JP5414712B2 - Semiconductor device - Google Patents
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本発明は半導体装置に関し、特に、液晶表示デバイスや有機EL(Electro Luminescence)表示デバイスなどの表示デバイスに適用される半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device applied to a display device such as a liquid crystal display device or an organic EL (Electro Luminescence) display device.
表示デバイスには薄膜トランジスタが使用されている。そのような薄膜トランジスタの一例として、特許文献1に記載されたLDD(Lightly Doped Drain)構造のn型薄膜トランジスタについて説明する。
Thin film transistors are used for display devices. As an example of such a thin film transistor, an n-type thin film transistor having an LDD (Lightly Doped Drain) structure described in
LDD構造のn型薄膜トランジスタは、ソース領域、ドレイン領域、チャネル領域、LDD領域、ゲート絶縁膜およびゲート電極等を有してガラス基板上に形成される。そのn型薄膜トランジスタにおいては、ゲートに比べてドレインにより高い電圧を印加することによって、ドレイン側の接合部分に比較的大きな電界が生じる。 An n-type thin film transistor having an LDD structure includes a source region, a drain region, a channel region, an LDD region, a gate insulating film, a gate electrode, and the like, and is formed over a glass substrate. In the n-type thin film transistor, by applying a higher voltage to the drain than to the gate, a relatively large electric field is generated at the drain side junction.
この電界により加速された電子がインパクトイオン化現象を引き起こして、電子と正孔の対が生成される。この現象が繰り返されて電子と正孔の対が増大しドレイン電流が増加して、アバランシェ破壊に至ることになる。このときのドレイン電圧がソース・ドレイン耐圧となる。 Electrons accelerated by this electric field cause an impact ionization phenomenon, and pairs of electrons and holes are generated. This phenomenon is repeated, the number of electron-hole pairs increases, the drain current increases, and avalanche breakdown occurs. The drain voltage at this time becomes the source / drain breakdown voltage.
LDD構造の薄膜トランジスタでは、LDD領域はチャネル領域とソース領域との間の領域と、チャネル領域とドレイン領域との間の領域とにそれぞれ形成されている。また、LDD領域の不純物濃度は、チャネル領域の不純物濃度よりも高く、ソース領域およびドレイン領域の不純物濃度よりも低く設定されている。そのLDD領域によってドレイン領域近傍の電界が緩和されることでインパクトイオン化現象が抑制されて、ソース・ドレイン耐圧を向上することができる。 In a thin film transistor having an LDD structure, LDD regions are formed in a region between a channel region and a source region and a region between a channel region and a drain region, respectively. The impurity concentration of the LDD region is set higher than the impurity concentration of the channel region and lower than the impurity concentration of the source region and the drain region. The impact ionization phenomenon is suppressed by relaxing the electric field in the vicinity of the drain region by the LDD region, and the source / drain breakdown voltage can be improved.
ところが、LDD構造の薄膜トランジスタでは、LDD領域の抵抗が寄生抵抗として作用することから、薄膜トランジスタのON電流が低いという問題があった。 However, the thin film transistor having the LDD structure has a problem that the ON current of the thin film transistor is low because the resistance of the LDD region acts as a parasitic resistance.
これを解消するために、特許文献2ではGOLD(Gate Overlapped Lightly Doped Drain)構造の薄膜トランジスタが提案されている。GOLD構造のn型薄膜トランジスタは、ソース領域、ドレイン領域、チャネル領域、GOLD領域、ゲート絶縁膜およびゲート電極等を有してガラス基板上に形成される。
In order to solve this problem,
GOLD領域は、チャネル領域とソース領域との間の領域と、チャネル領域とドレイン領域との間の領域とのうち、特に、ゲート電極の直下に位置する領域に形成されて、ゲート電極と平面的にオーバラップしている。そのGOLD領域は比較的低い不純物濃度を有してゲートの直下の領域に位置しているので、比較的高いON電流を得ることができる。また、比較的良好なソース・ドレイン耐圧を確保することができる。 The GOLD region is formed in a region located immediately below the gate electrode among the region between the channel region and the source region and the region between the channel region and the drain region. Is overlapping. Since the GOLD region has a relatively low impurity concentration and is located in a region immediately below the gate, a relatively high ON current can be obtained. Also, a relatively good source / drain breakdown voltage can be secured.
しかしながら、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタにおいても、GOLD領域の抵抗が寄生抵抗の要因となる。本願発明の目的は、この寄生抵抗のさらなる低減を図る半導体装置を提供することである。 However, even in a conventional thin film transistor having a GOLD structure, the resistance in the GOLD region causes a parasitic resistance. An object of the present invention is to provide a semiconductor device that further reduces the parasitic resistance.
本発明に係る半導体装置は、半導体層、絶縁膜および電極を有して所定の基板上に形成された半導体素子を含む半導体装置であって、その半導体素子は、第1不純物領域と第2不純物領域とチャネル領域と第3不純物領域と第4不純物領域とを有する第1素子を備えている。第1不純物領域は、半導体層に形成され、所定の不純物濃度を有する。第2不純物領域は、第1不純物領域と距離を隔てて半導体層に形成され、所定の不純物濃度を有する。チャネル領域は、第1不純物領域と第2不純物領域との間に位置する半導体層の部分に第1不純物領域および第2不純物領域とそれぞれ距離を隔てて形成され、所定のチャネル長を有してチャネルとなる。第3不純物領域は、第1不純物領域とチャネル領域との間に位置する半導体層の部分にチャネル領域と接するように形成され、第1不純物領域よりも低い不純物濃度を有する。第4不純物領域は、第2不純物領域とチャネル領域との間に位置する半導体層の部分にチャネル領域に接するように形成され、第2不純物領域よりも低い不純物濃度を有する。その第1素子では、電極は、対向する一方側部および他方側部を有して、チャネル領域、第3不純物領域の部分および第4不純物領域の部分と対向するようにオーバラップして形成されている。第1絶縁膜は、半導体層と電極とにそれぞれ接するように半導体層と電極との間に形成されている。そして、一方側部を含む平面が半導体層と交わる部分からチャネル領域までの、電極と第3不純物領域とが対向してオーバラップしている部分のチャネル長方向の第1オーバラップ長さよりも、他方側部を含む平面が半導体層と交わる部分からチャネル領域までの、電極と第4不純物領域とが対向してオーバラップしている部分のチャネル長方向の第2オーバラップ長さが長くなるように形成されている。 A semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device including a semiconductor element having a semiconductor layer, an insulating film, and an electrode and formed on a predetermined substrate. The semiconductor element includes a first impurity region and a second impurity. A first element having a region, a channel region, a third impurity region, and a fourth impurity region is provided. The first impurity region is formed in the semiconductor layer and has a predetermined impurity concentration. The second impurity region is formed in the semiconductor layer at a distance from the first impurity region, and has a predetermined impurity concentration. The channel region is formed in the portion of the semiconductor layer located between the first impurity region and the second impurity region and spaced apart from the first impurity region and the second impurity region, and has a predetermined channel length. Become a channel. The third impurity region is formed in contact with the channel region at a portion of the semiconductor layer located between the first impurity region and the channel region, and has a lower impurity concentration than the first impurity region. The fourth impurity region is formed in a portion of the semiconductor layer located between the second impurity region and the channel region so as to be in contact with the channel region, and has a lower impurity concentration than the second impurity region. In the first element, the electrode has one side portion and the other side portion facing each other, and is formed to overlap with the channel region, the third impurity region portion, and the fourth impurity region portion. ing. The first insulating film is formed between the semiconductor layer and the electrode so as to be in contact with the semiconductor layer and the electrode, respectively. Then, from the first overlap length in the channel length direction of the portion where the electrode and the third impurity region overlap each other from the portion where the plane including the one side intersects the semiconductor layer to the channel region, The second overlap length in the channel length direction of the portion where the electrode and the fourth impurity region overlap each other from the portion where the plane including the other side portion intersects the semiconductor layer to the channel region is increased. Is formed.
この構成によれば、第1不純物領域〜第4不純物領域、電極およびチャネル領域を含む薄膜トランジスタが構成され、その薄膜トランジスタにおいて、電極と第3不純物領域とが対向してオーバラップしている部分と、電極と第4不純物領域とが対向してオーバラップしている部分とを有している。しかも、電極と第3不純物領域とが対向してオーバラップしている部分のチャネル長方向の第1オーバラップ長さよりも、電極と第4不純物領域とが対向してオーバラップしている部分のチャネル長方向の第2オーバラップ長さが長くなるように形成されている。これにより、第1オーバラップ長と第2オーバラップ長が同じ薄膜トランジスタの場合と比べると、第1不純物領域と第2不純物領域との間の耐圧を損なうことなく、薄膜トランジスタの寄生容量を低減することができる。 According to this configuration, the thin film transistor including the first impurity region to the fourth impurity region, the electrode, and the channel region is configured, and in the thin film transistor, the portion where the electrode and the third impurity region are opposed to each other, The electrode and the fourth impurity region are opposed to each other and overlapped with each other. In addition, the electrode and the fourth impurity region are opposed to each other and overlapped with each other than the first overlap length in the channel length direction of the portion where the electrode and the third impurity region overlap each other. The second overlap length in the channel length direction is formed to be long. Accordingly, the parasitic capacitance of the thin film transistor can be reduced without impairing the breakdown voltage between the first impurity region and the second impurity region, as compared with the case of the thin film transistor having the same first overlap length and second overlap length. Can do.
また、本発明に係る他の半導体装置は、半導体層、絶縁膜および電極を有して所定の基板上に形成された半導体素子を含む半導体装置であって、その半導体素子は、第1不純物領域と第2不純物領域とチャネル領域と第3不純物領域とを有する第1素子を備えている。第1不純物領域は、半導体層に形成され、所定の不純物濃度を有する。第2不純物領域は、第1不純物領域と距離を隔てて半導体層に形成され、所定の不純物濃度を有する。チャネル領域は、第1不純物領域と第2不純物領域との間に位置する半導体層の部分に第2不純物領域と距離を隔てて形成され、所定のチャネル長を有してチャネルとなる。第3不純物領域は、第2不純物領域とチャネル領域との間に位置する半導体層の部分にチャネル領域に接するように形成され、第2不純物領域よりも低い不純物濃度を有する。その第1素子では、電極は、対向する一方側部および他方側部を有して、チャネル領域および第3不純物領域の部分と対向するようにオーバラップして形成されている。第1絶縁膜は、半導体層と電極とにそれぞれ接するように半導体層と電極との間に形成されている。第1不純物領域とチャネル領域との接合部および一方側部は略同一平面上に位置するとともに、他方側部を含む面が半導体層と交わる部分までの、電極と第3不純物領域とが対向してオーバラップしている部分のチャネル長方向の長さが所定の長さを有するように形成されている。 Another semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device including a semiconductor element having a semiconductor layer, an insulating film, and an electrode and formed on a predetermined substrate, and the semiconductor element includes a first impurity region. And a first element having a second impurity region, a channel region, and a third impurity region. The first impurity region is formed in the semiconductor layer and has a predetermined impurity concentration. The second impurity region is formed in the semiconductor layer at a distance from the first impurity region, and has a predetermined impurity concentration. The channel region is formed in a portion of the semiconductor layer located between the first impurity region and the second impurity region, with a distance from the second impurity region, and becomes a channel having a predetermined channel length. The third impurity region is formed at a portion of the semiconductor layer located between the second impurity region and the channel region so as to be in contact with the channel region, and has a lower impurity concentration than the second impurity region. In the first element, the electrode has one side portion and the other side portion facing each other, and is formed so as to overlap with the channel region and the third impurity region. The first insulating film is formed between the semiconductor layer and the electrode so as to be in contact with the semiconductor layer and the electrode, respectively. The junction between the first impurity region and the channel region and one side are located on substantially the same plane, and the electrode and the third impurity region are opposed to the portion where the surface including the other side intersects the semiconductor layer. Thus, the length of the overlapping portions in the channel length direction has a predetermined length.
この構成によれば、第1不純物領域〜第3不純物領域、電極およびチャネル領域を含む薄膜トランジスタが構成され、その薄膜トランジスタにおいて、電極はチャネル領域の他には第3不純物領域とだけ所定の長さ分だけ対向してオーバラップする。これにより、従来の薄膜トランジスタの場合と比べると、第1不純物領域と第2不純物領域との間の耐圧を損なうことなく、薄膜トランジスタの寄生容量を低減することができる。 According to this configuration, the thin film transistor including the first impurity region to the third impurity region, the electrode, and the channel region is configured. In the thin film transistor, the electrode has a predetermined length only in addition to the channel region and the third impurity region. Only overlap in opposition. Thereby, as compared with the conventional thin film transistor, the parasitic capacitance of the thin film transistor can be reduced without impairing the breakdown voltage between the first impurity region and the second impurity region.
本発明に係る半導体装置の製造方法は以下の工程を備えている。主表面を有する基板上に電極を形成する。基板上に所定の半導体層を形成する。電極を形成する工程と半導体層を形成する工程との間に基板上に絶縁膜を形成する。半導体層を横切るように第1のマスク材を形成する。その第1のマスク材をマスクとして半導体層に所定導電型の不純物イオンを導入することにより、マスク材の直下に位置する半導体層の部分をチャネル領域とし、マスク材を挟んで一方と他方とに位置する半導体層の部分に所定の不純物濃度を有する1対の第1不純物領域を形成する。チャネル領域の全体および1対の第1不純物領域のそれぞれの部分を覆う第2のマスク材を半導体層上に形成する。その第2のマスク材をマスクとして、半導体層に所定導電型の不純物イオンを導入することにより、チャネル領域を挟んで一方の側と他方の側とに位置する第1不純物領域の部分に所定の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有する1対の第2不純物領域を形成する。その電極を形成する工程では、電極は対向する一方側部と他方側部を有して、チャネル領域の全体および1対の第1不純物領域のそれぞれの部分と電極とがオーバラップして対向するように形成される。また、電極の一方側部を含む平面が1対の第1不純物領域の一方の領域と交わる部分からチャネル領域までの距離よりも、電極の他方側部を含む平面が1対の第1不純物領域の他方の領域と交わる部分からチャネル領域までの距離が長くなるように形成される。 A manufacturing method of a semiconductor device according to the present invention includes the following steps. An electrode is formed on a substrate having a main surface. A predetermined semiconductor layer is formed on the substrate. An insulating film is formed over the substrate between the step of forming the electrode and the step of forming the semiconductor layer. A first mask material is formed so as to cross the semiconductor layer. By introducing impurity ions of a predetermined conductivity type into the semiconductor layer using the first mask material as a mask, a portion of the semiconductor layer located immediately below the mask material is used as a channel region, and the mask material is sandwiched between one and the other. A pair of first impurity regions having a predetermined impurity concentration is formed in the portion of the semiconductor layer located. A second mask material is formed on the semiconductor layer to cover the entire channel region and the portions of the pair of first impurity regions. By introducing impurity ions of a predetermined conductivity type into the semiconductor layer using the second mask material as a mask, a predetermined impurity is formed in the first impurity region located on one side and the other side across the channel region. A pair of second impurity regions having an impurity concentration higher than the impurity concentration is formed. In the step of forming the electrode, the electrode has one side portion and the other side portion that face each other, and the entire channel region and each portion of the pair of first impurity regions face each other in an overlapping manner. Formed as follows. Further, the plane including the other side of the electrode is a pair of first impurity regions than the distance from the portion where the plane including the one side of the electrode intersects with one region of the pair of first impurity regions to the channel region. It is formed so that the distance from the portion intersecting with the other region to the channel region becomes long.
この製造方法によれば、第1不純物領域、第2不純物領域、電極およびチャネル領域を含む薄膜トランジスタが形成される。その薄膜トランジスタでは、電極は、両側部を有して1対の第1不純物領域の部分のそれぞれと対向してオーバラップするように形成され、電極における両側面のうちの一方の側部の直下に位置する一方の第1不純物領域の部分からチャネル領域までの距離よりも、他方の側部の直下に位置する他方の第1不純物領域の部分からチャネル領域までの距離が長くなるように形成される。これにより、従来の薄膜トランジスタの場合と比べると、1対の第2不純物領域の間の耐圧を損なうことなく、薄膜トランジスタの寄生容量を低減することができる。 According to this manufacturing method, the thin film transistor including the first impurity region, the second impurity region, the electrode, and the channel region is formed. In the thin film transistor, the electrode has both sides and is formed so as to be opposed to and overlap each of the pair of first impurity regions, and is directly below one side of both sides of the electrode. It is formed such that the distance from the portion of the other first impurity region located immediately below the other side portion to the channel region is longer than the distance from the portion of the one first impurity region located to the channel region. . Thereby, as compared with the conventional thin film transistor, the parasitic capacitance of the thin film transistor can be reduced without impairing the breakdown voltage between the pair of second impurity regions.
また、本発明に係る他の半導体装置の製造方法は以下の工程を備えている。主表面を有する基板上に電極を形成する。基板上に所定の半導体層を形成する。電極を形成する工程と半導体層を形成する工程との間に基板上に絶縁膜を形成する。半導体層を横切るように第1のマスク材を形成する。第1のマスク材をマスクとして半導体層に所定導電型の不純物イオンを導入することにより、第1のマスク材の直下に位置する半導体層の部分をチャネル領域とし、第1のマスク材を挟んで一方と他方とに位置する半導体層の部分に所定の不純物濃度を有する1対の第1不純物領域を形成する。チャネル領域の全体を覆うとともに、1対の第1不純物領域のうちの一方の領域を覆わずに他方の領域の部分を覆う第2のマスク材を半導体層上に形成する。第2のマスク材をマスクとして、半導体層に所定導電型の不純物イオンを導入することにより、チャネル領域を挟んで一方の側と他方の側とに位置する第1不純物領域の部分に所定の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有する1対の第2不純物領域を形成する。電極を形成する工程では、電極は対向する一方側部と他方側部を有して、チャネル領域の全体と1対の第1不純物領域の他方の領域の部分と電極とがオーバラップして対向するように形成される。電極の一方側部およびチャネル領域と1対の第2不純物領域の一方の領域との接合部が同一平面上に位置し、電極の他方側部を含む平面が第1不純物領域の他の領域と交わる部分からチャネル領域まで所定の距離を有するように形成される。 In addition, another method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes the following steps. An electrode is formed on a substrate having a main surface. A predetermined semiconductor layer is formed on the substrate. An insulating film is formed over the substrate between the step of forming the electrode and the step of forming the semiconductor layer. A first mask material is formed so as to cross the semiconductor layer. By introducing impurity ions of a predetermined conductivity type into the semiconductor layer using the first mask material as a mask, the portion of the semiconductor layer located immediately below the first mask material is used as a channel region, and the first mask material is sandwiched between them. A pair of first impurity regions having a predetermined impurity concentration is formed in the portion of the semiconductor layer located on one side and the other side. A second mask material is formed on the semiconductor layer so as to cover the entire channel region and cover the other region without covering one region of the pair of first impurity regions. By introducing impurity ions of a predetermined conductivity type into the semiconductor layer using the second mask material as a mask, a predetermined impurity is formed in a portion of the first impurity region located on one side and the other side across the channel region. A pair of second impurity regions having an impurity concentration higher than the concentration is formed. In the step of forming the electrode, the electrode has one side portion and the other side portion that face each other, and the entire channel region and the portion of the other region of the pair of first impurity regions overlap the electrode. To be formed. The junction between one side of the electrode and the channel region and one region of the pair of second impurity regions is located on the same plane, and the plane including the other side of the electrode is connected to the other regions of the first impurity region. It is formed to have a predetermined distance from the intersecting portion to the channel region.
