JP3393535B2 - LCD panel - Google Patents

LCD panel

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JP3393535B2
JP3393535B2 JP2000260570A JP2000260570A JP3393535B2 JP 3393535 B2 JP3393535 B2 JP 3393535B2 JP 2000260570 A JP2000260570 A JP 2000260570A JP 2000260570 A JP2000260570 A JP 2000260570A JP 3393535 B2 JP3393535 B2 JP 3393535B2
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gate
channel formation
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formation region
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舜平 山崎
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路、
絶縁ゲート型電界効果半導体装置、またはそれらを有し
た液晶表示パネルに関するものである。 【0002】 【従来の技術】特開昭58−2073号公報に記載され
た電界効果型トランジスタは、ソース領域およびドレイ
ン領域を選択的にアニールすることにより多結晶領域と
し、チャネル形成領域を非晶質領域としている。すなわ
ち、同公報に示されている電界効果型トランジスタは、
非晶質領域の一部を選択的にアニールによって多結晶領
域としている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
絶縁ゲート型電界効果半導体装置におけるチャネル形成
領域は、酸素、炭素、および窒素のいずれもが1ないし
3×1020cm-3程度含む非単結晶からなっていた。酸
素、炭素、および窒素のいずれもがこのような高い濃度
で含まれている場合、絶縁ゲート型電界効果半導体装置
は、スイッチングする際の「ON」、「OFF」特性が
悪かった。たとえば、上記のように酸素、炭素、および
窒素のいずれもがこのような高い濃度で含まれている非
単結晶半導体を用いた絶縁ゲート型電界効果半導体装置
において、良好な「ON」、「OFF」特性を示す周波
数特性は、1KHz程度であった。 【0004】また、従来の絶縁ゲート型電界効果半導体
装置は、ソース領域およびドレイン領域を選択的にアニ
ールしているため、非単結晶半導体層に結晶化されてい
ない部分が必ず残る。上記のように絶縁ゲート型電界効
果半導体装置に結晶化されていない領域が残っている場
合、絶縁ゲート型電界効果半導体装置として動作する際
に、この非晶質部分にも電流が一部流れる。非晶質部分
は、結晶化された部分と比較して高い抵抗を示すため、
電流が流れ難く、一旦流入すると蓄えられて流れ出るの
が遅い。すなわち、従来例における絶縁ゲート型電界効
果半導体装置は、電流の流れるライフタイムが長く、ヒ
ステリシス特性が出る。 【0005】以上のような問題を解決するために、本発
明は、スイッチング特性が良く、高い周波数に使用でき
る絶縁ゲート型電界効果半導体装置を提供することを目
的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の絶縁ゲート型電界効果半導体装置は、絶縁
表面を有する基板(1) と、当該基板(1) 上に少なくとも
チャネル形成領域、ソース領域(7) 、ドレイン領域(8)
を有する複数の島状の非単結晶半導体層(2) と、前記チ
ャネル形成領域に整合した位置に形成されたゲート電極
(4) と、前記非単結晶半導体層(2) と前記ゲート電極
(4) との間に形成されているゲート絶縁膜(3) とを備え
ており、前記ソース領域(7) およびドレイン領域(8)
は、前記チャネル形成領域を除いた非単結晶半導体層
(2) の全域に不純物を含んで形成され、前記ソース領域
(7) およびドレイン領域(8) に密接している前記ゲート
絶縁膜(3) 中には前記ソース領域(7) およびドレイン領
域(8) と同一種類の不純物が含まれており、且つ前記ゲ
ート絶縁膜(3) は、窒化珪素を含んでいることを特徴と
する。本発明の液晶表示パネルは、絶縁表面を有する基
板(1) が有機フィルムであることを特徴とする。本発明
の液晶表示パネルは、絶縁表面を有する基板(1) とし
て、酸化珪素を主成分とする基板を用いることもでき
る。本発明の絶縁ゲート型電界効果半導体装置における
非単結晶半導体層(2) は、酸素、炭素、または窒素が5
×1018cm-3以下であることを特徴とする。本発明の
絶縁ゲート型電界効果半導体装置における非単結晶半導
体層(2) は、アモルファス、多結晶、または微結晶であ
ることを特徴とする。 【0007】本発明は、不純物の添加のない、またはき
わめて少ない非単結晶半導体(以下、水素またはハロゲ
ン元素が添加された非単結晶半導体を単に半導体または
非単結晶半導体と略記する)上にゲート絶縁物およびそ
の上にゲート電極を選択的に設けた。さらに、このゲー
ト電極をマスクとしてイオン注入法等によりソース領域
およびドレイン領域用の不純物、たとえば、Nチャネル
型ではリンまたは砒素、Pチャネル型ではホウ素を非単
結晶半導体内部に添加した。この後、この不活性の不純
物が添加された領域に対し、400°C以下の温度で強
光照射をし、強光アニール(以下、単に光アニールとい
う)を行い、水素またはハロゲン元素が添加残存し、か
つ結晶化度がチャネル形成領域よりも助長された半導
体、特に、著しくは多結晶または単結晶構造の半導体に
変成せしめたことを特徴とするものである。すなわち、
