によりPを
添加する方法もある。その他にドープト多結晶シリコン
膜を堆積させることにより上層膜2−6とする方法もあ
る。これは、SiO2ガスとPH3ガスの混合ガスを分解
させることにより成膜する方法である。LPCVD法で
は500〜700℃での熱分解、PECVD法ではグロ
ー放電分解によって不純物添加多結晶シリコン膜が成膜
される。PECVD法では300℃程度で非晶質シリコ
ン膜を成膜する事ができる。前述したような固相成長法
により、このドープト非晶質シリコン膜を高品質な多結
晶シリコン膜に成長させることも有効な方法である。
Next, a thin film 2-6 having a small etching rate is formed as an upper layer in FIG. Here, a case where a low-resistance polycrystalline silicon film is used will be described as an example. First, a film formation method using a diffusion method will be described. A polycrystalline silicon film is deposited by a method such as LPCVD,
P is added to the polycrystalline silicon film by a POCl 3 diffusion method at 0 to 1000 ° C. At this time, since a thin oxide film is formed on the polycrystalline silicon film, the oxide film is removed with an aqueous solution containing hydrofluoric acid. There is also a method of adding P by an ion implantation method. In addition, there is a method of depositing a doped polycrystalline silicon film to form the upper film 2-6. This is a method of forming a film by decomposing a mixed gas of SiO 2 gas and PH 3 gas. An impurity-added polycrystalline silicon film is formed by thermal decomposition at 500 to 700 ° C. in the LPCVD method and glow discharge decomposition in the PECVD method. In the PECVD method, an amorphous silicon film can be formed at about 300 ° C. It is also an effective method to grow this doped amorphous silicon film into a high-quality polycrystalline silicon film by the solid phase growth method as described above.

【0028】上記のような方法で1×1019cm-3以上
のPが添加された多結晶シリコン膜を500〜2000
Å程度堆積させる。
The P-doped polycrystalline silicon film of 1 × 10 19 cm -3 or more is formed by the method described above to a thickness of 500 to 2,000.
Deposit about Å.

【0029】次にゲート電極の形成工程に移る。フォト
リソグラフィ法により図3(b)に示されるようにレジ
ストマスク2−7を形成する。
Next, the process proceeds to a gate electrode forming process. As shown in FIG. 3B, a resist mask 2-7 is formed by photolithography.

【0030】続いて図3(c)に示されるように、ゲー
ト電極を形成する。エッチングレートの大きい下層膜2
−5とエッチングレートの小さい薄膜2−6を同時にパ
ターニングする。エッチングはドライエッチング装置を
用いて行う。通常は、フレオンガス(CF4)をプラズ
マ放電させることによって多結晶シリコンあるいはシリ
サイド膜あるいはポリサイド膜等をプラズマエッチング
する。この時、酸素ガス(O2)を混合させるとマスク
となっているレジストもエッチング除去しながらゲート
電極を加工していくことになる。従って、テーパー形状
のゲート電極が形成される。O2ガスのガス分圧を大き
くすると、よりなだらかなテーパー形状になる。このよ
うに、分圧比によりテーパー形状を制御することができ
る。シリサイド膜としモリブデンシリサイド膜を用いた
発明者の実験によると、同一エッチング条件のもとで
モリブデンシリサイド膜のエッチングレートは、多結晶
シリコン膜のエッチングレートの約1.2倍であった。
このエッチングレートの差により下層膜2−5のパター
ン幅は上層のパターン幅よりも片側でLだけ細くなる。
Lをオフセット長2−8と呼ぶ。薄膜トランジスタのオ
フリーク電流低減のためには、Lは0.5μm以上、望
ましくは1から1.5μmが適している。
Subsequently, as shown in FIG. 3C, a gate electrode is formed. Lower film 2 with high etching rate
-5 and the thin film 2-6 having a small etching rate are simultaneously patterned. Etching is performed using a dry etching apparatus. Usually, a polycrystalline silicon, a silicide film, a polycide film, or the like is plasma-etched by causing a plasma discharge of a freon gas (CF 4 ). At this time, if oxygen gas (O 2 ) is mixed, the gate electrode is processed while the resist serving as a mask is also removed by etching. Therefore, a tapered gate electrode is formed. When the gas partial pressure of the O 2 gas is increased, a more gentle taper shape is obtained. Thus, the taper shape can be controlled by the partial pressure ratio. According to an experiment performed by the inventor using a molybdenum silicide film as a silicide film, the same etching conditions were used.
The etching rate of the molybdenum silicide film was about 1.2 times the etching rate of the polycrystalline silicon film.
Due to this difference in the etching rate, the pattern width of the lower layer film 2-5 becomes smaller on one side by L than the pattern width of the upper layer.
L is called an offset length 2-8. In order to reduce the off-leak current of the thin film transistor, L is suitably 0.5 μm or more, preferably 1 to 1.5 μm.