この製造方法によれば、第1不純物領域、第2不純物領域、電極およびチャネル領域を含む薄膜トランジスタが形成される。その薄膜トランジスタでは、電極は、対向する両側面を有してチャネル領域の直上に形成されるとともに、1対の第1不純物領域の部分のうちの他方の部分のみと対向してオーバラップするように形成される。これにより、従来の薄膜トランジスタの場合と比べると、1対の第2不純物領域の間の耐圧を損なうことなく、薄膜トランジスタの寄生容量を低減することができる。 According to this manufacturing method, the thin film transistor including the first impurity region, the second impurity region, the electrode, and the channel region is formed. In the thin film transistor, the electrode has opposite side surfaces and is formed immediately above the channel region and overlaps with only the other portion of the pair of first impurity regions. It is formed. Thereby, as compared with the conventional thin film transistor, the parasitic capacitance of the thin film transistor can be reduced without impairing the breakdown voltage between the pair of second impurity regions.
実施の形態1
本発明の実施の形態1に係る半導体装置について説明する。図1に示すように、ガラス基板1上にシリコン窒化膜2が形成され、そのシリコン窒化膜2上にシリコン酸化膜3が形成されている。そのシリコン酸化膜3上にアイランド状の多結晶シリコン膜が形成されている。その多結晶シリコン膜では、第1不純物濃度を有するソース領域45と、そのソース領域45と距離を隔てられた第2不純物濃度を有するドレイン領域46が形成されている。
A semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, a
ソース領域45とドレイン領域46との間に位置する領域には、ソース領域45およびドレイン領域45とそれぞれ距離を隔てられて、所定のチャネル長を有するチャネル領域40が形成されている。
In a region located between the
ソース領域45とチャネル領域40との間には、ソース領域45からチャネル領域40にわたって、第1不純物濃度よりも低い不純物濃度を有するGOLD領域41が形成されている。また、ドレイン領域46とチャネル領域40との間には、ドレイン領域46からチャネル領域40にわたって、第2不純物濃度よりも低い不純物濃度を有するGOLD領域42が形成されている。
A
そのアイランド状の多結晶シリコン膜を覆うように、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜5が形成されている。そのゲート絶縁膜5上にゲート電極6aが形成されている。ゲート電極6aを覆うように、たとえばシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜7が形成されている。その層間絶縁膜7にソース領域45の表面を露出するコンタクトホール7aと、ドレイン領域46の表面を露出するコンタクトホール7bがそれぞれ形成されている。そのコンタクトホール7a,7bを充填するように、層間絶縁膜7上にソース電極8aとドレイン電極8bとが形成されている。
A
ゲート電極6a、ソース領域45、ドレイン領域46、GOLD領域41,42、チャネル領域40を含んで薄膜トランジスタTが構成される。特に、ゲート電極6aは、対向する両側部を有してチャネル領域40の直上に形成されるとともに、GOLD領域41およびGOLD領域42と平面的にオーバラップするように形成されている。
A thin film transistor T is configured including the
そのゲート電極6aとGOLD領域42とが平面的にオーバラップしている部分のチャネル長方向の長さG2は、ゲート電極6aとGOLD領域41とが平面的にオーバラップしている部分のチャネル長方向の長さG1よりも長くなるように設定されている。
The length G2 in the channel length direction of the portion where the
また、この構造では、図1に示すように、ゲート電極6aの一方側部を含む平面H1と他方側部を含む平面H2を想定すると、平面H1が半導体層と交わる部分からチャネル領域40までの、ゲート電極6aとGOLD領域41とが対向してオーバラップしている部分のチャネル長方向の長さG1よりも、平面H2が半導体層と交わる部分からチャネル領域40までの、ゲート電極6aとGOLD領域42とが対向してオーバラップしている部分のチャネル長方向の長さG2が長くなるように設定されていることになる。なお、平面H1,H2を想定した構造は、本実施の形態に限られず、後述する各実施の形態においても同様に当てはまる。
Further, in this structure, as shown in FIG. 1, assuming a plane H1 including one side portion of the
次に、上述した半導体装置の製造方法の一例について説明する。図2に示すように、まず、基板として、コーニング社製1737のガラス基板1の主表面上に、たとえばプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により膜厚約100nmのシリコン窒化膜2が形成される。そのシリコン窒化膜2上に、膜厚約100nmのシリコン酸化膜3が形成される。次に、図2に示すように、そのシリコン酸化膜3上に膜厚約50nmの非晶質シリコン膜4が形成される。
Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor device described above will be described. As shown in FIG. 2, first, as a substrate, a
なお、シリコン窒化膜2はガラス基板1に含まれる不純物が上方に拡散するのを阻止するために形成される。この不純物の拡散を阻止するための膜としてはシリコン窒化膜の他に、SiON、SiC、AlN、Al2O3などの材料を適用してもよい。また、非晶質シリコン膜4の下地膜としてシリコン窒化膜2とシリコン酸化膜3との2層構造としたが、2層構造に限られるものではなく、これらの膜を省いたり、あるいはさらに膜を積層してもよい。
The
次に、非晶質シリコン膜4を所定の真空中にて熱処理を施すことにより、非晶質シリコン膜4中に存在する不要な水素が除去される。次に、非晶質シリコン膜4に、たとえばXeClレーザによるレーザ光を照射することにより、非晶質シリコン膜4が多結晶化されて多結晶シリコン膜とされる。多結晶シリコン膜の粒径は約0.5μm程度である。
Next, the
なお、XeClレーザの他に、たとえばYAGレーザ、CWレーザを用いてもよい。また、熱アニールにより非晶質シリコン膜の多結晶化を行なってもよい。特に、熱アニールを施す場合には、ニッケルなどの触媒を用いることで、より粒径の大きい多結晶シリコンが得られる。 In addition to the XeCl laser, for example, a YAG laser or a CW laser may be used. Further, the amorphous silicon film may be polycrystallized by thermal annealing. In particular, when thermal annealing is performed, polycrystalline silicon having a larger particle diameter can be obtained by using a catalyst such as nickel.
次に、多結晶シリコン膜上に所定のレジストパターン61(図3参照)が形成される。次に、図3に示すように、そのレジストパターン61をマスクとして多結晶シリコン膜に異方性エッチングを施すことにより、アイランド状の多結晶シリコン膜4aが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターンが61が除去される。
Next, a predetermined resist pattern 61 (see FIG. 3) is formed on the polycrystalline silicon film. Next, as shown in FIG. 3, by performing anisotropic etching on the polycrystalline silicon film using the resist
次に、図4に示すように、多結晶シリコン膜4aを覆うように、たとえばプラズマCVD法により膜厚約100nmのシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜5が形成される。なお、この場合、シリコン酸化膜の原料として液体原料のTEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)が用いられる。
Next, as shown in FIG. 4,
次に、薄膜トランジスタのしきい値を制御するために、たとえばドーズ量1×1012atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて多結晶シリコン膜4aにボロンが注入される。なお、この注入工程は必要に応じて行なえばよく省いてもよい。 Next, in order to control the threshold value of the thin film transistor, boron is implanted into the polycrystalline silicon film 4a at a dose of 1 × 10 12 atoms / cm 2 and an acceleration energy of 60 KeV, for example. This injection step may be performed if necessary and may be omitted.
次に、図5に示すように、所定の写真製版を行なうことによりレジストパターン62が形成される。次に、図6に示すように、レジストパターン62をマスクとして、たとえばドーズ量1×1013atom/cm2、加速エネルギ80KeVにて多結晶シリコン膜4aにリンが注入されて不純物領域4ab,4acが形成される。この注入量がGOLD領域における注入量(不純物濃度)になる。不純物領域4abと不純物領域4acとの間にはチャネルとなる不純物領域4aaが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターン62が除去される。
Next, as shown in FIG. 5, a resist
次に、図7に示すように、スパッタ法によりゲート絶縁膜5の全面に膜厚約200nmのクロム膜6が形成される。次に、図8に示すように、所定の写真製版を行なうことによりレジストパターン63が形成される。そのレジストパターン63をマスクとしてクロム膜6にウエットエッチングを施すことにより、図9に示すように、ゲート電極6aが形成される。
Next, as shown in FIG. 7, a
ゲート電極6aは、チャネルとなる不純物領域4aaを挟んで位置する不純物領域4abと不純物領域4acとに平面的にオーバラップするように形成されている。そして、ゲート電極6aとソース側に位置する不純物領域4abとがオーバラップする長さG1よりも、ゲート電極6aとドレイン側に位置する不純物領域4acとがオーバラップする長さG2の方が長くなるように設定され、たとえば、長さG2は1.5μmとされ、長さG1は0.5μmとされる。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターンが63が除去される。
The
次に、図10に示すように、ゲート電極6aをマスクとして、たとえばドーズ量1×1014atom/cm2、加速エネルギ80KeVにて不純物領域4ab,4acにリンが注入されてソース領域およびドレイン領域となる不純物領域4ad,4aeが形成される。このようして、不純物領域4ad,4aeが形成されることで残された不純物領域4ab,4acが、ソース領域およびドレイン領域の不純物濃度よりも低く、ゲート電極6aと平面的にオーバラップするGOLD領域となる。
Next, as shown in FIG. 10, using the
次に、図11に示すように、ゲート電極6aを覆うように、たとえばプラズマCVD法により膜厚約400nmのシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜7が形成される。次に、その層間絶縁膜7上に所定の写真製版処理を施すことにより、コンタクトホールを形成するためのレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、層間絶縁膜7およびゲート絶縁膜5に異方性エッチングを施すことにより、図12に示すように、不純物領域4adの表面を露出するコンタクトホール7aと、不純物領域4aeの表面を露出するコンタクトホール7bが形成される。
Next, as shown in FIG. 11, an
次に、コンタクトホール7a,7bを充填するように、層間絶縁膜7上にクロム膜とアルミニウム膜との積層膜(図示せず)が形成される。その積層膜上に所定の写真製版処理を施すことにより、電極を形成するためのレジストパターン(図示せず)が形成される。次に、そのレジストパターンをマスクとしてウエットエッチングを施すことにより、図13に示すように、ソース電極8aとドレイン電極8bが形成される。なお、半導体装置として表示デバイスの場合には、表示部に形成される画素薄膜トランジスタ(図示せず)では、画素電極も同時に形成されることになる。
Next, a laminated film (not shown) of a chromium film and an aluminum film is formed on the
以上のようにして薄膜トランジスタTを備えた半導体装置の主要部分が形成される。この薄膜トランジスタTでは、不純物領域4adがソース領域45となり、不純物領域4aeがドレイン領域46となり、不純物領域4ab,4acがGOLD領域41,42となり、不純物領域4aaがチャネル領域40となる。
As described above, the main part of the semiconductor device including the thin film transistor T is formed. In this thin film transistor T, the impurity region 4ad becomes the
そのGOLD領域41,42では、図1に示すように、ドレイン側に位置するGOLD領域42のチャネル長方向の長さG2は、ソース側に位置するGOLD領域41のチャネル長方向の長さG1よりも長くなるように設定されている。
In the
つまり、両側部を有するゲート電極6aの一方の側部の直下に位置する部分からチャネル領域40までの、ゲート電極6aと平面的にオーバラップするGOLD領域41のチャネル長方向のオーバラップ長さG1よりも、ゲート電極6bの他方の側部の直下に位置する部分からチャネル領域40までの、ゲート電極6aと平面的にオーバラップするGOLD領域42のチャネル長方向のオーバラップ長さG2が長くなるように形成されている。
That is, the overlap length G1 in the channel length direction of the
次に、上述した薄膜トランジスタTについて、ソース・ドレイン耐圧を測定した結果について説明する。測定には、ゲート幅を10μm、実効ゲート長を5μm、ドレイン側のGOLD領域42のオーバラップ長G2を1.5μm、ソース側のGOLD領域41のオーバラップ長G1を0.5μm、チャネル長方向(紙面に向かって左右方向)のゲート電極6aの幅を7μmとした薄膜トランジスタを用いた。
Next, the results of measuring the source / drain breakdown voltage of the above-described thin film transistor T will be described. In the measurement, the gate width is 10 μm, the effective gate length is 5 μm, the overlap length G2 of the
一方、比較のために、ドレイン側のGOLD領域のオーバラップ長と、ソース側のGOLD領域のオーバラップ長とが同じ長さである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタを用いて測定した。なお、そのオーバラップ長を1.5μmとし、また、ゲート幅を10μm、チャネル長方向のゲート電極の幅を8μmとした。 On the other hand, for comparison, measurement was performed using a conventional GOLD structure thin film transistor in which the overlap length of the GOLD region on the drain side and the overlap length of the GOLD region on the source side were the same. The overlap length was 1.5 μm, the gate width was 10 μm, and the gate electrode width in the channel length direction was 8 μm.
図14に、ソース・ドレイン耐圧の測定結果を示す。測定に際してゲート電圧は0Vに設定され、ソースは接地されている。そして、ドレイン電流が0.1μAとなるときのドレイン電圧をソース・ドレイン耐圧と定義した。図14に示すように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタ(本発明の薄膜トランジスタ)のソース・ドレイン耐圧は、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタと同レベルのソース・ドレイン耐圧を達成できることが確認された。 FIG. 14 shows the measurement results of the source / drain breakdown voltage. During measurement, the gate voltage is set to 0 V, and the source is grounded. The drain voltage when the drain current was 0.1 μA was defined as the source / drain breakdown voltage. As shown in FIG. 14, it was confirmed that the source / drain breakdown voltage of the GOLD structure thin film transistor (the thin film transistor of the present invention) according to this embodiment can achieve the same level of source / drain breakdown voltage as the conventional GOLD structure thin film transistor. It was.
次に、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタと従来のGOLD構造の薄膜トランジスタのそれぞれの形状を実際に観察して寄生容量を見積もった。その結果、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ゲート電極6aとのオーバラップ長が異なるGOLD領域41,42による寄生容量は、ゲート電極とのオーバラップ長が同じである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタにおける寄生容量の約68%であることが見積もられた。
Next, the parasitic capacitance was estimated by actually observing the shapes of the GOLD structure thin film transistor according to the present embodiment and the conventional GOLD structure thin film transistor. As a result, in the thin film transistor having the GOLD structure according to the present embodiment, the parasitic capacitance due to the
以上説明したように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタと比較して、同レベルのソース・ドレイン耐圧を確保しつつ、GOLD領域による寄生容量を低減することができることが判明した。 As described above, the thin film transistor having the GOLD structure according to the present embodiment reduces the parasitic capacitance due to the GOLD region while ensuring the same level of source / drain breakdown voltage as compared with the conventional thin film transistor having the GOLD structure. Turned out to be possible.
なお、上述した半導体装置では、GOLD領域41,42は一つの不純物濃度を有する場合を例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、ソース領域45およびドレイン領域46の不純物濃度を超えない範囲で、複数の異なる不純物濃度を有するように構成してもよい。複数の不純物濃度を有することで、電界の集中を避けることができ、ソース・ドレイン耐圧を向上することができる。
In the above-described semiconductor device, the
次に、オーバラップ長に関する変形例について説明する。
変形例1
上述したGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ドレイン側のGOLD領域42のオーバラップ長が1.5μmである場合を例に挙げて説明したが、オーバラップ長はこの長さに限られるものではない。オーバラップ長をより長く設定することでソース・ドレイン耐圧を向上することができる。そのため、ソース・ドレイン耐圧の観点からではオーバラップ長は長い方が望ましい。
Next, a modified example related to the overlap length will be described.
In the above-described thin film transistor having the GOLD structure, the case where the overlap length of the
図15に、ドレイン側のオーバラップ長とソース・ドレイン耐圧との関係のグラフを示す。通常では、ソース・ドレイン間電圧が10V程度で薄膜トランジスタを動作させているため、この電圧とソース・ドレイン耐圧を考慮すると、オーバラップ長は0.5μm以上であることが望ましい。 FIG. 15 is a graph showing the relationship between the overlap length on the drain side and the source / drain breakdown voltage. Normally, since the thin film transistor is operated at a source-drain voltage of about 10 V, the overlap length is preferably 0.5 μm or more in consideration of this voltage and the source-drain breakdown voltage.
一方、オーバラップ長を長くすると、チャネル長方向のゲート電極の幅もこれに合わせて大きくする必要があり、薄膜トランジスタのサイズが大きくなる。そのため、占有面積が増加することになり、オーバラップ長を過度に長くすることはできない。 On the other hand, when the overlap length is increased, the width of the gate electrode in the channel length direction must be increased accordingly, and the size of the thin film transistor increases. For this reason, the occupied area increases, and the overlap length cannot be excessively increased.
実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタのサイズが従来のGOLD構造の薄膜トランジスタのサイズと同レベルとなるのは、オーバラップ長が約2.5μmの場合である。このことから、オーバラップ長を2.5μmを超えて設定することはサイズ(占有面積)の点で不利になるため、オーバラップ長の上限値は2.5μmとなる。 The size of the thin film transistor having the GOLD structure according to the embodiment is the same level as the size of the conventional thin film transistor having the GOLD structure when the overlap length is about 2.5 μm. For this reason, setting the overlap length exceeding 2.5 μm is disadvantageous in terms of size (occupied area), so the upper limit of the overlap length is 2.5 μm.
変形例2
オーバラップ長は露光プロセス(写真製版処理)の変動によって、基板の面内、あるいは、基板間でばらつきをもつことになる。オーバラップ長のばらつきは、ゲート電極をパターニングするためのレジストパターン63を形成(図8参照)する際のアライメント精度によって決まる。
The overlap length varies within the plane of the substrate or between substrates due to variations in the exposure process (photoengraving process). The variation in the overlap length is determined by the alignment accuracy when the resist
そのため、オーバラップ長を設定する際には、露光プロセスにおけるアライメント精度を考慮しておく必要がある。すなわち、目標とするオーバラップ長を確保するためには、オーバラップ長は、目標値とアライメント精度との和よりも大きくする設定する必要がある。現状の露光装置(ステッパー)ではアライメント精度は0.3μm(3σ)である。このことから、ドレイン側で目標値0.5μmのオーバラップ長を確保するためには、ドレイン側のオーバラップ長の設定値を0.8μm以上にする必要がある。 Therefore, when setting the overlap length, it is necessary to consider the alignment accuracy in the exposure process. That is, in order to ensure the target overlap length, the overlap length needs to be set larger than the sum of the target value and the alignment accuracy. In the current exposure apparatus (stepper), the alignment accuracy is 0.3 μm (3σ). For this reason, in order to secure an overlap length of 0.5 μm at the drain side, it is necessary to set the set value of the overlap length on the drain side to 0.8 μm or more.