本発明は、従来より公知の水素またはハロゲン元素が添
加されていない単結晶半導体に対し、イオン注入後、レ
ーザアニールを行うのではなく、水素またはハロゲン元
素が1原子%以上−一般には5原子%ないし20原子%
の濃度に添加されている非単結晶半導体に対し、イオン
注入をし、それに強光アニールを行い、かつ、好ましく
はこの光を基板表面を一端より他端に走査することによ
り結晶成長をプロセス上含ませ、結晶化度を助長とし不
純物領域としたものである。 【0008】本発明の液晶表示パネルにおいて、チャネ
ル形成領域の内部にわたって設けられたモホロジ的な界
面の深さは、0.3μmないし3.0μmであることを
特徴とする。 【0009】 【発明の実施の形態】本発明の絶縁ゲート型電界効果半
導体装置は、酸素、炭素、または窒素が5×1018cm
-3以下、すなわち前記元素をできる限り少なくした非単
結晶半導体層にP型またはN型不純物が添加されてい
る。そして、この不純物が添加された領域のみの結晶化
を助長してソース領域およびドレイン領域が形成されて
いる。また、チャネル形成領域には、水素またはハロゲ
ン元素、およびP型またはN型不純物が添加されている
点に特徴がある。ソース領域およびドレイン領域に密接
して形成されているゲート絶縁膜中には、ソース領域お
よびドレイン領域と同一の不純物が添加されているた
め、非単結晶半導体層中の水素またはハロゲン元素が脱
気し難い。このような構成とした絶縁ゲート型電界効果
半導体装置は、従来例における非単結晶半導体、たとえ
ば酸素、炭素、または窒素が1ないし3×1020cm-3
である非単結晶半導体が1KHzの周波数に追従できる
程度のスイッチング特性であったのに対して、1MHz
の周波数においても良好なスイッチング特性を得た。 【0010】また、絶縁ゲート型電界効果半導体装置
は、非単結晶半導体層における酸素、炭素、または窒素
が5×1018cm-3以下と、極めて少なくし、チャネル
形成領域を除く全ての非単結晶半導体層が結晶化を助長
したソース領域およびドレイン領域から形成されている
ため、さらに高い周波数におけるスイッチング特性を良
好にした。特に、ソース領域およびドレイン領域を選択
的にアニール処理をしていないため、チャネル形成領域
以外における全ての非単結晶半導体層に結晶化を助長さ
せることができる。すなわち、本発明における絶縁ゲー
ト型電界効果半導体装置は、非単結晶半導体層における
チャネル形成領域以外の全ての領域がソース領域および
ドレイン領域となっているため、非晶質部分に抵抗の高
い領域が残されていない。本発明の絶縁ゲート型電界効
果半導体装置は、ゲート電極が基板上のチャネル形成領
域を構成する非単結晶半導体層の上方に設けられてい
る。また、当該非単結晶半導体層の光学的エネルギーギ
ャップ(珪素半導体の場合)は、1.7eVないし1.
8eVであるのに対して、ソース領域およびドレイン領
域の光学的エネルギーギャップが1.6eVないし1.
8eVと殆ど同じ光学的エネルギーギャップを有してい
る。また、ソース領域およびドレイン領域は、非単結晶
半導体層のエネルギーギャップと同じであると共に、活
性な不純物領域を得ることができた。ソース領域および
ドレイン領域は、チャネル形成領域と同じまたは略同じ
エネルギーギャップであるため、絶縁ゲート型電界効果
半導体装置の「ON」、「OFF」に対し、オン電流が
立上り時に流れなかったり、また他方、電流が立ち下が
り時にダラダラ流れない。したがって、本発明の絶縁ゲ
ート型電界効果半導体装置は、ヒステリシス特性がな
く、オフ電流が少なく、かつ「ON」、「OFF」を高
速応答で行なうことができた。また、ソース領域および
ドレイン領域の結晶化度は、チャネル形成領域より高く
したため、シート抵抗が明らかに低くなり、一枚の基板
上に大面積大規模集積化を行うことが可能になった。ま
た、ソース領域およびドレイン領域には、電流の流れ難
い非晶質部分がないため、電流が流れ易く、スイッチン
グの際にダラダラ流れない。ゲート絶縁膜は、非単結晶
半導体層に接して窒化珪素膜が形成されているため、非
単結晶半導体中の水素またはハロゲン元素が脱気し難い
と共に、水分が非単結晶半導体中に侵入し難い。 【0011】 【実 施 例】図1(A)ないし(C)は本発明の一実
施例である絶縁ゲート型電界効果半導体装置の縦断面図
を示す。図1において、基板(1) は、たとえば石英ガラ
スからなり、図1(A) に示すごとく、その厚さを1.1 m
mとし、大きさを10cm×10cmとした。この基板(1)
の上面には、シラン(SiH4)のプラズマCVD(高周波数13.5
6MHz、基板温度210 ℃)により、水素が1原子%以上の
濃度に添加されたアモルファス構造を含む非単結晶半導
体(2) が、たとえば0.2 μmの厚さに形成された。さら
に、この非単結晶半導体(2) の上面には、光CVD 法によ
り、たとえば窒化珪素膜からなるゲート絶縁膜(3) が積
層された。すなわち、ゲート絶縁膜(3) は、ジシラン
(Si2H6 )とアンモニア(NH3 )、またはヒドラジン
(N2 4 )との反応( 2537Åの波長を含む低圧水銀
灯、基板温度250 ℃) により、Si3N4 を水銀増感法を用
いることなしに1000Åの厚さに作製された。 【0012】この後、絶縁ゲート型電界効果半導体装置
を形成する領域(5) を除いた部分は、プラズマエッチン
グ法により除去された。プラズマエッチング反応は、CF
4 +O2(5%)の反応性気体を導入すると共に、図示さ
れていない平行平板電極に周波数13.56MHzを印加して、
室温で行なわれた。ゲート絶縁膜(3) は、必要に応じ
て、前記基板(1) の全面にわたって形成される。そし
て、ゲート絶縁膜(3) 上には、N + の導電型の微結晶ま
たは多結晶半導体が0.3 μmの厚さに積層された。この
N + の半導体膜は、レジスト膜(6) を用いてフォトエッ
チング法で非所望な部分が除去され、ゲート電極(4) と