【0031】次に、図3(d)に示されているように、
レジストマスク2−7を剥離する。
Next, as shown in FIG.
The resist mask 2-7 is peeled off.

【0032】次に、図3(e)に示されるようにソース
領域及びドレイン領域を形成するためのイオン注入を行
なう。イオン注入法により、前記第1の半導体層にアク
セプタ−型またはドナ−型の不純物をイオン注入し、前
記上層膜2−6に対して自己整合的にソ−ス領域および
ドレイン領域を形成する。図3(e)において、2−9
は高濃度にイオン注入されたソ−ス領域、および2−1
0はドレイン領域を示している。
Next, as shown in FIG. 3E, ion implantation for forming a source region and a drain region is performed. By ion implantation, acceptor-type or donor-type impurities are ion-implanted into the first semiconductor layer, and a source region and a drain region are formed in a self-aligned manner with respect to the upper layer film 2-6. In FIG. 3E, 2-9
Is a source region implanted at a high concentration, and 2-1.
0 indicates a drain region.

【0033】前記アクセプタ−型の不純物としては、ボ
ロン(B)等を用いる。前記ドナ−型の不純物として
は、リン(P)あるいはひ素(As)等を用いる。不純
物添加方法としては、イオン注入法の他に、レ−ザ−ド
−ピング法あるいはプラズマド−ピング法などの方法が
ある。2−11で示される矢印は不純物のイオンビ−ム
を表している。前記絶縁性非晶質材料2−1として石英
基板を用いた場合には熱拡散法を使うことができる。不
純物ド−ズ量は、1×1014から1×1017cm-2程度
とする。不純物濃度に換算すると、ソ−ス領域2−9お
よびドレイン領域2−10で約1×1019から1×10
22cm-3程度である。
As the acceptor type impurity, boron (B) or the like is used. Phosphorus (P) or arsenic (As) is used as the donor-type impurity. Examples of the impurity doping method include a laser doping method and a plasma doping method in addition to the ion implantation method. Arrows indicated by 2-11 indicate ion beams of impurities. When a quartz substrate is used as the insulating amorphous material 2-1, a thermal diffusion method can be used. The impurity dose is about 1 × 10 14 to 1 × 10 17 cm −2 . In terms of impurity concentration, the source region 2-9 and the drain region 2-10 have a density of about 1 × 10 19 to 1 × 10
It is about 22 cm -3 .

【0034】実施例ではレジストマスク2−7を剥離し
てからイオン注入すると説明したが、イオン注入してか
らレジストマスクを剥離しても良い。
In the embodiment, the ion implantation is described after the resist mask 2-7 is peeled off. However, the resist mask may be peeled off after the ion implantation.

【0035】続いて、図4(a)に示すように下層絶縁
膜2−12を積層する。該下層絶縁膜材料としては、段
差被覆性の優れた酸化膜あるいは窒化膜などを用いる。
例えばSOG(Spin On Glass)が優れて
いる。これはSiO2を溶解した溶液をスピンナーによ
り塗布し、その後の熱処理により溶媒を除去させて酸化
膜を形成させる方法である。従って、段差被覆性が格段
に優れている。本発明のようなオーバーハング構造の上
に絶縁膜を形成する場合には特に適している。
Subsequently, as shown in FIG. 4A, a lower insulating film 2-12 is laminated. As the material of the lower insulating film, an oxide film or a nitride film having excellent step coverage is used.
For example, SOG (Spin On Glass) is excellent. This is a method in which a solution in which SiO 2 is dissolved is applied by a spinner, and the solvent is removed by a subsequent heat treatment to form an oxide film. Therefore, the step coverage is remarkably excellent. It is particularly suitable when an insulating film is formed on an overhang structure as in the present invention.