一方、アライメント精度を考慮せずにオーバラップ長を設定すると、図15に示されるグラフによれば、ドレイン側のオーバラップ長の目標値0.5μmに対して、アライメント精度のばらつきの範囲内ではソース・ドレイン耐圧が10Vよりも低い場合がある。したがって、そのような場合にはソース・ドレイン耐圧を確保することができなくなるという問題が生じる。 On the other hand, when the overlap length is set without taking the alignment accuracy into consideration, according to the graph shown in FIG. 15, the target value of 0.5 μm on the drain side overlap length is within the range of variations in alignment accuracy. The source / drain breakdown voltage may be lower than 10V. Therefore, in such a case, there arises a problem that the source / drain breakdown voltage cannot be secured.
アライメント精度は、特に重ね合わせ精度が要求されるパターンでは、十分にそれが考慮されている。一般に、アライメント精度としては、コンタクトホールあるいはパッド開口を形成する際の下地パターンとの重ね合わせに対して最も高い精度が要求される。そのため、下地パターンに対するコンタクトホール等の位置ずれ(設計値との差)がアライメント精度に相当する値となる。 The alignment accuracy is sufficiently taken into consideration particularly in a pattern that requires overlay accuracy. In general, the highest alignment accuracy is required for overlaying with a base pattern when forming contact holes or pad openings. For this reason, the positional deviation of the contact hole or the like (difference from the design value) with respect to the base pattern becomes a value corresponding to the alignment accuracy.
変形例3
上述したGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ソース側のGOLD領域41のオーバラップ長が0.5μmである場合を例に挙げて説明したが、オーバラップ長はこの長さに限られるものではない。オーバラップ長をより短く設定することで寄生容量を低減することができる。そのため、寄生容量の観点からではオーバラップ長は短い方が望ましい。
In the above-described thin film transistor having the GOLD structure, the case where the overlap length of the
変形例2において説明したように、オーバラップ長は露光プロセス(写真製版処理)の変動によって、基板の面内、あるいは、基板間でばらつきをもつことになる。オーバラップ長のばらつきは、ゲート電極をパターニングするためのレジストパターンを形成する際のアライメント精度によって決まる。 As described in the second modification, the overlap length varies within the plane of the substrate or between the substrates due to variations in the exposure process (photoengraving process). The variation in the overlap length is determined by the alignment accuracy when forming a resist pattern for patterning the gate electrode.
ソース側のオーバラップ長を確保するためには、オーバラップ長の設定値をアライメント精度よりも大きく設定する必要がある。現状の露光装置では、アライメント精度は0.3μm(3σ)であることから、ソース側のオーバラップ長の設定値を0.3μmよりも大きくする必要がある。 In order to secure the overlap length on the source side, it is necessary to set the overlap length setting value to be larger than the alignment accuracy. In the current exposure apparatus, since the alignment accuracy is 0.3 μm (3σ), it is necessary to set the set value of the overlap length on the source side to be larger than 0.3 μm.
一方、アライメント精度を考慮せずにオーバラップ長を設定すると、オーバラップ長のばらつきの範囲内では、ソース側にオーバラップ長を確保することができなくなってGOLD領域を形成することができなくなる。 On the other hand, if the overlap length is set without considering the alignment accuracy, the overlap length cannot be secured on the source side within the range of the overlap length variation, and the GOLD region cannot be formed.
GOLD構造の薄膜トランジスタでは、チャネル長はソース側に位置するGOLD領域とドレイン側に位置するGOLD領域との長さ(距離)となるが、ソース側にオーバラップ長を確保することができなくなると、このような場合のチャネル長はソース領域とドレイン側に位置するGOLD領域との距離で決まることになる。そのため、チャネル長が所定のチャネル長よりも短くなってしまい、ソース・ドレイン間の耐圧が低下したり、しきい値電圧や相互コンダクタンス等の特性が大きくばらつくことになる。 In the thin film transistor having the GOLD structure, the channel length is the length (distance) between the GOLD region located on the source side and the GOLD region located on the drain side. However, when the overlap length cannot be secured on the source side, The channel length in such a case is determined by the distance between the source region and the GOLD region located on the drain side. For this reason, the channel length becomes shorter than the predetermined channel length, the breakdown voltage between the source and the drain is lowered, and characteristics such as threshold voltage and mutual conductance greatly vary.
前述したように、一般に、コンタクトホールあるいはパッド開口を形成する際の下地パターンとの重ね合わせに対して最も高いアライメント精度が要求されることから、下地パターンに対するコンタクトホール等の位置ずれ(設計値との差)がアライメント精度に相当する値となる。 As described above, since the highest alignment accuracy is generally required for overlaying with a base pattern when forming a contact hole or pad opening, the positional deviation (design value and the like) of the contact hole with respect to the base pattern is required. Difference) is a value corresponding to the alignment accuracy.
変形例4
上述したGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ソース側のGOLD領域41のオーバラップ長が0.5μmである場合を例に挙げて説明したが、オーバラップ長はこの長さに限られるものではない。ゲート電極6aとソース領域45とはその間の寄生容量により容量結合している。また、同様に、ゲート電極6aとドレイン領域46とはその間の寄生容量により容量結合している。
In the above-described thin film transistor having the GOLD structure, the case where the overlap length of the
これらの寄生容量には、ゲート電極6aに正電圧が印加されて薄膜トランジスタがON動作をする際に充電されることになる。薄膜トランジスタがOFF動作をする際には、ゲート電極6aの電圧が負側に変化するため、寄生容量に蓄積された電荷量が変化する。
These parasitic capacitors are charged when a positive voltage is applied to the
ソース領域45またはドレイン領域46に負荷容量が結合している場合、寄生容量に蓄積される電荷量の変化によって、負荷容量に作用する電圧も変化することになる。このような電圧の変化は、表示デバイスにおいてはコントラストなどの表示特性の劣化につながることになる。
When a load capacitance is coupled to the
ここで、ソース側に負荷容量を結合させた際のソース側のオーバラップ長と電圧変化の充電時の電圧に対する割合の関係を図16に示す。なお、負荷容量を3pFとした。図16に示すように、ソース側のオーバラップ長が長くなると、電圧変化の割合も大きくなることがわかる。特に、電圧変化の割合は、オーバラップ長が1.0μmを超えない範囲において比較的小さい。このことから、負荷容量に作用する電圧の変化を小さく観点から、ソース側のオーバラップ長は1.0μm以下に設定することが有効であることがわかる。 Here, FIG. 16 shows the relationship between the overlap length on the source side when the load capacitance is coupled to the source side and the ratio of the voltage change to the voltage at the time of charging. The load capacity was 3 pF. As shown in FIG. 16, it can be seen that as the overlap length on the source side increases, the rate of voltage change also increases. In particular, the rate of voltage change is relatively small in the range where the overlap length does not exceed 1.0 μm. From this, it can be seen that it is effective to set the overlap length on the source side to 1.0 μm or less from the viewpoint of reducing the change in voltage acting on the load capacity.
変形例5
上述したGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ドレイン側のGOLD領域42のオーバラップ長が1.5μmであり、ソース側のGOLD領域41のオーバラップ長が0.5μmである場合を例に挙げて説明した。この場合、ドレイン側のGOLD領域42のオーバラップ長と、ソース側のGOLD領域41のオーバラップ長との差は1.0μmとなるが、オーバラップ長の差はこれに限られるものではない。
In the above-described thin film transistor having the GOLD structure, the case where the overlap length of the
すでに説明したように、オーバラップ長のばらつきは、ゲート電極をパターニングするためのレジストパターンを形成する際のアライメント精度によって決まり、そのアライメント精度は0.3μm(3σ)である。このことから、ソース側のオーバラップ長をドレイン側のオーバラップ長よりも短くするためには、ソース側のオーバラップ長とドレイン側のオーバラップ長との差を0.6μm以上に設定する必要がある。 As already described, the variation in the overlap length is determined by the alignment accuracy when forming the resist pattern for patterning the gate electrode, and the alignment accuracy is 0.3 μm (3σ). Therefore, in order to make the overlap length on the source side shorter than the overlap length on the drain side, the difference between the overlap length on the source side and the overlap length on the drain side must be set to 0.6 μm or more. There is.
なお、上述した各変形例におけるオーバラップ長に関しては、以下で説明する各実施の形態においても同様に当てはまる。 It should be noted that the overlap length in each of the above-described modified examples applies similarly to each embodiment described below.
実施の形態2
上述した半導体装置の製造方法では、薄膜トランジスタとしてnチャネル型薄膜トランジスタを例に挙げて説明したが、ガラス基板上では、同時にpチャネル型薄膜トランジスタも形成されることになる。ここでは、pチャネル型薄膜トランジスタの製造方法のうち主な工程を挙げて説明する。
In the method for manufacturing a semiconductor device described above, an n-channel thin film transistor is described as an example of a thin film transistor. However, a p-channel thin film transistor is also formed on a glass substrate at the same time. Here, the main steps of the method for manufacturing a p-channel thin film transistor will be described.
まず、前述した図4に示す工程の後、図17に示すように、所定の写真製版を行なうことによりレジストパターン62が形成される。そのレジストパターン62をマスクとして、たとえばドーズ量5×1013atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて多結晶シリコン膜にボロンが注入されて不純物領域4ab,4acが形成される。この注入量がGOLD領域における注入量になる。不純物領域4abと不純物領域4acとの間にはチャネルとなる不純物領域4aaが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターンが62が除去される。
First, after the process shown in FIG. 4 described above, as shown in FIG. 17, a resist
その後、前述した図7から図9に示す工程と同様の工程を経て、図18に示すように、ゲート電極6aが形成される。次に、ゲート電極6aをマスクとして、たとえばドーズ量1×1015atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて不純物領域4ab,4acにボロンが注入されてソース領域およびドレイン領域となる不純物領域4ad,4aeが形成される。
Thereafter, through the same steps as those shown in FIGS. 7 to 9, the
このようして、不純物領域4ad,4aeが形成されることで残された不純物領域4ab,4acが、ソース領域およびドレイン領域の不純物濃度よりも低く、ゲート電極6aと平面的にオーバラップするGOLD領域となる。
Thus, the impurity regions 4ab and 4ac left after the formation of the impurity regions 4ad and 4ae are lower than the impurity concentration of the source region and the drain region, and the GOLD region overlaps the
その後、前述した図11〜図13に示す工程と同様の工程を経て、図19に示すように、pチャネル型のGOLD構造の薄膜トランジスタが形成される。 Thereafter, through the same steps as those shown in FIGS. 11 to 13, the p-channel type GOLD thin film transistor is formed as shown in FIG.
次に、上述した薄膜トランジスタについて、ソース・ドレイン耐圧を測定した結果について説明する。測定には、ゲート幅を20μm、実効ゲート長を5μm、ドレイン側のGOLD領域42のオーバラップ長G2を1.5μm、ソース側のGOLD領域41のオーバラップ長G1を0.5μm、チャネル長方向のゲート電極6aの幅を7μmとした薄膜トランジスタを用いた。
Next, the results of measuring the source / drain breakdown voltage of the above-described thin film transistor will be described. In the measurement, the gate width is 20 μm, the effective gate length is 5 μm, the overlap length G2 of the
一方、比較のために、ドレイン側のGOLD領域のオーバラップ長と、ソース側のGOLD領域のオーバラップ長とが同じ長さである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタを用いて測定した。なお、そのオーバラップ長を1.5μmとし、また、ゲート幅を20μmとした。 On the other hand, for comparison, measurement was performed using a conventional GOLD structure thin film transistor in which the overlap length of the GOLD region on the drain side and the overlap length of the GOLD region on the source side were the same. The overlap length was 1.5 μm and the gate width was 20 μm.
図20に、ソース・ドレイン耐圧の測定結果を示す。なお、測定条件等は前述した条件と同様である。図20に示すように、実施の形態2に係るGOLD構造の薄膜トランジスタ(本発明の薄膜トランジスタ)のソース・ドレイン耐圧は、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタと同レベルのソース・ドレイン耐圧を達成できることが確認された。 FIG. 20 shows the measurement results of the source / drain breakdown voltage. Measurement conditions and the like are the same as those described above. As shown in FIG. 20, it was confirmed that the source / drain breakdown voltage of the thin film transistor of the GOLD structure according to the second embodiment (the thin film transistor of the present invention) can achieve the same level of source / drain breakdown voltage as the conventional thin film transistor of the GOLD structure. It was.
次に、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタと従来のGOLD構造の薄膜トランジスタのそれぞれの形状を実際に観察して寄生容量を見積もった。その結果、実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ゲート電極6aとのオーバラップ長が異なるGOLD領域41,42による寄生容量は、ゲート電極とのオーバラップ長が同じである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタにおける寄生容量の約68%であることが見積もられた。
Next, the parasitic capacitance was estimated by actually observing the shapes of the GOLD structure thin film transistor according to the present embodiment and the conventional GOLD structure thin film transistor. As a result, in the thin film transistor having the GOLD structure according to the embodiment, the parasitic capacitance due to the
このように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタと同レベルの耐圧を確保しながら、寄生容量を大幅に低減できることが確認された。 Thus, it was confirmed that the parasitic capacitance can be significantly reduced in the thin film transistor having the GOLD structure according to the present embodiment while ensuring the same breakdown voltage as that of the conventional thin film transistor having the GOLD structure.
実施の形態3
ここでは、ドレイン側だけにGOLD領域を備えてソース側にはGOLD領域を備えない半導体装置を例に挙げる。まず、その製造方法について説明する。図21に示すゲート絶縁膜5を形成し、薄膜トランジスタのしきい値を制御するための所定の不純物を注入する工程までは、前述した図4に示す工程までと同様である。
Here, a semiconductor device having a GOLD region only on the drain side and not having a GOLD region on the source side will be described as an example. First, the manufacturing method will be described. The steps up to forming the
次に、図22に示すように、所定の写真製版を行なうことによりレジストパターン65が形成される。次に、レジストパターン65をマスクとして、たとえばドーズ量1×1013atom/cm2、加速エネルギ80KeVにて多結晶シリコン膜4aにリンが注入されて不純物領域4ab,4acが形成される。この注入量がGOLD領域における注入量になる。不純物領域4abと不純物領域4acとの間にはチャネルとなる不純物領域4aaが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターンが65が除去される。
Next, as shown in FIG. 22, a resist
その後、前述した図7〜図9に示す工程と同様の工程を経て、図23に示すように、ゲート絶縁膜5上にゲート電極6aが形成される。この場合、ゲート電極6aは、チャネルとなる不純物領域4aaを挟んで位置する不純物領域4ab、4acのうち不純物領域4acのみと平面的にオーバラップし、不純物領域4abとはオーバラップしないように形成される。ゲート電極6aとドレイン側に位置する不純物領域4acとがオーバラップする長さG2は1.5μmとされる。
Thereafter, through the same steps as those shown in FIGS. 7 to 9, the
次に、ゲート電極6aをマスクとして、たとえばドーズ量1×1014atom/cm2、加速エネルギ80KeVにて不純物領域4ab,4acにリンが注入されてソース領域およびドレイン領域となる不純物領域4ad,4aeが形成される。このようして、不純物領域4ad,4aeが形成されることで残された不純物領域4acが、ソース領域およびドレイン領域の不純物濃度よりも低く、ゲート電極6aと平面的にオーバラップするGOLD領域となる。
Next, using the
その後、前述した図11〜図13に示す工程と同様の工程を経て、図24に示すように、GOLD構造の薄膜トランジスタが形成される。このようにして形成されたGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ドレイン側だけにゲート電極6aと平面的にオーバラップするGOLD領域42を備え、ソース側ではゲート電極6aと平面的にオーバラップするGOLD領域を備えていない。
Thereafter, through a process similar to the process shown in FIGS. 11 to 13, the thin film transistor having the GOLD structure is formed as shown in FIG. The thin film transistor having the GOLD structure formed as described above includes a
次に、上述した薄膜トランジスタについて、ソース・ドレイン耐圧を測定した結果について説明する。測定には、ゲート幅を10μm、実効ゲート長を5μm、ドレイン側のGOLD領域42のオーバラップ長G2を1.5μm、チャネル長方向のゲート電極6aの幅を6.5μmとした薄膜トランジスタを用いた。
Next, the results of measuring the source / drain breakdown voltage of the above-described thin film transistor will be described. For the measurement, a thin film transistor having a gate width of 10 μm, an effective gate length of 5 μm, an overlap length G2 of the drain
一方、比較のために、ドレイン側のGOLD領域のオーバラップ長と、ソース側のGOLD領域のオーバラップ長とが同じ長さである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタを用いて測定した。 On the other hand, for comparison, measurement was performed using a conventional GOLD structure thin film transistor in which the overlap length of the GOLD region on the drain side and the overlap length of the GOLD region on the source side were the same.
図25に、ソース・ドレイン耐圧の測定結果を示す。なお、測定条件等は前述した条件と同様である。図25に示すように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタのソース・ドレイン耐圧は、実施の形態1に係るGOLD構造の薄膜トランジスタの耐圧とほとんど同じであり、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタと同レベルのソース・ドレイン耐圧を達成できることが確認された。 FIG. 25 shows the measurement results of the source / drain breakdown voltage. Measurement conditions and the like are the same as those described above. As shown in FIG. 25, the source / drain breakdown voltage of the GOLD structure thin film transistor according to the present embodiment is almost the same as the breakdown voltage of the GOLD structure thin film transistor according to the first embodiment, and is the same as the conventional GOLD structure thin film transistor. It was confirmed that a level of source / drain breakdown voltage could be achieved.
次に、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタと従来のGOLD構造の薄膜トランジスタのそれぞれの形状を実際に観察して寄生容量を見積もった。その結果、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ゲート電極6aとオーバラップするGOLD領域は、ドレイン側に位置するGOLD領域42だけであり、このGOLD領域42による寄生容量は、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタにおける寄生容量の約50%であることが見積もられ、寄生容量がさらに低減することがわかった。
Next, the parasitic capacitance was estimated by actually observing the shapes of the GOLD structure thin film transistor according to the present embodiment and the conventional GOLD structure thin film transistor. As a result, in the thin film transistor having the GOLD structure according to the present embodiment, the GOLD region overlapping the
このように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタと同レベルの耐圧を確保しながら、寄生容量をさらに低減できることが確認された。 As described above, it was confirmed that the parasitic capacitance can be further reduced in the thin film transistor having the GOLD structure according to this embodiment while ensuring the same breakdown voltage as that of the conventional thin film transistor having the GOLD structure.