なる。 【0013】その後、このレジスト膜(6) と、N+半導体
のゲート電極(4) と、ゲート絶縁膜(3) とからなるゲー
ト部をマスクとして、ソ−ス、ドレインとなる領域に
は、イオン注入法により、1×1020cm-3の濃度に図1
(B) に示すごとく、一導電型の不純物、たとえばリンが
添加され、一対の不純物領域(7) 、(8) となった。さら
に、基板(1) は、その全体に対し、ゲート電極(4) のレ
ジスト膜(6) が除去された後、強紫外光(10)の光アニ−
ル処理が行なわれた。すなわち、超高圧水銀灯(出力5K
W 、波長250 ないし600 nm、光径15mm、長さ180 m
m) に対し裏面側は、放物面の反射鏡を用い前方に石英
のシリンドリカルレンズ(焦点距離150 cm、集光部幅
2 mm、長さ180 mm) により、線状に照射部を構成し
た。この照射部に対し基板(1) の照射面は、線状の照射
部に対して直交する方向に、5 ないし50cm/ 分の速度
で走査( スキャン) され、基板10cm×10cmの全面に
強紫外光(10)が照射されるようにした。 【0014】ゲート電極(4) は、ゲート電極(4) 側にリ
ンが多量に添加されているため、十分光を吸収し多結晶
化した。また、不純物領域(7) 、(8) は、一度溶融し再
結晶化することにより走査する方向、すなわち、X方向
に溶融、再結晶をシフト(移動)させた。その結果、単
に全面を均一に加熱または光照射するのみに比べ、成長
機構が加わるため結晶粒径を大きくすることができた。
絶縁基板上に選択的に非単結晶半導体が形成され、この
非単結晶半導体のゲート電極(4) で覆われたチャネル形
成領域を除き、他部の非単結晶半導体は、ソース領域ま
たはドレイン領域の全ての非単結晶半導体の結晶化を助
長せしめることができる。この強紫外光アニ−ルにより
多結晶化した領域は、不純物領域(7) 、(8) の下側の全
領域にまで及ぶ必要がない。 【0015】図1において、線(11)、(11') で示したご
とく、その上層部のみが少なくとも結晶化し、不純物領
域(7) 、(8) を活性にすることが重要である。さらに、
そのソース領域およびドレイン領域の端部(15)、(15')
は、ゲート電極の端部(16)、(16') に対し、チャネル領
域側に入り込むように設けられている。そして、N型不
純物領域 (7)、(8) 、I型半導体領域(2) 、接合界面(1
7)、(17') からなるチャネル形成領域は、I型半導体領
域(2)における非単結晶半導体、および不純物領域から
入り込んだ結晶化半導体から構成されるハイブリッド構
造となっている。このI型半導体領域(2) 内の結晶化半
導体の程度は、光アニ−ルの走査スピ−ド、強度(照
度)によって決められる。 【0016】図1(B)の工程の後、ポリイミド樹脂
は、全面に2μmの厚さにコ−トされる。そして、ポリ
イミド樹脂には、電極穴(13)、(13') が形成された後、
アルミニュ−ムのオ−ムコンタクトおよびそのリ−ド(1
4)、(14') が形成される。このコンタクトの一方は、ソ
ース領域上面に、また他方は、ドレイン領域上面および
側面に形成されている。このコンタクトは、一部ガラス
基板上にまでわたって設けられており、電極穴(13)、(1
3') を大きく形成することができる。このため、ソース
領域およびドレイン領域の外側に不要の非晶質領域がな
いことが特徴である。 【0017】また、液晶ディスプレイにおける液晶表示
素子用の制御用絶縁ゲート型電界効果半導体装置として
の実行面積を少なくし、結果として開口率の向上をはか
ることができる。2層目のリード(14)、(14') は、形成
する際に、ゲート電極(4) と連結してもよい。この光ア
ニ−ルの結果は、シ−ト抵抗が光照射前の4×10-3(オ
ームcm) -1から1×10+2( オームcm) -1になり、光
アニール前と比べ電気伝導度特性が向上した。 【0018】図2は本発明の実施例によるドレイン電流
─ドレイン電圧の特性を示す図である。チャネル形成領
域の長さが10μmの場合、チャネル幅が1mmの条件下
において、60Vまで作ることができた。これはゲート
電圧VGG=10Vとした時の条件である。これはこの接
合領域がアモルファス構造の従来例の絶縁ゲート型電界
効果半導体装置が30Vないし50Vと大きくばらつく
ことを考えると、大きな進歩であった。 【0019】本実施例は、下側から漸次被膜を形成し加
工するという製造工程を採用したため、大面積大規模集
積化を行なうことが可能になった。そのため、大面積、
たとえば、30cm×30cmのパネル内に500個×50
0個の絶縁ゲート型電界効果半導体装置の作製すらも可
能とすることができ、液晶表示素子の制御用絶縁ゲート
型電界効果半導体装置として応用することができた。光
アニ−ルプロセスによる400 ℃以下の低温処理であるた
め、多結晶化または単結晶化した半導体がその内部の水
素またはハロゲン元素を放出させることを防ぐことがで
きた。また、光アニ−ルは、基板全面に対して同時に行
なうのではなく、一端より他端に走査させた。 【0020】このため、筒状の超高圧水銀灯から照射さ
れた光は、放物ミラ−および石英レンズにより線状に集
光された。そして、この線状に集光された光は、これと
直交した方向に基板を走査することにより非単結晶半導
体表面を光アニ−ルすることができた。この光アニ−ル
は、紫外線で行なうため、非単結晶半導体の表面より内
部方向への結晶化を助長させた。このため、十分に多結
晶化または単結晶化された表面近傍の不純物領域は、チ
ャネル形成領域におけるゲート絶縁膜のごく近傍に流れ
る電流制御を支障なく行なうことが可能となった。光照
射アニ−ル工程に際し、チャネル形成領域に添加された
水素またはハロゲン元素は、まったく影響を受けず、非
単結晶半導体の状態を保持できるため、オフ電流を単結
晶半導体の1/103 ないし1/105 にすることができる。 【0021】ソ−ス領域およびドレイン領域は、ゲート
