JP3307021B2 - Method for manufacturing thin film semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing thin film semiconductor deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】画素スイッチングNch薄膜トラ
ンジスタと、該画素スイッチング薄膜トランジスタを駆
動するためにNch薄膜トランジスタおよびPch薄膜
トランジスタにより構成された駆動回路が同一基板上に
集積された薄膜半導体装置において、前記画素スイッチ
ングNch薄膜トランジスタのオフリーク電流を低減
し、画素の保持特性を向上させ、表示ムラやフリッカや
解像度が優れていると同時に、大きい駆動周波数を有す
るアクティブマトリックス型液晶表示装置を実現する為
の、薄膜半導体装置の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION In a thin film semiconductor device in which a pixel switching Nch thin film transistor and a driving circuit constituted by an Nch thin film transistor and a Pch thin film transistor for driving the pixel switching thin film transistor are integrated on the same substrate, the pixel switching Nch thin film transistor is used. A thin-film semiconductor device for reducing the off-leak current of a thin film transistor, improving the retention characteristics of pixels, and realizing an active matrix type liquid crystal display device having a large driving frequency while having excellent display unevenness, flicker and resolution. It relates to a manufacturing method.
【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。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).
【0003】液晶ディスプレイについて説明する。駆動
回路を構成する薄膜トランジスタに関しては、十分に大
きなオン電流が要求される。一方、画素スイッチング薄
膜トランジスタに関しては、画素の保持特性を向上さ
せ、表示ムラやフリッカや解像度の優れたアクティブマ
トリックス型液晶表示装置を実現する為に十分に低いオ
フリーク電流が要求される。さらに、ゲート電極に逆バ
イアス電圧が印加した場合のオフリーク電流の増加(以
下ではオフリーク電流のはね上がりと呼ぶ。)を極力抑
えなければならない(フラットパネルディスプレイ9
1,pp80−87,日経BP社)。A liquid crystal display will be described. A sufficiently large on-state current is required for a thin film transistor constituting a drive circuit. On the other hand, a pixel switching thin film transistor is required to have a sufficiently low off-leak current in order to improve the retention characteristics of the pixel and realize an active matrix liquid crystal display device having excellent display unevenness, flicker and resolution. Further, an increase in the off-leak current when a reverse bias voltage is applied to the gate electrode (hereinafter, referred to as a jump of the off-leak current) must be minimized (the flat panel display 9).
1, pp80-87, Nikkei BP).
【0004】十分なオン電流が得られるという点から多
結晶シリコン薄膜を用いた薄膜トランジスタ(以下では
poly−SiTFTと略記する)について説明する。
poly−Si薄膜には、結晶粒と結晶粒との境界領域
に、欠陥準位が高密度で分布する結晶粒界が存在する。
この欠陥準位の存在とドレイン端に印加される逆バイア
ス電界との相乗効果により、poly−SiTFTのオ
フリーク電流のはね上がりは非常に大きい(Jpn.
J.Appl.Phys.,Vol.31(1992)
pp.206−209)。前記ドレイン端の電界緩和の
ためにLDD(Lightly Doped Drai
n)構造を形成することが有効であることがしられてい
るが、異方性エッチング等の技術を用い、ゲート電極端
部に側壁を形成するという困難な工程が必要となるた
め、TFT工程ではこれまでに採用されていない。A description will be given of a thin film transistor (hereinafter abbreviated as poly-Si TFT) using a polycrystalline silicon thin film in that a sufficient on-current can be obtained.
In the poly-Si thin film, a crystal grain boundary in which defect levels are distributed at a high density exists in a boundary region between crystal grains.
Due to the synergistic effect of the existence of the defect level and the reverse bias electric field applied to the drain end, the jump of the off-leak current of the poly-Si TFT is very large (Jpn.
J. Appl. Phys. , Vol. 31 (1992)
pp. 206-209). In order to reduce the electric field at the drain end, an LDD (Lightly Doped Drain) is used.
n) It is said that it is effective to form a structure, but it is necessary to use a technique such as anisotropic etching to form a side wall at the end of the gate electrode. Has not been adopted so far.
【0005】従来の液晶ディスプレイに於いては、画素
スイッチング薄膜トランジスタは前記LDD構造ではな
いのでそのオフリーク電流のはね上がりは非常に大き
い。図6にその特性を示す。横軸はゲート電圧を示し、
縦軸はドレイン電流を示している。ゲート電圧0Vから
−20Vがオフ領域である。逆バイアス電圧が大きくな
るにしたがってオフリーク電流は急激に増大する。In a conventional liquid crystal display, since the pixel switching thin film transistor does not have the LDD structure, the off-leak current greatly increases. FIG. 6 shows the characteristics. The horizontal axis shows the gate voltage,
The vertical axis indicates the drain current. An off region is a gate voltage from 0V to -20V. The off-leak current increases rapidly as the reverse bias voltage increases.
