JP3948034B2 - Semiconductor device, manufacturing method thereof, and active matrix substrate - Google Patents

Semiconductor device, manufacturing method thereof, and active matrix substrate Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は異なる導電型薄膜トランジスタ(以下TFTと略省する。)やTFTと容量素子とを備えるアクティブマトリクス基板等の半導体装置、及びその製造方法に関するもので有る。更に詳しくはこれら半導体装置の製造工程を簡略化しながら、TFTの電気的特性を最適化する為の技術に関するもので有る。
【0002】
【従来の技術】
TFTを用いた半導体装置としては液晶表示装置の駆動回路内蔵型のアクティブマトリクス基板などが有る。アクティブマトリクス基板では、図29に、その左側領域から右側領域に向かって駆動回路部及び画素領域を模式的に示す様に、P型の駆動回路用TFT30″、N型の駆動回路用TFT20″、及びN型の画素用TFT10″が同一の絶縁基板2の上に形成されて居る。ここで、各TFTをセルフアライン構造で形成すると、図30にN型のTFTのオン・オフリーク電流特性を実線L1で示し、P型のTFTのオン・オフリーク電流特性を点線L2で示す様に、オフリーク電流が大きいと云う問題点が有る。この様にオフリーク電流の大きなTFTを画素用TFTとして用いると、表示むらなどの原因となりやすい。また駆動回路用TFTでも、オフリーク電流が大きいと、無駄な電力消費や誤動作の原因となりやすい。さらにセルフアライン構造のTFTでは、図31(a)にN型のTFTに於ける耐電圧特性を実線L23で示し、図31(b)にP型のTFTに於ける耐電圧特性を実線L24で示すとおり、TFTのソース・ドレイン間の耐電圧が十分でない為、チャネル長を長めに設定せざるを得ない。
【0003】
そこで図29に示すアクティブマトリクス基板では、各TFTをLDD構造にして有る。(本願ではこれをLDD TFTと略称する事も有る。)このアクティブマトリクス基板に構成されているTFTはいずれも、ソース・ドレイン領域11、12、21、22、31、32の内ゲート電極15、25、35の端部と対峙する部分が低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221、311、321になって居る。この為、図32にN型のTFTのオン・オフリーク電流特性を実線L3で示し、P型のTFTのオン・オフリーク電流特性を点線L4で示す様に、オフリーク電流が小さい。従って、表示むらやフリッカなどの発生を防止すると共に、誤動作や無駄な電力消費を抑える事が出来る。又LDD構造のTFTは、図31(a)にN型のTFTに於ける耐電圧特性を実線L21で示し、図31(b)にP型のTFTに於ける耐電圧特性を実線L22で示す様に、ソース・ドレイン間耐電圧が高いので、チャネル長を短く出来ると云う利点が有る。
【0004】
一方、アクティブマトリクス基板に上述した半導体装置を適用する場合、液晶セルに於ける電荷の保持特性を向上する為に、同一の絶縁基板2上に保持容量40″を形成する場合もある(図29参照)。従来この保持容量40″は、シリコン膜を導電化した低濃度N型シリコン膜を下層側電極部40gとして有して居る。ここで、下層側電極部40gの表面側には、TFTのゲート絶縁膜14、24、34と同時に形成されたシリコン酸化膜を誘電体膜44として形成して有る。誘電体膜44の表面側には、TFTのゲート電極15、25、35と同時形成された専用の容量ラインの一部または前段の信号線の一部を上層側電極部45として形成して有る。
【0005】
かかる構造のアクティブマトリクス基板1″は、従来、以下の方法で製造されて居る。
【0006】
まず、図33(a)に示す様に、絶縁基板2の表面に形成した島状のシリコン膜10a、20a、30a、40aに対して、ゲート絶縁膜14、24、34、及び誘電体膜44を形成した後、約1×1012cm-2のドーズ量でボロンイオンを打ち込む。チャネルドープを行なう為で有る(1回目の不純物導入工程)。その結果、各シリコン膜10a、20a、30a、40aは低濃度P型となる。これは薄膜トランジスタの閾値電圧(Vth)を調整する為に行われる。(本願ではこれをチャンネル・ドープ、C/Dと省略する事も有る。)
次に、図33(b)に示す様に、各TFTの形成領域をレジストマスク151で覆う(1回目のマスク形成工程)。続いて、約3×1014cm-2のドーズ量でリンイオンを打ち込んで、シリコン膜40aをN型に反転させて保持容量40″を形成する為の下層側電極部40gとする(2回目の不純物導入工程)。
【0007】
次に、図33(c)に示す様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極部45を形成し、保持容量40″を形成した後、N型の画素用TFT10″及びN型の駆動回路用TFT20″の形成領域をレジストマスク152で覆う(2回目のマスク形成工程)。続いて、約2×1013cm-2のドーズ量でボロンイオンを打ち込んで、不純物濃度が約2.1×1018cm-3の低濃度P型のソース・ドレイン領域31、32を形成する(3回目の不純物導入工程)。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域33となる。
【0008】
次に、図33(d)に示す様に、P型の駆動回路用TFT30″の形成領域をレジストマスク153で覆う(3回目のマスク形成工程)。続いて、約1×1013cm-2のドーズ量でリンイオンを打ち込んで、不純物濃度が約0.9×1018cm-3の低濃度N型のソース・ドレイン領域11、12、21、22を形成する(4回目の不純物導入工程)。
【0009】
次に、図33(e)に示す様に、N型の画素用TFT10″の形成領域、N型の駆動回路用TFT20″の形成領域、及び保持容量40″に加えて、ゲート電極35をも広めに覆うレジストマスク154を形成する(4回目のマスク形成工程)。続いて、約1×1015cm-2のドーズ量でボロンイオンを打ち込んで、不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域312、322を形成する(5回目の不純物導入工程)。この結果、低濃度P型のソース・ドレイン領域31、32の内、レジストマスク154で覆われていた部分はそのまま不純物濃度が約2.1×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域311、321となる。この様にして、P型の駆動回路用TFT30″を形成する。
【0010】
次に、図33(f)に示す様に、P型の駆動回路用TFT30″の形成領域に加えて、ゲート電極15、25をも広めに覆うレジストマスク155を形成する(5回目のマスク形成工程)。続いて、約1×1015cm-2のドーズ量でリンイオンを打ち込んで、不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222を形成する(6回目の不純物導入工程)。低濃度N型のソース・ドレイン領域11、12、21、22の内、レジストマスク155で覆われていた部分はそのまま不純物濃度が約0.9×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221となる。この様にしてN型の画素用TFT10″及びN型の駆動回路用TFT20″を形成する。
【0011】
以降図29に示す様に層間絶縁膜4を形成した後、活性化の為のアニールを行い、しかる後にコンタクトホールを形成してソース・ドレイン電極16、17、26、27、36、37を形成すればアクティブマトリクス基板1″が完成する。斯様に従来はドナー又はアクセプター不純物を半導体膜に添加する為だけに5回のマスク形成工程(レジストマスク151〜155の形成)と6回の不純物導入工程とが行われて居た。但し保持容量40″を形成しないのであれば、ドナー又はアクセプター不純物を半導体膜に添加する為だけに4回のマスク形成工程(レジストマスク152〜155の形成)と、5回の不純物導入工程が行われる事に成る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらアクティブマトリクス基板の製造コストはマスク形成工程の数と、不純物導入工程の数とに大きく支配される為、従来の様にTFTの最適化を図ろうとすると製造工程数が大幅に増えてしまうと云う問題点が有る。例えば図33(a)〜(f)を参照して説明した製造方法の様にLDD TFTにてCMOS構成を成し、保持容量40″も形成する場合には、ドナー又はアクセプター不純物を半導体膜に添加する為だけに5回のマスク形成工程と6回の不純物導入工程とが必要に成って居る。これが故アクティブマトリクス基板の製造コストが著しく増大するとの問題点が認められる。この問題点はアクティブマトリクス基板に限らず、導電型の異なるTFTを有するその他の半導体装置やTFTと容量素子の双方を有するその他の半導体装置でも同様に存在する。
【0013】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は駆動回路内蔵のアクティブマトリクス基板の様に少なくともTFTとこのTFTと導電型の異なるTFTを備えた半導体装置に於いて、半導体装置の製造工程を簡略化しながら、TFTの電気特性を最適化し、高性能回路とされた半導体装置とその製造方法、及びアクティブマトリクス基板を提供する事に有る。
【0014】
【課題を解決する為の手段】
上記課題を解決する為、本発明では半導体装置を以下の様に構成する。以下に説明する各発明はいずれも最小限の製造工程数によって、各TFTの電気的特性を向上させた半導体装置やその製造方法を共通の目的と課題とするが、それらを更に分類すれば、第1群に係る発明と第2群に係る発明とに大別される。
【0015】
第1群に係る発明は同一基板上に第一導電型及び第二導電型のTFTを有する半導体装置、及びそれを適応した液晶表示装置用等のアクティブマトリクス基板、並びにこれらの半導体装置の製造方法に関する発明で有る。
【0016】
これに対して第2群に係る発明は同一基板上にTFTと容量素子を有する半導体装置、及びそれを適応した液晶表示装置用等のアクティブマトリクス基板に関する発明、及びこれらの半導体装置の製造方法に関する発明で有る。
【0017】
(第1群に係わる発明)
第1群の一例に係わる発明は、第一ゲート電極に第一ゲート絶縁膜を介して対峙する第一チャネル領域と第一導電型高濃度ソース・ドレイン領域を備える第一導電型薄膜トランジスタと、第二ゲート電極に第二ゲート絶縁膜を介して対峙する第二チャネル領域と第二導電型高濃度ソース・ドレイン領域を備える第二導電型薄膜トランジスタ、とを有する半導体装置に於いて、該第一導電型薄膜トランジスタは該第一導電型高濃度ソース・ドレイン領域と該第一チャネル領域の間に第一導電型低濃度ソース・ドレイン領域を具備するLDD構造を成し、該第一チャネル領域は極低濃度の第二導電型不純物を含み、該第二導電型薄膜トランジスタは該第二導電型高濃度ソース・ドレイン領域と該第二チャネル領域の間に該第二チャネル領域と同じ不純物濃度を有するオフセット領域を具備するオフセット構造を成し、該第二チャネル領域は極低濃度の第二導電型不純物を含んで居る事を特徴とする。
【0018】
この様に構成すると、いずれのTFTもゲート電極の端部に対峙する部分が低濃度領域で有る為オフ電流が小さい。又TFTのソース・ドレイン間に於ける耐電圧が高いのでチャネル長を短く出来る。従ってオン電流が増加し、更にトランジスタ容量を低減出来るので、高速動作が可能になると云う利点も有る。更に第二導電型の駆動回路用TFTに於いて、ゲート電極の端部に対峙する低濃度領域はチャネル領域と同じ不純物濃度を有するオフセット領域として形成して有る。従って総てのTFTをLDD構造で製造する場合よりもマスク形成工程及び不純物導入工程を其々1回分ずつ少なくする事が出来る。又極低濃度で導入された第二導電型不純物はチャネル内ではVthを調整し、オフセット領域では低濃度多数キャリアーとして作用する。斯くして最小限の製造工程数にて各TFTの電気的特性を最適化した半導体装置を実現されるので有る。
【0019】
また、前記第一導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をVDS1、ゲート電圧をVGS1、ソース・ドレイン電流をIDS1とし、前記第二導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をVDS2、ゲート電圧をVGS2、ソース・ドレイン電流をIDS2とした時に|VDS1|=|VDS2|、且つVGS1=VGS2=0の条件下にてIDS2>IDS1と成る様に、前記第二チャネル領域と前記オフセット領域の第二導電型不純物濃度が定められて居る事を特徴とする。
【0020】
この様に構成すると、オフセット領域の寄生抵抗に起因する第二導電型TFTのオン電流の減少を最小とし、第一導電型TFTと第二導電型TFTのオン電流やトランジスタ容量を略同等とする事が可能と成る。従ってこうしたTFTにてCMOS回路を構成した場合、回路は高速で動作し、誤動作も生じにくい。又同時に回路の構成やレイアウトも簡略化される。(第一導電型TFTと第二導電型TFTのサイズやディメンジョンを同一とし得る為。)
また、前記第一導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をVDS1、ゲート電圧をVGS1、ソース・ドレイン電流をIDS1とし、前記第二導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をVDS2、ゲート電圧をVGS2、ソース・ドレイン電流をIDS2とした時に|VDS1|=|VDS2|、且つVGS1=VGS2の条件下にてIDS2=IDS1と成る時のゲート電圧が0Vから前記第一導電型薄膜トランジスタがオン状態と成る方向にシフトして居る様に、前記第二チャネル領域と前記オフセット領域の第二導電型不純物濃度が定められて居る事を特徴とする。
【0021】
この様に構成すると、第二導電型TFTのチャネル領域及びオフセット領域に於ける第二導電型の不純物濃度を最適化するだけで、オフセット構造である第二導電型のTFTを弱いデプレーション・モードとし、LDD構造で有る第一導電型のTFTを弱いエンハンス・モードとする事が出来る。こうしてオフセット領域の寄生抵抗に起因する第二導電型TFTのオン電流の減少を最小とし、第一導電型TFTと第二導電型TFTのオン電流やトランジスタ容量を略同等とする事が可能と成る。従ってこうしたTFTにてCMOS回路を構成した場合、回路は高速で動作し、誤動作も生じにくい。又同時に回路の構成やレイアウトも簡略化される。(第一導電型TFTと第二導電型TFTのサイズやディメンジョンを同一とし得る為。)
また、前記第一チャネル領域が含有する第二導電型不純物濃度と、前記第二チャネル領域が含む第二導電型不純物濃度と、前記オフセット領域が含む第二導電型不純物濃度が総て等しい事を特徴とする。
【0022】
即ち第二導電型TFTのチャネル領域に第二導電型不純物を導入する際に第一導電型のTFTのチャネル領域にも第二導電型不純物を導入し、同時にオフセット領域にも第二導電型不純物を導入出来る。それ故工程数を削減出来る。
【0023】
また、第一導電型と第二導電型とは互いに逆導電型で有る事を意味し、第一導電型をN型とした場合には第二導電型はP型で有る。逆に第一導電型をP型として場合には第二導電型はN型で有る。
【0024】
斯様な半導体装置を適応した液晶表示装置用のアクティブマトリクス基板では、前記第一導電型及び前記第二導電型薄膜トランジスタは駆動回路に於いてCMOS回路を構成し、前記第一導電型及び第二導電型薄膜トランジスタの内の一方の薄膜トランジスタは画素領域に於いて画素用薄膜トランジスタを構成する。
【0025】
また、第1群発明の上記一例に係わる半導体装置の製造においては、前記第一チャネル領域と前記第二チャネル領域と前記オフセット領域を形成する為に第二導電型不純物を極低濃度にて半導体膜に導入する極低濃度第二導電型不純物導入工程と、前記第一ゲート電極と前記第二ゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、前記第一導電型低濃度ソース・ドレイン領域を形成する為に第一導電型不純物を低濃度にて半導体膜に導入する低濃度第一導電型不純物導入工程と、前記第一導電型高濃度ソース・ドレイン領域を形成する為に第一導電型不純物を高濃度にて半導体膜に導入する高濃度第一導電型不純物導入工程と、前記第二導電型高濃度ソース・ドレイン領域を形成する為に第二導電型不純物を高濃度にて半導体膜に導入する高濃度第二導電型不純物導入工程とを有し、該極低濃度第二導電型不純物導入工程は該ゲート電極形成工程前に行われ、該低濃度第一導電型不純物導入工程は該ゲート電極形成後に行われる事を特徴とする。
【0026】
また、前記極低濃度第二導電型不純物導入工程では、前記第一導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をV DS1 、ゲート電圧をV GS1 、ソース・ドレイン電流をI DS1 とし、前記第二導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をV DS2 、ゲート電圧をV GS2 、ソース・ドレイン電流をI DS2 とした時に|V DS1 |=|V DS2 |、且つV GS1 =V GS2 =0の条件下にてI DS2 >I DS1 と成る様に、または|V DS1 |=|V DS2 |、且つV GS1 =V GS2 の条件下にてI DS2 =I DS1 と成る時のゲート電圧が0Vから前記第一導電型薄膜トランジスタがオン状態と成る方向にシフトして居る様に、前記第二チャネル領域と前記オフセット領域の第二導電型不純物濃度が定められることを特徴とする。
また、極低濃度第二導電型不純物導入工程は第二導電型不純物を極低濃度含むドープト半導体膜を成膜する工程として行い、この工程を行なった後に半導体膜表面にゲート絶縁膜を形成する事が有る。
【0027】
また、極低濃度第二導電型不純物導入工程はこの工程を行なう以前に形成した半導体膜に対して第二導電型不純物を低濃度にて導入する工程として行い、この工程を行なった後に半導体膜表面にゲート絶縁膜を形成する事が有る。
【0028】
また、極低濃度第二導電型不純物導入工程はこの工程を行なう以前に形成した半導体膜に対してその表面に形成したゲート絶縁膜を介して第二導電型不純物を極低濃度にて導入する工程として行う事が有る。
【0029】
第1群の第2例に係わる発明は、第一ゲート電極に第一ゲート絶縁膜を介して対峙する第一チャネル領域と第一導電型高濃度ソース・ドレイン領域を備える第一導電型薄膜トランジスタと、第二ゲート電極に第二ゲート絶縁膜を介して対峙する第二チャネル領域と第二導電型高濃度ソース・ドレイン領域を備える第二導電型薄膜トランジスタ、とを有する半導体装置に於いて、該第一導電型薄膜トランジスタは該第一導電型高濃度ソース・ドレイン領域と該第一チャネル領域の間に第一導電型低濃度ソース・ドレイン領域を具備するLDD構造を成し、該第一チャネル領域は極低濃度の第一導電型不純物を含み、該第二導電型薄膜トランジスタは該第二導電型高濃度ソース・ドレイン領域と該第二チャネル領域の間に該第二チャネル領域と同じ不純物濃度を有するオフセット領域を具備するオフセット構造を成し、該第二チャネル領域は極低濃度の第一導電型不純物を含んで居る事を特徴とする。
【0030】
この様に構成すると、いずれのTFTもゲート電極の端部に対峙する部分が低濃度領域で有る為オフ電流が小さい。又TFTのソース・ドレイン間に於ける耐電圧が高いのでチャネル長を短く出来る。従ってオン電流が増加し、更にトランジスタ容量を低減出来るので、高速動作が可能になると云う利点も有る。更に第二導電型の駆動回路用TFTに於いて、ゲート電極の端部に対峙する低濃度領域はチャネル領域と同じ不純物濃度を有するオフセット領域として形成して有る。従って総てのTFTをLDD構造で製造する場合よりもマスク形成工程及び不純物導入工程を其々1回分ずつ少なくする事が出来る。又極低濃度で導入された第一導電型不純物はチャネル内ではVthを調整し、オフセット領域では低濃度多数キャリアーとして作用する。斯くして最小限の製造工程数にて各TFTの電気的特性を最適化した半導体装置を実現されるので有る。
【0031】
また、前記第一導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をVDS1、ゲート電圧をVGS1、ソース・ドレイン電流をIDS1とし、前記第二導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をVDS2、ゲート電圧をVGS2、ソース・ドレイン電流をIDS2とした時に|VDS1|=|VDS2|、且つVGS1=VGS2=0の条件下にてIDS2>IDS1と成る様に、前記第二チャネル領域と前記オフセット領域の第一導電型不純物濃度が定められて居る事を特徴とする。
【0032】
この様に構成すると、オフセット領域の寄生抵抗に起因する第二導電型TFTのオン電流の減少を最小とし、第一導電型TFTと第二導電型TFTのオン電流やトランジスタ容量を略同等とする事が可能と成る。従ってこうしたTFTにてCMOS回路を構成した場合、回路は高速で動作し、誤動作も生じにくい。又同時に回路の構成やレイアウトも簡略化される。(第一導電型TFTと第二導電型TFTのサイズやディメンジョンを同一とし得る為。)
また、前記第一導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をVDS1、ゲート電圧をVGS1、ソース・ドレイン電流をIDS1とし、前記第二導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をVDS2、ゲート電圧をVGS2、ソース・ドレイン電流をIDS2とした時に|VDS1|=|VDS2|、且つVGS1=VGS2の条件下にてIDS2=IDS1と成る時のゲート電圧が0Vから前記第一導電型薄膜トランジスタがオン状態と成る方向にシフトして居る様に、前記第二チャネル領域と前記オフセット領域の第一導電型不純物濃度が定められて居る事を特徴とする。
【0033】
この様に構成すると、第二導電型TFTのチャネル領域及びオフセット領域に於ける第一導電型の不純物濃度を最適化するだけで、オフセット構造である第二導電型のTFTを弱いデプレーション・モードとし、LDD構造で有る第一導電型のTFTを弱いエンハンス・モードとする事が出来る。こうしてオフセット領域の寄生抵抗に起因する第二導電型TFTのオン電流の減少を最小とし、第一導電型TFTと第二導電型TFTのオン電流やトランジスタ容量を略同等とする事が可能と成る。従ってこうしたTFTにてCMOS回路を構成した場合、回路は高速で動作し、誤動作も生じにくい。又同時に回路の構成やレイアウトも簡略化される。(第一導電型TFTと第二導電型TFTのサイズやディメンジョンを同一とし得る為。)
また、前記第一チャネル領域が含有する第一導電型不純物濃度と、前記第二チャネル領域が含む第一導電型不純物濃度と、前記オフセット領域が含む第一導電型不純物濃度が総て等しい事を特徴とする。
【0034】
即ち第二導電型TFTのチャネル領域に第一導電型不純物を導入する際に第一導電型のTFTのチャネル領域にも第一導電型不純物を導入し、同時にオフセット領域にも第一導電型不純物を導入出来る。それ故工程数を削減出来る。
【0035】
また、第一導電型と第二導電型とは互いに逆導電型で有る事を意味し、第一導電型をN型とした場合には第二導電型はP型で有る。逆に第一導電型をP型として場合には第二導電型はN型で有る。
【0036】
斯様な半導体装置を適応した液晶表示装置用のアクティブマトリクス基板では、前記第一導電型及び前記第二導電型薄膜トランジスタは駆動回路に於いてCMOS回路を構成し、前記第一導電型及び第二導電型薄膜トランジスタの内の一方の薄膜トランジスタは画素領域に於いて画素用薄膜トランジスタを構成する。
【0037】
第1群の第2例に係わる半導体装置の製造方法は、前記第一チャネル領域と前記第二チャネル領域と前記オフセット領域を形成する為に第一導電型不純物を極低濃度にて半導体膜に導入する極低濃度第一導電型不純物導入工程と、前記第一ゲート電極と前記第二ゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、前記第一導電型低濃度ソース・ドレイン領域を形成する為に第一導電型不純物を低濃度にて半導体膜に導入する低濃度第一導電型不純物導入工程と、前記第一導電型高濃度ソース・ドレイン領域を形成する為に第一導電型不純物を高濃度にて半導体膜に導入する高濃度第一導電型不純物導入工程と、前記第二導電型高濃度ソース・ドレイン領域を形成する為に第二導電型不純物を高濃度にて半導体膜に導入する高濃度第二導電型不純物導入工程とを有し、該極低濃度第一導電型不純物導入工程は該ゲート電極形成工程前に行われ、該低濃度第一導電型不純物導入工程は該ゲート電極形成後に行われる事を特徴とする。
【0038】
また、前記極低濃度第一導電型不純物導入工程では、前記第一導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をVDS1、ゲート電圧をVGS1、ソース・ドレイン電流をIDS1とし、前記第二導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をVDS2、ゲート電圧をVGS2、ソース・ドレイン電流をIDS2とした時に|VDS1|=|VDS2|、且つVGS1=VGS2=0の条件下にてIDS2>IDS1と成る様に、または|VDS1|=|VDS2|、且つVGS1=VGS2の条件下にてIDS2=IDS1と成る時のゲート電圧が0Vから前記第一導電型薄膜トランジスタがオン状態と成る方向にシフトして居る様に、前記第二チャネル領域と前記オフセット領域の第一導電型不純物濃度が定められ不純物の導入が行われることを特徴とする。
また、極低濃度第一導電型不純物導入工程は第一導電型不純物を極低濃度含むドープト半導体膜を成膜する工程として行い、この工程を行なった後に半導体膜表面にゲート絶縁膜を形成する事が有る。
【0039】
また、極低濃度第一導電型不純物導入工程はこの工程を行なう以前に形成した半導体膜に対して第一導電型不純物を低濃度にて導入する工程として行い、この工程を行なった後に半導体膜表面にゲート絶縁膜を形成する事が有る。
【0040】
また、極低濃度第一導電型不純物導入工程はこの工程を行なう以前に形成した半導体膜に対してその表面に形成したゲート絶縁膜を介して第一導電型不純物を極低濃度にて導入する工程として行う事が有る。
【0041】
また、第1群の第3例に係わる発明は第一ゲート電極に第一ゲート絶縁膜を介して対峙する第一チャネル領域と第一導電型高濃度ソース・ドレイン領域を備える第一導電型薄膜トランジスタと、第二ゲート電極に第二ゲート絶縁膜を介して対峙する第二チャネル領域と第二導電型高濃度ソース・ドレイン領域を備える第二導電型薄膜トランジスタ、とを有する半導体装置に於いて、該第一導電型薄膜トランジスタは該第一導電型高濃度ソース・ドレイン領域と該第一チャネル領域の間に第一導電型低濃度ソース・ドレイン領域を具備するLDD構造を成し、該第一チャネル領域は略真性で有り、該第二導電型薄膜トランジスタは該第二導電型高濃度ソース・ドレイン領域と該第二チャネル領域の間に該第二チャネル領域と同じ不純物濃度を有するオフセット領域を具備するオフセット構造を成し、該第二チャネル領域は略真性で有る事を特徴とする。
【0042】
この様に構成すると、いずれのTFTもゲート電極の端部に対峙する部分が低濃度領域で有る為オフ電流が小さい。又TFTのソース・ドレイン間に於ける耐電圧が高いのでチャネル長を短く出来る。従ってオン電流が増加し、更にトランジスタ容量を低減出来るので、高速動作が可能になると云う利点も有る。更に第二導電型の駆動回路用TFTに於いて、ゲート電極の端部に対峙する半導体はチャネル領域と同じ不純物濃度を有するオフセット領域として形成して有る。従って総てのTFTをLDD構造で製造する場合よりもマスク形成工程を一回、不純物導入工程を2回少なくする事が出来る。斯くして最小限の製造工程数にて各TFTの電気的特性を最適化した半導体装置を実現されるので有る。
【0043】
また、第一導電型と第二導電型とは互いに逆導電型で有る事を意味し、第一導電型をN型とした場合には第二導電型はP型で有る。逆に第一導電型をP型として場合には第二導電型はN型で有る。
【0044】
斯様な半導体装置を適応した液晶表示装置用のアクティブマトリクス基板では、前記第一導電型及び前記第二導電型薄膜トランジスタは駆動回路に於いてCMOS回路を構成し、前記第一導電型及び第二導電型薄膜トランジスタの内の一方の薄膜トランジスタは画素領域に於いて画素用薄膜トランジスタを構成する。
【0045】
本発明の第2群の一例に係る発明は、ゲート電極にゲート絶縁膜を介して対峙するチャネル領域と該チャネル領域に接続するソース・ドレイン領域を備える薄膜トランジスタ、及び誘電体膜を介して対向する第一電極部と第二電極部から成る容量素子とを有する半導体装置に於いて、前記薄膜トランジスタはソース・ドレイン領域がゲート電極の端部にゲート絶縁膜を介して対峙する低濃度ソース・ドレイン領域及び該低濃度ソース・ドレイン領域に隣接する高濃度ソース・ドレイン領域を具備するLDD構造を成し、前記第一電極部は前記低濃度ソース・ドレイン領域と導電型が同じで該導電型の不純物濃度が同等の同一の半導体膜から構成されている事を特徴とする。
【0046】
この様な構成にすると、低濃度ソース・ドレイン領域と第一電極部を同時に作成する事が可能と化し、LDD TFTの利点を活かして尚、少ない工程数で斯様な半導体装置が製造される。
【0047】
本は発明の第2の群第2例に係わる発明は、ゲート電極にゲート絶縁膜を介して対峙するチャネル領域と該チャネル領域に接続するソース・ドレイン領域を備える薄膜トランジスタ、及び誘電体膜を介して対向する第一電極部と第二電極部から成る容量素子とを有する半導体装置に於いて、前記薄膜トランジスタはソース・ドレイン領域がゲート電極の端部にゲート絶縁膜を介して対峙する低濃度ソース・ドレイン領域及び該低濃度ソース・ドレイン領域に隣接する高濃度ソース・ドレイン領域を具備するLDD構造を成し、前記第一電極部は前記高濃度ソース・ドレイン領域と導電型が同じで該導電型の不純物濃度が同等の同一の半導体膜から構成されている事を特徴とする。
【0048】
この様な構成にすると、高濃度ソース・ドレイン領域と第一電極部を同時に作成する事が可能と化し、LDD TFTの利点を活かして尚、少ない工程数で斯様な半導体装置が製造される。更に低濃度ソース・ドレイン領域をゲート電極に対して自己整合的に作成する事が可能と成り、寄生容量の少ない良好なTFTが得られる。
【0049】
本発明の第2群の第3例に係わる発明は、ゲート電極にゲート絶縁膜を介して対峙するチャネル領域とドナー不純物又はアクセプター不純物を高濃度に含むソース・ドレイン領域を備える薄膜トランジスタ、及び誘電体膜を介して対向する第一電極部と第二電極部から成る容量素子とを有する半導体装置に於いて、前記薄膜トランジスタは該ソース・ドレイン領域端部と該チャンネル領域端部の間に該チャンネル領域と同等の不純物濃度を有するオフセット領域を備え、前記第一電極部は前記高濃度ソース・ドレイン領域と導電型が同じで該導電型の不純物濃度が同等の同一の半導体膜から構成されている事を特徴とする。
【0050】
この様な構成にすると、高濃度ソース・ドレイン領域と第一電極部を同時に作成する事が可能と化し、オフセット TFTの利点を活かして尚、少ない工程数で斯様な半導体装置が製造される。更に低濃度ソース・ドレイン領域をゲート電極に対して自己整合的に作成する事が可能と成り、寄生容量の少ない良好なTFTが得られる。
【0051】
本発明の第2群の第4例に係わる発明は、ゲート電極にゲート絶縁膜を介して対峙するチャネル領域と該チャネル領域に接続するソース・ドレイン領域を備える第一導電型及び第二導電型薄膜トランジスタと、誘電体膜を介して対向する第一電極部と第二電極部から成る容量素子とを有する半導体装置に於いて、前記第一導電型及び第二導電型薄膜トランジスタはソース・ドレイン領域がゲート電極の端部にゲート絶縁膜を介して対峙する低濃度ソース・ドレイン領域と該低濃度ソース・ドレイン領域に隣接する高濃度ソース・ドレイン領域とを備えるLDD構造を成し、前記第一電極部は前記第一導電型及び第二導電型薄膜トランジスタの前記低濃度ソース・ドレイン領域と導電型が同じで該導電型の不純物濃度が同等の同一の半導体膜から構成されている事を特徴とする。
【0052】
この様な構成にすると、低濃度ソース・ドレイン領域と第一電極部を同時に作成する事が可能と化し、LDD CMOS TFTの利点を活かして尚、少ない工程数で斯様な半導体装置が製造される。
【0053】
本発明の第2群第5例に係わる発明は、ゲート電極にゲート絶縁膜を介して対峙するチャネル領域と該チャネル領域に接続するソース・ドレイン領域を備える第一導電型及び第二導電型薄膜トランジスタと、誘電体膜を介して対向する第一電極部と第二電極部から成る容量素子とを有する半導体装置に於いて、前記第一導電型及び第二導電型薄膜トランジスタはソース・ドレイン領域がゲート電極の端部にゲート絶縁膜を介して対峙する低濃度ソース・ドレイン領域と該低濃度ソース・ドレイン領域に隣接する高濃度ソース・ドレイン領域とを備えるLDD構造を成し、前記第一電極部は前記第一導電型及び第二導電型薄膜トランジスタの前記高濃度ソース・ドレイン領域と導電型が同じで該導電型の不純物濃度が同等の同一の半導体膜から構成されている事を特徴とする。
【0054】
この様な構成にすると、高濃度ソース・ドレイン領域と第一電極部を同時に作成する事が可能と化し、LDD CMOS TFTの利点を活かして尚、少ない工程数で斯様な半導体装置が製造される。更に低濃度ソース・ドレイン領域をゲート電極に対して自己整合的に作成する事が可能と成り、寄生容量の少ない良好なTFTが得られる。
【0055】
また、前記第一電極部は前記第一導電型薄膜トランジスタの低濃度ソース・ドレイン領域が有する第一導電型不純物と同量の第一導電型不純物を含有する半導体膜から構成され、該第一導電型薄膜トランジスタの低濃度ソース・ドレイン領域は第一導電型不純物と共に該第一導電型不純物量よりも少なく、且つ前記第二導電型薄膜トランジスタの低濃度ソース・ドレイン領域と同量の第二導電型不純物を含む事を特徴とする。
【0056】
この様な構成にすると、LDD CMOS TFTの利点を活かして尚、フォト工程をさらに一工程減らす事が出来、より少ない工程数で斯様な半導体装置が製造される。
【0057】
また、前記第一電極部は前記第二導電型薄膜トランジスタの低濃度ソース・ドレイン領域が有する第二導電型不純物と同量の第二導電型不純物を含有する半導体膜から構成され、前記第一導電型薄膜トランジスタの低濃度ソース・ドレイン領域は第一導電型不純物と共に該第一導電型不純物量よりも少なく、且つ前記第二導電型薄膜トランジスタの低濃度ソース・ドレイン領域と同量の第二導電型不純物を含む事を特徴とする。
【0058】
この様な構成にすると、LDD CMOS TFTの利点を活かして尚、フォト工程をさらに一工程減らす事が出来、より少ない工程数で斯様な半導体装置が製造される。
【0059】
また、前記第一電極部は前記第一導電型薄膜トランジスタの高濃度ソース・ドレイン領域が有する第一導電型不純物と同量の第一導電型不純物を含有する半導体膜から構成され、該第一導電型薄膜トランジスタの低濃度ソース・ドレイン領域は第一導電型不純物と共に該第一導電型不純物量よりも少なく、且つ前記第二導電型薄膜トランジスタの低濃度ソース・ドレイン領域と同量の第二導電型不純物を含む事を特徴とする。
【0060】
この様な構成にすると、LDD CMOS TFTの利点を活かして尚、フォト工程をさらに一工程減らす事が出来、より少ない工程数で斯様な半導体装置が製造される。
【0061】
また、前記第一電極部は前記第二導電型薄膜トランジスタの高濃度ソース・ドレイン領域が有する第二導電型不純物と同量の第二導電型不純物を含有する半導体膜から構成され、前記第一導電型薄膜トランジスタの低濃度ソース・ドレイン領域は第一導電型不純物と共に該第一導電型不純物量よりも少なく、且つ前記第二導電型薄膜トランジスタの低濃度ソース・ドレイン領域と同量の第二導電型不純物を含む事を特徴とする。
【0062】
この様な構成にすると、LDD CMOS TFTの利点を活かして尚、フォト工程をさらに一工程減らす事が出来、より少ない工程数で斯様な半導体装置が製造される。
【0063】
本発明の第2群の第6例に係わる発明はゲート電極にゲート絶縁膜を介して対峙するチャネル領域と第一導電型不純物を高濃度に含む高濃度第一導電型ソース・ドレイン領域を備える第一導電型薄膜トランジスタと、ゲート電極にゲート絶縁膜を介して対峙するチャネル領域と第二導電型不純物を高濃度に含む高濃度第二導電型ソース・ドレイン領域を備える第二導電型薄膜トランジスタと、誘電体膜を介して対向する第一電極部と第二電極部から成る容量素子、とを有する半導体装置に於いて、前記第一導電型薄膜トランジスタは前記高濃度第一導電型ソース・ドレイン領域端部と前記チャンネル領域端部の間に低濃度第一導電型ソース・ドレイン領域を具備するLDD構造を成し、前記第二導電型薄膜トランジスタは前記高濃度第二導電型ソース・ドレイン領域端部と前記チャンネル領域端部の間に該チャンネル領域と同等の不純物濃度を有するオフセット領域を備え、前記第一電極部は前記第一導電型薄膜トランジスタの低濃度第一導電型ソース・ドレイン領域と同量の第一導電型不純物を含む半導体膜から構成されている事を特徴とする。
【0064】
この様な構成にすると、LDD TFTとオフセットTFTの利点を活かして尚、フォト工程をさらに一工程減らす事が出来、より少ない工程数で斯様な半導体装置が製造される。
【0065】
本発明の第2群第7例に係わる発明は、ゲート電極にゲート絶縁膜を介して対峙するチャネル領域と第一導電型不純物を高濃度に含む高濃度第一導電型ソース・ドレイン領域を備える第一導電型薄膜トランジスタと、ゲート電極にゲート絶縁膜を介して対峙するチャネル領域と第二導電型不純物を高濃度に含む高濃度第二導電型ソース・ドレイン領域を備える第二導電型薄膜トランジスタと、誘電体膜を介して対向する第一電極部と第二電極部から成る容量素子とを有する半導体装置に於いて、前記第一導電型薄膜トランジスタは前記高濃度第一導電型ソース・ドレイン領域端部と前記チャンネル領域端部の間に低濃度第一導電型ソース・ドレイン領域を具備するLDD構造を成し、前記第二導電型薄膜トランジスタは前記高濃度第二導電型ソース・ドレイン領域端部と前記チャンネル領域端部の間に該チャンネル領域と同等の不純物濃度を有するオフセット領域を備え、前記第一電極部は前記第一導電型薄膜トランジスタの高濃度第一導電型ソース・ドレイン領域と同量の第一導電型不純物を含む半導体膜から構成されている事を特徴とする。
【0066】
この様な構成にすると、LDD TFTとオフセットTFTの利点を活かして尚、フォト工程をさらに一工程減らす事が出来、より少ない工程数で斯様な半導体装置が製造される。
【0067】
本発明第2群第8例に係る発明は、ゲート電極にゲート絶縁膜を介して対峙するチャネル領域と第一導電型不純物を高濃度に含む高濃度第一導電型ソース・ドレイン領域を備える第一導電型薄膜トランジスタと、ゲート電極にゲート絶縁膜を介して対峙するチャネル領域と第二導電型不純物を高濃度に含む高濃度第二導電型ソース・ドレイン領域を備える第二導電型薄膜トランジスタと、誘電体膜を介して対向する第一電極部と第二電極部から成る容量素子とを有する半導体装置に於いて、前記第一導電型薄膜トランジスタは前記高濃度第一導電型ソース・ドレイン領域端部と前記チャンネル領域端部の間に低濃度第一導電型ソース・ドレイン領域を具備するLDD構造を成し、前記第二導電型薄膜トランジスタは前記高濃度第二導電型ソース・ドレイン領域端部と前記チャンネル領域端部の間に該チャンネル領域と同等の不純物濃度を有するオフセット領域を備え、前記第一電極部は前記第二導電型薄膜トランジスタの高濃度第二導電型ソース・ドレイン領域と同量の第二導電型不純物を含む半導体膜から構成されている事を特徴とする。
【0068】
この様な構成にすると、LDD TFTとオフセットTFTの利点を活かして尚、フォト工程をさらに一工程減らす事が出来、より少ない工程数で斯様な半導体装置が製造される。
【0069】
また、第2群のいずれかに記載の半導体装置を用いたアクティブマトリクス基板であって、前記第一導電型及び前記第二導電型薄膜トランジスタは駆動回路部に於いてCMOS回路を構成し、前記第一導電型及び第二導電型薄膜トランジスタの内の少なくとも一方の薄膜トランジスタは画素領域に於いて画素用薄膜トランジスタを構成し、前記容量素子は前記画素領域に於いて液晶セルに対する保持容量を構成している事を特徴とする。
【0070】
第2群に係わる半導体装置を製造する方法としては、以下に掲げる各種例がある。例えば、ゲート電極とゲート絶縁膜とチャネル領域と該チャネル領域に低濃度ソース・ドレイン領域を介して導電接続する高濃度ソース・ドレイン領域とを具備するLDD型薄膜トランジスタと、誘電体膜を介して対向する第一電極部と第二電極部から成る容量素子を有する半導体装置の製造方法に於いて、少なくとも該チャンネル領域と該低濃度ソース・ドレイン領域と該第一電極部を構成する半導体膜を形成する第一工程と、該半導体膜の一部に低濃度にてドナー又はアクセプターと成る不純物を導入して該低濃度ソース・ドレイン領域と該第一電極部を形成する第二工程と、該第二工程終了後にゲート電極と第二電極部を形成する第三工程とを含む事を特徴とする。
【0071】
また、ゲート電極とゲート絶縁膜とチャネル領域と該チャネル領域に低濃度ソース・ドレイン領域を介して導電接続する高濃度ソース・ドレイン領域とを具備するLDD型薄膜トランジスタと、誘電体膜を介して対向する第一電極部と第二電極部から成る容量素子を有する半導体装置の製造方法に於いて、少なくとも該チャンネル領域と該高濃度ソース・ドレイン領域と該第一電極部を構成する半導体膜を形成する第一工程と、該半導体膜の一部に高濃度にてドナー又はアクセプターと成る不純物を導入して該高濃度ソース・ドレイン領域と該第一電極部を形成する第二工程と、該第二工程終了後にゲート電極と第二電極部を形成する第三工程とを含む事を特徴とする。
【0072】
また、ゲート電極とゲート絶縁膜とチャネル領域と該チャネル領域と同量の不純物を含むオフセット領域と該オフセット領域を介して該チャネル領域に導電接続する高濃度ソース・ドレイン領域とを具備するオフセット型薄膜トランジスタと、誘電体膜を介して対向する第一電極部と第二電極部から成る容量素子を有する半導体装置の製造方法に於いて、少なくとも該チャンネル領域と該高濃度ソース・ドレイン領域と該第一電極部を構成する半導体膜を形成する第一工程と、該半導体膜の一部に高濃度にてドナー又はアクセプターと成る不純物を導入して該高濃度ソース・ドレイン領域と該第一電極部を形成する第二工程と、該第二工程終了後にゲート電極と第二電極部を形成する第三工程とを含む事を特徴とする。
【0073】
また、ゲート電極とゲート絶縁膜とチャネル領域と該チャネル領域に低濃度第一導電型ソース・ドレイン領域を介して導電接続する高濃度第一導電型ソース・ドレイン領域とを具備するLDD型第一導電型薄膜トランジスタと、ゲート電極とゲート絶縁膜とチャネル領域と該チャネル領域に低濃度第二導電型ソース・ドレイン領域を介して導電接続する高濃度第二導電型ソース・ドレイン領域とを具備するLDD型第二導電型薄膜トランジスタと、誘電体膜を介して対向する第一電極部と第二電極部から成る容量素子を有する半導体装置の製造方法に於いて、少なくとも該LDD型第一導電型薄膜トランジスタのチャンネル領域と低濃度第一導電型ソース・ドレイン領域と、該LDD型第二導電型薄膜トランジスタのチャンネル領域と、該第一電極部を構成する半導体膜を形成する第一工程と、該半導体膜の一部に低濃度にて第一導電型不純物を導入して該低濃度第一導電型ソース・ドレイン領域と該第一電極部を形成する第二工程と、該第二工程終了後にゲート電極と第二電極部を形成する第三工程とを含む事を特徴とする。
【0074】
また、ゲート電極とゲート絶縁膜とチャネル領域と該チャネル領域に低濃度第一導電型ソース・ドレイン領域を介して導電接続する高濃度第一導電型ソース・ドレイン領域とを具備するLDD型第一導電型薄膜トランジスタと、ゲート電極とゲート絶縁膜とチャネル領域と該チャネル領域に低濃度第二導電型ソース・ドレイン領域を介して導電接続する高濃度第二導電型ソース・ドレイン領域とを具備するLDD型第二導電型薄膜トランジスタと、誘電体膜を介して対向する第一電極部と第二電極部から成る容量素子を有する半導体装置の製造方法に於いて、少なくとも該LDD型第一導電型薄膜トランジスタのチャンネル領域と高濃度第一導電型ソース・ドレイン領域と、該LDD型第二導電型薄膜トランジスタのチャンネル領域と、該第一電極部を構成する半導体膜を形成する第一工程と、該半導体膜の一部に高濃度にて第一導電型不純物を導入して該高濃度第一導電型ソース・ドレイン領域と該第一電極部を形成する第二工程と、該第二工程終了後にゲート電極と第二電極部を形成する第三工程とを含む事を特徴とする。
【0075】
上記いずれかの第2群に係わる製造方法においては、前記LDD型第一導電型薄膜トランジスタの低濃度第一導電型ソース・ドレイン領域を形成する為に第一導電型不純物を低濃度にて該半導体膜に導入する低濃度第一導電型不純物導入工程、又は前記LDD型第二導電型薄膜トランジスタの低濃度第二導電型ソース・ドレイン領域を形成する為に第二導電型不純物を低濃度にて該半導体膜に導入する低濃度第二導電型不純物導入工程の一方の低濃度不純物導入工程をマスクを形成せずに行い、該第一導電型不純物と該第二導電型不純物の双方の不純物が導入される領域の導電型及び実質的な不純物濃度については、該第一導電型不純物と該第二導電型不純物の導入量の差によって規定する事を特徴とする
【0076】
また、ゲート電極とゲート絶縁膜と第一チャネル領域と該第一チャネル領域に低濃度第一導電型ソース・ドレイン領域を介して導電接続する高濃度第一導電型ソース・ドレイン領域とを具備するLDD型第一導電型薄膜トランジスタと、ゲート電極とゲート絶縁膜と第二チャネル領域と高濃度第二導電型ソース・ドレイン領域、及び該第二チャネル領域端と該高濃度第二導電型ソース・ドレイン領域端との間に該第二チャネル領域と同じ不純物濃度を有するオフセット領域を具備するオフセット型第二導電型薄膜トランジスタと、誘電体膜を介して対向する第一電極部と第二電極部から成る容量素子、とを有する半導体装置の製造方法に於いて、少なくとも該第一チャンネル領域と該低濃度第一導電型ソース・ドレイン領域と該第二チャンネル領域と該第一電極部を構成する半導体膜を形成する第一工程と、該半導体膜の一部に低濃度にて第一導電型不純物を導入して該低濃度第一導電型ソース・ドレイン領域と該第一電極部を形成する第二工程と、該第二工程終了後にゲート電極と第二電極部を形成する第三工程とを含む事を特徴とする。
【0077】
また、ゲート電極とゲート絶縁膜と第一チャネル領域と該第一チャネル領域に低濃度第一導電型ソース・ドレイン領域を介して導電接続する高濃度第一導電型ソース・ドレイン領域とを具備するLDD型第一導電型薄膜トランジスタと、ゲート電極とゲート絶縁膜と第二チャネル領域と高濃度第二導電型ソース・ドレイン領域、及び該第二チャネル領域端と該高濃度第二導電型ソース・ドレイン領域端との間に該第二チャネル領域と同じ不純物濃度を有するオフセット領域を具備するオフセット型第二導電型薄膜トランジスタと、誘電体膜を介して対向する第一電極部と第二電極部から成る容量素子、とを有する半導体装置の製造方法に於いて、少なくとも該第一チャンネル領域と該高濃度第一導電型ソース・ドレイン領域と該第二チャンネル領域と該第一電極部を構成する半導体膜を形成する第一工程と、該半導体膜の一部に高濃度にて第一導電型不純物を導入して該高濃度第一導電型ソース・ドレイン領域と該第一電極部を形成する第二工程と、該第二工程終了後にゲート電極と第二電極部を形成する第三工程とを含む事を特徴とする。
【0078】
また、ゲート電極とゲート絶縁膜と第一チャネル領域と該第一チャネル領域に低濃度第一導電型ソース・ドレイン領域を介して導電接続する高濃度第一導電型ソース・ドレイン領域とを具備するLDD型第一導電型薄膜トランジスタと、ゲート電極とゲート絶縁膜と第二チャネル領域と高濃度第二導電型ソース・ドレイン領域、及び該第二チャネル領域端と該高濃度第二導電型ソース・ドレイン領域端との間に該第二チャネル領域と同じ不純物濃度を有するオフセット領域を具備するオフセット型第二導電型薄膜トランジスタと、誘電体膜を介して対向する第一電極部と第二電極部から成る容量素子、とを有する半導体装置の製造方法に於いて、少なくとも該第一チャンネル領域と該第二チャンネル領域と該高濃度第二導電型ソース・ドレイン領域と該第一電極部を構成する半導体膜を形成する第一工程と、該半導体膜の一部に高濃度にて第二導電型不純物を導入して該高濃度第二導電型ソース・ドレイン領域と該第一電極部を形成する第二工程と、該第二工程終了後にゲート電極と第二電極部を形成する第三工程とを含む事を特徴とする。
【0079】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施例を説明する。尚以下に説明するいずれの実施例も本発明に係る半導体装置を液晶表示装置に於ける駆動回路内蔵型のアクティブマトリクス基板に適用した例で説明する。但し本発明の半導体装置はアクティブマトリクス基板の他にもLSIやセラミック基板上に構成された半導体装置にも適用出来る。又以下に説明するいずれのアクティブマトリクス基板もTFT等の基本的な構造が図29に示したアクティブマトリクス基板と略同じで有る為、以下の説明では対応する機能を有する部分には同じ符号を付して有る。又本例では第一導電型をN型とし、第二導電型をP型として説明して有るが、無論第一導電型をP型とし、第二導電型をN型としても良い。
【0080】
各実施例はいずれも最小限の製造工程数によって、各TFTの電気的特性を向上させた半導体装置とその製造方法を開示するもので有るが、それらを分類するとすると、実施例1乃至2のグループと実施例3乃至16のグループに大別出来る。
【0081】
実施例1乃至2は、本発明の第1群に係る発明に対応する。即ち同一基板上に第一導電型及び第二導電型のTFTを有する構成をベースとして居る。これに対して実施例3乃至16は第2群に係る発明に対応する。即ち同一基板上にTFTと容量素子とを有する構成をベースとして居る。
【0082】
[実施例1]
(アクテティブマトリクス基板の構成)
図1は、本発明に係る半導体装置を液晶表示装置に於ける駆動回路内蔵型のアクティブマトリクス基板に適用した時の構造を模式的に示す断面図で有る。
【0083】
図1に於いて、アクティブマトリクス基板1の基体たる絶縁基板2の表面側には3つタイプのTFTが形成され、その内、右側に表されているのは第一導電型の画素用TFT10(第一導電型TFT)で有り、中央に表されているのは第一導電型の駆動回路用TFT20(第一導電型TFT)で有り、左側に表されているのは第二導電型の駆動回路用TFT30′(第二導電型TFT)で有る。これらのTFTの内、第一導電型の駆動回路用TFT20と第二導電型の駆動回路用TFT30′は、CMOS回路として駆動回路のインバータなどを構成して居る。即ち図1に示すアクティブマトリクス基板1は、第一導電型のTFTと第二導電型のTFTとを有する半導体装置となって居る。
【0084】
図2(a)に示す様に、液晶表示装置は、そのアクティブマトリクス基板上に信号線90及び走査線91で区画形成された画素領域を有し、そこには、画素用TFT92を介して画像信号が入力される液晶セルの液晶容量94が存在する。又信号線90に対しては、シフトレジスタ84、レベルシフタ85、ビデオライン87、アナログスイッチ86を備えるデータドライバ部82がアクティブマトリクス基板上に形成されて居る。走査線91に対しては、シフトレジスタ88及びレベルシフタ89を備える走査ドライバ部83がアクティブマトリクス基板上に形成されて居る。尚画素領域には前段の走査線との間に保持容量40も形成されて居る。ここで、駆動回路用のTFTは、シフトレジスタをはじめ、レベルシフタやアナログスイッチなどに用いられているが、シフトレジスタを例に説明する。シフトレジスタ84、88では、図2(b)に2段のインバータを示す様に、第一導電型のTFTn1、n2と、第二導電型のTFTp1、p2とによって其々CMOS回路が構成されて居る。これらのTFTの内、第一導電型のTFTn1、n2は、図1に示す第一導電型の駆動回路用TFT20に対応し、第二導電型のTFTp1、p2は、図1に示す第二導電型の駆動回路用TFT30′に対応し、画素用TFT92は、図1に示す第一導電型の画素用TFT10に対応する。
【0085】
再び、図1に於いて、第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20は、ソース・ドレイン領域11、12、21、22の間にチャネルを形成する為のチャネル領域13、23を有し、これらのチャネル領域13、23は、低濃度の第二導電型不純物(本例では、P型導電性を示すホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)などのアクセプター不純物)を含んで居る。又第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20は、ゲート電極15、25の端部に対してゲート絶縁膜14、24を介して対峙する第一導電型の低濃度ソース・ドレイン領域111121、211、221と、ソース・ドレイン電極16、17、26、27が電気的に接続された第一導電型の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222とを有して居る。本例では、第一導電型TFTとして、N型TFTを用いて説明している為、ソース・ドレイン領域に含まれるN型不純物は、N型導電性を示すリン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)等で有る。
【0086】
一方、第二導電型の駆動回路用TFT30′は、低濃度の第二導電型不純物を含むチャネル領域33と、このチャネル領域と同じ不純物濃度をもってゲート電極35の端部に対してゲート絶縁膜34を介して対峙するオフセット領域311′、321′と、ソース・ドレイン電極36、37が電気的に接続された第二導電型の高濃度ソース・ドレイン領域312、322とを有して居る。
【0087】
両導電型のTFTのチャネル領域13、23、33、及びソース・ドレイン領域11、12、21、22、31、32は、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)等の半導体膜からなる。半導体膜の種類としては、これら四族元素単体からなっている膜の他に、シリコン・ゲルマニウム(Six Ge1-x ;0<x<1)、シリコン・カーバイト(Six1-x ;0<x<1)、ゲルマニウム・カーバイト(Gex1-x ;0<x<1)等の四族元素複合体やガリウム・ヒ素(GaAs)、インジウム・アンチモン(InSb)等の三族元素と五族元素との複合体、さらには、カドミウム・セレン(CdSe)等の二族元素と五族元素との複合体も可能で有る。又これら半導体の物理的状態は、単結晶状態、多結晶状態、微結晶状態、混晶状態、非晶質状態などが可能で有る。本例では、多結晶状態にあるシリコン膜(poly−Si膜)を半導体膜として用いて居る。
【0088】
この様に構成したアクティブマトリクス基板1に於いて、チャネル領域13、23、33は、いずれも低濃度のボロンイオンによってチャネルドープされている為、不純物濃度が約1×1016cm-3から約5×1017cm-3程度の低濃度第二導電型領域で有る。
【0089】
本発明の駆動回路部に於いては、CMOS回路を多数段に接続した場合でも、オフセット型またはLDD構造のTFTを採用している為、ゲート電極−ソース・ドレイン領域間に於ける寄生容量が小さくなり、それ故、高速動作が可能で有る。更にトランジスタサイズを小さくする事(チャネル長を短くする事)により、オン電流は増大する。これに伴い、ゲート−チャネル間のトランジスタ容量も小さくなり、きわめて高速な動作が実現される。しかも、後述するとおり、チャネルドープと同じ工程に於いて、ソース・ドレイン領域に低濃度領域を形成する為の不純物を導入するので、アクティブマトリクス基板1の製造工程数を減らす事が出来ると云う利点も有る。
【0090】
尚本例では、第二導電型の不純物によってチャネルドープしたが、第一導電型の不純物をチャネルドープした場合でも、高速動作と製造工程数の削減とを図る事が出来る。
【0091】
又第一導電型の画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び第二導電型の駆動回路用TFT30′は、チャネル領域13、23、33の表面側に対して、ゲート絶縁膜14、24、34(厚さが約1200オングストロームのシリコン酸化膜)を介して対峙するゲート電極15、25、35を有し、各TFT間では、チャネル領域13、23、33の長さや幅などを同一寸法にして、トランジスタ容量のバランスなどを確保してもよい。
【0092】
アクティブマトリクス基板1に於いて、ソース・ドレイン領域11、12、21、22は、ゲート電極15、25の端部に対してゲート絶縁膜14、24を介して対峙する部分に第一導電型の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221を備えており、第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20は、LDD構造になって居る。
【0093】
これに対して、ソース・ドレイン領域31、32は、ゲート電極35の端部に対してゲート絶縁膜34を介して対峙する部分がオフセット領域311′、321′で有り、このオフセット領域311′、321′は、チャネル領域33と同じく不純物濃度が約1×1016cm-3から約5×1017cm-3程度の低濃度第二導電型領域で有る。
【0094】
尚第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20のソース・ドレイン領域11、12、21、22に於いて、第一導電型の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221を除く領域は不純物濃度が約5×1019cm-3から約5×1020cm-3程度の第一導電型の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222で有り、これらの高濃度領域に対して、各TFTに対する信号線や画素電極などのソース・ドレイン電極16、17、26、27が、層間絶縁膜4のコンタクトホールを介して電気的に接続して居る。
【0095】
又第二導電型の駆動回路用TFT30′のソース・ドレイン領域31、32において、オフセット領域311′、321′に隣接する部分は不純物濃度が約5×1019cm-3から約5×1020cm-3程度の第二導電型の高濃度ソース・ドレイン領域312、322で有り、これらの高濃度領域に対して、信号線や画素電極などのソース・ドレイン電極36、37が層間絶縁膜4のコンタクトホールを介して電気的に接続して居る。
【0096】
尚本発明では、第二導電型TFTは、ソース・ドレイン領域、オフセット領域、チャネル領域の総てが同一の導電性(P型導電性)を有しており、第一導電型のTFTは、ソース・ドレイン領域とLDD領域(N型導電性)に対して、チャネル領域が逆の導電性(P型導電性)となって居る。これに対して、この反対に、第二導電型TFTでは、ソース・ドレイン領域(P型導電性)に対してオフセット領域とチャネル領域を逆の導電性(N型導電性)とし、第一導電型TFTを、ソース・ドレイン領域、LDD領域、チャネル領域の総てが同一の導電性(N型導電性)とする事も可能で有る。但し、この場合、トランジスタのオン時に第二導電型TFTのチャネル(反転して第二導電性/P型導電性)と、オフセット領域とソース・ドレイン領域(第一導電性/N型導電性)との間に弱いPN接合が出来、オフ電流を制限する事となる。
【0097】
(TFTのオン・オフ電流特性)
この様に構成したTFTのオン・オフ電流特性では、いずれのTFTにおいても、ゲート電極15、25、35の端部に対峙する部分が低濃度領域(第一導電型の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221、またはオフセット領域311′、321′)になっているので、ドレイン端に於ける電界強度が緩和されて居る。それ故、図3にLDD構造の第一導電型のTFT(第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20)のドレイン電流−ゲート電圧特性を実線L3で示し、それと比較する様に、オフセットゲート構造の第二導電型のTFT(第二導電型の駆動回路用TFT30′)のドレイン電流−ゲート電圧特性を点線L4′で示す様に、いずれのTFTも、まず、TFTのオフ電流が著しく小さい。
【0098】
又図31(a)にLDD構造の第一導電型のTFT(第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20)に於ける耐電圧特性を実線L21で示し、図31(b)にLDD構造の第二導電型のTFTに於ける耐電圧特性を実線L22で示した様に、LDD構造のTFTは、セルフアライン構造のTFTに比較して耐電圧が高いので、チャネル長を短くする事が出来る事は勿論の事、オフセットゲート構造のTFT(第二導電型の駆動回路用TFT30′)に於ける耐電圧特性は、LDD構造のTFTに於ける耐電圧特性よりさらに優れて居る。従って、第二導電型の駆動回路用TFT30′も、セルフアライン構造のTFTに比較して耐電圧が著しく高いので、チャネル長をより短くする事が出来る。それ故、トランジスタ容量を低減する事により、高速動作を実現出来る。
【0099】
尚本例では、第一導電型を第一導電型とし、第二導電型を第二導電型としたが、逆にしてもよい。即ち画素用TFTを第二導電型で構成してもよい。又第二導電型の駆動回路用TFT30′のオフセット領域311′、321′、及びチャネル領域33の不純物濃度を約1×1016cm-3から約5×1017cm-3程度としたが、かかる濃度についても、アクティブマトリクス基板1の仕様やチャネル長の寸法などに応じて最適な値に設定されるべき性質のもので有り、上記の数値に限らない。
【0100】
(TFTの製造方法)
斯様な構造のアクティブマトリクス基板1は、例えば以下の方法により製造出来る。尚以下の説明に於いて、不純物濃度はいずれも活性化アニール後の不純物濃度で表して有る。
【0101】
図4(a)に示す様に、石英基板などの絶縁基板2の表面の内、第一導電型の画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び第二導電型の駆動回路用TFT30′の形成領域に低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20a、30a及びゲート絶縁膜14、24、34を形成する。
【0102】
それには、まず、ガラス基板や石英基板などの絶縁基板2の表面に、LPCVD法またはプラズマCVD法などを用いて真性のポリシリコン膜を形成した後、ポリシリコン膜をフォトリソグラフィ法によってパターニングして、それを島状のシリコン膜10a、20a、30aにする(シリコン膜形成工程)。尚ポリシリコン膜は、アモルファスシリコン膜を形成した後、レーザアニール法または固相成長法により結晶粒を成長させて形成する場合も有る。
【0103】
次に、島状のシリコン膜10a、20a、30aに対して、熱酸化法、TEOS−CVD法、LPCVD法、プラズマCVD法、HTO法などにより、厚さが約200オングストローム程度から約1500オングストローム程度、一例として約1200オングストロームのシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜14、24、34を形成する(ゲート絶縁膜形成工程)。
【0104】
しかる後に、例えば、ゲート絶縁膜14、24、34の厚さが約1200オングストロームで、1×1017cm-3程度の不純物とする場合には、1×1012cm-2のドーズ量でボロンイオン(第二導電型不純物)を打ち込んでチャネルドープを行なう(チャネルドープ工程/低濃度第二導電型不純物導入工程/1回目の不純物導入工程)。
【0105】
その結果、島状のシリコン膜10a、20a、30aは、いずれも低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20a、30aとなる。
【0106】
次に、図4(b)に示す様に、ゲート絶縁膜14、24、34の表面に、ドープドシリコン、シリサイド膜、或いは金属薄膜などからなるゲート電極15、25、35を形成する(ゲート電極形成工程)。
【0107】
次に、第二導電型の画素用TFT30′の形成領域をレジストマスク61で覆う一方、第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20の形成領域については開放状態とする(1回目のマスク形成工程)
この状態で、第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20の形成領域に対して、第一導電型不純物、例えばリンイオンを約1.0×1013cm−2のドーズ量でイオン注入し、ゲート電極15、25に対して自己整合的に不純物濃度が約1.0×1018cm-3の低濃度のソース・ドレイン領域11、12、21、22を形成する(低濃度第一導電型不純物導入工程/2回目の不純物導入工程)。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域13、23となる。
