JP3318551B2 - Thin film transistor - Google Patents

Thin film transistor

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JP3318551B2 JP2000028461A JP2000028461A JP3318551B2 JP 3318551 B2 JP3318551 B2 JP 3318551B2 JP 2000028461 A JP2000028461 A JP 2000028461A JP 2000028461 A JP2000028461 A JP 2000028461A JP 3318551 B2 JP3318551 B2 JP 3318551B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁基板上に形成
される薄膜トランジスタ(以下TFTと記す)の構造と
その作製方法に関するものであり、より簡易な作製プロ
セスで、高耐圧性を有しリーク電流の少ない特性を示す
TFTを得る技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a thin film transistor (hereinafter referred to as a TFT) formed on an insulating substrate and a method of manufacturing the thin film transistor. The present invention relates to a technique for obtaining a TFT exhibiting characteristics with a small current.

【0002】[0002]

【従来の技術】絶縁基板上に形成した半導体薄膜層を用
いた能動素子である薄膜トランジスタは、大面積透過型
液晶ディスプレイや密着型イメージセンサ等を初めとす
る各所に応用が目指されている。特に多結晶シリコンを
中心としたデバイスに高い関心が集まっている。能動素
子としてTFTに要求されるのは、 A.高い相互コンダクタンス B.ソース・ドレイン間の高絶縁耐圧化 といった事項である。
2. Description of the Related Art Thin film transistors, which are active elements using a semiconductor thin film layer formed on an insulating substrate, are being applied to various places such as a large area transmission type liquid crystal display and a contact type image sensor. In particular, devices with a focus on polycrystalline silicon have attracted high interest. The requirements for TFTs as active elements are: High transconductance B. These include issues such as increasing the withstand voltage between the source and drain.

【0003】ここでいう相互コンダクタンスというの
は、トランジスタまたは真空管の増幅率に相当する概念
であり、ID をドレイン電流、VGSをゲート制御電圧、
DSをソース・ドレイン間電圧として、VDS=一定の条
件で(dID /dVGS)で定義される。
The term “transconductance” as used herein is a concept corresponding to the amplification factor of a transistor or a vacuum tube, where ID is a drain current, V GS is a gate control voltage,
The V DS as the source-drain voltage, V DS = is defined under certain conditions (dI D / dV GS).

【0004】またソース・ドレイン間の高絶縁耐圧化の
目的は、ソース・ドレイン間に加わる電圧に対して、ソ
ース・ドレイン間にリーク電流が流れないような構成を
実現することにある。具体的にはTFTがOFFの状
態、即ちソース・ドレイン間に電流が流れては行けない
状態において、ソース・ドレイン間にリーク電流(オフ
電流ともいう)を流させないためには、ソース・ドレイ
ン間に加わっている電圧に対する耐圧特性をTFTが有
していなければならならず、そのためにソース・ドレイ
ン間の高絶縁耐圧化が必要であるということである。
[0004] Further, the purpose of increasing the withstand voltage between the source and the drain is to realize a configuration in which a leak current does not flow between the source and the drain with respect to a voltage applied between the source and the drain. Specifically, in order to prevent a leak current (also referred to as an off-state current) from flowing between the source and the drain when the TFT is in an OFF state, that is, when a current cannot flow between the source and the drain, That is, the TFT must have a withstand voltage characteristic with respect to the voltage applied to the gate electrode, and therefore, it is necessary to increase the withstand voltage between the source and the drain.

【0005】上記のような要求事項を満足するために、
LDD構造(ライト・ドープ・ドレイン構造)、ゲート
オフセット構造等のアイデアが各種提案されている。し
かしながら、上記A.Bで示される要求事項を満たす構
造を単純な自己整合プロセスでは完全には実現できてい
ないのが現状である。
In order to satisfy the above requirements,
Various ideas such as an LDD structure (lightly doped drain structure) and a gate offset structure have been proposed. However, A. At present, a structure that satisfies the requirement indicated by B cannot be completely realized by a simple self-alignment process.

【0006】図1(E)に、高耐圧、低リーク電流特性
を実現するため従来より提案されているTFTの構造を
示す。このTFTはオフセットゲート構造呼ばれるもの
であり、図1(E)に示されるように、ソース領域17
及びドレイン領域19とチャネル形成領域18との間に
ゲートオフセット領域20を設け、この領域によってソ
ース領域17及びドレイン領域19とチャネル形成領域
18との境界近傍(特にドレイン領域とチャネル形成領
域との境界近傍)における電界集中を緩和し、高耐圧化
を計り、低リーク電流特性を実現せんとする構造であ
る。
FIG. 1E shows a structure of a TFT which has been conventionally proposed to realize a high breakdown voltage and a low leakage current characteristic. This TFT is called an offset gate structure, and has a source region 17 as shown in FIG.
In addition, a gate offset region 20 is provided between the drain region 19 and the channel forming region 18, and the region is provided near the boundary between the source region 17 and the drain region 19 and the channel forming region 18 (particularly, the boundary between the drain region and the channel forming region 18). (In the vicinity), to reduce the electric field concentration, to increase the breakdown voltage, and to realize low leakage current characteristics.

【0007】なお、以下の明細書中において、チャネル
が形成される領域をチャネル形成領域というが、必ずし
もチャネル形成領域全てがチャネルとなるものではな
い。一般には、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と向き
合った表面近傍(図1でいうとチャネル形成領域18と
ゲート絶縁膜14との界面近傍)に数百Åの厚さでチャ
ネルが形成されるものと考えられている。
In the following description, a region where a channel is formed is referred to as a channel formation region, but not all of the channel formation region is necessarily a channel. Generally, a channel having a thickness of several hundreds of mm is formed near the surface facing the gate electrode via the gate insulating film (in FIG. 1, near the interface between the channel forming region 18 and the gate insulating film 14). It is believed that.

【0008】ゲートオフセット領域20は、チャネル形
成領域と同様に積極的に一導電型を有してはいないが、
ゲート電極15からの電界の影響を直接受けないので、
チャネルとしても機能せず、さりとてソース・ドレイン
領域としても機能しない一種のバッファ領域として機能
する。またここでは示さないが、LDD構造(ライトド
ープドレイン構造)は、チャネル形成領域とドレイン領
域との間に導電型を付与する不純物をライトドープした
領域をやはりバッファ領域として機能させ、チャネル形
成領域とドレイン領域との境界近傍における電界集中を
緩和させ、高耐圧、低リーク特性を実現せんとするもの
である。
Although the gate offset region 20 does not positively have one conductivity type like the channel forming region,
Since it is not directly affected by the electric field from the gate electrode 15,
It functions as a kind of buffer region that does not function as a channel and does not function as a source / drain region. Although not shown here, in the LDD structure (lightly doped drain structure), a region in which an impurity imparting a conductivity type is lightly doped between the channel formation region and the drain region also functions as a buffer region. The purpose of the present invention is to reduce the electric field concentration near the boundary with the drain region and realize high withstand voltage and low leakage characteristics.