電極を作った後、光アニ−ルで作製するため、ゲート絶
縁物界面に汚物が付着せずに、特性を安定させる。さら
に、従来より公知の方法に比べ、基板材料として石英ガ
ラスのみならず任意の基板であるソ−ダガラス、耐熱性
有機フィルムをも用いることができる。異種材料界面で
あるチャネル形成領域を構成する非単結晶半導体─ゲー
ト絶縁物─ゲート電極の形成は、同一反応炉内でのプロ
セスにより、大気に触れさせることなく作り得るため、
界面凖位の発生が少ないという特長を有する。 【0022】なお、本実施例において、チャネル形成領
域の非単結晶半導体の酸素、炭素および窒素のいずれも
が5×1018cm-3以下の不純物濃度であることが重要で
ある。すなわち、これらが従来公知の絶縁ゲート型電界
効果半導体装置においては、チャネル層に1ないし3 ×
1020cm-3の濃度に混合している。この従来例における
非単結晶半導体を用いるPチャネル型絶縁ゲート型電界
効果半導体装置は、本実施例における絶縁ゲート型電界
効果半導体装置の有する特性の1/3以下の電流しか流
れない。そして、上記従来例における非単結晶半導体を
用いた絶縁ゲート型電界効果半導体装置のヒステリシス
特性は、IDD─VGG特性にドレイン電界を2×106V/ c
m以上加える場合に観察されてしまった。また、本実施
例のように、非単結晶半導体中の酸素を5×1018cm-3
以下とすると、3×106V/ cmの電圧においてもヒステ
リシスの存在が観察されなかった。 【0023】 【発明の効果】本発明によれば、絶縁基板表面上に酸
素、炭素、または窒素が5×1018cm -3以下という極
めて少ない非単結晶半導体層を設けているため、また、
非単結晶半導体層に、P型またはN型の不純物を添加し
た領域のみの結晶化を助長しているため、ゲート電圧−
ドレイン電流特性にヒステリシスがなく、高い周波数に
おける良好なスイッチング特性を得た。本発明によれ
ば、さらにチャネル形成領域以外の非単結晶半導体層を
全て結晶化を助長させるため、絶縁ゲート型電界効果半
導体装置のスイッチング特性は、高い周波数においても
さらに良くなった。本発明によれば、チャネル形成領域
と比較して、ソース領域およびドレイン領域の結晶化度
を高くしたため、シート抵抗が下がり、大面積大規模集
積化を行うことができた。本発明によれば、ソース領域
およびドレイン領域上にゲート絶縁膜が存在するため、
ゲート絶縁膜を通してアニール処理を行っても、水素ま
たはハロゲン元素が脱気し難い。本発明によれば、チャ
ネル形成領域に水素またはハロゲン元素、およびP型ま
たはN型の不純物が添加されているため、導電度の高い
チャネル形成領域を得ることができた。本発明によれ
ば、非単結晶半導体層に接して窒化珪素膜が形成されて
いるゲート絶縁膜は、非単結晶半導体中の水素またはハ
ロゲン元素が脱気し難く、且つ水分が侵入し難い。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] [0001] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit,
Insulated gate field effect semiconductor devices, or having them
Related to a liquid crystal display panel. [0002] 2. Description of the Related Art Japanese Patent Laid-Open Publication No.
Field-effect transistor has a source region and a drain
Selective annealing of the active region
In addition, the channel formation region is an amorphous region. Sand
That is, the field-effect transistor disclosed in the publication is
Selectively anneal a part of amorphous region to polycrystalline region
Area. [0003] As described above, the conventional
Channel formation in insulated gate field effect semiconductor devices
The region is one in which oxygen, carbon, and nitrogen are all 1 to
3 × 1020cm-3It was composed of a non-single crystal containing a certain amount. acid
Elemental, carbon and nitrogen all have such high concentrations
Insulated gate field effect semiconductor device
Means that the "ON" and "OFF" characteristics when switching
It was bad. For example, oxygen, carbon, and
Non-nitrogen containing all of nitrogen at such high concentration
Insulated gate field effect semiconductor device using single crystal semiconductor
At a frequency that exhibits good "ON" and "OFF" characteristics.