【0108】
しかる後に、レジストマスク61を除去する。
【0109】
次に、図4(c)に示す様に、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20に加えて、第二導電型の駆動回路用TFT30′のゲート電極35をも広めに覆うレジストマスク62を形成する(2回目のマスク形成工程)。ここで、レジストマスク62の端部と、ゲート電極35の端部との距離は、0.5μm〜2.0μm程度が適して居る。
【0110】
この状態で、第二導電型の不純物、例えばボロンイオンを1.0×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(高濃度第二導電型不純物導入工程/3回目の不純物導入工程)。
【0111】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜30aには、第二導電型不純物濃度が1.0×1020cm-3の第二導電型の高濃度ソース・ドレイン領域312、322が形成される。一方、低濃度第二導電型のシリコン膜30aの内、レジストマスク62で覆われていた部分はそのまま第二導電型不純物濃度が約1.0×1017cm-3のオフセット領域311′、321′となる。勿論、チャネル領域33は第二導電型不純物濃度が約1.0×1017cm-3の低濃度第二導電型領域のままで有る。
【0112】
この様にして、第二導電型の駆動回路用TFT30′を形成する。しかる後に、レジストマスク62を除去する。
【0113】
次に、図4(d)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30′の形成領域に加えて、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20のゲート電極15、25をも広めに覆うレジストマスク63を形成する(3回目のマスク形成工程)。ここでも、レジストマスク63の端部とゲート電極15、25の端部との距離は、0.5μm〜2.0μm程度が適して居る。
【0114】
この状態で、第一導電型の不純物、例えばリンイオンを1.0×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(高濃度第一導電型不純物導入工程/4回目の不純物導入工程)。
【0115】
その結果、低濃度のソース・ドレイン領域11、12、21、22には、第一導電型不純物濃度が1.0×1020cm-3の第一導電型の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222が形成される。一方、低濃度のソース・ドレイン領域11、12、21、22の内、レジストマスク63で覆われていた部分は、そのまま第一導電型不純物濃度が約1.0×1018cm-3の第一導電型の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、222となる。勿論、チャネル領域13、23は、第二導電型不純物濃度が約1.0×1017cm-3の低濃度第二導電型領域のままで有る。
【0116】
この様にして、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20を形成する。しかる後に、レジストマスク63を除去する。
【0117】
以降、図1に示す様に、層間絶縁膜4を形成した後、活性化の為のアニールを行い、しかる後に、コンタクトホールを形成してソース・ドレイン電極16、17、26、27、36、37を形成すれば、レジストマスク61〜63を形成する為の3回のマスク形成工程と、4回の不純物導入工程によって、CMOS構造をとるTFTのソース・ドレイン領域とチャネル領域とを形成でき、アクティブマトリクス基板1を製造出来る。
【0118】
この様に、本例のアクティブマトリクス基板1の製造方法では、第二導電型の駆動回路用TFT30′に於いて、ゲート電極35に対峙する部分を低濃度領域とするにあたって、LDD構造ではなく、チャネルと同一導電型で同一濃度を有するオフセットゲート構造にして居る。この為、図33(a)〜(e)を参照して説明した従来の製造方法に比較して、マスク形成工程及び不純物導入工程のいずれについても1回ずつ少ない。即ち本例では、低濃度第二導電型不純物導入工程を、ゲート電極形成工程を行なう以前に、各TFTのチャネル領域に対するチャネルドープと同時に行なう為、総てのTFTをLDD構造で製造する場合よりも不純物導入工程を1回分少なくする事が出来る。又低濃度第2導電型不純物導入工程は、あくまでチャネルドープと同時に行ない、この工程で形成した低濃度第二導電型領域の内、第一導電型のソース・ドレイン領域となるべき領域には、より高濃度の第一導電型の不純物を導入する。従って、低濃度第二導電型不純物導入工程では、マスクを必要としないので、総てのTFTをLDD構造で製造する場合よりもマスク形成工程も1回分少なくする事が出来る。それ故、最小限の製造工程数によって、画素領域及び駆動回路部のTFTの電気的特性を向上する事が出来る。
【0119】
(TFTの別の製造方法)
又本例のアクティブマトリクス基板1は、以下に説明する方法でも製造出来る。
【0120】
図5(a)に示す様に、ガラス基板や石英基板などの絶縁基板2の表面のうち、画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び第二導電型の駆動回路用TFT30′の形成領域に低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20a、30aおよびゲート絶縁膜14、24、34を形成する。
【0121】
それには、まず、石英基板などの絶縁基板2の表面に、LPCVD法またはプラズマCVD法などを用いて真性のポリシリコン膜を形成した後、ポリシリコン膜をフォトリソグラフィ法によってパターニングして、それを島状のシリコン膜10a、20a、30aにする(シリコン膜形成工程)。
【0122】
次に、島状のシリコン膜10a、20a、30aに対して、熱酸化法、TEOS−CVD法、LPCVD法、プラズマCVD法、HTO法などにより、厚さが200オングストローム程度から約1500オングストローム程度、一例として約1200オングストロームのシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜14、24、34を形成する(ゲート絶縁膜形成工程)。
【0123】
しかる後に、1×1012cm-2のドーズ量でボロンイオン(第二導電型不純物)を打ち込んで、チャネルドープを行なう(チャネルドープ工程/低濃度第二導電型不純物導入工程/1回目の不純物導入工程)。
【0124】
その結果、島状のシリコン膜10a、20a、30aは、いずれも低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20a、30aとなる。
【0125】
次に、図5(b)に示す様に、ゲート絶縁膜14、24、34の表面に、ドープドシリコン、シリサイド膜、或いは金属薄膜などからなるゲート電極15、25、35を形成する(ゲート電極形成工程)。
【0126】
以上の工程は、図4(a)〜(d)を参照して説明した製造方法と同様で有る。
【0127】
次に、第二導電型の駆動回路用TFT30′の形成領域に加えて、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20のゲート電極15、25をも広めに覆うレジストマスク71を形成する(1回目のマスク形成工程)。ここでも、レジストマスク71の端部と、ゲート電極15、25の端部との距離は、0.5μm〜2.0μm程度が適して居る。
【0128】
この状態で、第一導電型の不純物、例えばリンイオンを1.0×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(高濃度第一導電型不純物導入工程/2回目の不純物導入工程)。
【0129】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20aには、第一導電型不純物濃度が1.0×1020cm-3の第一導電型の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222が形成される。一方、低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20aのうち、レジストマスク71で覆われていた部分は、第二導電型不純物濃度が約1.0×1017cm-3の低濃度第二導電型領域のままで有る。
【0130】
しかる後に、レジストマスク71を除去する。
【0131】
次に、図5(c)に示す様に、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20に加えて、第二導電型の駆動回路用TFT30′のゲート電極35をも広めに覆うレジストマスク72を形成する(2回目のマスク形成工程)。ここで、レジストマスク72の端部と、ゲート電極35の端部との距離は、0.5μm〜2.0μm程度が適して居る。
【0132】
この状態で、例えばボロンイオンを1.0×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(高濃度第二導電型不純物導入工程/3回目の不純物導入工程)。その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜30aには、第二導電型不純物濃度が1.0×1020cm-3の第二導電型の高濃度ソース・ドレイン領域312、322が形成される。一方、低濃度第二導電型のシリコン膜30aの内、レジストマスク72で覆われていた部分は、そのまま第二導電型不純物濃度が約1.0×1017cm-3のオフセット領域311′、321′となる。勿論、チャネル領域33は、第二導電型不純物濃度が約1.0×1017cm-3の低濃度第二導電型領域のままで有る。
【0133】
この様にして、第二導電型の駆動回路用TFT30′を形成する。しかる後に、レジストマスク72を除去する。
【0134】
次に、第二導電型の画素用TFT30′の形成領域をレジストマスク73で覆う一方、第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20の形成領域については開放状態とする(3回目のマスク形成工程)。この状態で、第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20の形成領域に対して、例えばリンイオンを約1.0×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(低濃度第一導電型不純物導入工程/4回目の不純物導入工程)。
【0135】
その結果、ソース・ドレイン領域10、20には、ゲート電極15、25に対して自己整合的に第一導電型不純物濃度が約1.0×1018cm-3の第一導電型の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221が形成される。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域13、23となる。
【0136】
この様にして、第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20を形成する。しかる後に、レジストマスク73を除去する。
【0137】
以降、図1に示す様に、層間絶縁膜4を形成した後、活性化の為のアニールを行い、しかる後に、コンタクトホールを形成してソース・ドレイン電極16、17、26、27、36、37を形成すれば、レジストマスク71〜73を形成する為の3回のマスク形成工程と、4回の不純物導入工程によって、CMOS構造をとるTFTのソース・ドレイン領域とチャネル領域とを形成でき、アクティブマトリクス基板1を製造出来る。
【0138】
斯様な製造方法でも、第二導電型の駆動回路用TFT30′に於いて、ゲート電極35に対峙する部分を低濃度領域とするにあたり、LDD構造ではなく、チャネルと同一導電型で同一濃度を有するオフセットゲート構造にして居る。この為、図33(a)〜(e)を参照して説明した従来の製造方法に比較して、マスク形成工程及び不純物導入工程のいずれについても1回ずつ少ない。それ故、最小限の製造工程数によって、画素領域及び駆動回路部のTFTの電気的特性を向上する事が出来る。
【0139】
[実施例2]
本例では、各TFTへのチャネルドープ条件を最適化する事によって、第一導電型のTFTと第二導電型のTFTとの間に於けるオン電流バランスを向上する発明に関するもので有り、その基本的な構造及び製造方法は、実施例1と概ね同様で有る為、基本的な構造については図1を参照して簡単に説明すると共に、その製造方法については説明を省略する。
【0140】
本例に於いても、図1に示す様に、第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20は、ソース・ドレイン領域11、12、21、22の間にチャネルを形成する為のチャネル領域13、23を有し、これらのチャネル領域13、23は、低濃度の第二導電型不純物(本例では、P型導電性を示すホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)などのアクセプター不純物)を含んで居る。第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20は、ゲート電極15、25の端部に対してゲート絶縁膜14、24を介して対峙する第一導電型の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、121、122と、ソース・ドレイン電極16、17、26、27が電気的に接続された第一導電型の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222とを有して居る。本例では、第一導電型TFTとして、N型TFTを用いて説明している為、ソース・ドレイン領域に含まれる第一導電型不純物は、N型導電性を示すリン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)等で有る。
【0141】
一方、第二導電型の駆動回路用TFT30′は、低濃度の第二導電型不純物を含むチャネル領域33と、このチャネル領域と同じ不純物濃度をもってゲート電極35の端部に対してゲート絶縁膜34を介して対峙するオフセット領域311′、321′と、ソース・ドレイン電極36、37が電気的に接続された第二導電型の高濃度ソース・ドレイン領域312、322とを有して居る。
【0142】
この様に構成したアクティブマトリクス基板1に於いて、チャネル領域13、23、33は、実施例1と同様、いずれも低濃度のボロンイオンによってチャネルドープされ、低濃度第二導電型領域で有るが、その不純物濃度は、以下の説明する条件を満たす様に設定され、例えば、約5×1016cm-3〜約1×1018cm-3で有る。通常、オフセット構造を有する第二導電型の駆動回路用TFT30′は、LDD構造を有する第一導電型の駆動回路用TFT20に比較してオン電流がやや小さくなる傾向に有る。その主なる理由は、オフセット構造とLDD構造の比抵抗の相違にあり、しかも、第二導電型を第二導電型、第一導電型を第一導電型とした場合には、更に正孔の移動度が電子の移動度に比して小さい事も起因して居る。
【0143】
そこで、本例では、チャネルドープされる不純物量を多めに設定する事によって、第二導電型(第二導電型で有る)の駆動回路用TFT30′を弱いデプレーション・モードとし、第一導電型(第一導電型で有る)の駆動回路用TFT20を弱いエンハンス・モードとする。それにより、第二導電型の駆動回路用TFT30′のオフセット領域311′、312′は、実質的には抵抗の小さなLDD領域となる。しかも、オン状態(例えば、第二導電型の駆動回路用TFT30′では、ソース・ドレイン電圧VDS=−5V、ゲート電圧VGS=−10V、第一導電型の駆動回路用TFT20では、ソース・ドレイン電圧VDS=+5V、ゲート電圧VGS=+10Vの状態)に於けるオン電流のレベルを両導電型のTFTの間でそろえる事が可能となる。
【0144】
即ち図6に示す様に、第一導電型のTFT(第一導電型の画素用TFT10、および第一導電型の駆動回路用TFT20)のドレイン電流−ゲート電圧特性を実線L5で示し、第二導電型のTFT(第二導電型の駆動回路用TFT30′)のドレイン電流−ゲート電圧特性を点線L6で示し、第一導電型のTFT(第一導電型の駆動回路用TFT20)のソース・ドレイン電圧をVDS1 、ゲート電圧をVGS1 、ソース・ドレイン電流をIDS1 とし、第二導電型のTFT(第二導電型の駆動回路用TFT30′)のソース・ドレイン電圧をVDS2 、ゲート電圧をVGS2 、ソース・ドレイン電流をIDS2 とした時、|VDS1 |=|VDS2 |、VGS1 =VGS2 =0の条件下で、IDS2 >IDS1 と成る様に、第二導電型のTFT(第二導電型の駆動回路用TFT30′)のオフセット領域311′、321′、及び各TFTのチャネル領域13、23、33に於ける第二導電型不純物濃度を設定して有る。
【0145】
言い換えれば、|VDS1 |=|VDS2 |の条件下で、第一導電型のTFTのソース・ドレイン電流IDS1 を表す実線L5と、第二導電型のTFTのソース・ドレイン電流IDS2 を表す点線L6との交点R(VGS1 =VGS2 でIDS1 =IDS2 )に対応するゲート電圧の値は、第一導電型の駆動回路用TFT20に於いて、ソース・ドレイン電流IDS1 のオン領域側に相当するゲート電圧領域(第二導電型の駆動回路用TFT30′に於いて、ソース・ドレイン電流IDS2 のオフ領域側に相当するゲート電圧領域)、即ち正のゲート電圧領域に有る。
【0146】
尚図6には、参考までに、図3に示した実施例1に係る第一導電型のTFT(第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20)のドレイン電流−ゲート電圧特性を一点鎖線L3で示し、実施例1に第二導電型のTFT(第二導電型の駆動回路用TFT30′)のドレイン電流−ゲート電圧特性を一点鎖線L4′で示して有る。
【0147】
この様に、本例では、第二導電型の駆動回路用TFT30′のオフセット領域311′、312′を、実質的に抵抗の小さなLDD領域とする事によって、この部分に起因する寄生抵抗を低減して有る。又オフセット領域とLDD領域とを比較すると、LDD領域の方が抵抗値が小さいの一般的で有るが、本例では、オフセット構造の第二導電型の駆動回路用TFT30′については、弱いデプレーション・モードとし、LDD構造の第一導電型の駆動回路用TFT20については、弱いエンハンス・モードとしてある為、オフセット構造の第二導電型の駆動回路用TFT30′のオン状態に於けるゲート・バイアス値をLDD構造の第一導電型の駆動回路用TFT20のオン状態に於けるゲート・バイアス値よりも大きくとり得る。図6に示す例で説明すると、例えば、交点Rの位置をVGS=+2Vとし、オン状態を|VGS|=10Vとする。こうすると、オフセット構造の第二導電型の駆動回路用TFT30′のオン状態に於けるゲート・バイアス値は、一点鎖線L4′で表す特性では約−12Vに相当し、LDD構造の第一導電型の駆動回路用TFT20のオン状態に於けるゲート・バイアス値は、一点鎖線L3で表す特性では約+8Vに相当するので、オン電流のバランスをとる事が可能となる。又この手法では、オフセット構造の第二導電型の駆動回路用TFT30′と、LDD構造の第一導電型の駆動回路用TFT20との間に於いて、トランジスタ容量を同等にする事も可能で有る。即ち第二導電型の駆動回路用TFT30′と、第一導電型の駆動回路用TFT20との間に於けるオン電流のバランスは、チャネルドープ(オフセット領域311′、321′に於けるドープ量)によって確保している為、両TFTの間でチャネル長/チャネル幅を同等とする事によって、両TFTの間でのトランジスタ容量のバランスを確保する事が出来る。それ故、トランジスタ容量が同等で、且つ、オン電流が同等で有る為、安定に高速動作するCMOS回路を得る事が出来る。
【0148】
斯様な構成のTFTの製造方法は、実施例1と概ね同様で有る為、製造方法の説明を省略するが、各領域への不純物の導入量については、チャネルドープ量に対応して最適な値に設定される。又最適チャネルドープ量は、ゲート絶縁膜質や下地保護膜(半導体層と基板との間の保護膜)の質などにより異なる。
【0149】
[実施例1、2の変形例]
尚本例の様に、オフセット領域311′、321′を形成する事により、ゲート電極35に対峙する部分を低濃度領域とする方法であれば、シリコン膜10a、20a、30aにゲート絶縁膜14、24、34を形成した後、低濃度第二導電型シリコン膜形成工程に於いてボロンイオン(低濃度第二導電型の不純物)を打ち込む方法に代えて、シリコン膜10a、20a、30aに対してゲート絶縁膜14、24、34を形成する前に、低濃度第二導電型シリコン膜形成工程に於いてボロンイオンを打ち込み、その後に、ゲート絶縁膜14、24、34を形成してもよい。
【0150】
又真性のシリコン膜10a、20a、30aを形成した後に、低濃度第二導電型シリコン膜形成工程に於いて低濃度第二導電型の不純物を打ち込む方法に代えて、B2H6 とSiH6 との混合ガスを用いて低濃度のボロンをドープしたシリコン膜(ドープトシリコン膜/ドープト半導体膜)を低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20a、30aとしてCVD法により形成した後、それにゲート絶縁膜14、24、34を形成し、しかる後に、図4(b)〜(d)に示す工程、または図5(b)〜(d)に示す工程を行なってもよい。
【0151】
更に本例のアクティブマトリクス基板の製造方法では、いずれの場合にも、少なくとも、低濃度第二導電型不純物導入工程、ゲート電極形成工程、低濃度第一導電型不純物導入工程、高濃度第一導電型不純物導入工程、及び高濃度第2導電型不純物導入工程を行なうが、これらの工程間に於いて、その順序については、低濃度第二導電型不純物導入工程を、ゲート電極形成工程を行なう以前に各TFTのチャネル領域に対するチャネルドープと同時に行い、低濃度第一導電型不純物導入工程を、ゲート電極形成工程を行なった後にゲート電極をマスクとして行うのであれば、表1に示す条件A〜条件Tのいずれの工程順序を用いてもよい。
【0152】
【表1】

Figure 0003948034
【0153】
即ち表1には、低濃度第二導電型不純物導入工程をC/D(P- )、ゲート電極形成工程をGate、低濃度第一導電型不純物導入工程をN- 、高濃度第一導電型不純物導入工程をN+ 、及び高濃度第二導電型不純物導入工程をP+ で示してあり、その内の条件Aは、図4を参照して説明した工程順序で有り、その内の条件Cは、図5を参照して説明した工程順序で有る。
【0154】
低濃度第二導電型不純物導入工程は、低濃度第二導電型不純物を含むドープト半導体膜を成膜する工程で作成してもよい。例えば、ボロンをドープするとき、CVD炉にモノシラン(SiH4 )やジシラン(Si26 )と同時にジボラン(B26 )を導入する事によって得られる。LPCPD法でこれらドープト半導体膜を堆積する場合、ジボラン等の添加物の濃度は、0.1ppmから100ppm程度が好ましく、希釈ガスは水素、ヘリウム、窒素が適して居る。一方、PECVD法で堆積する場合は、濃度は先と同じで有るが、希釈ガスは、ヘリウム、アルゴンなどが適して居る。こうして、ドープト半導体膜を堆積した後、パターニングを施し、さらにゲート絶縁膜を半導体膜の表面に形成してもよい。
【0155】
又不純物導入方法としては、例えば、ドーパントガスから発生した全てのイオンを質量分離せずに打ち込む方法、いわゆるイオンドーピング法を用いてもよい。この方法で、例えば、第一導電型の不純物を高濃度に打ち込む場合には、PH3 を約1%〜約10%含み、残部が水素ガスやヘリウムガスからなる混合ガスを用い、この混合ガスから発生する全てのイオンを質量分離せずに打ち込む。これに対して、第一導電型の不純物を低濃度に打ち込む場合には、PH3 を約0.01%〜約1%含み、残部が水素ガス等からなる混合ガスから発生する全てのイオンを質量分離せずに打ち込んだ後、純水素ガスから発生するイオンを質量分離せずに打ち込んで、シリコン膜中の不整結合を終端化する事が好ましい。更に不純物の導入方法については、イオン注入法やイオンドーピング法の他にも、プラズマドーピング法、レーザドーピング法などを用いてもよい。
【0156】
本例のアクティブマトリクス基板1では、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20の第一導電型の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221の不純物濃度を約1.0×1018cm-3とし、第一導電型の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222の不純物濃度を約1.0×1020cm-3としたが、かかる濃度については、アクティブマトリクス基板1の仕様などに応じて最適な値に設定されるべき性質のもので有り、上記の数値に限らない。さらに又マスクの材質についてもレジストマスクに限らない。
【0157】
[実施例3]
(アクティブマトリクス基板の構成)
図7は、本例の液晶表示装置に於ける駆動回路内蔵型のアクティブマトリクス基板の構造を模式的に示す断面図、図8は、液晶表示装置の構成を模式的に示すブロック図で有る。
【0158】
図7に於いて、本例の液晶表示装置の駆動回路内蔵型のアクティブマトリクス基板では、その左側領域から右側領域に向かって駆動回路部、画素領域、及びこの画素領域内の保持容量形成領域を模式的に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30、第一導電型の駆動回路用TFT20、第一導電型の画素用TFT10、及び保持容量40が同一の絶縁基板2の上に形成されて居る。
【0159】
本例では、図8に示す様に、画素領域には前段の走査線91との間に保持容量40が形成され、この保持容量40は液晶セル(液晶容量94)での電荷の保持特性を高める機能を有して居る。この保持容量40は、画素用TFT10を形成する為のシリコン膜S1と同時形成されたシリコン膜S2を導電化したものを下層側電極部40c(第一の電極部)とし、この下層側電極部40cに対して前段の走査線91から張り出した上層側電極部45(第二の電極部)が重なった状態に有る。尚保持容量40は、各画素領域に於いて前段の走査線91との間に構成されているが、専用の容量線との間に構成される場合も有る。
【0160】
再び、図7に於いて、第一導電型の画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び第二導電型の駆動回路用TFT30は、いずれも、ソース・ドレイン領域11、12、21、22、31、32の間にチャネルを形成する為のチャネル領域13、23、33を有して居る。これらのチャネル領域13、23、33は、低濃度のボロンイオンによってチャネルドープしてある為、不純物濃度が約1×1017cm-3の低濃度第二導電型領域で有る。従って、第一導電型の駆動回路用TFT20および第二導電型の駆動回路用TFT30のスレッショルド電圧(Vth)を所定の値に設定して有る。一般に、正孔の移動度は電子の移動度に比して小さい為、従来は、第二導電型の駆動回路用TFTのオン電流が第一導電型の駆動回路用TFTのオン電流に比して著しく小さい傾向にあった。かかる問題点は、本例では、Vthを調整する事により、ほぼ解消できて居る。それ故、本例のアクティブマトリクス基板1では、CMOS回路を構成するTFT間に於けるオン電流のバランスがよい。
【0161】
第一導電型の画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び第二導電型の駆動回路用TFT30は、チャネル領域13、23、33の表面側に対して、ゲート絶縁膜14、24、34(厚さが約1200オングストロームのシリコン酸化膜)を介して対峙するゲート電極15、25、35を有する。
【0162】
この様に構成したアクティブマトリクス基板1に於いて、ソース・ドレイン領域11、12、21、22、31、32は、ゲート電極15、25、35の端部に対してゲート絶縁膜14、24、34を介して対峙する部分に低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221、311、321を有しており、いずれのTFTもLDD構造になって居る。
【0163】
尚第一導電型の画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び第二導電型の駆動回路用TFT30のソース・ドレイン領域11、12、21、22、31、32の内、低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221、311、321を除く領域は、不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222、312、322で有る。これらの高濃度領域に対して、各TFTに対する信号線や画素電極などのソース・ドレイン電極16、17、26、27、36、37が層間絶縁膜4のコンタクトホールを介して電気的に接続して居る。
【0164】
(TFTのオン・オフリーク電流特性)
この様に構成したTFTは、ゲート電極15、25、35の端部に対峙する部分が低濃度領域(低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221)で有る為、ドレイン端に於ける電界強度が緩和された状態に有る。それ故、図32に第一導電型のTFT(第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20)のドレイン電流−ゲート電圧特性を実線L3で示し、第二導電型のTFT(第二導電型の駆動回路用TFT30)のドレイン電流−ゲート電圧特性を点線L4で示す様に、TFTのオフリーク電流が著しく小さい。
【0165】
又図31(a)にLDD構造の第一導電型のTFT(第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20)に於ける耐電圧特性を実線L21で示し、図31(b)にLDD構造の第二導電型のTFTに於ける耐電圧特性を実線L22で示す様に、LDD構造のTFTは、セルフアライン構造のTFTに比較して、ソース・ドレイン間の耐電圧が高いので、チャネル長を短くする事が出来る。
【0166】
(TFTの製造方法)
斯様な構造のアクティブマトリクス基板1は、例えば以下の方法により製造出来る。尚以下の説明に於いて、不純物濃度はいずれも活性化アニール後の不純物濃度で表して有る。
【0167】
まず、TFTのVthを調整する為に、半導体膜に低濃度で不純物を導入する。即ち図9(a)に示す様に、石英基板などの絶縁基板2の表面の内、画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、第二導電型の駆動回路用TFT30、及び保持容量40の形成領域に、例えば、不純物濃度が1×1017cm-3の低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20a、30a、40a、ゲート絶縁膜14、24、34、及び誘電体膜44を同時に形成する(低濃度第二導電型シリコン膜形成工程)。
【0168】
それには、絶縁基板2の表面に、LPCVD法またはプラズマCVD法などを用いて真性のポリシリコン膜を形成した後、ポリシリコン膜をフォトリソグラフィ法によってパタニングして、それを島状のシリコン膜10a、20a、30a、40aにする(シリコン膜形成工程)。
【0169】
尚ポリシリコン膜は、アモルファスシリコン膜を形成した後、レーザアニール法または固相成長法により結晶粒を成長させて形成する場合も有る。次に、島状のシリコン膜10a、20a、30a、40aに対して、熱酸化法、TEOS−CVD法、LPCVD法、プラズマCVD法、HTO法などにより、厚さが約1200オングストロームのシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜14、24、34、及び誘電体膜44を同時に形成する(ゲート絶縁膜形成工程)。
【0170】
しかる後に、約1×1012cm-2のドーズ量でボロンイオン(第二導電型不純物/第2導電型不純物)を打ち込んでチャネルドープを行なう(チャネルドープ工程/1回目の不純物導入工程)。その結果、シリコン膜10a、20a、30a、40aは、不純物濃度が約1×1017cm-3の低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20a、30a、40aとなる。
【0171】
次に、図9(b)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30の形成領域を覆うと共に、ゲート電極15、25の形成予定領域をわずか広めに覆うレジストマスク101を形成する(1回目のマスク形成工程)。
【0172】
続いて、例えば、リンイオン(第一導電型不純物/第一導電型不純物)を約1×1014cm-2のドーズ量でイオン注入する(2回目の不純物導入工程/低濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0173】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20aの内、リンイオンが打ち込まれた領域は、導電型が反転して不純物濃度が約1×1019cm-3の低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22となる。又低濃度第二導電型のシリコン膜40aは、導電型が反転して不純物濃度が約1×1019cm−3の低濃度第一導電型の下層側電極部40c(第一の電極部)となる。又不純物が導入されなかった部分がチャネル領域13、23となる。しかる後に、レジストマスク101を除去する。
【0174】
次に、図9(c)に示す様に、ゲート絶縁膜14、24、34の表面にドープドシリコンやシリサイド膜などからなるゲート電極15、25、35を形成する。同時に、誘電体膜44の表面には上層側電極部45(第二の電極部)を形成する(ゲート電極形成工程)。この上層側電極部45は前段の信号線の一部であってもよい。この様にして、下層側電極部40cと上層側電極部45とが誘電体膜44を介して対向する保持容量40を形成する。
【0175】
次に、第一導電型の画素用TFT10の形成領域、第一導電型の駆動回路用TFT20の形成領域、及び保持容量40を覆うレジストマスク102を形成する(2回目のマスク形成工程)。
【0176】
続いて、ボロンイオンを約1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(3回目の不純物導入工程/低濃度第二導電型不純物導入工程)。
【0177】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜30aには、ゲート電極35に対して自己整合的に不純物濃度が約1.1×1018cm-3の低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32が形成される。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域33となる。しかる後に、レジストマスク102を除去する。
【0178】
次に、図9(d)に示す様に、第一導電型の画素用TFT10の形成領域、第一導電型の駆動回路用TFT20の形成領域、及び保持容量40を覆うと共に、ゲート電極35を広めに覆うレジストマスク103を形成する(3回目のマスク形成工程)。
【0179】
続いて、ボロンイオンを約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(4回目の不純物導入工程/高濃度第二導電型不純物導入工程)。
【0180】
その結果、低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32には不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域312、322が形成される。又低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32の内、レジストマスク103で覆われていた部分はそのまま不純物濃度が約1.1×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域311、321となる。
【0181】
この様にして、第二導電型の駆動回路用TFT30を形成する。しかる後に、レジストマスク103を除去する。
【0182】
次に、図9(e)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30に加えて、ゲート電極15、25をも広めに覆うレジストマスク104を形成する(4回目のマスク形成工程)。
【0183】
続いて、リンイオンを1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(5回目の不純物導入工程/高濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0184】
その結果、低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22には、不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、221、222が形成される。又低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22の内、レジストマスク104で覆われていた部分はそのまま不純物濃度が約1×1019cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221となる。
【0185】
この様にして、第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20を形成する。しかる後に、レジストマスク104を除去する。
【0186】
以降、図7に示す様に、層間絶縁膜4を形成した後、活性化の為のアニールを行い、しかる後に、コンタクトホールを形成してソース・ドレイン電極16、17、26、27、36、37を形成すれば、レジストマスク101〜104を形成する為の4回のマスク形成工程と、5回の不純物導入工程によってアクティブマトリクス基板1等の半導体装置を製造出来る。
【0187】
この様に、本例のアクティブマトリクス基板1の製造方法では、図9(b)に示した様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221を形成する為の低濃度第一導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して、下層側電極部40cを形成して居る。従って、従来の製造方法に比較してマスク形成工程の数及び不純物導入工程の数を1回ずつ減らす事が可能で有る。それ故、少ない製造工程数によってTFTと容量素子(保持容量40)を形成しながら、各TFTの電気的特性を向上する事が出来る。
【0188】
尚表2乃至表4に於いて、チャネルドープ工程を「C/D」、低濃度第1導電型不純物導入工程を「N- 」、高濃度第一導電型不純物導入工程を「N+ 」、低濃度第二導電型不純物導入工程を「P- 」、高濃度第二導電型不純物導入工程を「P+ 」、ゲート電極形成工程を「G」で略しながら工程順序を示す様に、図9(c)に示す低濃度第二導電型不純物導入工程、図9(d)に示す高濃度第二導電型不純物導入工程、及び図9(e)に示す高濃度第一導電型不純物導入工程の間でその順序を入れ換えるなど、ゲート電極15、25、35、および上層側電極45を形成する前に、低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221を形成する為の低濃度第一導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して、下層側電極部40cを形成するのであれば、いずれの工程順序であってもよい。
【0189】
【表2】
Figure 0003948034
【0190】
【表3】
Figure 0003948034
【0191】
【表4】
Figure 0003948034
【0192】
[実施例4]
本例のアクティブマトリクス基板の構造については、実施例3と同じく図7を参照して説明する。
【0193】
図7に於いて、本例のアクティブマトリクス基板1の特徴点は、実施例3に係る製造方法と同じ工程数で製造しながら、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221を保持容量40の下層側電極部40cよりも低濃度化した点に有る。
【0194】
即ち保持容量40の下層側電極部40cは、実施例3と同様、不純物濃度が約1×1019cm−3の低濃度第一導電型領域で有るが、第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221は、保持容量40の下層側電極部40cと同等量のリンイオン(不純物濃度で約1×1019cm-3のリンイオン)で有ると共に、第二導電型の駆動回路用TFT30の低濃度領域311、321と同等量のボロンイオン(不純物濃度で約1.1×1018cm-3のボロンイオン)が導入された低濃度第第一導電型領域で有る。従って、低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221の不純物濃度は、約9×1018cm-3で有る。
【0195】
斯様な構成のアクティブマトリクス基板1は、以下に説明する製造方法により製造する事が出来る。尚以下に説明する製造方法は、実施例3と共通する工程を有するので、かかる工程については簡単に説明する。
【0196】
まず、図10(a)に示す様に、絶縁基板2の表面に島状のシリコン膜10a、20a、30a、40aを形成した後(シリコン膜形成工程)、ゲート絶縁膜14、24、34、及び誘電体膜44を形成する(ゲート絶縁膜形成工程)。
【0197】
次に、1×1012cm-2のドーズ量でボロンイオンを打ち込んでチャネルドープを行なう(チャネルドープ工程/1回目の不純物導入工程)。
【0198】
次に、図10(b)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30の形成領域を覆うと共に、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20のゲート電極15、25の形成領域をわずか広めに覆うレジストマスク201を形成する(1回目のマスク形成工程)。
【0199】
続いて、リンイオンを約1×1014cm-2のドーズ量でイオン注入し(2回目の不純物導入工程/低濃度第一導電型不純物導入工程)、不純物濃度が約1×1019cm-3の低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22、および低濃度第一導電型の下層側電極部40cを形成する。
【0200】
次に、図10(c)に示す様に、ゲート電極15、25、35及び上層側電極部45を形成する(ゲート電極形成工程)。この様にして保持容量40を形成する。
【0201】
以上の各工程は、実施例3に係る製造方法と同じで有る。
【0202】
次に、保持容量40の形成領域を覆うと共に、レジストマスク201と同様、ゲート電極15、25をもわずか広めに覆うレジストマスク202を形成する(2回目のマスク形成工程)。
【0203】
続いて、ボロンイオンを約1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(3回目の不純物導入工程/低濃度第二導電型不純物導入工程)。
【0204】
その結果、シリコン膜30aには、ゲート電極35に対して自己整合的に不純物濃度が約1.1×1018cm-3の低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32が形成される。
【0205】
一方、低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22は、そこに打ち込まれたボロンイオンによって実質的に低濃度化し、低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、11、12の不純物濃度は、約9×1018cm-3となる。しかる後に、レジストマスク202を除去する。
【0206】
以降は、実施例3と同様、図10(d)に示す様に、第一導電型の画素用TFT10の形成領域、第一導電型の駆動回路用TFT20の形成領域、及び保持容量40を覆うと共に、ゲート電極35を広めに覆うレジストマスク203を形成する(3回目のマスク形成工程)。
【0207】
続いて、ボロンイオン(第二導電型不純物)を約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(4回目の不純物導入工程/高濃度第二導電型不純物導入工程)。 その結果、低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32は、不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域312、322、及び不純物濃度が約1.1×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域311、321となる。この様にして第二導電型の駆動回路用TFT30を形成する。しかる後に、レジストマスク203を除去する。
【0208】
次に、図10(e)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30に加えて、ゲート電極15、25をも広めに覆うレジストマスク204を形成する(4回目のマスク形成工程)。
【0209】
続いて、リンイオン(第一導電型不純物)を1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(5回目の不純物導入工程/高濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0210】
その結果、低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22は、不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222、及び不純物濃度が約9×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221となる。この様にして第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20を形成する。しかる後に、レジストマスク204を除去する。
【0211】
その結果、レジストマスク201〜204を形成する為の4回のマスク形成工程と、5回の不純物導入工程によって、アクティブマトリクス基板1等の半導体装置を製造出来る。
【0212】
この様に、本例のアクティブマトリクス基板1の製造方法では、図10(b)に示した様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221を形成する為の低濃度第一導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して、下層側電極部40cを形成して居る。従って、従来の製造方法に比較して、マスク形成工程の数及び不純物導入工程の数を1回ずつ減らす事が可能で有るなど、実施例3と同様な効果を奏する。
【0213】
又図10(c)に示す様に、低濃度ソース・ドレイン領域311、321を形成する為の低濃度第二導電型不純物導入工程に於いて、このとき打ち込むボロンイオンを第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20の形成領域にも打ち込んで居る。即ち低濃度ソース・ドレイン領域311、321を形成する為の低濃度第二導電型不純物導入工程を援用して、低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22の不純物濃度を変えて居る。この為、実施例3に比較して工程数を増やす事なく、保持容量40の下層側電極部40cよりも低濃度化した低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221を形成出来る。それ故、少ない工程数で、各TFTの電気的特性をさらに向上する事が出来る。
【0214】
尚実施例3と同様、表2乃至表4に示す様に、図10(c)に示す低濃度第二導電型不純物導入工程、図10(d)に示す高濃度第二導電型不純物導入工程、及び図10(e)に示す高濃度第一導電型不純物導入工程の間でその順序を入れ換えるなど、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221を形成する為の低濃度第一導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して下層側電極部40cを形成するのであれば、いずれの工程順序であってもよい。
【0215】
[実施例5]
図10(c)に於いて、低濃度ソース・ドレイン領域311、321を形成する為の低濃度第二導電型不純物導入工程を援用して、低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22の内の一方だけの不純物濃度を変えてもよい。
【0216】
例えば、本例では、実施例3、4に係る製造方法と同じ工程数で製造しながら、図7に示す第一導電型の画素用TFT10の低濃度ソース・ドレイン領域111、121の不純物濃度を第一導電型の駆動回路用TFTの低濃度ソース・ドレイン領域211、221よりも低濃度化して居る。即ち本例のアクティブマトリクス基板1に於いて、保持容量40の下層側電極部40c、及び第一導電型の駆動回路用TFTの低濃度ソース・ドレイン領域211、221は、実施例3と同様、不純物濃度が約1×1019cm-3の低濃度第一導電型領域で有るが、第一導電型の画素用TFTの低濃度ソース・ドレイン領域111、121は、保持容量40の下層側電極部40cと同等量のリンイオン(不純物濃度で約1×1019cm-3のリンイオン)とともに、第二導電型の駆動回路用TFT30の低濃度領域311、321と同等量のボロンイオン(不純物濃度で約1.1×1018cm-3のボロンイオン)が導入された低濃度第第一導電型領域で有る。従って、低濃度ソース・ドレイン領域111、121の不純物濃度は、約9×1018cm-3で有る。
【0217】
斯様な構成のアクティブマトリクス基板1を製造するにあたって、本例では、以下の製造方法を用いて居る。
【0218】
まず、図11(a)に示す様に、絶縁基板2の表面に島状のシリコン膜10a、20a、30a、40aを形成した後(シリコン膜形成工程)、ゲート絶縁膜14、24、34及び、誘電体膜44を形成する(ゲート絶縁膜形成工程)。
【0219】
しかる後に、1×1012cm-2のドーズ量でボロンイオンを打ち込んでチャネルドープを行なう(1回目の不純物導入工程)。
【0220】
次に、図11(b)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30の形成領域を覆うと共に、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20のゲート電極15、25の形成領域を広めに覆うレジストマスク301を形成する(1回目のマスク形成工程)。
【0221】
続いて、リンイオンを約1×1014cm-2のドーズ量でイオン注入し(2回目の不純物導入工程/低濃度第一導電型不純物導入工程)、不純物濃度が約1×1019cm-3の低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22、および下層側電極部40cを形成する。
【0222】
次に、図11(c)に示す様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極部45を形成する。この様にして保持容量40を形成する。
【0223】
以上の各工程は、実施例3、4に係る製造方法と同じで有る。
【0224】
次に、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び保持容量40の形成領域を覆うとともに、レジストマスク301と同様、ゲート電極15をもわずか広めに覆うレジストマスク302を形成する(2回目のマスク形成工程)。
【0225】
続いて、ボロンイオンを約1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(3回目の不純物導入工程/低濃度第二導電型不純物導入工程)。
【0226】
その結果、シリコン膜30aには、ゲート電極35に対して自己整合的に不純物濃度が約1.1×1018cm-3の低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32が形成される。又低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12は、そこに打ち込まれたボロンイオンによって実質的に低濃度化し、低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12の不純物濃度は、約9×1018cm-3となる。しかる後に、レジストマスク302を除去する。
【0227】
以降は、実施例3と同様、図11(d)に示す様に、第一導電型の画素用TFT10の形成領域、第一導電型の駆動回路用TFT20の形成領域、及び保持容量40を覆うと共に、ゲート電極35を広めに覆うレジストマスク303を形成する(3回目のマスク形成工程)。
【0228】
続いて、ボロンイオンを約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(4回目の不純物導入工程/高濃度第二導電型不純物導入工程)。
【0229】
その結果、低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32は、不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域312、322、及び不純物濃度が約1.1×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域311、321となる。この様にして、第二導電型の駆動回路用TFT30を形成する。しかる後に、レジストマスク303を除去する。
【0230】
次に、図11(e)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30に加えて、ゲート電極15、25をも広めに覆うレジストマスク304を形成する(4回目のマスク形成工程)。
【0231】
続いて、リンイオン(第一導電型不純物)を1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(5回目の不純物導入工程/高濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0232】
その結果、低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22は、不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222、不純物濃度が約9×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、及び不純物濃度が約1×1019cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域211、221となる。この様にして、第一導電型の画素用TFT10および第一導電型の駆動回路用TFT20を形成する。しかる後に、レジストマスク304を除去する。
【0233】
従って、レジストマスク301〜304を形成する為の4回のマスク形成工程と、5回の不純物導入工程によって、アクティブマトリクス基板1等の半導体装置を製造出来る。
【0234】
この様に、本例のアクティブマトリクス基板1の製造方法では実施例3、4と同様な効果を奏するのに加えて、図11(c)に示した様に、低濃度ソース・ドレイン領域311、321を形成する為の低濃度第二導電型不純物導入工程を援用して低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12の不純物濃度を変えて居る。この為、実施例3、4に比較して工程数を増やす事なく、保持容量40の下層側電極部40c、及び低濃度ソース・ドレイン領域211、221よりも低濃度化した低濃度ソース・ドレイン領域111、121を形成出来る。それ故、第一導電型の駆動回路用TFT20の低濃度ソース・ドレイン領域211、221、及び下層側電極部40cの不純物濃度をそのままにして画素用TFT10の低濃度ソース・ドレイン領域111、121を低濃度化し、駆動回路に於ける動作速度を犠牲にする事なく、画素用TFT10のオフリーク電流をさらに低減するなど、少ない工程数で、各TFTの電気的特性を領域毎に最適化する事が出来る。
【0235】
尚図11(c)に示す低濃度第二導電型不純物導入工程、図11(d)に示す高濃度第二導電型不純物導入工程、及び図11(e)に示す高濃度第一導電型不純物導入工程の間では、順序を入れ換えてもよい事は勿論で有る。
【0236】
[実施例6]
図12は、本例の液晶表示装置に於ける駆動回路内蔵型のアクティブマトリクス基板の構造を模式的に示す断面図で有る。
【0237】
図12に於いて、本例の液晶表示装置の駆動回路内蔵型のアクティブマトリクス基板1では、第一導電型の画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び第二導電型の駆動回路用TFT30′のチャネル領域13、23、33は、低濃度のボロンイオンによってチャネルドープしてある為、不純物濃度が約1×1017cm-3の低濃度第二導電型領域で有る。従って、第一導電型の画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び第二導電型の駆動回路用TFT30′のスレッショルド電圧を所定の値に設定して有る。
【0238】
この様に構成したアクティブマトリクス基板1に於いて、ソース・ドレイン領域11、12、21、22は、ゲート電極15、25の端部に対してゲート絶縁膜14、24を介して対峙する部分に低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221を備えており、第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20は、LDD構造になって居る。
【0239】
これに対して、第二導電型の駆動回路用TFT30′は、オフセットゲート構造を有しており、ソース・ドレイン領域31、32に於いて、ゲート電極35の端部に対してゲート絶縁膜34を介して対峙する部分はオフセット領域311′、321′で有る。このオフセット領域311′、321′は、チャネル領域33と同じく、不純物濃度が約1×1017cm−3の低濃度第二導電型領域で有る。
【0240】
又保持容量40に於いて、その下層側電極部40cは、低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221と同時形成された低濃度第一導電型領域で有る。
【0241】
尚第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20のソース領域11、21、及びドレイン領域12、22の内、低濃度ソース領域111、211、及び低濃度ドレイン領域121、221を除く領域は、不純物濃度が約1×1020cm−3の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222で有る。これらの高濃度領域に対して、各TFTに対する信号線や画素電極などのソース・ドレイン電極16、17、26、27が、層間絶縁膜4のコンタクトホールを介して電気的に接続して居る。又第二導電型の駆動回路用TFT30′のソース・ドレイン領域31、32では、オフセット領域311′、321′に隣接する不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域312、322に対して、信号線などのソース・ドレイン電極36、37が層間絶縁膜4のコンタクトホールを介して電気的に接続して居る。
【0242】
(TFTのオン・オフリーク電流特性)
この様に構成したアクティブマトリクス基板1に於いて、オフセットゲート構造のTFTはLDD構造のTFTと同等のオン・オフリーク電流特性を有するので、いずれのTFTもオフリーク電流が著しく小さい。又オフセットゲート構造のTFTは、耐電圧特性に於いてもLDD構造のTFTと同等の特性を示す。従って、いずれのTFTもセルフアライン構造のTFTに比較して耐電圧が高いので、チャネル長を短くする事が出来る。
【0243】
(TFTの製造方法)
斯様な構造のアクティブマトリクス基板1は、以下の方法により製造出来る。
【0244】
まず、実施例3と同様、図13(a)に示す様に、絶縁基板2の表面に島状のシリコン膜10a、20a、30a、40aを形成した後(シリコン膜形成工程)、ゲート絶縁膜14、24、34、及び誘電体膜44を形成する(ゲート絶縁膜形成工程)。
【0245】
次に、1×1012cm-2のドーズ量でボロンイオンを打ち込んでチャネルドープを行なう(チャネルドープ工程/1回目の不純物導入工程)。
【0246】
次に、図13(b)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30′の形成領域を覆うと共に、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20のゲート電極15、25の形成領域をわずか広めに覆うレジストマスク401を形成する(1回目のマスク形成工程)。
【0247】
続いて、リンイオンを約1×1014cm-2のドーズ量でイオン注入し(2回目の不純物導入工程/低濃度第一導電型不純物導入工程)、不純物濃度が約1×1019cm-3の低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22、および下層側電極部40cを形成する。
【0248】
次に、図13(c)に示す様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極部45を形成する。この様にして保持容量40を形成する。
【0249】
次に、第一導電型の画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び保持容量40の形成領域を覆うと共に、ゲート電極35をも広めに覆うレジストマスク402を形成する(2回目のマスク形成工程)。
【0250】
この状態で、ボロンイオンを1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(高濃度第二導電型不純物導入工程/3回目の不純物導入工程)。
【0251】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜30aには、不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域312、322が形成される。一方、低濃度第二導電型のシリコン膜30aの内、レジストマスク402で覆われていた部分はそのまま不純物濃度が約1×1017cm-3のオフセット領域311′、321′となる。勿論、チャネル領域33は不純物濃度が約1×1017cm-3の低濃度第二導電型領域のままで有る。
【0252】
この様にして、第二導電型の駆動回路用TFT30′を形成する。しかる後に、レジストマスク402を除去する。
【0253】
次に、図13(d)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30′の形成領域に加えて、ゲート電極15、25をも広めに覆うレジストマスク403を形成する(3回目のマスク形成工程)。
【0254】
続いて、リンイオン(第一導電型不純物)を1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(4回目の不純物導入工程/高濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0255】
その結果、低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22は、不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222、及び不純物濃度が約1×1019cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221となる。この様にして、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20を形成する。しかる後に、レジストマスク403を除去する。
【0256】
従って、レジストマスク401〜403を形成する為の3回のマスク形成工程と、4回の不純物導入工程によって、アクティブマトリクス基板1等の半導体装置を製造出来る。
【0257】