【0009】以下図1(E)を用いて、上記オフセット
ゲート型TFTの構造を説明する。図1(E)に示すT
FTは、ガラス基板11、下地酸化珪素膜12、ソース
領域17、チャネル形成領域18、ドレイン領域19、
ゲート絶縁膜である酸化珪素膜14、ゲート電極15、
層間絶縁膜16、ソース電極21、ドレイン電極23、
オフセットゲート領域20からなる。
The structure of the offset gate type TFT will be described below with reference to FIG. T shown in FIG.
The FT includes a glass substrate 11, a base silicon oxide film 12, a source region 17, a channel formation region 18, a drain region 19,
A silicon oxide film 14, which is a gate insulating film, a gate electrode 15,
Interlayer insulating film 16, source electrode 21, drain electrode 23,
It consists of an offset gate region 20.

【0010】図1(E)のTFTの構造においては、ソ
ース・ドレイン間に電界を印加した際に起こるジャンク
ション部分(特にチャネル形成領域18とドレイン領域
19との境界)への電界集中を緩和するためにオフセッ
トゲート領域20を設けてあり、このオフセットゲート
領域20を設けることにより、リーク電流の低減を実現
することができるものである。
In the structure of the TFT shown in FIG. 1E, the concentration of the electric field at the junction (particularly at the boundary between the channel forming region 18 and the drain region 19) caused when an electric field is applied between the source and the drain is reduced. Therefore, an offset gate region 20 is provided, and by providing the offset gate region 20, a reduction in leakage current can be realized.

【0011】しかし、オフセット領域20はソース・ド
レイン間の高耐圧化には十分な寄与をするが、オフセッ
トゲート領域20自身はノンドープの半導体であり高い
抵抗を有している。従って、図1に示す構造では、オフ
セットゲート領域20がチャネル形成領域18に直列に
接続された寄生抵抗として働き、オン電流(TFTがO
Nの時にソース・ドレイン間に流れる電流即ちTFTが
ONの状態におけるドレイン電流)を低下させてしま
う。
However, while the offset region 20 contributes sufficiently to increase the breakdown voltage between the source and the drain, the offset gate region 20 itself is a non-doped semiconductor and has a high resistance. Therefore, in the structure shown in FIG. 1, the offset gate region 20 functions as a parasitic resistance connected in series to the channel forming region 18, and the on-state current (when the TFT becomes O
The current flowing between the source and the drain at the time of N, that is, the drain current when the TFT is in the ON state, is reduced.

【0012】即ち、図1(E)に示す構造では、リーク
電流を減少させることは実現できるが、オン電流が減少
してしまう、というジレンマが生じる。結果として、相
互コンダクタンスの低下に従う、ON/OFF比の低
下、電界効果移動度の低下、といった問題が新たに生
じ、満足のいく特性を有したTFTを得ることができな
かった。
That is, in the structure shown in FIG. 1E, although the leakage current can be reduced, there is a dilemma that the on-current is reduced. As a result, problems such as a decrease in the ON / OFF ratio and a decrease in the field-effect mobility due to a decrease in the mutual conductance newly occur, and a TFT having satisfactory characteristics cannot be obtained.

【0013】一方、LDD構造を採用した場合は、電界
効果移動度の低下の度合はオフセットゲート構造と比べ
て少ないが、ドレイン領域端の電界緩和が不十分である
ためリーク電流が十分に下がらず、オフセットゲート構
造と同様に十分な特性向上は望めなかった。
On the other hand, when the LDD structure is employed, the degree of reduction of the field effect mobility is smaller than that of the offset gate structure, but the electric field at the end of the drain region is insufficiently relaxed, so that the leakage current is not sufficiently reduced. As in the case of the offset gate structure, no sufficient improvement in characteristics could be expected.

【0014】図2(A)〜(E)に従来のオフセットゲ
ート型構造のTFTの作製手順を示す。薄膜作製方法は
全て気相法を用いたものである。なお以下の説明におけ
る(A)〜(E)の説明項目は、図面の工程を示す符号
(A)〜(E)に概略一致する。 (A)ガラス基板11上に下地酸化珪素膜12を成膜
し、その上に非晶質シリコンを成膜し、熱固相成長もし
くは、レーザーアニールにより非晶質シリコンを多結晶
化(以下13で示す)する。 (B)多結晶シリコン13をフォトリソ工程及び、ドラ
イエッチングにて島状に形成し活性層アイランドを形成
する。その上部にゲート絶縁膜である酸化珪素膜14を
成膜する。 (C)酸化珪素膜14上に不純物をドープした非晶質シ
リコンを成膜し、熱及び、エキシマレーザーによる活性
化により結晶化、低抵抗化を行い、フォトリソ、ドライ
エッチング工程によりゲート電極15を形成する。 (D)その上部にオフセット領域形成用の酸化珪素膜1
6を成膜する。 (E)オフセット領域形成用の酸化珪素膜16を異方性
エッチングによりゲート電極15との界面までエッチン
グすることによりゲート電極15端部(ゲート電極側
面)に酸化珪素膜の壁を形成し、高出力のイオンドーピ
ング工程を用いてスルードーピングにより自己整合的に
ソース領域17とドレイン領域19とを形成する。
FIGS. 2A to 2E show a procedure for manufacturing a TFT having a conventional offset gate structure. All thin film production methods use a gas phase method. In the following description, items (A) to (E) roughly correspond to reference numerals (A) to (E) indicating steps in the drawings. (A) A base silicon oxide film 12 is formed on a glass substrate 11, an amorphous silicon film is formed thereon, and the amorphous silicon is polycrystallized by thermal solid phase growth or laser annealing (hereinafter referred to as 13). ). (B) The polycrystalline silicon 13 is formed into an island shape by a photolithography process and dry etching to form an active layer island. A silicon oxide film 14 serving as a gate insulating film is formed thereon. (C) Amorphous silicon doped with impurities is formed on the silicon oxide film 14, crystallization and low resistance are performed by heat and activation by excimer laser, and the gate electrode 15 is formed by photolithography and dry etching. Form. (D) Above the silicon oxide film 1 for forming an offset region
6 is formed. (E) The silicon oxide film 16 for forming the offset region is etched to the interface with the gate electrode 15 by anisotropic etching to form a wall of the silicon oxide film at the end of the gate electrode 15 (side surface of the gate electrode). The source region 17 and the drain region 19 are formed in a self-aligned manner by through doping using an output ion doping process.

【0015】この工程においては、ゲート電極15端部
にドーピングストッパーの壁(ゲート電極15側面の酸
化珪素膜15によって形成される)があるため、その部
分の下部領域にはドーピングが行なわれず、結果として
チャネル領域18とソース領域17及びドレイン領域1
9との間に高抵抗領域が形成され、ゲート電界のかから
ないオフセットゲート領域20が設けられる。
In this step, since there is a wall of the doping stopper at the end of the gate electrode 15 (formed by the silicon oxide film 15 on the side surface of the gate electrode 15), doping is not performed in a lower region of that portion. As the channel region 18, the source region 17, and the drain region 1.
9, a high resistance region is formed, and an offset gate region 20 in which a gate electric field is not applied is provided.

【0016】しかしながら、(E)の工程において、オ
フセットゲート領域形成用の酸化珪素膜14をエッチン
グによって加工せんとする時、エッチングの面内不均一
性が問題となるので、オフセット長を決定するゲート電
極15側面の酸化珪素膜16の厚さが基板面内で一定と
ならず、基板表面に多数のTFTを作った場合、基板面
内において一様なオフセット長を得ることが困難とな
る。
However, in the step (E), when the silicon oxide film 14 for forming the offset gate region is processed by etching, in-plane non-uniformity of the etching becomes a problem. When the thickness of the silicon oxide film 16 on the side surface of the electrode 15 is not constant in the substrate surface and a large number of TFTs are formed on the substrate surface, it is difficult to obtain a uniform offset length in the substrate surface.