Numerical characteristics were about 1 KHz. A conventional insulated gate field effect semiconductor
The device selectively anisolates the source and drain regions.
Is crystallized into a non-single-crystal semiconductor layer.
Missing parts always remain. Insulated gate field effect
If uncrystallized regions remain in the semiconductor device
When operating as an insulated gate field effect semiconductor device
Then, a part of the current also flows through this amorphous portion. Amorphous part
Has a higher resistance than the crystallized part,
It is difficult for current to flow, and once it flows in, it is stored and flows out
Is slow. In other words, the insulated gate type electric field effect
As a result, semiconductor devices have a long
Sterisis characteristics appear. To solve the above problems, the present invention
Ming has good switching characteristics and can be used at high frequencies.
To provide an insulated gate field effect semiconductor device
Target. [0006] [MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve the above object
The insulated gate field effect semiconductor device of the present invention
A substrate (1) having a surface and at least
Channel formation region, source region (7), drain region (8)
A plurality of island-shaped non-single-crystal semiconductor layers (2) having
Gate electrode formed at a position matching channel formation area
(4) the non-single-crystal semiconductor layer (2) and the gate electrode
(4) a gate insulating film (3) formed between
The source region (7) and the drain region (8)
Is a non-single-crystal semiconductor layer excluding the channel formation region
(2) The source region is formed so as to contain impurities in the entire region,
(7) and the gate close to the drain region (8)
In the insulating film (3), the source region (7) and the drain region
Contains the same type of impurities as the region (8), and
The gate insulating film (3) contains silicon nitride.
I do. The liquid crystal display panel of the present invention comprises a substrate having an insulating surface.
The plate (1) is an organic film. The present invention
Liquid crystal display panel is a substrate (1) having an insulating surface.
It is also possible to use a substrate containing silicon oxide as a main component.
You. In the insulated gate field effect semiconductor device of the present invention
The non-single-crystal semiconductor layer (2) contains 5 oxygen, carbon, or nitrogen.
× 1018cm-3It is characterized by the following. Of the present invention
Non-single-crystal semiconductor in insulated-gate field-effect semiconductor devices.
The body layer (2) may be amorphous, polycrystalline, or microcrystalline.
It is characterized by that. [0007] The present invention relates to a method without or with the addition of impurities.
Very few non-single-crystal semiconductors (hereinafter referred to as hydrogen or halogen
Non-single-crystal semiconductor with added element
Abbreviated as non-single-crystal semiconductor)
A gate electrode was selectively provided on the substrate. In addition, this game
Source region by ion implantation using the
And impurity for drain region, for example, N channel
In the case of the type, phosphorus or arsenic is used.
It was added inside the crystalline semiconductor. After this, this inert impurity
At a temperature of 400 ° C or less,
Irradiation with light and intense light annealing (hereinafter simply referred to as light annealing)
), And hydrogen or halogen elements are added.
Semiconductor with higher crystallinity than channel forming region
Bodies, especially semiconductors with a markedly polycrystalline or monocrystalline structure
It is characterized by being transformed. That is,
In the present invention, a conventionally known hydrogen or halogen element is added.
After ion implantation for a single crystal semiconductor
Do not perform hydrogen annealing or hydrogen source
At least 1 atom%-generally 5 atom% to 20 atom%
Non-single-crystal semiconductor added at a concentration of
Implant, intense light anneal to it, and preferably
Scans the substrate surface from one end to the other.
Crystal growth in the process and promote crystallinity to improve
It is a pure region. In the liquid crystal display panel of the present invention, the channel
Morphological field over the interior of the
The depth of the surface should be 0.3 μm to 3.0 μm.
Features. [0009] DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The insulated gate field effect half of the present invention
The conductor device contains 5 × 10 oxygen, carbon or nitrogen.18cm
-3The following, that is, non-unit
P-type or N-type impurities are added to the crystalline semiconductor layer.
You. Then, crystallization of only the region to which this impurity is added
The source and drain regions are formed
I have. In addition, hydrogen or halogen is formed in the channel formation region.
Element and P-type or N-type impurities are added
There is a feature in the point. Close to source and drain regions
In the gate insulating film formed by
And the same impurity as the drain region
Hydrogen or halogen elements in the non-single-crystal semiconductor layer
It is hard to notice. Insulated gate field effect with this configuration
The semiconductor device is a conventional non-single-crystal semiconductor, for example,
If oxygen, carbon or nitrogen is 1 to 3 × 1020cm-3
Can follow the frequency of 1 KHz
Switching characteristics of about 1MHz
Good switching characteristics were obtained even at the frequency of Also, an insulated gate field effect semiconductor device
Represents oxygen, carbon, or nitrogen in the non-single-crystal semiconductor layer
Is 5 × 1018cm-3The following and extremely few channels
All non-single-crystal semiconductor layers excluding the formation region promote crystallization
Source and drain regions
Switching characteristics at higher frequencies.
I liked it. In particular, select source and drain regions
Channel formation region
Promotes crystallization of all non-single-crystal semiconductor layers except for
Can be made. That is, the insulating gate in the present invention
The field-effect semiconductor device has a
All regions except the channel formation region are the source region and
Because of the drain region, high resistance
Area is not left. Insulated gate field effect of the present invention
In semiconductor devices, the gate electrode is
Provided above the non-single-crystal semiconductor layer forming the region.