【0036】しかし、前記SOG膜はクラックが発生し
易い欠点があるため、この方法で形成可能な絶縁膜の膜
厚は500Å程度、せいぜいでも1000Å程度であ
る。従って、図4(b)に示されるようにSOGで形成
された下層絶縁膜2−12の上に層間絶縁膜2−13を
成膜することが必要になる場合がある。酸化膜の成膜方
法としては、LPCVD法、APCVD法 プラズマC
VD法、ECRプラズマCVD法、光励起CVD法等の
方法がある。さらにソースガスとして有機シリコン化合
物TEOS(Tetra Ethyl Ortho−S
ilicate)やオゾンを用いる方法がある。TEO
Sを用いると優れた段差被覆性が実現される。また、P
SG(Phosphosilicate glass)
やBSG(Borosilicate glass)を
リフローさせるとさらに優れた段差被覆性を実現する事
ができる。膜厚に関しては、数千Åから数μm程度が普
通である。窒化膜の形成方法としては、LPCVD法あ
るいはプラズマCVD法などが簡単である。反応には、
アンモニアガス(NH3)とシランガスと窒素ガスとの
混合ガス、あるいはシランガスと窒素ガスとの混合ガス
などを用いる。層間絶縁膜の段差被覆性が良好ならば先
に述べた下層絶縁膜2−12は必要なくなる。
However, since the SOG film has a disadvantage that cracks are easily generated, the thickness of the insulating film formed by this method is about 500 °, and at most about 1000 °. Therefore, as shown in FIG. 4B, it may be necessary to form an interlayer insulating film 2-13 on the lower insulating film 2-12 formed of SOG. As an oxide film forming method, LPCVD method, APCVD method, plasma C
There are methods such as a VD method, an ECR plasma CVD method, and a light excitation CVD method. Further, an organic silicon compound TEOS (Tetra Ethyl Ortho-S) is used as a source gas.
ilicate) and ozone. TEO
When S is used, excellent step coverage is realized. Also, P
SG (Phosphosilicate glass)
By reflowing BSG (Borosilicate glass) or BSG (Borosilicate glass), more excellent step coverage can be realized. Regarding the film thickness, the thickness is usually several thousand to several μm. As a method for forming a nitride film, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like is simple. The reaction is
A mixed gas of ammonia gas (NH 3 ), silane gas and nitrogen gas, or a mixed gas of silane gas and nitrogen gas is used. If the step coverage of the interlayer insulating film is good, the lower insulating film 2-12 described above becomes unnecessary.

【0037】続いて、前記層間絶縁膜の緻密化と前記ソ
−ス領域及びドレイン領域の活性化と結晶性の回復を目
的として活性化アニ−ルを行う。活性化アニ−ルの条件
としては、N2ガス雰囲気中で800〜1000℃程度
に低温化し、アニ−ル時間を20分〜1時間程度とす
る。900〜1000℃では20分程度のアニ−ルで不
純物はかなり活性化される。800〜900℃では20
分から1時間のアニ−ルをする。一方、はじめに500
〜800℃で1〜20時間程度のアニ−ルにより結晶性
を充分に回復させた後、900〜1000℃の高温で活
性化させるという2段階活性化アニ−ル法も効果があ
る。また、赤外線ランプやハロゲンランプを用いたRT
A(Rapid Thermal Annealin
g)法も効果がある。さらには、レ−ザ−ビ−ム等を用
いたレ−ザ−活性化法を利用することも効果がある。
Subsequently, activation annealing is performed for the purpose of densifying the interlayer insulating film, activating the source region and the drain region, and restoring crystallinity. The conditions for the activation annealing are as follows: the temperature is lowered to about 800 to 1000 ° C. in an N 2 gas atmosphere, and the annealing time is about 20 minutes to 1 hour. At 900 to 1000 ° C., the impurities are considerably activated by annealing for about 20 minutes. 20 at 800-900 ° C
Anneal for a minute to an hour. On the other hand, first 500
A two-step activated annealing method is also effective, in which the crystallinity is sufficiently recovered by annealing at ~ 800 ° C for about 1 to 20 hours and then activated at a high temperature of 900 to 1000 ° C. In addition, RT using an infrared lamp or a halogen lamp
A (Rapid Thermal Annealin)
The method g) is also effective. Furthermore, it is effective to use a laser activation method using a laser beam or the like.