【0006】このように従来の液晶ディスプレイに於い
ては、画素スイッチング薄膜トランジスタのオフリーク
電流のはね上がりが非常に大きかったので、画素保持特
性が不十分であった。そのためにフリッカが大きく、表
示ムラの大きい液晶ディスプレイであった。さらに、も
っと大きなサイズのパネルやハイビジョン用のパネルを
作製する場合に問題となる。また、コモン振り等の新し
い駆動方法を採用した場合には、さらに大きな逆バイア
ス電圧が印加されるため、オフリーク電流に対する要求
はさらにきびしくなる(セミナーテキスト、TFTカラ
ー液晶の開発技術と特性解析・応用設計、平成3年11
月21日・22日、日本工業技術センター、pp9−2
4)。As described above, in the conventional liquid crystal display, the off-leakage current of the pixel switching thin film transistor jumped very much, and the pixel holding characteristics were insufficient. Therefore, the liquid crystal display had large flicker and large display unevenness. Furthermore, there is a problem when producing a panel of a larger size or a panel for high definition. In addition, when a new driving method such as common swing is adopted, a larger reverse bias voltage is applied, so that the demand for the off-leak current becomes more severe (see seminar text, TFT color liquid crystal development technology and characteristic analysis / application). Design, 1991
21st and 22nd, Japan Industrial Technology Center, pp9-2
4).
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の従来の技術の問題点を解決し、従来と同一のフォト工
程数あるいは従来よりもすくないフォト工程数により非
常に簡単な方法で、Nch薄膜トランジスタのみを選択
的にLDD構造とすることにより、オフリーク電流のは
ね上がりを抑えることと、十分なオン電流を確保するこ
とである。そして、画素保持特性を改善して優れた表示
特性を有する液晶ディスプレイを簡単に制作する方法を
提供することが大きな目的である。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to achieve a very simple method by using the same number of photo steps as before or less than the conventional number of photo steps. By selectively forming only the Nch thin film transistor into the LDD structure, it is possible to suppress the rise of the off leak current and to secure a sufficient on current. It is a major object to provide a method for easily producing a liquid crystal display having excellent display characteristics by improving the pixel holding characteristics.
【0008】[0008]
【発明が解決するための手段】本発明は、マトリックス
状に配置された画素と、該画素を選択するために画素ご
とに設置された画素スイッチングNch薄膜トランジス
タと、Nch薄膜トランジスタおよびPch薄膜トラン
ジスタにより構成された画素駆動回路とが、同一の絶縁
性透明基板上に集積された薄膜半導体装置の製造方法に
おいて、 (1) 薄膜半導体層、ゲート絶縁膜およびゲート電極
を形成した後、Nch薄膜トランジスタ上に第1のレジ
ストマスクを形成して、P型不純物をイオン注入し、自
己整合的にPch薄膜トランジスタを形成する工程、 (2) 前記第1のレジストマスクを剥離した後、第1
の層間絶縁膜を積層する工程、 (3) 前記Pch薄膜トランジスタ上に第2のレジス
トマスクを形成して、N型不純物をイオン注入し、前記
Nch薄膜トランジスタのソースおよびドレイン部とL
DD(Lightly Doped Drain)領域
を同時に形成する工程、 (4) 前記第2のレジストマスクを剥離した後、第2
の層間絶縁膜を積層する工程、を少なくとも有する事を
特徴とする。上記のような構成にする事により、従来と
同一のフォト工程数あるいは従来よりもすくないフォト
工程数により非常に簡単な方法で、Nch薄膜トランジ
スタのみを選択的にLDD構造とすることが可能とな
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention comprises pixels arranged in a matrix, pixel switching Nch thin film transistors provided for each pixel to select the pixels, Nch thin film transistors and Pch thin film transistors. In a method of manufacturing a thin film semiconductor device in which a pixel driving circuit and a pixel driving circuit are integrated on the same insulating transparent substrate, (1) after forming a thin film semiconductor layer, a gate insulating film, and a gate electrode, Forming a resist mask, ion-implanting a P-type impurity, and forming a Pch thin film transistor in a self-aligned manner; (2) removing the first resist mask;
(3) forming a second resist mask on the Pch thin film transistor, ion-implanting an N-type impurity, and forming a source and drain portion of the Nch thin film transistor and L
Simultaneously forming a DD (Lightly Doped Drain) region; (4) removing the second resist mask,
At least a step of laminating an interlayer insulating film. With the above-described configuration, only the Nch thin film transistor can be selectively made to have the LDD structure by a very simple method using the same number of photo steps as before or the number of photo steps less than before.
【0009】また、本発明は、マトリックス状に配置さ
れた画素と、該画素を選択するために画素ごとに設置さ
れた画素スイッチングNch薄膜トランジスタと、Nc
h薄膜トランジスタおよびPch薄膜トランジスタによ
り構成された画素駆動回路とが、同一の絶縁性透明基板
上に集積された薄膜半導体装置の製造方法において、 (1) 薄膜半導体層、ゲート絶縁膜およびゲート電極
を形成した後、Nch薄膜トランジスタ上に第1のレジ
ストマスクを形成して、P型不純物をイオン注入し、自
己整合的にPch薄膜トランジスタを形成する工程、 (2) 前記第1のレジストマスクを剥離した後、第1
の層間絶縁膜を積層する工程、 (3) 前記第1の層間絶縁膜を積層した後、N型不純
物をイオン注入し、前記Nch薄膜トランジスタのソー
スおよびドレイン部とLDD(LightlyDope
d Drain)領域を同時に形成する工程、 (4) 前記N型不純物イオンを注入した後、第2の層
間絶縁膜を積層する工程、を少なくとも有する事を特徴
とする。The present invention also relates to a pixel arranged in a matrix, a pixel switching Nch thin film transistor provided for each pixel for selecting the pixel,
In a method of manufacturing a thin film semiconductor device in which a pixel driving circuit composed of an h thin film transistor and a Pch thin film transistor are integrated on the same insulating transparent substrate, (1) a thin film semiconductor layer, a gate insulating film, and a gate electrode are formed. Thereafter, a first resist mask is formed on the Nch thin film transistor, a P-type impurity is ion-implanted, and a Pch thin film transistor is formed in a self-aligned manner. (2) After removing the first resist mask, 1
(3) stacking the first interlayer insulating film, ion-implanting an N-type impurity to form a source and a drain of the Nch thin film transistor and an LDD (Lightly Dope);
(d Drain) region, and (4) a step of laminating a second interlayer insulating film after the N-type impurity ions are implanted.