You. In addition, the optical energy of the non-single-crystal semiconductor layer
The gap (in the case of a silicon semiconductor) ranges from 1.7 eV to 1.
8 eV, while the source region and the drain region
Optical energy gap between 1.6 eV and 1.
Has almost the same optical energy gap as 8 eV
You. In addition, the source and drain regions are non-single-crystal
It is the same as the energy gap of the semiconductor layer,
A highly impurity region was obtained. Source area and
The drain region is the same or almost the same as the channel forming region
Due to energy gap, insulated gate field effect
ON current and ON current of semiconductor device
It does not flow when rising, and on the other hand, current falls
At the time, it doesn't run. Therefore, the insulating layer of the present invention
Gate type field effect semiconductor devices have no hysteresis characteristics.
Low off current and high ON and OFF
It could be done with a quick response. Also, the source area and
The crystallinity of the drain region is higher than that of the channel formation region.
The sheet resistance is clearly lower, and one board
It has become possible to perform large-area large-scale integration on top. Ma
In addition, current flow is difficult in the source and drain regions.
Since there is no amorphous part, current flows easily,
It doesn't flow when you run it. Gate insulating film is non-single crystal
Since the silicon nitride film is formed in contact with the semiconductor layer,
Hydrogen or halogen elements in single crystal semiconductors are difficult to degas
At the same time, moisture does not easily enter the non-single-crystal semiconductor. [0011] [Embodiment] FIGS. 1A to 1C show an embodiment of the present invention.
Longitudinal sectional view of an insulated gate field effect semiconductor device according to an embodiment.
Is shown. In FIG. 1, a substrate (1) is, for example, a quartz glass.
As shown in FIG. 1 (A), the thickness is 1.1 m.
m and the size was 10 cm × 10 cm. This board (1)
Silane (SiHFour) Plasma CVD (high frequency 13.5
6 MHz, substrate temperature 210 ° C)
Non-single-crystal semiconducting with highly doped amorphous structure
The body (2) was formed, for example, to a thickness of 0.2 μm. Further
Then, the upper surface of this non-single-crystal semiconductor (2) is
A gate insulating film (3) made of, for example, a silicon nitride film.
Layered. That is, the gate insulating film (3) is
(SiTwoH6) And ammonia (NHThree) Or hydrazine
(NTwoHFour) With low pressure mercury including wavelength of 2537Å
Lamp, substrate temperature 250 ° C)ThreeNFourUsing the mercury sensitization method
It was made to a thickness of 1000 mm without being. After that, an insulated gate field effect semiconductor device
Excluding the region (5) where
It was removed by the rubbing method. Plasma etching reaction is CF
Four+ OTwo(5%) reactive gas is introduced and shown
13.56MHz frequency is applied to the parallel plate electrode which is not
Performed at room temperature. Gate insulation film (3)
Thus, it is formed over the entire surface of the substrate (1). Soshi
N on the gate insulating film (3)+Microcrystals of the conductivity type
Alternatively, a polycrystalline semiconductor was laminated to a thickness of 0.3 μm. this
N+The semiconductor film is photo-etched using a resist film (6).
Undesired portions are removed by the etching method, and the gate electrode (4) and
Become. Thereafter, the resist film (6) and N+semiconductor
Gate electrode (4) and gate insulating film (3)
Using the gate part as a mask,
Is 1 × 1020cm-3Figure 1
As shown in (B), impurities of one conductivity type, for example, phosphorus
As a result, a pair of impurity regions (7) and (8) are formed. Further
In addition, the substrate (1) has its entire gate electrode (4)
After the distaste film (6) is removed, the light is irradiated with strong ultraviolet light (10).
Processing was performed. That is, an ultra-high pressure mercury lamp (output 5K
W, wavelength 250-600 nm, light diameter 15 mm, length 180 m
m) On the other side, use a parabolic reflector for quartz
Cylindrical lens (focal length 150 cm, condensing part width
(2 mm, length 180 mm)
Was. The irradiation surface of the substrate (1) irradiates a linear irradiation
5 to 50 cm / min in a direction perpendicular to the part
Is scanned (scanned) over the entire surface of the substrate 10cm x 10cm.
Intense ultraviolet light (10) was applied. The gate electrode (4) is connected to the gate electrode (4) side.
Light is absorbed in a large amount,
It has become. The impurity regions (7) and (8) are once melted and
Scanning direction by crystallization, ie, X direction
And the recrystallization was shifted (moved). As a result,
Growth compared to just heating or irradiating the entire surface uniformly
Because of the additional mechanism, the crystal grain size could be increased.
A non-single-crystal semiconductor is selectively formed on an insulating substrate.
Channel type covered with non-single-crystal semiconductor gate electrode (4)
Except for the source region, the other part of the non-single-crystal semiconductor
Or the crystallization of all non-single-crystal semiconductors in the drain region
Can be lengthened. With this strong ultraviolet light annealing
The polycrystallized region is the entire region below the impurity regions (7) and (8).
There is no need to extend to the area. In FIG. 1, as shown by lines (11) and (11 ')
In particular, only the upper layer crystallizes at least, and impurity regions
It is important to activate regions (7) and (8). further,
Ends (15), (15 ') of its source and drain regions
Is the channel area with respect to the gate electrode edges (16) and (16 ').
It is provided to enter the area side. And N-type
Pure region (7), (8), I-type semiconductor region (2), junction interface (1
The channel formation region consisting of 7) and (17 ') is an I-type semiconductor region.