実施の形態4
実施の形態3では、薄膜トランジスタとしてnチャネル型薄膜トランジスタを例に挙げて説明したが、ガラス基板上では、同時にpチャネル型薄膜トランジスタも形成される。ここでは、pチャネル型薄膜トランジスタの製造方法のうち主な工程を挙げて説明する。
In
まず、前述した図4に示す工程の後、図26に示すように、所定の写真製版を行なうことによりレジストパターン65が形成される。そのレジストパターン65をマスクとして、たとえばドーズ量5×1013atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて多結晶シリコン膜にボロンが注入されて不純物領域4ab,4acが形成される。この注入量がGOLD領域における注入量になる。不純物領域4abと不純物領域4acとの間にはチャネルとなる不純物領域4aaが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターンが65が除去される。
First, after the process shown in FIG. 4 described above, as shown in FIG. 26, a predetermined photoengraving is performed to form a resist
その後、前述した図7から図9に示す工程と同様の工程を経て、図27に示すように、ゲート電極6aが形成される。次に、ゲート電極6aをマスクとして、たとえばドーズ量1×1015atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて不純物領域4ab,4acにボロンが注入されてソース領域およびドレイン領域となる不純物領域4ad,4aeが形成される。
Thereafter, through the same steps as those shown in FIGS. 7 to 9, the
このようして、不純物領域4ad,4aeが形成されることでドレイン側に残された不純物領域4acが、ソース領域およびドレイン領域の不純物濃度よりも低く、ゲート電極6aと平面的にオーバラップするGOLD領域となる。
In this way, the impurity region 4ac left on the drain side by forming the impurity regions 4ad, 4ae is lower than the impurity concentration of the source region and the drain region and overlaps the
その後、前述した図11〜図13に示す工程と同様の工程を経て、図28に示すように、pチャネル型のGOLD構造の薄膜トランジスタが形成される。 Thereafter, through the same steps as those shown in FIGS. 11 to 13, the p-channel type GOLD thin film transistor is formed as shown in FIG.
次に、上述した薄膜トランジスタについて、ソース・ドレイン耐圧を測定した結果について説明する。測定には、ゲート幅を20μm、実効ゲート長を5μm、ドレイン側のGOLD領域42のオーバラップ長G2を1.5μm、チャネル長方向のゲート電極6aの幅を6.5μmとした薄膜トランジスタを用いた。
Next, the results of measuring the source / drain breakdown voltage of the above-described thin film transistor will be described. For the measurement, a thin film transistor having a gate width of 20 μm, an effective gate length of 5 μm, an overlap length G2 of the drain-
一方、比較のために、ドレイン側のGOLD領域のオーバラップ長と、ソース側のGOLD領域のオーバラップ長とが同じ長さである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタを用いて測定した。 On the other hand, for comparison, measurement was performed using a conventional GOLD structure thin film transistor in which the overlap length of the GOLD region on the drain side and the overlap length of the GOLD region on the source side were the same.
図29に、ソース・ドレイン耐圧の測定結果を示す。なお、測定条件等は前述した条件と同様である。図29に示すように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタのソース・ドレイン耐圧は、実施の形態2に係るGOLD構造の薄膜トランジスタの耐圧とほとんど同じであり、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタと同レベルのソース・ドレイン耐圧を達成できることが確認された。 FIG. 29 shows the measurement results of the source / drain breakdown voltage. Measurement conditions and the like are the same as those described above. As shown in FIG. 29, the source / drain breakdown voltage of the GOLD structure thin film transistor according to the present embodiment is almost the same as the breakdown voltage of the GOLD structure thin film transistor according to the second embodiment, and is the same as that of the conventional GOLD structure thin film transistor. It was confirmed that a level of source / drain breakdown voltage could be achieved.
次に、実施の形態4に係るGOLD構造の薄膜トランジスタと従来のGOLD構造の薄膜トランジスタのそれぞれの形状を実際に観察して寄生容量を見積もった。その結果、実施の形態4に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ゲート電極6aとオーバラップするGOLD領域は、ドレイン側に位置するGOLD領域42だけであり、このGOLD領域42による寄生容量は、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタにおける寄生容量の約50%であることが見積もられ、寄生容量がさらに低減することがわかった。
Next, the parasitic capacitance was estimated by actually observing the shapes of the GOLD structure thin film transistor according to the fourth embodiment and the conventional GOLD structure thin film transistor. As a result, in the thin film transistor having the GOLD structure according to the fourth embodiment, the GOLD region overlapping the
このように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタと同レベルの耐圧を確保しながら、寄生容量をさらに低減できることが確認された。 As described above, it was confirmed that the parasitic capacitance can be further reduced in the thin film transistor having the GOLD structure according to this embodiment while ensuring the same breakdown voltage as that of the conventional thin film transistor having the GOLD structure.
実施の形態5
ここでは、GOLD領域とLDD領域の双方を備えた薄膜トランジスタを例に挙げる。まず、その製造方法について説明する。図30に示すゲート絶縁膜5を形成し、薄膜トランジスタのしきい値を制御するための所定の不純物を注入する工程までは、前述した図4に示す工程までと同様である。
Here, a thin film transistor provided with both a GOLD region and an LDD region is taken as an example. First, the manufacturing method will be described. The steps up to forming the
次に、図31に示すように、所定の写真製版を行なうことによりレジストパターン62が形成される。次に、レジストパターン62をマスクとして、たとえばドーズ量1×1013atom/cm2、加速エネルギ80KeVにて多結晶シリコン膜にリンが注入されて不純物領域4ab,4acが形成される。この注入量がGOLD領域における注入量になる。不純物領域4abと不純物領域4acとの間にはチャネルとなる不純物領域4aaが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターンが62が除去される。
Next, as shown in FIG. 31, a resist
その後、前述した図7〜図9に示す工程と同様の工程を経て、図32に示すように、ゲート絶縁膜5上にゲート電極6aが形成される。このとき、ゲート電極6aを形成するためのレジストパターン66は、チャネルとなる不純物領域4aaを挟んで位置する不純物領域4ab、4acと平面的にオーバラップし、不純物領域4acと平面的にオーバラップする長さが、不純物領域4abと平面的にオーバラップする長さよりも長くなるように形成される。
Thereafter, the
なお、ウエットエッチングを施すことで、ゲート電極となるクロム膜の側面にはエッチングが施されることになるが、そのエッチングされる量はオーバエッチングを施す時間によって制御することができる。 Note that, by performing wet etching, etching is performed on the side surface of the chromium film serving as the gate electrode, but the etching amount can be controlled by the time for performing overetching.
レジストパターン66を残した状態で、このレジストパターン66をマスクとして、たとえばドーズ量1×1014atom/cm2、加速エネルギ80KeVにて不純物領域4ab,4acにリンが注入されてソース領域およびドレイン領域となる不純物領域4ad,4aeが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターンが66が除去される。
With the resist
このようして、不純物領域4ad,4aeが形成されることで残された不純物領域4abでは、ゲート電極6aと平面的にオーバラップする不純物領域の部分(部分A)と、ゲート電極とはオーバラップしない不純物領域の部分(部分B)がある。
Thus, in the impurity region 4ab left after the formation of the impurity regions 4ad and 4ae, the portion of the impurity region (part A) that overlaps the
ここで、あらためて部分Aを不純物領域4abとし、部分Bを不純物領域4afとすると、不純物領域4abがGOLD領域41となり、不純物領域4afがLDD領域43となる。また、残された不純物領域4acについても、同様にして、不純物領域4acがGOLD領域42となり、不純物領域4agがLDD領域44となる。そして、ドレイン側に位置するGOLD領域42のチャネル長方向の長さG2は、ソース側に位置するGOLD領域41のチャネル長方向の長さG1よりも長く設定されている。
Here, if the part A is the impurity region 4ab and the part B is the impurity region 4af, the impurity region 4ab becomes the
その後、前述した図11〜図13に示す工程と同様の工程を経て、図33に示すように、LDD構造を有するGOLD構造の薄膜トランジスタが形成される。 Thereafter, through a process similar to the process shown in FIGS. 11 to 13 described above, a thin film transistor having a GOLD structure having an LDD structure is formed as shown in FIG.
このようにして形成されたGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ドレイン側に位置するGOLD領域42のチャネル長方向の長さG2が、ソース側に位置するGOLD領域41のチャネル長方向の長さG1よりも長く設定されている。さらに、そのGOLD領域41とソース領域45との間にLDD領域43が形成され、GOLD領域42とドレイン領域46との間にLDD領域44が形成されている。
In the thin film transistor having the GOLD structure formed as described above, the length G2 of the
次に、上述した薄膜トランジスタについて、ソース・ドレイン耐圧を測定した結果について説明する。測定には、ゲート幅を10μm、実効ゲート長を5μm、ドレイン側のGOLD領域42のオーバラップ長G2を1.5μm、ドレイン側のLDD領域44のチャネル長方向の長さL2を0.3μm、ソース側のGOLD領域41のオーバラップ長G1を0.5μm、ソース側のLLD領域43のチャネル長方向の長さL1を0.3μm、チャネル長方向のゲート電極6aの幅を7μmとした薄膜トランジスタを用いた。
Next, the results of measuring the source / drain breakdown voltage of the above-described thin film transistor will be described. For the measurement, the gate width is 10 μm, the effective gate length is 5 μm, the overlap length G2 of the drain-
一方、比較のために、ドレイン側のGOLD領域のオーバラップ長と、ソース側のGOLD領域のオーバラップ長とが同じ長さである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタを用いて測定した。また、実施の形態1において説明した薄膜トランジスタについても測定した。
On the other hand, for comparison, measurement was performed using a conventional GOLD structure thin film transistor in which the overlap length of the GOLD region on the drain side and the overlap length of the GOLD region on the source side were the same. In addition, the thin film transistor described in
図34に、ソース・ドレイン耐圧の測定結果を示す。なお、測定条件等は前述した条件と同様である。図34に示すように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタのソース・ドレイン耐圧は、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタの耐圧および実施の形態1に係る薄膜トランジスタの耐圧よりも高く、耐圧を向上することができることが確認された。 FIG. 34 shows the measurement results of the source / drain breakdown voltage. Measurement conditions and the like are the same as those described above. As shown in FIG. 34, the source / drain breakdown voltage of the thin film transistor having the GOLD structure according to the present embodiment is higher than the breakdown voltage of the conventional thin film transistor having the GOLD structure and the breakdown voltage of the thin film transistor according to the first embodiment. It was confirmed that it was possible.
次に、実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタ、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタおよび実施の形態1に係る薄膜トランジスタのそれぞれの形状を実際に観察して寄生容量を見積もった。その結果、実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ゲート電極6aとのオーバラップ長が異なるGOLD領域41,42による寄生容量は、ゲート電極とのオーバラップ長が同じである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタにおける寄生容量よりも低く、また、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの寄生容量と同レベルであることが見積もられた。
Next, the parasitic capacitance was estimated by actually observing the shapes of the thin film transistor having the GOLD structure according to the embodiment, the conventional thin film transistor having the GOLD structure, and the thin film transistor according to the first embodiment. As a result, in the thin film transistor having the GOLD structure according to the embodiment, the parasitic capacitance due to the
このように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタの耐圧より高い耐圧を確保することができるとともに、寄生容量も大幅に低減できることが確認された。 Thus, it was confirmed that the withstand voltage higher than the withstand voltage of the conventional GOLD structure thin film transistor can be secured and the parasitic capacitance can be greatly reduced in the thin film transistor with the GOLD structure according to the present embodiment.
実施の形態6
実施の形態5では、薄膜トランジスタとしてnチャネル型薄膜トランジスタを例に挙げて説明したが、ガラス基板上では、同時にpチャネル型薄膜トランジスタも形成される。ここでは、pチャネル型薄膜トランジスタの製造方法のうち主な工程を挙げて説明する。
In
まず、図4に示す工程の後、図35に示すように、所定の写真製版を行なうことによりレジストパターン62が形成される。次に、レジストパターン62をマスクとして、たとえばドーズ量5×1013atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて多結晶シリコン膜にボロンが注入されて不純物領域4ab,4acが形成される。この注入量がGOLD領域における注入量になる。不純物領域4abと不純物領域4acとの間にはチャネルとなる不純物領域4aaが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターンが62が除去される。
First, after the step shown in FIG. 4, as shown in FIG. 35, a resist
その後、前述した図7〜図9に示す工程と同様の工程を経て、図36に示すように、ゲート絶縁膜5上にゲート電極6aが形成される。このとき、ゲート電極6aを形成するためのレジストパターン66は、チャネルとなる不純物領域4aaを挟んで位置する不純物領域4ab、4acと平面的にオーバラップし、不純物領域4acと平面的にオーバラップする長さが、不純物領域4abと平面的にオーバラップする長さよりも長くなるように形成される。
Thereafter, through the same steps as those shown in FIGS. 7 to 9, the
なお、ウエットエッチングを施すことで、ゲート電極となるクロム膜の側面にはエッチングが施されることになるが、そのエッチングされる量はオーバエッチングを施す時間によって制御することができる。 Note that, by performing wet etching, etching is performed on the side surface of the chromium film serving as the gate electrode, but the etching amount can be controlled by the time for performing overetching.
レジストパターン66を残した状態で、このレジストパターン66をマスクとして、たとえばドーズ量1×1015atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて不純物領域4ab,4acにボロンが注入されてソース領域およびドレイン領域となる不純物領域4ad,4aeが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターン66が除去される。
With the resist
このようして、不純物領域4ad,4aeが形成されることで残された不純物領域4abでは、ゲート電極6aと平面的にオーバラップする不純物領域の部分(部分A)と、ゲート電極とはオーバラップしない不純物領域の部分(部分B)がある。
Thus, in the impurity region 4ab left after the formation of the impurity regions 4ad and 4ae, the portion of the impurity region (part A) that overlaps the
ここで、あらためて部分Aを不純物領域4abとし、部分Bを不純物領域4afとすると、不純物領域4abがGOLD領域41となり、不純物領域4afがLDD領域43となる。また、残された不純物領域4acについても、同様にして、不純物領域4acがGOLD領域42となり、不純物領域4agがLDD領域44となる。そして、ドレイン側に位置するGOLD領域42のチャネル長方向の長さG2は、ソース側に位置するGOLD領域41のチャネル長方向の長さG1よりも長く設定されている。
Here, if the part A is the impurity region 4ab and the part B is the impurity region 4af, the impurity region 4ab becomes the
その後、前述した図11〜図13に示す工程と同様の工程を経て、図37に示すように、LDD構造を有するGOLD構造の薄膜トランジスタが形成される。 Thereafter, through a process similar to the process shown in FIGS. 11 to 13 described above, a thin film transistor having a GOLD structure having an LDD structure is formed as shown in FIG.
このようにして形成されたGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ドレイン側に位置するGOLD領域42のチャネル長方向の長さG2が、ソース側に位置するGOLD領域41のチャネル長方向の長さG1よりも長く設定されている。さらに、そのGOLD領域41とソース領域45との間にLDD領域43が形成され、GOLD領域42とドレイン領域46との間にLDD領域44が形成されている。
In the thin film transistor having the GOLD structure formed as described above, the length G2 of the
次に、上述した薄膜トランジスタについて、ソース・ドレイン耐圧を測定した結果について説明する。測定には、ゲート幅を20μm、実効ゲート長を5μm、ドレイン側のGOLD領域42のオーバラップ長G2を1.5μm、ドレイン側のLDD領域44のチャネル長方向の長さL2を0.3μm、ソース側のGOLD領域41のオーバラップ長G1を0.5μm、ソース側のLLD領域43のチャネル長方向の長さL1を0.3μm、チャネル長方向のゲート電極6aの幅を7μmとした薄膜トランジスタを用いた。
Next, the results of measuring the source / drain breakdown voltage of the above-described thin film transistor will be described. In the measurement, the gate width is 20 μm, the effective gate length is 5 μm, the overlap length G2 of the drain
一方、比較のために、ドレイン側のGOLD領域のオーバラップ長と、ソース側のGOLD領域のオーバラップ長とが同じ長さである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタを用いて測定した。また、実施の形態2において説明した薄膜トランジスタについても測定した。
On the other hand, for comparison, measurement was performed using a conventional GOLD structure thin film transistor in which the overlap length of the GOLD region on the drain side and the overlap length of the GOLD region on the source side were the same. In addition, the thin film transistor described in
図38に、ソース・ドレイン耐圧の測定結果を示す。なお、測定条件等は前述した条件と同様である。図38に示すように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタのソース・ドレイン耐圧は、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタの耐圧および実施の形態2に係る薄膜トランジスタの耐圧よりも高く、耐圧を向上することができることが確認された。 FIG. 38 shows the measurement results of the source / drain breakdown voltage. Measurement conditions and the like are the same as those described above. As shown in FIG. 38, the source / drain breakdown voltage of the thin film transistor having the GOLD structure according to the present embodiment is higher than the breakdown voltage of the conventional thin film transistor having the GOLD structure and the breakdown voltage of the thin film transistor according to the second embodiment. It was confirmed that it was possible.
次に、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタ、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタおよび実施の形態2に係る薄膜トランジスタのそれぞれの形状を実際に観察して寄生容量を見積もった。その結果、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ゲート電極6aとのオーバラップ長が異なるGOLD領域41,42による寄生容量は、ゲート電極とのオーバラップ長が同じである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタにおける寄生容量よりも低く、また、実施の形態2に係る薄膜トランジスタの寄生容量と同レベルであることが見積もられた。
Next, the parasitic capacitance was estimated by actually observing the shapes of the GOLD structure thin film transistor according to the present embodiment, the conventional GOLD structure thin film transistor, and the thin film transistor according to the second embodiment. As a result, in the thin film transistor having the GOLD structure according to the present embodiment, the parasitic capacitance due to the
このように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタの耐圧よりも高い耐圧を確保することができるとともに、寄生容量も大幅に低減できることが確認された。 Thus, it was confirmed that the withstand voltage higher than the withstand voltage of the conventional thin film transistor with the GOLD structure can be secured and the parasitic capacitance can be greatly reduced in the thin film transistor with the GOLD structure according to the present embodiment.
実施の形態7
ここでは、GOLD領域とLDD領域の双方を備えた薄膜トランジスタの他の例を挙げる。まず、その製造方法について説明する。図39に示すゲート絶縁膜5を形成し、薄膜トランジスタのしきい値を制御するための所定の不純物を注入する工程までは、前述した図4に示す工程までと同様である。
Here, another example of a thin film transistor having both a GOLD region and an LDD region will be described. First, the manufacturing method will be described. The steps up to forming the
次に、図40に示すように、所定の写真製版を行なうことによりレジストパターン62が形成される。次に、レジストパターン62をマスクとして、たとえばドーズ量1×1013atom/cm2、加速エネルギ80KeVにて多結晶シリコン膜4aにリンが注入されて不純物領域4ab,4acが形成される。この注入量がGOLD領域における注入量になる。不純物領域4abと不純物領域4acとの間にはチャネルとなる不純物領域4aaが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターンが62が除去される。
Next, as shown in FIG. 40, a resist
その後、前述した図7〜図9に示す工程と同様の工程を経て、図41に示すように、ゲート絶縁膜5上にゲート電極6aが形成される。このとき、ゲート電極6aを形成するためのレジストパターン66は、チャネルとなる不純物領域4aaを挟んで位置する不純物領域4ab、4acのうち、一方の不純物領域4acと平面的にオーバラップするように形成されている。
Thereafter, the
なお、ウエットエッチングを施すことで、ゲート電極となるクロム膜の側面にはエッチングが施されることになるが、そのエッチングされる量はオーバエッチングを施す時間によって制御することができる。 Note that, by performing wet etching, etching is performed on the side surface of the chromium film serving as the gate electrode, but the etching amount can be controlled by the time for performing overetching.