【0010】さらに、前記P型不純物のイオン注入量N
pは、前記N型不純物のイオン注入量Nnよりも多い構
成とする事により、Nchレジストマスクを形成する必
要がなくなるという効果がある。Further, the ion implantation amount of the P-type impurity N
By setting p to be larger than the ion implantation amount Nn of the N-type impurity, there is an effect that it is not necessary to form an Nch resist mask.
【0011】[0011]
(実施例1)まず、第1の発明について、図1(a)か
ら説明をはじめる。絶縁性非晶質材料1−1上に、非単
結晶半導体薄膜1−2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S
iO2膜等が用いられる。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(Silic
on on Insulator)を用いても本発明を
実現することができる。Embodiment 1 First, the first invention will be described with reference to FIG. On the insulating amorphous material 1-1, a non-single-crystal semiconductor thin film 1-2 is formed. As the insulating amorphous material, a quartz substrate, a glass substrate, a nitride film or S
An iO 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, or an SOI (Silic)
The present invention can also be realized using "on on Insulator".
【0012】プラズマCVD装置を用い、図1(a)に
示すように石英基板1−1上に、SiH4とH2の混合ガ
スを、13.56MHzの高周波グロー放電により分解
させて非晶質Si膜1−2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1−2の堆積前のチェンバーをフレオン
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、
ビーズ処理等の別の方法でチェンバーの洗浄を行う。As shown in FIG. 1A, a mixed gas of SiH 4 and H 2 is decomposed by a high frequency glow discharge of 13.56 MHz to form an amorphous phase on a quartz substrate 1-1 using a plasma CVD apparatus. A Si film 1-2 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 1-2 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 washed by another method such as bead treatment.
【0013】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.
【0014】次に、前記非晶質薄膜1−2を固相成長さ
せる。固相成長方法は、石英管による炉アニールが便利
である。アニール雰囲気としては、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
0-6から1×10-10Torrの高真空雰囲気でアニー
ルを行ってもよい。固相成長アニール温度は500℃〜
700℃とする。この様な低温アニールでは選択的に、
結晶成長の活性化エネルギー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、アニール温度600℃、アニー
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1(b)にお
いて、1−3は固相成長シリコン薄膜を示している。Next, the amorphous thin film 1-2 is solid-phase grown. For the solid phase growth method, furnace annealing using a quartz tube is convenient. As an annealing atmosphere, a nitrogen gas, a hydrogen gas, an argon gas, a helium gas, or the like is used. 1x1
Annealing may be performed in a high vacuum atmosphere of 0 −6 to 1 × 10 −10 Torr. 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, a large-diameter silicon thin film of 2 μm or more was obtained by performing solid phase growth at an annealing temperature of 600 ° C. and an annealing time of 16 hours. In FIG. 1B, reference numeral 1-3 denotes a solid-phase grown silicon thin film.
【0015】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, LPCVD
The silicon thin film may be formed by a method such as a sputtering method or a vapor deposition method.
【0016】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1(c)に示されているよう
に島状にパターニングする。Next, the solid-phase-grown silicon thin film is patterned by photolithography into an island shape as shown in FIG.
【0017】次に図1(d)に示されているように、ゲ
ート酸化膜1−4を形成する。該ゲート酸化膜の形成方
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ート酸化膜は、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1−1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. 1D, a gate oxide film 1-4 is formed. As a method for forming the gate oxide film, LPCVD method, photo-excitation CVD method, plasma CVD method, ECR plasma CVD method, high vacuum evaporation method, plasma oxidation method, high-pressure oxidation method, etc. There is a low temperature method. 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 1-1, 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.
【0018】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、チャネルドープしてもよい。
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、ボロンのドーズ量は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ー
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
ボロンドーズ量を多くし、目安としては5×1012cm
-2以上にする。After the gate oxide film is formed, if necessary, boron may be channel-ion-implanted and channel-doped.
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 amount 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, the amount of boron dose is reduced, and as a guide, it is set to 1 × 10 12 cm −2 or less. When the film thickness is 1500 ° or more, the boron dose is increased, and the standard is 5 × 10 12 cm.
-2 or more.
【0019】チャネルイオン注入のかわりに、1−2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ー中にシランガスと共
にジボランガス(B2H6)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 during the deposition of the 1-2 silicon film. 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.
【0020】次に図1(e)に示されているように、ゲ
ート電極1−5の形成方法の説明に移る。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900〜1000℃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ゲート電極
1−5を形成する方法もある。これは、SiH4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℃程度でドープト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, as shown in FIG. 1E, a description will be given of a method of forming the gate electrode 1-5. 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 the LPCVD method, and then P is added to the polycrystalline silicon film by POCl 3 diffusion at 900 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 forming the gate electrode 1-5 by depositing a doped polycrystalline silicon film. This is a method of forming a film by decomposing a mixed gas of a SiH 4 gas and a 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, a doped 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.
【0021】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。この場合、ゲート電極のシート抵抗
は20〜30Ω/□程度である。The P-doped polycrystalline silicon film having a concentration of 1 × 10 19 cm −3 or more is formed by the above-described method.
Deposit about Å. In this case, the sheet resistance of the gate electrode is about 20 to 30 Ω / □.