Non-single-crystal semiconductor in region (2) and impurity region
Hybrid structure composed of embedded crystallized semiconductor
It is made. The crystallization half in the I-type semiconductor region (2)
The degree of the conductor is determined by the scanning speed of the optical annealing and the intensity (illumination).
Degree). After the step of FIG. 1B, the polyimide resin
Is coated on the entire surface to a thickness of 2 μm. And poly
After the electrode holes (13) and (13 ') are formed in the imide resin,
Aluminum ohmic contacts and their leads (1)
4) and (14 ') are formed. One of these contacts is
On the upper surface of the source region, and
It is formed on the side. This contact is partially glass
It is provided over the substrate, and the electrode holes (13), (1
3 ′) can be formed large. Because of this, the source
There is no unnecessary amorphous region outside the region and the drain region.
It is a characteristic. Also, a liquid crystal display in a liquid crystal display
Insulated gate type field-effect semiconductor device for controlling devices
To reduce the execution area, and consequently improve the aperture ratio
Can be Second layer leads (14) and (14 ') are formed
At this time, it may be connected to the gate electrode (4). This light
The result of the nail is that the sheet resistance is 4 × 10 before light irradiation.-3(E
Cm)-1From 1 × 10+2(Ohm cm)-1Become light
The electrical conductivity characteristics were improved compared to before annealing. FIG. 2 shows a drain current according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing characteristics of a drain voltage. Channel formation area
When the area length is 10 μm, the channel width is 1 mm
Was able to make up to 60V. This is the gate
Voltage VGG= 10V. This is this connection
Conventional insulated gate electric field with an amorphous structure
Effect semiconductor devices vary widely from 30V to 50V
That was a big step forward. In this embodiment, a film is gradually formed from the lower side and added.
Large-scale large-scale collection
It is now possible to perform integration. Therefore, large area,
For example, 500 pieces x 50 in a 30cm x 30cm panel
Even manufacture of zero insulated gate field effect semiconductor devices is possible
Insulated gate for controlling liquid crystal display elements
It could be applied as a type field effect semiconductor device. light
Low temperature treatment of 400 ° C or less by annealing process.
The polycrystallized or single-crystallized semiconductor is
Release of elemental or halogen elements
Came. Also, light annealing is performed simultaneously on the entire surface of the substrate.
Instead of scanning, scanning was performed from one end to the other. For this reason, irradiation from a cylindrical ultra-high pressure mercury lamp
The collected light is collected linearly by a parabolic mirror and a quartz lens.
It was light. And the light condensed in this linear shape
Non-single-crystal semiconducting by scanning the substrate in orthogonal directions
The body surface could be photo-annealed. This light annealing
Is performed with ultraviolet light, so that the
Partial crystallization was promoted. For this reason,
Impurity regions near the crystallized or single crystallized surface
Flow near the gate insulating film in the channel formation region
Current control without any trouble. Light
Added to the channel formation region during the annealing process
Hydrogen or halogen elements are not affected at all,
Single state of off-state current can be maintained because the state of a single crystal semiconductor can be maintained
1/10 of crystalline semiconductorThreeOr 1/10FiveCan be The source region and the drain region are formed by a gate.
After the electrodes have been made, the gate is
Stability is maintained without the attachment of dirt to the edge interface. Further
In addition, as compared with a conventionally known method, quartz glass is used as a substrate material.
Not only glass, but also any substrate, soda glass, heat resistance
Organic films can also be used. At the interface between dissimilar materials
Non-single-crystal semiconductor gate forming a certain channel formation region
Insulators and gate electrodes are formed in a single reactor.
Because it can be made without touching the atmosphere,
It has the feature that the generation of interface levels is small. In this embodiment, the channel forming region
Oxygen, carbon and nitrogen in the non-single crystal semiconductor
Is 5 × 1018cm-3It is important that the impurity concentration below
is there. That is, these are conventionally known insulated gate electric fields.
In an effect semiconductor device, 1 to 3 ×
Ten20cm-3Mixed to a concentration of. In this conventional example
P-channel insulated-gate electric field using non-single-crystal semiconductor
The effect semiconductor device is an insulated gate type electric field in this embodiment.
Only a current of 1/3 or less of the characteristics of the semiconductor device flows
Not. Then, the non-single-crystal semiconductor in the above conventional example is
Of insulated gate field effect semiconductor device used
The characteristic is IDD─VGG2 × 10 drain electric field6V / c
It was observed when adding more than m. In addition, this implementation
As in the example, oxygen in the non-single-crystal semiconductor is 5 × 1018cm-3
The following is 3 × 106Hysteresis even at a voltage of V / cm
No lysis was observed. [0023] According to the present invention, an acid is deposited on the surface of an insulating substrate.
Elemental, carbon or nitrogen is 5 × 1018cm -3Less than
At least a few non-single-crystal semiconductor layers are provided,
Adding a P-type or N-type impurity to a non-single-crystal semiconductor layer;
Crystallization only in the region where the gate voltage
No hysteresis in drain current characteristics, high frequency
Good switching characteristics. According to the present invention
If a non-single-crystal semiconductor layer other than the channel formation region is further formed,
Insulation gate type field effect half
The switching characteristics of conductor devices are
Even better. According to the present invention, a channel forming region
Crystallinity of source and drain regions compared to
The sheet resistance is reduced due to the
The integration could be performed. According to the invention, the source region
And the presence of a gate insulating film on the drain region,
Even if annealing is performed through the gate insulating film, hydrogen
Or the halogen element is difficult to degas. According to the present invention,
Hydrogen or halogen elements and P-type
Or high conductivity due to the addition of N-type impurities.