この様に、本例のアクティブマトリクス基板1の製造方法では、図13(b)に示す様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221を形成する為の低濃度第一導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して下層側電極部40cを形成して居る。従って、従来の製造方法に比較してマスク形成工程の数及び不純物導入工程の数を減らす事が可能で有る。
【0258】
更に本例では、図13(c)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30′に於いて、ゲート電極35に対峙する部分を低濃度領域とするにあたって、LDD構造ではなく、オフセットゲート構造として居る。この為、実施例3に比較してマスク形成工程及び不純物導入工程のいずれについても1回ずつ少ない。即ち従来の製造方法に比較してマスク形成工程及び不純物導入工程のいずれについても2回ずつ少ない。それ故、最も少ない製造工程数によって、画素領域及び駆動回路部のTFTの電気的特性を向上する事が出来る。
【0259】
尚表5及び表6に於いて、チャネルドープ工程を「C/D」、低濃度第1導電型不純物導入工程を「N- 」、高濃度第一導電型不純物導入工程を「N+ 」、高濃度第二導電型不純物導入工程を「P+ 」、ゲート電極形成工程を「G」で略しながら工程順序を示す様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221を形成する為の低濃度第一導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して、下層側電極部40cを形成するのであれば、いずれの工程順序であってもよい。
【0260】
【表5】
Figure 0003948034
【0261】
【表6】
Figure 0003948034
【0262】
[実施例7]
図14は、本例の液晶表示装置に於ける駆動回路内蔵型のアクティブマトリクス基板の構造を模式的に示す断面図で有る。
【0263】
図14に於いて、本例の液晶表示装置の駆動回路内蔵型のアクティブマトリクス基板1では、第一導電型の画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び第二導電型の駆動回路用TFT30は、いずれもLDD構造を有し、いずれのTFTに於いても、チャネル領域13、23、33は、低濃度のボロンイオンによってチャネルドープしてある為、不純物濃度が約1×1017cm-3の低濃度第二導電型領域で有る。
【0264】
本例では、保持容量40の下層側電極部40d(第一の電極部)は、第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222と同時形成された不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度第一導電型領域で有る。
【0265】
斯様な構造のアクティブマトリクス基板1は、例えば以下の方法により製造出来る。
【0266】
まず、図15(a)に示す様に、絶縁基板2の表面に島状のシリコン膜10a、20a、30a、40aを形成した後(シリコン膜形成工程)、ゲート絶縁膜14、24、34、及び誘電体膜44を形成する(ゲート絶縁膜形成工程)。
【0267】
次に、約1×1012cm-2のドーズ量でボロンイオン(第二導電型不純物/第二導電型不純物)を打ち込んでチャネルドープを行ない(チャネルドープ工程/1回目の不純物導入工程)。
【0268】
次に、図15(b)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30の形成領域を覆うと共に、後に形成するゲート電極15、25の形成予定領域を広めに覆うレジストマスク501を形成する(1回目のマスク形成工程)。
【0269】
続いて、例えば、リンイオン(第一導電型不純物/第一導電型不純物)を約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(2回目の不純物導入工程/高濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0270】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20aの内、リンイオンが打ち込まれた領域は、導電型が反転して不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222となる。又低濃度第二導電型のシリコン膜40aも導電型が反転して不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度第一導電型の下層側電極部40dとなる。しかる後に、レジストマスク501を除去する。
【0271】
次に、図15(c)に示す様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極部45(第二の電極部)を形成する(ゲート電極形成工程)。この様にして、下層側電極部40dと上層側電極部45とが誘電体膜44を介して対向する保持容量40を形成する。
【0272】
次に、第一導電型の画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び保持容量40の形成領域を覆うレジストマスク502を形成する(2回目のマスク形成工程)。
【0273】
続いて、ボロンイオンを約1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(3回目の不純物導入工程/低濃度第二導電型不純物導入工程)。
【0274】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜30aには、ゲート電極35に対して自己整合的に不純物濃度が約1.1×1018cm-3の低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32が形成される。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域33となる。しかる後に、レジストマスク502を除去する。
【0275】
次に、図15(d)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30の形成領域を覆うレジストマスク503を形成する(3回目のマスク形成工程)。
【0276】
続いて、リンイオンを約1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(4回目の不純物導入工程/低濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0277】
その結果、高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222に挟まれた低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20aには、ゲート電極15、25に対して自己整合的に不純物濃度が約0.9×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域211、221が形成される。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域23、33となる。この様にして、第一導電型の画素用TFT10、および第一導電型の駆動回路用TFT20を形成する。しかる後に、レジストマスク503を除去する。
【0278】
次に、図15(e)に示す様に、第一導電型の画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び保持容量40の形成領域を覆うと共に、ゲート電極35を広めに覆うレジストマスク504を形成する(4回目のマスク形成工程)。ここで、レジストマスク504の端部とゲート電極35の端部との距離は、0.5μm〜2μm程度が適して居る。
【0279】
続いて、ボロンイオンを約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(5回目の不純物導入工程/高濃度第二導電型不純物導入工程)。
【0280】
その結果、低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32には不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域312、322が形成される。又低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32の内、レジストマスク504で覆われていた部分はそのまま不純物濃度が約1.1×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域311、321となる。
【0281】
この様にして、第二導電型の駆動回路用TFT30を形成する。しかる後に、レジストマスク504を除去する。
【0282】
以降、図14に示す様に、層間絶縁膜4を形成した後、活性化の為のアニールを行い、しかる後に、コンタクトホールを形成してソース・ドレイン電極16、17、26、27、36、37を形成すれば、レジストマスク501〜504を形成する為の4回のマスク形成工程と、5回の不純物導入工程によって、アクティブマトリクス基板1等の半導体装置を製造出来る。
【0283】
この様に、本例のアクティブマトリクス基板1の製造方法では、図15(b)に示した様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222を形成する為の高濃度第一導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して下層側電極部40dを形成して居る。従って、従来の製造方法に比較して、マスク形成工程の数及び不純物導入工程の数を1回ずつ減らす事が可能で有る。それ故、少ない製造工程数によってTFTと容量素子(保持容量40)を形成しながら、各TFTの電気的特性を向上する事が出来る。
【0284】
尚表7に於いて、チャネルドープ工程を「C/D」、低濃度第一導電型不純物導入工程を「N- 」、高濃度第一導電型不純物導入工程を「N+ 」、低濃度第二導電型不純物導入工程を「P- 」、高濃度第二導電型不純物導入工程を「P+ 」、ゲート電極形成工程を「G」で略して工程順序を示す様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222を形成する為の高濃度第一導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して、下層側電極部40dを形成するのであれば、いずれの工程順序であってもよい。
【0285】
【表7】
Figure 0003948034
【0286】
[実施例8]
本例のアクティブマトリクス基板の構造については実施例7と同じく図14を参照して説明する。
【0287】
図14に於いて、本例のアクティブマトリクス基板1の特徴点は、実施例7に係る製造方法に比してマスク形成工程が1回少ない点にあり、その製造方法は以下に説明するとおりで有る。
【0288】
まず、図16(a)に示す様に、絶縁基板2の表面に島状のシリコン膜10a、20a、30a、40aを形成した後(シリコン膜形成工程)、ゲート絶縁膜14、24、34、及び誘電体膜44を形成する(ゲート絶縁膜形成工程)。
【0289】
次に、約1×1012cm-2のドーズ量でボロンイオン(第二導電型不純物/第二導電型不純物)を打ち込んでチャネルドープを行なう(チャネルドープ工程/1回目の不純物導入工程)。
【0290】
次に、図16(b)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30の形成領域を覆うと共に、後に形成するゲート電極15、25の形成予定領域を広めに覆うレジストマスク601を形成する(1回目のマスク形成工程)。
【0291】
続いて、例えばリンイオン(第一導電型不純物/第一導電型不純物)を約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(2回目の不純物導入工程/高濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0292】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20aの内、リンイオンが打ち込まれた領域は、導電型が反転して不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222となる。又低濃度第二導電型のシリコン膜40aも、導電型が反転して不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度第一導電型の下層側電極部40dとなる。しかる後に、レジストマスク601を除去する。
【0293】
次に、図16(c)に示す様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極部45を形成する(ゲート電極形成工程)。この様にして保持容量40を形成する。
【0294】
次に、第一導電型の画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び保持容量40の形成領域を覆うレジストマスク602を形成する(2回目のマスク形成工程)。
【0295】
続いて、ボロンイオンを約3×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(3回目の不純物導入工程/低濃度第二導電型不純物導入工程)。
【0296】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜30aには、ゲート電極35に対して自己整合的に不純物濃度が約3.1×1018cm-3の低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32が形成される。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域33となる。しかる後に、レジストマスク602を除去する。
【0297】
次に、図16(d)に示す様に、レジストマスクを形成する事なく、リンイオンを約1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(4回目の不純物導入工程/低濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0298】
その結果、高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222に挟まれた低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20aには、ゲート電極15、25に対して自己整合的に不純物濃度が約0.9×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221が形成される。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域23、33となる。この様にして、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20を形成する。
【0299】
ここで、低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32にも、リンイオンが1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入されるが、この低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32の不純物濃度は、約3.1×1018cm-3で有る。従って、低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32は、実質的にアクセプター型不純物濃度が約2.1×1018cm-3に低濃度化するだけで有り、導電型は反転しない。
【0300】
次に、図16(e)に示す様に、第一導電型の画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び保持容量40の形成領域を覆うと共に、ゲート電極35を広めに覆うレジストマスク603を形成する(3回目のマスク形成工程)。
【0301】
続いて、ボロンイオンを約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(5回目の不純物導入工程/高濃度第二導電型不純物導入工程)。
【0302】
その結果、低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32には不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域312、322が形成される。又低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32の内、レジストマスク603で覆われていた部分はそのまま不純物濃度が約2.1×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域311、321となる。
【0303】
この様にして、第二導電型の駆動回路用TFT30を形成する。しかる後に、レジストマスク603を除去する。
【0304】
以降、図14に示す様に、層間絶縁膜4を形成した後、活性化の為のアニールを行い、しかる後に、コンタクトホールを形成してソース・ドレイン電極16、17、26、27、36、37を形成すれば、レジストマスク601〜603を形成する為の3回のマスク形成工程と、5回の不純物導入工程によって、アクティブマトリクス基板1等の半導体装置を製造出来る。
【0305】
この様に、本例のアクティブマトリクス基板1の製造方法では、図16(b)に示した様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222を形成する為の高濃度第一導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して下層側電極部40dを形成して居る。従って、従来の製造方法に比較して、マスク形成工程の数及び不純物導入工程の数を減らす事が可能で有る。
【0306】
しかも、低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221を形成する為の工程では、マスクを形成せずに、リンイオンの注入を行う。それ故、3回のマスク形成工程と5回の不純物導入工程によって、各TFT及び保持容量40を製造する事が出来る。
【0307】
尚実施例7と同様、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222を形成する為の高濃度第一導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して、下層側電極部40dを形成するのであれば、表7に示すいずれの工程順序であってもよい。
【0308】
[実施例9]
本例のアクティブマトリクス基板の構造については、実施例7と同じく図14を参照して説明する。本例の特徴点は、実施例8と同様、実施例7に係る製造方法に比してマスク形成工程が1回少ない点にあり、その製造方法は、以下に説明するとおりで有る。
【0309】
まず、図17(a)に示す様に、絶縁基板2の表面に島状のシリコン膜10a、20a、30a、40aを形成した後(シリコン膜形成工程)、ゲート絶縁膜14、24、34、及び誘電体膜44を形成する(ゲート絶縁膜形成工程。)
次に、約1×1012cm−2のドーズ量でボロンイオン(第二導電型不純物/第二導電型不純物)を打ち込んで、チャネルドープを行なう(チャネルドープ工程/1回目の不純物導入工程)。
【0310】
次に、図17(b)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30の形成領域を覆うと共に、後に形成するゲート電極15、25の形成予定領域を広めに覆うレジストマスク701を形成する(1回目のマスク形成工程)。
【0311】
続いて、例えば、リンイオン(第一導電型不純物/第一導電型不純物)を約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(2回目の不純物導入工程/高濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0312】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20aの内、リンイオンが打ち込まれた領域は、導電型が反転して不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222となる。又低濃度第二導電型のシリコン膜40aも、導電型が反転して不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度第一導電型の下層側電極部40dとなる。しかる後に、レジストマスク701を除去する。
【0313】
次に、図17(c)に示す様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極部45を形成する(ゲート電極形成工程)。この様にして保持容量40を形成する。
【0314】
次に、p型の駆動回路用TFT30の形成領域を覆うレジストマスク702を形成する(2回目のマスク形成工程)。
【0315】
続いて、リンイオンを約3×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(3回目の不純物導入工程/低濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0316】
その結果、高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222に挟まれた低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20aには、ゲート電極15、25に対して自己整合的に不純物濃度が約2.9×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221が形成される。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域23、33となる。この様にして、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20を形成する。
【0317】
次に、図17(d)に示す様に、レジストマスク702を除去し、そのままレジストマスクを形成する事なく、ボロンイオンを約1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(4回目の不純物導入工程/低濃度第二導電型不純物導入工程)。
【0318】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜30aには、ゲート電極35に対して自己整合的に不純物濃度が約1.1×1018cm-3の低濃度p型領域31,32が形成される。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域33となる。
【0319】
ここで、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20の側にも、ボロンイオンが1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入されるが、その低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221の不純物濃度は、約2.9×1018cm-3で有る。従って、低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221は、実質的にドナー型不純物濃度が約1.9×1018cm-3に低濃度化するだけで有り、導電型は反転しない。又高濃度ドース・ドレイン領域112、122、212、222も、わずかに低濃度化するだけで有り、導電型は反転せず、いぜんとして高濃度で有る。
【0320】
次に、図17(e)に示す様に、第一導電型の画素用TFT10の形成領域、第一導電型の駆動回路用TFT20の形成領域、及び保持容量40を覆うと共に、ゲート電極35を広めに覆うレジストマスク703を形成する(3回目のマスク形成工程)。
【0321】
続いて、ボロンイオンを約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(5回目の不純物導入工程/高濃度第二導電型不純物導入工程)。
【0322】
その結果、低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32には、不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域312、322が形成される。又低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32の内、レジストマスク703で覆われていた部分は、そのまま不純物濃度が約2.1×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域311、321となる。
【0323】
この様にして、第二導電型の駆動回路用TFT30を形成する。しかる後に、レジストマスク703を除去する。
【0324】
以降、図14に示す様に、層間絶縁膜4を形成した後、活性化の為のアニールを行い、しかる後に、コンタクトホールを形成してソース・ドレイン電極16、17、26、27、36、37を形成すれば、レジストマスク701〜703を形成する為の3回のマスク形成工程と、5回の不純物導入工程によって、アクティブマトリクス基板1等の半導体装置を製造出来る。
【0325】
この様に、本例のアクティブマトリクス基板1の製造方法では、図17(b)に示した様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222を形成する為の高濃度第一導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して下層側電極部40dを形成して居る。従って、従来の製造方法に比較して、マスク形成工程の数及び不純物導入工程の数を減らす事が可能で有る。
【0326】
しかも、低濃度ソース・ドレイン領域311、321を形成する為の工程では、マスクを形成せずに、ボロンイオンの注入を行う。それ故、3回のマスク形成工程と5回の不純物導入工程によって、各TFT及び保持容量40を製造する事が出来る。
【0327】
尚実施例7と同様、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222を形成する為の高濃度第一導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して、下層側電極部40dを形成するのであれば、表7に示すいずれの工程順序であってもよい。
【0328】
[実施例10]
図18は、本例の液晶表示装置に於ける駆動回路内蔵型のアクティブマトリクス基板の構造を模式的に示す断面図で有る。
【0329】
図18に於いて、本例の液晶表示装置の駆動回路内蔵型のアクティブマトリクス基板1では、第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20は、LDD構造になって居る。これに対して、第二導電型の駆動回路用TFT30′は、オフセットゲート構造を有して居る。
【0330】
本例では、保持容量402の下層側電極部40dは、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び第一導電型の画素用TFT10の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222と同時形成された不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度の第一導電型領域で有る。
【0331】
斯様な構造のアクティブマトリクス基板1は、以下の方法により製造出来る。
【0332】
まず、図19(a)に示す様に、絶縁基板2の表面に島状のシリコン膜10a、20a、30a、40aを形成した後(シリコン膜形成工程)、ゲート絶縁膜14、24、34、及び誘電体膜44を形成する(ゲート絶縁膜形成工程)。
【0333】
しかる後に、1×1012cm-2のドーズ量でボロンイオンを打ち込んでチャネルドープを行なう(チャネルドープ工程/1回目の不純物導入工程)。
【0334】
次に、図19(b)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30′の形成領域を覆うと共に、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20のゲート電極15、25の形成予定領域を広めに覆うレジストマスク801を形成する(1回目のマスク形成工程)。
【0335】
続いて、第一導電型不純物、例えばリンイオンを約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(2回目の不純物導入工程/高濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0336】
その結果、シリコン膜10a、20aの内、リンイオンが打ち込まれた領域は導電型が反転して不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、211、221となる。又シリコン膜40aは導電型が反転して不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度第一導電型の下層側電極部40dとなる。しかる後に、レジストマスク801を除去する。
【0337】
次に、図19(c)に示す様に、ゲート絶縁膜14、24、34の表面にドープドシリコンやシリサイド膜などからなるゲート電極15、25、35を形成する(ゲート電極形成工程)。同時に、誘電体膜44の表面には、上層側電極部45を形成する。この上層側電極部45は、前段の信号線の一部であってもよい。この様にして、下層側電極部40cと上層側電極部45とが誘電体膜44を介して対向する保持容量40を形成する。
【0338】
次に、第二導電型の駆動回路用TFT30を覆うレジストマスク802を形成する(2回目のマスク形成工程)。
【0339】
この状態で、リンイオンを1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(低濃度第一導電型不純物導入工程/3回目の不純物導入工程)。
【0340】
その結果、高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222に挟まれた低濃度第二導電型のシリコン膜20a、30aには、ゲート電極15、25に対して自己整合的に不純物濃度が約0.9×1018cm−3の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221が形成される。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域23、33となる。この様にして、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20を形成する。
【0341】
次に、図19(d)に示す様に、第一導電型の画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び保持容量40の形成領域を覆うと共に、ゲート電極35を広めに覆うレジストマスク803を形成する(3回目のマスク形成工程)。
【0342】
この状態で、ボロンイオンを1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(高濃度第二導電型不純物導入工程/4回目の不純物導入工程)。
【0343】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜30aには、不純物濃度が1×1020cm−3の高濃度ソース・ドレイン領域312、322が形成される。一方、低濃度第二導電型のシリコン膜30aの内、レジストマスク803で覆われていた部分は、そのまま不純物濃度が約1×1017cm-3のオフセット領域311′、321′と成る。チャンネル領域33は、不純物濃度が約1×1017cm-3の低濃度第二導電型領域のままで有る。
【0344】
この様にして、第二導電型の駆動回路用TFT30′を形成する。しかる後に、レジストマスク803を除去する。
【0345】
従って、レジストマスク801〜803を形成する為の3回のマスク形成工程と、4回の不純物導入工程によって、アクティブマトリクス基板1を製造出来る。
【0346】
この様に、本例のアクティブマトリクス基板1の製造方法では、図19(b)に示す様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222を形成する為の高濃度第一導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して、下層側電極部40dを形成して居る。従って、従来の製造方法に比較して、マスク形成工程の数及び不純物導入工程の数を減らす事が可能で有る。
【0347】
更に本例では、図19(c)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30′に於いて、ゲート電極35の端部に対峙する部分を低濃度領域とするにあたって、LDD構造ではなく、オフセットゲート構造として居る。この為、実施例3に比較して、マスク形成工程及び不純物導入工程のいずれについても1回ずつ少ない。即ち従来の製造方法に比較して、マスク形成工程及び不純物導入工程のいずれについても2回ずつ少ない。それ故、最も少ない製造工程数によって、画素領域及び駆動回路部のTFTの電気的特性を向上する事が出来る。
【0348】
尚表8に於いて、チャネルドープ工程を「C/D」、低濃度第一導電型不純物導入工程を「N− 」、高濃度第一導電型不純物導入工程を「N+ 」、高濃度第二導電型不純物導入工程を「P+ 」、ゲート電極形成工程を「G」で略しながら工程順序を示す様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222を形成する為の低濃度第一導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して、下層側電極部40dを形成するのであれば、いずれの工程順序であってもよい。
【0349】
【表8】
Figure 0003948034
【0350】
[実施例11]
図20に示す様に、本例のアクティブマトリクス基板1では、第二導電型の駆動回路用TFT30、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び第一導電型の画素用TFT10は、いずれもLDD構造になって居る。
【0351】
又本例のアクティブマトリクス基板1では、保持容量40の下層側電極部40e(第一の電極部)は、第二導電型の駆動回路用TFT30の低濃度ソース・ドレイン領域311、312と同時形成された不純物濃度が1×1019cm-3の低濃度第二導電型領域で有る。
【0352】
斯様な構造のアクティブマトリクス基板1は、例えば、以下の方法により製造出来る。
【0353】
まず、図21(a)に示す様に、絶縁基板2の表面に島状のシリコン膜10a、20a、30a、40aを形成した後(シリコン膜形成工程)、ゲート絶縁膜14、24、34、及び誘電体膜44を形成する(ゲート絶縁膜形成工程)。
【0354】
次に、約1×1012cm-2のドーズ量でボロンイオン(第二導電型不純物/第二導電型不純物)を打ち込んで、チャネルドープを行なう(チャネルドープ工程/1回目の不純物導入工程)。
【0355】
次に、図21(b)に示す様に、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20の形成領域を覆うと共に、後に形成するゲート電極35の形成領域をわずか広めに覆うレジストマスク901を形成する(1回目のマスク形成工程)。
【0356】
続いて、例えば、ボロンリンイオン(第二導電型不純物/第二導電型不純物)を約1×1014cm-2のドーズ量でイオン注入する(2回目の不純物導入工程/低濃度第二導電型不純物導入工程)。
【0357】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜30aには、不純物濃度が約1×1019cm-3の低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32が形成される。又低濃度第二導電型のシリコン膜40aは、不純物濃度が約1×1019cm-3の低濃度第二導電型の下層側電極部40eとなる。しかる後に、レジストマスク901を除去する。
【0358】
次に、図21(c)に示す様に、ゲート絶縁膜14、24、34の表面に、ドープドシリコンやシリサイド膜などからなるゲート電極15、25、35を形成する。同時に、誘電体膜44の表面には、上層側電極部45(第二の電極部)を形成する(ゲート電極形成工程)。この上層側電極部45は、前段の信号線の一部であってもよい。この様にして、下層側電極部40eと上層側電極部45とが誘電体膜44を介して対向する保持容量40を形成する。
【0359】
次に、第二導電型の駆動回路用TFT30、及び保持容量40の形成領域を覆うレジストマスク902を形成する(2回目のマスク形成工程)。
【0360】
続いて、リンイオンを約1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(3回目の不純物導入工程/低濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0361】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20aには、ゲート電極15、25に対して自己整合的に不純物濃度が約0.9×1018cm-3の低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22が形成される。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域13、23となる。しかる後に、レジストマスク902を除去する。
【0362】
次に、図21(d)に示す様に、第一導電型の画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び保持容量40の形成領域を覆うと共に、ゲート電極35を広めに覆うレジストマスク903を形成する(3回目のマスク形成工程)。
【0363】
続いて、ボロンイオンを約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(4回目の不純物導入工程/高濃度第二導電型不純物導入工程)。
【0364】
その結果、低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32には、不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域312、322が形成される。又低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32の内、レジストマスク103で覆われていた部分は、そのまま不純物濃度が約1.1×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域311、321となる。
【0365】
この様にして、第二導電型の駆動回路用TFT30を形成する。しかる後に、レジストマスク903を除去する。
【0366】
次に、図21(e)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30を覆うとともに、ゲート電極15、25を広めに覆うレジストマスク904を形成する(4回目のマスク形成工程)。
【0367】
続いて、リンイオンを1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(5回目の不純物導入工程/高濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0368】
その結果、低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22には、不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222が形成される。又低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22の内、レジストマスク904で覆われていた部分は、そのまま不純物濃度が約0.9×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221となる。
【0369】
この様にして、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20を形成する。しかる後に、レジストマスク904を除去する。
【0370】
以降、図20に示す様に、層間絶縁膜4を形成した後、活性化の為のアニールを行い、しかる後に、コンタクトホールを形成してソース・ドレイン電極16、17、26、27、36、37を形成すれば、レジストマスク901〜904を形成する為の4回のマスク形成工程と、5回の不純物導入工程によって、アクティブマトリクス基板1等の半導体装置を製造出来る。
【0371】
この様に、本例のアクティブマトリクス基板1の製造方法では、図21(b)に示した様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、低濃度ソース・ドレイン領域311、321を形成する為の低濃度第二導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して、下層側電極部40eを形成して居る。従って、従来の製造方法に比較して、マスク形成工程の数及び不純物導入工程の数を1回ずつ減らす事が可能で有る。それ故、少ない製造工程数によって、TFTと容量素子(保持容量40)を形成しながら、画素領域および駆動回路部の各TFTの電気的特性を向上する事が出来る。
【0372】
尚本例の製造方法は、表2乃至表4に示した実施例3に係る製造方法に於いて、「N- 」で示す低濃度第一導電型不純物導入工程と、「P- 」で示す低濃度第二導電型不純物導入工程とを入れ換えた方法に相当するので、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、低濃度ソース・ドレイン領域311、321を形成する為の低濃度第二導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して、下層側電極部40eを形成するのであれば、60通りの工程順序の内、いずれの工程順序であってもよい。
【0373】
[実施例12〕
本例のアクティブマトリクス基板1の特徴点は、実施例11に係る製造方法と同じ工程数で製造しながら、第二導電型の駆動回路用TFT30の低濃度ソース・ドレイン領域311、321を保持容量40の下層側電極部40eよりも低濃度化した点に有る。
【0374】
即ち図20に於いて、保持容量40の下層側電極部40eは、実施例11と同様、第二導電型の駆動回路用TFT30の低濃度ソース・ドレイン領域311、321と同時に形成されたもので有るが、下層側電極部40eの不純物濃度が約1×1019cm-3の低濃度第二導電型領域で有るのに対し、第二導電型の駆動回路用TFT30の低濃度ソース・ドレイン領域311、321は不純物濃度が約9×1018cm-3で有る。
【0375】
尚本例のアクティブマトリクス基板1では、第二導電型の駆動回路用TFT30、第一導電型の駆動回路用TFT20、第一導電型の画素用TFT10のいずれもが、ゲート電極15、25、35の端部に対してゲート絶縁膜14、24、34を介して対峙する部分に低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221、311、321を備えるLDD構造になって居る。
【0376】
斯様な構造のアクティブマトリクス基板1は、例えば以下の方法により製造出来る。尚以下の説明に於いて、不純物濃度はいずれも活性化アニール後の不純物濃度で表して有る。
【0377】
まず、図22(a)に示す様に、絶縁基板2の表面に島状のシリコン膜10a、20a、30a、40aを形成した後(シリコン膜形成工程)、ゲート絶縁膜14、24、34、及び誘電体膜44を形成する(ゲート絶縁膜形成工程)。
【0378】
次に、約1×1012cm-2のドーズ量でボロンイオン(第二導電型不純物/第二導電型不純物)を打ち込んでチャネルドープを行なう(チャネルドープ工程/1回目の不純物導入工程)。
【0379】
次に、図22(b)に示す様に、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20の形成領域を覆うと共に、後に形成する第二導電型の駆動回路用TFT30のゲート電極35の形成予定領域をわずか広めに覆うレジストマスク1101を形成する(1回目のマスク形成工程)。
【0380】
続いて、例えば、ボロンイオン(第二導電型不純物/第二導電型不純物)を約1×1014cm-2のドーズ量でイオン注入する(2回目の不純物導入工程/低濃度第2導電型不純物導入工程)。
【0381】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜30aには、不純物濃度が約1×1019cm-3の低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32が形成される。又低濃度第二導電型のシリコン膜40aは、不純物濃度が約1×1019cm-3の低濃度第二導電型の下層側電極部40eとなる。しかる後にレジストマスク1101を除去する。
【0382】
次に、図22(c)に示す様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極部45を形成する(ゲート電極形成工程)。この様にして保持容量40を形成する。
【0383】
次に、保持容量40の形成領域を覆うレジストマスク1102を形成する(2回目のマスク形成工程)。
【0384】
続いて、リンイオンを約1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(3回目の不純物導入工程/低濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0385】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20aには、ゲート電極15、25に対して自己整合的に不純物濃度が約0.9×1018cm-3の低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22が形成される。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域13、23となる。
【0386】
ここで、低濃度第二導電型のシリコン膜31、32にも、リンイオンが約1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入されるが、低濃度第二導電型のシリコン膜31、32の不純物濃度は、約1×1019cm-3で有る。従って、低濃度第二導電型のシリコン膜31、32は、実質的にアクセプター型不純物濃度が約9×1018cm-3にまで低濃度化するが、導電型は反転しない。
【0387】
しかる後に、レジストマスク1102を除去する。
【0388】
次に、図22(d)に示す様に、第一導電型の画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び保持容量40の形成領域を覆うと共に、ゲート電極35を広めに覆うレジストマスク1103を形成する(3回目のマスク形成工程)。
【0389】
続いて、ボロンイオンを約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(4回目の不純物導入工程/高濃度第二導電型不純物導入工程)。
【0390】
その結果、低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32には、不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域312、322が形成される。又低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32の内、レジストマスク1103で覆われていた部分は、そのまま不純物濃度が約9×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域311、321となる。
【0391】
この様にして、第二導電型の駆動回路用TFT30を形成する。しかる後に、レジストマスク1103を除去する。
【0392】
次に、図22(e)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30及び保持容量40の形成領域を覆うと共に、ゲート電極15、25を広めに覆うレジストマスク1104を形成する(4回目のマスク形成工程)。
【0393】
続いて、リンイオンを1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(5回目の不純物導入工程/高濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0394】
その結果、低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22には、不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、222、222が形成される。又低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22の内、レジストマスク1104で覆われていた部分は、そのまま不純物濃度が約0.9×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221となる。
【0395】
この様にして、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20を形成する。しかる後に、レジストマスク1104を除去する。
【0396】
以降、図20に示す様に、層間絶縁膜4を形成した後、活性化の為のアニールを行い、しかる後に、コンタクトホールを形成してソース・ドレイン電極16、17、26、27、36、37を形成すれば、レジストマスク1101〜1104を形成する為の4回のマスク形成工程と、5回の不純物導入工程によって、アクティブマトリクス基板1等の半導体装置を製造出来る。
【0397】
この様に、本例のアクティブマトリクス基板1の製造方法では、図22(b)に示した様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、低濃度ソース・ドレイン領域311、321を形成する為の低濃度第一導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して、下層側電極部40eを形成して居る。従って、従来の製造方法に比較して、マスク形成工程の数及び不純物導入工程の数を1回ずつ減らす事が可能で有るなど、実施例12と同様な効果を奏する。
【0398】
又図22(c)に示した様に、低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221を形成する為の低濃度第一導電型不純物導入工程において、このとき打ち込むリンイオンを第二導電型の駆動回路用TFT30の形成領域にも打ち込んで居る。即ち低濃度第一導電型不純物導入工程を援用して、低濃度ソース・ドレイン領域311、321を形成する為の低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域31、32の不純物濃度を変えて居る。この為、実施例11に比較して工程数を増やす事なく、保持容量40の下層側電極部40eよりも低濃度化した低濃度ソース・ドレイン領域311、321を形成出来る。
【0399】
尚本例の製造方法は、実施例4に係る製造方法に於いて、低濃度第一導電型不純物導入工程と、低濃度第二導電型不純物導入工程とを入れ換えた方法に相当するので、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、低濃度ソース・ドレイン領域311、321を形成する為の低濃度第二導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して、下層側電極部40eを形成するのであれば、表2乃至表4に示す60通りの工程順序の内、「N- 」で示す低濃度第一導電型不純物導入工程と、「P- 」で示す低濃度第二導電型不純物導入工程とを入れ換えたいずれの工程順序であってもよい。
【0400】
[実施例13]
図23は、本例の液晶表示装置に於ける駆動回路内蔵型のアクティブマトリクス基板の構造を模式的に示す断面図で有る。尚本例のアクティブマトリクス基板では、各TFTの基本的な構造が図7に示したアクティブマトリクス基板と略同じで有る。
【0401】
図23に於いて、本例の液晶表示装置の駆動回路内蔵型のアクティブマトリクス基板1では、第一導電型の画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び第二導電型の駆動回路用TFT30は、いずれもLDD構造を有し、いずれのTFTに於いても、チャネル領域13、23、33は、低濃度のボロンイオンによってチャネルドープしてある為、不純物濃度が約1×1017cm-3の低濃度第二導電型領域で有る。
【0402】
本例では、保持容量402の下層側電極部40f(第一の電極部)は、第二導電型の駆動回路用TFT30の高濃度ソース・ドレイン領域311、312と同時形成された不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度第二導電型領域で有る。
【0403】
斯様な構造のアクティブマトリクス基板1は、例えば、以下の方法により製造出来る。
【0404】
まず、図24(a)に示す様に、絶縁基板2の表面に島状のシリコン膜10a、20a、30a、40aを形成した後(シリコン膜形成工程)、ゲート絶縁膜14、24、34、誘電体膜44を同時に形成する(ゲート絶縁膜形成工程)。
【0405】
次に、約1×1012cm-2のドーズ量でボロンイオン(第二導電型不純物/第二導電型不純物)を打ち込んで、チャネルドープを行なう(チャネルドープ工程/1回目の不純物導入工程)。
【0406】
次に、図24(b)に示す様に、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20の形成領域を覆うと共に、後に形成する第二導電型の駆動回路用TFT30のゲート電極35の形成予定領域をわずか広めに覆うレジストマスク1201を形成する(1回目のマスク形成工程)。
【0407】
続いて、例えば、ボロンイオン(第二導電型不純物/第二導電型不純物)を約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(2回目の不純物導入工程/高濃度第2導電型不純物導入工程)。
【0408】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜30aの内、高濃度のボロンイオンが打ち込まれた領域は、不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域312、322となる。又低濃度第二導電型のシリコン膜40aも、不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度第二導電型の下層側電極部40fとなる。しかる後に、レジストマスク1201を除去する。
【0409】
次に、図24(c)に示す様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極部45(第二の電極部)を形成する(ゲート電極形成工程)。この様にして保持容量40を形成する。
【0410】
次に、第二導電型の駆動回路用TFT30、及び保持容量40の形成領域を覆うレジストマスク1202を形成する(2回目のマスク形成工程)。
【0411】
続いて、リンイオンを約1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(3回目の不純物導入工程/低濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0412】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20aには、ゲート電極15、25に対して自己整合的に不純物濃度が約0.9×1018cm-3の低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22が形成される。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域13、23となる。しかる後に、レジストマスク1202を除去する。
【0413】
次に、図24(d)に示す様に、第一導電型の画素用TFT10、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び保持容量40の形成領域を覆うレジストマスク1203を形成する(3回目のマスク形成工程)。
【0414】
続いて、ボロンイオンを約1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(4回目の不純物導入工程/低濃度第二導電型不純物導入工程)。
【0415】
その結果、高濃度ソース・ドレイン領域312、322に挟まれた低濃度第二導電型のシリコン膜30aには、ゲート電極35に対して自己整合的に不純物濃度が約1.1×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域311、321が形成される。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域33となる。この様にして、第二導電型の駆動回路用TFT30を形成する。しかる後に、レジストマスク1203を除去する。
【0416】
次に、図24(e)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30、及び保持容量40の形成領域を覆うと共に、ゲート電極15、25を広めに覆うレジストマスク1204を形成する(4回目のマスク形成工程)。
【0417】
続いて、リンイオンを約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(5回目の不純物導入工程/高濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0418】
その結果、低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22には、不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222が形成される。又低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22の内、レジストマスク1204で覆われていた部分は、そのまま不純物濃度が約0.9×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221となる。この様にして、第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20を形成する。しかる後に、レジストマスク1204を除去する。
【0419】
以降、図23に示す様に、層間絶縁膜4を形成した後、活性化の為のアニールを行い、しかる後に、コンタクトホールを形成してソース・ドレイン電極16、17、26、27、36、37を形成すれば、レジストマスク1201〜1204を形成する為の4回のマスク形成工程と、5回の不純物導入工程によって、アクティブマトリクス基板1等の半導体装置を製造出来る。
【0420】
この様に、本例のアクティブマトリクス基板1の製造方法では、図24(b)に示した様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、高濃度ソース・ドレイン領域312、322を形成する為の高濃度第二導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して下層側電極部40fを形成して居る。従って、従来の製造方法に比較して、マスク形成工程の数及び不純物導入工程の数を1回ずつ減らす事が可能で有る。それ故、少ない製造工程数によって、TFTと容量素子(保持容量40)を形成しながら、各TFTの電気的特性を向上する事が出来る。
【0421】
尚本例の製造方法は、実施例7に係る製造方法に於いて、高濃度第一導電型不純物導入工程と、高濃度第二導電型不純物導入工程とを入れ換えた方法に相当するので、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、高濃度ソース・ドレイン領域312、322を形成する為の高濃度第二導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して、下層側電極部40fを形成するのであれば、表7に示す24通りの工程順序の内、「N+ 」で示す高濃度第1導電型不純物導入工程と、「P+ 」で示す高濃度第二導電型不純物導入工程とを入れ換えたいずれの工程順序であってもよい。
【0422】
[実施例14]
本例のアクティブマトリクス基板1の特徴点は、実施例13に係る製造方法に比してマスク形成工程が1回少ない点にあり、その製造方法は、以下に説明するとおりで有る。
【0423】
まず、図25(a)に示す様に、絶縁基板2の表面に島状のシリコン膜10a、20a、30a、40aを形成した後(シリコン膜形成工程)、ゲート絶縁膜14、24、34、及び誘電体膜44を形成する(ゲート絶縁膜形成工程)。
【0424】
次に、約1×1012cm-2のドーズ量でボロンイオン(第二導電型不純物/第二導電型不純物)を打ち込んで、チャネルドープを行なう(チャネルドープ工程/1回目の不純物導入工程)。
【0425】
次に、図25(b)に示す様に、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20の形成領域を覆うと共に、後に形成する第二導電型の駆動回路用TFT30のゲート電極35の形成予定領域をわずか広めに覆うレジストマスク1301を形成する(1回目のマスク形成工程)。
【0426】
続いて、例えば、ボロンイオン(第二導電型不純物/第二導電型不純物)を約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(2回目の不純物導入工程/高濃度第2導電型不純物導入工程)。
【0427】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜30aの内、高濃度のボロンイオンが打ち込まれた領域は、不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域312、322となる。又低濃度第二導電型のシリコン膜40aも、不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度第二導電型の下層側電極部40fとなる。しかる後に、レジストマスク1301を除去する。
【0428】
次に、図25(c)に示す様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極部45を形成する(ゲート電極形成工程)。この様にして保持容量40を形成する。
【0429】
次に、第二導電型の駆動回路用TFT30、及び保持容量40の形成領域を覆うレジストマスク1302を形成する(2回目のマスク形成工程)。
【0430】
続いて、リンイオンを約3×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(3回目の不純物導入工程/低濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0431】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20aには、ゲート電極15、25に対して自己整合的に不純物濃度が約2.9×1018cm-3の低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22が形成される。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域13、23となる。しかる後に、レジストマスク1302を除去する。