【0022】ゲート電極のシート抵抗をさらに低減する
ために、不純物添加多結晶シリコン膜とシリサイド膜を
積層した2層ゲート電極を用いる方法もある。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(NiSi)、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(WS
i2)等がある。シリサイド膜としてMoSi2膜を用い
た場合、1500Å堆積させると、シート抵抗は7〜8
Ω/□程度となる。約3分の1のゲート線低抵抗化とな
る。In order to further reduce the sheet resistance of the gate electrode, there is a method using a two-layer gate electrode in which an impurity-doped polycrystalline silicon film and a silicide film are laminated. As the silicide film, cobalt silicide (CoSi 2 ), nickel silicide (NiSi), titanium silicide (TiSi 2 ), molybdenum silicide (MoSi 2 ), or tungsten silicide (WS)
i 2 ). When a MoSi 2 film is used as the silicide film, the sheet resistance is 7 to 8 when deposited at 1500 °.
It is about Ω / □. The resistance of the gate line is reduced by about one third.
【0023】次に、まずPch薄膜トランジスタの形成
について説明する。図2(a)に示されるようにNch
薄膜トランジスタ上にPchフォトレジストマスク1−
6を形成する。Next, formation of a Pch thin film transistor will be described first. As shown in FIG.
Pch photoresist mask 1 on the thin film transistor
6 is formed.
【0024】続いて図2(b)に示したようにソース領
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
プター型の不純物をイオン注入し、前記ゲート電極1−
5に対して自己整合的にソース領域およびドレイン領域
を形成する。図2(b)において、1−7は高濃度にイ
オン注入されたソース領域、および1−8はドレイン領
域を示している。Subsequently, as shown in FIG. 2B, ion implantation for forming a source region and a drain region is performed. By ion implantation, an acceptor-type impurity is ion-implanted into the first semiconductor layer, and the gate electrode 1-
5, a source region and a drain region are formed in a self-aligned manner. In FIG. 2B, reference numeral 1-7 denotes a source region into which ions are implanted at a high concentration, and 1-8 denotes a drain region.
【0025】前記アクセプター型の不純物としては、ボ
ロン(B)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、レーザードーピング法あるいはプラズ
マドーピング法などの方法がある。1−9で示される矢
印は不純物のイオンビームを表している。前記絶縁性非
晶質材料1−1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。不純物ドーズ量は、1×1014
から1×1017cm-2程度とする。不純物濃度に換算す
ると、ソース領域1−7およびドレイン領域1−8で約
1×1019から1×1022cm-3程度である。また、注
入された不純物の濃度分布の最高値が、前記多結晶シリ
コン薄膜1−3とゲート絶縁膜1−4との界面近傍に存
在するようにイオンの加速エネルギーを設定する。例え
ばゲート酸化膜の膜厚が1200Åの場合は、イオンの
加速エネルギーを30〜40keVが適している。As the acceptor type impurity, boron (B) or the like is used. As a method for adding impurities, there is a method such as a laser doping method or a plasma doping method in addition to the ion implantation method. Arrows indicated by 1-9 indicate ion beams of impurities. When a quartz substrate is used as the insulating amorphous material 1-1, a thermal diffusion method can be used. The impurity dose is 1 × 10 14
From about 1 × 10 17 cm −2 . In terms of impurity concentration, it is about 1 × 10 19 to 1 × 10 22 cm −3 in the source region 1-7 and the drain region 1-8. Further, the acceleration energy of the ions is set so that the maximum value of the concentration distribution of the implanted impurity exists near the interface between the polycrystalline silicon thin film 1-3 and the gate insulating film 1-4. For example, when the thickness of the gate oxide film is 1200 °, an ion acceleration energy of 30 to 40 keV is suitable.
【0026】前記Pchフォトレジストマスク1−6を
剥離した後、図2(c)に示されるように第1層間絶縁
膜1−10を積層する。該第1層間絶縁膜としては、S
iO2膜が適している。膜厚は1000〜3000Å程
度堆積させる。After peeling off the Pch photoresist mask 1-6, a first interlayer insulating film 1-10 is laminated as shown in FIG. As the first interlayer insulating film, S
An iO 2 film is suitable. The film is deposited at a thickness of about 1000 to 3000 °.
【0027】ゲート電極1−5の端部ではゲート電極の
厚さ分だけ第1層間絶縁膜の膜厚が厚くなる。例えばゲ
ート電極厚さを5000Å、ゲート絶縁膜1−4の厚さ
を1200Å、第1層間絶縁膜の厚さを2000Åとす
ると、第1層間絶縁膜の厚さの変動は、ゲート電極端部
では8200Åであるのに対して、ゲート電極端から1
μm程度離れると薄くなり、3200Åとなる。あとで
説明するが、このことを利用してNch薄膜トランジス
タをLDD構造とするのである。At the end of the gate electrode 1-5, the thickness of the first interlayer insulating film is increased by the thickness of the gate electrode. For example, assuming that the thickness of the gate electrode is 5000 °, the thickness of the gate insulating film 1-4 is 1200 °, and the thickness of the first interlayer insulating film is 2000 °, the variation in the thickness of the first interlayer insulating film is caused at the end of the gate electrode. 8200 °, while 1
When the distance is about μm, the thickness becomes thin and becomes 3200 °. As will be described later, the Nch thin film transistor has an LDD structure by utilizing this fact.