レジストパターン66を残した状態で、このレジストパターン66をマスクとして、たとえばドーズ量1×1014atom/cm2、加速エネルギ80KeVにて不純物領域4ab,4acにリンが注入されてソース領域およびドレイン領域となる不純物領域4ad,4aeが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターンが66が除去される。
With the resist
このようして、不純物領域4ad,4aeが形成されることで残された不純物領域4acでは、ゲート電極6aと平面的にオーバラップする不純物領域の部分(部分A)と、ゲート電極とはオーバラップしない不純物領域の部分(部分B)がある。
In this way, in the impurity region 4ac left by the formation of the impurity regions 4ad and 4ae, the portion of the impurity region (part A) that overlaps the
ここで、あらためて部分Aを不純物領域4acとし、部分Bを不純物領域4agとすると、不純物領域4acがGOLD領域42となり、不純物領域4agがLDD領域44となる。ソース側にはGOLD領域は形成されない。
Here, if the part A is the impurity region 4ac and the part B is the impurity region 4ag, the impurity region 4ac becomes the
その後、前述した図11〜図13に示す工程と同様の工程を経て、図42に示すように、GOLD構造の薄膜トランジスタが形成される。 Thereafter, through a process similar to the process shown in FIGS. 11 to 13 described above, a thin film transistor having a GOLD structure is formed as shown in FIG.
このようにして形成されたGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ドレイン側にGOLD領域42とLDD領域44が形成され、ソース側には形成されていない。
In the thin film transistor having the GOLD structure formed as described above, the
次に、上述した薄膜トランジスタについて、ソース・ドレイン耐圧を測定した結果について説明する。測定には、ゲート幅を10μm、実効ゲート長を5μm、ドレイン側のGOLD領域42のオーバラップ長G2を1.5μm、ドレイン側のLDD領域44のチャネル長方向の長さL2を0.3μm、チャネル長方向のゲート電極6aの幅を6.5μmとした薄膜トランジスタを用いた。
Next, the results of measuring the source / drain breakdown voltage of the above-described thin film transistor will be described. For the measurement, the gate width is 10 μm, the effective gate length is 5 μm, the overlap length G2 of the drain-
一方、比較のために、ドレイン側のGOLD領域のオーバラップ長と、ソース側のGOLD領域のオーバラップ長とが同じ長さである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタを用いて測定した。また、実施の形態1において説明した薄膜トランジスタについても測定した。
On the other hand, for comparison, measurement was performed using a conventional GOLD structure thin film transistor in which the overlap length of the GOLD region on the drain side and the overlap length of the GOLD region on the source side were the same. In addition, the thin film transistor described in
図43に、ソース・ドレイン耐圧の測定結果を示す。なお、測定条件等は前述した条件と同様である。図43に示すように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタのソース・ドレイン耐圧は、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタの耐圧および実施の形態1に係る薄膜トランジスタの耐圧よりも高く、耐圧を向上することができることが確認された。 FIG. 43 shows the measurement results of the source / drain breakdown voltage. Measurement conditions and the like are the same as those described above. As shown in FIG. 43, the source / drain breakdown voltage of the thin film transistor having the GOLD structure according to the present embodiment is higher than the breakdown voltage of the conventional thin film transistor having the GOLD structure and the breakdown voltage of the thin film transistor according to the first embodiment. It was confirmed that it was possible.
次に、実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタ、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタおよび実施の形態1に係る薄膜トランジスタのそれぞれの形状を実際に観察して寄生容量を見積もった。その結果、実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ゲート電極6aとオーバラップするGOLD領域がドレイン側にだけ形成され、ソース側に形成されていないために、GOLD領域42による寄生容量は、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタにおける寄生容量の約50%にまで低減することが見積もられた。また、実施の形態1に係る薄膜トランジスタと比べると、ソース側にGOLD領域が形成されていないことで、寄生容量をさらに低減できることが見積もられた。
Next, the parasitic capacitance was estimated by actually observing the shapes of the thin film transistor having the GOLD structure according to the embodiment, the conventional thin film transistor having the GOLD structure, and the thin film transistor according to the first embodiment. As a result, in the thin film transistor having the GOLD structure according to the embodiment, the GOLD region overlapping the
このように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタの耐圧よりも高い耐圧を確保することができるとともに、寄生容量もさらに低減できることが確認された。 Thus, it was confirmed that the withstand voltage higher than the withstand voltage of the conventional thin film transistor with the GOLD structure can be secured and the parasitic capacitance can be further reduced in the thin film transistor with the GOLD structure according to the present embodiment.
実施の形態8
実施の形態7では、薄膜トランジスタとしてnチャネル型薄膜トランジスタを例に挙げて説明したが、ガラス基板上では、同時にpチャネル型薄膜トランジスタも形成される。ここでは、pチャネル型薄膜トランジスタの製造方法のうち主な工程を挙げて説明する。
Embodiment 8
In
まず、図4に示す工程の後、図44に示すように、所定の写真製版を行なうことによりレジストパターン62が形成される。次に、レジストパターン62をマスクとして、たとえばドーズ量5×1013atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて多結晶シリコン膜4aにボロンが注入されて不純物領域4ab,4acが形成される。この注入量がGOLD領域における注入量になる。不純物領域4abと不純物領域4acとの間にはチャネルとなる不純物領域4aaが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターンが62が除去される。
First, after the process shown in FIG. 4, as shown in FIG. 44, a resist
その後、前述した図7〜図9に示す工程と同様の工程を経て、図45に示すように、ゲート絶縁膜5上にゲート電極6aが形成される。このとき、ゲート電極6aを形成するためのレジストパターン66は、チャネルとなる不純物領域4aaを挟んで位置する不純物領域4ab、4acのうち、一方の不純物領域4acと平面的にオーバラップするように形成されている。
Thereafter, through the same steps as those shown in FIGS. 7 to 9, the
なお、ウエットエッチングを施すことで、ゲート電極となるクロム膜の側面にはエッチングが施されることになるが、そのエッチングされる量はオーバエッチングを施す時間によって制御することができる。 Note that, by performing wet etching, etching is performed on the side surface of the chromium film serving as the gate electrode, but the etching amount can be controlled by the time for performing overetching.
レジストパターン66を残した状態で、このレジストパターン66をマスクとして、たとえばドーズ量1×1015atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて不純物領域4ab,4acにボロンが注入されてソース領域およびドレイン領域となる不純物領域4ad,4aeが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターンが66が除去される。
With the resist
このようして、不純物領域4ad,4aeが形成されることで残された不純物領域4acでは、ゲート電極6aと平面的にオーバラップする不純物領域の部分(部分A)と、ゲート電極とはオーバラップしない不純物領域の部分(部分B)がある。
In this way, in the impurity region 4ac left by the formation of the impurity regions 4ad and 4ae, the portion of the impurity region (part A) that overlaps the
ここで、あらためて部分Aを不純物領域4acとし、部分Bを不純物領域4agとすると、不純物領域4acがGOLD領域42となり、不純物領域4agがLDD領域44となる。ソース側にはGOLD領域は形成されない。
Here, if the part A is the impurity region 4ac and the part B is the impurity region 4ag, the impurity region 4ac becomes the
その後、前述した図11〜図13に示す工程と同様の工程を経て、図46に示すように、GOLD構造の薄膜トランジスタが形成される。 Thereafter, through a process similar to the process shown in FIGS. 11 to 13 described above, a thin film transistor having a GOLD structure is formed as shown in FIG.
次に、上述した薄膜トランジスタについて、ソース・ドレイン耐圧を測定した結果について説明する。測定には、ゲート幅を20μm、実効ゲート長を5μm、ドレイン側のGOLD領域42のオーバラップ長G2を1.5μm、ドレイン側のLDD領域44のチャネル長方向の長さL2を0.3μm、チャネル長方向のゲート電極6aの幅を6.5μmとした薄膜トランジスタを用いた。
Next, the results of measuring the source / drain breakdown voltage of the above-described thin film transistor will be described. In the measurement, the gate width is 20 μm, the effective gate length is 5 μm, the overlap length G2 of the drain
一方、比較のために、ドレイン側のGOLD領域のオーバラップ長と、ソース側のGOLD領域のオーバラップ長とが同じ長さである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタを用いて測定した。また、実施の形態2において説明した薄膜トランジスタについても測定した。
On the other hand, for comparison, measurement was performed using a conventional GOLD structure thin film transistor in which the overlap length of the GOLD region on the drain side and the overlap length of the GOLD region on the source side were the same. In addition, the thin film transistor described in
図47に、ソース・ドレイン耐圧の測定結果を示す。なお、測定条件等は前述した条件と同様である。図47に示すように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタのソース・ドレイン耐圧は、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタの耐圧および実施の形態2に係る薄膜トランジスタの耐圧よりも高く、耐圧を向上することができることが確認された。 FIG. 47 shows the measurement results of the source / drain breakdown voltage. Measurement conditions and the like are the same as those described above. As shown in FIG. 47, the source / drain breakdown voltage of the thin film transistor having the GOLD structure according to the present embodiment is higher than the breakdown voltage of the conventional thin film transistor having the GOLD structure and the breakdown voltage of the thin film transistor according to the second embodiment. It was confirmed that it was possible.
次に、実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタ、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタおよび実施の形態7に係る薄膜トランジスタのそれぞれの形状を実際に観察して寄生容量を見積もった。その結果、実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ゲート電極6aとオーバラップするGOLD領域がドレイン側にだけ形成され、ソース側に形成されていないために、GOLD領域42による寄生容量は、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタにおける寄生容量の約50%にまで低減することが見積もられた。また、実施の形態2に係る薄膜トランジスタの寄生容量と比べても低減できることが見積もられた。
Next, the parasitic capacitance was estimated by actually observing the shapes of the thin film transistor having the GOLD structure according to the embodiment, the conventional thin film transistor having the GOLD structure, and the thin film transistor according to the seventh embodiment. As a result, in the thin film transistor having the GOLD structure according to the embodiment, the GOLD region overlapping the
このように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタの耐圧よりも高い耐圧を確保することができるとともに、寄生容量もさらに低減できることが確認された。 Thus, it was confirmed that the withstand voltage higher than the withstand voltage of the conventional thin film transistor with the GOLD structure can be secured and the parasitic capacitance can be further reduced in the thin film transistor with the GOLD structure according to the present embodiment.
実施の形態9
ここでは、GOLD領域とLDD領域の双方を備えた薄膜トランジスタの他の例を挙げる。まず、その製造方法について説明する。図48に示すゲート絶縁膜5を形成し、薄膜トランジスタのしきい値を制御するための所定の不純物を注入する工程までは、前述した図4に示す工程までと同様である。
Embodiment 9
Here, another example of a thin film transistor having both a GOLD region and an LDD region will be described. First, the manufacturing method will be described. The steps up to forming the
次に、図49に示すように、所定の写真製版を行なうことによりレジストパターン62が形成される。次に、レジストパターン62をマスクとして、たとえばドーズ量1×1013atom/cm2、加速エネルギ80KeVにて多結晶シリコン膜にリンが注入されて不純物領域4ab,4acが形成される。この注入量がGOLD領域における注入量になる。不純物領域4abと不純物領域4acとの間にはチャネルとなる不純物領域4aaが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターンが62が除去される。
Next, as shown in FIG. 49, a resist
その後、前述した図7〜図9に示す工程と同様の工程を経て、図50に示すように、ゲート絶縁膜5上にゲート電極6aが形成される。このとき、ゲート電極6aを形成するためのレジストパターン66は、不純物領域4ab,4acと平面的にオーバラップするように形成され、特に、レジストパターン66とドレイン側に位置する不純物領域4acとのチャネル長方向の重なり長さが、レジストパターン66とソース側に位置する不純物領域4abとのチャネル長方向の重なり長さよりも長くなるように形成される。
Thereafter, through the same steps as those shown in FIGS. 7 to 9, the
なお、ウエットエッチングを施すことで、ゲート電極となるクロム膜の側面にはエッチングが施されることになるが、そのエッチングされる量はオーバエッチングを施す時間によって制御することができる。 Note that, by performing wet etching, etching is performed on the side surface of the chromium film serving as the gate electrode, but the etching amount can be controlled by the time for performing overetching.
レジストパターン66を残した状態で、このレジストパターン66をマスクとして、たとえばドーズ量1×1014atom/cm2、加速エネルギ80KeVにて不純物領域4ab,4acにリンが注入されてソース領域およびドレイン領域となる不純物領域4ad,4aeが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターン66が除去される。
With the resist
次に、図51に示すように、ゲート電極6aをマスクとして、たとえばドーズ量1×1013atom/cm2、加速エネルギ80KeVにて不純物領域4ab,4acにリンが注入されてLDD領域となる不純物領域4af,4agが形成される。
Next, as shown in FIG. 51, using
これにより、ソース側では不純物領域4abがGOLD領域41となり、不純物領域4afがLDD領域43となる。また、ドレイン側では不純物領域4acがGOLD領域42となり、不純物領域4agがLDD領域44となる。そして、ドレイン側に位置するGOLD領域42のチャネル長方向の長さG2は、ソース側に位置するGOLD領域41のチャネル長方向の長さG1よりも長く設定されている。
Thereby, the impurity region 4ab becomes the
その後、前述した図11〜図13に示す工程と同様の工程を経て、図52に示すように、GOLD構造の薄膜トランジスタが形成される。 Thereafter, through a process similar to the process shown in FIGS. 11 to 13 described above, a thin film transistor having a GOLD structure is formed as shown in FIG.
このようにして形成されたGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ドレイン側に位置するGOLD領域42のチャネル長方向の長さG2が、ソース側に位置するGOLD領域41のチャネル長方向の長さG1よりも長く設定されている。さらに、そのGOLD領域41とソース領域45との間にLDD領域43が形成され、GOLD領域42とドレイン領域46との間にLDD領域44が形成されている。
In the thin film transistor having the GOLD structure formed as described above, the length G2 of the
次に、上述した薄膜トランジスタについて、ソース・ドレイン耐圧を測定した結果について説明する。測定には、ゲート幅を10μm、実効ゲート長を5μm、ドレイン側のGOLD領域42のオーバラップ長G2を1.5μm、ドレイン側のLDD領域44のチャネル長方向の長さL2を0.3μm、ソース側のGOLD領域41のオーバラップ長G1を0.5μm、ソース側のLLD領域43のチャネル長方向の長さL1を0.3μm、チャネル長方向のゲート電極6aの幅を7μmとした薄膜トランジスタを用いた。
Next, the results of measuring the source / drain breakdown voltage of the above-described thin film transistor will be described. For the measurement, the gate width is 10 μm, the effective gate length is 5 μm, the overlap length G2 of the drain-
一方、比較のために、ドレイン側のGOLD領域のオーバラップ長と、ソース側のGOLD領域のオーバラップ長とが同じ長さである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタを用いて測定した。また、実施の形態1において説明した薄膜トランジスタについても測定した。
On the other hand, for comparison, measurement was performed using a conventional GOLD structure thin film transistor in which the overlap length of the GOLD region on the drain side and the overlap length of the GOLD region on the source side were the same. In addition, the thin film transistor described in
図53に、ソース・ドレイン耐圧の測定結果を示す。なお、測定条件等は前述した条件と同様である。図53に示すように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタのソース・ドレイン耐圧は、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタの耐圧よりも高いことが確認された。 FIG. 53 shows the measurement results of the source / drain breakdown voltage. Measurement conditions and the like are the same as those described above. As shown in FIG. 53, it was confirmed that the source / drain breakdown voltage of the GOLD structure thin film transistor according to this embodiment is higher than the breakdown voltage of the conventional GOLD structure thin film transistor.
また、実施の形態1に係る薄膜トランジスタとの比較では、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、LDD領域42,43が形成されていることで、ソース・ドレイン耐圧をより向上できることが確認された。
Further, in comparison with the thin film transistor according to the first embodiment, it is confirmed that the source / drain breakdown voltage can be further improved by forming the
次に、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタおよび従来のGOLD構造の薄膜トランジスタのそれぞれの形状を実際に観察して寄生容量を見積もった。その結果、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ゲート電極6aとのオーバラップ長が異なるGOLD領域41,42による寄生容量は、ゲート電極とのオーバラップ長が同じである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタにおける寄生容量よりも低いことが見積もられた。
Next, the parasitic capacitance was estimated by actually observing the shapes of the GOLD structure thin film transistor according to the present embodiment and the conventional GOLD structure thin film transistor. As a result, in the thin film transistor having the GOLD structure according to the present embodiment, the parasitic capacitance due to the
このように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタの耐圧よりも高い耐圧を確保することができるとともに、寄生容量もさらに低減できることが確認された。 Thus, it was confirmed that the withstand voltage higher than the withstand voltage of the conventional thin film transistor with the GOLD structure can be secured and the parasitic capacitance can be further reduced in the thin film transistor with the GOLD structure according to the present embodiment.
実施の形態10
実施の形態9では、薄膜トランジスタとしてnチャネル型薄膜トランジスタを例に挙げて説明した。ここでは、pチャネル型薄膜トランジスタの製造方法のうち主な工程を挙げて説明する。
Embodiment 10
In Embodiment 9, an n-channel thin film transistor is described as an example of a thin film transistor. Here, the main steps of the method for manufacturing a p-channel thin film transistor will be described.
まず、図4に示す工程の後、図54に示すように、所定の写真製版を行なうことによりレジストパターン62が形成される。
First, after the step shown in FIG. 4, as shown in FIG. 54, a resist
次に、レジストパターン62をマスクとして、たとえばドーズ量5×1013atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて多結晶シリコン膜にボロンが注入されて不純物領域4ab,4acが形成される。この注入量がGOLD領域における注入量になる。不純物領域4abと不純物領域4acとの間にはチャネルとなる不純物領域4aaが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターンが62が除去される。
Next, using the resist
その後、前述した図7〜図9に示す工程と同様の工程を経て、図55に示すように、ゲート絶縁膜5上にゲート電極6aが形成される。このとき、レジストパターン66は不純物領域4ab,4acと平面的にオーバラップするように形成され、特に、レジストパターン66とドレイン側に位置する不純物領域4acとのチャネル長方向の重なり長さが、レジストパターン66とソース側に位置する不純物領域4abとのチャネル長方向の重なり長さよりも長くなるように形成される。
Thereafter, through the same steps as those shown in FIGS. 7 to 9, the
なお、ウエットエッチングを施すことで、ゲート電極となるクロム膜の側面にはエッチングが施されることになるが、そのエッチングされる量はオーバエッチングを施す時間によって制御することができる。 Note that, by performing wet etching, etching is performed on the side surface of the chromium film serving as the gate electrode, but the etching amount can be controlled by the time for performing overetching.
レジストパターン66を残した状態で、このレジストパターン66をマスクとして、たとえばドーズ量1×1015atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて不純物領域4ab,4acにボロンを注入することにより、ソース領域およびドレイン領域となる不純物領域4ad,4aeが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターン66が除去される。
With the resist
次に、図56に示すように、ゲート電極6aをマスクとして、たとえばドーズ量5×1013atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて不純物領域4ab,4acにボロンが注入されてLDD領域となる不純物領域4af,4agが形成される。
Next, as shown in FIG. 56, using
これにより、ソース側では不純物領域4abがGOLD領域41となり、不純物領域4afがLDD領域43となる。また、ドレイン側では不純物領域4acがGOLD領域42となり、不純物領域4agがLDD領域44となる。そして、ドレイン側に位置するGOLD領域42のチャネル長方向の長さG2は、ソース側に位置するGOLD領域41のチャネル長方向の長さG1よりも長く設定されている。
Thereby, the impurity region 4ab becomes the
その後、前述した図11〜図13に示す工程と同様の工程を経て、図57に示すように、GOLD構造の薄膜トランジスタが形成される。 Thereafter, through a process similar to the process shown in FIGS. 11 to 13 described above, a thin film transistor having a GOLD structure is formed as shown in FIG.