【0432】
次に、図25(d)に示す様に、マスクを形成する事なく、ボロンイオンを約1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(4回目の不純物導入工程/低濃度第二導電型不純物導入工程)。
【0433】
その結果、高濃度ソース・ドレイン領域312、322に挟まれた低濃度第二導電型のシリコン膜30aには、ゲート電極35に対して自己整合的に不純物濃度が約1.1×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域311、321が形成される。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域33となる。この様にして、第二導電型の駆動回路用TFT30を形成する。
【0434】
一方、低濃度第一導電型のシリコン膜11、12、21、22にも、ボロンイオンが約1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入されるが、低濃度第一導電型のシリコン膜11、12、21、22の不純物濃度は、約2.9×1018cm-3で有る。従って、低濃度第一導電型のシリコン膜11、12、21、22は、実質的にドナー型不純物濃度が約1.9×1018cm-3にまで低濃度化されるが、導電型は反転しない。
【0435】
次に、図25(e)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30、及び保持容量40の形成領域を覆うと共に、ゲート電極15、25を広めに覆うレジストマスク1303を形成する(3回目のマスク形成工程)。
【0436】
続いて、リンイオンを約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(5回目の不純物導入工程/高濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0437】
その結果、低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22には、不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222が形成される。又低濃度第二導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22の内、レジストマスク1204で覆われていた部分は、そのまま不純物濃度が約1.9×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221となる。この様にして、第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20を形成する。しかる後に、レジストマスク1303を除去する。
【0438】
以降、図23に示す様に、層間絶縁膜4を形成した後、活性化の為のアニールを行い、しかる後に、コンタクトホールを形成してソース・ドレイン電極16、17、26、27、36、37を形成すれば、レジストマスク1301〜1303を形成する為の3回のマスク形成工程と、5回の不純物導入工程によって、アクティブマトリクス基板1等の半導体装置を製造出来る。
【0439】
この様に、本例のアクティブマトリクス基板1の製造方法では、図25(b)に示した様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、高濃度ソース・ドレイン領域312、322を形成する為の高濃度第二導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して下層側電極部40fを形成して居る。従って、従来の製造方法に比較して、マスク形成工程の数及び不純物導入工程の数を減らす事が可能で有る。
【0440】
しかも、図25(d)に示す様に、低濃度ソース・ドレイン領域311、321を形成する為の工程では、マスクを形成せずに、ボロンイオンの注入を行う。それ故、3回のマスク形成工程と5回の不純物導入工程によって、各TFT及び保持容量40を製造する事が出来る。
【0441】
尚本例の製造方法は、実施例8に係る製造方法に於いて、高濃度第一導電型不純物導入工程と、高濃度第二導電型不純物導入工程とを入れ換えた方法に相当するので、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、高濃度ソース・ドレイン領域312、322を形成する為の高濃度第二導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して、下層側電極部40fを形成するのであれば、表7に示す24通りの工程順序の内、「N+ 」で示す高濃度第1導電型不純物導入工程と、「P+ 」で示す高濃度第二導電型不純物導入工程とを入れ換えたいずれの工程順序であってもよい。
【0442】
[実施例15]
本例のアクティブマトリクス基板及びその製造方法は、基本的な部分が実施例14と同じで有る。本例の特徴点は、実施例14と同様、実施例13に係る製造方法に比してマスク形成工程が1回少ない点にあり、その製造方法は、以下に説明するとおりで有る。
【0443】
まず、図26(a)に示す様に、絶縁基板2の表面に島状のシリコン膜10a、20a、30a、40aを形成した後(シリコン膜形成工程)、ゲート絶縁膜14、24、34、及び誘電体膜44を形成する(ゲート絶縁膜形成工程)。
【0444】
次に、約1×1012cm-2のドーズ量でボロンイオン(第二導電型不純物/第二導電型不純物)を打ち込んで、チャネルドープを行なう(チャネルドープ工程/1回目の不純物導入工程)。
【0445】
その結果、シリコン膜10a、20a、30a、40aは、不純物濃度が約1×1017cm−3の低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20a、30a、40aとなる。
【0446】
次に、図26(b)に示す様に、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20の形成領域を覆うと共に、後に形成する第二導電型の駆動回路用TFT30のゲート電極35の形成予定領域を広めに覆うレジストマスク1401を形成する(1回目のマスク形成工程)。
【0447】
続いて、例えば、ボロンイオン(第二導電型不純物/第二導電型不純物)を約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(2回目の不純物導入工程/高濃度第2導電型不純物導入工程)。
【0448】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜30aの内、高濃度のボロンイオンが打ち込まれた領域は、不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域312、322となる。又低濃度第二導電型のシリコン膜40aも、不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度第二導電型の下層側電極部40fとなる。しかる後に、レジストマスク1401を除去する。
【0449】
次に、図26(c)に示す様に、ゲート絶縁膜14、24、34の表面に、ドープドシリコンやシリサイド膜などからなるゲート電極15、25、35を形成する。同時に、誘電体膜44の表面には、上層側電極部45を形成する(ゲート電極形成工程)。この上層側電極部45は、前段の信号線の一部であってもよい。この様にして、下層側電極部40fと上層側電極部45とが誘電体膜44を介して対向する保持容量40を形成する。
【0450】
次に、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20の形成領域を覆うレジストマスク1402を形成する(2回目のマスク形成工程)。
【0451】
続いて、ボロンイオンを約3×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(3回目の不純物導入工程/低濃度第二導電型不純物導入工程)。
【0452】
その結果、高濃度ソース・ドレイン領域312、322に挟まれた低濃度第二導電型のシリコン膜30aには、ゲート電極35に対して自己整合的に不純物濃度が約3.1×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域311、321が形成される。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域33となる。この様にして、第二導電型の駆動回路用TFT30を形成する。しかる後に、レジストマスク1402を除去する。
【0453】
次に、図26(d)に示す様に、マスクを形成する事なく、リンイオンを約1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(4回目の不純物導入工程/低濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0454】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜10a、20aには、ゲート電極15、25に対して自己整合的に不純物濃度が約0.9×1018cm-3の低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22が形成される。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域13、23となる。
【0455】
ここで、低濃度ソース・ドレイン領域311、321にも、リンイオンが約1×1013cm−2のドーズ量でイオン注入されるが、低濃度ソース・ドレイン領域311、321の不純物濃度は、約3.1×1018cm-3で有る。従って、低濃度ソース・ドレイン領域311、321は、実質的にアクセプター型不純物濃度が約2.1×1018cm-3にまで低濃度化するが、導電型は反転しない。
【0456】
次に、図26(e)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30、及び保持容量40の形成領域を覆うと共に、ゲート電極15、25を広めに覆うレジストマスク1403を形成する(3回目のマスク形成工程)。
【0457】
続いて、リンイオンを約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(5回目の不純物導入工程/高濃度第一導電型不純物導入工程)。
【0458】
その結果、低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22には、不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222が形成される。又低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22の内、レジストマスク1403で覆われていた部分は、そのまま不純物濃度が約0.9×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221となる。この様にして、第一導電型の画素用TFT10、及び第一導電型の駆動回路用TFT20を形成する。しかる後に、レジストマスク1403を除去する。
【0459】
以降、図23に示す様に、層間絶縁膜4を形成した後、活性化の為のアニールを行い、しかる後に、コンタクトホールを形成してソース・ドレイン電極16、17、26、27、36、37を形成すれば、レジストマスク1401〜1403を形成する為の3回のマスク形成工程と、5回の不純物導入工程によって、アクティブマトリクス基板1等の半導体装置を製造出来る。
【0460】
この様に、本例のアクティブマトリクス基板1の製造方法では、図26(b)に示した様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、高濃度ソース・ドレイン領域312、322を形成する為の高濃度第二導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して下層側電極部40fを形成して居る。従って、従来の製造方法に比較して、マスク形成工程の数及び不純物導入工程の数を減らす事が可能で有る。
【0461】
しかも、図26(d)に示す様に、低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221を形成する為の工程では、マスクを形成せずに、リンイオンの注入を行う。それ故、3回のマスク形成工程と5回の不純物導入工程によって、各TFT及び保持容量40を製造する事が出来る。
【0462】
尚本例の製造方法は、実施例9に係る製造方法に於いて、高濃度第一導電型不純物導入工程と、高濃度第二導電型不純物導入工程とを入れ換えた方法に相当するので、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、高濃度ソース・ドレイン領域312、322を形成する為の高濃度第二導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して、下層側電極部40fを形成するのであれば、表7に示す24通りの工程順序の内、「N+ 」で示す高濃度第1導電型不純物導入工程と、「P+ 」で示す高濃度第二導電型不純物導入工程とを入れ換えたいずれの工程順序であってもよい。
【0463】
[実施例16]
図27は、本例の液晶表示装置に於ける駆動回路内蔵型のアクティブマトリクス基板の構造を模式的に示す断面図で有る。尚本例のアクティブマトリクス基板では、各TFTの基本的な構造が図7に示したアクティブマトリクス基板と略同じで有る。
【0464】
図27に於いて、本例の液晶表示装置の駆動回路内蔵型のアクティブマトリクス基板1でも、第一導電型の駆動回路用TFT20、及び第一導電型の画素用TFT10は、いずれもLDD構造になって居る。
【0465】
これに対して、第二導電型の駆動回路用TFT30′は、オフセットゲート構造を有しており、オフセット領域311′、321′は、チャネル領域33と同じく、不純物濃度が約1×1017cm-3の低濃度第二導電型領域で有る。
【0466】
本例では、保持容量402の下層側電極部40dは、第二導電型の駆動回路用TFT30′の高濃度ソース・ドレイン領域312、322と同時形成された不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度第二導電型領域で有る。
【0467】
斯様な構造のアクティブマトリクス基板1は、以下の方法により製造出来る。
【0468】
まず、図28(a)に示す様に、絶縁基板2の表面に島状のシリコン膜10a、20a、30a、40aを形成した後(シリコン膜形成工程)、ゲート絶縁膜14、24、34、及び誘電体膜44を形成する(ゲート絶縁膜形成工程)。
【0469】
次に、1×1012cm-2のドーズ量でボロンイオンを打ち込んで、チャネルドープを行なう(チャネルドープ工程/1回目の不純物導入工程)。
【0470】
次に、図28(b)に示す様に、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20の形成領域を覆うと共に、第二導電型の駆動回路用TFT30′の形成領域の内、後に形成するゲート電極35の形成予定領域を広めに覆うレジストマスク1501を形成する(1回目のマスク形成工程)。
【0471】
続いて、第二導電型不純物、例えばボロンイオンを約1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(2回目の不純物導入工程/高濃度第二導電型不純物導入工程)。
【0472】
その結果、低濃度第二導電型のシリコン膜30aには、不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域312、322が形成される。一方、低濃度第二導電型のシリコン膜30aの内、レジストマスク1501で覆われていた部分は、そのまま不純物濃度が約1×1017cm-3のオフセット領域311′、321′となる。勿論、チャネル領域33は、不純物濃度が約1×1017cm-3の低濃度第二導電型領域のままで有る。又シリコン膜40aは、不純物濃度が約1×1020cm-3の高濃度第二導電型の下層側電極部40fとなる。しかる後に、レジストマスク1501を除去する。
【0473】
次に、図28(c)に示す様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極部45を形成する。この様にして保持容量40を形成する。
【0474】
次に、第二導電型の駆動回路用TFT30及び保持容量40の形成領域を覆うレジストマスク1502を形成する(2回目のマスク形成工程)。
【0475】
この状態で、リンイオンを1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する(低濃度第一導電型不純物導入工程/3回目の不純物導入工程)。
【0476】
その結果、低濃度第一導電型のシリコン膜10a、20aには、ゲート電極15、25に対して自己整合的に不純物濃度が約0.9×1018cm-3の低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22が形成される。尚不純物が導入されなかった部分がチャネル領域13、23となる。この様にして、第一導電型の画素用TFT10及び第一導電型の駆動回路用TFT20を形成する。しかる後に、レジストマスク1502を除去する。
【0477】
次に、図28(d)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30、及び保持容量40の形成領域を覆うと共に、ゲート電極15、25をも広めに覆うレジストマスク1503を形成する(3回目のマスク形成工程)。
【0478】
この状態で、リンイオンを1×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する(高濃度第一導電型不純物導入工程/4回目の不純物導入工程)。
【0479】
その結果、低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22には、不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222が形成される。一方、低濃度第一導電型のソース・ドレイン領域11、12、21、22の内、レジストマスク1503で覆われていた部分は、そのまま不純物濃度が約0.9×1018cm-3の低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221となる。この様にして、第一導電型の画素用TFT1 0および第一導電型の駆動回路用TFT20を形成する。しかる後に、レジストマスク1503を除去する。
【0480】
従って、レジストマスク1503〜1503を形成する為の3回のマスク形成工程と、4回の不純物導入工程によって、アクティブマトリクス基板1を製造出来る。
【0481】
この様に、本例のアクティブマトリクス基板1の製造方法では、図28(b)に示す様に、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、高濃度ソース・ドレイン領域311、321を形成する為の高濃度第2導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して、下層側電極部40fを形成して居る。従って、従来の製造方法に比較して、マスク形成工程の数及び不純物導入工程の数を減らす事が可能で有る。
【0482】
更に本例では、図28(c)に示す様に、第二導電型の駆動回路用TFT30′に於いて、ゲート電極35に対峙する部分を低濃度領域とするにあたって、LDD構造ではなく、オフセットゲート構造として居る。この為、実施例3に比較して、マスク形成工程及び不純物導入工程のいずれについても1回ずつ少ない。即ち従来の製造方法に比較して、マスク形成工程及び不純物導入工程のいずれについても2回ずつ少ない。それ故、最も少ない製造工程数によって、画素領域及び駆動回路部のTFTの電気的特性を向上する事が出来る。
【0483】
尚本例の製造方法は、実施例10に係る製造方法に於いて、高濃度第一導電型不純物導入工程と、高濃度第二導電型不純物導入工程とを入れ換えた方法に相当するので、ゲート電極15、25、35、及び上層側電極45を形成する前に、高濃度ソース・ドレイン領域312、322を形成する為の高濃度第二導電型不純物導入工程を行い、この工程を援用して、下層側電極部40fを形成するのであれば、表8に示す10通りの工程順序の内、「N+ 」で示す高濃度第一導電型不純物導入工程と、「P+ 」で示す高濃度第二導電型不純物導入工程とを入れ換えたいずれの工程順序であってもよい。
【0484】
[実施例3乃至実施例16の変形例]
尚不純物導入方法としては、例えば、ドーパントガスから発生した全てのイオンを質量分離せずに打ち込む方法、いわゆるイオンドーピング法を用いてもよい。この方法で、例えば、第一導電型の不純物を高濃度に打ち込む場合には、PH3 を約5%含み、残部が水素ガスからなる混合ガスを用い、この混合ガスから発生する全てのイオンを質量分離せずに打ち込む。これに対して、第一導電型の不純物を低濃度に打ち込む場合には、PH3 を約5%含み、残部が水素ガスからなる混合ガスから発生する全てのイオンを質量分離せずに打ち込んだ後、純水素ガスから発生するイオンを質量分離せずに打ち込んで、シリコン膜中の不整結合を終端する事が好ましい。更に不純物の導入方法については、イオン注入法やイオンドーピング法の他にも、プラズマドーピング法、レーザドーピング法などを用いてもよい。更にマスクの材質についてもレジストマスクに限定されない。いずれの形態でも第一導電型をN型とし、第二導電型をP型としたが、逆にしてもよい。即ち画素用TFTをP型で構成してもよい。
【0485】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明に係る半導体装置では、いずれのTFTも、ゲート電極の端部に対峙する部分が低濃度領域で有る為、オフ電流が小さい。又TFTのソース・ドレイン間に於ける耐電圧が高い為、チャネル長を短く出来るので、高速動作が可能で有る。更に第二導電型の駆動回路用TFTにおいて、ゲート電極の端部に対峙する低濃度領域は、チャネル領域と同じ不純物濃度をもつオフセット領域として形成して有る。従って、総てのTFTをLDD構造で製造する場合よりもマスク形成工程及び不純物導入工程を其々1回分ずつ少なくする事が出来る。それ故、最小限の製造工程数によって、各TFTの電気的特性を向上可能な半導体装置を実現する事が出来る。
【0486】
特に、本発明に係る半導体装置を駆動回路内蔵型のアクティブマトリクス基板に適用した場合には、画素領域では、表示むらなどが発生しにくいTFTを形成出来る一方、駆動回路部では、誤動作が発生しにくいと共に、CMOS回路の電源端子間を貫通する電流が小さいTFTを形成出来るなど、画素領域及び駆動回路部毎にTFTの電気的特性を向上する事が出来る。
【0487】
本発明に於いて、オフセット構造で有る第二導電型TFTを弱いデプレーション・モードとして構成し、LDD構造で有る第一導電型TFTを弱いエンハンス・モードとして構成する様に、第二導電型薄膜トランジスタのチャネル領域およびオフセット領域に於ける第二導電型の不純物濃度を設定した場合には、一般的には、オフセット構造のTFTは、LDD構造のTFTよりもオン状態が小さい傾向にあるが、本発明によれば、同じ絶対値のゲート電圧を印加したときでも、第二導電型TFTには、第一導電型TFTに比して大きなゲート・バイアス電圧が印加される事になる為、両TFTのオン電流バランスを確保する事が出来る。しかも、第二導電型薄膜トランジスタのチャネル領域及びオフセット領域に於ける第二導電型の不純物濃度によって実現する為、トランジスタ容量のバランスを確保する事も出来る。それ故、高速動作が可能なCMOS回路を構成する事が出来る。
【0488】
本発明に於いて、第一導電型TFTのチャネル領域が含む第二導電型不純物の濃度と、第二導電型TFTのチャネル領域が含む第二導電型不純物濃度と、第2導電型TFTのオフセット領域が含む第二導電型不純物濃度とを総て等しくすると、即ち第二導電型TFTのチャネル領域に第二導電型不純物を導入する際に、第一導電型TFTのチャネル領域にも第二導電型不純物を導入すると、マスクを用いずに、チャネル領域に第二導電型不純物を導入出来るので、工程数を削減出来る。
【0489】
又本発明では、半導体膜の上層に容量素子の一方の電極を形成する前に、TFTの低濃度ソース・ドレイン領域または高濃度ソース・ドレイン領域を形成する為の不純物導入工程を行うと共に、この工程を利用して、容量素子を形成する為の半導体膜に不純物を導入し、容量素子の他方の電極を構成する事に特徴を有する。従って、本発明によれば、従来の製造方法に比較して、マスク形成工程の数及び不純物導入工程の数を減らす事が可能で有る。
【0490】
TFTの低濃度ソース・ドレイン領域を形成するにあたって、オフセットゲート構造とした場合には、LDD構造に比較して、マスク形成工程及び不純物導入工程を1回ずつ少なくする事が出来る。
【0491】
第一導電型薄膜トランジスタの低濃度ソース・ドレイン領域を、第一導電型不純物と共に、第二導電型薄膜トランジスタの低濃度ソース・ドレイン領域と同等の第二導電型不純物を導入した低濃度第一導電型領域として構成した場合には、この低濃度ソース・ドレイン領域と第一の電極部との間で実質的な不純物濃度を変える事が出来る。
【0492】
第一導電型薄膜トランジスタの低濃度ソース・ドレイン領域を形成する為に低濃度の第一導電型不純物を導入する工程、及び第二導電型薄膜トランジスタの低濃度ソース・ドレイン領域を形成する為に低濃度の第二導電型不純物を導入する工程の内の一方の工程をマスクを形成せずに行い、第一及び第二導電型の不純物の双方が導入される領域の導電型及び不純物濃度については第1及び第二導電型の不純物の導入量の差によって規定した場合には、マスク形成工程をさらに減らす事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置を模式的に示す断面図で有る。
【図2】 (a)は、図1に示すTFTを用いた液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置の説明図、(b)は、その駆動回路に用いたCMOS回路の説明図で有る。
【図3】 図1に示すアクティブマトリクス基板等の半導体装置上の各TFTのオン・オフ電流特性を比較して示すグラフ図で有る。
【図4】 (a)〜(d)は、図1に示すアクティブマトリクス基板等の半導体装置の製造方法を示す工程断面図で有る。
【図5】 (a)〜(d)は、図1に示すアクティブマトリクス基板等の半導体装置の別の製造方法を示す工程断面図で有る。
【図6】 本発明の実施例2に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置に形成した各TFTのオン・オフ電流特性を比較して示すグラフ図で有る。
【図7】 本発明の実施例3乃至5に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置を模式的に示す断面図で有る。
【図8】 液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置に構成されている保持容量の構造を示す説明図で有る。
【図9】 (a)〜(e)は、本発明の実施例3に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置の製造方法を示す工程断面図で有る。
【図10】 (a)〜(e)は、本発明の実施例4に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置の製造方法を示す工程断面図で有る。
【図11】 (a)〜(e)は、本発明の実施例5に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置の製造方法を示す工程断面図で有る。
【図12】 本発明の実施例6に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置を模式的に示す断面図で有る。
【図13】 (a)〜(d)は、本発明の実施例6に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置の製造方法を示す工程断面図で有る。
【図14】 本発明の実施例7に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置を模式的に示す断面図で有る。
【図15】 (a)〜(e)は、本発明の実施例7に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置の製造方法を示す工程断面図で有る。
【図16】 (a)〜(e)は、本発明の実施例8に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置の製造方法を示す工程断面図で有る。
【図17】 (a)〜(e)は、本発明の実施例9に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置の製造方法を示す工程断面図で有る。
【図18】 本発明の実施例10に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置を模式的に示す断面図で有る。
【図19】 (a)〜(d)は、本発明の実施例10に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置の製造方法を示す工程断面図で有る。
【図20】 本発明の実施例11に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置を模式的に示す断面図で有る。
【図21】 (a)〜(e)は、本発明の実施例11に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置の製造方法を示す工程断面図で有る。
【図22】 (a)〜(e)は、本発明の実施例12に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置の製造方法を示す工程断面図で有る。
【図23】 本発明の実施例13に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置を模式的に示す断面図で有る。
【図24】 (a)〜(e)は、本発明の実施例13に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置の製造方法を示す工程断面図で有る。
【図25】 (a)〜(e)は、本発明の実施例14に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置の製造方法を示す工程断面図で有る。
【図26】 (a)〜(e)は、本発明の実施例15に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置の製造方法を示す工程断面図で有る。
【図27】 本発明の実施例16に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置を模式的に示す断面図で有る。
【図28】 (a)〜(d)は、本発明の実施例16に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板等の半導体装置の製造方法を示す工程断面図で有る。
【図29】 従来のアクティブマトリクス基板等の半導体装置を模式的に示す断面図で有る。
【図30】 セルフアライン構造のTFTのオン・オフリーク電流特性を示すグラフ図で有る。
【図31】 (a)は、N型のTFTに於けるチャネル長とソース・ドレイン間の耐電圧との関係を示すグラフ図、(b)は、P型のTFTに於けるチャネル長とソース・ドレイン間の耐電圧との関係を示すグラフ図で有る。
【図32】 LDD構造のTFTのオン・オフリーク電流特性を示すグラフ図で有る。
【図33】 (a)〜(f)は、図29に示すアクティブマトリクス基板等の半導体装置の製造方法を示す工程断面図で有る。
【符号の説明】
1、1″・・・アクティブマトリクス基板(半導体装置)
2・・・絶縁基板
10、10″・・・N型の画素用TFT
20、20″・・・N型の駆動回路用TFT
30、30′、30″・・・P型の駆動回路用TFT
n1、n2・・・N型のTFT
p1、p2・・・P型のTFT
11、12、21、22、31、32・・・ソース・ドレイン領域
13、23、33・・・チャネル領域
14、24、34・・・ゲート絶縁膜
15、25、35・・・ゲート電極
82・・・データドライバ部(駆動回路)
83・・・走査ドライバ部(駆動回路)
84、88・・・シフトレジスタ
85、89・・・レベルシフタ
90・・・信号線
91・・・走査線
92・・・画素用TFT
111、121、211、221、311、321・・・低濃度ソース・ドレイン領域
311′、321′・・・オフセット領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device such as an active matrix substrate including different conductive thin film transistors (hereinafter abbreviated as TFTs), TFTs and capacitive elements, and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a technique for optimizing the electrical characteristics of the TFT while simplifying the manufacturing process of these semiconductor devices.
[0002]
[Prior art]
As a semiconductor device using a TFT, there is an active matrix substrate with a built-in driving circuit of a liquid crystal display device. In the active matrix substrate, as schematically shown in FIG. 29, the drive circuit portion and the pixel region from the left region to the right region, a P-type drive circuit TFT 30 ″, an N-type drive circuit TFT 20 ″, And the N-type pixel TFT 10 ″ are formed on the same insulating substrate 2. Here, when each TFT is formed in a self-aligned structure, the on / off leakage current characteristics of the N-type TFT are shown in FIG. There is a problem that the off-leakage current is large as indicated by L1 and the on / off-leakage current characteristic of the P-type TFT is indicated by a dotted line L2. This is likely to cause unevenness, etc. Also, even if the TFT for the drive circuit has a large off-leakage current, it tends to cause unnecessary power consumption and malfunction. In the in-structure TFT, the withstand voltage characteristic in the N-type TFT is shown by a solid line L23 in FIG. 31A, and the withstand voltage characteristic in the P-type TFT is shown by a solid line L24 in FIG. Since the withstand voltage between the source and drain of the TFT is not sufficient, the channel length must be set longer.
[0003]
Therefore, in the active matrix substrate shown in FIG. 29, each TFT has an LDD structure. (In the present application, this may be abbreviated as LDD TFT.) Any of the TFTs formed on the active matrix substrate has inner gate electrodes 15 in source / drain regions 11, 12, 21, 22, 31, 32. The portions facing the end portions of 25 and 35 are low-concentration source / drain regions 111, 121, 211, 221, 311, and 321. For this reason, as shown in FIG. 32, the on / off leakage current characteristic of the N-type TFT is indicated by a solid line L3, and the on / off leakage current characteristic of the P-type TFT is indicated by a dotted line L4. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of display unevenness and flicker, and to suppress malfunctions and wasteful power consumption. In the LDD structure TFT, the withstand voltage characteristic of the N-type TFT is shown by a solid line L21 in FIG. 31A, and the withstand voltage characteristic of the P-type TFT is shown by a solid line L22 in FIG. Similarly, since the withstand voltage between the source and the drain is high, there is an advantage that the channel length can be shortened.
[0004]
On the other hand, when the above-described semiconductor device is applied to an active matrix substrate, a storage capacitor 40 ″ may be formed on the same insulating substrate 2 in order to improve charge retention characteristics in the liquid crystal cell (FIG. 29). (Reference) Conventionally, the storage capacitor 40 ″ has a low-concentration N-type silicon film obtained by making a silicon film conductive as a lower electrode part 40g. Here, a silicon oxide film formed simultaneously with the gate insulating films 14, 24, and 34 of the TFT is formed as a dielectric film 44 on the surface side of the lower layer side electrode portion 40 g. On the surface side of the dielectric film 44, a part of a dedicated capacity line or a part of a signal line in the previous stage formed simultaneously with the gate electrodes 15, 25, and 35 of the TFT is formed as the upper layer side electrode part 45. .
[0005]
The active matrix substrate 1 ″ having such a structure has been conventionally manufactured by the following method.
[0006]
First, as shown in FIG. 33A, the gate insulating films 14, 24, 34 and the dielectric film 44 are formed on the island-shaped silicon films 10a, 20a, 30a, 40a formed on the surface of the insulating substrate 2. About 1 × 1012cm-2Boron ions are implanted at a dose of. This is for channel doping (first impurity introduction step). As a result, each silicon film 10a, 20a, 30a, 40a becomes a low concentration P-type. This is performed to adjust the threshold voltage (Vth) of the thin film transistor. (In this application, this may be abbreviated as channel dope, C / D.)
Next, as shown in FIG. 33B, each TFT formation region is covered with a resist mask 151 (first mask formation step). Then about 3 × 1014cm-2Phosphorus ions are implanted at a dose of 2 nm to invert the silicon film 40a to N-type to form a lower electrode portion 40g for forming the storage capacitor 40 ″ (second impurity introduction step).
[0007]
Next, as shown in FIG. 33 (c), the gate electrodes 15, 25, and 35 and the upper layer side electrode portion 45 are formed, the storage capacitor 40 ″ is formed, and then the N-type pixel TFT 10 ″ and the N-type are formed. The drive circuit TFT 20 ″ formation region is covered with a resist mask 152 (second mask formation step).13cm-2The boron ion is implanted at a dose of about 2.1 × 1018cm-3Low concentration P-type source / drain regions 31 and 32 are formed (third impurity introduction step). A portion where no impurity is introduced becomes a channel region 33.
[0008]
Next, as shown in FIG. 33 (d), the formation region of the P-type driving circuit TFT 30 ″ is covered with a resist mask 153 (third mask formation step).13cm-2Impurity concentration is about 0.9 × 10 5 by implanting phosphorus ions at a dose of18cm-3Low concentration N-type source / drain regions 11, 12, 21, and 22 are formed (fourth impurity introduction step).
[0009]
Next, as shown in FIG. 33 (e), in addition to the formation region of the N-type pixel TFT 10 ″, the formation region of the N-type drive circuit TFT 20 ″, and the storage capacitor 40 ″, the gate electrode 35 is also provided. A resist mask 154 is formed to cover a wider area (fourth mask formation step), followed by approximately 1 × 10.15cm-2Boron ions are implanted at a dose of about 1 × 1020cm-3High concentration source / drain regions 312 and 322 are formed (fifth impurity introduction step). As a result, in the low concentration P-type source / drain regions 31, 32, the portion covered with the resist mask 154 has an impurity concentration of about 2.1 × 10 5 as it is.18cm-3Low concentration source / drain regions 311 and 321. In this way, a P-type driving circuit TFT 30 ″ is formed.
[0010]
Next, as shown in FIG. 33F, in addition to the formation region of the P-type driving circuit TFT 30 ″, a resist mask 155 that covers the gate electrodes 15 and 25 is formed (fifth mask formation). Step) Subsequently, about 1 × 1015cm-2Impurity concentration is about 1 × 10 5 by implanting phosphorus ions at a dose of20cm-3High concentration source / drain regions 112, 122, 212, and 222 are formed (sixth impurity introduction step). Of the low-concentration N-type source / drain regions 11, 12, 21, and 22, the portion covered with the resist mask 155 has an impurity concentration of about 0.9 × 10 18 cm.-3Low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221. In this manner, an N-type pixel TFT 10 ″ and an N-type drive circuit TFT 20 ″ are formed.
[0011]
Thereafter, after forming the interlayer insulating film 4 as shown in FIG. 29, annealing for activation is performed, and then contact holes are formed to form source / drain electrodes 16, 17, 26, 27, 36, 37. Thus, the active matrix substrate 1 ″ is completed. Thus, in the prior art, five mask formation steps (formation of the resist masks 151 to 155) and six impurity introductions are performed only for adding donor or acceptor impurities to the semiconductor film. However, if the storage capacitor 40 ″ is not formed, four mask formation steps (formation of resist masks 152 to 155) are performed only for adding donor or acceptor impurities to the semiconductor film. Five impurity introduction steps are performed.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the manufacturing cost of the active matrix substrate is largely governed by the number of mask forming steps and the number of impurity introduction steps, the number of manufacturing steps will increase significantly when trying to optimize the TFT as in the prior art. There is a problem. For example, when a CMOS structure is formed with LDD TFTs and a storage capacitor 40 ″ is formed as in the manufacturing method described with reference to FIGS. 33A to 33F, donor or acceptor impurities are added to the semiconductor film. The addition of 5 mask formation steps and 6 impurity introduction steps are necessary only for the addition, and this leads to a problem that the manufacturing cost of the active matrix substrate is significantly increased. Not only the matrix substrate but also other semiconductor devices having TFTs of different conductivity types and other semiconductor devices having both TFTs and capacitive elements exist.
[0013]
  In view of the above problems, the subject of the present invention is at least a TFT and a TF having a different conductivity type from that of the TFT, like an active matrix substrate with a built-in drive circuit.TIn the provided semiconductor device,While simplifying the manufacturing process of the semiconductor device, the electrical characteristics of the TFT were optimized and a high-performance circuit was achieved.A semiconductor device, a manufacturing method thereof, and an active matrix substrate are provided.
[0014]
[Means for solving the problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention configures a semiconductor device as follows. Each invention described below has a common purpose and problem of a semiconductor device and a manufacturing method thereof in which the electrical characteristics of each TFT are improved by a minimum number of manufacturing steps. If they are further classified, The invention according to the first group is roughly divided into the invention according to the second group.
[0015]
The invention according to the first group is a semiconductor device having first and second conductivity type TFTs on the same substrate, an active matrix substrate for a liquid crystal display device adapted to the same, and a method of manufacturing these semiconductor devices. Invention.
[0016]
On the other hand, the invention according to the second group relates to a semiconductor device having a TFT and a capacitive element on the same substrate, an invention relating to an active matrix substrate for a liquid crystal display device and the like adapted thereto, and a method for manufacturing these semiconductor devices. It is an invention.
[0017]
(Invention related to Group 1)
The invention relating to an example of the first group includes a first conductivity type thin film transistor comprising a first channel region and a first conductivity type high concentration source / drain region facing a first gate electrode through a first gate insulating film, In a semiconductor device having a second channel region facing a second gate electrode through a second gate insulating film and a second conductivity type thin film transistor having a second conductivity type high concentration source / drain region, the first conductivity The thin film transistor has an LDD structure including a first conductivity type low concentration source / drain region between the first conductivity type high concentration source / drain region and the first channel region, and the first channel region is extremely low. The second conductivity type thin film transistor is the same as the second channel region between the second conductivity type high concentration source / drain region and the second channel region. Form an offset structure comprising an offset region having a net things concentration, said second channel region, characterized in that there comprises a second conductivity type impurity of very low concentration.
[0018]
When configured in this manner, each TFT has a low concentration region because the portion facing the end of the gate electrode is a low concentration region. In addition, since the withstand voltage between the source and drain of the TFT is high, the channel length can be shortened. Accordingly, the on-current increases and the transistor capacity can be further reduced, so that there is an advantage that high-speed operation is possible. Further, in the second conductivity type driving circuit TFT, the low concentration region facing the end of the gate electrode is formed as an offset region having the same impurity concentration as the channel region. Therefore, the mask formation process and the impurity introduction process can be reduced by one time each, compared with the case where all TFTs are manufactured with the LDD structure. The second conductivity type impurity introduced at an extremely low concentration adjusts Vth in the channel and acts as a low concentration majority carrier in the offset region. Thus, a semiconductor device in which the electrical characteristics of each TFT are optimized can be realized with a minimum number of manufacturing steps.
[0019]
The source-drain voltage of the first conductivity type thin film transistor is VDS1, The gate voltage is VGS1Source / drain current IDS1And the source-drain voltage of the second conductivity type thin film transistor is VDS2, The gate voltage is VGS2Source / drain current IDS2| VDS1| = | VDS2| and VGS1= VGS2I under the condition of = 0DS2> IDS1As described above, the second conductivity type impurity concentration of the second channel region and the offset region is determined.
[0020]
With this configuration, the decrease in the on-current of the second conductivity type TFT due to the parasitic resistance in the offset region is minimized, and the on-current and transistor capacity of the first conductivity type TFT and the second conductivity type TFT are made substantially equal. Things are possible. Therefore, when a CMOS circuit is configured with such TFTs, the circuit operates at high speed and is less likely to malfunction. At the same time, the circuit configuration and layout are simplified. (In order to make the size and dimensions of the first conductivity type TFT and the second conductivity type TFT the same.)