【0017】また、酸化珪素膜14を介して下部の結晶
性シリコン層13に一導電型を付与する元素のイオンを
スルードーピングしなければならないが、直接半導体層
にドーピングする場合と比較して高加速電圧を必要とす
るため、ドーピング効率の低下、結晶性シリコン層13
が非晶質化するなどの結晶性シリコン層13へのダメー
ジが顕緒に現れ、信頼性の低下を招く。
Further, the lower crystalline silicon layer 13 must be through-doped with ions of an element imparting one conductivity type through the silicon oxide film 14, but this is higher than the case where the semiconductor layer is directly doped. Since an accelerating voltage is required, the doping efficiency decreases, and the crystalline silicon layer 13
Damage to the crystalline silicon layer 13 such as amorphization of the amorphous silicon becomes apparent, which causes a decrease in reliability.

【0018】以上述べたように従来型のオフセットゲー
ト構造TFTは、ソース・ドレイン間の高耐圧化を計
り、リーク電流(オフ電流)を減少させる、といった効
果を得ることはできるが、オン電流の減少、相互コンダ
クタンスの低下、電界効果移動度の低下、といった問題
があり、さらにその作製工程において、自己整合型TF
Tと比べてプロセス工程が増え、特性のバラツキ、歩留
まりの低下が増大し、必ずしも好ましいものではなかっ
た。
As described above, the conventional offset gate structure TFT can increase the breakdown voltage between the source and the drain and reduce the leakage current (off current). There are problems such as a decrease in transconductance, a decrease in field effect mobility, and a self-aligned TF
As compared with T, the number of process steps increased, and variation in characteristics and reduction in yield increased, which was not always preferable.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】本発明においては、従
来のオフセットゲート構造型TFT、LDD構造型TF
Tの構造では得られなかった、 (a) オン電流を減少させずに、リーク電流(オフ電流)
を減少させる。 (b) 作製工程が複雑にならず、歩留りの低下をきたさな
い。 といった特徴を有するTFTの構造とその作製方法を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, a conventional offset gate structure type TFT and LDD structure type TF are disclosed.
(A) Leakage current (OFF current) without reducing ON current
Decrease. (b) The manufacturing process is not complicated, and the yield is not reduced. It is an object of the present invention to provide a structure of a TFT having such characteristics and a method for manufacturing the same.

【0020】[0020]

【課題を解決しようとする手段】〔第1の発明〕本発明
の第1は、絶縁基板上に設けられたソース領域とドレイ
ン領域とチャネル形成領域とを構成する半導体層を有し
た薄膜トランジスタにおいて、チャネル形成領域の半導
体層の厚さに比較して、ソース・ドレイン領域における
半導体層の厚さを薄して構成したことを特徴とするもの
である。
[First invention] A first invention of the present invention relates to a thin film transistor having a semiconductor layer constituting a source region, a drain region and a channel formation region provided on an insulating substrate. The semiconductor device is characterized in that the thickness of the semiconductor layer in the source / drain region is made smaller than the thickness of the semiconductor layer in the channel formation region.

【0021】上記構成をとることによって、チャネル形
成領域とソース・ドレイン領域との膜厚の差の部分を電
界集中を緩和する領域とすることがで、前述のゲートオ
フセット構造を採用した場合と同様な効果を得ることが
できるものである。また、ゲートオフセット構造をとっ
た場合に問題となるゲートオフセット領域自身の規制抵
抗をほとんど無視することができるので、オン電流の減
少を極力小さくできるという効果を有するものである。
By adopting the above structure, the difference in film thickness between the channel forming region and the source / drain region can be used as a region for alleviating electric field concentration, similar to the case where the above-described gate offset structure is employed. The effect can be obtained. Further, since the regulation resistance of the gate offset region itself, which is a problem when the gate offset structure is adopted, can be almost ignored, the reduction of the on-current can be minimized.

【0022】〔第2の発明〕本発明は、上記第1の発明
を実現するための薄膜トランジスタの作製方法であっ
て、絶縁基板上にソース領域とドレイン領域とチャネル
形成領域とを構成する半導体層を形成する工程と、前記
半導体層上にゲート絶縁膜を構成する絶縁層を形成する
工程と、前記絶縁層上にゲート電極となる層を形成する
工程と、前記ゲート電極となる層上にゲート電極を形成
するためのマスクを形成する工程と、前記マスクを用い
て、前記基板に対し垂直方向に異方性を有するエッチン
グを行い、前記ゲート電極となる層と、前記絶縁層とを
エッチングし、さらに前記半導体層を所定の厚さまでエ
ッチングする工程と、該工程においてエッチングされず
に残った領域をマスクとして、一導電型を付与する不純
物をドーピングすることにより、ソース領域とドレイン
領域を形成する工程と、により、ゲート電極下のチャネ
ル形成領域を構成する前記半導体層の厚さに比較して、
前記ソース領域とドレイン領域とを構成する前記半導体
層の厚さを薄く形成した構成を得ることを特徴とするも
のである。
[Second invention] The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor for realizing the first invention, wherein a semiconductor layer comprising a source region, a drain region and a channel forming region on an insulating substrate is provided. Forming a gate insulating film on the semiconductor layer, forming a gate electrode layer on the insulating layer, and forming a gate on the gate electrode layer. A step of forming a mask for forming an electrode, and using the mask, performing etching with anisotropy in a direction perpendicular to the substrate, and etching the layer to be the gate electrode and the insulating layer. Etching the semiconductor layer to a predetermined thickness, and doping an impurity imparting one conductivity type using a region left unetched in the step as a mask. And by a step of forming a source region and a drain region, the, compared to the thickness of the semiconductor layer constituting the channel forming region below the gate electrode,
According to another aspect of the present invention, the semiconductor layer forming the source region and the drain region is formed to have a small thickness.

【0023】本発明の構成をとることによって、ソース
領域とチャネル形成領域とドレイン領域とが形成される
半導体層において、ソース・ドレイン領域とチャネル形
成領域のチャネル部分(実際にチャネルとなる部分)と
の間にソース・ドレイン領域の厚さとチャネル形成領域
の厚さとの差に相当する薄膜層領域が形成されることに
なり、この薄膜層領域を設けることによって、ソース・
ドレイン間の高耐圧化を実現することができる。
According to the structure of the present invention, in the semiconductor layer in which the source region, the channel forming region and the drain region are formed, the source / drain region and the channel portion of the channel forming region (the portion which actually becomes a channel) A thin film layer region corresponding to the difference between the thickness of the source / drain region and the thickness of the channel formation region is formed between them.
High breakdown voltage between drains can be realized.

【0024】上記本発明の構成は、自己整合的にTFT
を形成できることが特徴である。本発明における、特に
手間のかかる工程として、ソース領域とチャネル形成領
域とドレイン領域とが形成される半導体層を所定の厚さ
にまで制御して垂直方向に選択的にエッチングを行なう
工程が挙げられるが、垂直方向のエッチングレートの制
御は非常に制御性良くできるのでさほど問題にはならな
い。この垂直方向のエッチング工程において、リアクテ
ィブイオンエッチング法を用いることが一般的である
が、他の異方性エッチング手段を用いてもよい。
The above-described structure of the present invention provides a TFT in a self-aligned manner.
Is characterized in that As a particularly troublesome step in the present invention, there is a step of selectively etching in a vertical direction by controlling a semiconductor layer in which a source region, a channel formation region, and a drain region are formed to a predetermined thickness. However, since the control of the etching rate in the vertical direction can be performed with very good controllability, it does not matter much. In this vertical etching step, a reactive ion etching method is generally used, but other anisotropic etching means may be used.