このようにして形成されたGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ドレイン側に位置するGOLD領域42のチャネル長方向の長さG2が、ソース側に位置するGOLD領域41のチャネル長方向の長さG1よりも長く設定されている。さらに、そのGOLD領域41とソース領域45との間にLDD領域43が形成され、GOLD領域42とドレイン領域46との間にLDD領域44が形成されている。
In the thin film transistor having the GOLD structure formed as described above, the length G2 of the
次に、上述した薄膜トランジスタについて、ソース・ドレイン耐圧を測定した結果について説明する。測定には、ゲート幅を20μm、実効ゲート長を5μm、ドレイン側のGOLD領域42のオーバラップ長G2を1.5μm、ドレイン側のLDD領域44のチャネル長方向の長さL2を0.3μm、ソース側のGOLD領域41のオーバラップ長G1を0.5μm、ソース側のLLD領域43のチャネル長方向の長さL1を0.3μm、チャネル長方向のゲート電極6aの幅を7μmとした薄膜トランジスタを用いた。
Next, the results of measuring the source / drain breakdown voltage of the above-described thin film transistor will be described. In the measurement, the gate width is 20 μm, the effective gate length is 5 μm, the overlap length G2 of the drain
一方、比較のために、ドレイン側のGOLD領域のオーバラップ長と、ソース側のGOLD領域のオーバラップ長とが同じ長さである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタを用いて測定した。また、実施の形態2において説明した薄膜トランジスタについても測定した。
On the other hand, for comparison, measurement was performed using a conventional GOLD structure thin film transistor in which the overlap length of the GOLD region on the drain side and the overlap length of the GOLD region on the source side were the same. In addition, the thin film transistor described in
図58に、ソース・ドレイン耐圧の測定結果を示す。なお、測定条件等は前述した条件と同様である。図58に示すように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタのソース・ドレイン耐圧は、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタの耐圧よりも高いことが確認された。 FIG. 58 shows the measurement results of the source / drain breakdown voltage. Measurement conditions and the like are the same as those described above. As shown in FIG. 58, it was confirmed that the source / drain breakdown voltage of the GOLD structure thin film transistor according to this embodiment is higher than the breakdown voltage of the conventional GOLD structure thin film transistor.
また、実施の形態2に係る薄膜トランジスタとの比較では、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、LDD領域42,43が形成されていることで、ソース・ドレイン耐圧をより向上できることが確認された。
Further, in comparison with the thin film transistor according to the second embodiment, it is confirmed that the source / drain breakdown voltage can be further improved by forming the
次に、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタおよび従来のGOLD構造の薄膜トランジスタのそれぞれの形状を実際に観察して寄生容量を見積もった。その結果、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ゲート電極6aとのオーバラップ長が異なるGOLD領域41,42による寄生容量は、ゲート電極とのオーバラップ長が同じである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタにおける寄生容量よりも低いことが見積もられた。
Next, the parasitic capacitance was estimated by actually observing the shapes of the GOLD structure thin film transistor according to the present embodiment and the conventional GOLD structure thin film transistor. As a result, in the thin film transistor having the GOLD structure according to the present embodiment, the parasitic capacitance due to the
このように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタの耐圧よりも高い耐圧を確保することができるとともに、寄生容量もさらに低減できることが確認された。 Thus, it was confirmed that the withstand voltage higher than the withstand voltage of the conventional thin film transistor with the GOLD structure can be secured and the parasitic capacitance can be further reduced in the thin film transistor with the GOLD structure according to the present embodiment.
実施の形態11
ここでは、GOLD領域とLDD領域の双方を備えた薄膜トランジスタのさらに他の例を挙げる。まず、その製造方法について説明する。図59に示すゲート絶縁膜5を形成し、薄膜トランジスタのしきい値を制御するための所定の不純物を注入する工程までは、前述した図4に示す工程までと同様である。
Embodiment 11
Here, still another example of a thin film transistor having both a GOLD region and an LDD region will be given. First, the manufacturing method will be described. The steps up to forming the
次に、図60に示すように、所定の写真製版を行なうことによりレジストパターン62が形成される。次に、レジストパターン62をマスクとして、たとえばドーズ量1×1013atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて多結晶シリコン膜4aにリンが注入されて不純物領域4ab,4acが形成される。この注入量がGOLD領域における注入量になる。不純物領域4abと不純物領域4acとの間にはチャネルとなる不純物領域4aaが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターンが62が除去される。
Next, as shown in FIG. 60, a resist
その後、前述した図7〜図9に示す工程と同様の工程を経て、図61に示すように、ゲート絶縁膜5上にゲート電極6aが形成される。このとき、レジストパターン66は不純物領域4ab,4acのうち、ドレイン側に位置する不純物領域4acと平面的にオーバラップし、不純物領域4abとは平面的にオーバラップしないように形成される。
Thereafter, through the same steps as those shown in FIGS. 7 to 9, the
なお、ウエットエッチングを施すことで、ゲート電極となるクロム膜の側面にはエッチングが施されることになるが、そのエッチングされる量はオーバエッチングを施す時間によって制御することができる。 Note that, by performing wet etching, etching is performed on the side surface of the chromium film serving as the gate electrode, but the etching amount can be controlled by the time for performing overetching.
そのレジストパターン66を残した状態で、そのレジストパターン66をマスクとして、たとえばドーズ量1×1014atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて不純物領域4ab,4acにリンが注入されてソース領域およびドレイン領域となる不純物領域4ad,4aeが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターン66が除去される。
With the resist
次に、図62に示すように、ゲート電極6aをマスクとして、たとえばドーズ量1×1013atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて不純物領域4ab,4acにリンが注入されてLDD領域となる不純物領域4af,4agが形成される。
Next, as shown in FIG. 62, using
これにより、ソース側では、不純物領域4afがLDD領域43となり、GOLD領域は形成されない。また、ドレイン側では不純物領域4acがGOLD領域42となり、不純物領域4agがLDD領域44となる。
Thereby, on the source side, the impurity region 4af becomes the
その後、前述した図11〜図13に示す工程と同様の工程を経て、図63に示すように、GOLD構造の薄膜トランジスタが形成される。 Thereafter, through a process similar to the process shown in FIGS. 11 to 13 described above, a thin film transistor having a GOLD structure is formed as shown in FIG.
このようにして形成されたGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ドレイン側にGOLD領域42が形成され、ソース側にはGOLD領域は形成されない。ソース領域45とチャネル領域40との間にはLDD領域43が形成され、GOLD領域42とドレイン領域46との間にLDD領域44が形成されている。
In the thin film transistor having the GOLD structure formed as described above, the
次に、上述した薄膜トランジスタについて、ソース・ドレイン耐圧を測定した結果について説明する。測定には、ゲート幅を10μm、実効ゲート長を5μm、ドレイン側のGOLD領域42のオーバラップ長G2を1.5μm、ドレイン側のLDD領域44のチャネル長方向の長さL2を0.3μm、チャネル長方向のゲート電極6aの幅を6.5μmとした薄膜トランジスタを用いた。
Next, the results of measuring the source / drain breakdown voltage of the above-described thin film transistor will be described. For the measurement, the gate width is 10 μm, the effective gate length is 5 μm, the overlap length G2 of the drain-
一方、比較のために、ドレイン側のGOLD領域のオーバラップ長と、ソース側のGOLD領域のオーバラップ長とが同じ長さである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタを用いて測定した。また、実施の形態1において説明した薄膜トランジスタについても測定した。
On the other hand, for comparison, measurement was performed using a conventional GOLD structure thin film transistor in which the overlap length of the GOLD region on the drain side and the overlap length of the GOLD region on the source side were the same. In addition, the thin film transistor described in
図64に、ソース・ドレイン耐圧の測定結果を示す。なお、測定条件等は前述した条件と同様である。図64に示すように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタのソース・ドレイン耐圧は、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタの耐圧および実施の形態1において説明した薄膜トランジスタの耐圧よりも高いことが確認された。
FIG. 64 shows the measurement results of the source / drain breakdown voltage. Measurement conditions and the like are the same as those described above. As shown in FIG. 64, it was confirmed that the source / drain breakdown voltage of the GOLD structure thin film transistor according to this embodiment is higher than the breakdown voltage of the conventional GOLD structure thin film transistor and the breakdown voltage of the thin film transistor described in
次に、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタ、実施の形態1に係る薄膜トランジスタおよび従来のGOLD構造の薄膜トランジスタのそれぞれの形状を実際に観察して寄生容量を見積もった。 Next, the parasitic capacitance was estimated by actually observing the respective shapes of the thin film transistor having the GOLD structure according to the present embodiment, the thin film transistor according to the first embodiment, and the conventional thin film transistor having the GOLD structure.
その結果、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、GOLD領域42による寄生容量は、ゲート電極とのオーバラップ長が同じである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタにおける寄生容量の約50%にまで低減することが見積もられた。また、実施の形態1に係る薄膜トランジスタとの比較では、寄生容量がさらに低くなることが見積もられた。
As a result, in the thin film transistor having the GOLD structure according to the present embodiment, the parasitic capacitance due to the
このように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタの耐圧よりも高い耐圧を確保することができるとともに、寄生容量もさらに低減できることが確認された。 Thus, it was confirmed that the withstand voltage higher than the withstand voltage of the conventional thin film transistor with the GOLD structure can be secured and the parasitic capacitance can be further reduced in the thin film transistor with the GOLD structure according to the present embodiment.
実施の形態12
実施の形態11では、薄膜トランジスタとしてnチャネル型薄膜トランジスタを例に挙げて説明した。ここでは、pチャネル型薄膜トランジスタの製造方法のうち主な工程を挙げて説明する。
In Embodiment 11, an n-channel thin film transistor is described as an example of a thin film transistor. Here, the main steps of the method for manufacturing a p-channel thin film transistor will be described.
まず、図4に示す工程の後、図65に示すように、所定の写真製版を行なうことによりレジストパターン62が形成される。
First, after the step shown in FIG. 4, as shown in FIG. 65, a predetermined photoengraving is performed to form a resist
次に、レジストパターン62をマスクとして、たとえばドーズ量5×1013atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて多結晶シリコン膜4aにボロンが注入されて不純物領域4ab,4acが形成される。この注入量がGOLD領域における注入量になる。不純物領域4abと不純物領域4acとの間にはチャネルとなる不純物領域4aaが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターンが62が除去される。
Next, using resist
その後、前述した図7〜図9に示す工程と同様の工程を経て、図66に示すように、ゲート絶縁膜5上にゲート電極6aが形成される。このとき、レジストパターン66は不純物領域4ab,4acのうち、ドレイン側に位置する不純物領域4acと平面的にオーバラップし、不純物領域4abとは平面的にオーバラップしないように形成される。
Thereafter, the
なお、ウエットエッチングを施すことで、ゲート電極となるクロム膜の側面にはエッチングが施されることになるが、そのエッチングされる量はオーバエッチングを施す時間によって制御することができる。 Note that, by performing wet etching, etching is performed on the side surface of the chromium film serving as the gate electrode, but the etching amount can be controlled by the time for performing overetching.
レジストパターン66を残した状態で、このレジストパターン66をマスクとして、たとえばドーズ量1×1015atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて不純物領域4ab,4acにボロンが注入されてソース領域およびドレイン領域となる不純物領域4ad,4aeが形成される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターン66が除去される。
With the resist
次に、図67に示すように、ゲート電極6aをマスクとして、たとえばドーズ量5×1013atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて不純物領域4ab,4acにボロンが注入されてLDD領域となる不純物領域4af,4agが形成される。
Next, as shown in FIG. 67, using
これにより、ソース側では、不純物領域4afがLDD領域43となり、GOLD領域は形成されない。また、ドレイン側では不純物領域4acがGOLD領域42となり、不純物領域4agがLDD領域44となる。
Thereby, on the source side, the impurity region 4af becomes the
その後、前述した図11〜図13に示す工程と同様の工程を経て、図68に示すように、GOLD構造の薄膜トランジスタが形成される。 Thereafter, through a process similar to the process shown in FIGS. 11 to 13 described above, a thin film transistor having a GOLD structure is formed as shown in FIG.
このようにして形成されたGOLD構造の薄膜トランジスタでは、ドレイン側にGOLD領域42が形成され、ソース側にはGOLD領域は形成されない。ソース領域45とチャネル領域40との間にはLDD領域43が形成され、GOLD領域42とドレイン領域46との間にLDD領域44が形成されている。
In the thin film transistor having the GOLD structure formed as described above, the
次に、上述した薄膜トランジスタについて、ソース・ドレイン耐圧を測定した結果について説明する。測定には、ゲート幅を20μm、実効ゲート長を5μm、ドレイン側のGOLD領域42のオーバラップ長G2を1.5μm、ドレイン側のLDD領域44のチャネル長方向の長さL2を0.3μm、チャネル長方向のゲート電極6aの幅を6.5μmとした薄膜トランジスタを用いた。
Next, the results of measuring the source / drain breakdown voltage of the above-described thin film transistor will be described. In the measurement, the gate width is 20 μm, the effective gate length is 5 μm, the overlap length G2 of the drain
一方、比較のために、ドレイン側のGOLD領域のオーバラップ長と、ソース側のGOLD領域のオーバラップ長とが同じ長さである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタを用いて測定した。また、実施の形態3において説明した薄膜トランジスタについても測定した。
On the other hand, for comparison, measurement was performed using a conventional GOLD structure thin film transistor in which the overlap length of the GOLD region on the drain side and the overlap length of the GOLD region on the source side were the same. In addition, the thin film transistor described in
図69に、ソース・ドレイン耐圧の測定結果を示す。なお、測定条件等は前述した条件と同様である。図69に示すように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタのソース・ドレイン耐圧は、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタの耐圧および実施の形態2において説明した薄膜トランジスタの耐圧よりも高いことが確認された。
FIG. 69 shows the measurement results of the source / drain breakdown voltage. Measurement conditions and the like are the same as those described above. As shown in FIG. 69, it is confirmed that the source / drain breakdown voltage of the GOLD structure thin film transistor according to the present embodiment is higher than the breakdown voltage of the conventional GOLD structure thin film transistor and the breakdown voltage of the thin film transistor described in
次に、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタ、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタおよび実施の形態2に係る薄膜トランジスタのそれぞれの形状を実際に観察して寄生容量を見積もった。 Next, the parasitic capacitance was estimated by actually observing the shapes of the GOLD structure thin film transistor according to the present embodiment, the conventional GOLD structure thin film transistor, and the thin film transistor according to the second embodiment.
その結果、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、GOLD領域42による寄生容量は、ゲート電極とのオーバラップ長が同じである従来のGOLD構造の薄膜トランジスタにおける寄生容量の約50%にまで低減することが見積もられた。また、実施の形態2に係る薄膜トランジスタとの比較では、寄生容量がさらに低くなることが見積もられた。
As a result, in the thin film transistor having the GOLD structure according to the present embodiment, the parasitic capacitance due to the
このように、本実施の形態に係るGOLD構造の薄膜トランジスタでは、従来のGOLD構造の薄膜トランジスタの耐圧よりも高い耐圧を確保することができるとともに、寄生容量もさらに低減できることが確認された。 Thus, it was confirmed that the withstand voltage higher than the withstand voltage of the conventional thin film transistor with the GOLD structure can be secured and the parasitic capacitance can be further reduced in the thin film transistor with the GOLD structure according to the present embodiment.
実施の形態13
ここでは、薄膜トランジスタを備えた半導体装置として液晶表示装置を例に挙げる。まず、はじめに液晶表示装置の構造について説明する。
Embodiment 13
Here, a liquid crystal display device is described as an example of a semiconductor device including a thin film transistor. First, the structure of the liquid crystal display device will be described.