【0038】次に、水素プラズマ法、あるいは水素イオ
ン注入法、あるいはプラズマ窒化膜からの水素の拡散法
などの方法で水素イオンを導入すると、結晶粒界に存在
するダングリングボンドや、ゲ−ト酸化膜界面などに存
在する欠陥や、ソ−ス、ドレイン部とチャネル部との接
合部に存在する欠陥が不活性化される。この様な水素化
工程は、層間絶縁膜2−13を積層する前におこなって
もよい。または、後に述べる、ソ−ス電極とドレイン電
極を形成してから前記水素化工程を行ってもよい。
Next, when hydrogen ions are introduced by a hydrogen plasma method, a hydrogen ion implantation method, or a method of diffusing hydrogen from a plasma nitride film, dangling bonds existing at crystal grain boundaries, Defects existing at the oxide film interface and at the junction between the source, drain and channel are inactivated. Such a hydrogenation step may be performed before laminating the interlayer insulating film 2-13. Alternatively, the hydrogenation step may be performed after forming a source electrode and a drain electrode described later.

【0039】次に図4(c)に示すように、層間絶縁膜
2−13とゲート酸化膜2−4にコンタクトホールをフ
ォトエッチングにより形成する。そして同図に示すよう
にソ−ス電極2−14およびドレイン電極2−15を形
成する。該ソ−ス電極及びドレイン電極は、アルミニュ
ウムあるいはクロムなどの金属材料で形成する。この様
にして薄膜トランジスタが形成される。
Next, as shown in FIG. 4C, contact holes are formed in the interlayer insulating film 2-13 and the gate oxide film 2-4 by photoetching. Then, a source electrode 2-14 and a drain electrode 2-15 are formed as shown in FIG. The source electrode and the drain electrode are formed of a metal material such as aluminum or chromium. Thus, a thin film transistor is formed.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、走
査線の低抵抗化とともに、薄膜トランジスタのオフリー
ク電流も低減できるというように、液晶ディスプレイの
特性向上に対して非常に大きな効果が期待される。
As described above, according to the present invention, a very great effect can be expected on the improvement of the characteristics of the liquid crystal display such that the resistance of the scanning line can be reduced and the off-leak current of the thin film transistor can be reduced. .

【0041】本発明のようなシリサイド膜を用いた2層
走査線によって、走査線のシート抵抗を、従来の多結晶
シリコンの場合の25Ω/□から3分の1の8Ω/□程
度に低減することが出来る。従って、先にも述べたよう
に、液晶ディスプレイが抱える様々な問題点を解決する
ことが出来る。
With the two-layer scanning line using the silicide film as in the present invention, the sheet resistance of the scanning line is reduced to about 8 Ω / □, which is one third of 25 Ω / □ of the conventional polycrystalline silicon. I can do it. Therefore, as described above, various problems of the liquid crystal display can be solved.

【0042】走査線には左右両側からゲート信号が送ら
れているので、走査線に断線が生じても、走査線抵抗が
十分に小さいので信号遅延が小さく、液晶ディスプレイ
の画面表示にはなんら影響ない。従って、ソース線と走
査線の短絡が生じていても、その短絡点の両側の走査線
を切断する事によって短絡欠陥を救済することが出来
る。このように、歩留まり向上に対して大きな効果があ
る。
Since gate signals are sent to the scanning lines from both the left and right sides, even if a disconnection occurs in the scanning lines, the signal delay is small because the scanning line resistance is sufficiently small, and there is no effect on the screen display of the liquid crystal display. Absent. Therefore, even if a short circuit occurs between the source line and the scanning line, the short-circuit defect can be relieved by cutting the scanning lines on both sides of the short-circuit point. Thus, there is a great effect on the improvement of the yield.