The source-drain voltage of the first conductivity type thin film transistor is VDS1, The gate voltage is VGS1Source / drain current IDS1And the source-drain voltage of the second conductivity type thin film transistor is VDS2, The gate voltage is VGS2Source / drain current IDS2| VDS1| = | VDS2| and VGS1= VGS2Under the conditions ofDS2= IDS1The second conductivity type impurity concentration of the second channel region and the offset region is determined so that the gate voltage is shifted from 0V to the direction in which the first conductivity type thin film transistor is turned on. It is characterized by things.
[0021]
With this configuration, the second conductivity type TFT having the offset structure can be reduced by simply optimizing the second conductivity type impurity concentration in the channel region and the offset region of the second conductivity type TFT. The first conductivity type TFT having the LDD structure can be set to a weak enhancement mode. In this way, it is possible to minimize the decrease in the on-current of the second conductivity type TFT due to the parasitic resistance in the offset region, and to substantially equalize the on-current and transistor capacity of the first conductivity type TFT and the second conductivity type TFT. . Therefore, when a CMOS circuit is configured with such TFTs, the circuit operates at high speed and is less likely to malfunction. At the same time, the circuit configuration and layout are simplified. (In order to make the size and dimensions of the first conductivity type TFT and the second conductivity type TFT the same.)
Further, the second conductivity type impurity concentration contained in the first channel region, the second conductivity type impurity concentration contained in the second channel region, and the second conductivity type impurity concentration contained in the offset region are all equal. Features.
[0022]
That is, when the second conductivity type impurity is introduced into the channel region of the second conductivity type TFT, the second conductivity type impurity is also introduced into the channel region of the first conductivity type TFT, and at the same time, the second conductivity type impurity is also introduced into the offset region. Can be introduced. Therefore, the number of processes can be reduced.
[0023]
The first conductivity type and the second conductivity type mean that they are opposite to each other. When the first conductivity type is N type, the second conductivity type is P type. Conversely, when the first conductivity type is P type, the second conductivity type is N type.
[0024]
In an active matrix substrate for a liquid crystal display device to which such a semiconductor device is applied, the first conductive type and the second conductive type thin film transistor constitute a CMOS circuit in a drive circuit, and the first conductive type and the second conductive type thin film transistor. One of the conductive thin film transistors constitutes a pixel thin film transistor in the pixel region.
[0025]
In the manufacture of the semiconductor device according to the above example of the first group invention, the second conductivity type impurity is formed at a very low concentration in order to form the first channel region, the second channel region, and the offset region. Forming an ultra-low concentration second conductivity type impurity introduction step to be introduced into the film; forming a gate electrode forming step of forming the first gate electrode and the second gate electrode; and forming the first conductivity type low concentration source / drain region. For this purpose, a low-concentration first-conductivity-type impurity introduction step for introducing the first-conductivity-type impurity into the semiconductor film at a low concentration, and a first-conductivity-type impurity to form the first-conduction type high-concentration source / drain region High concentration first conductivity type impurity introduction step for introducing high concentration into semiconductor film, and second conductivity type impurity at high concentration to form said second conductivity type high concentration source / drain region High concentration A two-conductivity type impurity introduction step, wherein the very low concentration second conductivity type impurity introduction step is performed before the gate electrode formation step, and the low concentration first conductivity type impurity introduction step is performed after the gate electrode formation. It is characterized by being.
[0026]
  In the ultra-low concentration second conductivity type impurity introduction step, the source-drain voltage of the first conductivity type thin film transistor is set to V DS1 , The gate voltage is V GS1 Source / drain current I DS1 And the source-drain voltage of the second conductivity type thin film transistor is V DS2 , The gate voltage is V GS2 Source / drain current I DS2 | V DS1 | = | V DS2 | and V GS1 = V GS2 I under the condition of = 0 DS2 > I DS1 Or | V DS1 | = | V DS2 | and V GS1 = V GS2 Under the conditions of DS2 = I DS1 The second conductivity type impurity concentration of the second channel region and the offset region is determined so that the gate voltage is shifted from 0V to the direction in which the first conductivity type thin film transistor is turned on. Features.
  In addition, the very low concentration second conductivity type impurity introduction step is performed as a step of forming a doped semiconductor film containing the second conductivity type impurity in an extremely low concentration, and after this step is performed, a gate insulating film is formed on the surface of the semiconductor film. There is a thing.
[0027]
Also, the very low concentration second conductivity type impurity introduction step is performed as a step of introducing the second conductivity type impurity at a low concentration to the semiconductor film formed before this step is performed, and the semiconductor film is formed after this step is performed. A gate insulating film may be formed on the surface.
[0028]
Also, the very low concentration second conductivity type impurity introduction step introduces the second conductivity type impurity at an extremely low concentration through a gate insulating film formed on the surface of the semiconductor film formed before this step. There are things to do as a process.
[0029]
The invention relating to the second example of the first group includes a first conductivity type thin film transistor comprising a first channel region facing a first gate electrode through a first gate insulating film, and a first conductivity type high concentration source / drain region, In a semiconductor device having a second channel region facing a second gate electrode through a second gate insulating film and a second conductivity type thin film transistor having a second conductivity type high concentration source / drain region, The one conductivity type thin film transistor has an LDD structure having a first conductivity type low concentration source / drain region between the first conductivity type high concentration source / drain region and the first channel region. The second conductivity type thin film transistor includes an extremely low concentration of the first conductivity type impurity, and the second conductivity type thin film transistor is the same as the second channel region between the second conductivity type high concentration source / drain region and the second channel region. Form an offset structure comprising an offset region having an impurity concentration, said second channel region, characterized in that there comprises a first conductivity type impurity of very low concentration.
[0030]
When configured in this manner, each TFT has a low concentration region because the portion facing the end of the gate electrode is a low concentration region. In addition, since the withstand voltage between the source and drain of the TFT is high, the channel length can be shortened. Accordingly, the on-current increases and the transistor capacity can be further reduced, so that there is an advantage that high-speed operation is possible. Further, in the second conductivity type driving circuit TFT, the low concentration region facing the end of the gate electrode is formed as an offset region having the same impurity concentration as the channel region. Therefore, the mask formation process and the impurity introduction process can be reduced by one time each compared with the case where all TFTs are manufactured with the LDD structure. The first conductivity type impurity introduced at a very low concentration adjusts Vth in the channel and acts as a low concentration majority carrier in the offset region. Thus, a semiconductor device in which the electrical characteristics of each TFT are optimized can be realized with a minimum number of manufacturing steps.
[0031]
The source-drain voltage of the first conductivity type thin film transistor is VDS1, The gate voltage is VGS1Source / drain current IDS1And the source-drain voltage of the second conductivity type thin film transistor is VDS2, The gate voltage is VGS2Source / drain current IDS2| VDS1| = | VDS2| and VGS1= VGS2I under the condition of = 0DS2> IDS1As described above, the first conductivity type impurity concentrations of the second channel region and the offset region are determined.
[0032]
With this configuration, the decrease in the on-current of the second conductivity type TFT due to the parasitic resistance in the offset region is minimized, and the on-current and transistor capacity of the first conductivity type TFT and the second conductivity type TFT are made substantially equal. Things are possible. Therefore, when a CMOS circuit is configured with such TFTs, the circuit operates at high speed and is less likely to malfunction. At the same time, the circuit configuration and layout are simplified. (In order to make the size and dimensions of the first conductivity type TFT and the second conductivity type TFT the same.)
The source-drain voltage of the first conductivity type thin film transistor is VDS1, The gate voltage is VGS1Source / drain current IDS1And the source-drain voltage of the second conductivity type thin film transistor is VDS2, The gate voltage is VGS2Source / drain current IDS2| VDS1| = | VDS2| and VGS1= VGS2Under the conditions ofDS2= IDS1The first conductivity type impurity concentration of the second channel region and the offset region is determined so that the gate voltage is shifted from 0V to the direction in which the first conductivity type thin film transistor is turned on. It is characterized by things.
[0033]
With this configuration, the second conductivity type TFT having the offset structure can be weakened by simply optimizing the impurity concentration of the first conductivity type in the channel region and offset region of the second conductivity type TFT. The first conductivity type TFT having the LDD structure can be set to a weak enhancement mode. In this way, it is possible to minimize the decrease in the on-current of the second conductivity type TFT due to the parasitic resistance in the offset region, and to substantially equalize the on-current and transistor capacity of the first conductivity type TFT and the second conductivity type TFT. . Therefore, when a CMOS circuit is configured with such TFTs, the circuit operates at high speed and is less likely to malfunction. At the same time, the circuit configuration and layout are simplified. (In order to make the size and dimensions of the first conductivity type TFT and the second conductivity type TFT the same.)
The first conductivity type impurity concentration contained in the first channel region, the first conductivity type impurity concentration contained in the second channel region, and the first conductivity type impurity concentration contained in the offset region are all equal. Features.
[0034]
That is, when the first conductivity type impurity is introduced into the channel region of the second conductivity type TFT, the first conductivity type impurity is also introduced into the channel region of the first conductivity type TFT, and at the same time, the first conductivity type impurity is also introduced into the offset region. Can be introduced. Therefore, the number of processes can be reduced.
[0035]
The first conductivity type and the second conductivity type mean that they are opposite to each other. When the first conductivity type is N type, the second conductivity type is P type. Conversely, when the first conductivity type is P type, the second conductivity type is N type.
[0036]
In an active matrix substrate for a liquid crystal display device to which such a semiconductor device is applied, the first conductive type and the second conductive type thin film transistor constitute a CMOS circuit in a drive circuit, and the first conductive type and the second conductive type thin film transistor. One of the conductive thin film transistors constitutes a pixel thin film transistor in the pixel region.
[0037]
In a method of manufacturing a semiconductor device according to the second example of the first group, a first conductivity type impurity is formed in a semiconductor film at an extremely low concentration in order to form the first channel region, the second channel region, and the offset region. In order to form a very low concentration first conductivity type impurity introduction step to be introduced, a gate electrode formation step to form the first gate electrode and the second gate electrode, and the first conductivity type low concentration source / drain region A low-concentration first-conductivity-type impurity introduction step for introducing the first-conductivity-type impurity into the semiconductor film at a low concentration; and a high-concentration of the first-conductivity-type impurity to form the first-conduction-type high-concentration source / drain region A high concentration first conductivity type impurity introduction step for introducing the second conductivity type impurity into the semiconductor film at a high concentration to form the second conductivity type high concentration source / drain region. Concentration second conductivity type impurity And the step of introducing the very low concentration first conductivity type impurity is performed before the gate electrode forming step, and the step of introducing the low concentration first conductivity type impurity is performed after the formation of the gate electrode. And
[0038]
  Further, in the step of introducing the very low concentration first conductivity type impurity, the source / drain voltage of the first conductivity type thin film transistor is set toDS1, The gate voltage is VGS1Source / drain current IDS1And the source-drain voltage of the second conductivity type thin film transistor is VDS2, The gate voltage is VGS2Source / drain current IDS2| VDS1| = | VDS2| and VGS1= VGS2I under the condition of = 0DS2> IDS1Or | VDS1| = | VDS2| and VGS1= VGS2Under the conditions ofDS2= IDS1The first conductivity type impurity concentration of the second channel region and the offset region is determined so that the gate voltage is shifted from 0V to the direction in which the first conductivity type thin film transistor is turned on. It is characterized by introduction.
  Also, the very low concentration first conductivity type impurity introduction step is performed as a step of forming a doped semiconductor film containing the first conductivity type impurity at a very low concentration, and after this step is performed, a gate insulating film is formed on the surface of the semiconductor film. There is a thing.
[0039]
The very low concentration first conductivity type impurity introduction step is performed as a step of introducing the first conductivity type impurity at a low concentration with respect to the semiconductor film formed before this step is performed. A gate insulating film may be formed on the surface.
[0040]
In addition, in the very low concentration first conductivity type impurity introduction step, the first conductivity type impurity is introduced at a very low concentration through a gate insulating film formed on the surface of the semiconductor film formed before this step. There are things to do as a process.
[0041]
The invention relating to the third example of the first group is a first conductivity type thin film transistor comprising a first channel region and a first conductivity type high concentration source / drain region facing the first gate electrode through a first gate insulating film. And a second conductivity type thin film transistor comprising a second channel region facing the second gate electrode through a second gate insulating film and a second conductivity type high concentration source / drain region, The first conductivity type thin film transistor has an LDD structure including a first conductivity type low concentration source / drain region between the first conductivity type high concentration source / drain region and the first channel region. The second conductivity type thin film transistor has the same impurity concentration as that of the second channel region between the second conductivity type high concentration source / drain region and the second channel region. Form an offset structure comprising a that offset region, said second channel region, characterized in that there substantially intrinsic.
[0042]
When configured in this manner, each TFT has a low concentration region because the portion facing the end of the gate electrode is a low concentration region. In addition, since the withstand voltage between the source and drain of the TFT is high, the channel length can be shortened. Accordingly, the on-current increases and the transistor capacity can be further reduced, so that there is an advantage that high-speed operation is possible. Furthermore, in the second conductivity type driving circuit TFT, the semiconductor facing the end of the gate electrode is formed as an offset region having the same impurity concentration as the channel region. Therefore, the mask forming process can be reduced once and the impurity introducing process can be reduced twice compared with the case where all TFTs are manufactured with the LDD structure. Thus, a semiconductor device in which the electrical characteristics of each TFT are optimized can be realized with a minimum number of manufacturing steps.
[0043]
The first conductivity type and the second conductivity type mean that they are opposite to each other. When the first conductivity type is N type, the second conductivity type is P type. Conversely, when the first conductivity type is P type, the second conductivity type is N type.
[0044]
In an active matrix substrate for a liquid crystal display device to which such a semiconductor device is applied, the first conductive type and the second conductive type thin film transistor constitute a CMOS circuit in a drive circuit, and the first conductive type and the second conductive type thin film transistor. One of the conductive thin film transistors constitutes a pixel thin film transistor in the pixel region.
[0045]
The invention according to an example of the second group of the present invention is opposed to a thin film transistor having a channel region facing a gate electrode through a gate insulating film and a source / drain region connected to the channel region, and a dielectric film. In the semiconductor device having the first electrode portion and the capacitive element including the second electrode portion, the thin film transistor has a low concentration source / drain region in which the source / drain region faces the end portion of the gate electrode through the gate insulating film. And an LDD structure having a high concentration source / drain region adjacent to the low concentration source / drain region, wherein the first electrode portion has the same conductivity type as the low concentration source / drain region, and the impurity of the conductivity type. It is characterized by being composed of the same semiconductor film having the same concentration.
[0046]
With such a configuration, it becomes possible to simultaneously produce a low concentration source / drain region and a first electrode portion, and such a semiconductor device can be manufactured with a small number of steps by taking advantage of the LDD TFT. .
[0047]
The present invention according to the second example of the second group of the present invention includes a thin film transistor including a channel region facing a gate electrode through a gate insulating film, a source / drain region connected to the channel region, and a dielectric film. In the semiconductor device having the first electrode portion and the capacitive element composed of the second electrode portion opposed to each other, the thin film transistor has a low concentration source in which the source / drain regions are opposed to the end portion of the gate electrode through the gate insulating film. An LDD structure having a drain region and a high concentration source / drain region adjacent to the low concentration source / drain region, wherein the first electrode portion has the same conductivity type as the high concentration source / drain region; It is characterized in that it is composed of the same semiconductor film having the same type impurity concentration.
[0048]
With such a configuration, it becomes possible to simultaneously create a high concentration source / drain region and a first electrode portion, and by utilizing the advantages of LDD TFT, such a semiconductor device can be manufactured with a small number of processes. . Further, the low concentration source / drain regions can be formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode, and a good TFT with little parasitic capacitance can be obtained.
[0049]
The invention according to the third example of the second group of the present invention includes a thin film transistor including a channel region facing a gate electrode through a gate insulating film and a source / drain region containing a high concentration of donor impurities or acceptor impurities, and a dielectric In a semiconductor device having a capacitor element composed of a first electrode portion and a second electrode portion facing each other through a film, the thin film transistor has a channel region between the end portion of the source / drain region and the end portion of the channel region. And the first electrode portion is made of the same semiconductor film having the same conductivity type and the same impurity concentration as the high concentration source / drain region. It is characterized by.
[0050]
With such a configuration, it becomes possible to simultaneously create a high concentration source / drain region and a first electrode portion, and by taking advantage of the offset TFT, such a semiconductor device can be manufactured with a small number of processes. . Further, the low concentration source / drain regions can be formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode, and a good TFT with little parasitic capacitance can be obtained.
[0051]
The invention according to the fourth example of the second group of the present invention includes a first conductivity type and a second conductivity type comprising a channel region facing a gate electrode through a gate insulating film, and a source / drain region connected to the channel region. In a semiconductor device having a thin film transistor and a capacitive element composed of a first electrode portion and a second electrode portion opposed via a dielectric film, the first and second conductivity type thin film transistors have source / drain regions. An LDD structure comprising a low concentration source / drain region facing each other through a gate insulating film at an end of the gate electrode and a high concentration source / drain region adjacent to the low concentration source / drain region is formed. The same conductivity type as the low-concentration source / drain regions of the first conductivity type and second conductivity type thin film transistors and the same impurity concentration of the conductivity type. , Characterized in that it is configured.
[0052]
With such a configuration, it becomes possible to simultaneously create a low concentration source / drain region and a first electrode portion, and by taking advantage of the LDD CMOS TFT, such a semiconductor device can be manufactured with a small number of processes. The
[0053]
The invention relating to the second group of the fifth example of the present invention is a first conductive type and second conductive type thin film transistor comprising a channel region facing a gate electrode through a gate insulating film and a source / drain region connected to the channel region. And a capacitor element composed of a first electrode portion and a second electrode portion facing each other with a dielectric film interposed therebetween, wherein the source / drain regions of the first and second conductivity type thin film transistors are gates An LDD structure comprising a lightly doped source / drain region facing a gate insulating film at an end of an electrode and a heavily doped source / drain region adjacent to the lightly doped source / drain region is formed, and the first electrode part Are the same semiconductor film having the same conductivity type as that of the high-concentration source / drain regions of the first conductivity type and second conductivity type thin film transistors, and having the same impurity concentration of the conductivity type. Made is possible and said that.
[0054]
With such a configuration, it becomes possible to simultaneously create a high concentration source / drain region and a first electrode portion, and by taking advantage of the LDD CMOS TFT, such a semiconductor device can be manufactured with a small number of processes. The Further, the low concentration source / drain regions can be formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode, and a good TFT with little parasitic capacitance can be obtained.
[0055]
Further, the first electrode portion is composed of a semiconductor film containing a first conductivity type impurity in the same amount as the first conductivity type impurity of the low-concentration source / drain region of the first conductivity type thin film transistor. The low-concentration source / drain region of the thin-film transistor has a second conductivity-type impurity that is less than the first-conductivity-type impurity amount together with the first-conductivity-type impurity and the same amount as the low-concentration source / drain region of the second-conduction-type thin film transistor It is characterized by including.
[0056]
With such a configuration, the advantage of the LDD CMOS TFT can be utilized to further reduce the photo process by one process, and such a semiconductor device can be manufactured with a smaller number of processes.
[0057]
The first electrode portion is formed of a semiconductor film containing a second conductivity type impurity in the same amount as the second conductivity type impurity of the low-concentration source / drain region of the second conductivity type thin film transistor. The low-concentration source / drain region of the thin-film transistor has a second conductivity-type impurity that is less than the first-conductivity-type impurity amount together with the first-conductivity-type impurity and the same amount as the low-concentration source / drain region of the second-conduction-type thin film transistor It is characterized by including.
[0058]
With such a configuration, the advantage of the LDD CMOS TFT can be utilized to further reduce the photo process by one process, and such a semiconductor device can be manufactured with a smaller number of processes.
[0059]
Further, the first electrode portion is composed of a semiconductor film containing the same amount of first conductivity type impurities as the first conductivity type impurities included in the high concentration source / drain regions of the first conductivity type thin film transistor. The low-concentration source / drain region of the thin-film transistor has a second conductivity-type impurity that is less than the first-conductivity-type impurity amount together with the first-conductivity-type impurity and the same amount as the low-concentration source / drain region of the second-conduction-type thin film transistor It is characterized by including.
[0060]
With such a configuration, the advantage of the LDD CMOS TFT can be utilized to further reduce the photo process by one process, and such a semiconductor device can be manufactured with a smaller number of processes.
[0061]
The first electrode portion is formed of a semiconductor film containing a second conductivity type impurity in the same amount as the second conductivity type impurity included in the high-concentration source / drain region of the second conductivity type thin film transistor. The low-concentration source / drain region of the thin-film transistor has a second conductivity-type impurity that is less than the first-conductivity-type impurity amount together with the first-conductivity-type impurity and the same amount as the low-concentration source / drain region of the second-conduction-type thin film transistor It is characterized by including.
[0062]
With such a configuration, the advantage of the LDD CMOS TFT can be utilized to further reduce the photo process by one process, and such a semiconductor device can be manufactured with a smaller number of processes.
[0063]
The invention according to the sixth example of the second group of the present invention includes a channel region facing the gate electrode through a gate insulating film and a high concentration first conductivity type source / drain region containing a high concentration of first conductivity type impurities. A first conductivity type thin film transistor, a second conductivity type thin film transistor comprising a channel region facing the gate electrode through a gate insulating film and a high concentration second conductivity type source / drain region containing a high concentration of second conductivity type impurities; In a semiconductor device having a first electrode portion and a capacitive element composed of a second electrode portion facing each other with a dielectric film interposed therebetween, the first conductivity type thin film transistor has a high concentration first conductivity type source / drain region end. An LDD structure having a low-concentration first conductivity type source / drain region between the channel region end and the channel region end, and the second conductivity type thin film transistor comprises the high-concentration second conductivity type. An offset region having an impurity concentration equivalent to that of the channel region is provided between an end portion of the source / drain region and the end portion of the channel region, and the first electrode portion is a low concentration first conductivity type source of the first conductivity type thin film transistor -It is comprised from the semiconductor film containing the 1st conductivity type impurity of the same quantity as a drain region, It is characterized by the above-mentioned.
[0064]
In such a configuration, the advantages of the LDD TFT and the offset TFT can be utilized to further reduce the photo process by one process, and such a semiconductor device can be manufactured with a smaller number of processes.
[0065]
The invention according to the seventh example of the second group of the present invention includes a channel region facing the gate electrode through a gate insulating film and a high concentration first conductivity type source / drain region containing a high concentration of first conductivity type impurities. A first conductivity type thin film transistor, a second conductivity type thin film transistor comprising a channel region facing the gate electrode through a gate insulating film and a high concentration second conductivity type source / drain region containing a high concentration of second conductivity type impurities; In a semiconductor device having a first electrode portion and a capacitive element composed of a second electrode portion facing each other with a dielectric film interposed therebetween, the first conductivity type thin film transistor comprises the end portion of the high concentration first conductivity type source / drain region. And an LDD structure having a low concentration first conductivity type source / drain region between the channel region end and the second conductivity type thin film transistor. An offset region having an impurity concentration equivalent to that of the channel region is provided between an end portion of the source / drain region and the end portion of the channel region, and the first electrode portion has a high concentration first conductivity type of the first conductivity type thin film transistor. It is characterized by being composed of a semiconductor film containing the same amount of first conductivity type impurities as the source / drain regions.
[0066]
In such a configuration, the advantages of the LDD TFT and the offset TFT can be utilized to further reduce the photo process by one process, and such a semiconductor device can be manufactured with a smaller number of processes.
[0067]
The invention according to Group 8 of the second group of the present invention includes a channel region facing the gate electrode through a gate insulating film and a high concentration first conductivity type source / drain region containing a high concentration of first conductivity type impurities. A first conductivity type thin film transistor, a second conductivity type thin film transistor comprising a channel region facing the gate electrode through a gate insulating film, a high concentration second conductivity type source / drain region containing a high concentration of second conductivity type impurities, and a dielectric In a semiconductor device having a first electrode portion and a capacitive element composed of a second electrode portion facing each other through a body film, the first conductivity type thin film transistor includes the high concentration first conductivity type source / drain region end portion and An LDD structure having a low-concentration first conductivity type source / drain region between end portions of the channel region is formed, and the second conductivity type thin film transistor includes the high concentration second conductivity type saw. An offset region having an impurity concentration equivalent to that of the channel region is provided between the drain region end and the channel region end, and the first electrode portion is a high concentration second conductivity type source of the second conductivity type thin film transistor. It is characterized by being composed of a semiconductor film containing the same amount of second conductivity type impurities as the drain region.
[0068]
In such a configuration, the advantages of the LDD TFT and the offset TFT can be utilized to further reduce the photo process by one process, and such a semiconductor device can be manufactured with a smaller number of processes.
[0069]
An active matrix substrate using the semiconductor device according to any one of the second group, wherein the first conductivity type and the second conductivity type thin film transistor constitute a CMOS circuit in a drive circuit portion, and At least one of the one-conductivity-type and second-conductivity-type thin film transistors constitutes a pixel thin film transistor in the pixel region, and the capacitive element constitutes a storage capacitor for the liquid crystal cell in the pixel region. It is characterized by.
[0070]
As a method for manufacturing the semiconductor device related to the second group, there are various examples listed below. For example, an LDD thin film transistor having a gate electrode, a gate insulating film, a channel region, and a high concentration source / drain region electrically connected to the channel region via a low concentration source / drain region is opposed to the channel region via a dielectric film. Forming a semiconductor film comprising at least the channel region, the low-concentration source / drain region, and the first electrode portion in a method of manufacturing a semiconductor device having a capacitive element comprising a first electrode portion and a second electrode portion A first step of forming a low-concentration source / drain region and the first electrode portion by introducing an impurity serving as a donor or acceptor at a low concentration into a part of the semiconductor film; And a third step of forming a gate electrode and a second electrode portion after the completion of the two steps.
[0071]
Further, an LDD type thin film transistor having a gate electrode, a gate insulating film, a channel region, and a high concentration source / drain region electrically connected to the channel region via a low concentration source / drain region is opposed to the channel region via a dielectric film. Forming a semiconductor film comprising at least the channel region, the high-concentration source / drain region, and the first electrode portion in a method of manufacturing a semiconductor device having a capacitive element comprising a first electrode portion and a second electrode portion A first step of forming a high-concentration source / drain region and the first electrode portion by introducing an impurity which becomes a donor or an acceptor at a high concentration into a part of the semiconductor film; And a third step of forming a gate electrode and a second electrode portion after the completion of the two steps.
[0072]
An offset type comprising a gate electrode, a gate insulating film, a channel region, an offset region containing the same amount of impurities as the channel region, and a high concentration source / drain region conductively connected to the channel region through the offset region In a method of manufacturing a semiconductor device having a thin film transistor and a capacitive element composed of a first electrode portion and a second electrode portion facing each other with a dielectric film therebetween, at least the channel region, the high concentration source / drain region, and the first A first step of forming a semiconductor film constituting one electrode portion, and introducing a dopant or acceptor impurity at a high concentration into a part of the semiconductor film to form the high concentration source / drain region and the first electrode portion And a third step of forming a gate electrode and a second electrode portion after the second step is completed.
[0073]
The LDD type first comprising a gate electrode, a gate insulating film, a channel region, and a high concentration first conductivity type source / drain region electrically connected to the channel region via a low concentration first conductivity type source / drain region. LDD comprising a conductive thin film transistor, a gate electrode, a gate insulating film, a channel region, and a high concentration second conductivity type source / drain region electrically connected to the channel region via a low concentration second conductivity type source / drain region In a method of manufacturing a semiconductor device having a type second conductivity type thin film transistor and a capacitive element composed of a first electrode part and a second electrode part facing each other with a dielectric film interposed therebetween, at least the LDD type first conductivity type thin film transistor A channel region, a low concentration first conductivity type source / drain region, a channel region of the LDD type second conductivity type thin film transistor, A first step of forming a semiconductor film constituting an electrode portion; and introducing a first conductivity type impurity at a low concentration into a part of the semiconductor film to form the low concentration first conductivity type source / drain region and the first The method includes a second step of forming the electrode portion and a third step of forming the gate electrode and the second electrode portion after completion of the second step.
[0074]
The LDD type first comprising a gate electrode, a gate insulating film, a channel region, and a high concentration first conductivity type source / drain region electrically connected to the channel region via a low concentration first conductivity type source / drain region. LDD comprising a conductive thin film transistor, a gate electrode, a gate insulating film, a channel region, and a high concentration second conductivity type source / drain region electrically connected to the channel region via a low concentration second conductivity type source / drain region In a method of manufacturing a semiconductor device having a type second conductivity type thin film transistor and a capacitive element composed of a first electrode part and a second electrode part facing each other with a dielectric film interposed therebetween, at least the LDD type first conductivity type thin film transistor A channel region, a high concentration first conductivity type source / drain region, a channel region of the LDD type second conductivity type thin film transistor, A first step of forming a semiconductor film constituting an electrode portion; and introducing a first conductivity type impurity at a high concentration into a part of the semiconductor film to form the high concentration first conductivity type source / drain region and the first The method includes a second step of forming the electrode portion and a third step of forming the gate electrode and the second electrode portion after completion of the second step.
[0075]
In the manufacturing method according to any one of the second groups, in order to form the low-concentration first-conductivity-type source / drain regions of the LDD-type first-conductivity thin-film transistor, the first-conductivity-type impurity is present at a low concentration in the semiconductor. A low-concentration first-conductivity-type impurity introduction step to be introduced into the film, or a second-concentration-type impurity at a low-concentration in order to form a low-concentration second-conductivity type source / drain region of the LDD-type second-conductivity thin-film transistor One low concentration impurity introduction step of the low concentration second conductivity type impurity introduction step to be introduced into the semiconductor film is performed without forming a mask, and both the first conductivity type impurity and the second conductivity type impurity are introduced. The conductivity type and the substantial impurity concentration of the region to be formed are defined by the difference in the introduction amount of the first conductivity type impurity and the second conductivity type impurity.
[0076]
A gate electrode; a gate insulating film; a first channel region; and a high concentration first conductivity type source / drain region electrically connected to the first channel region via a low concentration first conductivity type source / drain region. LDD type first conductivity type thin film transistor, gate electrode, gate insulating film, second channel region, high concentration second conductivity type source / drain region, and second channel region end and high concentration second conductivity type source / drain An offset type second conductivity type thin film transistor having an offset region having the same impurity concentration as the second channel region between the region end and a first electrode portion and a second electrode portion facing each other through a dielectric film In a method of manufacturing a semiconductor device having a capacitive element, at least the first channel region, the low-concentration first conductivity type source / drain region, and the second channel. A first step of forming a semiconductor film constituting the region and the first electrode portion; and introducing a first conductivity type impurity at a low concentration into a part of the semiconductor film to form the low concentration first conductivity type source / drain The method includes a second step of forming the region and the first electrode portion, and a third step of forming the gate electrode and the second electrode portion after the second step is completed.
[0077]
A gate electrode; a gate insulating film; a first channel region; and a high concentration first conductivity type source / drain region electrically connected to the first channel region via a low concentration first conductivity type source / drain region. LDD type first conductivity type thin film transistor, gate electrode, gate insulating film, second channel region, high concentration second conductivity type source / drain region, and second channel region end and high concentration second conductivity type source / drain An offset type second conductivity type thin film transistor having an offset region having the same impurity concentration as the second channel region between the region end and a first electrode portion and a second electrode portion facing each other through a dielectric film In a method of manufacturing a semiconductor device having a capacitive element, at least the first channel region, the high-concentration first conductivity type source / drain region, and the second channel. A first step of forming a semiconductor film constituting the region and the first electrode portion; and introducing a first conductivity type impurity at a high concentration into a part of the semiconductor film to thereby form the high concentration first conductivity type source / drain The method includes a second step of forming the region and the first electrode portion, and a third step of forming the gate electrode and the second electrode portion after the second step is completed.
[0078]
A gate electrode; a gate insulating film; a first channel region; and a high concentration first conductivity type source / drain region electrically connected to the first channel region via a low concentration first conductivity type source / drain region. LDD type first conductivity type thin film transistor, gate electrode, gate insulating film, second channel region, high concentration second conductivity type source / drain region, and second channel region end and high concentration second conductivity type source / drain An offset type second conductivity type thin film transistor having an offset region having the same impurity concentration as the second channel region between the region end and a first electrode portion and a second electrode portion facing each other through a dielectric film In a method of manufacturing a semiconductor device having a capacitive element, at least the first channel region, the second channel region, and the high concentration second conductivity type source / drain A first step of forming a semiconductor film constituting the region and the first electrode portion; and introducing a second conductivity type impurity at a high concentration into a part of the semiconductor film to thereby form the high concentration second conductivity type source / drain The method includes a second step of forming the region and the first electrode portion, and a third step of forming the gate electrode and the second electrode portion after the second step is completed.
[0079]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In any of the embodiments described below, the semiconductor device according to the present invention is applied to an active matrix substrate with a built-in drive circuit in a liquid crystal display device. However, the semiconductor device of the present invention can be applied to a semiconductor device formed on an LSI or a ceramic substrate in addition to the active matrix substrate. In addition, since any of the active matrix substrates described below has the same basic structure as the active matrix substrate shown in FIG. 29, the portions having the corresponding functions are denoted by the same reference numerals in the following description. There is. In this example, the first conductivity type is described as N-type and the second conductivity type is described as P-type. Of course, the first conductivity type may be P-type and the second conductivity type may be N-type.
[0080]
Each of the embodiments discloses a semiconductor device in which the electrical characteristics of each TFT are improved with a minimum number of manufacturing steps and a method of manufacturing the semiconductor device. It can be roughly divided into groups and groups of Examples 3 to 16.
[0081]
  Examples 1 and 2 correspond to the invention according to the first group of the present invention. That is, the configuration has a first conductive type and a second conductive type TFT on the same substrate. On the other hand, Examples 3 to 16Is the firstThis corresponds to the invention according to Group 2. That is, it is based on a configuration having a TFT and a capacitor on the same substrate.
[0082]
[Example 1]
(Configuration of active matrix substrate)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a structure when a semiconductor device according to the present invention is applied to an active matrix substrate with a built-in driving circuit in a liquid crystal display device.
[0083]
In FIG. 1, three types of TFTs are formed on the surface side of an insulating substrate 2 which is a base of an active matrix substrate 1, and a right-side pixel TFT 10 (first conductivity type) is shown on the right side. The first conductivity type TFT) is represented by the first conductivity type drive circuit TFT 20 (first conductivity type TFT), and the left side is represented by the second conductivity type drive. This is a circuit TFT 30 '(second conductivity type TFT). Among these TFTs, the first conductivity type drive circuit TFT 20 and the second conductivity type drive circuit TFT 30 ′ constitute an inverter of the drive circuit as a CMOS circuit. That is, the active matrix substrate 1 shown in FIG. 1 is a semiconductor device having a first conductivity type TFT and a second conductivity type TFT.
[0084]
As shown in FIG. 2A, the liquid crystal display device has a pixel region partitioned and formed by a signal line 90 and a scanning line 91 on the active matrix substrate. There is a liquid crystal capacitor 94 of the liquid crystal cell to which a signal is input. For the signal line 90, a data driver unit 82 including a shift register 84, a level shifter 85, a video line 87, and an analog switch 86 is formed on an active matrix substrate. For the scanning line 91, a scanning driver unit 83 including a shift register 88 and a level shifter 89 is formed on an active matrix substrate. In the pixel region, a storage capacitor 40 is also formed between the preceding scanning line. Here, the TFT for the driving circuit is used for a shift register, a level shifter, an analog switch, and the like. The shift register will be described as an example. In the shift registers 84 and 88, as shown in FIG. 2B, a CMOS circuit is configured by the first conductivity type TFTs n1 and n2 and the second conductivity type TFTs p1 and p2, respectively. There is. Among these TFTs, the first conductivity type TFTs n1 and n2 correspond to the first conductivity type drive circuit TFT 20 shown in FIG. 1, and the second conductivity type TFTs p1 and p2 are the second conductivity type TFTs shown in FIG. The pixel TFT 92 corresponds to the first driving type TFT 30 ', and the pixel TFT 92 corresponds to the first conductivity type pixel TFT 10 shown in FIG.
[0085]
In FIG. 1 again, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type drive circuit TFT 20 are channels for forming a channel between the source / drain regions 11, 12, 21, 22. The channel regions 13 and 23 have low-concentration second conductivity type impurities (in this example, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga) exhibiting P-type conductivity). Acceptor impurities such as indium (In). Further, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are low in the first conductivity type facing the end portions of the gate electrodes 15 and 25 through the gate insulating films 14 and 24. Concentration source / drain region 111,121, 211, and 221, and high-concentration source / drain regions 112, 122, 212, 222 of the first conductivity type to which the source / drain electrodes 16, 17, 26, 27 are electrically connected. In this example, since an N-type TFT is used as the first conductivity type TFT, the N-type impurities contained in the source / drain regions are phosphorus (P) and arsenic (As) indicating N-type conductivity. And antimony (Sb).
[0086]
On the other hand, the second conductivity type driving circuit TFT 30 ′ includes a channel region 33 containing a low concentration second conductivity type impurity and a gate insulating film 34 with respect to the end of the gate electrode 35 with the same impurity concentration as the channel region. And high concentration source / drain regions 312 and 322 of the second conductivity type to which the source / drain electrodes 36 and 37 are electrically connected.
[0087]
The channel regions 13, 23, 33 and the source / drain regions 11, 12, 21, 22, 31, 32 of both conductivity type TFTs are made of a semiconductor film such as silicon (Si) or germanium (Ge). As a kind of semiconductor film, in addition to the film made of these group 4 elements alone, silicon-germanium (Six  Ge1-x  ; 0 <x <1), silicon carbide (Six  C1-x  ; 0 <x <1), germanium carbide (Gex  C1-x  A group 4 element complex such as 0 <x <1), a group 3 element such as gallium arsenic (GaAs) and indium antimony (InSb) and a group 5 element, and cadmium selenium (CdSe); A complex of a Group 2 element and a Group 5 element is also possible. The physical state of these semiconductors can be a single crystal state, a polycrystalline state, a microcrystalline state, a mixed crystal state, an amorphous state, or the like. In this example, a polycrystalline silicon film (poly-Si film) is used as a semiconductor film.
[0088]
In the active matrix substrate 1 configured in this manner, the channel regions 13, 23, and 33 are all channel-doped with low-concentration boron ions, so that the impurity concentration is about 1 × 10.16cm-3To about 5 × 1017cm-3It is a low-concentration second conductivity type region.
[0089]
In the drive circuit section of the present invention, even when CMOS circuits are connected in multiple stages, a TFT having an offset type or LDD structure is adopted, so that there is a parasitic capacitance between the gate electrode and the source / drain region. Therefore, high-speed operation is possible. Further, by reducing the transistor size (shortening the channel length), the on-current increases. Along with this, the transistor capacitance between the gate and the channel is reduced, and an extremely high-speed operation is realized. In addition, as will be described later, since the impurity for forming the low concentration region is introduced into the source / drain region in the same process as the channel doping, the number of manufacturing steps of the active matrix substrate 1 can be reduced. There is also.
[0090]
In this example, the channel doping is performed with the second conductivity type impurity. However, even when the first conductivity type impurity is channel doped, high-speed operation and a reduction in the number of manufacturing steps can be achieved.
[0091]
The first conductivity type pixel TFT 10, the first conductivity type drive circuit TFT 20, and the second conductivity type drive circuit TFT 30 ′ have a gate insulating film on the surface side of the channel regions 13, 23, 33. 14, 24, 34 (silicon oxide films having a thickness of about 1200 angstroms), and gate electrodes 15, 25, 35 facing each other. Between each TFT, the length and width of the channel regions 13, 23, 33, etc. May be the same size to ensure balance of transistor capacity and the like.
[0092]
In the active matrix substrate 1, the source / drain regions 11, 12, 21, 22 are of the first conductivity type at portions facing the end portions of the gate electrodes 15, 25 via the gate insulating films 14, 24. The low-concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221 are provided, and the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type drive circuit TFT 20 have an LDD structure.
[0093]
On the other hand, the source / drain regions 31 and 32 are offset regions 311 ′ and 321 ′ that face the end of the gate electrode 35 via the gate insulating film 34. 321 ′ has an impurity concentration of about 1 × 10 5 like the channel region 33.16cm-3To about 5 × 1017cm-3It is a low-concentration second conductivity type region.
[0094]
In the source / drain regions 11, 12, 21, and 22 of the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20, the first conductivity type low-concentration source / drain regions 111 and 121 are provided. , 211 and 221 have an impurity concentration of about 5 × 1019cm-3To about 5 × 1020cm-3High-concentration source / drain regions 112, 122, 212, and 222 of the first conductivity type, and for these high-concentration regions, source / drain electrodes 16, 17, such as signal lines and pixel electrodes for each TFT, 26 and 27 are electrically connected through the contact hole of the interlayer insulating film 4.
[0095]
Further, in the source / drain regions 31 and 32 of the second conductivity type driving circuit TFT 30 ′, the portion adjacent to the offset regions 311 ′ and 321 ′ has an impurity concentration of about 5 × 10 × 10.19cm-3To about 5 × 1020cm-3The second conductivity type high-concentration source / drain regions 312 and 322 of the same level, and the source / drain electrodes 36 and 37 such as signal lines and pixel electrodes are contact holes of the interlayer insulating film 4 with respect to these high-concentration regions. It is electrically connected via.
[0096]
In the present invention, the second conductivity type TFT has the same conductivity (P-type conductivity) in the source / drain region, the offset region, and the channel region. The channel region is opposite in conductivity (P-type conductivity) to the source / drain region and the LDD region (N-type conductivity). On the contrary, in the second conductivity type TFT, the offset region and the channel region have opposite conductivity (N-type conductivity) with respect to the source / drain region (P-type conductivity), and the first conductivity type. The type TFT may have the same conductivity (N-type conductivity) in the source / drain region, the LDD region, and the channel region. However, in this case, when the transistor is turned on, the channel of the second conductivity type TFT (inverted and second conductivity / P type conductivity), the offset region, and the source / drain region (first conductivity / N type conductivity) A weak PN junction can be formed between them and the off current is limited.
[0097]
(TFT on / off current characteristics)
In the on / off current characteristics of the TFT configured as described above, in any TFT, the portion facing the end of the gate electrode 15, 25, 35 is a low-concentration region (first-concentration type low-concentration source / drain region). 111, 121, 211, 221 or offset regions 311 ′, 321 ′), the electric field strength at the drain end is relaxed. Therefore, FIG. 3 shows the drain current-gate voltage characteristics of the first conductivity type TFT having the LDD structure (first conductivity type pixel TFT 10 and first conductivity type driving circuit TFT 20) by a solid line L3. As compared, the drain current-gate voltage characteristics of the second conductivity type TFT having the offset gate structure (second conductivity type driving circuit TFT 30 ′) are indicated by a dotted line L 4 ′. The off current of the TFT is extremely small.
[0098]
FIG. 31A shows the withstand voltage characteristics of the first conductivity type TFT (the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20) of the LDD structure by a solid line L21. As shown by the solid line L22 in FIG. 31 (b), the withstand voltage characteristic of the second conductivity type TFT having the LDD structure is higher in the withstand voltage than the TFT having the self-aligned structure. In addition to the fact that the channel length can be shortened, the withstand voltage characteristics of the offset gate structure TFT (second conductivity type TFT 30 'for the drive circuit) are more than the withstand voltage characteristics of the LDD structure TFT. It is even better. Accordingly, the second conductivity type driving circuit TFT 30 ′ also has a significantly higher withstand voltage than the self-aligned TFT, so that the channel length can be further shortened. Therefore, high speed operation can be realized by reducing the transistor capacity.
[0099]
In this example, the first conductivity type is the first conductivity type, and the second conductivity type is the second conductivity type. That is, the pixel TFT may be configured of the second conductivity type. Further, the impurity concentration in the offset regions 311 ′ and 321 ′ and the channel region 33 of the second conductivity type driving circuit TFT 30 ′ is about 1 × 10 5.16cm-3To about 5 × 1017cm-3However, the concentration should be set to an optimum value according to the specifications of the active matrix substrate 1 and the channel length dimension, and is not limited to the above numerical values.
[0100]
(TFT manufacturing method)
The active matrix substrate 1 having such a structure can be manufactured, for example, by the following method. In the following description, all impurity concentrations are expressed as impurity concentrations after activation annealing.
[0101]
As shown in FIG. 4A, among the surfaces of the insulating substrate 2 such as a quartz substrate, the first conductivity type pixel TFT 10, the first conductivity type drive circuit TFT 20, and the second conductivity type drive circuit. Low concentration second conductivity type silicon films 10a, 20a, 30a and gate insulating films 14, 24, 34 are formed in the formation region of the TFT 30 '.
[0102]
For this purpose, an intrinsic polysilicon film is first formed on the surface of an insulating substrate 2 such as a glass substrate or a quartz substrate by using an LPCVD method or a plasma CVD method, and then the polysilicon film is patterned by a photolithography method. These are made into island-shaped silicon films 10a, 20a, 30a (silicon film forming step). The polysilicon film may be formed by growing crystal grains by laser annealing or solid phase growth after forming an amorphous silicon film.
[0103]
Next, the island-shaped silicon films 10a, 20a, and 30a are formed to have a thickness of about 200 angstroms to about 1500 angstroms by thermal oxidation, TEOS-CVD, LPCVD, plasma CVD, HTO, or the like. As an example, gate insulating films 14, 24, and 34 made of a silicon oxide film of about 1200 angstroms are formed (gate insulating film forming step).
[0104]
Thereafter, for example, the thickness of the gate insulating films 14, 24, 34 is about 1200 angstroms and 1 × 10 5.17cm-3In the case of about an impurity, 1 × 1012cm-2Channel doping is performed by implanting boron ions (second conductivity type impurities) at a dose of (channel doping step / low concentration second conductivity type impurity introduction step / first impurity introduction step).
[0105]
As a result, the island-like silicon films 10a, 20a, and 30a are all low-concentration second conductivity type silicon films 10a, 20a, and 30a.
[0106]
Next, as shown in FIG. 4B, gate electrodes 15, 25, and 35 made of doped silicon, silicide film, metal thin film, or the like are formed on the surfaces of the gate insulating films 14, 24, and 34 (gates). Electrode forming step).
[0107]
Next, the formation region of the second conductivity type pixel TFT 30 ′ is covered with a resist mask 61, while the formation region of the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type drive circuit TFT 20 is open. (First mask formation process)
In this state, a dose of about 1.0 × 10 13 cm −2 of first conductivity type impurities, for example, phosphorus ions, is formed on the formation regions of the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20. The impurity concentration is about 1.0 × 10 5 in a self-aligned manner with respect to the gate electrodes 15 and 25.18cm-3Low-concentration source / drain regions 11, 12, 21, and 22 are formed (low-concentration first conductivity type impurity introduction step / second impurity introduction step). The portions where impurities are not introduced become channel regions 13 and 23.