【0025】そして、露呈したソース・ドレイン領域に
直接不純物ドーピングをすることができるので、一導電
型を付与する不純物をドーピングする工程において、デ
バイスにダメージを与える問題を低減することができ
る。特に、ドーピングせんとする不純物元素を含む雰囲
気中において、レーザー光を用いたドーピング法を用い
ると、とかく不良の発生の原因となるドーピング後の熱
アニールによる活性化工程が不要となり、作製工程上非
常に有利である。しかしながら、多少ダメージを覚悟し
て従来より多用されているイオンドーピング法を用いる
こともできる。この際、直接半導体層にイオンを注入す
るので、注入エネルギーを弱くできるのでき、イオンエ
ネルギーによるダメージを低減することができる。
Since the exposed source / drain regions can be directly doped with impurities, the problem of damaging the device can be reduced in the step of doping the impurities imparting one conductivity type. In particular, when a doping method using laser light is used in an atmosphere containing an impurity element to be doped, an activation step by thermal annealing after doping, which may cause a defect, is not necessary, which makes the manufacturing process extremely difficult. Is advantageous. However, it is also possible to use an ion doping method which has been widely used in the past, with some care for damage. At this time, since ions are directly implanted into the semiconductor layer, the implantation energy can be weakened, and damage due to ion energy can be reduced.

【0026】本発明は、上記エッチング工程と一導電型
を付与する不純物のドーピング工程とによって、自己整
合的にソース・ドレイン領域とチャネル形成領域上部に
形成されるチャネル端部に電界集中が起こらないように
する薄膜層領域を形成することができるので、作製工程
上非常に有利である。
According to the present invention, the above-described etching step and the doping step of an impurity imparting one conductivity type do not cause electric field concentration at the channel end formed above the source / drain region and the channel formation region in a self-aligned manner. Since the thin film layer region to be formed can be formed, it is very advantageous in a manufacturing process.

【0027】[0027]

【作用】本発明の構成においては、電流のパスであるチ
ャネルとキャリアの取り出し口であるドレイン領域との
間にチャネル下部の薄膜層領域が存在しているため、ド
レイン領域とチャネル形成領域との間における電界(ド
レイン電界という)は、チャネル下部に集中することに
なり、先のドレイン電界がチャネル形成に寄与する現象
を示さない。従って、低リーク電流、高耐圧の特性を示
し、オフセットゲート構造を有したTFTと同等以上の
特性改良効果を得ることができる。
In the structure of the present invention, the thin film layer region below the channel exists between the channel as the current path and the drain region as the carrier outlet, so that the drain region and the channel forming region are separated from each other. The electric field between them (called the drain electric field) is concentrated below the channel, and does not show the phenomenon that the previous drain electric field contributes to the channel formation. Therefore, it exhibits characteristics of low leakage current and high withstand voltage, and it is possible to obtain a characteristic improvement effect equal to or higher than that of a TFT having an offset gate structure.

【0028】また同時に、チャネル下部を電界集中緩和
のためのバッファ領域として機能させることになるの
で、その部分での抵抗を殆ど無視することができ、オン
電流の減少を抑えることができる。従って、リーク電流
を低減させつつ、オン電流の低下を防ぐことができる。
即ち相互コンダクタンスを向上させることができる。
At the same time, the lower portion of the channel functions as a buffer region for alleviating the electric field concentration, so that the resistance at that portion can be almost ignored, and the decrease in the on-current can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the on-current while reducing the leak current.
That is, the mutual conductance can be improved.

【0029】[0029]

【実施例】本実施例では、本発明の構成を用いてガラス
基板上にNチャネル型絶縁ゲート型電界効果トランジス
タ(以下NTFTと記す)を設ける作製方法とその特性
を説明する。
EXAMPLE In this example, a method for manufacturing an N-channel insulated gate field effect transistor (hereinafter referred to as NTFT) on a glass substrate using the structure of the present invention and its characteristics will be described.

【0030】本実施例においては、一つのNTFT(N
チャネル型TFT)を設けるのみであるが、同様な作製
方法によって多数のNTFTを同時に作製できることは
言うまでもない。また、Pチャネルの絶縁ゲート型電界
効果トランジスタ(PTFT)のみを設けるのでもよ
く、NチャネルとPチャネルとの組合せによりCMOS
構造のTFT回路を設けることもできる。
In this embodiment, one NTFT (N
Although only a channel type TFT is provided, it goes without saying that a large number of NTFTs can be simultaneously manufactured by a similar manufacturing method. Alternatively, only a P-channel insulated gate field effect transistor (PTFT) may be provided.
A TFT circuit having a structure can be provided.

【0031】本実施例の作製工程を図2を用いて説明す
る。まず、図2(A)においてガラス基板31上に下地
保護膜として酸化珪素膜32を酸素100%雰囲気中に
おけるスパッタリングによって300nmの厚さに成膜す
る。もちろん基板としては、ガラス基板以外の透光性絶
縁基板を用いてもよい。また、下地保護膜としては、酸
化珪素ではなく窒化珪素膜を用いてもよい。
The manufacturing process of this embodiment will be described with reference to FIG. First, in FIG. 2A, a silicon oxide film 32 is formed as a base protective film on a glass substrate 31 to a thickness of 300 nm by sputtering in a 100% oxygen atmosphere. Of course, a light-transmitting insulating substrate other than a glass substrate may be used as the substrate. Further, a silicon nitride film may be used instead of silicon oxide as the base protective film.

【0032】スパッタリングの条件は、マグネトロン型
RFスパッタを用い、酸素100%雰囲気中において、
6インチ合成石英ターゲットに対してRF出力500
W、基板温度200℃、成膜圧力0.6Pa として成膜を行
なった。
The sputtering conditions are as follows: magnetron type RF sputtering is performed in an atmosphere of 100% oxygen.
RF output 500 for 6 inch synthetic quartz target
W was formed at a substrate temperature of 200 ° C. and a film forming pressure of 0.6 Pa.

【0033】次に、前記酸化珪素膜32上にNTFTの
ソース・ドレイン領域並びにチャネル形成領域を構成す
る半導体層となるアモルファスシリコン(a-Si:H)膜3
3を100〜200nmの厚さに成膜する。成膜方法とし
てはスパッタリング法を用いたが、プラズマCVD法、
光CVD法、熱CVD法等の周知のアモルファスシリコ
ン膜の作製方法を利用することができる。
Next, on the silicon oxide film 32, an amorphous silicon (a-Si: H) film 3 serving as a semiconductor layer constituting a source / drain region and a channel forming region of the NTFT is formed.
3 is formed to a thickness of 100 to 200 nm. As a film forming method, a sputtering method was used, but a plasma CVD method,
A well-known method of forming an amorphous silicon film, such as a light CVD method or a thermal CVD method, can be used.