図70に示すように、液晶表示装置は、画像を表示する表示部21と、その表示部21を構成する複数の画素22のそれぞれに設けられる画素部薄膜トランジスタ23の動作を制御するための走査線駆動回路部28およびデータ線駆動回路部30とを備えている。
As shown in FIG. 70, the liquid crystal display device has a scanning line for controlling the operation of the
画素22は表示部21にアレイ状に配置されている。画素22では、画素電極24と対向電極(図示せず)との間に液晶(図示せず)が充填されて画素容量(図示せず)が形成される。画素電極24と対向電極との間に印加される電圧によって、液晶に印加される電圧が決まる。この液晶に印加される電圧によって液晶の配列状態が変化して、液晶を透過する光の強度が制御されることになる。また、画素部薄膜トランジスタ23と共通電極26との間で保持容量25が形成される。
The
アレイ状に配列された画素22には、データ線駆動回路部30に繋がるデータ線29と、走査線駆動回路部28に繋がる走査線27がそれぞれ接続されている。データ線駆動回路部30からは画素信号が出力され、その出力された画素信号はデータ線29を介して画素22に入力される。走査線駆動回路部28からは画素選択信号が出力され、出力された画素選択信号は走査線27を介して画素22に入力される。
走査線駆動回路部28は、主にシフトレジスタと出力回路とを備えて構成され、入力されたクロック信号によってレジスタをシフトさせる。レジスタがハイ(H)レベルであれば、画素22のON電圧に出力回路を切り換える。一方、レジスタがロー(L)レベルであれば、画素22のOFF電圧に出力回路を切り換える。このようにして、走査線駆動回路部28は、画素22の走査線に順次ON電圧とOFF電圧を印加する。
The scanning line driving
データ線駆動回路部30は、入力された画素データの信号(たとえば各6ビットの画素データ)を、クロック信号のタイミングに合わせて順次ラッチして、データ線駆動回路部30に取り込む。取り込まれた画素データはデータ線駆動回路部30内のDAコンバータによってアナログ信号に変換される。アナログ信号に変換された画素データはデータ線29へ送られる。
The data line driving
アナログ信号をデータ線29へ送る場合、それぞれのデータ線に順次送っていく(点順次方式)とアナログ信号の周波数が高くなる。そのため、通常は数本のデータ線29に並行して画素データを送り込む方式(線順次方式)を採用して、周波数が高くなるのを防いでいる。
When sending an analog signal to the
画素22の画素部薄膜トランジスタ23のゲートは、走査線27から送られる信号によって制御される。ゲートにON信号が入力し、画素薄膜トランジスタのゲートがオンになったときに、データ線29から送られる信号が画素容量と保持容量25に蓄積される。蓄積された信号は、ゲートをオフして画面が書き換えられるまでの1フレームの間、画素容量と保持容量とに保持されることになる。
The gate of the pixel portion
このとき、画素薄膜トランジスタにおいてリーク電流が生じると液晶に印加された電圧が保持時間とともに低下して、表示部21における表示品質を劣化させることになる。このため、表示部21の画素薄膜トランジスタには、リーク電流をできるだけ少なくすることが要求される。
At this time, when a leak current is generated in the pixel thin film transistor, the voltage applied to the liquid crystal decreases with the holding time, and the display quality in the
ゲートに入力される選択信号は走査線駆動回路部28より出力される。ゲートに選択信号を入力させるために、ゲートに繋がっている画素薄膜トランジスタのゲート容量をすべて充電する必要がある。ゲートには、多くの画素22が繋がっているので、充電しなければならない容量が極めて大きくなる。したがって、これらの容量を充電するために走査線駆動回路部28には高い駆動能力が要求されるとともに、高いON電流が要求されることになる。
The selection signal input to the gate is output from the scanning line driving
データ線駆動回路から出力される画素信号は、ゲートが選択されている間に各データ線に順次出力されるため、画素信号の周波数は選択信号に比べて格段に速くなる。そのため、データ線駆動回路部30には高い動作速度が要求されることになる。
Since the pixel signal output from the data line driving circuit is sequentially output to each data line while the gate is selected, the frequency of the pixel signal is significantly faster than the selection signal. For this reason, the data line driving
また、データ線駆動回路部30から送られる画素信号を画素22に書き込むためには、画素容量、保持容量に加えて、ゲート線との間の浮遊容量に代表される浮遊容量を充電する必要がある。そのため、データ線駆動回路には高い駆動能力が要求されることになる。このように、データ線駆動回路には、高い動作速度、高い駆動能力および高いオン電流が要求されることになる。
In addition, in order to write a pixel signal sent from the data line driving
このように、画素22、走査線駆動回路部28、データ線駆動回路部30には要求される特性がそれぞれ異なる。そこで、次に、そのような異なる特性に対応するための、GOLD構造の薄膜トランジスタをはじめとする種類の異なる薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置の製造方法について説明する。
As described above, the required characteristics of the
まず、実施の形態1において説明したのと同様にして、ガラス基板1上にシリコン窒化膜2およびシリコン酸化膜3が形成される。ガラス基板1において薄膜トランジスタが形成される所定の領域R1〜R3に位置するシリコン酸化膜2上に、それぞれアイランド状の多結晶シリコン膜が形成される(図71参照)。領域R1〜R3では、それぞれ種類の異なる薄膜トランジスタが形成されることになる。
First, the
その多結晶シリコン膜を覆うように、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜5が形成される。次に、図71に示すように、薄膜トランジスタのしきい値を制御するために、たとえばドーズ量1×1012atom/cm2、加速エネルギ60KeVにて多結晶シリコン膜にボロンが注入されて、アイランド状の不純物領域4aaが形成される。
A
次に、図72に示すように、所定の写真製版を行なうことにより領域R1ではn型GOLD構造の薄膜トランジスタを形成するためのレジストパターン62aが形成されるとともに、n型LDD構造の薄膜トランジスタが形成される領域R2および通常のP型薄膜トランジスタが形成される領域R3では、これらの領域R2,R3を覆うレジストパターン62bが形成される。
Next, as shown in FIG. 72, by performing predetermined photoengraving, a resist
そのレジストパターン62a,62bをマスクとして、たとえばドーズ量1×1013atom/cm2、加速エネルギ80KeVにて不純物領域4aaにリンが注入されて不純物領域4ab,4acが形成される。この注入量がGOLD領域における注入量になる。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターン62a,62bが除去される。
Using resist
次に、スパッタ法によりゲート絶縁膜5の全面に膜厚約200nmのクロム膜(図示せず)が形成される。次に、所定の写真製版を行なうことにより領域R3ではゲート電極をパターニングするためのレジストパターン63bが形成されるとともに、領域R1および領域R2では、これを覆うレジストパターン63aが形成される(図73参照)。
Next, a chromium film (not shown) having a film thickness of about 200 nm is formed on the entire surface of the
次に、図73に示すように、そのレジストパターン63a,63bをマスクとしてクロム膜にウエットエッチングを施すことにより、領域R3ではゲート電極6aが形成される。また、領域R1および領域R2ではこれを覆うクロム膜6bが残される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターン63a,63bが除去される。
Next, as shown in FIG. 73, the chromium film is wet-etched using the resist
次に、図74に示すように、残されたクロム膜6bとゲート電極6aをマスクとして、たとえばドーズ量1×1015atom/cm2、加速エネルギ60KeVにてボロンを注入することにより、領域3に位置する不純物領域4aaにはp型の薄膜トランジスタのソース領域およびドレイン領域となる不純物領域4ad,4aeが形成される。このとき、領域R1および領域R2はクロム膜6bによって覆われているため、これらの領域R1,R2にはボロンは注入されない。
Next, as shown in FIG. 74, using the remaining
次に、図75に示すように、所定の写真製版を行なうことにより領域R1、領域R2ではゲート電極をパターニングするためのレジストパターン66a,66bがそれぞれ形成されるとともに、領域R3では、この領域R3を覆うレジストパターン66cが形成される。
Next, as shown in FIG. 75, resist
このとき、レジストパターン66aは不純物領域4ab,4acと平面的にオーバラップするように形成され、特に、レジストパターン66aとドレイン側に位置する不純物領域4acとのチャネル長方向の重なり長さが、レジストパターン66aとソース側に位置する不純物領域4abとのチャネル長方向の重なり長さよりも長くなるように形成される。このレジストパターン66aと不純物領域4ab,4acとが平面的にオーバラップする部分がGOLD領域となる。
At this time, the resist
レジストパターン66a,66b,66cをマスクとしてクロム膜6bにエッチングを施すことにより、領域R1および領域R2ではゲート電極6aがそれぞれ形成される。このとき、領域R3に形成されたゲート電極6aは、レジストパターン66cによって覆われているためエッチングが施されることはない。
By etching the
なお、ウエットエッチングを施すことで、ゲート電極となるクロム膜の側面にはエッチングが施されることになるが、そのエッチングされる量はオーバエッチングを施す時間によって制御することができる。 Note that, by performing wet etching, etching is performed on the side surface of the chromium film serving as the gate electrode, but the etching amount can be controlled by the time for performing overetching.
そのレジストパターン66a,66b,66cを残した状態で、そのレジストパターン66a,66b,66cをマスクとして、たとえばドーズ量1×1014atom/cm2、加速エネルギ80KeVにてリンを注入することにより、領域R1に位置する不純物領域4ab,4acには、n型GOLD構造の薄膜トランジスタのソース領域となる不純物領域4adおよびドレイン領域となる不純物領域4aeがそれぞれ形成される。
With the resist
領域R2に位置する領域(不純物領域)4aaには、n型LDD構造の薄膜トランジスタのソース領域となる不純物領域4adおよびドレイン領域となる不純物領域4aeがそれぞれ形成される。このとき、領域R3はレジストパターン66cによって覆われているため、領域R3にはリンは注入されない。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターン66a,66b,66cが除去される。
In the region (impurity region) 4aa located in the region R2, an impurity region 4ad serving as a source region and an impurity region 4ae serving as a drain region of a thin film transistor having an n-type LDD structure are formed. At this time, since the region R3 is covered with the resist
次に、図76に示すように、ゲート電極6aをマスクとして、たとえばドーズ量1×1013atom/cm2、加速エネルギ80KeVにてリンを注入することにより、領域R1に位置する残された不純物領域4ab,4acの部分には、n型GOLD構造の薄膜トランジスタのソース側のLDD領域となる不純物領域4afおよびドレイン側のLDD領域となる不純物領域4agがそれぞれ形成される。
Next, as shown in FIG. 76, by using the
また、領域R2に位置する残された不純物領域4ab,4acの部分には、n型LDD構造の薄膜トランジスタのソース側のLDD領域となる不純物領域4afおよびドレイン側のLDD領域となる不純物領域4agがそれぞれ形成される。 In the remaining impurity regions 4ab and 4ac located in the region R2, an impurity region 4af serving as a source-side LDD region and an impurity region 4ag serving as a drain-side LDD region of an n-type LDD thin film transistor are respectively provided. It is formed.
なお、このとき、領域3に位置するp型の薄膜トランジスタのソース領域およびドレイン領域となるボロンが注入された不純物領域4ad,4aeにもリンが注入されることになるが、リンの注入量はボロンの注入量に比べて十分に小さいため、領域3に位置する不純物領域4ad,4aeへのリンの注入は問題にならない。
At this time, phosphorus is also implanted into the impurity regions 4ad and 4ae into which boron serving as the source region and drain region of the p-type thin film transistor located in the
その後、実施の形態1において説明したのと同様にして、図77に示すように、ガラス基板1上にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜7が形成される。次に、その層間絶縁膜7上に所定の写真製版処理を施すことにより、コンタクトホールを形成するためのレジストパターン(図示せず)が形成される。
Thereafter, in the same manner as described in the first embodiment, an
そのレジストパターンをマスクとして、層間絶縁膜7およびゲート絶縁膜5に異方性エッチングを施すことにより、領域R1〜R3にそれぞれ位置する不純物領域4adの表面を露出するコンタクトホール7aと、不純物領域4aeの表面を露出するコンタクトホール7bとがそれぞれ形成される
次に、コンタクトホール7a,7bを充填するように、層間絶縁膜7上にクロム膜とアルミニウム膜との積層膜(図示せず)が形成される。その積層膜上に所定の写真製版処理を施すことにより、電極を形成するためのレジストパターン(図示せず)が形成される。そのレジストパターンをマスクとしてウエットエッチングを施すことにより、領域R1〜R3のそれぞれにおいてソース電極8aとドレイン電極8bが形成される。
By using the resist pattern as a mask, the
以上のようにして、領域R1ではn型GOLD構造の薄膜トランジスタT1が形成され、領域R2ではn型LDD構造の薄膜トランジスタT2が形成され、領域R3では通常のp型の薄膜トランジスタT3が形成される。 As described above, the thin film transistor T1 having the n-type GOLD structure is formed in the region R1, the thin film transistor T2 having the n-type LDD structure is formed in the region R2, and the normal p-type thin film transistor T3 is formed in the region R3.
n型GOLD構造の薄膜トランジスタT1では、不純物領域4adがソース領域45となり、不純物領域4aeがドレイン領域46となり、不純物領域4ab,4acがGOLD領域41,42となり、不純物領域4af,4agがLDD領域43,44となる。特に、GOLD領域41,42では、ドレイン側に位置するGOLD領域42のチャネル長方向の長さが、ソース側に位置するGOLD領域41のチャネル長方向の長さよりも長くなるように設定されている。
In the thin film transistor T1 having the n-type GOLD structure, the impurity region 4ad becomes the
また、n型LDD構造の薄膜トランジスタT2では、不純物領域4adがソース領域45となり、不純物領域4aeがドレイン領域46となり、不純物領域4af,4agがLDD領域43,44となる。そして、p型の薄膜トランジスタT3では、不純物領域4adがソース領域45となり、不純物領域4aeがドレイン領域46となる。
In the thin film transistor T2 having the n-type LDD structure, the impurity region 4ad becomes the
上述した液晶表示装置では、GOLD構造の薄膜トランジスタとLDD構造の薄膜トランジスタは、それぞれの特性に合わせて所定のレイアウトに基づいて適切に配置される。たとえば液晶駆動回路のようなON電流が要求される回路部には、GOLD構造の薄膜トランジスタが採用される。そして、画素薄膜トランジスタのように比較的低いオフ電流が要求される回路部には、LDD構造の薄膜トランジスタが採用される。 In the above-described liquid crystal display device, the thin film transistor having the GOLD structure and the thin film transistor having the LDD structure are appropriately arranged based on a predetermined layout in accordance with each characteristic. For example, a thin film transistor having a GOLD structure is employed in a circuit portion that requires an ON current, such as a liquid crystal driving circuit. An LDD-structured thin film transistor is employed in a circuit portion that requires a relatively low off current, such as a pixel thin film transistor.
GOLD構造の薄膜トランジスタに比べてLDD構造の薄膜トランジスタのサイズは小さい。そのため、LDD構造の薄膜トランジスタを適切に配置することにより、液晶表示装置において回路部の占める面積が大きくなるのを抑制することができる。 The size of the thin film transistor having the LDD structure is smaller than that of the thin film transistor having the GOLD structure. Therefore, by appropriately disposing the thin film transistor having the LDD structure, it is possible to suppress an increase in the area occupied by the circuit portion in the liquid crystal display device.
ここで、そのGOLD構造の薄膜トランジスタとLDD構造の薄膜トランジスタのゲート部分の占有面積の比較を具体的に行なう。まず、GOLD構造の薄膜トランジスタのゲート幅を10μm、実効ゲート長を5μm、ドレイン側のGOLD領域42のオーバラップ長を1.5μm、ドレイン側のLDD領域44のチャネル長方向の長さを0.3μm、ソース側のGOLD領域41のオーバラップ長を0.5μm、ソース側のLDD領域44のチャネル長方向の長さを0.3μm、チャネル長方向のゲート電極6aの幅を7μmとする。
Here, the occupied area of the gate portion of the thin film transistor having the GOLD structure and the thin film transistor having the LDD structure is specifically compared. First, the gate width of a thin film transistor having a GOLD structure is 10 μm, the effective gate length is 5 μm, the overlap length of the
一方、LDD構造の薄膜トランジスタのゲート幅を10μm、実効ゲート長を5μm、ドレイン側のLDD領域44およびソース側のLDD領域44のそれぞれのチャネル長方向の長さを0.3μmとする。
On the other hand, the gate width of the LDD-structured thin film transistor is 10 μm, the effective gate length is 5 μm, and the length of the drain
この場合には、図78に示すように、本発明に係るGOLD構造の薄膜トランジスタのゲート占有面積は約70μm2であるのに対して、従来のLDD構造の薄膜トランジスタの占有面積は約50μm2であり、LDD構造の薄膜トランジスタのゲート占有面積は、GOLD構造の薄膜トランジスタのゲートの占有面積の約70%であることがわかる。 In this case, as shown in FIG. 78, the gate occupied area of the thin film transistor of the GOLD structure according to the present invention is about 70 μm 2 , whereas the occupied area of the thin film transistor of the conventional LDD structure is about 50 μm 2 . It can be seen that the gate occupation area of the LDD thin film transistor is about 70% of the gate occupation area of the GOLD thin film transistor.
液晶表示装置においては、特に、論理回路部が占める面積が比較的大きい。そこで、その論理回路の部分にLDD構造の薄膜トランジスタを採用することで、回路部の占有面積が増大するのを最小限に抑えることができる。 In the liquid crystal display device, in particular, the area occupied by the logic circuit portion is relatively large. Thus, by employing an LDD-structured thin film transistor for the logic circuit portion, an increase in the area occupied by the circuit portion can be minimized.
このように液晶表示装置においては、各回路部に要求される電流特性等に見合うように、GOLD構造の薄膜トランジスタあるいはLDD構造の薄膜トランジスタ等を適切に配設することで、液晶表示装置の能力を最大限に引き出すことができるとともに、回路部の占有面積の増大を最小限に抑えることができる。 As described above, in a liquid crystal display device, the capability of the liquid crystal display device is maximized by appropriately disposing a GOLD structure thin film transistor or an LDD structure thin film transistor so as to meet current characteristics required for each circuit portion. As a result, the increase in the area occupied by the circuit portion can be minimized.
また、上述した液晶表示装置の製造方法では、注入用マスクとなるレジストパターン(図72)を形成するためのマスクを1枚追加するだけで、GOLD構造の薄膜トランジスタを、他の種類の異なるLDD構造の薄膜トランジスタや通常の薄膜トランジスタとともに同時に形成することができる。 Further, in the above-described manufacturing method of the liquid crystal display device, the GOLD structure thin film transistor is replaced with another type of different LDD structure by adding only one mask for forming a resist pattern (FIG. 72) serving as an implantation mask. The thin film transistor and a normal thin film transistor can be formed at the same time.
実施の形態14
ここでは、GOLD構造の薄膜トランジスタをはじめとする種類の異なる薄膜トランジスタを備えた他の液晶表示装置を例に挙げる。まず、その製造方法について説明する。前述した図71に示す工程と同様の工程を経て、図79に示すように、領域R1〜R3において、それぞれ種類の異なる薄膜トランジスタを形成するためのアイランド状の不純物領域4aaが形成される。
Here, another liquid crystal display device including different kinds of thin film transistors including a thin film transistor having a GOLD structure is taken as an example. First, the manufacturing method will be described. Through steps similar to those shown in FIG. 71 described above, as shown in FIG. 79, island-shaped impurity regions 4aa for forming different types of thin film transistors are formed in regions R1 to R3.