[0108]
Thereafter, the resist mask 61 is removed.
[0109]
Next, as shown in FIG. 4C, in addition to the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type drive circuit TFT 20, the gate electrode 35 of the second conductivity type drive circuit TFT 30 'is formed. A resist mask 62 that covers a wider area is formed (second mask formation step). Here, the distance between the end portion of the resist mask 62 and the end portion of the gate electrode 35 is suitably about 0.5 μm to 2.0 μm.
[0110]
In this state, impurities of the second conductivity type, such as boron ions, are added at 1.0 × 1015cm-2Are implanted at a dose of (high concentration second conductivity type impurity introduction step / third impurity introduction step).
[0111]
As a result, the low conductivity second conductivity type silicon film 30a has a second conductivity type impurity concentration of 1.0 × 10 6.20cm-3High concentration source / drain regions 312, 322 of the second conductivity type are formed. On the other hand, in the low-concentration second conductivity type silicon film 30a, the portion covered with the resist mask 62 has the second conductivity type impurity concentration of about 1.0 × 10.17cm-3Offset regions 311 'and 321'. Of course, the channel region 33 has a second conductivity type impurity concentration of about 1.0 × 10 10.17cm-3The low-concentration second conductivity type region remains.
[0112]
In this manner, the second conductivity type driving circuit TFT 30 'is formed. Thereafter, the resist mask 62 is removed.
[0113]
Next, as shown in FIG. 4D, in addition to the formation region of the second conductivity type driving circuit TFT 30 ′, the gates of the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are formed. A resist mask 63 that covers the electrodes 15 and 25 so as to be wider is formed (third mask formation step). Also here, the distance between the end of the resist mask 63 and the ends of the gate electrodes 15 and 25 is suitably about 0.5 μm to 2.0 μm.
[0114]
In this state, impurities of the first conductivity type, for example, phosphorus ions are added at 1.0 × 1015cm-2Are implanted at a high dose (high-concentration first conductivity type impurity introduction step / fourth impurity introduction step).
[0115]
As a result, in the low concentration source / drain regions 11, 12, 21, 22, the first conductivity type impurity concentration is 1.0 × 10 6.20cm-3High concentration source / drain regions 112, 122, 212, and 222 of the first conductivity type are formed. On the other hand, in the low concentration source / drain regions 11, 12, 21, and 22, the portion covered with the resist mask 63 has the first conductivity type impurity concentration of about 1.0 × 10 5 as it is.18cm-3The first conductivity type low-concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 222 are formed. Of course, the channel regions 13 and 23 have a second conductivity type impurity concentration of about 1.0 × 10 10.17cm-3The low-concentration second conductivity type region remains.
[0116]
In this manner, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are formed. Thereafter, the resist mask 63 is removed.
[0117]
Thereafter, as shown in FIG. 1, after forming the interlayer insulating film 4, annealing for activation is performed, and then contact holes are formed to form source / drain electrodes 16, 17, 26, 27, 36, 37, the source / drain region and the channel region of the TFT having the CMOS structure can be formed by three mask formation steps for forming the resist masks 61 to 63 and four impurity introduction steps. The active matrix substrate 1 can be manufactured.
[0118]
As described above, in the manufacturing method of the active matrix substrate 1 of this example, in the second conductivity type driving circuit TFT 30 ′, when the portion facing the gate electrode 35 is set to the low concentration region, the LDD structure is not used. The offset gate structure has the same conductivity type and the same concentration as the channel. Therefore, compared with the conventional manufacturing method described with reference to FIGS. 33A to 33E, both the mask formation step and the impurity introduction step are less each time. That is, in this example, since the low concentration second conductivity type impurity introduction step is performed simultaneously with the channel doping for the channel region of each TFT before the gate electrode formation step, all TFTs are manufactured with an LDD structure. In addition, the impurity introduction step can be reduced by one time. Also, the low concentration second conductivity type impurity introduction step is performed at the same time as the channel doping, and in the low concentration second conductivity type region formed in this step, the region to be the source / drain region of the first conductivity type is A higher concentration of impurities of the first conductivity type is introduced. Therefore, since the mask is not required in the low concentration second conductivity type impurity introducing step, the mask forming step can be reduced by one time as compared with the case where all TFTs are manufactured with the LDD structure. Therefore, the electrical characteristics of the TFTs in the pixel region and the drive circuit portion can be improved with a minimum number of manufacturing steps.
[0119]
(Another manufacturing method of TFT)
The active matrix substrate 1 of this example can also be manufactured by the method described below.
[0120]
As shown in FIG. 5A, out of the surface of the insulating substrate 2 such as a glass substrate or a quartz substrate, the pixel TFT 10, the first conductivity type drive circuit TFT 20, and the second conductivity type drive circuit TFT 30 ′ are provided. Low concentration second conductivity type silicon films 10a, 20a, 30a and gate insulating films 14, 24, 34 are formed in the formation region.
[0121]
For this purpose, an intrinsic polysilicon film is first formed on the surface of an insulating substrate 2 such as a quartz substrate by using LPCVD or plasma CVD, and then the polysilicon film is patterned by photolithography, The island-shaped silicon films 10a, 20a, and 30a are formed (silicon film forming step).
[0122]
Next, the island-shaped silicon films 10a, 20a, and 30a are formed by a thermal oxidation method, a TEOS-CVD method, an LPCVD method, a plasma CVD method, an HTO method, etc., to a thickness of about 200 angstroms to about 1500 angstroms. As an example, gate insulating films 14, 24, and 34 made of a silicon oxide film of about 1200 angstroms are formed (gate insulating film forming step).
[0123]
After that, 1 × 1012cm-2Then, boron ions (second conductivity type impurities) are implanted at a dose of 1 to perform channel doping (channel doping step / low concentration second conductivity type impurity introduction step / first impurity introduction step).
[0124]
As a result, the island-like silicon films 10a, 20a, and 30a are all low-concentration second conductivity type silicon films 10a, 20a, and 30a.
[0125]
Next, as shown in FIG. 5B, gate electrodes 15, 25, and 35 made of doped silicon, silicide films, metal thin films, or the like are formed on the surfaces of the gate insulating films 14, 24, and 34 (gates). Electrode forming step).
[0126]
The above process is the same as the manufacturing method described with reference to FIGS.
[0127]
Next, in addition to the formation region of the second conductivity type drive circuit TFT 30 ′, a resist that covers the gate electrodes 15 and 25 of the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type drive circuit TFT 20 more widely. A mask 71 is formed (first mask formation step). Again, the distance between the end portion of the resist mask 71 and the end portions of the gate electrodes 15 and 25 is suitably about 0.5 μm to 2.0 μm.
[0128]
In this state, impurities of the first conductivity type, for example, phosphorus ions are added at 1.0 × 1015cm-2Are implanted at a high dose (high concentration first conductivity type impurity introduction step / second impurity introduction step).
[0129]
As a result, the low-concentration second conductivity type silicon films 10a and 20a have a first conductivity type impurity concentration of 1.0 × 10 6.20cm-3High concentration source / drain regions 112, 122, 212, and 222 of the first conductivity type are formed. On the other hand, the portion of the low-concentration second conductivity type silicon film 10a, 20a covered with the resist mask 71 has a second conductivity type impurity concentration of about 1.0 × 10.17cm-3The low-concentration second conductivity type region remains.
[0130]
Thereafter, the resist mask 71 is removed.
[0131]
Next, as shown in FIG. 5C, in addition to the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type drive circuit TFT 20, the gate electrode 35 of the second conductivity type drive circuit TFT 30 'is formed. A resist mask 72 that covers a wider area is formed (second mask formation step). Here, the distance between the end of the resist mask 72 and the end of the gate electrode 35 is suitably about 0.5 μm to 2.0 μm.
[0132]
In this state, for example, boron ions are 1.0 × 10 6.15cm-2Are implanted at a dose of (high concentration second conductivity type impurity introduction step / third impurity introduction step). As a result, the low conductivity second conductivity type silicon film 30a has a second conductivity type impurity concentration of 1.0 × 10 6.20cm-3High concentration source / drain regions 312, 322 of the second conductivity type are formed. On the other hand, the portion of the low-concentration second conductivity type silicon film 30a covered with the resist mask 72 has the second conductivity type impurity concentration of about 1.0 × 10 5 as it is.17cm-3Offset regions 311 'and 321'. Of course, the channel region 33 has a second conductivity type impurity concentration of about 1.0 × 10 10.17cm-3The low-concentration second conductivity type region remains.
[0133]
In this manner, the second conductivity type driving circuit TFT 30 'is formed. Thereafter, the resist mask 72 is removed.
[0134]
Next, the formation region of the second conductivity type pixel TFT 30 ′ is covered with a resist mask 73, while the formation region of the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type drive circuit TFT 20 is open. (Third mask formation step). In this state, for example, about 1.0 × 10 6 of phosphorus ions are formed on the formation region of the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type drive circuit TFT 20.13cm-2Are implanted at a low dose (low concentration first conductivity type impurity introduction step / fourth impurity introduction step).
[0135]
As a result, the source / drain regions 10 and 20 have a first conductivity type impurity concentration of about 1.0 × 10 10 in a self-aligned manner with respect to the gate electrodes 15 and 25.18cm-3The first conductivity type low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221 are formed. The portions where impurities are not introduced become channel regions 13 and 23.
[0136]
In this manner, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are formed. Thereafter, the resist mask 73 is removed.
[0137]
Thereafter, as shown in FIG. 1, after forming the interlayer insulating film 4, annealing for activation is performed, and then contact holes are formed to form source / drain electrodes 16, 17, 26, 27, 36, 37, the source / drain region and the channel region of the TFT having the CMOS structure can be formed by three mask formation steps for forming the resist masks 71 to 73 and four impurity introduction steps. The active matrix substrate 1 can be manufactured.
[0138]
Even in such a manufacturing method, in making the portion facing the gate electrode 35 in the second conductivity type TFT 30 'for the second conductivity type, not the LDD structure but the same conductivity type and the same concentration as the channel. It has an offset gate structure. Therefore, compared with the conventional manufacturing method described with reference to FIGS. 33A to 33E, both the mask formation step and the impurity introduction step are less each time. Therefore, the electrical characteristics of the TFTs in the pixel region and the drive circuit portion can be improved with a minimum number of manufacturing steps.
[0139]
[Example 2]
This example relates to an invention that improves the on-current balance between the first conductivity type TFT and the second conductivity type TFT by optimizing the channel doping conditions for each TFT. Since the basic structure and the manufacturing method are substantially the same as those of the first embodiment, the basic structure is briefly described with reference to FIG. 1 and the description of the manufacturing method is omitted.
[0140]
Also in this example, as shown in FIG. 1, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type drive circuit TFT 20 are connected between the source / drain regions 11, 12, 21, and 22. The channel regions 13 and 23 are formed of low-concentration second conductivity type impurities (in this example, boron (B), aluminum (Al , Acceptor impurities such as gallium (Ga) and indium (In). The first-conductivity-type pixel TFT 10 and the first-conductivity-type driver circuit TFT 20 face the end portions of the gate electrodes 15, 25 through the gate insulating films 14, 24 through the first conductivity-type low concentration. Source / drain regions 111, 121, 121, 122 and first-conductivity type high concentration source / drain regions 112, 122, 212, 222 in which source / drain electrodes 16, 17, 26, 27 are electrically connected, Have. In this example, since the N-type TFT is used as the first conductivity type TFT, the first conductivity type impurities contained in the source / drain regions are phosphorus (P), arsenic (N) As), antimony (Sb), and the like.
[0141]
On the other hand, the second conductivity type driving circuit TFT 30 ′ includes a channel region 33 containing a low concentration second conductivity type impurity and a gate insulating film 34 with respect to the end of the gate electrode 35 with the same impurity concentration as the channel region. And high concentration source / drain regions 312 and 322 of the second conductivity type to which the source / drain electrodes 36 and 37 are electrically connected.
[0142]
In the active matrix substrate 1 configured in this way, the channel regions 13, 23, and 33 are all channel-doped with low-concentration boron ions and are low-concentration second conductivity type regions, as in the first embodiment. The impurity concentration is set so as to satisfy the conditions described below, for example, about 5 × 1016cm-3~ 1x1018cm-3It is. In general, the second conductive type drive circuit TFT 30 ′ having the offset structure tends to have a slightly smaller on-current than the first conductive type drive circuit TFT 20 having the LDD structure. The main reason is the difference in specific resistance between the offset structure and the LDD structure. Furthermore, when the second conductivity type is the second conductivity type and the first conductivity type is the first conductivity type, the hole conductivity is further increased. This is because the mobility is smaller than the mobility of electrons.
[0143]
Therefore, in this example, by setting a larger amount of channel-doped impurities, the second conductivity type (which is the second conductivity type) drive circuit TFT 30 ′ is set to a weak depletion mode, and the first conductivity type is set. The driving circuit TFT 20 (which is of the first conductivity type) is set to a weak enhancement mode. As a result, the offset regions 311 ′ and 312 ′ of the second conductivity type driving circuit TFT 30 ′ are substantially LDD regions having a low resistance. Moreover, in the ON state (for example, in the second conductivity type driving circuit TFT 30 ′, the source-drain voltage VDS= -5V, gate voltage VGS= −10 V, in the first conductivity type driving circuit TFT 20, the source-drain voltage VDS= + 5V, gate voltage VGS= 10V), the on-current level can be made uniform between the two conductivity type TFTs.
[0144]
That is, as shown in FIG. 6, the drain current-gate voltage characteristics of the first conductivity type TFT (first conductivity type pixel TFT 10 and first conductivity type drive circuit TFT 20) are indicated by a solid line L5, The drain current-gate voltage characteristic of the conductive type TFT (second conductive type driving circuit TFT 30 ') is indicated by a dotted line L6, and the source / drain of the first conductive type TFT (first conductive type driving circuit TFT 20) is shown. The voltage is VDS1, the gate voltage is VGS1, the source / drain current is IDS1, and the source / drain voltage of the second conductivity type TFT (second conductivity type drive circuit TFT 30 ') is VDS2 , The gate voltage is VGS2 Source / drain current IDS2 When | VDS1 | = | VDS2 |, VGS1 = VGS2 = 0 under the conditionDS2> IDS1 The second conductivity type in the offset regions 311 ′ and 321 ′ of the second conductivity type TFT (second conductivity type drive circuit TFT 30 ′) and the channel regions 13, 23 and 33 of the TFTs. Impurity concentration is set.
[0145]
In other words, | VDS1 | = | VDS2 The source / drain current I of the first conductivity type TFT under the condition |DS1 And a source / drain current I of the second conductivity type TFT.DS2 Point of intersection R (VGS1 = VGS2At IDS1 = IDS2 ) Corresponds to the source / drain current I in the first conductivity type driving circuit TFT 20.DS1 Of the gate voltage region corresponding to the ON region side of the second-conductivity-type driving circuit TFT 30 '.DS2 Gate voltage region corresponding to the off region side), that is, in the positive gate voltage region.
[0146]
For reference, FIG. 6 shows drain currents of the first conductivity type TFTs (first conductivity type pixel TFT 10 and first conductivity type drive circuit TFT 20) according to the first embodiment shown in FIG. The gate voltage characteristic is indicated by a one-dot chain line L3, and the drain current-gate voltage characteristic of the second conductivity type TFT (second conductivity type driving circuit TFT 30 ') is indicated by the one-dot chain line L4' in Example 1.
[0147]
In this way, in this example, by setting the offset regions 311 'and 312' of the second conductivity type driving circuit TFT 30 'to be LDD regions having a substantially small resistance, the parasitic resistance caused by this portion is reduced. There is. When comparing the offset region and the LDD region, the LDD region generally has a smaller resistance value. In this example, the second conductivity type driving circuit TFT 30 ′ having the offset structure is weakly depleted. The mode and the first conductivity type driving circuit TFT 20 with the LDD structure is in a weak enhancement mode, so that the gate bias value in the ON state of the second conductivity type driving circuit TFT 30 ′ with the offset structure Can be made larger than the gate bias value in the ON state of the TFT 20 for the drive circuit of the first conductivity type having the LDD structure. In the example shown in FIG. 6, for example, the position of the intersection R is VGS= + 2V, ON state | VGS| = 10V. In this case, the gate bias value in the ON state of the second conductivity type driving circuit TFT 30 'having the offset structure corresponds to about -12V in the characteristic represented by the alternate long and short dash line L4', and the first conductivity type having the LDD structure. Since the gate bias value in the on state of the driving circuit TFT 20 corresponds to about +8 V in the characteristics represented by the alternate long and short dash line L3, it is possible to balance the on-current. In this method, it is also possible to equalize the transistor capacitance between the second conductivity type driving circuit TFT 30 ′ having the offset structure and the first conductivity type driving circuit TFT 20 having the LDD structure. . That is, the balance of on-current between the second conductivity type driving circuit TFT 30 'and the first conductivity type driving circuit TFT 20 is determined by channel doping (doping amount in the offset regions 311' and 321 '). Therefore, by making the channel length / channel width equal between the two TFTs, it is possible to ensure the balance of the transistor capacitances between the two TFTs. Therefore, since the transistor capacitance is equivalent and the on-current is equivalent, a CMOS circuit that operates stably at high speed can be obtained.
[0148]
Since the manufacturing method of the TFT having such a configuration is substantially the same as that of the first embodiment, the description of the manufacturing method is omitted, but the amount of impurities introduced into each region is optimum corresponding to the channel doping amount. Set to a value. The optimum channel doping amount varies depending on the quality of the gate insulating film and the quality of the base protective film (protective film between the semiconductor layer and the substrate).
[0149]
[Modification of Embodiments 1 and 2]
As in this example, if the method of forming the offset regions 311 ′ and 321 ′ so that the portion facing the gate electrode 35 is a low concentration region, the gate insulating film 14 is formed on the silicon films 10a, 20a, and 30a. , 24, and 34, instead of implanting boron ions (low-concentration second-conductivity type impurities) in the low-concentration second-conductivity-type silicon film forming step, the silicon films 10a, 20a, and 30a are formed. Before forming the gate insulating films 14, 24, 34, boron ions may be implanted in the low-concentration second conductivity type silicon film forming step, and then the gate insulating films 14, 24, 34 may be formed. .
[0150]
In addition, after forming the intrinsic silicon films 10a, 20a, and 30a, a mixed gas of B2H6 and SiH6 is used instead of the method of implanting low concentration second conductivity type impurities in the low concentration second conductivity type silicon film forming step. A silicon film doped with a low concentration of boron (doped silicon film / doped semiconductor film) is formed as a low-concentration second conductivity type silicon film 10a, 20a, 30a by a CVD method, and then a gate insulating film 14 is formed thereon. 24, 34 may be formed, and then the steps shown in FIGS. 4B to 4D or the steps shown in FIGS. 5B to 5D may be performed.
[0151]
Further, in any case, in the manufacturing method of the active matrix substrate of this example, at least the low concentration second conductivity type impurity introduction step, the gate electrode formation step, the low concentration first conductivity type impurity introduction step, the high concentration first conductivity In this process, the low-concentration second conductivity type impurity introduction step is performed before the gate electrode formation step. If the gate electrode is used as a mask after the low-concentration first conductivity type impurity introduction step is performed after the gate electrode formation step is performed simultaneously with channel doping for the channel region of each TFT, conditions A to conditions shown in Table 1 are satisfied. Any process sequence of T may be used.
[0152]
[Table 1]
Figure 0003948034
[0153]
That is, Table 1 shows the low-concentration second conductivity type impurity introduction step as C / D (P-), The gate electrode forming step is Gate, and the low concentration first conductivity type impurity introducing step is N- , High concentration first conductivity type impurity introduction step N+ And high concentration second conductivity type impurity introduction step P+ The condition A is the process order described with reference to FIG. 4, and the condition C is the process order described with reference to FIG.
[0154]
The low-concentration second conductivity type impurity introduction step may be created by a step of forming a doped semiconductor film containing the low-concentration second conductivity type impurity. For example, when boron is doped, the CVD furnace uses monosilane (SiHFour ) And disilane (Si2 H6 ) And diborane (B2 H6 ). When depositing these doped semiconductor films by the LPCPD method, the concentration of the additive such as diborane is preferably about 0.1 ppm to 100 ppm, and hydrogen, helium, and nitrogen are suitable as the dilution gas. On the other hand, when depositing by PECVD, the concentration is the same as before, but helium, argon, etc. are suitable as the dilution gas. Thus, after the doped semiconductor film is deposited, patterning may be performed, and a gate insulating film may be formed on the surface of the semiconductor film.
[0155]
As an impurity introduction method, for example, a method of implanting all ions generated from the dopant gas without mass separation, a so-called ion doping method may be used. In this method, for example, when implanting the first conductivity type impurity at a high concentration, PHThree Using a mixed gas comprising about 1% to about 10% and the balance being hydrogen gas or helium gas, all ions generated from this mixed gas are implanted without mass separation. On the other hand, when the impurity of the first conductivity type is implanted at a low concentration, PHThree About 0.01% to about 1%, and the rest of the ions generated from the mixed gas composed of hydrogen gas or the like are implanted without mass separation, and then the ions generated from the pure hydrogen gas without mass separation. It is preferable to terminate the asymmetric bond in the silicon film by implanting. In addition to the ion implantation method or the ion doping method, a plasma doping method, a laser doping method, or the like may be used as the impurity introduction method.
[0156]
In the active matrix substrate 1 of this example, the impurity concentrations of the first conductivity type low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221 of the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type drive circuit TFT 20 are set. About 1.0 × 1018cm-3And the impurity concentration of the high-concentration source / drain regions 112, 122, 212, and 222 of the first conductivity type is about 1.0 × 1020cm-3However, such a density is of a property that should be set to an optimum value according to the specifications of the active matrix substrate 1, and is not limited to the above numerical values. Furthermore, the mask material is not limited to a resist mask.
[0157]
[Example 3]
(Configuration of active matrix substrate)
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an active matrix substrate with a built-in drive circuit in the liquid crystal display device of this example, and FIG. 8 is a block diagram schematically showing the configuration of the liquid crystal display device.
[0158]
7, in the active matrix substrate with a built-in drive circuit of the liquid crystal display device of this example, the drive circuit portion, the pixel region, and the storage capacitor forming region in the pixel region are arranged from the left side region to the right side region. As schematically shown, a second conductivity type driving circuit TFT 30, a first conductivity type driving circuit TFT 20, a first conductivity type pixel TFT 10, and a storage capacitor 40 are formed on the same insulating substrate 2. It has been done.
[0159]
In this example, as shown in FIG. 8, a storage capacitor 40 is formed in the pixel region between the scanning line 91 in the previous stage, and the storage capacitor 40 has a charge holding characteristic in a liquid crystal cell (liquid crystal capacitor 94). It has a function to enhance. The storage capacitor 40 is obtained by making the silicon film S2 formed simultaneously with the silicon film S1 for forming the pixel TFT 10 conductive to be a lower electrode part 40c (first electrode part), and this lower electrode part The upper layer side electrode portion 45 (second electrode portion) protruding from the preceding scanning line 91 overlaps 40c. Note that the storage capacitor 40 is formed between the scanning line 91 in the previous stage in each pixel region, but may be formed between the storage capacitor 40 and a dedicated capacitor line.
[0160]
Referring again to FIG. 7, the first conductivity type pixel TFT 10, the first conductivity type drive circuit TFT 20, and the second conductivity type drive circuit TFT 30 all have source / drain regions 11, 12, Channel regions 13, 23 and 33 for forming a channel are provided between 21, 22, 31 and 32. Since these channel regions 13, 23 and 33 are channel-doped with low-concentration boron ions, the impurity concentration is about 1 × 1017cm-3It is a low-concentration second conductivity type region. Therefore, the threshold voltage (Vth) of the first conductivity type driving circuit TFT 20 and the second conductivity type driving circuit TFT 30 is set to a predetermined value. In general, since the mobility of holes is smaller than the mobility of electrons, conventionally, the on-current of the second conductivity type driving circuit TFT is larger than the on-current of the first conductivity type driving circuit TFT. Tend to be extremely small. In this example, this problem can be almost eliminated by adjusting Vth. Therefore, the active matrix substrate 1 of this example has a good balance of on-current between TFTs constituting the CMOS circuit.
[0161]
The first conductivity type pixel TFT 10, the first conductivity type drive circuit TFT 20, and the second conductivity type drive circuit TFT 30 are formed on the surface of the channel regions 13, 23, 33 with respect to the gate insulating film 14, Gate electrodes 15, 25, and 35 are opposed to each other through 24 and 34 (a silicon oxide film having a thickness of about 1200 angstroms).
[0162]
In the active matrix substrate 1 configured in this manner, the source / drain regions 11, 12, 21, 22, 31, and 32 are formed with gate insulating films 14, 24, 34, low concentration source / drain regions 111, 121, 211, 221, 311 and 321 are provided in a portion facing each other through 34, and any of the TFTs has an LDD structure.
[0163]
Of the source / drain regions 11, 12, 21, 22, 31, and 32 of the first conductivity type pixel TFT 10, the first conductivity type drive circuit TFT 20, and the second conductivity type drive circuit TFT 30, low In regions other than the concentration source / drain regions 111, 121, 211, 221, 311, 321, the impurity concentration is about 1 × 10 5.20cm-3High concentration source / drain regions 112, 122, 212, 222, 312, 322. Source / drain electrodes 16, 17, 26, 27, 36, 37 such as signal lines and pixel electrodes for each TFT are electrically connected to these high concentration regions through contact holes in the interlayer insulating film 4. It is.
[0164]
(TFT on / off leakage current characteristics)
The TFT configured in this manner has a low concentration region (low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221) at the ends of the gate electrodes 15, 25, and 35. The electric field strength is in a relaxed state. Therefore, FIG. 32 shows the drain current-gate voltage characteristics of the first conductivity type TFT (the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type drive circuit TFT 20) by a solid line L3. As shown by the dotted line L4 in the drain current-gate voltage characteristics of the TFT (second conductivity type driving circuit TFT 30), the off-leak current of the TFT is extremely small.
[0165]
FIG. 31A shows the withstand voltage characteristics of the first conductivity type TFT (the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20) of the LDD structure by a solid line L21. As shown by the solid line L22 in FIG. 31 (b), the withstand voltage characteristic of the second conductivity type TFT having the LDD structure is indicated by a solid line L22. Since the voltage is high, the channel length can be shortened.
[0166]
(TFT manufacturing method)
The active matrix substrate 1 having such a structure can be manufactured, for example, by the following method. In the following description, all impurity concentrations are expressed as impurity concentrations after activation annealing.
[0167]
First, in order to adjust the Vth of the TFT, impurities are introduced into the semiconductor film at a low concentration. That is, as shown in FIG. 9A, among the surface of the insulating substrate 2 such as a quartz substrate, the pixel TFT 10, the first conductivity type drive circuit TFT 20, the second conductivity type drive circuit TFT 30, and the storage capacitor For example, in the formation region of 40, the impurity concentration is 1 × 1017cm-3The low concentration second conductivity type silicon films 10a, 20a, 30a, 40a, the gate insulating films 14, 24, 34, and the dielectric film 44 are formed simultaneously (low concentration second conductivity type silicon film forming step).
[0168]
For this purpose, an intrinsic polysilicon film is formed on the surface of the insulating substrate 2 using the LPCVD method or the plasma CVD method, and then the polysilicon film is patterned by a photolithography method to form the island-like silicon film 10a. , 20a, 30a, 40a (silicon film forming step).
[0169]
The polysilicon film may be formed by growing crystal grains by laser annealing or solid phase growth after forming an amorphous silicon film. Next, a silicon oxide film having a thickness of about 1200 angstroms is formed on the island-like silicon films 10a, 20a, 30a, and 40a by thermal oxidation, TEOS-CVD, LPCVD, plasma CVD, HTO, or the like. The gate insulating films 14, 24, 34 and the dielectric film 44 are simultaneously formed (gate insulating film forming step).
[0170]
After that, about 1 × 1012cm-2Channel doping is performed by implanting boron ions (second conductivity type impurities / second conductivity type impurities) at a dose of (channel doping step / first impurity introduction step). As a result, the silicon films 10a, 20a, 30a, and 40a have an impurity concentration of about 1 × 10.17cm-3Low-concentration second conductivity type silicon films 10a, 20a, 30a and 40a.
[0171]
Next, as shown in FIG. 9B, a resist mask 101 is formed which covers the formation region of the second conductivity type driving circuit TFT 30 and covers the formation regions of the gate electrodes 15 and 25 slightly wider (see FIG. 9B). First mask formation step).
[0172]
Subsequently, for example, phosphorus ions (first conductivity type impurities / first conductivity type impurities) are about 1 × 10 5.14cm-2(2nd impurity introduction step / low concentration first conductivity type impurity introduction step).
[0173]
As a result, in the low-concentration second conductivity type silicon films 10a and 20a, the region where the phosphorus ions are implanted has the conductivity type inverted and the impurity concentration is about 1 × 10.19cm-3Low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, 22. The low-concentration second-conductivity-type silicon film 40a becomes a low-concentration first-conductivity-type lower-layer-side electrode portion 40c (first electrode portion) whose conductivity type is inverted and the impurity concentration is about 1 × 1019 cm−3. . Further, the portions where impurities are not introduced become channel regions 13 and 23. Thereafter, the resist mask 101 is removed.
[0174]
Next, as shown in FIG. 9C, gate electrodes 15, 25, and 35 made of doped silicon, silicide film, or the like are formed on the surfaces of the gate insulating films 14, 24, and 34. At the same time, an upper electrode portion 45 (second electrode portion) is formed on the surface of the dielectric film 44 (gate electrode forming step). The upper layer side electrode portion 45 may be a part of the previous signal line. In this way, the storage capacitor 40 is formed in which the lower layer side electrode part 40 c and the upper layer side electrode part 45 are opposed to each other with the dielectric film 44 interposed therebetween.
[0175]
Next, a resist mask 102 is formed to cover the formation region of the first conductivity type pixel TFT 10, the formation region of the first conductivity type drive circuit TFT 20, and the storage capacitor 40 (second mask formation step).
[0176]
Subsequently, boron ions are about 1 × 1013cm-2(3rd impurity introduction step / low concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0177]
As a result, the low-concentration second conductivity type silicon film 30 a has an impurity concentration of about 1.1 × 10 5 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 35.18cm-3Low concentration second conductivity type source / drain regions 31, 32 are formed. A portion where no impurity is introduced becomes a channel region 33. Thereafter, the resist mask 102 is removed.
[0178]
Next, as shown in FIG. 9D, the formation region of the first conductivity type pixel TFT 10, the formation region of the first conductivity type drive circuit TFT 20, and the storage capacitor 40 are covered, and the gate electrode 35 is covered. A resist mask 103 that covers a wider area is formed (third mask formation step).
[0179]
Subsequently, boron ions are about 1 × 1015cm-2(4th impurity introduction step / high concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0180]
As a result, the impurity concentration of the low concentration second conductivity type source / drain regions 31 and 32 is 1 × 10 5.20cm-3High concentration source / drain regions 312 and 322 are formed. Further, in the low-concentration second conductivity type source / drain regions 31, 32, the portion covered with the resist mask 103 has an impurity concentration of about 1.1 × 10 5 as it is.18cm-3Low concentration source / drain regions 311 and 321.
[0181]
In this way, the second conductivity type driving circuit TFT 30 is formed. Thereafter, the resist mask 103 is removed.
[0182]
Next, as shown in FIG. 9E, in addition to the second conductivity type driving circuit TFT 30, a resist mask 104 that covers the gate electrodes 15 and 25 is formed (fourth mask forming step). .
[0183]
Subsequently, phosphorus ion is 1 × 1015cm-2(5th impurity introduction step / high concentration first conductivity type impurity introduction step).
[0184]
As a result, the impurity concentration in the low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, 22 is 1 × 10 5.20cm-3High concentration source / drain regions 112, 122, 221, 222 are formed. Further, in the low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, and 22, the portion covered with the resist mask 104 has an impurity concentration of about 1 × 10 as it is.19cm-3Low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221.
[0185]
In this manner, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are formed. Thereafter, the resist mask 104 is removed.
[0186]
Thereafter, as shown in FIG. 7, after the interlayer insulating film 4 is formed, annealing for activation is performed, and then contact holes are formed to form the source / drain electrodes 16, 17, 26, 27, 36, If 37 is formed, a semiconductor device such as the active matrix substrate 1 can be manufactured by four mask formation steps for forming the resist masks 101 to 104 and five impurity introduction steps.
[0187]
Thus, in the method of manufacturing the active matrix substrate 1 of this example, as shown in FIG. 9B, before forming the gate electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45, A low-concentration first conductivity type impurity introduction step for forming the drain regions 111, 121, 211, and 221 is performed, and this step is used to form the lower layer side electrode portion 40c. Therefore, it is possible to reduce the number of mask forming steps and the number of impurity introducing steps one by one as compared with the conventional manufacturing method. Therefore, the electrical characteristics of each TFT can be improved while forming the TFT and the capacitor (retention capacitor 40) with a small number of manufacturing steps.
[0188]
In Tables 2 to 4, the channel doping process is “C / D” and the low concentration first conductivity type impurity introduction process is “N”.- "High concentration first conductivity type impurity introduction process" N+ "Low concentration second conductivity type impurity introduction process" P- "High concentration second conductivity type impurity introduction process" P+ As shown in FIG. 9C, the low concentration second conductivity type impurity introduction step shown in FIG. 9C and the high concentration second conductivity type shown in FIG. Prior to forming the gate electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45, such as changing the order between the impurity introduction step and the high concentration first conductivity type impurity introduction step shown in FIG. As long as the low-concentration first conductivity type impurity introduction step for forming the concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221 is performed and the lower layer side electrode portion 40c is formed by using this step, It may be a process order.
[0189]
[Table 2]
Figure 0003948034
[0190]
[Table 3]
Figure 0003948034
[0191]
[Table 4]
Figure 0003948034
[0192]
[Example 4]
The structure of the active matrix substrate of this example will be described with reference to FIG.
[0193]
In FIG. 7, the feature of the active matrix substrate 1 of this example is that the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type drive circuit are manufactured in the same number of steps as the manufacturing method according to the third embodiment. The low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221 of the TFT 20 for use are lower in concentration than the lower layer side electrode portion 40 c of the storage capacitor 40.
[0194]
That is, the lower electrode portion 40c of the storage capacitor 40 is a low-concentration first conductivity type region having an impurity concentration of about 1 × 10 19 cm −3, as in the third embodiment. The low-concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221 of the one-conductivity-type driving circuit TFT 20 have the same amount of phosphorus ions (impurity concentration of about 1 × 10 6 as the lower electrode portion 40 c of the storage capacitor 4019cm-3The amount of boron ions (impurity concentration is about 1.1 × 10 5) equivalent to the low concentration regions 311 and 321 of the second conductivity type driving circuit TFT 30.18cm-3In the first conductivity type region with a low concentration. Therefore, the impurity concentration of the low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221 is about 9 × 10.18cm-3It is.
[0195]
The active matrix substrate 1 having such a configuration can be manufactured by a manufacturing method described below. In addition, since the manufacturing method demonstrated below has a process in common with Example 3, this process is demonstrated easily.
[0196]
First, as shown in FIG. 10A, after forming island-shaped silicon films 10a, 20a, 30a, and 40a on the surface of the insulating substrate 2 (silicon film forming step), the gate insulating films 14, 24, 34, Then, the dielectric film 44 is formed (gate insulating film forming step).
[0197]
Next, 1 × 1012cm-2Channel doping is performed by implanting boron ions at a dose of (channel doping step / first impurity introduction step).
[0198]
Next, as shown in FIG. 10B, the formation area of the second conductivity type driving circuit TFT 30 is covered, and the gate electrodes of the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are covered. A resist mask 201 is formed to cover the formation regions 15 and 25 slightly wider (first mask formation step).
[0199]
Subsequently, phosphorus ion is about 1 × 1014cm-2(2nd impurity introduction step / low-concentration first conductivity type impurity introduction step), and the impurity concentration is about 1 × 10.19cm-3The low-concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, 22 and the low-concentration first conductivity type lower electrode portion 40c are formed.
[0200]
Next, as shown in FIG. 10C, the gate electrodes 15, 25 and 35 and the upper layer side electrode portion 45 are formed (gate electrode forming step). In this way, the storage capacitor 40 is formed.
[0201]
Each process described above is the same as the manufacturing method according to the third embodiment.
[0202]
Next, a resist mask 202 that covers the formation region of the storage capacitor 40 and covers the gate electrodes 15 and 25 slightly wider is formed similarly to the resist mask 201 (second mask formation step).
[0203]
Subsequently, boron ions are about 1 × 1013cm-2(3rd impurity introduction step / low concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0204]
As a result, the silicon film 30 a has an impurity concentration of about 1.1 × 10 5 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 35.18cm-3Low concentration second conductivity type source / drain regions 31, 32 are formed.
[0205]
On the other hand, the low-concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, and 22 are substantially reduced in concentration by boron ions implanted therein, and the low-concentration first conductivity type source / drain regions 11, The impurity concentration of 12, 11, 12 is about 9 × 1018cm-3It becomes. Thereafter, the resist mask 202 is removed.
[0206]
Thereafter, as in the third embodiment, as shown in FIG. 10D, the formation region of the first conductivity type pixel TFT 10, the formation region of the first conductivity type driving circuit TFT 20, and the storage capacitor 40 are covered. At the same time, a resist mask 203 that covers the gate electrode 35 wider is formed (third mask formation step).
[0207]
Subsequently, boron ions (second conductivity type impurities) are about 1 × 1015cm-2(4th impurity introduction step / high concentration second conductivity type impurity introduction step). As a result, the low concentration second conductivity type source / drain regions 31 and 32 have an impurity concentration of 1 × 10 5.20cm-3High-concentration source / drain regions 312, 322 and an impurity concentration of about 1.1 × 1018cm-3Low concentration source / drain regions 311 and 321. In this way, the second conductivity type driving circuit TFT 30 is formed. Thereafter, the resist mask 203 is removed.
[0208]
Next, as shown in FIG. 10E, in addition to the second conductivity type driving circuit TFT 30, a resist mask 204 that covers the gate electrodes 15 and 25 is formed (fourth mask forming step). .
[0209]
Subsequently, phosphorus ions (first conductivity type impurities) are 1 × 1015cm-2(5th impurity introduction step / high concentration first conductivity type impurity introduction step).
[0210]
As a result, the low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, 22 have an impurity concentration of 1 × 10 5.20cm-3High-concentration source / drain regions 112, 122, 212, 222, and an impurity concentration of about 9 × 1018cm-3Low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221. In this way, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are formed. Thereafter, the resist mask 204 is removed.
[0211]
As a result, a semiconductor device such as the active matrix substrate 1 can be manufactured by four mask formation steps for forming the resist masks 201 to 204 and five impurity introduction steps.
[0212]
Thus, in the manufacturing method of the active matrix substrate 1 of this example, as shown in FIG. 10B, before forming the gate electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45, A low-concentration first conductivity type impurity introduction step for forming the drain regions 111, 121, 211, and 221 is performed, and this step is used to form the lower layer side electrode portion 40c. Therefore, as compared with the conventional manufacturing method, the same effects as those of the third embodiment can be obtained, such that the number of mask forming steps and the number of impurity introducing steps can be reduced by one.
[0213]
Further, as shown in FIG. 10C, in the low concentration second conductivity type impurity introduction step for forming the low concentration source / drain regions 311 and 321, boron ions implanted at this time are converted into the first conductivity type pixels. The TFT 10 for driving and the TFT 20 for driving circuit of the first conductivity type are also formed. That is, the impurity concentration of the low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, 22 is introduced by using the low concentration second conductivity type impurity introduction step for forming the low concentration source / drain regions 311, 321. Has changed. Therefore, the low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221 having a lower concentration than the lower layer side electrode portion 40 c of the storage capacitor 40 can be formed without increasing the number of steps as compared with the third embodiment. Therefore, the electrical characteristics of each TFT can be further improved with a small number of steps.
[0214]
As in Example 3, as shown in Tables 2 to 4, the low concentration second conductivity type impurity introduction step shown in FIG. 10 (c) and the high concentration second conductivity type impurity introduction step shown in FIG. 10 (d). And before forming the gate electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45, such as changing the order between the high concentration first conductivity type impurity introduction steps shown in FIG. As long as the low-concentration first conductivity type impurity introduction step for forming the drain regions 111, 121, 211, and 221 is performed and the lower layer side electrode portion 40c is formed by using this step, the order of the steps is not limited. May be.
[0215]
[Example 5]
In FIG. 10C, the low-concentration first conductivity type source / drain region 11, by using the low-concentration second conductivity-type impurity introduction step for forming the low-concentration source / drain regions 311, 321, The impurity concentration of only one of 12, 21, and 22 may be changed.
[0216]
For example, in this example, the impurity concentration of the low concentration source / drain regions 111 and 121 of the first conductivity type pixel TFT 10 shown in FIG. The concentration is lower than that of the low-concentration source / drain regions 211 and 221 of the drive circuit TFT of the first conductivity type. That is, in the active matrix substrate 1 of this example, the lower layer side electrode portion 40c of the storage capacitor 40 and the low-concentration source / drain regions 211 and 221 of the first conductivity type driving circuit TFT are the same as in the third embodiment. Impurity concentration is about 1 × 1019cm-3However, the low-concentration source / drain regions 111 and 121 of the first-conductivity-type pixel TFT have the same amount of phosphorus ions (impurity concentration as the lower electrode portion 40c of the storage capacitor 40). About 1 × 1019cm-3In addition to the low-concentration regions 311 and 321 of the second conductivity type driving circuit TFT 30, boron ions (impurity concentration is about 1.1 × 10 6).18cm-3In the first conductivity type region having a low concentration. Therefore, the impurity concentration of the low concentration source / drain regions 111 and 121 is about 9 × 10 5.18cm-3It is.
[0217]
In manufacturing the active matrix substrate 1 having such a configuration, the following manufacturing method is used in this example.
[0218]
First, as shown in FIG. 11A, after forming island-shaped silicon films 10a, 20a, 30a, and 40a on the surface of the insulating substrate 2 (silicon film forming step), the gate insulating films 14, 24, and 34 and Then, the dielectric film 44 is formed (gate insulating film forming step).
[0219]
After that, 1 × 1012cm-2Channel doping is performed by implanting boron ions at a dose of (first impurity introduction step).
[0220]
Next, as shown in FIG. 11B, the second conductive type driving circuit TFT 30 is covered, and the gate electrodes of the first conductive type pixel TFT 10 and the first conductive type driving circuit TFT 20 are covered. A resist mask 301 is formed to cover the formation regions 15 and 25 broadly (first mask formation step).
[0221]
Subsequently, phosphorus ion is about 1 × 1014cm-2Ion implantation (second impurity introduction step / low-concentration first conductivity type impurity introduction step) with an impurity concentration of about 1 × 1019cm-3The low-concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, 22, and the lower layer side electrode portion 40 c are formed.
[0222]
Next, as shown in FIG. 11C, the gate electrodes 15, 25 and 35 and the upper layer side electrode portion 45 are formed. In this way, the storage capacitor 40 is formed.
[0223]
Each process described above is the same as the manufacturing method according to Examples 3 and 4.
[0224]
Next, a resist mask 302 is formed to cover the formation region of the first conductivity type driving circuit TFT 20 and the storage capacitor 40 and to cover the gate electrode 15 slightly wider like the resist mask 301 (second mask). Forming step).
[0225]
Subsequently, boron ions are about 1 × 1013cm-2(3rd impurity introduction step / low concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0226]
As a result, the silicon film 30 a has an impurity concentration of about 1.1 × 10 6 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 35.18cm-3Low concentration second conductivity type source / drain regions 31, 32 are formed. The low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12 are substantially reduced in concentration by boron ions implanted therein, and the impurity concentration of the low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12 is as follows. , About 9 × 1018cm-3It becomes. Thereafter, the resist mask 302 is removed.
[0227]
Thereafter, as in Example 3, as shown in FIG. 11D, the formation region of the first conductivity type pixel TFT 10, the formation region of the first conductivity type driving circuit TFT 20, and the storage capacitor 40 are covered. At the same time, a resist mask 303 is formed to cover the gate electrode 35 wider (third mask formation step).
[0228]
Subsequently, boron ions are about 1 × 1015cm-2(4th impurity introduction step / high concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0229]
As a result, the low concentration second conductivity type source / drain regions 31 and 32 have an impurity concentration of 1 × 10 5.20cm-3High-concentration source / drain regions 312, 322 and an impurity concentration of about 1.1 × 1018cm-3Low concentration source / drain regions 311 and 321. In this way, the second conductivity type driving circuit TFT 30 is formed. Thereafter, the resist mask 303 is removed.
[0230]
Next, as shown in FIG. 11E, in addition to the second conductivity type driving circuit TFT 30, a resist mask 304 is formed to cover the gate electrodes 15 and 25 (fourth mask formation step). .
[0231]
Subsequently, phosphorus ions (first conductivity type impurities) are 1 × 1015cm-2(5th impurity introduction step / high concentration first conductivity type impurity introduction step).
[0232]
As a result, the low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, 22 have an impurity concentration of 1 × 10 5.20cm-3High-concentration source / drain regions 112, 122, 212, 222, and an impurity concentration of about 9 × 1018cm-3Low concentration source / drain regions 111 and 121, and an impurity concentration of about 1 × 1019cm-3Low concentration source / drain regions 211 and 221. In this manner, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are formed. Thereafter, the resist mask 304 is removed.
[0233]
Therefore, a semiconductor device such as the active matrix substrate 1 can be manufactured by four mask formation steps for forming the resist masks 301 to 304 and five impurity introduction steps.
[0234]
As described above, the manufacturing method of the active matrix substrate 1 of the present example has the same effects as those of the third and fourth embodiments. In addition, as shown in FIG. The impurity concentration of the low-concentration first conductivity type source / drain regions 11 and 12 is changed by using the low-concentration second conductivity-type impurity introduction step for forming 321. Therefore, the lightly doped source / drain having a lower concentration than the lower electrode portion 40c of the storage capacitor 40 and the lightly doped source / drain regions 211, 221 without increasing the number of steps as compared with the third and fourth embodiments. Regions 111 and 121 can be formed. Therefore, the low-concentration source / drain regions 111 and 121 of the pixel TFT 10 are left without changing the impurity concentrations of the low-concentration source / drain regions 211 and 221 of the first conductivity type driving circuit TFT 20 and the lower-layer side electrode portion 40c. It is possible to optimize the electrical characteristics of each TFT for each region with a small number of processes such as reducing the concentration and further reducing the off-leak current of the pixel TFT 10 without sacrificing the operation speed in the drive circuit. I can do it.