【0028】続いて、画素スイッチング薄膜トランジス
タを構成するNch薄膜トランジスタの形成方法につい
て説明する。図2(d)に示されるように、Nchフォ
トレジストマスク2−11を形成する。該Nchフォト
レジストマスク1−11はPch薄膜トランジスタを覆
っている。Next, a method of forming an Nch thin film transistor constituting the pixel switching thin film transistor will be described. As shown in FIG. 2D, an Nch photoresist mask 2-11 is formed. The Nch photoresist mask 1-11 covers the Pch thin film transistor.
【0029】続いて、図2(e)に示すように、イオン
注入法によりドナー型の不純物イオンを注入する。前記
ドナー型の不純物としては、リン(P)あるいはひ素
(As)等を用いる。1−15は、イオンビームを示し
ている。Subsequently, as shown in FIG. 2E, donor type impurity ions are implanted by an ion implantation method. As the donor-type impurity, phosphorus (P) or arsenic (As) is used. Reference numeral 1-15 denotes an ion beam.
【0030】不純物添加方法としては、イオン注入法の
他に、レーザードーピング法あるいはプラズマドーピン
グ法などの方法がある。前記絶縁性非晶質材料1−1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。As an impurity doping method, there are a laser doping method and a plasma doping method other than the ion implantation method. When a quartz substrate is used as the insulating amorphous material 1-1, a thermal diffusion method can be used.
【0031】イオン注入法を用いた場合、イオンの加速
エネルギーが重要なパラメーターとなる。さきに述べた
ように、ゲート電極の端部から約1μmの領域では、第
1の層間絶縁膜の膜厚は厚く8200Åから3200Å
の範囲で変化するが、ゲート電極の端部から約1μm以
上離れたところでは3200Åでほぼ一定となる。注入
された不純物の濃度分布の最高値が、第1の層間絶縁膜
の膜厚が3200Åでほぼ一定となる領域で多結晶シリ
コン薄膜1−3の表面に存在するようにイオンの加速エ
ネルギーを設定する。従って、リンをイオン注入するば
あいは、LSS理論(参考文献 電子通信学会’73/
3 Vol.56−C No.3 179ページ)によ
り、280keVから330keVのイオンの加速エネ
ルギーに設定することが適している。ゲート電極の端部
から約1μmの領域では、第1の層間絶縁膜の膜厚は厚
く8200Åから3200Åの範囲で変化すること、さ
らに、注入されたイオンは、深さに対して正規分布する
事からゲート電極端部から1μmの範囲の不純物濃度
は、1μm以上離れた領域の不純物濃度よりも2桁程度
小さくなる。従って、図2(e)に示されるように、自
動的に低濃度のLDD領域1−12と、高濃度のソース
領域1−13およびドレイン領域1−14が形成され
る。When the ion implantation method is used, the acceleration energy of ions is an important parameter. As described above, in the region about 1 μm from the end of the gate electrode, the thickness of the first interlayer insulating film is as large as 8200 ° to 3200 °.
However, at a distance of about 1 μm or more from the end of the gate electrode, it becomes substantially constant at 3200 °. The acceleration energy of ions is set so that the highest value of the concentration distribution of the implanted impurity is present on the surface of the polycrystalline silicon thin film 1-3 in a region where the thickness of the first interlayer insulating film is substantially constant at 3200 °. I do. Therefore, when phosphorus is ion-implanted, the LSS theory (references IEICE '73 /
3 Vol. 56-C No. 3 page 179), it is suitable to set the ion acceleration energy from 280 keV to 330 keV. In the region of about 1 μm from the end of the gate electrode, the thickness of the first interlayer insulating film is large and varies from 8200 ° to 3200 °, and the implanted ions are normally distributed with respect to the depth. Therefore, the impurity concentration in the range of 1 μm from the end of the gate electrode is about two orders of magnitude lower than the impurity concentration in the region separated by 1 μm or more. Therefore, as shown in FIG. 2E, a low concentration LDD region 1-12 and a high concentration source region 1-13 and drain region 1-14 are automatically formed.
【0032】続いて、Nchフォトレジストマスク1−
11を剥離した後、図3(a)に示すように第2の層間
絶縁膜1−16を成膜する。酸化膜の成膜方法として
は、LPCVD法、APCVD法 プラズマCVD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TEO
S(Tetra Ethyl Ortho−Silic
ate)やオゾンを用いる方法がある。TEOSを用い
ると優れた段差被覆性が実現される。また、PSG(P
hosphosilicate 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。Subsequently, an Nch photoresist mask 1-
After peeling off 11, a second interlayer insulating film 1-16 is formed as shown in FIG. As a method for forming an oxide film, LPCVD, APCVD, plasma CVD,
There are methods such as an ECR plasma CVD method and a light excitation CVD method. Further, an organic silicon compound TEO is used as a source gas.
S (Tetra Ethyl Ortho-Silic)
ate) and a method using ozone. The use of TEOS achieves excellent step coverage. In addition, PSG (P
phosphosilicate glass) or BSG
By reflowing (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. For the reaction, 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.
【0033】続いて、前記層間絶縁膜の緻密化と前記ソ
ー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ールを行う。活性化アニールの条件
としては、N2ガス雰囲気中で800〜1000℃程度
に低温化し、アニール時間を20分〜1時間程度とす
る。900〜1000℃では20分程度のアニールで不
純物はかなり活性化される。800〜900℃では20
分から1時間のアニールをする。一方、はじめに500
〜800℃で1〜20時間程度のアニールにより結晶性
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段階活性化アニール法も効果があ
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、レーザービーム等を用
いたレーザー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 and drain regions, 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., impurities are considerably activated by annealing for about 20 minutes. 20 at 800-900 ° C
Anneal for a minute to one hour. On the other hand, first 500
There is also an effect of a two-step activation annealing method in which the crystallinity is sufficiently recovered by annealing at a temperature of about 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. Further, it is also effective to use a laser activation method using a laser beam or the like.