【0043】走査線抵抗が小さくなるので、走査線の時
定数τが低減する。従って、画面の中央と端での画素ト
ランジスタの立ち上がり特性が均一になる。その結果、
フリッカ或いは表示ムラを低減する事が出来る。しか
も、走査線のライン容量を低減させなくてもよいので、
画素の保持特性が低下する事はない。このように、本発
明により、画素保持特性を低下させる事なく、フリッカ
或いは表示ムラの極めて少ない液晶ディスプレイを実現
する事が出来る。
Since the scanning line resistance is reduced, the time constant τ of the scanning line is reduced. Therefore, the rising characteristics of the pixel transistors at the center and the edge of the screen become uniform. as a result,
Flicker or display unevenness can be reduced. Moreover, since it is not necessary to reduce the line capacity of the scanning line,
The retention characteristics of the pixels do not deteriorate. As described above, according to the present invention, a liquid crystal display with extremely little flicker or display unevenness can be realized without lowering the pixel holding characteristics.

【0044】ハイビジョン用TFTに関しては、投影型
のディスプレイとして構成するために、ライトバルブ等
が要求される事から4インチ程度の大きなTFTパネル
を作成しなければならない。この様に長い走査線を有す
るパネルを作製する場合に、本発明の効果は一段と大き
くなる。
As for a high-vision TFT, a large TFT panel of about 4 inches has to be produced because a light valve or the like is required in order to constitute a projection type display. When a panel having such a long scanning line is manufactured, the effect of the present invention is further enhanced.

【0045】走査線が低抵抗化されるので、付加的な画
素保持容量線を廃止する事が可能になる。従って、開口
率が向上し、その結果、非常に明るい液晶ディスプレイ
を実現する事が可能となる。
Since the resistance of the scanning line is reduced, it is possible to eliminate an additional pixel storage capacitor line. Therefore, the aperture ratio is improved, and as a result, a very bright liquid crystal display can be realized.

【0046】薄膜トランジスタのゲート電極は、下層膜
をエッチングレートの大きなシリサイド膜、上層をエッ
チングレートの小さな不純物添加された多結晶シリコン
膜で形成した。従って、1回のフォト工程で簡単にオフ
セットゲート構造を形成することが可能になる。その結
果、薄膜トランジスタのオフリーク電流が極めて小さく
なり、画素保持特性が向上する。さらに、消費電流の低
減に対しても大きな効果がある。
The gate electrode of the thin film transistor was formed of a lower film made of a silicide film having a high etching rate and an upper film made of a polycrystalline silicon film having a small etching rate and doped with impurities. Therefore, it is possible to easily form the offset gate structure in one photo process. As a result, the off-leak current of the thin film transistor becomes extremely small, and the pixel holding characteristics are improved. Further, there is a great effect on reduction of current consumption.

【0047】一方、シリサイド膜は非常に大きな凹凸の
表面を持っているが、最上層に多結晶シリコン膜を積層
させる事により、この凹凸はならされて平坦な表面を得
る事が出来る。その結果、このゲート電極上に積層され
る酸化膜の密着が改善され、これにコンタクトホールを
開ける場合の異常エッチが解消される。
On the other hand, the silicide film has a very large uneven surface. By stacking a polycrystalline silicon film on the uppermost layer, the unevenness can be smoothed and a flat surface can be obtained. As a result, the adhesion of the oxide film stacked on the gate electrode is improved, and the abnormal etching when a contact hole is formed in the oxide film is eliminated.

【0048】オフセットゲート構造を有しているので、
画素の保持特性が改善される。さらに、消費電流の低減
に対しても大きな効果が期待される。
Since it has an offset gate structure,
The pixel retention characteristics are improved. Further, a great effect is expected to reduce current consumption.