[0235]
The low concentration second conductivity type impurity introduction step shown in FIG. 11C, the high concentration second conductivity type impurity introduction step shown in FIG. 11D, and the high concentration first conductivity type impurity shown in FIG. Of course, the order may be interchanged between the introduction steps.
[0236]
[Example 6]
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an active matrix substrate with a built-in drive circuit in the liquid crystal display device of this example.
[0237]
Referring to FIG. 12, in the active matrix substrate 1 with a built-in driving circuit of the liquid crystal display device of this example, a first conductive type pixel TFT 10, a first conductive type drive circuit TFT 20, and a second conductive type drive. Since the channel regions 13, 23 and 33 of the circuit TFT 30 'are channel-doped with low-concentration boron ions, the impurity concentration is about 1 × 1017cm-3It is a low-concentration second conductivity type region. Accordingly, the threshold voltages of the first conductivity type pixel TFT 10, the first conductivity type drive circuit TFT 20 and the second conductivity type drive circuit TFT 30 'are set to predetermined values.
[0238]
In the active matrix substrate 1 configured as described above, the source / drain regions 11, 12, 21, 22 are opposed to the end portions of the gate electrodes 15, 25 via the gate insulating films 14, 24. The low-concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221 are provided, and the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type drive circuit TFT 20 have an LDD structure.
[0239]
On the other hand, the second conductivity type driving circuit TFT 30 ′ has an offset gate structure, and in the source / drain regions 31, 32, the gate insulating film 34 with respect to the end of the gate electrode 35. The portions facing each other are offset regions 311 ′ and 321 ′. The offset regions 311 ′ and 321 ′ have an impurity concentration of about 1 × 10 6 like the channel region 33.17It is a low concentration second conductivity type region of cm-3.
[0240]
In the storage capacitor 40, the lower electrode portion 40 c is a low concentration first conductivity type region formed simultaneously with the low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221.
[0241]
Of the source regions 11 and 21 and the drain regions 12 and 22 of the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type drive circuit TFT 20, the low concentration source regions 111 and 211 and the low concentration drain region 121. The regions excluding 221 are high-concentration source / drain regions 112, 122, 212, and 222 having an impurity concentration of about 1 × 10 20 cm −3. Source / drain electrodes 16, 17, 26, 27 such as signal lines and pixel electrodes for each TFT are electrically connected to these high concentration regions through contact holes in the interlayer insulating film 4. Further, in the source / drain regions 31, 32 of the second conductivity type driving circuit TFT 30 ', the impurity concentration adjacent to the offset regions 311', 321 'is about 1 × 10.20cm-3The source / drain electrodes 36 and 37 such as signal lines are electrically connected to the high concentration source / drain regions 312 and 322 through the contact holes of the interlayer insulating film 4.
[0242]
(TFT on / off leakage current characteristics)
In the active matrix substrate 1 configured as described above, the TFT with the offset gate structure has the same on / off leakage current characteristics as the TFT with the LDD structure, and therefore, any TFT has an extremely small off leakage current. In addition, the TFT with the offset gate structure exhibits the same characteristics as the TFT with the LDD structure in the withstand voltage characteristics. Accordingly, since any TFT has a higher withstand voltage than a TFT having a self-aligned structure, the channel length can be shortened.
[0243]
(TFT manufacturing method)
The active matrix substrate 1 having such a structure can be manufactured by the following method.
[0244]
First, as shown in FIG. 13A, after forming island-like silicon films 10a, 20a, 30a, and 40a on the surface of the insulating substrate 2 (silicon film forming step) as in the third embodiment, a gate insulating film is formed. 14, 24, 34 and the dielectric film 44 are formed (gate insulating film forming step).
[0245]
Next, 1 × 1012cm-2Channel doping is performed by implanting boron ions at a dose of (channel doping step / first impurity introduction step).
[0246]
Next, as shown in FIG. 13B, the formation area of the second conductivity type driving circuit TFT 30 'is covered, and the gates of the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are covered. A resist mask 401 is formed to cover the formation region of the electrodes 15 and 25 slightly wider (first mask formation step).
[0247]
Subsequently, phosphorus ion is about 1 × 1014cm-2Ion implantation (second impurity introduction step / low-concentration first conductivity type impurity introduction step) with an impurity concentration of about 1 × 1019cm-3The low-concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, 22, and the lower layer side electrode portion 40 c are formed.
[0248]
Next, as shown in FIG. 13C, the gate electrodes 15, 25, and 35, and the upper layer side electrode portion 45 are formed. In this way, the storage capacitor 40 is formed.
[0249]
Next, a resist mask 402 is formed to cover the formation region of the first conductivity type pixel TFT 10, the first conductivity type drive circuit TFT 20, and the storage capacitor 40 and to cover the gate electrode 35 wider (second time). Mask forming step).
[0250]
In this state, boron ion is 1 × 1015cm-2Are implanted at a dose of (high concentration second conductivity type impurity introduction step / third impurity introduction step).
[0251]
As a result, the low concentration second conductivity type silicon film 30a has an impurity concentration of 1 × 10 5.20cm-3High concentration source / drain regions 312 and 322 are formed. On the other hand, the portion of the low-concentration second conductivity type silicon film 30a covered with the resist mask 402 has an impurity concentration of about 1 × 10 5 as it is.17cm-3Offset regions 311 'and 321'. Of course, the channel region 33 has an impurity concentration of about 1 × 10 5.17cm-3The low-concentration second conductivity type region remains.
[0252]
In this manner, the second conductivity type driving circuit TFT 30 'is formed. Thereafter, the resist mask 402 is removed.
[0253]
Next, as shown in FIG. 13 (d), in addition to the formation region of the second conductivity type driving circuit TFT 30 ', a resist mask 403 that covers the gate electrodes 15 and 25 is formed (third time). Mask formation step).
[0254]
Subsequently, phosphorus ions (first conductivity type impurities) are 1 × 1015cm-2(4th impurity introduction step / high concentration first conductivity type impurity introduction step).
[0255]
As a result, the low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, 22 have an impurity concentration of 1 × 10 5.20cm-3High-concentration source / drain regions 112, 122, 212, 222 and an impurity concentration of about 1 × 1019cm-3Low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221. In this manner, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are formed. Thereafter, the resist mask 403 is removed.
[0256]
Therefore, a semiconductor device such as the active matrix substrate 1 can be manufactured through three mask formation steps for forming the resist masks 401 to 403 and four impurity introduction steps.
[0257]
Thus, in the manufacturing method of the active matrix substrate 1 of this example, as shown in FIG. 13B, before forming the gate electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45, the low concentration source / drain is formed. A low-concentration first conductivity type impurity introduction step for forming the regions 111, 121, 211, and 221 is performed, and the lower layer side electrode portion 40c is formed by using this step. Therefore, it is possible to reduce the number of mask forming steps and the number of impurity introducing steps as compared with the conventional manufacturing method.
[0258]
Further, in this example, as shown in FIG. 13C, in the second conductivity type driving circuit TFT 30 ′, when the portion facing the gate electrode 35 is set to the low concentration region, not the LDD structure but the offset. It is a gate structure. For this reason, both the mask formation step and the impurity introduction step are less than once in comparison with the third embodiment. That is, compared with the conventional manufacturing method, both the mask formation step and the impurity introduction step are less twice. Therefore, the electrical characteristics of the TFT in the pixel region and the drive circuit portion can be improved with the smallest number of manufacturing steps.
[0259]
In Tables 5 and 6, the channel doping process is “C / D” and the low concentration first conductivity type impurity introduction process is “N”.- "High concentration first conductivity type impurity introduction process" N+ "High concentration second conductivity type impurity introduction process" P+ As shown in the order of steps while omitting the gate electrode forming step by “G”, the low concentration source / drain regions 111, 121, 211 are formed before forming the gate electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45. As long as the low-concentration first conductivity type impurity introduction step for forming 221 is performed and this step is used to form the lower layer side electrode portion 40c, any order of steps may be employed.
[0260]
[Table 5]
Figure 0003948034
[0261]
[Table 6]
Figure 0003948034
[0262]
[Example 7]
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an active matrix substrate with a built-in drive circuit in the liquid crystal display device of this example.
[0263]
Referring to FIG. 14, in the active matrix substrate 1 with a built-in driving circuit of the liquid crystal display device of this example, a first conductive type pixel TFT 10, a first conductive type drive circuit TFT 20, and a second conductive type drive. All of the circuit TFTs 30 have an LDD structure, and in each TFT, the channel regions 13, 23, and 33 are channel-doped with low-concentration boron ions, so that the impurity concentration is about 1 × 10.17cm-3It is a low-concentration second conductivity type region.
[0264]
In this example, the lower layer side electrode part 40d (first electrode part) of the storage capacitor 40 includes the high-concentration source / drain regions 112 of the first conductive type pixel TFT 10 and the first conductive type drive circuit TFT 20, The impurity concentration formed simultaneously with 122, 212, 222 is 1 × 1020cm-3This is a high concentration first conductivity type region.
[0265]
The active matrix substrate 1 having such a structure can be manufactured, for example, by the following method.
[0266]
First, as shown in FIG. 15A, after forming island-shaped silicon films 10a, 20a, 30a, and 40a on the surface of the insulating substrate 2 (silicon film forming step), the gate insulating films 14, 24, 34, Then, the dielectric film 44 is formed (gate insulating film forming step).
[0267]
Next, about 1 × 1012cm-2Then, boron ions (second conductivity type impurities / second conductivity type impurities) are implanted at a dose of 1 to perform channel doping (channel doping step / first impurity introduction step).
[0268]
Next, as shown in FIG. 15B, a resist mask 501 is formed to cover the formation region of the second conductivity type driving circuit TFT 30 and to cover the formation regions of the gate electrodes 15 and 25 to be formed later. (First mask formation step).
[0269]
Subsequently, for example, phosphorus ions (first conductivity type impurities / first conductivity type impurities) are about 1 × 10 5.15cm-2(2nd impurity introduction process / high concentration first conductivity type impurity introduction process).
[0270]
As a result, in the low-concentration second conductivity type silicon films 10a and 20a, the region where the phosphorus ions are implanted has the conductivity type inverted and the impurity concentration is about 1 × 10.20cm-3High concentration source / drain regions 112, 122, 212, 222. The low-concentration second conductivity type silicon film 40a is also inverted in conductivity type so that the impurity concentration is about 1 × 10.20cm-3The lower concentration side first conductivity type lower electrode portion 40d is formed. Thereafter, the resist mask 501 is removed.
[0271]
Next, as shown in FIG. 15C, the gate electrodes 15, 25 and 35 and the upper layer side electrode portion 45 (second electrode portion) are formed (gate electrode forming step). In this manner, the storage capacitor 40 is formed in which the lower layer side electrode portion 40d and the upper layer side electrode portion 45 are opposed to each other with the dielectric film 44 interposed therebetween.
[0272]
Next, a resist mask 502 is formed to cover the formation regions of the first conductivity type pixel TFT 10, the first conductivity type drive circuit TFT 20, and the storage capacitor 40 (second mask formation step).
[0273]
Subsequently, boron ions are about 1 × 1013cm-2(3rd impurity introduction step / low concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0274]
As a result, the low-concentration second conductivity type silicon film 30 a has an impurity concentration of about 1.1 × 10 5 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 35.18cm-3Low concentration second conductivity type source / drain regions 31, 32 are formed. A portion where no impurity is introduced becomes a channel region 33. Thereafter, the resist mask 502 is removed.
[0275]
Next, as shown in FIG. 15D, a resist mask 503 is formed to cover the formation region of the second conductivity type driving circuit TFT 30 (third mask forming step).
[0276]
Subsequently, phosphorus ion is about 1 × 1013cm-2(4th impurity introduction step / low concentration first conductivity type impurity introduction step).
[0277]
As a result, the low-concentration second conductivity type silicon films 10a and 20a sandwiched between the high-concentration source / drain regions 112, 122, 212, and 222 have an impurity concentration in a self-aligned manner with respect to the gate electrodes 15 and 25. 0.9 × 1018cm-3Low concentration source / drain regions 211 and 221 are formed. The portions where impurities are not introduced become channel regions 23 and 33. In this manner, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are formed. Thereafter, the resist mask 503 is removed.
[0278]
Next, as shown in FIG. 15E, the first conductive type pixel TFT 10, the first conductive type drive circuit TFT 20, and the storage capacitor 40 are formed, and the gate electrode 35 is covered wider. A resist mask 504 is formed (fourth mask formation step). Here, the distance between the end portion of the resist mask 504 and the end portion of the gate electrode 35 is suitably about 0.5 μm to 2 μm.
[0279]
Subsequently, boron ions are about 1 × 1015cm-2(5th impurity introduction step / high concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0280]
As a result, the impurity concentration of the low concentration second conductivity type source / drain regions 31 and 32 is 1 × 10 5.20cm-3High concentration source / drain regions 312 and 322 are formed. Further, in the low-concentration second conductivity type source / drain regions 31, 32, the portion covered with the resist mask 504 has an impurity concentration of about 1.1 × 10 5 as it is.18cm-3Low concentration source / drain regions 311 and 321.
[0281]
In this way, the second conductivity type driving circuit TFT 30 is formed. Thereafter, the resist mask 504 is removed.
[0282]
Thereafter, as shown in FIG. 14, after forming the interlayer insulating film 4, annealing for activation is performed, and then contact holes are formed to form source / drain electrodes 16, 17, 26, 27, 36, If 37 is formed, a semiconductor device such as the active matrix substrate 1 can be manufactured by four mask formation steps for forming the resist masks 501 to 504 and five impurity introduction steps.
[0283]
Thus, in the manufacturing method of the active matrix substrate 1 of this example, as shown in FIG. 15B, before forming the gate electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45, A high-concentration first conductivity type impurity introduction step for forming the drain regions 112, 122, 212, and 222 is performed, and the lower layer side electrode portion 40d is formed by using this step. Therefore, it is possible to reduce the number of mask formation steps and the number of impurity introduction steps one by one as compared with the conventional manufacturing method. Therefore, the electrical characteristics of each TFT can be improved while forming the TFT and the capacitor (retention capacitor 40) with a small number of manufacturing steps.
[0284]
In Table 7, the channel doping process is “C / D” and the low concentration first conductivity type impurity introduction process is “N”.- "High concentration first conductivity type impurity introduction process" N+ "Low concentration second conductivity type impurity introduction process" P- "High concentration second conductivity type impurity introduction process" P+ As shown in the order of steps by abbreviating the gate electrode forming process as “G”, the high concentration source / drain regions 112, 122, 212 are formed before forming the gate electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45. , 222 may be performed in any order as long as the high-concentration first conductivity type impurity introduction step is performed and the lower electrode portion 40d is formed by using this step.
[0285]
[Table 7]
Figure 0003948034
[0286]
[Example 8]
The structure of the active matrix substrate of this example will be described with reference to FIG.
[0287]
In FIG. 14, the feature of the active matrix substrate 1 of this example is that the number of mask forming steps is one less than that of the manufacturing method according to the seventh embodiment, and the manufacturing method is as described below. Yes.
[0288]
First, as shown in FIG. 16A, after forming island-shaped silicon films 10a, 20a, 30a, and 40a on the surface of the insulating substrate 2 (silicon film forming step), the gate insulating films 14, 24, 34, Then, the dielectric film 44 is formed (gate insulating film forming step).
[0289]
Next, about 1 × 1012cm-2Channel doping is performed by implanting boron ions (second conductivity type impurities / second conductivity type impurities) at a dose of (channel doping step / first impurity introduction step).
[0290]
Next, as shown in FIG. 16B, a resist mask 601 is formed which covers the formation region of the second conductivity type driving circuit TFT 30 and covers the formation regions of the gate electrodes 15 and 25 to be formed later. (First mask formation step).
[0291]
Subsequently, for example, phosphorus ions (first conductivity type impurities / first conductivity type impurities) are about 1 × 10 5.15cm-2(2nd impurity introduction process / high concentration first conductivity type impurity introduction process).
[0292]
As a result, in the low-concentration second conductivity type silicon films 10a and 20a, the region where the phosphorus ions are implanted has the conductivity type inverted and the impurity concentration is about 1 × 10.20cm-3High concentration source / drain regions 112, 122, 212, 222. The low-concentration second-conductivity type silicon film 40a also has an impurity concentration of about 1 × 10 by inverting the conductivity type.20cm-3The lower concentration side first conductivity type lower electrode portion 40d is formed. Thereafter, the resist mask 601 is removed.
[0293]
Next, as shown in FIG. 16C, the gate electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode portion 45 are formed (gate electrode forming step). In this way, the storage capacitor 40 is formed.
[0294]
Next, a resist mask 602 is formed to cover the formation regions of the first conductivity type pixel TFT 10, the first conductivity type drive circuit TFT 20, and the storage capacitor 40 (second mask formation step).
[0295]
Next, about 3 × 10 boron ions13cm-2(3rd impurity introduction step / low concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0296]
As a result, the low-concentration second conductivity type silicon film 30a has an impurity concentration of about 3.1 × 10 10 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 35.18cm-3Low concentration second conductivity type source / drain regions 31, 32 are formed. A portion where no impurity is introduced becomes a channel region 33. Thereafter, the resist mask 602 is removed.
[0297]
Next, as shown in FIG. 16 (d), phosphorus ions are added by about 1 × 10 without forming a resist mask.13cm-2(4th impurity introduction step / low concentration first conductivity type impurity introduction step).
[0298]
As a result, the low-concentration second conductivity type silicon films 10a and 20a sandwiched between the high-concentration source / drain regions 112, 122, 212, and 222 have an impurity concentration in a self-aligned manner with respect to the gate electrodes 15 and 25. 0.9 × 1018cm-3Low concentration source / drain regions 111, 121, 211 and 221 are formed. The portions where impurities are not introduced become channel regions 23 and 33. In this manner, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are formed.
[0299]
Here, phosphorus ions are also present in the low-concentration second conductivity type source / drain regions 31 and 32 by 1 × 10 6.13cm-2The impurity concentration of the low-concentration second conductivity type source / drain regions 31 and 32 is about 3.1 × 10 10.18cm-3It is. Therefore, the low-concentration second conductivity type source / drain regions 31 and 32 substantially have an acceptor-type impurity concentration of about 2.1 × 10 6.18cm-3However, the conductivity type is not reversed.
[0300]
Next, as shown in FIG. 16 (e), the first conductive type pixel TFT 10, the first conductive type drive circuit TFT 20, and the storage capacitor 40 are covered and the gate electrode 35 is covered wider. A resist mask 603 is formed (third mask formation step).
[0301]
Subsequently, boron ions are about 1 × 1015cm-2(5th impurity introduction step / high concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0302]
As a result, the impurity concentration of the low concentration second conductivity type source / drain regions 31 and 32 is 1 × 10 5.20cm-3High concentration source / drain regions 312 and 322 are formed. Of the low-concentration second conductivity type source / drain regions 31, 32, the portion covered with the resist mask 603 has an impurity concentration of about 2.1 × 10 5 as it is.18cm-3Low concentration source / drain regions 311 and 321.
[0303]
In this way, the second conductivity type driving circuit TFT 30 is formed. Thereafter, the resist mask 603 is removed.
[0304]
Thereafter, as shown in FIG. 14, after forming the interlayer insulating film 4, annealing for activation is performed, and then contact holes are formed to form source / drain electrodes 16, 17, 26, 27, 36, If 37 is formed, a semiconductor device such as the active matrix substrate 1 can be manufactured through three mask formation steps for forming the resist masks 601 to 603 and five impurity introduction steps.
[0305]
Thus, in the manufacturing method of the active matrix substrate 1 of this example, as shown in FIG. 16B, before forming the gate electrodes 15, 25 and 35 and the upper layer side electrode 45, the high concentration source A high-concentration first conductivity type impurity introduction step for forming the drain regions 112, 122, 212, and 222 is performed, and the lower layer side electrode portion 40d is formed by using this step. Therefore, the number of mask forming steps and the number of impurity introducing steps can be reduced as compared with the conventional manufacturing method.
[0306]
In addition, in the process for forming the low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221, phosphorus ions are implanted without forming a mask. Therefore, each TFT and the storage capacitor 40 can be manufactured by three mask formation steps and five impurity introduction steps.
[0307]
As in the seventh embodiment, the high-concentration first conductivity type for forming the high-concentration source / drain regions 112, 122, 212, and 222 before forming the gate electrodes 15, 25, and 35 and the upper layer side electrode 45. Any order of steps shown in Table 7 may be employed as long as an impurity introduction step is performed and this step is used to form the lower layer side electrode portion 40d.
[0308]
[Example 9]
The structure of the active matrix substrate of this example will be described with reference to FIG. Similar to the eighth embodiment, the feature of this embodiment is that the number of mask forming steps is one less than that of the manufacturing method according to the seventh embodiment, and the manufacturing method is as described below.
[0309]
First, as shown in FIG. 17A, after forming island-like silicon films 10a, 20a, 30a, and 40a on the surface of the insulating substrate 2 (silicon film forming step), the gate insulating films 14, 24, 34, And the dielectric film 44 are formed (step of forming a gate insulating film).
Next, boron ions (second conductivity type impurities / second conductivity type impurities) are implanted at a dose of about 1 × 10 12 cm −2 to perform channel doping (channel doping step / first impurity introduction step).
[0310]
Next, as shown in FIG. 17B, a resist mask 701 is formed which covers the formation region of the second conductivity type driving circuit TFT 30 and covers the formation regions of the gate electrodes 15 and 25 to be formed later. (First mask formation step).
[0311]
Subsequently, for example, phosphorus ions (first conductivity type impurities / first conductivity type impurities) are about 1 × 10 5.15cm-2(2nd impurity introduction process / high concentration first conductivity type impurity introduction process).
[0312]
As a result, in the low-concentration second conductivity type silicon films 10a and 20a, the region where the phosphorus ions are implanted has the conductivity type inverted and the impurity concentration is about 1 × 10.20cm-3High concentration source / drain regions 112, 122, 212, 222. The low-concentration second-conductivity type silicon film 40a also has an impurity concentration of about 1 × 10 by inverting the conductivity type.20cm-3The lower concentration side first conductivity type lower electrode portion 40d is formed. Thereafter, the resist mask 701 is removed.
[0313]
Next, as shown in FIG. 17C, the gate electrodes 15, 25, and 35 and the upper layer side electrode portion 45 are formed (gate electrode forming step). In this way, the storage capacitor 40 is formed.
[0314]
Next, a resist mask 702 is formed to cover the formation region of the p-type driver circuit TFT 30 (second mask formation step).
[0315]
Subsequently, about 3 × 10 phosphorus ions13cm-2(3rd impurity introduction step / low concentration first conductivity type impurity introduction step).
[0316]
As a result, the low-concentration second conductivity type silicon films 10a and 20a sandwiched between the high-concentration source / drain regions 112, 122, 212, and 222 have an impurity concentration in a self-aligned manner with respect to the gate electrodes 15 and 25. 2.9 × 1018cm-3Low concentration source / drain regions 111, 121, 211 and 221 are formed. The portions where impurities are not introduced become channel regions 23 and 33. In this manner, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are formed.
[0317]
Next, as shown in FIG. 17D, the resist mask 702 is removed, and boron ions are about 1 × 10 6 without forming the resist mask as it is.13cm-2(4th impurity introduction step / low concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0318]
As a result, the low-concentration second conductivity type silicon film 30 a has an impurity concentration of about 1.1 × 10 5 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 35.18cm-3Low concentration p-type regions 31 and 32 are formed. A portion where no impurity is introduced becomes a channel region 33.
[0319]
Here, boron ions are also present on the side of the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type drive circuit TFT 20 by 1 × 10 5.13cm-2The impurity concentration of the low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221 is about 2.9 × 10.18cm-3It is. Therefore, the low-concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221 substantially have a donor-type impurity concentration of about 1.9 × 10.18cm-3However, the conductivity type is not reversed. The high-concentration dose / drain regions 112, 122, 212, and 222 are also only slightly reduced in concentration, the conductivity type is not reversed, and the concentration is still high.
[0320]
Next, as shown in FIG. 17E, the first conductive type pixel TFT 10 forming region, the first conductive type driving circuit TFT 20 forming region, and the storage capacitor 40 are covered, and the gate electrode 35 is covered. A resist mask 703 that covers a wider area is formed (third mask formation step).
[0321]
Subsequently, boron ions are about 1 × 1015cm-2(5th impurity introduction step / high concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0322]
As a result, the impurity concentration of the low concentration second conductivity type source / drain regions 31, 32 is 1 × 10.20cm-3High concentration source / drain regions 312 and 322 are formed. Further, in the low-concentration second conductivity type source / drain regions 31, 32, the portion covered with the resist mask 703 has an impurity concentration of about 2.1 × 10 5 as it is.18cm-3Low concentration source / drain regions 311 and 321.
[0323]
In this way, the second conductivity type driving circuit TFT 30 is formed. Thereafter, the resist mask 703 is removed.
[0324]
Thereafter, as shown in FIG. 14, after forming the interlayer insulating film 4, annealing for activation is performed, and then contact holes are formed to form source / drain electrodes 16, 17, 26, 27, 36, If 37 is formed, a semiconductor device such as the active matrix substrate 1 can be manufactured by three mask formation steps for forming the resist masks 701 to 703 and five impurity introduction steps.
[0325]
Thus, in the manufacturing method of the active matrix substrate 1 of this example, as shown in FIG. 17B, before forming the gate electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45, A high-concentration first conductivity type impurity introduction step for forming the drain regions 112, 122, 212, and 222 is performed, and the lower layer side electrode portion 40d is formed by using this step. Therefore, the number of mask forming steps and the number of impurity introducing steps can be reduced as compared with the conventional manufacturing method.
[0326]
In addition, in the step for forming the low concentration source / drain regions 311 and 321, boron ions are implanted without forming a mask. Therefore, each TFT and the storage capacitor 40 can be manufactured by three mask formation steps and five impurity introduction steps.
[0327]
As in the seventh embodiment, the high-concentration first conductivity type for forming the high-concentration source / drain regions 112, 122, 212, and 222 before forming the gate electrodes 15, 25, and 35 and the upper layer side electrode 45. Any order of steps shown in Table 7 may be employed as long as an impurity introduction step is performed and this step is used to form the lower layer side electrode portion 40d.
[0328]
[Example 10]
FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an active matrix substrate with a built-in drive circuit in the liquid crystal display device of this example.
[0329]
In FIG. 18, in the active matrix substrate 1 with a built-in drive circuit of the liquid crystal display device of this example, the first conductive type pixel TFT 10 and the first conductive type drive circuit TFT 20 have an LDD structure. There is. In contrast, the second conductivity type driving circuit TFT 30 'has an offset gate structure.
[0330]
In this example, the lower electrode portion 40d of the storage capacitor 402 is simultaneously with the high-concentration source / drain regions 112, 122, 212, and 222 of the first conductivity type driving circuit TFT 20 and the first conductivity type pixel TFT 10. The impurity concentration formed is 1 × 1020cm-3The first conductivity type region of high concentration.
[0331]
The active matrix substrate 1 having such a structure can be manufactured by the following method.
[0332]
First, as shown in FIG. 19A, after forming island-shaped silicon films 10a, 20a, 30a, and 40a on the surface of the insulating substrate 2 (silicon film forming step), the gate insulating films 14, 24, 34, Then, the dielectric film 44 is formed (gate insulating film forming step).
[0333]
After that, 1 × 1012cm-2Channel doping is performed by implanting boron ions at a dose of (channel doping step / first impurity introduction step).
[0334]
Next, as shown in FIG. 19B, the formation area of the second conductivity type driving circuit TFT 30 'is covered, and the gates of the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are covered. A resist mask 801 that covers a region where the electrodes 15 and 25 are to be formed is formed to be wide (first mask formation step).
[0335]
Subsequently, a first conductivity type impurity such as phosphorous ion is about 1 × 1015cm-2(2nd impurity introduction process / high concentration first conductivity type impurity introduction process).
[0336]
As a result, in the silicon films 10a and 20a, the regions where phosphorus ions are implanted are inverted in conductivity type and have an impurity concentration of about 1 × 10.20cm-3High concentration source / drain regions 112, 122, 211, and 221. The silicon film 40a is inverted in conductivity type and has an impurity concentration of about 1 × 10.20cm-3The lower concentration side first conductivity type lower electrode portion 40d is formed. Thereafter, the resist mask 801 is removed.
[0337]
Next, as shown in FIG. 19C, gate electrodes 15, 25, and 35 made of doped silicon, silicide film, or the like are formed on the surfaces of the gate insulating films 14, 24, and 34 (gate electrode forming step). At the same time, the upper electrode portion 45 is formed on the surface of the dielectric film 44. The upper layer side electrode unit 45 may be a part of the previous signal line. In this way, the storage capacitor 40 is formed in which the lower layer side electrode part 40 c and the upper layer side electrode part 45 are opposed to each other with the dielectric film 44 interposed therebetween.
[0338]
Next, a resist mask 802 covering the second conductivity type driving circuit TFT 30 is formed (second mask formation step).
[0339]
In this state, phosphorus ion is 1 × 1013cm-2Are implanted at a low dose (low-concentration first conductivity type impurity introduction step / third impurity introduction step).
[0340]
As a result, the low-concentration second conductivity type silicon films 20a and 30a sandwiched between the high-concentration source / drain regions 112, 122, 212, and 222 have an impurity concentration in a self-aligned manner with respect to the gate electrodes 15 and 25. 0.9 × 1018Low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221 of cm-3 are formed. The portions where impurities are not introduced become channel regions 23 and 33. In this manner, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are formed.
[0341]
Next, as shown in FIG. 19D, the first conductivity type pixel TFT 10, the first conductivity type drive circuit TFT 20, and the storage capacitor 40 are covered, and the gate electrode 35 is covered wider. A resist mask 803 is formed (third mask formation step).
[0342]
In this state, boron ion is 1 × 1015cm-2Are implanted at a dose of (high concentration second conductivity type impurity introduction step / fourth impurity introduction step).
[0343]
As a result, high concentration source / drain regions 312 and 322 having an impurity concentration of 1 × 10 20 cm −3 are formed in the low concentration second conductivity type silicon film 30a. On the other hand, the portion of the low-concentration second conductivity type silicon film 30a covered with the resist mask 803 has an impurity concentration of about 1 × 10 5 as it is.17cm-3Offset regions 311 'and 321'. The channel region 33 has an impurity concentration of about 1 × 1017cm-3The low-concentration second conductivity type region remains.
[0344]
In this manner, the second conductivity type driving circuit TFT 30 'is formed. Thereafter, the resist mask 803 is removed.
[0345]
Therefore, the active matrix substrate 1 can be manufactured through three mask formation steps for forming the resist masks 801 to 803 and four impurity introduction steps.
[0346]
Thus, in the manufacturing method of the active matrix substrate 1 of this example, as shown in FIG. 19B, before forming the gate electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45, the high concentration source / drain is formed. A high-concentration first conductivity type impurity introduction step for forming the regions 112, 122, 212, and 222 is performed, and the lower layer side electrode portion 40d is formed by using this step. Therefore, the number of mask forming steps and the number of impurity introducing steps can be reduced as compared with the conventional manufacturing method.
[0347]
Further, in this example, as shown in FIG. 19C, in the second conductivity type driving circuit TFT 30 ′, when the portion facing the end of the gate electrode 35 is made a low concentration region, the LDD structure There is no offset gate structure. For this reason, as compared with the third embodiment, both the mask formation step and the impurity introduction step are less each time. That is, as compared with the conventional manufacturing method, both the mask formation step and the impurity introduction step are less twice. Therefore, the electrical characteristics of the TFT in the pixel region and the drive circuit portion can be improved with the smallest number of manufacturing steps.
[0348]
In Table 8, the channel doping step is “C / D”, the low concentration first conductivity type impurity introduction step is “N−”, and the high concentration first conductivity type impurity introduction step is “N”.+ "High concentration second conductivity type impurity introduction process" P+ As shown in the order of steps while omitting the gate electrode forming step by “G”, the high concentration source / drain regions 112, 122, 212 are formed before forming the gate electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45. As long as the low-concentration first conductivity type impurity introduction step for forming 222 is performed and the lower layer side electrode portion 40d is formed by using this step, any order may be used.
[0349]
[Table 8]
Figure 0003948034
[0350]
[Example 11]
As shown in FIG. 20, in the active matrix substrate 1 of this example, the second conductivity type driving circuit TFT 30, the first conductivity type driving circuit TFT 20, and the first conductivity type pixel TFT 10 are all LDD. It has a structure.
[0351]
In the active matrix substrate 1 of this example, the lower electrode portion 40e (first electrode portion) of the storage capacitor 40 is formed simultaneously with the low concentration source / drain regions 311 and 312 of the second conductivity type driving circuit TFT 30. Impurity concentration is 1 × 1019cm-3It is a low-concentration second conductivity type region.
[0352]
The active matrix substrate 1 having such a structure can be manufactured, for example, by the following method.
[0353]
First, as shown in FIG. 21A, after forming island-shaped silicon films 10a, 20a, 30a, and 40a on the surface of the insulating substrate 2 (silicon film forming step), the gate insulating films 14, 24, 34, Then, the dielectric film 44 is formed (gate insulating film forming step).
[0354]
Next, about 1 × 1012cm-2Then, boron ions (second conductivity type impurities / second conductivity type impurities) are implanted at a dose of 1 to perform channel doping (channel doping step / first impurity introduction step).
[0355]
Next, as shown in FIG. 21B, the formation region of the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type drive circuit TFT 20 is covered, and the formation region of the gate electrode 35 to be formed later is slightly widened. A resist mask 901 is formed to cover (a first mask formation step).
[0356]
Subsequently, for example, boron phosphorus ions (second conductivity type impurities / second conductivity type impurities) are about 1 × 10 5.14cm-2(2nd impurity introduction process / low-concentration second conductivity type impurity introduction process).
[0357]
As a result, the low concentration second conductivity type silicon film 30a has an impurity concentration of about 1 × 10 10.19cm-3Low concentration second conductivity type source / drain regions 31, 32 are formed. The low-concentration second conductivity type silicon film 40a has an impurity concentration of about 1 × 10 6.19cm-3The low-concentration second conductivity type lower electrode portion 40e. Thereafter, the resist mask 901 is removed.
[0358]
Next, as shown in FIG. 21C, gate electrodes 15, 25, and 35 made of doped silicon, a silicide film, and the like are formed on the surfaces of the gate insulating films 14, 24, and 34. At the same time, an upper electrode portion 45 (second electrode portion) is formed on the surface of the dielectric film 44 (gate electrode forming step). The upper layer side electrode unit 45 may be a part of the previous signal line. In this way, the storage capacitor 40 is formed in which the lower layer side electrode part 40e and the upper layer side electrode part 45 are opposed to each other with the dielectric film 44 interposed therebetween.
[0359]
Next, a resist mask 902 that covers the formation region of the second conductivity type driving circuit TFT 30 and the storage capacitor 40 is formed (second mask formation step).
[0360]
Subsequently, phosphorus ion is about 1 × 1013cm-2(3rd impurity introduction step / low concentration first conductivity type impurity introduction step).
[0361]
As a result, the low-concentration second conductivity type silicon films 10a and 20a have an impurity concentration of about 0.9 × 10 5 in a self-aligned manner with respect to the gate electrodes 15 and 25.18cm-3Low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, and 22 are formed. The portions where impurities are not introduced become channel regions 13 and 23. Thereafter, the resist mask 902 is removed.
[0362]
Next, as shown in FIG. 21 (d), the first conductive type pixel TFT 10, the first conductive type drive circuit TFT 20, and the storage capacitor 40 are formed, and the gate electrode 35 is covered wider. A resist mask 903 is formed (third mask formation step).
[0363]
Subsequently, boron ions are about 1 × 1015cm-2(4th impurity introduction step / high concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0364]
As a result, the impurity concentration of the low concentration second conductivity type source / drain regions 31, 32 is 1 × 10.20cm-3High concentration source / drain regions 312 and 322 are formed. Further, in the low-concentration second conductivity type source / drain regions 31, 32, the portion covered with the resist mask 103 has an impurity concentration of about 1.1 × 10 5 as it is.18cm-3Low concentration source / drain regions 311 and 321.
[0365]
In this way, the second conductivity type driving circuit TFT 30 is formed. Thereafter, the resist mask 903 is removed.
[0366]
Next, as shown in FIG. 21E, a resist mask 904 that covers the second conductivity type driving circuit TFT 30 and covers the gate electrodes 15 and 25 is formed (fourth mask forming step).
[0367]
Subsequently, phosphorus ion is 1 × 1015cm-2(5th impurity introduction step / high concentration first conductivity type impurity introduction step).
[0368]
As a result, the impurity concentration in the low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, 22 is 1 × 10 5.20cm-3High concentration source / drain regions 112, 122, 212, and 222 are formed. Further, in the low-concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, and 22, the portion covered with the resist mask 904 has an impurity concentration of about 0.9 × 10 as it is.18cm-3Low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221.
[0369]
In this manner, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are formed. Thereafter, the resist mask 904 is removed.
[0370]
Thereafter, as shown in FIG. 20, after forming the interlayer insulating film 4, annealing for activation is performed, and then contact holes are formed to form the source / drain electrodes 16, 17, 26, 27, 36, If 37 is formed, a semiconductor device such as the active matrix substrate 1 can be manufactured through four mask formation steps for forming the resist masks 901 to 904 and five impurity introduction steps.
[0371]
Thus, in the manufacturing method of the active matrix substrate 1 of this example, as shown in FIG. 21B, before forming the gate electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45, the low-concentration source A low-concentration second conductivity type impurity introduction step for forming the drain regions 311 and 321 is performed, and the lower layer side electrode portion 40e is formed by using this step. Therefore, it is possible to reduce the number of mask formation steps and the number of impurity introduction steps one by one as compared with the conventional manufacturing method. Therefore, the electrical characteristics of each TFT in the pixel region and the drive circuit portion can be improved while forming the TFT and the capacitor (retention capacitor 40) with a small number of manufacturing steps.
[0372]
The manufacturing method of this example is the same as that in the manufacturing method according to Example 3 shown in Tables 2 to 4.- A low concentration first conductivity type impurity introduction step indicated by- Therefore, the low concentration source / drain regions 311 and 321 are formed before forming the gate electrodes 15, 25 and 35 and the upper layer side electrode 45. If the low-concentration second-conductivity type impurity introduction step is performed to form the lower electrode portion 40e with the aid of this step, any of the 60 process sequences can be performed. May be.
[0373]
Example 12
The feature of the active matrix substrate 1 of this example is that the low-concentration source / drain regions 311 and 321 of the driving circuit TFT 30 of the second conductivity type are formed in the storage capacitor while being manufactured with the same number of steps as the manufacturing method according to Example 11. The lower concentration of the lower electrode portion 40e is 40.
[0374]
That is, in FIG. 20, the lower layer side electrode portion 40e of the storage capacitor 40 is formed simultaneously with the low-concentration source / drain regions 311 and 321 of the second conductivity type driving circuit TFT 30 as in the eleventh embodiment. However, the impurity concentration of the lower layer side electrode part 40e is about 1 × 1019cm-3The low-concentration source / drain regions 311 and 321 of the second-conductivity-type driving circuit TFT 30 have an impurity concentration of about 9 × 10.18cm-3It is.
[0375]
In the active matrix substrate 1 of this example, all of the second conductivity type driving circuit TFT 30, the first conductivity type driving circuit TFT 20, and the first conductivity type pixel TFT 10 are gate electrodes 15, 25, 35. The LDD structure is provided with low-concentration source / drain regions 111, 121, 211, 221, 311, and 321 at portions facing each other through the gate insulating films 14, 24, and 34.
[0376]
The active matrix substrate 1 having such a structure can be manufactured, for example, by the following method. In the following description, all impurity concentrations are expressed as impurity concentrations after activation annealing.
[0377]
First, as shown in FIG. 22A, after forming island-shaped silicon films 10a, 20a, 30a, and 40a on the surface of the insulating substrate 2 (silicon film forming step), the gate insulating films 14, 24, 34, Then, the dielectric film 44 is formed (gate insulating film forming step).
[0378]
Next, about 1 × 1012cm-2Channel doping is performed by implanting boron ions (second conductivity type impurities / second conductivity type impurities) at a dose of (channel doping step / first impurity introduction step).
[0379]
Next, as shown in FIG. 22B, the second conductive type driving circuit TFT 30 to be formed later is covered while the formation regions of the first conductive type pixel TFT 10 and the first conductive type driving circuit TFT 20 are covered. A resist mask 1101 is formed to cover a region where the gate electrode 35 is to be formed slightly wider (first mask formation step).
[0380]
Subsequently, for example, boron ions (second conductivity type impurities / second conductivity type impurities) are about 1 × 10 5.14cm-2(2nd impurity introduction step / low concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0381]
As a result, the low concentration second conductivity type silicon film 30a has an impurity concentration of about 1 × 10 10.19cm-3Low concentration second conductivity type source / drain regions 31, 32 are formed. The low-concentration second conductivity type silicon film 40a has an impurity concentration of about 1 × 10 6.19cm-3The low-concentration second conductivity type lower electrode portion 40e. Thereafter, the resist mask 1101 is removed.
[0382]
Next, as shown in FIG. 22C, the gate electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode portion 45 are formed (gate electrode forming step). In this way, the storage capacitor 40 is formed.
[0383]
Next, a resist mask 1102 that covers the formation region of the storage capacitor 40 is formed (second mask formation step).
[0384]
Subsequently, phosphorus ion is about 1 × 1013cm-2(3rd impurity introduction step / low concentration first conductivity type impurity introduction step).
[0385]
As a result, the low-concentration second conductivity type silicon films 10a and 20a have an impurity concentration of about 0.9 × 10 5 in a self-aligned manner with respect to the gate electrodes 15 and 25.18cm-3Low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, and 22 are formed. The portions where impurities are not introduced become channel regions 13 and 23.
[0386]
Here, phosphorus ions are also present in the low-concentration second conductivity type silicon films 31 and 32 by about 1 × 10 6.13cm-2The impurity concentration of the low-concentration second conductivity type silicon films 31 and 32 is about 1 × 10 10.19cm-3It is. Accordingly, the low-concentration second conductivity type silicon films 31 and 32 substantially have an acceptor-type impurity concentration of about 9 × 10.18cm-3However, the conductivity type is not reversed.
[0387]
Thereafter, the resist mask 1102 is removed.
[0388]
Next, as shown in FIG. 22D, the first conductive type pixel TFT 10, the first conductive type drive circuit TFT 20, and the storage capacitor 40 are covered, and the gate electrode 35 is covered wider. A resist mask 1103 is formed (third mask formation step).
[0389]
Subsequently, boron ions are about 1 × 1015cm-2(4th impurity introduction step / high concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0390]
As a result, the impurity concentration of the low concentration second conductivity type source / drain regions 31, 32 is 1 × 10.20cm-3High concentration source / drain regions 312 and 322 are formed. Further, in the low-concentration second conductivity type source / drain regions 31, 32, the portion covered with the resist mask 1103 has an impurity concentration of about 9 × 10 as it is.18cm-3Low concentration source / drain regions 311 and 321.
[0390]
In this way, the second conductivity type driving circuit TFT 30 is formed. Thereafter, the resist mask 1103 is removed.
[0392]
Next, as shown in FIG. 22E, a resist mask 1104 is formed which covers the formation regions of the second conductivity type driving circuit TFT 30 and the storage capacitor 40 and covers the gate electrodes 15 and 25 wider (4). Second mask formation step).
[0393]
Subsequently, phosphorus ion is 1 × 1015cm-2(5th impurity introduction step / high concentration first conductivity type impurity introduction step).
[0394]
As a result, the impurity concentration in the low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, 22 is 1 × 10 5.20cm-3High concentration source / drain regions 112, 122, 222, and 222 are formed. Further, the portion of the low concentration first conductivity type source / drain region 11, 12, 21, 22 covered with the resist mask 1104 has an impurity concentration of about 0.9 × 10.18cm-3Low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221.
[0395]
In this manner, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are formed. Thereafter, the resist mask 1104 is removed.
[0396]
Thereafter, as shown in FIG. 20, after forming the interlayer insulating film 4, annealing for activation is performed, and then contact holes are formed to form the source / drain electrodes 16, 17, 26, 27, 36, If 37 is formed, a semiconductor device such as the active matrix substrate 1 can be manufactured by four mask formation steps for forming the resist masks 1101 to 1104 and five impurity introduction steps.
[0397]
Thus, in the manufacturing method of the active matrix substrate 1 of this example, as shown in FIG. 22B, before forming the gate electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45, A low-concentration first conductivity type impurity introduction step for forming the drain regions 311 and 321 is performed, and the lower layer side electrode portion 40e is formed by using this step. Therefore, as compared with the conventional manufacturing method, the same effects as those of the twelfth embodiment can be achieved, for example, the number of mask forming steps and the number of impurity introducing steps can be reduced by one.
[0398]
Further, as shown in FIG. 22C, in the low concentration first conductivity type impurity introduction step for forming the low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221, the phosphorus ions implanted at this time are converted into the second conductivity type. The drive circuit TFT 30 is also formed. That is, the impurity concentration of the low-concentration second conductivity type source / drain regions 31 and 32 for forming the low-concentration source / drain regions 311 and 321 is changed by using the low-concentration first conductivity type impurity introduction step. . Therefore, it is possible to form the lightly doped source / drain regions 311 and 321 having a concentration lower than that of the lower layer side electrode portion 40e of the storage capacitor 40 without increasing the number of steps as compared with the embodiment 11.
[0399]
The manufacturing method of this example corresponds to a method in which the low concentration first conductivity type impurity introduction step and the low concentration second conductivity type impurity introduction step are interchanged in the manufacturing method according to the fourth embodiment. Before forming the electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45, a low-concentration second conductivity type impurity introduction step for forming the low-concentration source / drain regions 311, 321 is performed. If the lower layer side electrode part 40e is to be formed, “N” of the 60 process orders shown in Tables 2 to 4 is used.- A low concentration first conductivity type impurity introduction step indicated by- Any order of the steps may be used in which the low-concentration second conductivity type impurity introduction step shown in FIG.
[0400]
[Example 13]
FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an active matrix substrate with a built-in drive circuit in the liquid crystal display device of this example. In the active matrix substrate of this example, the basic structure of each TFT is substantially the same as that of the active matrix substrate shown in FIG.