【0034】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、ゲート酸化膜界面などに存
在する欠陥や、ソース、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、第2の層間絶縁膜1−16を積層する前におこ
なってもよい。または、後に述べる、ソース電極とドレ
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 method such as 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 and gate oxide films are removed. Defects existing at the interface and the like, and defects existing at the junction between the source / drain portion and the channel portion are inactivated. Such a hydrogenation step may be performed before laminating the second interlayer insulating film 1-16. Alternatively, the hydrogenation step may be performed after forming a source electrode and a drain electrode described later.
【0035】次に図3(b)に示すように、第1の層間
絶縁膜1−10と第2の層間絶縁膜1−16とゲート酸
化膜1−4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ース電極1−1
7およびドレイン電極1−18を形成する。該ソース電
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. 3B, contact holes are formed in the first interlayer insulating film 1-10, the second interlayer insulating film 1-16, and the gate oxide film 1-4 by photoetching. . Then, as shown in FIG.
7 and the drain electrode 1-18 are formed. 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.
【0036】(実施例2)Pch薄膜トランジスタおよ
びNch薄膜トランジスタのソース、ドレイン領域の不
純物濃度を規定する事により、フォト工程をさらに1工
程減らす事ができるのでそれを第2の発明として以下に
説明する。(Embodiment 2) The photo step can be further reduced by one step by defining the impurity concentration of the source and drain regions of the Pch thin film transistor and the Nch thin film transistor. This will be described below as a second invention.
【0037】第1の層間絶縁膜の形成工程までは第1の
発明の工程と共通なのでここでの説明は省略する。そこ
で、図2(b)からの続きの図で説明する。Since the steps up to the step of forming the first interlayer insulating film are the same as those of the first invention, the description is omitted here. Therefore, a description will be given with reference to a diagram subsequent to FIG.
【0038】図4(a)に示したように第1の層間絶縁
膜1−10を成膜した後、図4(b)に示すように、リ
ンあるいはヒ素のイオン注入を行い、Nch薄膜トラン
ジスタを形成する。この時、リンあるいはヒ素のドーズ
量Nnは、ボロンのドーズ量Npよりも少なくする事が
重要である。この様にそれぞれのドーズ量を設定する事
により、Pch薄膜トランジスタのソース、ドレイン部
は、P型半導体の性質を保つ。従って、Nchフォト工
程を行う必要がなくなる。After the first interlayer insulating film 1-10 is formed as shown in FIG. 4A, phosphorus or arsenic ions are implanted as shown in FIG. Form. At this time, it is important that the dose Nn of phosphorus or arsenic be smaller than the dose Np of boron. By setting the respective dose amounts in this manner, the source and drain portions of the Pch thin film transistor maintain the properties of a P-type semiconductor. Therefore, it is not necessary to perform the Nch photo process.
【0039】図4(b)は図2(e)と同様である。前
にも説明したように、第1の層間絶縁膜を通してイオン
注入するので、Nch薄膜トランジスタは自動的にLD
D構造と成る。FIG. 4B is the same as FIG. 2E. As described above, since the ions are implanted through the first interlayer insulating film, the Nch thin film transistor automatically
D structure.
【0040】この後の工程は、図3(a)で説明した工
程と同様の工程で薄膜トランジスタを作製する。In the subsequent steps, a thin film transistor is manufactured by the same steps as those described with reference to FIG.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上実施例で説明したように、きわめて
簡単な方法によって画素スイッチング薄膜トランジスタ
を構成する電導型の薄膜トランジスタのみをLDD構造
で形成することが可能になった。本発明によって画素ス
イッチング薄膜トランジスタのオフリーク電流が低減で
きる。その特性を図5に示す。先に説明した図6に対応
したものである。ゲート電圧−20Vでもオフリーク電
流は非常に小さく、はね上がりが著しく抑えられてい
る。その結果、液晶ディスプレイのフリッカや表示ムラ
等が著しく向上され、パネル特性向上に対して非常に大
きな効果が期待される。しかも、従来工程と同数のフォ
ト工程数により本発明は実現される。従って、製造コス
トは従来と変わらない。As described in the above embodiments, it is possible to form only the conductive type thin film transistor constituting the pixel switching thin film transistor with the LDD structure by a very simple method. According to the present invention, the off-leak current of the pixel switching thin film transistor can be reduced. The characteristics are shown in FIG. This corresponds to FIG. 6 described above. Even at a gate voltage of -20 V, the off-leakage current is very small, and the jump is significantly suppressed. As a result, flicker, display unevenness and the like of the liquid crystal display are remarkably improved, and a very large effect is expected to improve panel characteristics. In addition, the present invention is realized by the same number of photo processes as the conventional processes. Therefore, the manufacturing cost is not different from the conventional one.
【0042】画素スイッチング薄膜トランジスタのみを
選択的にLDD構造とするので駆動回路に対しては何等
悪影響は及ぼさない。また、ソース、ドレイン電極のコ
ンタクト抵抗の増加もまったくない。従って、オン電流
が十分得られるので、高速動作が可能となる。また、高
精細化やハイビジョンTV(HDTV)の要求特性も満
たす。Since only the pixel switching thin film transistor has the LDD structure selectively, there is no adverse effect on the drive circuit. Also, there is no increase in the contact resistance of the source and drain electrodes. Therefore, a sufficient on-current can be obtained, and high-speed operation can be performed. It also meets the requirements for higher definition and HDTV (HDTV).