【0049】固相成長法を用いることによって、非晶質
絶縁基板上に結晶性の優れたシリコン薄膜を作製するこ
とが可能になったのでSOI技術の発展に大きく寄与す
るものである。ゲート線の低抵抗化は、固相成長等の方
法で改善された薄膜トランジスタの特性を最大限に引き
出し、非常に優れた液晶ディスプレイを実現する上で大
きな効果がある。
The use of the solid phase growth method makes it possible to produce a silicon thin film having excellent crystallinity on an amorphous insulating substrate, which greatly contributes to the development of SOI technology. Reducing the resistance of the gate line has a great effect on maximizing the characteristics of the thin film transistor improved by a method such as solid phase growth and realizing a very excellent liquid crystal display.

【0050】本発明を、光電変換素子とその走査回路を
同一チップ内に集積した密着型イメージセンサーに応用
した場合には、読み取り速度の高速化、高解像度化、さ
らに階調をとる場合に非常に大きな効果をうみだす。高
解像度化が達成されるとカラー読み取り用密着型イメー
ジセンサーへの応用も容易となる。もちろん電源電圧の
低減、消費電流の低減、信頼性の向上に対してもその効
果は大きい。また低温プロセスによって作製することが
できるので、密着型イメージセンサーチップの長尺化が
可能となり、一本のチップでA4サイズあるいはA3サ
イズの様な大型ファクシミリ用の読み取り装置を実現で
きる。従って、センサーチップの二本継ぎのような手数
がかかり信頼性の悪い技術を回避することができ、実装
歩留りも向上される。
When the present invention is applied to a contact-type image sensor in which a photoelectric conversion element and its scanning circuit are integrated on the same chip, it is very difficult to increase the reading speed, increase the resolution, and obtain gradation. To produce great effects. When a higher resolution is achieved, application to a contact image sensor for color reading becomes easier. Of course, the effect is great also for reduction of power supply voltage, reduction of current consumption, and improvement of reliability. In addition, since it can be manufactured by a low-temperature process, the length of the contact-type image sensor chip can be increased, and a single chip can realize a reading device for large facsimile such as A4 size or A3 size. Therefore, it is possible to avoid troublesome techniques such as double splicing of sensor chips and unreliable technology, and the mounting yield is improved.

【0051】石英基板やガラス基板だけではなく、サフ
ァイア基板あるいはMgO・Al23,BP,CaF2
等の結晶性絶縁基板も用いることができる。
Not only a quartz substrate and a glass substrate, but also a sapphire substrate or MgO.Al 2 O 3 , BP, CaF 2
And other crystalline insulating substrates.

【0052】以上薄膜トランジスタを例として説明した
が、バイポ−ラトランジスタあるいはヘテロ接合バイポ
−ラトランジスタなど薄膜を利用した素子に対しても、
本発明を応用することができる。また、三次元デバイス
のようなSOI技術を利用した素子に対しても、本発明
を応用することができる。
Although a thin film transistor has been described as an example, an element using a thin film such as a bipolar transistor or a heterojunction bipolar transistor is also applicable.
The present invention can be applied. Further, the present invention can be applied to an element using the SOI technology such as a three-dimensional device.

【0053】固相成長法を例にとって本発明について説
明したが、本発明は固相成長法ばかりではなく、LPC
VD法やその他の方法、例えばEB蒸着法やスパッタ法
やMBE法で成膜したpoly−Si薄膜を利用して薄
膜半導体装置を作成する場合にも応用することができ
る。また、一般的なMOS型半導体装置にも応用するこ
とができる。
The present invention has been described by taking the solid phase growth method as an example.
The present invention can also be applied to the case where a thin-film semiconductor device is manufactured using a poly-Si thin film formed by a VD method or another method, for example, an EB evaporation method, a sputtering method, or an MBE method. Further, it can be applied to a general MOS type semiconductor device.

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

【図1】 (a)から(b)は、本発明の実施例を示す
アクティブマトリックス型液晶表示装置の平面図及び構
造断面図である。
FIGS. 1A and 1B are a plan view and a structural cross-sectional view of an active matrix type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 (a)から(e)は、本発明のアクティブマ
トリックス型液晶表示装置の製造方法を示す工程断面図
である。ただし、図1(a)の直線A−Bで切った時の
断面図である。
FIGS. 2A to 2E are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing an active matrix liquid crystal display device of the present invention. However, FIG. 1A is a cross-sectional view taken along a line AB in FIG.