【0034】本実施例で用いたスパッタリングによる作
製条件は、圧力0.5Pa 、基板温度350℃であり、スパ
ッタガスであるアルゴンと水素の混合雰囲気下で6イン
チ高純度、高抵抗のシリコンターゲット(カソード)に
13.56MHzの高周波電力を印加し、スパッタリン
グ反応によって水素化アモルファスシリコンの成膜を行
った。
The sputtering conditions used in this embodiment were as follows: a pressure of 0.5 Pa, a substrate temperature of 350 ° C., and a 6-inch high-purity, high-resistance silicon target (cathode) in a mixed atmosphere of argon and hydrogen as a sputtering gas. ) Was applied with a high frequency power of 13.56 MHz, and a film of hydrogenated amorphous silicon was formed by a sputtering reaction.

【0035】成膜に用いたスパッタリング装置はマルチ
チャンバー構造となっており、搬送室、成膜室共に独立
にターボ分子ポンプとロータリーポンプが直列に接続さ
れており、半導体特性に悪影響を与える酸素を初めとす
る大気中の活性元素を排気し、成膜時における膜中への
混入を極力抑える構成になっている。
The sputtering apparatus used for film formation has a multi-chamber structure, and a turbo-molecular pump and a rotary pump are connected in series independently of each other in both the transfer chamber and the film formation chamber. At first, active elements in the atmosphere are exhausted to minimize mixing in the film during film formation.

【0036】前記水素化アモルファスシリコン膜33の
成膜後、不活性気体雰囲気中において400℃〜500
℃の温度で1〜3時間加熱処理を行い、膜中の水素放出
を行った。この熱処理は後工程であるレーザー光による
結晶化時に膜中水素が短時間に大量放出することによっ
て膜表面に凹凸ができるのを防ぐためであり、前記熱処
理によりできるだけ水素放出を行ったほうが良い。しか
し、高温でしかも長時間熱処理を行うと、固相成長によ
り結晶核の発生及び、多結晶化が進行してしまい、レー
ザー光(一般に紫外光領域の波長を有するエキシマレー
ザ光が用いられる)の吸収係数がアモルファスシリコン
の場合と比べて小さくなるため、レーザー光の照射によ
る良好な結晶形成ができなくなってしまう。よって、高
温短時間、低温長時間での熱処理が有効である。
After the formation of the hydrogenated amorphous silicon film 33, the film is formed at 400 ° C. to 500 ° C. in an inert gas atmosphere.
Heat treatment was performed at a temperature of ° C. for 1 to 3 hours to release hydrogen from the film. This heat treatment is for preventing a large amount of hydrogen in the film from being released in a short time during crystallization by laser light, which is a post-process, so as to prevent the film surface from having irregularities. It is better to release hydrogen as much as possible by the heat treatment. However, when heat treatment is performed at a high temperature for a long time, crystal nuclei are generated and polycrystallization proceeds due to solid phase growth, so that laser light (in general, excimer laser light having a wavelength in the ultraviolet region is used). Since the absorption coefficient is smaller than that of amorphous silicon, favorable crystal formation by laser light irradiation cannot be performed. Therefore, heat treatment at high temperature and short time and low temperature and long time are effective.

【0037】結晶化には熱による固相成長を用いてもよ
く、熱CVD等で直接基板上に多結晶シリコンを形成す
る方法を用いるのでもよい。また、水素化アモルファス
シリコンを直接用いることも可能である。なお、半導体
の種類は目的に応じたものを利用すれば良いことはいう
までもない。
For the crystallization, solid phase growth by heat may be used, or a method of forming polycrystalline silicon directly on a substrate by thermal CVD or the like may be used. It is also possible to use hydrogenated amorphous silicon directly. Needless to say, the type of semiconductor may be selected according to the purpose.

【0038】図2(B)において、前記水素放出を行っ
たアモルファスシリコン薄膜33をポジレジストと第1
のクロムマスクを用いたフォトリソ工程により、第1の
クロムマスクパターンと同形状のパターン(アイランド
パターン)として形成する。
In FIG. 2B, the amorphous silicon thin film 33 from which the hydrogen has been released is used as a positive resist and a first resist.
Is formed as a pattern (island pattern) having the same shape as the first chromium mask pattern by a photolithography process using the chrome mask.

【0039】前記アイランドパターンを形成するために
異方性ドライエッチングである平衡平板型リアクティブ
イオンエッチング(以下RIEと記す)法によるアモル
ファスシリコンのエッチングを行った。このRIE法に
よるエッチングは周知のエッチング法の中でLSI製造
に等い広く適用されている方法で、通常、電極が真空容
器内に平行に配置してあり、ガスを導入し、一方の電極
に高周波電力を印加して電極間にプラズマを発生させる
ことにより電極上に設置した基板にプラズマのイオンを
垂直に入射させ、垂直方向への異方性エッチングを行な
うものである。尚この工程において、弗酸、硝酸を主成
分とするエッチング液を用いた、ウエットエッチングを
利用することも可能である。
In order to form the island pattern, amorphous silicon was etched by a balanced plate type reactive ion etching (hereinafter referred to as RIE) method which is anisotropic dry etching. The etching by the RIE method is a widely used method such as LSI manufacturing among well-known etching methods. Usually, electrodes are arranged in parallel in a vacuum vessel, gas is introduced, and one electrode is By applying high-frequency power to generate plasma between the electrodes, plasma ions are vertically incident on a substrate provided on the electrodes and anisotropic etching is performed in the vertical direction. In this step, wet etching using an etching solution containing hydrofluoric acid and nitric acid as main components can be used.

【0040】本実施例におけるRIE法によるエッチン
グは以下の様に行った。まず、基板を電極上に設置し、
拡散ポンプにより高真空にした後、エッチングガスであ
る四弗化炭素(CF4)を導入して圧力を10Paに保ち、
13.56MHzの高周波電力を電極に100Wの出力
で印加することによりエッチングを行った。本実施例で
は四弗化炭素を用いたが、六弗化硫黄、三弗化窒素もし
くはそれらの混合ガスを用いても同様にエッチングが可
能である。
The etching by the RIE method in this embodiment was performed as follows. First, place the substrate on the electrode,
After a high vacuum was applied with a diffusion pump, carbon tetrafluoride (CF 4 ) as an etching gas was introduced to maintain the pressure at 10 Pa.
Etching was performed by applying a high frequency power of 13.56 MHz to the electrodes at an output of 100 W. Although carbon tetrafluoride is used in this embodiment, etching can be similarly performed using sulfur hexafluoride, nitrogen trifluoride, or a mixed gas thereof.

【0041】エッチングにより半導体層のアイランドを
形成後、剥離液によってレジスト成分を取り除き、更に
1%(体積比)の弗酸で自然酸化膜を取り除いた。
After the island of the semiconductor layer was formed by etching, the resist component was removed with a stripping solution, and the natural oxide film was further removed with 1% (volume ratio) hydrofluoric acid.