【0043】画素スイッチング薄膜トランジスタのオフ
リーク電流は低減され、さらにオフリーク電流のはね上
がりは著しく低下する。その結果、画素保持特性が向上
し、フリッカや表示ムラの極めて少ない良好な液晶ディ
スプレイを実現することが可能となる。一方、表示特性
を向上させるために、コモン振りという駆動方法があ
る。この駆動方法によると画素スイッチング薄膜トラン
ジスタには、さらに大きな逆バイアス電圧が印加される
こととなる。本発明によるとオフリーク電流のはね上が
りは著しく低下するので、コモン振り等の駆動方法にも
十分耐える。従って、さらなる表示特性の向上が期待さ
れる。The off-leak current of the pixel switching thin film transistor is reduced, and the jump of the off-leak current is significantly reduced. As a result, the pixel holding characteristics are improved, and a favorable liquid crystal display with extremely little flicker and display unevenness can be realized. On the other hand, there is a driving method called common swing to improve display characteristics. According to this driving method, a larger reverse bias voltage is applied to the pixel switching thin film transistor. According to the present invention, the jump of the off-leakage current is remarkably reduced, so that it can sufficiently withstand a driving method such as common swing. Therefore, further improvement in display characteristics is expected.
【0044】これまでは、ゲート酸化膜のみを通してイ
オン注入を行っていたので、注入されたイオンの横方向
拡散によって、ソース、ドレイン端とゲートとのオーバ
ーラップ領域が出来てしまったので、どうしてもオフリ
ーク電流を低減する事が出来なかった。しかし、本発明
では、比較的薄い第1の層間絶縁膜を成膜してから、イ
オン注入をするので、自動的にLDD構造が得られる。
このように、極めて簡単な方法によって、LDD構造を
形成できる。従来、異方性エッチングにより、ゲート電
極の端部に側壁を形成してLDD構造を形成していた。
しかし、本発明によれば、従来技術のような困難で制御
性の悪い工程を省くことができる。In the past, since ion implantation was performed only through the gate oxide film, the lateral diffusion of the implanted ions created an overlap region between the source and drain ends and the gate. The current could not be reduced. However, in the present invention, since the ion implantation is performed after forming the relatively thin first interlayer insulating film, the LDD structure can be obtained automatically.
Thus, an LDD structure can be formed by a very simple method. Conventionally, an LDD structure has been formed by forming a side wall at an end of a gate electrode by anisotropic etching.
However, according to the present invention, difficult and poorly controllable steps as in the related art can be omitted.
【0045】また、Nchのソース、ドレイン部のイオ
ンドーズ量をPchのそれよりも少なくする事に依っ
て、フォト工程をさらに1工程少なくする事が出来る。By reducing the ion dose of the source and drain portions of the Nch than that of the Pch, the number of photo steps can be further reduced by one.
【0046】本発明にシリサイド膜を用いた2層走査線
を応用すると、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。この場合にも簡単にLDD構
造を形成することができる。この結果、オフリーク電流
が極めて少なく、さらに走査線の抵抗値の低いアクティ
ブマトリックス基板を容易に作製することができる。When a two-layer scanning line using a silicide film is applied to the present invention, the sheet resistance of the scanning line is reduced from 25 Ω / □ in the case of conventional polycrystalline silicon to about one-third 8 Ω / □. I can do it. Also in this case, the LDD structure can be easily formed. As a result, an active matrix substrate having extremely low off-leakage current and low scanning line resistance can be easily manufactured.
【0047】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 resistance of the scanning lines 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.
【0048】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.
【0049】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。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.
【0050】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 holding capacitance line. Therefore, the aperture ratio is improved, and as a result, a very bright liquid crystal display can be realized.
【0051】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.
【0052】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.
【0053】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 in 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.
【0054】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・Al2O3,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.
【0055】以上薄膜トランジスタを例として説明した
が、バイポーラトランジスタあるいはヘテロ接合バイポ
ー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 above as an example, a device using a thin film, such as a bipolar transistor or a heterojunction bipolar transistor, can also be used.
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.
【0056】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1】 (a)から(e)は、本発明における第1の
発明の薄膜半導体装置の製造方法を示す工程断面図であ
る。FIGS. 1A to 1E are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a thin-film semiconductor device according to a first invention of the present invention.
【図2】 (a)から(e)は、本発明における第1の
発明の薄膜半導体装置の製造方法を示す工程断面図であ
る。ただし、図2(a)は、図1(e)から続いてい
る。FIGS. 2A to 2E are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a thin-film semiconductor device according to a first invention of the present invention. However, FIG. 2A is continued from FIG. 1E.
【図3】 (a)から(b)は、本発明における第1の
発明の薄膜半導体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(d)から続いてい
る。FIGS. 3A and 3B are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a thin-film semiconductor device according to a first invention of the present invention. However, FIG. 3A is continued from FIG. 2D.
【図4】 (a)から(b)は、本発明における第2の
発明の薄膜半導体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2(b)から続いてい
る。FIGS. 4A and 4B are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a thin-film semiconductor device according to a second invention of the present invention. However, FIG. 4A is continued from FIG. 2B.
【図5】 本発明による画素スイッチング薄膜トランジ
スタに用いられるNch薄膜トランジスタの特性を示す
図である。FIG. 5 is a diagram showing characteristics of an Nch thin film transistor used for a pixel switching thin film transistor according to the present invention.