【図3】 (a)から(e)は、本発明のアクティブマ
トリックス型液晶表示装置の製造方法を示す工程断面図
である。ただし、図3(a)は、図2(e)から続いて
いる。
FIGS. 3A to 3E are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing an active matrix liquid crystal display device of the present invention. However, FIG. 3A is continued from FIG. 2E.

【図4】 (a)から(c)は、本発明のアクティブマ
トリックス型液晶表示装置の製造方法を示す工程断面図
である。ただし、図4(a)は、図3(e)から続いて
いる。
FIGS. 4A to 4C are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing an active matrix liquid crystal display device of the present invention. However, FIG. 4 (a) is continued from FIG. 3 (e).

【図5】 従来のアクティブマトリックス型液晶表示装
置に用いられている薄膜トランジスタおよび走査線の構
造断面図である。
FIG. 5 is a structural sectional view of a thin film transistor and a scanning line used in a conventional active matrix type liquid crystal display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1− 2 上層のエッチングレートの小さな薄膜 1− 3 下層のエッチングレートの大きな薄膜 1− 7 ソース線 1− 8 画素電極 1−10 ソ−ス領域 1−11 ドレイン領域 1−12 層間絶縁膜 1−13 多結晶シリコン/シリサイド2層膜 1−14 下層の絶縁膜 1−15 オフセット長 2− 1 絶縁性透明基板 2− 3 多結晶シリコン薄膜 2− 4 ゲート絶縁膜 2− 5 下層のエッチングレートの大きな薄膜 2− 6 上層のエッチングレートの小さな薄膜 2− 7 レジストマスク 2− 8 オフセット長 2− 9 ソース領域 2−10 ドレイン領域 2−12 下層絶縁膜 2−13 層間絶縁膜 1-2 Thin film with low etching rate in upper layer 1-3 Thin film with high etching rate in lower layer 1-7 Source line 1-8 Pixel electrode 1-10 Source region 1-11 Drain region 1-12 Interlayer insulating film 1- Reference Signs List 13 Polycrystalline silicon / silicide two-layer film 1-14 Lower insulating film 1-15 Offset length 2-1 Insulating transparent substrate 2-3 Polycrystalline silicon thin film 2-4 Gate insulating film 2-5 Lower etching rate of lower layer Thin film 2-6 Upper thin film with small etching rate 2-7 Resist mask 2-8 Offset length 2-9 Source region 2-10 Drain region 2-12 Lower insulating film 2-13 Interlayer insulating film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1368 H01L 29/786 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/1368 H01L 29/786

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ソース・ドレインとなる能動領域上にゲ
ート絶縁膜を介して2層膜からなるゲート電極とを有す
るトランジスタであって、前記2層膜は、同一エッチン
グ条件の下で、下層膜のエッチングレートのほうが、上
層膜のエッチングレートよりも大きい薄膜からなり、前
記上層膜は前記下層膜より張り出していることを特徴と
するトランジスタ。
1. A transistor having a two-layered gate electrode on a source / drain active region with a gate insulating film interposed therebetween, wherein the two-layered film is a lower layered film under the same etching conditions. A thin film having a higher etching rate than the etching rate of the upper layer film, and the upper layer film is overhanging from the lower layer film.
【請求項2】 ソース・ドレインとなる能動領域上にゲ
ート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に第
1ゲート電極となる第1薄膜を形成する工程と、前記第
1薄膜の上に第2ゲート電極となる第2薄膜を形成する
工程と、前記第1薄膜及び前記第2薄膜を同時にエッチ
ングして前記第1ゲート電極と第2ゲート電極を形成す
る工程とを有し、前記第1薄膜のエッチングレートは、
第2薄膜のエッチングレートよりも大きいことを特徴と
するトランジスタの製造方法。
2. A step of forming a gate insulating film on an active region serving as a source / drain; a step of forming a first thin film serving as a first gate electrode on the gate insulating film; Forming a second thin film to be a second gate electrode, and simultaneously etching the first thin film and the second thin film to form the first gate electrode and the second gate electrode, The etching rate of the first thin film is
A method for manufacturing a transistor, wherein the etching rate is higher than an etching rate of the second thin film.
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