A channel formation region was obtained. According to the present invention
For example, a silicon nitride film is formed in contact with the non-single-crystal semiconductor layer.
Gate insulating film is made of hydrogen or hydrogen in a non-single-crystal semiconductor.
It is difficult for degassing of the logogen element and hardly for moisture to enter.

【図面の簡単な説明】 【図1】(A)ないし(C)は本発明の一実施例である
絶縁ゲート型電界効果半導体装置の縦断面図を示す。 【図2】本発明の実施例によるドレイン電流─ドレイン
電圧の特性を示す図である。 【符号の説明】 1・・・基板 2・・・非単結晶半導体層 3・・・ゲート絶縁膜 4・・・ゲート電極 5・・・絶縁ゲート型電界効果半導体装置を形成する領
域 6・・・レジスト膜 7、8・・・不純物領域 10・・・強紫外光 11、11′・・・線 13、13′・・・電極穴 14、14′・・・リード 15、15′・・・ソース領域およびドレイン領域の端
部 16、16′・・・ゲート電極の端部 17、17′・・・接合界面
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1A to 1C are longitudinal sectional views of an insulated gate field effect semiconductor device according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph showing characteristics of drain current─drain voltage according to an embodiment of the present invention. [Description of Signs] 1 ... Substrate 2 ... Non-single-crystal semiconductor layer 3 ... Gate insulating film 4 ... Gate electrode 5 ... Area 6 for forming an insulated gate field effect semiconductor device ... Resist films 7, 8 Impurity region 10 Strong ultraviolet light 11, 11 'Lines 13, 13' Electrode holes 14, 14 'Leads 15, 15' Ends 16 and 16 'of source and drain regions Ends 17 and 17' of gate electrode Junction interface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 29/78 626C 619A (56)参考文献 特開 昭55−50663(JP,A) 特開 昭56−80138(JP,A) 特開 昭56−108231(JP,A) 特開 昭57−91517(JP,A) 特開 昭58−2073(JP,A) 特開 昭58−27364(JP,A) 特開 昭58−28867(JP,A) 特開 昭58−93277(JP,A) 特開 昭58−127382(JP,A) 特開 昭58−192379(JP,A) 特開 昭58−197775(JP,A) 特開 昭58−206121(JP,A) 特開 昭59−35423(JP,A) 特開 昭59−75670(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/20 H01L 21/205 H01L 21/265 - 21/268 G02F 1/1368 ────────────────────────────────────────────────── 7 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI H01L 29/78 626C 619A (56) References JP-A-55-50663 (JP, A) JP-A-56-108231 (JP, A) JP-A-57-91517 (JP, A) JP-A-58-2073 (JP, A) JP-A-58-27364 (JP, A) JP-A-58-27364 28867 (JP, A) JP-A-58-93277 (JP, A) JP-A-58-127382 (JP, A) JP-A-58-192379 (JP, A) JP-A-58-197775 (JP, A) JP-A-58-206121 (JP, A) JP-A-59-35423 (JP, A) JP-A-59-75670 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/20 H01L 21/205 H01L 21/265-21/268 G02F 1/1368

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.有機フィルム上に形成された絶縁ゲート型電界効果
半導体装置を有した液晶表示パネルであって、 前記絶縁ゲート型電界効果半導体装置は、ソース領域、ドレイン領域およびチャネル形成領域を含
み、前記チャネル形成領域を除いて強紫外光によって結
晶化を助長した非単結晶半導体層と、 前記チャネル形成領域に整合した位置に形成されたゲー
ト電極と、 前記チャネル形成領域と前記ゲート電極の間に形成され
たゲート絶縁膜と、を有しており、 前記チャネル形成領域は、酸素濃度、窒素濃度および炭
素濃度がそれぞれ5×1018cm-3以下であり、前記チ
ャネル形成領域、前記ソース領域、前記ドレイン領域、
前記ゲート電極および前記ゲート絶縁膜の上方には、前
記有機フィルムを全面にコートした樹脂層が設けられ、 前記樹脂層の上には、リード電極が設けられ、該リード
電極は、前記樹脂層に設けられた電極穴を通じて、前記
ソース領域または前記ドレイン領域に接続されているこ
とを特徴とする液晶表示パネル。 2.請求項1において、前記ゲート絶縁膜は、窒化珪素
でなることを特徴とする液晶表示パネル。
(57) [Claims] A liquid crystal display panel having an insulated gate field effect semiconductor device formed on an organic film, wherein the insulated gate field effect semiconductor device includes a source region, a drain region, and a channel formation region.
Except for the channel forming region,
A non-single-crystal semiconductor layer that promotes crystallization, a gate electrode formed at a position aligned with the channel formation region, and a gate insulating film formed between the channel formation region and the gate electrode. The channel formation region has an oxygen concentration, a nitrogen concentration,
The element concentration is 5 × 10 18 cm −3 or less, and the channel formation region, the source region, the drain region,
Above the gate electrode and the gate insulating film, a resin layer coated with the organic film over the entire surface is provided. On the resin layer, a lead electrode is provided, and the lead electrode is provided on the resin layer. through electrode holes formed, wherein
A liquid crystal display panel connected to a source region or the drain region . 2. 2. The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein the gate insulating film is made of silicon nitride.
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