【図6】 従来の画素スイッチング薄膜トランジスタに
用いられるNch薄膜トランジスタの特性を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing characteristics of an Nch thin film transistor used for a conventional pixel switching thin film transistor.
1− 3 多結晶シリコン薄膜 1− 5 ゲート電極 1−10 第1の層間絶縁膜 1−12 LDD領域 1−13 ソース領域 1−14 ドレイン領域 1−16 第2の層間絶縁膜 1-3 Polycrystalline silicon thin film 1-5 Gate electrode 1-10 First interlayer insulating film 1-12 LDD region 1-13 Source region 1-14 Drain region 1-16 Second interlayer insulating film
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 27/092 H01L 27/08 321E (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/8238 H01L 27/08 331 H01L 27/092 G02F 1/1368 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 identification symbol FI H01L 27/092 H01L 27/08 321E (58) Investigation field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21 / 8238 H01L 27/08 331 H01L 27/092 G02F 1/1368
Claims (3)
画素を選択するために画素ごとに設置された画素スイッ
チングNch薄膜トランジスタと、Nch薄膜トランジ
スタおよびPch薄膜トランジスタにより構成された画
素駆動回路とが、同一の絶縁性透明基板上に集積された
薄膜半導体装置の製造方法において、 (1) 薄膜半導体層、ゲート絶縁膜およびゲート電極
を形成した後、Nch薄膜トランジスタ上に第1のレジ
ストマスクを形成して、P型不純物をイオン注入し、自
己整合的にPch薄膜トランジスタを形成する工程、 (2) 前記第1のレジストマスクを剥離した後、第1
の層間絶縁膜を積層する工程、 (3) 前記Pch薄膜トランジスタ上に第2のレジス
トマスクを形成して、N型不純物をイオン注入し、前記
Nch薄膜トランジスタのソースおよびドレイン部とL
DD(Lightly Doped Drain)領域
を同時に形成する工程、 (4) 前記第2のレジストマスクを剥離した後、第2
の層間絶縁膜を積層する工程、 を少なくとも有する事を特徴とする薄膜半導体装置の製
造方法。1. A pixel arranged in a matrix, a pixel switching Nch thin film transistor provided for each pixel for selecting the pixel, and a pixel driving circuit composed of an Nch thin film transistor and a Pch thin film transistor are the same. In a method of manufacturing a thin film semiconductor device integrated on an insulating transparent substrate, (1) after forming a thin film semiconductor layer, a gate insulating film and a gate electrode, forming a first resist mask on the Nch thin film transistor; Forming a Pch thin film transistor in a self-aligned manner by ion-implanting a type impurity, (2) removing the first resist mask,
(3) forming a second resist mask on the Pch thin film transistor, ion-implanting an N-type impurity, and forming a source and drain portion of the Nch thin film transistor and L
Simultaneously forming a DD (Lightly Doped Drain) region; (4) removing the second resist mask,
A method of manufacturing a thin-film semiconductor device, comprising at least a step of laminating an interlayer insulating film.
画素を選択するために画素ごとに設置された画素スイッ
チングNch薄膜トランジスタと、Nch薄膜トランジ
スタおよびPch薄膜トランジスタにより構成された画
素駆動回路とが、同一の絶縁性透明基板上に集積された
薄膜半導体装置の製造方法において、 (1) 薄膜半導体層、ゲート絶縁膜およびゲート電極
を形成した後、Nch薄膜トランジスタ上に第1のレジ
ストマスクを形成して、P型不純物をイオン注入し、自
己整合的にPch薄膜トランジスタを形成する工程、 (2) 前記第1のレジストマスクを剥離した後、第1
の層間絶縁膜を積層する工程、 (3) 前記第1の層間絶縁膜を積層した後、N型不純
物をイオン注入し、前記Nch薄膜トランジスタのソー
スおよびドレイン部とLDD(LightlyDope
d Drain)領域を同時に形成する工程、 (4) 前記N型不純物イオンを注入した後、第2の層
間絶縁膜を積層する工程、を少なくとも有する事を特徴
とする薄膜半導体装置の製造方法。2. A pixel arranged in a matrix, a pixel switching Nch thin film transistor provided for each pixel for selecting the pixel, and a pixel driving circuit composed of an Nch thin film transistor and a Pch thin film transistor are the same. In a method of manufacturing a thin film semiconductor device integrated on an insulating transparent substrate, (1) after forming a thin film semiconductor layer, a gate insulating film and a gate electrode, forming a first resist mask on the Nch thin film transistor; Forming a Pch thin film transistor in a self-aligned manner by ion-implanting a type impurity, (2) removing the first resist mask,
(3) stacking the first interlayer insulating film, ion-implanting an N-type impurity to form a source and a drain of the Nch thin film transistor and an LDD (Lightly Dope);
(d Drain) region; and (4) a step of laminating a second interlayer insulating film after the N-type impurity ions are implanted.
前記N型不純物のイオン注入量Nnよりも多い事を特徴
とする請求項2記載の薄膜半導体装置の製造方法。3. The ion implantation amount Np of the P-type impurity is:
3. The method according to claim 2, wherein the ion implantation amount of the N-type impurity is larger than Nn.
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JP25605893A JP3307021B2 (en) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | Method for manufacturing thin film semiconductor device |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH07111331A JPH07111331A (en) | 1995-04-25 |
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Cited By (1)
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CN100395884C (en) * | 2003-11-07 | 2008-06-18 | 友达光电股份有限公司 | Method for forming CMOS transistor |
-
1993
- 1993-10-13 JP JP25605893A patent/JP3307021B2/en not_active Expired - Lifetime
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