【0042】次にゲート絶縁膜となる酸化珪素膜34を
100〜150nmの厚さにスパッタリングにより成膜し
た。成膜工程は以下の通りである。基板をスパッタ装置
のチャンバー内に設置し、ターボ分子ポンプにより高真
空とし、スパッタガスとして酸素のみをチャンバーに導
入し、圧力0.6Pa 、基板温度200℃として6インチ合
成石英ターゲットに13.56MHzの高周波電力を5
00W印加し、スパッタリング反応により酸化珪素膜3
4を成膜した。本実施例ではスパッタリングによって酸
化珪素膜を成膜したが、プラズマCVD法、熱CVD
法、光CVD法、液層堆積法、熱酸化等による形成法は
もちろん、酸化珪素膜のかわりに窒化珪素膜も用いるこ
ともできる。
Next, a silicon oxide film 34 serving as a gate insulating film was formed to a thickness of 100 to 150 nm by sputtering. The film forming process is as follows. The substrate was placed in a chamber of a sputtering apparatus, a high vacuum was generated by a turbo molecular pump, only oxygen was introduced as a sputtering gas into the chamber, and a pressure of 0.6 Pa and a substrate temperature of 200 ° C. were applied to a 6-inch synthetic quartz target at 13.56 MHz high frequency. 5 power
00W is applied, and the silicon oxide film 3 is formed by a sputtering reaction.
4 was formed. In this embodiment, the silicon oxide film is formed by sputtering.
In addition to a silicon oxide film, a silicon nitride film can be used instead of a silicon oxide film, a photo-CVD method, a liquid layer deposition method, a thermal oxidation method, and the like.

【0043】図2(C)において前記ゲート酸化膜とな
る酸化珪素膜34上にゲート電極35となるアモルファ
スシリコンをスパッタリングにより100〜150nm成
膜する。作製工程は前述したアモルファスシリコン膜3
3と同条件である。このアモルファスシリコン層は高抵
抗であるため、ゲート電極として用いるには後述するレ
ーザードーピングにより低抵抗化を行なう必要がある
が、イオンドーピング後にレーザー光または、熱処理等
により低抵抗化してもよい。
In FIG. 2C, an amorphous silicon film serving as a gate electrode 35 is formed on the silicon oxide film 34 serving as the gate oxide film by sputtering to a thickness of 100 to 150 nm. The manufacturing process is the same as the amorphous silicon film 3 described above.
The same conditions as in No. 3. Since this amorphous silicon layer has a high resistance, it is necessary to reduce the resistance by laser doping described later in order to use it as a gate electrode. However, the resistance may be reduced by laser light or heat treatment after ion doping.

【0044】また、不純物をドープしたシリコンをター
ゲットとしてスパッタリングによって成膜した膜はドー
ピング工程は不用でレーザーもしくは熱処理による活性
化工程のみを行えば低抵抗化が行える。当然、プラズマ
CVDや熱CVD等の周知の成膜法で不純物ドープ型の
アモルファスシリコン膜を成膜し、上記の処理により低
抵抗化することによって、ゲート電極として用いること
が可能である。更に、アルミ、クロム、モリブデン、タ
ンタル等の金属薄膜をスパッタリングや蒸着によって成
膜し、ゲート電極として用いることも可能である。
In addition, a film formed by sputtering using silicon doped with impurities as a target does not require a doping step, and the resistance can be reduced by performing only an activation step by laser or heat treatment. Naturally, an impurity-doped amorphous silicon film can be formed by a known film forming method such as plasma CVD or thermal CVD, and the resistance can be reduced by the above-described process, so that the film can be used as a gate electrode. Further, a thin metal film of aluminum, chromium, molybdenum, tantalum, or the like can be formed by sputtering or vapor deposition and used as a gate electrode.

【0045】前記ゲート電極35となるアモルファスシ
リコン膜を第2のマスク(ゲート形成用)を用いたフォ
トリソ及びエッチング工程でゲート領域を形成する。こ
こで自己整合的にチャネル及びソース、ドレインの基本
構造ができあがる。フォトリソ及びRIE法を用いたエ
ッチング工程はチャネル形成領域となる半導体アイラン
ド形成と同条件を用いた。
A gate region is formed on the amorphous silicon film serving as the gate electrode 35 by photolithography and etching using a second mask (for forming a gate). Here, the basic structure of the channel, the source, and the drain is completed in a self-aligned manner. The etching step using the photolithography and the RIE method used the same conditions as the formation of the semiconductor island to be the channel formation region.

【0046】次に、RIE法によるエッチング工程を用
いて図2(D)に示す形状を得る。この工程は、本発明
の特徴とするところで、ゲート電極35となるアモルフ
ァスシリコン層のみでエッチングを終了することなく、
ゲート絶縁膜34となる酸化珪素膜及び、ソース、ドレ
イン領域の半導体層33の上部までを連続的にエッチン
グを行うものである。この工程で本発明の基本構造がで
きあがる。
Next, the shape shown in FIG. 2D is obtained by using an etching process by the RIE method. In this step, which is a feature of the present invention, the etching is not completed only with the amorphous silicon layer serving as the gate electrode 35.
The silicon oxide film serving as the gate insulating film 34 and the upper portion of the semiconductor layer 33 in the source and drain regions are continuously etched. In this step, the basic structure of the present invention is completed.

【0047】図3(D)に示す形状を得るためには、結
晶化したシリコン半導体層33の上部を部分的にエッチ
ングする必要があるが、これはプロセスに応じた条件を
実験的に得ることにより用意に実現することができる。
In order to obtain the shape shown in FIG. 3D, it is necessary to partially etch the upper portion of the crystallized silicon semiconductor layer 33, but this requires experimentally obtaining conditions according to the process. This can be easily realized.

【0048】またこの工程においては、酸化珪素膜34
のみを選択的にエッチングするのではないので、結晶性
シリコン膜33と酸化珪素膜34との界面で正確にエッ
チングを終了させる必要がなく、RIE法によるエッチ
ングのみで図2(D)の状態から、図2(E)の状態を
得ることができる点は作製工程上有用である。さらに、
ソース・ドレイン領域上の酸化珪素膜を完全に除去する
ことになるので、従来の酸化珪素膜を介した高エネルギ
ーのイオンドーピングを行なう必要がなく、そのためイ
オンエネルギーによるダメージが少なく、歩留りの向上
を果たすことができる。特に本実施例の場合、露呈した
ソース・ドレイン領域に直接レーザドーピング法によっ
て導電型を付与する不純物をドーピングすることが可能
となるので、従来のイオンドーピングを用いた場合のよ
うに、ドーピング後の熱アニール工程が不要となり、歩
留りを高めることができる。
In this step, the silicon oxide film 34
Since only the etching is not performed selectively, it is not necessary to end the etching accurately at the interface between the crystalline silicon film 33 and the silicon oxide film 34, and the state shown in FIG. 2 (E) is useful in the manufacturing process. further,
Since the silicon oxide film on the source / drain regions is completely removed, it is not necessary to perform high-energy ion doping through the conventional silicon oxide film, so that ion energy is less damaged and the yield is improved. Can be fulfilled. In particular, in the case of the present embodiment, the exposed source / drain regions can be directly doped with an impurity imparting a conductivity type by a laser doping method. A thermal annealing step is not required, and the yield can be increased.

【0049】さらに、本工程においては、このエッチン
グ工程にウエットエッチング等の等方性エッチングを用
いないため、ゲート酸化膜のオーバーエッチングがな
く、ゲート方向へのリーク電流の増加、チャネル長減少
によるゲート酸化膜の絶縁耐圧の低下及び、TFT特性
変化による回路設計への悪影響等を抑えることができ、
高特性、高歩留りのTFTを得ることができる。
Further, in this step, since isotropic etching such as wet etching is not used in this etching step, there is no over-etching of the gate oxide film, the leak current increases in the gate direction, and the gate length decreases due to the decrease in channel length. It is possible to suppress a decrease in the dielectric strength of the oxide film and an adverse effect on the circuit design due to a change in TFT characteristics.
A TFT with high characteristics and high yield can be obtained.