[0401]
In FIG. 23, in the active matrix substrate 1 with a built-in driving circuit of the liquid crystal display device of this example, the first conductive type TFT for pixel 10, the first conductive type driving circuit TFT 20, and the second conductive type drive. All of the circuit TFTs 30 have an LDD structure, and in each TFT, the channel regions 13, 23, and 33 are channel-doped with low-concentration boron ions, so that the impurity concentration is about 1 × 10.17cm-3It is a low-concentration second conductivity type region.
[0402]
In this example, the lower electrode portion 40f (first electrode portion) of the storage capacitor 402 has an impurity concentration of 1 formed simultaneously with the high concentration source / drain regions 311 and 312 of the second conductivity type driving circuit TFT 30. × 1020cm-3It is a high concentration second conductivity type region.
[0403]
The active matrix substrate 1 having such a structure can be manufactured, for example, by the following method.
[0404]
First, as shown in FIG. 24A, after forming island-shaped silicon films 10a, 20a, 30a, and 40a on the surface of the insulating substrate 2 (silicon film forming step), the gate insulating films 14, 24, 34, The dielectric film 44 is formed at the same time (gate insulating film forming step).
[0405]
Next, about 1 × 1012cm-2Then, boron ions (second conductivity type impurities / second conductivity type impurities) are implanted at a dose of 1 to perform channel doping (channel doping step / first impurity introduction step).
[0406]
Next, as shown in FIG. 24B, the first conductive type TFT 10 for pixel and the first conductive type TFT 20 for driving circuit are covered and the second conductive type TFT 30 for driving circuit to be formed later. A resist mask 1201 is formed to cover a region where the gate electrode 35 is to be formed slightly wider (first mask formation step).
[0407]
Subsequently, for example, boron ions (second conductivity type impurities / second conductivity type impurities) are about 1 × 10 5.15cm-2(2nd impurity introduction step / high concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0408]
As a result, in the low-concentration second conductivity type silicon film 30a, the region in which high-concentration boron ions are implanted has an impurity concentration of about 1 × 10.20cm-3High concentration source / drain regions 312, 322. The low-concentration second conductivity type silicon film 40a also has an impurity concentration of about 1 × 10.20cm-3The high-concentration second conductivity type lower electrode portion 40f. Thereafter, the resist mask 1201 is removed.
[0409]
Next, as shown in FIG. 24C, the gate electrodes 15, 25 and 35 and the upper layer side electrode portion 45 (second electrode portion) are formed (gate electrode forming step). In this way, the storage capacitor 40 is formed.
[0410]
Next, a resist mask 1202 is formed to cover the formation region of the second conductivity type driving circuit TFT 30 and the storage capacitor 40 (second mask formation step).
[0411]
Subsequently, phosphorus ion is about 1 × 1013cm-2(3rd impurity introduction step / low concentration first conductivity type impurity introduction step).
[0412]
As a result, the low-concentration second conductivity type silicon films 10a and 20a have an impurity concentration of about 0.9 × 10 5 in a self-aligned manner with respect to the gate electrodes 15 and 25.18cm-3Low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, and 22 are formed. The portions where impurities are not introduced become channel regions 13 and 23. Thereafter, the resist mask 1202 is removed.
[0413]
Next, as shown in FIG. 24D, a resist mask 1203 is formed to cover the formation regions of the first conductivity type pixel TFT 10, the first conductivity type drive circuit TFT 20, and the storage capacitor 40 (third time). Mask forming step).
[0414]
Subsequently, boron ions are about 1 × 1013cm-2(4th impurity introduction step / low concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0415]
As a result, the low-concentration second conductivity type silicon film 30a sandwiched between the high-concentration source / drain regions 312 and 322 has an impurity concentration of about 1.1 × 10 5 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 35.18cm-3Low concentration source / drain regions 311 and 321 are formed. A portion where no impurity is introduced becomes a channel region 33. In this way, the second conductivity type driving circuit TFT 30 is formed. Thereafter, the resist mask 1203 is removed.
[0416]
Next, as shown in FIG. 24E, a resist mask 1204 that covers the formation regions of the second-conductivity-type driving circuit TFT 30 and the storage capacitor 40 and covers the gate electrodes 15 and 25 wider is formed. Fourth mask formation step).
[0417]
Subsequently, phosphorus ion is about 1 × 1015cm-2(5th impurity introduction step / high concentration first conductivity type impurity introduction step).
[0418]
As a result, the impurity concentration in the low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, 22 is 1 × 10 5.20cm-3High concentration source / drain regions 112, 122, 212, and 222 are formed. Further, in the low-concentration second conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, and 22, the portion covered with the resist mask 1204 has an impurity concentration of about 0.9 × 10.18cm-3Low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221. In this manner, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are formed. Thereafter, the resist mask 1204 is removed.
[0419]
Thereafter, as shown in FIG. 23, after forming the interlayer insulating film 4, annealing for activation is performed, and then contact holes are formed to form the source / drain electrodes 16, 17, 26, 27, 36, If 37 is formed, a semiconductor device such as the active matrix substrate 1 can be manufactured by four mask formation steps for forming the resist masks 1201 to 1204 and five impurity introduction steps.
[0420]
Thus, in the manufacturing method of the active matrix substrate 1 of this example, as shown in FIG. 24B, before forming the gate electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45, A high-concentration second conductivity type impurity introduction step for forming the drain regions 312 and 322 is performed, and the lower layer side electrode portion 40f is formed by using this step. Therefore, it is possible to reduce the number of mask formation steps and the number of impurity introduction steps one by one as compared with the conventional manufacturing method. Therefore, it is possible to improve the electrical characteristics of each TFT while forming the TFT and the capacitor (retention capacitor 40) with a small number of manufacturing steps.
[0421]
The manufacturing method of this example corresponds to a method in which the high concentration first conductivity type impurity introduction step and the high concentration second conductivity type impurity introduction step are interchanged in the manufacturing method according to the seventh embodiment. Prior to forming the electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45, a high-concentration second conductivity type impurity introduction step for forming the high-concentration source / drain regions 312, 322 is performed. If the lower electrode portion 40f is to be formed, “N” of the 24 process orders shown in Table 7+ A high concentration first conductivity type impurity introduction step indicated by+ Any sequence of steps may be used in which the high-concentration second conductivity type impurity introduction step shown in FIG.
[0422]
[Example 14]
The feature of the active matrix substrate 1 of this example is that the number of mask forming steps is less than that of the manufacturing method according to the thirteenth embodiment, and the manufacturing method is as described below.
[0423]
First, as shown in FIG. 25A, after forming island-like silicon films 10a, 20a, 30a, and 40a on the surface of the insulating substrate 2 (silicon film forming step), the gate insulating films 14, 24, 34, Then, the dielectric film 44 is formed (gate insulating film forming step).
[0424]
Next, about 1 × 1012cm-2Then, boron ions (second conductivity type impurities / second conductivity type impurities) are implanted at a dose of 1 to perform channel doping (channel doping step / first impurity introduction step).
[0425]
Next, as shown in FIG. 25 (b), the first conductive type pixel TFT 10 and the first conductive type drive circuit TFT 20 are covered, and the second conductive type drive circuit TFT 30 to be formed later is covered. A resist mask 1301 is formed to cover a region where the gate electrode 35 is to be formed slightly wider (first mask formation step).
[0426]
Subsequently, for example, boron ions (second conductivity type impurities / second conductivity type impurities) are about 1 × 10 5.15cm-2(2nd impurity introduction step / high concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0427]
As a result, in the low-concentration second conductivity type silicon film 30a, the region in which high-concentration boron ions are implanted has an impurity concentration of about 1 × 10.20cm-3High concentration source / drain regions 312, 322. The low-concentration second conductivity type silicon film 40a also has an impurity concentration of about 1 × 10.20cm-3The high-concentration second conductivity type lower electrode portion 40f. Thereafter, the resist mask 1301 is removed.
[0428]
Next, as shown in FIG. 25C, the gate electrodes 15, 25, and 35 and the upper layer side electrode portion 45 are formed (gate electrode forming step). In this way, the storage capacitor 40 is formed.
[0429]
Next, a resist mask 1302 is formed to cover the formation region of the second conductivity type driving circuit TFT 30 and the storage capacitor 40 (second mask formation step).
[0430]
Subsequently, about 3 × 10 phosphorus ions13cm-2(3rd impurity introduction step / low concentration first conductivity type impurity introduction step).
[0431]
As a result, the low-concentration second conductivity type silicon films 10a and 20a have an impurity concentration of about 2.9 × 10 6 in a self-aligned manner with respect to the gate electrodes 15 and 25.18cm-3Low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, and 22 are formed. The portions where impurities are not introduced become channel regions 13 and 23. Thereafter, the resist mask 1302 is removed.
[0432]
Next, as shown in FIG. 25D, without forming a mask, boron ions are about 1 × 10 × 10.13cm-2(4th impurity introduction step / low concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0433]
As a result, the low-concentration second conductivity type silicon film 30a sandwiched between the high-concentration source / drain regions 312 and 322 has an impurity concentration of about 1.1 × 10 5 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 35.18cm-3Low concentration source / drain regions 311 and 321 are formed. A portion where no impurity is introduced becomes a channel region 33. In this way, the second conductivity type driving circuit TFT 30 is formed.
[0434]
On the other hand, boron ions are also present in the low-concentration first conductivity type silicon films 11, 12, 21 and 22 by about 1 × 10 6.13cm-2However, the impurity concentration of the low-concentration first conductivity type silicon films 11, 12, 21, and 22 is about 2.9 × 10.18cm-3It is. Therefore, the low-concentration first conductivity type silicon films 11, 12, 21, and 22 substantially have a donor-type impurity concentration of about 1.9 × 10.18cm-3However, the conductivity type is not reversed.
[0435]
Next, as shown in FIG. 25E, a resist mask 1303 is formed to cover the formation region of the second conductivity type driving circuit TFT 30 and the storage capacitor 40 and to cover the gate electrodes 15 and 25 broadly (see FIG. 25E). Third mask formation step).
[0436]
Subsequently, phosphorus ion is about 1 × 1015cm-2(5th impurity introduction step / high concentration first conductivity type impurity introduction step).
[0437]
As a result, the impurity concentration in the low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, 22 is 1 × 10 5.20cm-3High concentration source / drain regions 112, 122, 212, and 222 are formed. Further, in the low-concentration second conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, and 22, the portion covered with the resist mask 1204 has an impurity concentration of about 1.9 × 10.18cm-3Low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221. In this manner, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are formed. Thereafter, the resist mask 1303 is removed.
[0438]
Thereafter, as shown in FIG. 23, after forming the interlayer insulating film 4, annealing for activation is performed, and then contact holes are formed to form the source / drain electrodes 16, 17, 26, 27, 36, If 37 is formed, a semiconductor device such as the active matrix substrate 1 can be manufactured by three mask formation steps for forming the resist masks 1301 to 1303 and five impurity introduction steps.
[0439]
Thus, in the manufacturing method of the active matrix substrate 1 of this example, as shown in FIG. 25B, before forming the gate electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45, A high-concentration second conductivity type impurity introduction step for forming the drain regions 312 and 322 is performed, and the lower layer side electrode portion 40f is formed by using this step. Therefore, the number of mask forming steps and the number of impurity introducing steps can be reduced as compared with the conventional manufacturing method.
[0440]
In addition, as shown in FIG. 25D, boron ions are implanted without forming a mask in the process for forming the low concentration source / drain regions 311 and 321. Therefore, each TFT and the storage capacitor 40 can be manufactured by three mask formation steps and five impurity introduction steps.
[0441]
The manufacturing method of this example corresponds to a method in which the high concentration first conductivity type impurity introduction step and the high concentration second conductivity type impurity introduction step are interchanged in the manufacturing method according to the eighth embodiment. Prior to forming the electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45, a high-concentration second conductivity type impurity introduction step for forming the high-concentration source / drain regions 312, 322 is performed. If the lower electrode portion 40f is to be formed, “N” of the 24 process orders shown in Table 7+ A high concentration first conductivity type impurity introduction step indicated by+ Any sequence of steps may be used in which the high-concentration second conductivity type impurity introduction step shown in FIG.
[0442]
[Example 15]
The basic part of the active matrix substrate and the manufacturing method thereof in this example is the same as that in the fourteenth embodiment. The feature of this example is that the mask forming step is less than once compared with the manufacturing method according to the embodiment 13, as in the case of the embodiment 14. The manufacturing method is as described below.
[0443]
First, as shown in FIG. 26A, after forming island-shaped silicon films 10a, 20a, 30a, and 40a on the surface of the insulating substrate 2 (silicon film forming step), the gate insulating films 14, 24, 34, Then, the dielectric film 44 is formed (gate insulating film forming step).
[0444]
Next, about 1 × 1012cm-2Then, boron ions (second conductivity type impurities / second conductivity type impurities) are implanted at a dose of 1 to perform channel doping (channel doping step / first impurity introduction step).
[0445]
As a result, the silicon films 10a, 20a, 30a, and 40a become low-concentration second conductivity type silicon films 10a, 20a, 30a, and 40a having an impurity concentration of about 1 × 10 17 cm −3.
[0446]
Next, as shown in FIG. 26B, the second conductive type driving circuit TFT 30 to be formed later is covered while the formation regions of the first conductive type pixel TFT 10 and the first conductive type driving circuit TFT 20 are covered. A resist mask 1401 is formed so as to cover a region where the gate electrode 35 is to be formed widely (first mask formation step).
[0447]
Subsequently, for example, boron ions (second conductivity type impurities / second conductivity type impurities) are about 1 × 10 5.15cm-2(2nd impurity introduction step / high concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0448]
As a result, in the low-concentration second conductivity type silicon film 30a, the region in which high-concentration boron ions are implanted has an impurity concentration of about 1 × 10.20cm-3High concentration source / drain regions 312, 322. The low-concentration second conductivity type silicon film 40a also has an impurity concentration of about 1 × 10.20cm-3The high-concentration second conductivity type lower electrode portion 40f. Thereafter, the resist mask 1401 is removed.
[0449]
Next, as shown in FIG. 26C, gate electrodes 15, 25, and 35 made of doped silicon, a silicide film, or the like are formed on the surfaces of the gate insulating films 14, 24, and 34. At the same time, an upper electrode portion 45 is formed on the surface of the dielectric film 44 (gate electrode forming step). The upper layer side electrode unit 45 may be a part of the previous signal line. In this way, the storage capacitor 40 is formed in which the lower electrode portion 40f and the upper electrode portion 45 are opposed to each other with the dielectric film 44 interposed therebetween.
[0450]
Next, a resist mask 1402 is formed to cover the formation regions of the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type drive circuit TFT 20 (second mask formation step).
[0451]
Next, about 3 × 10 boron ions13cm-2(3rd impurity introduction step / low concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0452]
As a result, the low-concentration second conductivity type silicon film 30a sandwiched between the high-concentration source / drain regions 312 and 322 has an impurity concentration of about 3.1 × 10 10 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 35.18cm-3Low concentration source / drain regions 311 and 321 are formed. A portion where no impurity is introduced becomes a channel region 33. In this way, the second conductivity type driving circuit TFT 30 is formed. Thereafter, the resist mask 1402 is removed.
[0453]
Next, as shown in FIG. 26 (d), phosphorus ions are added by about 1 × 10 without forming a mask.13cm-2(4th impurity introduction step / low concentration first conductivity type impurity introduction step).
[0454]
As a result, the low-concentration second conductivity type silicon films 10a and 20a have an impurity concentration of about 0.9 × 10 5 in a self-aligned manner with respect to the gate electrodes 15 and 25.18cm-3Low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, and 22 are formed. The portions where impurities are not introduced become channel regions 13 and 23.
[0455]
Here, phosphorus ions are also implanted into the low-concentration source / drain regions 311 and 321 at a dose of about 1 × 10 13 cm −2, but the impurity concentration of the low-concentration source / drain regions 311 and 321 is about 3. 1 × 1018cm-3It is. Therefore, the low concentration source / drain regions 311 and 321 substantially have an acceptor type impurity concentration of about 2.1 × 10 6.18cm-3However, the conductivity type is not reversed.
[0456]
Next, as shown in FIG. 26E, a resist mask 1403 that covers the formation regions of the second-conductivity-type driving circuit TFT 30 and the storage capacitor 40 and covers the gate electrodes 15 and 25 wide is formed. Third mask formation step).
[0457]
Subsequently, phosphorus ion is about 1 × 1015cm-2(5th impurity introduction step / high concentration first conductivity type impurity introduction step).
[0458]
As a result, the impurity concentration in the low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, 22 is 1 × 10 5.20cm-3High concentration source / drain regions 112, 122, 212, and 222 are formed. Further, in the low-concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, and 22, the portion covered with the resist mask 1403 has an impurity concentration of about 0.9 × 10 as it is.18cm-3Low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221. In this manner, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are formed. Thereafter, the resist mask 1403 is removed.
[0459]
Thereafter, as shown in FIG. 23, after forming the interlayer insulating film 4, annealing for activation is performed, and then contact holes are formed to form the source / drain electrodes 16, 17, 26, 27, 36, If 37 is formed, a semiconductor device such as the active matrix substrate 1 can be manufactured through three mask formation steps for forming the resist masks 1401 to 1403 and five impurity introduction steps.
[0460]
Thus, in the method of manufacturing the active matrix substrate 1 of this example, as shown in FIG. 26B, before forming the gate electrodes 15, 25, and 35 and the upper layer side electrode 45, A high-concentration second conductivity type impurity introduction step for forming the drain regions 312 and 322 is performed, and the lower layer side electrode portion 40f is formed by using this step. Therefore, the number of mask forming steps and the number of impurity introducing steps can be reduced as compared with the conventional manufacturing method.
[0461]
In addition, as shown in FIG. 26D, in the step for forming the low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221, phosphorus ions are implanted without forming a mask. Therefore, each TFT and the storage capacitor 40 can be manufactured by three mask formation steps and five impurity introduction steps.
[0462]
Note that the manufacturing method of this example corresponds to a method in which the high concentration first conductivity type impurity introduction step and the high concentration second conductivity type impurity introduction step are interchanged in the manufacturing method according to the ninth embodiment. Prior to forming the electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45, a high-concentration second conductivity type impurity introduction step for forming the high-concentration source / drain regions 312, 322 is performed. If the lower electrode portion 40f is to be formed, “N” of the 24 process orders shown in Table 7+ A high concentration first conductivity type impurity introduction step indicated by+ Any sequence of steps may be used in which the high-concentration second conductivity type impurity introduction step shown in FIG.
[0463]
[Example 16]
FIG. 27 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an active matrix substrate with a built-in drive circuit in the liquid crystal display device of this example. In the active matrix substrate of this example, the basic structure of each TFT is substantially the same as that of the active matrix substrate shown in FIG.
[0464]
In FIG. 27, the first conductive type driving circuit TFT 20 and the first conductive type pixel TFT 10 also have an LDD structure in the active matrix substrate 1 with a built-in driving circuit of the liquid crystal display device of this example. It has become.
[0465]
On the other hand, the second conductivity type driving circuit TFT 30 ′ has an offset gate structure, and the offset regions 311 ′ and 321 ′ have an impurity concentration of about 1 × 10 6 like the channel region 33.17cm-3It is a low-concentration second conductivity type region.
[0466]
In this example, the lower electrode portion 40d of the storage capacitor 402 has an impurity concentration of 1 × 10 5 simultaneously formed with the high concentration source / drain regions 312 and 322 of the second conductivity type driving circuit TFT 30 ′.20cm-3It is a high concentration second conductivity type region.
[0467]
The active matrix substrate 1 having such a structure can be manufactured by the following method.
[0468]
First, as shown in FIG. 28A, after forming island-like silicon films 10a, 20a, 30a, and 40a on the surface of the insulating substrate 2 (silicon film forming step), the gate insulating films 14, 24, 34, Then, the dielectric film 44 is formed (gate insulating film forming step).
[0469]
Next, 1 × 1012cm-2Channel doping is performed by implanting boron ions at a dose of (channel doping step / first impurity introduction step).
[0470]
Next, as shown in FIG. 28 (b), the formation region of the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type drive circuit TFT 20 is covered and the second conductivity type drive circuit TFT 30 'is formed. Of the region, a resist mask 1501 is formed to cover a region where a gate electrode 35 to be formed later is to be formed (first mask formation step).
[0471]
Subsequently, a second conductivity type impurity such as boron ion is about 1 × 1015cm-2(2nd impurity introduction step / high concentration second conductivity type impurity introduction step).
[0472]
As a result, the low concentration second conductivity type silicon film 30a has an impurity concentration of 1 × 10 5.20cm-3High concentration source / drain regions 312 and 322 are formed. On the other hand, the portion of the low concentration second conductivity type silicon film 30a covered with the resist mask 1501 has an impurity concentration of about 1 × 10 5 as it is.17cm-3Offset regions 311 'and 321'. Of course, the channel region 33 has an impurity concentration of about 1 × 10 5.17cm-3The low-concentration second conductivity type region remains. The silicon film 40a has an impurity concentration of about 1 × 10.20cm-3The high-concentration second conductivity type lower electrode portion 40f. Thereafter, the resist mask 1501 is removed.
[0473]
Next, as shown in FIG. 28C, the gate electrodes 15, 25, and 35 and the upper layer side electrode portion 45 are formed. In this way, the storage capacitor 40 is formed.
[0474]
Next, a resist mask 1502 is formed to cover the formation region of the second conductivity type driving circuit TFT 30 and the storage capacitor 40 (second mask formation step).
[0475]
In this state, phosphorus ion is 1 × 1013cm-2Are implanted at a low dose (low-concentration first conductivity type impurity introduction step / third impurity introduction step).
[0476]
As a result, the low-concentration first conductivity type silicon films 10a and 20a have an impurity concentration of about 0.9 × 10 10 in a self-aligned manner with respect to the gate electrodes 15 and 25.18cm-3Low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, and 22 are formed. The portions where impurities are not introduced become channel regions 13 and 23. In this manner, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are formed. Thereafter, the resist mask 1502 is removed.
[0477]
Next, as shown in FIG. 28D, a resist mask 1503 is formed which covers the formation regions of the second-conductivity-type driving circuit TFT 30 and the storage capacitor 40 and covers the gate electrodes 15 and 25 wider. (Third mask formation step).
[0478]
In this state, phosphorus ion is 1 × 1015cm-2Are implanted at a high dose (high-concentration first conductivity type impurity introduction step / fourth impurity introduction step).
[0479]
As a result, the impurity concentration in the low concentration first conductivity type source / drain regions 11, 12, 21, 22 is 1 × 10 5.20cm-3High concentration source / drain regions 112, 122, 212, and 222 are formed. On the other hand, the portion of the low concentration first conductivity type source / drain region 11, 12, 21, 22 covered with the resist mask 1503 has an impurity concentration of about 0.9 × 10.18cm-3Low concentration source / drain regions 111, 121, 211, and 221. In this way, the first conductivity type pixel TFT 10 and the first conductivity type driving circuit TFT 20 are formed. Thereafter, the resist mask 1503 is removed.
[0480]
Therefore, the active matrix substrate 1 can be manufactured through three mask formation steps for forming the resist masks 1503 to 1503 and four impurity introduction steps.
[0481]
Thus, in the manufacturing method of the active matrix substrate 1 of this example, as shown in FIG. 28B, before forming the gate electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45, the high concentration source / drain is formed. A high-concentration second conductivity type impurity introduction step for forming the regions 311 and 321 is performed, and the lower layer side electrode portion 40f is formed by using this step. Therefore, the number of mask forming steps and the number of impurity introducing steps can be reduced as compared with the conventional manufacturing method.
[0482]
Further, in this example, as shown in FIG. 28C, in the second conductivity type driving circuit TFT 30 ′, when the portion facing the gate electrode 35 is set to the low concentration region, not the LDD structure but the offset. It is a gate structure. For this reason, as compared with the third embodiment, both the mask formation step and the impurity introduction step are less each time. That is, as compared with the conventional manufacturing method, both the mask formation step and the impurity introduction step are less twice. Therefore, the electrical characteristics of the TFT in the pixel region and the drive circuit portion can be improved with the smallest number of manufacturing steps.
[0483]
The manufacturing method of this example corresponds to a method in which the high concentration first conductivity type impurity introduction step and the high concentration second conductivity type impurity introduction step are interchanged in the manufacturing method according to the tenth embodiment. Prior to forming the electrodes 15, 25, 35 and the upper layer side electrode 45, a high-concentration second conductivity type impurity introduction step for forming the high-concentration source / drain regions 312, 322 is performed. If the lower electrode portion 40f is to be formed, “N” of the 10 process sequences shown in Table 8 will be used.+ High concentration first conductivity type impurity introduction step indicated by+ Any sequence of steps may be used in which the high-concentration second conductivity type impurity introduction step shown in FIG.
[0484]
[Modifications of Embodiment 3 to Embodiment 16]
As the impurity introduction method, for example, a method of implanting all ions generated from the dopant gas without mass separation, a so-called ion doping method may be used. In this method, for example, when implanting the first conductivity type impurity at a high concentration, a mixed gas containing about 5% of PH3 and the balance of hydrogen gas is used, and all ions generated from the mixed gas are massed. Type in without separation. On the other hand, when the impurity of the first conductivity type is implanted at a low concentration, PHThree Is implanted without mass separation of all the ions generated from the mixed gas consisting of hydrogen gas, and the remainder is implanted without mass separation. It is preferable to terminate the asymmetric bond. In addition to the ion implantation method or the ion doping method, a plasma doping method, a laser doping method, or the like may be used as the impurity introduction method. Further, the mask material is not limited to a resist mask. In any form, the first conductivity type is N-type and the second conductivity type is P-type. That is, the pixel TFT may be a P-type.
[0485]
【The invention's effect】
As described above, in the semiconductor device according to the present invention, each TFT has a low concentration region in the portion facing the end portion of the gate electrode in the low concentration region. Further, since the withstand voltage between the source and drain of the TFT is high, the channel length can be shortened, so that high speed operation is possible. Further, in the second conductivity type driving circuit TFT, the low concentration region facing the end portion of the gate electrode is formed as an offset region having the same impurity concentration as the channel region. Accordingly, the mask formation process and the impurity introduction process can be reduced by one time each, compared with the case where all TFTs are manufactured with the LDD structure. Therefore, a semiconductor device capable of improving the electrical characteristics of each TFT can be realized with a minimum number of manufacturing steps.
[0486]
In particular, when the semiconductor device according to the present invention is applied to an active matrix substrate with a built-in drive circuit, TFTs that are less likely to cause display unevenness can be formed in the pixel region, while malfunctions occur in the drive circuit portion. It is difficult to form a TFT with a small current passing between the power supply terminals of the CMOS circuit. For example, the electrical characteristics of the TFT can be improved for each pixel region and the drive circuit portion.
[0487]
In the present invention, the second conductivity type thin film transistor is configured such that the second conductivity type TFT having an offset structure is configured as a weak depletion mode and the first conductivity type TFT having an LDD structure is configured as a weak enhancement mode. In general, when the impurity concentration of the second conductivity type is set in the channel region and the offset region of the TFT, the TFT with the offset structure tends to be smaller in the ON state than the TFT with the LDD structure. According to the invention, even when a gate voltage having the same absolute value is applied, a large gate bias voltage is applied to the second conductivity type TFT as compared with the first conductivity type TFT. The on-current balance can be secured. In addition, since it is realized by the impurity concentration of the second conductivity type in the channel region and the offset region of the second conductivity type thin film transistor, the balance of the transistor capacitance can be ensured. Therefore, a CMOS circuit capable of high-speed operation can be configured.
[0488]
In the present invention, the second conductivity type impurity concentration included in the channel region of the first conductivity type TFT, the second conductivity type impurity concentration included in the channel region of the second conductivity type TFT, and the offset of the second conductivity type TFT. When the second conductivity type impurity concentration contained in the region is all made equal, that is, when the second conductivity type impurity is introduced into the channel region of the second conductivity type TFT, the second conductivity type impurity is also introduced into the channel region of the first conductivity type TFT. When the type impurity is introduced, the second conductivity type impurity can be introduced into the channel region without using a mask, so that the number of steps can be reduced.
[0489]
In the present invention, before forming one electrode of the capacitor element on the upper layer of the semiconductor film, an impurity introduction step for forming a low concentration source / drain region or a high concentration source / drain region of the TFT is performed. The process is characterized in that impurities are introduced into a semiconductor film for forming a capacitor element to form the other electrode of the capacitor element. Therefore, according to the present invention, the number of mask forming steps and the number of impurity introducing steps can be reduced as compared with the conventional manufacturing method.
[0490]
In forming the low concentration source / drain regions of the TFT, when the offset gate structure is used, the mask formation process and the impurity introduction process can be reduced once each as compared with the LDD structure.
[0491]
A low-concentration first conductivity type in which a low-concentration source / drain region of the first conductivity type thin film transistor is introduced together with a first conductivity-type impurity and a second conductivity-type impurity equivalent to the low-concentration source / drain region of the second conductivity type thin film transistor. When configured as a region, the substantial impurity concentration can be changed between the low concentration source / drain region and the first electrode portion.
[0492]
A step of introducing a low-concentration first-conductivity-type impurity to form a low-concentration source / drain region of the first-conductivity-type thin film transistor; and a low-concentration to form a low-concentration source-drain region of the second-conduction-type thin-film transistor One of the steps of introducing the second conductivity type impurity is performed without forming a mask, and the conductivity type and impurity concentration of the region into which both of the first and second conductivity type impurities are introduced are In the case where it is defined by the difference between the introduction amounts of the first and second conductivity type impurities, the mask forming process can be further reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present invention.
2A is an explanatory diagram of a semiconductor device such as an active matrix substrate of the liquid crystal display device using the TFT shown in FIG. 1, and FIG. 2B is an explanatory diagram of a CMOS circuit used for its drive circuit. .
3 is a graph showing comparison of on / off current characteristics of TFTs on a semiconductor device such as an active matrix substrate shown in FIG. 1. FIG.
4A to 4D are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device such as the active matrix substrate shown in FIG.
FIGS. 5A to 5D are process cross-sectional views showing another method for manufacturing the semiconductor device such as the active matrix substrate shown in FIG.
FIG. 6 is a graph showing comparison of on / off current characteristics of TFTs formed on a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Example 2 of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiments 3 to 5 of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a structure of a storage capacitor configured in a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device.
FIGS. 9A to 9E are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 3 of the present invention. FIGS.
FIGS. 10A to 10E are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 4 of the present invention. FIGS.
11A to 11E are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 6 of the present invention.
FIGS. 13A to 13D are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 6 of the present invention. FIGS.
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Example 7 of the invention.
15A to 15E are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 7 of the present invention.
16A to 16E are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 8 of the present invention.
FIGS. 17A to 17E are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 9 of the present invention. FIGS.
FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 10 of the present invention.
FIGS. 19A to 19D are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 10 of the present invention. FIGS.
20 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Example 11 of the present invention. FIG.
21A to 21E are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 11 of the present invention.
FIGS. 22A to 22E are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 12 of the present invention. FIGS.
FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 13 of the present invention.
24A to 24E are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 13 of the present invention.
25A to 25E are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 14 of the present invention.
26A to 26E are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 15 of the present invention.
FIG. 27 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 16 of the present invention.
FIGS. 28A to 28D are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device such as an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Embodiment 16 of the present invention. FIGS.
FIG. 29 is a cross-sectional view schematically showing a conventional semiconductor device such as an active matrix substrate.
FIG. 30 is a graph showing the on / off leakage current characteristics of a self-aligned TFT.
31A is a graph showing the relationship between the channel length and the withstand voltage between the source and drain in an N-type TFT, and FIG. 31B is the channel length and source in a P-type TFT. -It is a graph which shows the relationship with the withstand voltage between drains.
FIG. 32 is a graph showing on / off leakage current characteristics of a TFT having an LDD structure.
FIGS. 33A to 33F are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device such as an active matrix substrate shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1, 1 ″ ・ ・ ・ Active matrix substrate (semiconductor device)
2 ... Insulating substrate
10, 10 ″ ・ ・ ・ N type TFT for pixel
20, 20 ″ ・ ・ ・ N type TFT for driving circuit
30, 30 ', 30 "... P-type drive circuit TFT
n1, n2 ... N-type TFT
p1, p2 ... P-type TFT
11, 12, 21, 22, 31, 32... Source / drain regions
13, 23, 33 ... channel region
14, 24, 34 ... gate insulating film
15, 25, 35 ... gate electrodes
82 ... Data driver section (drive circuit)
83 ... Scanning driver section (drive circuit)
84, 88... Shift register
85, 89 ... Level shifter
90 ... Signal line
91 ... Scanning line
92 ... TFT for pixel
111, 121, 211, 221, 311, 321... Low concentration source / drain regions
311 ', 321' ... Offset area

Claims (5)

第一ゲート電極に第一ゲート絶縁膜を介して対峙し第一ゲート電極の下方に位置する第一チャネル領域と第一導電型高濃度ソース・ドレイン領域を備える第一導電型薄膜トランジスタと、第二ゲート電極に第二ゲート絶縁膜を介して対峙し第二ゲート電極の下方に位置する第二チャネル領域と第二導電型高濃度ソース・ドレイン領域を備える第二導電型薄膜トランジスタ、とを有する半導体装置に於いて、
該第一導電型薄膜トランジスタは該第一導電型高濃度ソース・ドレイン領域と該第一チャネル領域の間に第一導電型低濃度ソース・ドレイン領域を具備するLDD構造を成し、該第一チャネル領域は極低濃度の第二導電型不純物を含み、
該第二導電型薄膜トランジスタは該第二導電型高濃度ソース・ドレイン領域と該第二チャネル領域の間に該第二チャネル領域と同じ不純物濃度を有するオフセット領域を具備するオフセット構造を成し、該第二チャネル領域は第一導電型トランジスタの第一チャネル領域と同じ極低濃度の第二導電型不純物を含んで居り、
前記第一導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をVDS1、ゲート電圧をVGS1、ソース・ドレイン電流をIDS1とし、前記第二導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をVDS2、ゲート電圧をVGS2、ソース・ドレイン電流をIDS2とした時に|VDS1|=|VDS2|、且つVGS1=VGS2=0の条件下にてIDS2>IDS1と成る様に、又は|VDS1|=|VDS2|、且つVGS1=VGS2の条件下にてIDS2=IDS1と成る時のゲート電圧が0Vから前記第一導電型薄膜トランジスタがオン状態と成る方向にシフトして居る様に、前記第二チャネル領域と前記オフセット領域の第二導電型不純物濃度が定められて居る事を特徴とする半導体装置。
A first-conductivity-type thin film transistor comprising a first channel region and a first-conductivity-type high-concentration source / drain region facing the first gate electrode with a first-gate insulating film positioned below the first-gate electrode; A semiconductor device having a second channel region facing a gate electrode through a second gate insulating film and positioned below the second gate electrode and a second conductivity type thin film transistor having a second conductivity type high concentration source / drain region In
The first conductivity type thin film transistor has an LDD structure including a first conductivity type low concentration source / drain region between the first conductivity type high concentration source / drain region and the first channel region. The region contains a very low concentration of second conductivity type impurities,
The second conductivity type thin film transistor has an offset structure including an offset region having the same impurity concentration as the second channel region between the second conductivity type high concentration source / drain region and the second channel region, The second channel region contains the same very low concentration second conductivity type impurity as the first channel region of the first conductivity type transistor,
The source / drain voltage of the first conductive thin film transistor is V DS1 , the gate voltage is V GS1 , the source / drain current is I DS1 , the source / drain voltage of the second conductive thin film transistor is V DS2 , and the gate voltage is V GS2. When the source / drain current is I DS2 , so that I DS2 > I DS1 under the condition of | V DS1 | = | V DS2 | and V GS1 = V GS2 = 0, or | V DS1 | = The gate voltage when I DS2 = I DS1 under the condition of | V DS2 | and V GS1 = V GS2 is shifted from 0 V to the direction in which the first conductive thin film transistor is turned on. A semiconductor device characterized in that second conductivity type impurity concentrations of the second channel region and the offset region are determined.
第一ゲート電極に第一ゲート絶縁膜を介して対峙し第一ゲート電極の下方に位置する第一チャネル領域と第一導電型高濃度ソース・ドレイン領域を備える第一導電型薄膜トランジスタと、第二ゲート電極に第二ゲート絶縁膜を介して対峙し第二ゲート電極の下方に位置する第二チャネル領域と第二導電型高濃度ソース・ドレイン領域を備える第二導電型薄膜トランジスタ、とを有する半導体装置に於いて、
該第一導電型薄膜トランジスタは該第一導電型高濃度ソース・ドレイン領域と該第一チャネル領域の間に第一導電型低濃度ソース・ドレイン領域を具備するLDD構造を成し、該第一チャネル領域は極低濃度の第一導電型不純物を含み、
該第二導電型薄膜トランジスタは該第二導電型高濃度ソース・ドレイン領域と該第二チャネル領域の間に該第二チャネル領域と同じ不純物濃度を有するオフセット領域を具備するオフセット構造を成し、該第二チャネル領域は第一導電型トランジスタの第一チャネル領域と同じ極低濃度の第一導電型不純物を含んで居り、
前記第一導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をVDS1、ゲート電圧をVGS1、ソース・ドレイン電流をIDS1とし、前記第二導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をVDS2、ゲート電圧をVGS2、ソース・ドレイン電流をIDS2とした時に|VDS1|=|VDS2|、且つVGS1=VGS2=0の条件下にてIDS2>IDS1と成る様に、又は|VDS1|=|VDS2|、且つVGS1=VGS2の条件下にてIDS2=IDS1と成る時のゲート電圧が0Vから前記第一導電型薄膜トランジスタがオン状態と成る方向にシフトして居る様に、前記第二チャネル領域と前記オフセット領域の第一導電型不純物濃度が定められて居る事を特徴とする半導体装置。
A first-conductivity-type thin film transistor comprising a first channel region and a first-conductivity-type high-concentration source / drain region facing the first gate electrode with a first-gate insulating film positioned below the first-gate electrode; A semiconductor device having a second channel region facing a gate electrode through a second gate insulating film and positioned below the second gate electrode and a second conductivity type thin film transistor having a second conductivity type high concentration source / drain region In
The first conductivity type thin film transistor has an LDD structure including a first conductivity type low concentration source / drain region between the first conductivity type high concentration source / drain region and the first channel region. The region contains a very low concentration of first conductivity type impurities,
The second conductivity type thin film transistor has an offset structure including an offset region having the same impurity concentration as the second channel region between the second conductivity type high concentration source / drain region and the second channel region, The second channel region contains the same extremely low concentration first conductivity type impurity as the first channel region of the first conductivity type transistor,
The source / drain voltage of the first conductive thin film transistor is V DS1 , the gate voltage is V GS1 , the source / drain current is I DS1 , the source / drain voltage of the second conductive thin film transistor is V DS2 , and the gate voltage is V GS2. When the source / drain current is I DS2 , so that I DS2 > I DS1 under the condition of | V DS1 | = | V DS2 | and V GS1 = V GS2 = 0, or | V DS1 | = The gate voltage when I DS2 = I DS1 under the condition of | V DS2 | and V GS1 = V GS2 is shifted from 0 V to the direction in which the first conductive thin film transistor is turned on. A semiconductor device characterized in that a first conductivity type impurity concentration of the second channel region and the offset region is determined.
請求項1又は2に規定する半導体装置を用いたアクティブマトリクス基板で有り、
前記第一導電型薄膜トランジスタ及び前記第二導電型薄膜トランジスタは駆動回路領域に於いてCMOS回路を構成し、
前記第一導電型薄膜トランジスタ又は第二導電型薄膜トランジスタの内の一方の薄膜トランジスタは画素領域に於いて画素用薄膜トランジスタを成している事を特徴とするアクティブマトリクス基板。
An active matrix substrate using the semiconductor device defined in claim 1 or 2,
The first conductivity type thin film transistor and the second conductivity type thin film transistor constitute a CMOS circuit in a drive circuit region,
An active matrix substrate, wherein one of the first conductivity type thin film transistor and the second conductivity type thin film transistor forms a pixel thin film transistor in a pixel region.
請求項1に記載する半導体装置の製造方法に於いて、
前記第一チャネル領域と前記第二チャネル領域と前記オフセット領域を形成する為に第二導電型不純物を極低濃度にて半導体膜に導入する極低濃度第二導電型不純物導入工程と、
前記第一ゲート電極と前記第二ゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
前記第一導電型低濃度ソース・ドレイン領域を形成する為に第一導電型不純物を低濃度にて半導体膜に導入する低濃度第一導電型不純物導入工程と、
前記第一導電型高濃度ソース・ドレイン領域を形成する為に第一導電型不純物を高濃度にて半導体膜に導入する高濃度第一導電型不純物導入工程と、
前記第二導電型高濃度ソース・ドレイン領域を形成する為に第二導電型不純物を高濃度にて半導体膜に導入する高濃度第二導電型不純物導入工程とを有し、
該極低濃度第二導電型不純物導入工程は該ゲート電極形成工程前に行われ、該低濃度第一導電型不純物導入工程は該ゲート電極形成後に行われ、
前記極低濃度第二導電型不純物導入工程では、前記第一導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をVDS1、ゲート電圧をVGS1、ソース・ドレイン電流をIDS1とし、前記第二導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をVDS2、ゲート電圧をVGS2、ソース・ドレイン電流をIDS2とした時に|VDS1|=|VDS2|、且つVGS1=VGS2=0の条件下にてIDS2>IDS1と成る様に、又は|VDS1|=|VDS2|、且つVGS1=VGS2の条件下にてIDS2=IDS1と成る時のゲート電圧が0Vから前記第一導電型薄膜トランジスタがオン状態と成る方向にシフトして居る様に、前記第二チャネル領域と前記オフセット領域の第二導電型不純物濃度が定められ不純物の導入が行われる事を特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
A very low concentration second conductivity type impurity introducing step of introducing a second conductivity type impurity into the semiconductor film at a very low concentration to form the first channel region, the second channel region, and the offset region;
A gate electrode forming step of forming the first gate electrode and the second gate electrode;
A low concentration first conductivity type impurity introduction step for introducing a first conductivity type impurity into the semiconductor film at a low concentration to form the first conductivity type low concentration source / drain region;
A high concentration first conductivity type impurity introduction step for introducing a first conductivity type impurity into the semiconductor film at a high concentration to form the first conductivity type high concentration source / drain region;
A high concentration second conductivity type impurity introduction step for introducing a second conductivity type impurity into the semiconductor film at a high concentration to form the second conductivity type high concentration source / drain region;
The very low concentration second conductivity type impurity introduction step is performed before the gate electrode formation step, and the low concentration first conductivity type impurity introduction step is performed after the gate electrode formation,
In the step of introducing the very low concentration second conductivity type impurity, the source / drain voltage of the first conductivity type thin film transistor is V DS1 , the gate voltage is V GS1 , and the source / drain current is I DS1 . the source-drain voltage V DS2, the gate voltage V GS2, the source-drain current when the I DS2 | V DS1 | = | V DS2 |, and V GS1 = V GS2 = at 0 under the conditions of I DS2> as becomes a I DS1, or | V DS1 | = | V DS2 |, said first conductivity type thin film transistor gate voltage from 0V when serving as the I DS2 = I DS1 and under conditions of V GS1 = V GS2 A method of manufacturing a semiconductor device, wherein impurities are introduced by determining a second conductivity type impurity concentration of the second channel region and the offset region so as to shift in an on state.
請求項2に記載する半導体装置の製造方法に於いて、
前記第一チャネル領域と前記第二チャネル領域と前記オフセット領域を形成する為に第一導電型不純物を極低濃度にて半導体膜に導入する極低濃度第一導電型不純物導入工程と、
前記第一ゲート電極と前記第二ゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
前記第一導電型低濃度ソース・ドレイン領域を形成する為に第一導電型不純物を低濃度にて半導体膜に導入する低濃度第一導電型不純物導入工程と、
前記第一導電型高濃度ソース・ドレイン領域を形成する為に第一導電型不純物を高濃度にて半導体膜に導入する高濃度第一導電型不純物導入工程と、
前記第二導電型高濃度ソース・ドレイン領域を形成する為に第二導電型不純物を高濃度にて半導体膜に導入する高濃度第二導電型不純物導入工程とを有し、
該極低濃度第一導電型不純物導入工程は該ゲート電極形成工程前に行われ、該低濃度第一導電型不純物導入工程は該ゲート電極形成後に行われ、
前記極低濃度第一導電型不純物導入工程では、前記第一導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をVDS1、ゲート電圧をVGS1、ソース・ドレイン電流をIDS1とし、前記第二導電型薄膜トランジスタのソース・ドレイン電圧をVDS2、ゲート電圧をVGS2、ソース・ドレイン電流をIDS2とした時に|VDS1|=|VDS2|、且つVGS1=VGS2=0の条件下にてIDS2>IDS1と成る様に、又は|VDS1|=|VDS2|、且つVGS1=VGS2の条件下にてIDS2=IDS1と成る時のゲート電圧が0Vから前記第一導電型薄膜トランジスタがオン状態と成る方向にシフトして居る様に、前記第二チャネル領域と前記オフセット領域の第一導電型不純物濃度が定められ不純物の導入が行われる事を特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 2,
A very low concentration first conductivity type impurity introduction step for introducing a first conductivity type impurity into the semiconductor film at a very low concentration to form the first channel region, the second channel region, and the offset region;
A gate electrode forming step of forming the first gate electrode and the second gate electrode;
A low concentration first conductivity type impurity introduction step for introducing a first conductivity type impurity into the semiconductor film at a low concentration to form the first conductivity type low concentration source / drain region;
A high concentration first conductivity type impurity introduction step for introducing a first conductivity type impurity into the semiconductor film at a high concentration to form the first conductivity type high concentration source / drain region;
A high concentration second conductivity type impurity introduction step for introducing a second conductivity type impurity into the semiconductor film at a high concentration to form the second conductivity type high concentration source / drain region;
The very low concentration first conductivity type impurity introduction step is performed before the gate electrode formation step, and the low concentration first conductivity type impurity introduction step is performed after the gate electrode formation,
In the step of introducing the very low concentration first conductivity type impurity, the source / drain voltage of the first conductivity type thin film transistor is V DS1 , the gate voltage is V GS1 , and the source / drain current is I DS1 . the source-drain voltage V DS2, the gate voltage V GS2, the source-drain current when the I DS2 | V DS1 | = | V DS2 |, and V GS1 = V GS2 = at 0 under the conditions of I DS2> as becomes a I DS1, or | V DS1 | = | V DS2 |, said first conductivity type thin film transistor gate voltage from 0V when serving as the I DS2 = I DS1 and under conditions of V GS1 = V GS2 A method of manufacturing a semiconductor device, wherein impurities are introduced by determining a first conductivity type impurity concentration of the second channel region and the offset region so as to shift in an ON state.
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