【0050】上記エッチング工程によって、図2(D)
の状態を得た後、エキシマレーザーによるレーザードー
ピングを行い、ソース領域36、ドレイン領域37及
び、ゲート電極35の低抵抗化を行った。
By the above etching step, FIG.
Then, laser doping with an excimer laser was performed to reduce the resistance of the source region 36, the drain region 37, and the gate electrode 35.

【0051】以下にレーザードーピングの工程を示す。
本工程においては、ターボ分子ポンプを備えた真空チャ
ンバー内にシースヒータによって加熱可能な基板ホルダ
ーを備え、石英窓からレーザー光の照射が可能な装置を
用いた。具体的には、まず試料を基板ホルダーに設置
し、ターボ分子ポンプにより高真空状態にした後、基板
温度を400〜500℃に保ち、Nチャネル形成用のド
ーピングガスとしてホスフィンと水素の混合ガスをチャ
ンバーに導入し、圧力を100Paに保つ。この状態でチ
ャンバー上部の石英窓を通してエキシマレーザー光を基
板に照射することにより基板に吸着したホスフィン分子
を分解し、膜中に拡散することで低抵抗層が作製でき
る。ここでゲート電極層は不純物がドーピングされると
同時に多結晶化し、低抵抗多結晶シリコンのゲート電極
が形成される。
The laser doping process will be described below.
In this step, a device was used which was provided with a substrate holder which could be heated by a sheath heater in a vacuum chamber provided with a turbo molecular pump, and which could irradiate laser light from a quartz window. Specifically, first, a sample is placed on a substrate holder, and after a high vacuum is generated by a turbo molecular pump, the substrate temperature is maintained at 400 to 500 ° C., and a mixed gas of phosphine and hydrogen is used as a doping gas for forming an N channel. It is introduced into the chamber and the pressure is kept at 100 Pa. In this state, the substrate is irradiated with excimer laser light through a quartz window at the top of the chamber to decompose the phosphine molecules adsorbed on the substrate, and diffuse the film into a low-resistance layer. Here, the gate electrode layer is polycrystalline at the same time as the impurity is doped, so that a gate electrode of low-resistance polycrystalline silicon is formed.

【0052】レーザーによるドーピングではレーザー光
自身が拡散しない性質を持つためドーピング作用として
は異方性が非常に強い。従ってレーザー光が基板に対し
て垂直に照射される限りではソース、ドレイン領域とチ
ャネル領域との間の露呈したチャネル形成領域側面40
の部分には不純物がドーピングされることはない。
In the doping by the laser, since the laser light itself does not diffuse, the doping action has a very strong anisotropy. Therefore, as long as the laser beam is irradiated perpendicularly to the substrate, the exposed side surface 40 of the channel forming region between the source / drain region and the channel region.
Is not doped with impurities.

【0053】本実施例ではNTFTを形成するためドー
パントガスとしてホスフィンを用いたが、ホウ化水素、
ホウ素弗化物などを用いればPTFTの作製も可能であ
る。また、ドーピングの方法としてイオンドーピング法
を用いることも可能である。
In this embodiment, phosphine was used as a dopant gas to form an NTFT.
If boron fluoride is used, a PTFT can be manufactured. Further, an ion doping method can be used as a doping method.

【0054】図2(E)では前記ドーピング工程終了後
に層間絶縁膜として酸化珪素膜39を400〜600nm
スパッタリングにて成膜を行った。作製条件はゲート酸
化膜34の作製条件と同条件である。本工程ではスパッ
タリングによる酸化珪素膜を用いたが、プラズマCV
D,熱CVD,光CVD,液層堆積法等の周知の成膜法
で成膜を行っても良く、酸化珪素膜のかわりに窒化珪素
膜を用いてもよい。
In FIG. 2E, after completion of the doping step, a silicon oxide film 39 is formed as an interlayer insulating film to a thickness of 400 to 600 nm.
Film formation was performed by sputtering. The fabrication conditions are the same as the fabrication conditions for the gate oxide film 34. In this step, a silicon oxide film formed by sputtering was used.
D, thermal CVD, optical CVD, liquid layer deposition, or other well-known film forming methods may be used, and a silicon nitride film may be used instead of the silicon oxide film.

【0055】次にフォトリソ、エッチング工程によりコ
ンタクトホールを形成した。この際、エッチングは、H
F:NH4 F=1:10(体積比)のバッファ弗酸を用
い、ウエットエッチングを行った。
Next, contact holes were formed by photolithography and etching. At this time, the etching is H
Wet etching was performed using buffered hydrofluoric acid with F: NH 4 F = 1: 10 (volume ratio).

【0056】コンタクトホール形成後、取り出し電極4
1、42となるアルミを電子ビーム蒸着機にて500〜
1000nm成膜を行った。次にフォトリソ工程により電
極パターンを形成し、市販のアルミエッチャント液でウ
エットエッチングを行い、レジストを剥離してNTFT
を完成させた。
After forming the contact hole, the extraction electrode 4
The aluminum which becomes 1, 42 is 500 ~ with the electron beam evaporation machine.
A 1000 nm film was formed. Next, an electrode pattern is formed by a photolithography process, wet etching is performed with a commercially available aluminum etchant solution, and the resist is removed to form an NTFT.
Was completed.

【0057】本工程では取り出し電極41、42にアル
ミを用いたが、クロム、モリブデン、タンタル等の金属
及びシリコンとの合金であるシリサイドを用いることも
できる。また、スパッタリング及び鍍金によって成膜を
行ってもよい。
Although aluminum is used for the extraction electrodes 41 and 42 in this step, a metal such as chromium, molybdenum, and tantalum and silicide which is an alloy with silicon can be used. Further, a film may be formed by sputtering and plating.

【0058】TFT完成後、大気圧下の水素雰囲気にT
FT基板を投入し、350℃に昇温させ、30分間水素
熱処理することによりチャネル界面及び、活性層内欠陥
を水素原子で終端し、TFT特性の安定化を行った。
After the TFT is completed, the TFT is placed in a hydrogen atmosphere at atmospheric pressure.
The FT substrate was charged, the temperature was raised to 350 ° C., and hydrogen heat treatment was performed for 30 minutes to terminate the channel interface and defects in the active layer with hydrogen atoms, thereby stabilizing the TFT characteristics.

【0059】図3に本実施例により作製したソース、ド
レイン領域を薄膜化した構造を持つTFT(Thin drain
type) と前記構造を持たないTFT(Nomal type)とのド
レイン電流−ゲート電圧特性の比較を示す。本実施例の
TFTのチャネル形成領域の膜厚は150nmであり、ソ
ース・ドレイン領域の膜厚は50nmである。また比較例
のNomal typeのTFTはチャネル形成領域、ソース・ド
レイン領域の厚さが共に150nmのものである。
FIG. 3 shows a TFT (Thin drain) having a structure in which the source and drain regions manufactured according to the present embodiment are thinned.
7 shows a comparison of drain current-gate voltage characteristics between a TFT (Normal type) and a TFT (Normal type) having no such structure. The thickness of the channel forming region of the TFT of this embodiment is 150 nm, and the thickness of the source / drain region is 50 nm. The normal type TFT of the comparative example has a channel forming region and a source / drain region both having a thickness of 150 nm.

【0060】図4を見ると分かるように、本実施例のT
FTはオフ電流が小さい。それに対して、従来の構造を
有するNomal typeのTFTは本実施例のTFTに比較し
て約2桁オフ電流が大きいことが分かる。一方、オン電
流に関しては、本実施例のTFTと従来のTFTとにそ
の差が見られず、このことから本実施例の構造をとるこ
とによる相互コンダクタンスの低下が見られず、かえっ
てオフ電流の減少のため、相互コンダクタンスが増加す
ることが結論される。また電界効果移動度は本実施例の
TFTも従来のTFTもほどんど違いは無かった。
As can be seen from FIG. 4, T
FT has a small off-state current. On the other hand, it can be seen that the off-state current of the normal type TFT having the conventional structure is about two orders of magnitude larger than that of the TFT of this embodiment. On the other hand, with respect to the ON current, no difference was observed between the TFT of the present embodiment and the conventional TFT. Therefore, a decrease in the mutual conductance due to the structure of the present embodiment was not observed. It is concluded that the transconductance increases due to the decrease. The field-effect mobility of the TFT of this embodiment was almost the same as that of the conventional TFT.

【0061】また、本実施例のTFTにおけるソース・
ドレイン間耐圧は、従来のTFTに比較して、30%程
度のドレイン電界に対する耐圧特性の改善が見られた。
Further, the source of the TFT of this embodiment is
As for the drain-to-drain breakdown voltage, an improvement in the breakdown voltage characteristic with respect to the drain electric field of about 30% was observed as compared with the conventional TFT.

【0062】なお本実施例においては、アモルファスシ
リコン半導体をレーザー光により結晶化させたものを用
いたが、本発明においては、半導体の種類を限定するも
のではなく、その結晶状態も必要に応じて他のものを用
いることも可能である。
In this embodiment, an amorphous silicon semiconductor crystallized by a laser beam is used. However, in the present invention, the type of semiconductor is not limited, and the crystal state may be changed as required. Others can be used.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればT
FTのソース、ドレイン領域の厚さをチャネル形成領域
の厚さに比較して薄く形成することによって、この薄く
した厚さの部分を利用して、ソース・ドレイン領域とチ
ャネル部分との界面における電界集中現象を緩和し、低
リーク、高相互コンダクタンス、高耐圧の薄膜トランジ
スタを得ることができる。
As described above, according to the present invention, T
By forming the source and drain regions of the FT thinner than the thickness of the channel forming region, the electric field at the interface between the source / drain region and the channel portion is utilized by utilizing the reduced thickness. The concentration phenomenon can be reduced, and a thin film transistor having low leakage, high mutual conductance, and high withstand voltage can be obtained.

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

【図1】 従来のゲートオフセット型TFTの作製
工程を示す。
FIG. 1 shows a manufacturing process of a conventional gate offset type TFT.

【図2】 本発明の実施例であるTFTの作製工程
を示す。
FIG. 2 shows a manufacturing process of a TFT according to an embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施例で作製したTFTと従来
型のTFTとの特性比較を示す。
FIG. 3 shows a comparison of characteristics between a TFT manufactured in an example of the present invention and a conventional TFT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ガラス基板 12 下地酸化珪素膜 13 ソース・ドレイン領域、チャネル形成領域とな
る半導体層 14 ゲート絶縁膜となる酸化珪素膜 15 ゲート電極となる半導体層 16 層間絶縁膜となる酸化珪素膜 17 ソース領域 18 チャネル形成領域 19 ドレイン領域 20 オフセットゲート領域 21 取り出し電極となるアルミ層 23 取り出し電極となるアルミ層 31 ガラス基板 32 下地酸化膜となる酸化珪素膜 33 ソース・ドレイン領域、チャネル形成領域とな
る半導体層 34 ゲート絶縁膜となる酸化珪素膜 35 ゲート電極となる半導体層 43 マスクとなるレジスト 40 露呈したチャネル形成領域側面 36 ソース領域 38 チャネル形成領域 37 ドレイン領域 41 取り出し電極となるアルミ層 42 取り出し電極となるアルミ層 39 層間絶縁膜となる酸化珪素膜
Reference Signs List 11 glass substrate 12 base silicon oxide film 13 semiconductor layer serving as source / drain region and channel formation region 14 silicon oxide film serving as gate insulating film 15 semiconductor layer serving as gate electrode 16 silicon oxide film serving as interlayer insulating film 17 source region 18 Channel formation region 19 Drain region 20 Offset gate region 21 Aluminum layer as extraction electrode 23 Aluminum layer as extraction electrode 31 Glass substrate 32 Silicon oxide film as base oxide film 33 Semiconductor layer as source / drain region and channel formation region 34 Silicon oxide film serving as a gate insulating film 35 Semiconductor layer serving as a gate electrode 43 Resist serving as a mask 40 Side surface of a channel forming region exposed 36 Source region 38 Channel forming region 37 Drain region 41 Aluminum layer serving as a lead electrode 42 Aluminum serving as a lead electrode A silicon oxide film serving as a layer 39 interlayer insulating film

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 絶縁表面上にソース領域と、ドレイン領
域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の凸部
に設けられたチャネル形成領域とを有する半導体層と、
ゲート絶縁層を挟み前記チャネル形成領域に隣接して設
けられたゲート電極とを有し、前記ゲート電極となる層と、前記ゲート絶縁膜となる絶
縁層と、前記ソース領域およびドレイン領域となる半導
体層の表面部とは連続的にエッチングして形成され、 前記ドレイン領域と前記チャネル形成領域との界面およ
び前記ソース領域と前記チャネル形成領域との界面と同
一平面をなす前記凸部の側面は、 前記絶縁表面に対して垂直な側面を有していることを特
徴とする薄膜トランジスタ。
A semiconductor layer having a source region, a drain region, and a channel forming region provided on a projection between the source region and the drain region on an insulating surface;
A gate electrode provided adjacent to the channel formation region with a gate insulating layer interposed therebetween; and a layer serving as the gate electrode and an insulating layer serving as the gate insulating film.
An edge layer and a semiconductor serving as the source and drain regions.
The surface portion of the body layer is formed by continuous etching, and the interface between the drain region and the channel formation region and
And the interface between the source region and the channel forming region.
The thin film transistor according to claim 1, wherein a side surface of the convex portion forming a plane has a side surface perpendicular to the insulating surface.
【請求項2】 請求項1において、 前記絶縁表面は、透光性の絶縁表面であることを特徴と
する薄膜トランジスタ。
2. The thin film transistor according to claim 1, wherein the insulating surface is a light-transmitting insulating surface.
【請求項3】 請求項1または請求項2において、 前記凸部の側面は、前記絶縁表面に対して垂直であるこ
とを特徴とする薄膜トランジスタ。
3. The thin film transistor according to claim 1 , wherein a side surface of the projection is perpendicular to the insulating surface.
【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかにお
いて、 前記ゲート電極は、シリコン、アルミニウム、クロム、
モリブデン、タンタルのいずれかを含むことを特徴とす
る薄膜トランジスタ。
4. A have your <br/> to any one of claims 1 to 3, wherein the gate electrode, silicon, aluminum, chromium,
A thin film transistor containing any of molybdenum and tantalum.
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