次に、図80に示すように、所定の写真製版を行なうことにより領域R1ではn型GOLD構造の薄膜トランジスタを形成するためのレジストパターン62aが形成されるとともに、n型SD(Single Drain)構造の薄膜トランジスタが形成される領域R2および通常のP型薄膜トランジスタが形成される領域R3では、これらの領域R2,R3を覆うレジストパターン62bが形成される。
Next, as shown in FIG. 80, by performing predetermined photoengraving, a resist
そのレジストパターン62a,62bをマスクとして、たとえばドーズ量1×1013atom/cm2、加速エネルギ80KeVにて不純物領域4aaにリンが注入されて不純物領域4ab,4acが形成される。この注入量がGOLD領域における注入量になる。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターン62a,62bが除去される。
Using resist
次に、スパッタ法によりゲート絶縁膜5の全面に膜厚約200nmのクロム膜(図示せず)が形成される。次に、所定の写真製版を行なうことにより領域R3ではゲート電極をパターニングするためのレジストパターン63bが形成されるとともに、領域R1および領域R2では、領域R2を覆うレジストパターン63aが形成される(図81参照)。
Next, a chromium film (not shown) having a film thickness of about 200 nm is formed on the entire surface of the
次に、図81に示すように、そのレジストパターン63a,63bをマスクとしてクロム膜にウエットエッチングを施すことにより、領域R3ではゲート電極6aが形成される。また、領域R1および領域R2ではこれを覆うクロム膜6bが残される。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターン63a,63bが除去される。
Next, as shown in FIG. 81, wet etching is performed on the chromium film using the resist
次に、図82に示すように、残されたクロム膜6bとゲート電極6aをマスクとして、たとえばドーズ量1×1015atom/cm2、加速エネルギ60KeVにてボロンを注入することにより、領域3に位置する不純物領域4aaにはp型の薄膜トランジスタのソース領域およびドレイン領域となる不純物領域4ad,4aeが形成される。このとき、領域R1および領域R2はクロム膜6bによって覆われているため、これらの領域R1,R2にはボロンは注入されない。
Next, as shown in FIG. 82, using the remaining
次に、図83に示すように、所定の写真製版を行なうことにより領域R1、領域R2ではゲート電極をパターニングするためのレジストパターン66a,66bがそれぞれ形成されるとともに、領域R3では、領域R3を覆うレジストパターン66cが形成される。
Next, as shown in FIG. 83, resist
このとき、レジストパターン66aは不純物領域4ab,4acと平面的にオーバラップするように形成され、特に、レジストパターン66aとドレイン側に位置する不純物領域4acとのチャネル長方向の重なり長さが、レジストパターン66aとソース側に位置する不純物領域4abとのチャネル長方向の重なり長さよりも長くなるように形成される。このレジストパターン66aと不純物領域4ab,4acとが平面的にオーバラップする部分がGOLD領域となる。
At this time, the resist
レジストパターン66a,66b,66cをマスクとしてクロム膜6bにエッチングを施すことにより、領域R1および領域R2ではゲート電極6aがそれぞれ形成される。このとき、領域R3に形成されたゲート電極6aは、レジストパターン66cによって覆われているためエッチングが施されることはない。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターン66a,66b,66cが除去される。
By etching the
次に、図84に示すように、所定の写真製版処理を施すことによりR3領域を覆うレジストパターン67が形成される。次に、ゲート電極6aおよびレジストパターン67をマスクとして、たとえばドーズ量1×1014atom/cm2、加速エネルギ80KeVにてリンを注入することにより、領域R1に位置する残された不純物領域4ab,4acの部分には、n型GOLD構造の薄膜トランジスタのソース領域となる不純物領域4adおよびドレイン領域となる不純物領域4aeがそれぞれ形成される。
Next, as shown in FIG. 84, a resist
また、領域R2に位置する残された不純物領域4ab,4acには、n型SD構造の薄膜トランジスタのソース領域となる不純物領域4adおよびドレイン領域となる不純物領域4aeがそれぞれ形成される。このとき、領域R3はレジストパターン67によって覆われているため、領域R3にはリンは注入されない。その後、アッシングと薬液処理を施すことで、レジストパターン67が除去される。
In the remaining impurity regions 4ab and 4ac located in the region R2, an impurity region 4ad serving as a source region and an impurity region 4ae serving as a drain region of an n-type SD thin film transistor are formed, respectively. At this time, since the region R3 is covered with the resist
その後、前述した図77に示す工程と同様の工程を経て、図85に示すように、ガラス基板1上にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜7が形成され、その層間絶縁膜7に領域R1〜R3にそれぞれ位置する不純物領域4adの表面を露出するコンタクトホール7aと、不純物領域4aeの表面を露出するコンタクトホール7bとがそれぞれ形成される。そのコンタクトホール7a,7bを充填するように、領域R1〜R3のそれぞれにおいてソース電極8aとドレイン電極8bが形成される。
Thereafter, through a process similar to the process shown in FIG. 77 described above,
以上のようにして、領域R1ではn型GOLD構造の薄膜トランジスタT4が形成され、領域R2ではn型SD構造の薄膜トランジスタT5が形成され、領域R3では通常のp型の薄膜トランジスタT6が形成される。 As described above, the thin film transistor T4 having the n-type GOLD structure is formed in the region R1, the thin film transistor T5 having the n-type SD structure is formed in the region R2, and the normal p-type thin film transistor T6 is formed in the region R3.
n型GOLD構造の薄膜トランジスタT4では、不純物領域4adがソース領域45となり、不純物領域4aeがドレイン領域46となり、不純物領域4ab,4acがGOLD領域41,42となる。特に、GOLD領域41,42では、ドレイン側に位置するGOLD領域42のチャネル長方向の長さが、ソース側に位置するGOLD領域41のチャネル長方向の長さよりも長くなるように設定されている。
In the thin film transistor T4 having the n-type GOLD structure, the impurity region 4ad becomes the
また、n型SD構造の薄膜トランジスタT5では、不純物領域4adがソース領域45となり、不純物領域4aeがドレイン領域46となる。そして、p型の薄膜トランジスタT6では、不純物領域4adがソース領域45となり、不純物領域4aeがドレイン領域46となる。
In the n-type SD thin film transistor T5, the impurity region 4ad becomes the
上述した液晶表示装置では、GOLD構造の薄膜トランジスタとSD構造の薄膜トランジスタは、それぞれの特性に合わせて所定のレイアウトに基づいて適切に配置される。たとえば論理回路のような耐圧が要求されない回路部には、SD構造の薄膜トランジスタが採用される。また、液晶駆動回路や画素部(薄膜トランジスタ)のように耐圧が要求される回路部にはGOLD構造の薄膜トランジスタが採用される。 In the above-described liquid crystal display device, the thin film transistor having the GOLD structure and the thin film transistor having the SD structure are appropriately arranged based on a predetermined layout in accordance with each characteristic. For example, a thin film transistor having an SD structure is employed in a circuit portion that does not require a withstand voltage such as a logic circuit. In addition, a thin film transistor having a GOLD structure is employed in a circuit portion that requires a withstand voltage, such as a liquid crystal driving circuit or a pixel portion (thin film transistor).
しかも、GOLD構造の薄膜トランジスタに比べてSD構造の薄膜トランジスタのサイズは小さい。そのため、SD構造の薄膜トランジスタを適切に配置することにより、液晶表示装置において回路部の占める面積が増大するのを最小限に抑えることができる。 Moreover, the size of the thin film transistor S D structure as compared with the thin film transistor of the GOLD structure is small. Therefore, it is possible to suppress by proper placement of the thin film transistor S D structure, minimizing to increase the area occupied by the circuit portion in a liquid crystal display device.
ここで、そのGOLD構造の薄膜トランジスタとSD構造の薄膜トランジスタのゲート部分の占有面積の比較を具体的に行なう。まず、GOLD構造の薄膜トランジスタのゲート幅を10μm、実効ゲート長を5μm、ドレイン側のGOLD領域42のオーバラップ長を1.5μm、ソース側のGOLD領域41のオーバラップ長を0.5μm、チャネル長方向のゲート電極6aの幅を7μmとする。一方、SD構造の薄膜トランジスタのゲート幅を10μm、実効ゲート長を5μmとする。
Here, the occupied area of the gate portion of the thin film transistor having the GOLD structure and the thin film transistor having the SD structure is specifically compared. First, the gate width of a thin film transistor having a GOLD structure is 10 μm, the effective gate length is 5 μm, the overlap length of the
この場合には、図86に示すように、本発明に係るGOLD構造の薄膜トランジスタのゲート占有面積は約70μm2であるのに対して、従来のSD構造の薄膜トランジスタの占有面積は約50μm2であり、SD構造の薄膜トランジスタのゲート占有面積は、GOLD構造の薄膜トランジスタのゲートの占有面積の約70%であることがわかる。 In this case, as shown in FIG. 86, the gate occupied area of the GOLD structure thin film transistor according to the present invention is about 70 μm 2 , whereas the conventional SD structure thin film transistor has an area occupied about 50 μm 2 . It can be seen that the gate occupation area of the thin film transistor having the SD structure is about 70% of the gate occupation area of the thin film transistor having the GOLD structure.
液晶表示装置においては、特に、論理回路部が占める面積が比較的大きい。そこで、その論理回路の部分にSD構造の薄膜トランジスタを採用することで、回路部の占有面積が増大するのを最小限に抑えることができる。 In the liquid crystal display device, in particular, the area occupied by the logic circuit portion is relatively large. Therefore, by adopting an SD structure thin film transistor in the logic circuit portion, an increase in the area occupied by the circuit portion can be minimized.
このように液晶表示装置においては、各回路部に要求される耐圧特性等に見合うように、GOLD構造の薄膜トランジスタあるいはSD構造の薄膜トランジスタ等を適切に配設することで、液晶表示装置の能力を最大限に引き出すことができるとともに、回路部の占有面積の増大を最小限に抑えることができる。 As described above, in a liquid crystal display device, the performance of the liquid crystal display device is maximized by appropriately arranging a thin film transistor having a GOLD structure or a thin film transistor having an SD structure so as to meet the breakdown voltage characteristics required for each circuit portion. As a result, the increase in the area occupied by the circuit portion can be minimized.
また、上述した液晶表示装置の製造方法では、注入用マスクとなるレジストパターン(図80)を形成するためのマスクを1枚追加するだけで、GOLD構造の薄膜トランジスタを、他の種類の異なるLDD構造の薄膜トランジスタや通常の薄膜トランジスタとともに同時に形成することができる。 Further, in the above-described method for manufacturing a liquid crystal display device, a thin film transistor having a GOLD structure can be replaced with another type of LDD structure by adding only one mask for forming a resist pattern (FIG. 80) serving as an implantation mask. The thin film transistor and a normal thin film transistor can be formed at the same time.
なお、実施の形態13,14において説明した液晶表示装置では、GOLD構造の薄膜トランジスタとしてソース側とドレイン側の双方にGOLD領域を備えた薄膜トランジスタを例に挙げて説明したが、たとえば、ドレイン側にだけGOLD領域を備えた薄膜トランジスタを採用してもよい。 In the liquid crystal display device described in the thirteenth and fourteenth embodiments, the thin film transistor having the GOLD region on both the source side and the drain side is described as an example of the thin film transistor having the GOLD structure. A thin film transistor including a GOLD region may be employed.
また、領域3では通常のp型薄膜トランジスタを形成する場合を例に挙げて説明したが、必要に応じてLDD構造の薄膜トランジスタやGOLD構造の薄膜トランジスタ、あるいは、LDD構造とGOLD構造とを合わせた構造の薄膜トランジスタを形成してもよい。これにより、p型薄膜トランジスタの耐圧を向上することができる。
Further, in the
なお、上述した各実施の形態では、薄膜トランジスタとしてソース領域およびドレイン領域等が形成される半導体層上にゲート絶縁膜を介在させてゲート電極が形成された、いわゆるプレーナ構造の薄膜トランジスタを例に挙げて説明した。 In each of the above embodiments, a thin film transistor having a so-called planar structure in which a gate electrode is formed on a semiconductor layer in which a source region, a drain region, and the like are formed as a thin film transistor with a gate insulating film interposed therebetween is taken as an example. explained.
本発明に係るGOLD構造の薄膜トランジスタとしては、このようなプレーナ構造の薄膜トランジスタに限られず、ゲート電極上にゲート絶縁膜を介在させてソース領域およびドレイン領域等となる半導体層を形成した、いわゆる逆スタガ構造の薄膜トランジスタであってもよい。 The thin film transistor having a GOLD structure according to the present invention is not limited to such a thin film transistor having a planar structure, and a so-called reverse staggered structure in which a semiconductor layer serving as a source region and a drain region is formed on a gate electrode with a gate insulating film interposed therebetween. A thin film transistor having a structure may be used.
このような逆スタガ構造の薄膜トランジスタにおいても、ゲート電極における一方側部を含む平面が半導体層と交わる部分からチャネル領域までの、ゲート電極と一方のGOLD領域とが対向してオーバラップしている部分のチャネル長方向のGOLD長(第1オーバラップ長さ)よりも、ゲート電極の他方側部を含む平面が半導体層と交わる部分からチャネル領域までの、ゲート電極と他方のGOLD領域とが対向してオーバラップしている部分のチャネル長方向のGOLD長(第2オーバラップ長さ)が長くなるように形成されていることで、プレーナ型の薄膜トランジスタの場合と同様に、ソース・ドレイン耐圧を損なうことなく、薄膜トランジスタの寄生容量を低減することができる。 In such a thin film transistor having an inverted stagger structure, a portion where the plane including one side portion of the gate electrode intersects the semiconductor layer and the channel region overlaps with the gate electrode facing one GOLD region. Than the GOLD length in the channel length direction (first overlap length), the gate electrode and the other GOLD region face each other from the portion where the plane including the other side of the gate electrode intersects the semiconductor layer to the channel region. Since the GOLD length (second overlap length) in the channel length direction of the overlapping portion is increased, the source / drain breakdown voltage is impaired as in the case of the planar type thin film transistor. Therefore, the parasitic capacitance of the thin film transistor can be reduced.
また、このような逆スタガ構造の薄膜トランジスタでは、先にゲート電極が形成され、そのゲート電極上にゲート絶縁膜を介在させて半導体層が形成される。そして、その半導体層に対し、ゲート電極の位置との関係でたとえばレジストパターン等の所定の注入マスクを形成してイオン注入を行なうことによって、プレーナ構造の薄膜トランジスタと同様に、所定のGOLD領域、LDD領域、ソース領域およびドレイン領域が形成されることになる。 In such an inverted staggered thin film transistor, a gate electrode is formed first, and a semiconductor layer is formed on the gate electrode with a gate insulating film interposed therebetween. Then, a predetermined implantation mask such as a resist pattern is formed on the semiconductor layer in relation to the position of the gate electrode, and ion implantation is performed, so that a predetermined GOLD region, LDD is formed in the same manner as a planar thin film transistor. A region, a source region, and a drain region are formed.
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time is an example, and the present invention is not limited to this. The present invention is defined by the terms of the claims, rather than the scope described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 ガラス基板、2 シリコン窒化膜、3 シリコン酸化膜、4 非晶質シリコン膜、4aa,4ab,4ac,4ad,4ae,4af,4ag 不純物領域、5 ゲート絶縁膜、6 クロム膜、6a ゲート電極、7 層間絶縁膜、7a,7b コンタクトホール、8a ソース電極、8b ドレイン電極、21 表示部、22 画素、23 画素部薄膜トランジスタ、24 画素電極、25 保持容量、26 共通電極、27 走査線、28 走査線駆動回路部、29 データ線、30 データ線駆動回路部、40 チャネル領域、41,42 GOLD領域、43,44 LDD領域、45 ソース領域、46 ドレイン領域。 1 glass substrate, 2 silicon nitride film, 3 silicon oxide film, 4 amorphous silicon film, 4aa, 4ab, 4ac, 4ad, 4ae, 4af, 4ag impurity region, 5 gate insulating film, 6 chromium film, 6a gate electrode, 7 Interlayer insulating film, 7a, 7b Contact hole, 8a Source electrode, 8b Drain electrode, 21 Display part, 22 Pixel, 23 Pixel part Thin film transistor, 24 Pixel electrode, 25 Storage capacitor, 26 Common electrode, 27 Scan line, 28 Scan line Drive circuit section, 29 data lines, 30 data line drive circuit sections, 40 channel region, 41, 42 GOLD region, 43, 44 LDD region, 45 source region, 46 drain region.
Claims (6)
前記半導体素子は、
前記半導体層に形成され、所定の不純物濃度を有する第1不純物領域と、
前記第1不純物領域と距離を隔てて前記半導体層に形成され、所定の不純物濃度を有する第2不純物領域と、
前記第1不純物領域と前記第2不純物領域との間に位置する前記半導体層の部分に前記第1不純物領域および前記第2不純物領域とそれぞれ距離を隔てて形成され、所定のチャネル長を有するチャネルとなるチャネル領域と、
前記第1不純物領域と前記チャネル領域との間に位置する前記半導体層の部分に前記チャネル領域と接するように形成され、前記第1不純物領域よりも低い不純物濃度を有する第3不純物領域と、
前記第2不純物領域と前記チャネル領域との間に位置する前記半導体層の部分に前記チャネル領域に接するように形成され、前記第2不純物領域よりも低い不純物濃度を有する第4不純物領域と
を有する第1素子を備え、
前記第1素子では、
前記電極は、対向する一方側部および他方側部を有して、前記チャネル領域の全体、前記第3不純物領域の全体および前記第4不純物領域の全体と対向するようにオーバラップして形成され、
前記絶縁膜は前記半導体層と前記電極とにそれぞれ接するように前記半導体層と前記電極との間に形成され、
前記一方側部を含む平面が前記半導体層と交わる部分から前記チャネル領域までの、前記電極と前記第3不純物領域とが対向してオーバラップしている部分のチャネル長方向の第1オーバラップ長さよりも、前記他方側部を含む平面が前記半導体層と交わる部分から前記チャネル領域までの、前記電極と前記第4不純物領域とが対向してオーバラップしている部分のチャネル長方向の第2オーバラップ長さが長くなるように形成され、
前記半導体素子は、さらに、
前記半導体層に形成され、所定の不純物濃度を有する第5不純物領域と、
前記第5不純物領域と距離を隔てて前記半導体層に形成され、所定の不純物濃度を有する第6不純物領域と、
前記第5不純物領域および前記第6不純物領域のそれぞれと接するように、前記第5不純物領域と前記第6不純物領域との間に位置する前記半導体層に形成され、所定のチャネル長を有するチャネルとなるチャネル領域と
を有するシングルドレイン構造の第2素子を含むとともに、
前記半導体層に形成され、所定の不純物濃度を有する第7不純物領域と、
前記第7不純物領域と距離を隔てて前記半導体層に形成され、所定の不純物濃度を有する第8不純物領域と、
前記第7不純物領域および前記第8不純物領域のそれぞれと接するように、前記第7不純物領域と前記第8不純物領域との間に位置する前記半導体層に形成され、所定のチャネル長を有するチャネルとなるチャネル領域と
を有する第3素子を含み、
前記第2素子では、
前記電極は、対向する一方側部および他方側部を有して、前記チャネル領域の全体と対向するようにオーバラップして形成され、
前記第5不純物領域と前記チャネル領域との接合部および前記一方側部は略同一平面上に位置するとともに、前記第6不純物領域と前記チャネル領域との接合部および前記他方側部は略同一平面上に位置するように形成され、
前記シングルドレイン構造として、前記第5不純物領域のみがソース領域となり、前記第6不純物領域のみがドレイン領域となり、
前記第3素子では、
前記電極は、対向する一方側部および他方側部を有して、前記チャネル領域の全体と対向するようにオーバラップして形成され、
前記第7不純物領域と前記チャネル領域との接合部および前記一方側部は略同一平面上に位置するとともに、前記第8不純物領域と前記チャネル領域との接合部および前記他方側部は略同一平面上に位置するように形成され、
前記第7不純物領域および前記第8不純物領域に含まれる不純物の導電型は、前記第5不純物領域および前記第6不純物領域に含まれる不純物の導電型とは異なっている、半導体装置。 A semiconductor device including a plurality of semiconductor elements formed on a predetermined substrate having a semiconductor layer, an insulating film, and an electrode,
The semiconductor element is
A first impurity region formed in the semiconductor layer and having a predetermined impurity concentration;
A second impurity region formed in the semiconductor layer at a distance from the first impurity region and having a predetermined impurity concentration;
A channel having a predetermined channel length formed in the portion of the semiconductor layer located between the first impurity region and the second impurity region and spaced apart from the first impurity region and the second impurity region. A channel region to be
A third impurity region formed in contact with the channel region at a portion of the semiconductor layer located between the first impurity region and the channel region, and having an impurity concentration lower than that of the first impurity region;
A fourth impurity region formed in contact with the channel region at a portion of the semiconductor layer located between the second impurity region and the channel region and having an impurity concentration lower than that of the second impurity region; Comprising a first element;
In the first element,
The electrode has one side portion and the other side portion facing each other, and is formed to overlap the entire channel region, the entire third impurity region, and the entire fourth impurity region. ,
Before Kize' Enmaku is formed between the semiconductor layer and the electrode in contact respectively with the electrode and the semiconductor layer,
The first overlap length in the channel length direction of the portion where the electrode and the third impurity region overlap each other from the portion where the plane including the one side portion intersects the semiconductor layer to the channel region In addition, the second portion in the channel length direction of the portion where the electrode and the fourth impurity region overlap each other from the portion where the plane including the other side portion intersects the semiconductor layer to the channel region is opposed. It is formed so that the overlap length is long,
The semiconductor element further includes:
A fifth impurity region formed in the semiconductor layer and having a predetermined impurity concentration;
A sixth impurity region formed in the semiconductor layer at a distance from the fifth impurity region and having a predetermined impurity concentration;
A channel formed in the semiconductor layer located between the fifth impurity region and the sixth impurity region so as to be in contact with each of the fifth impurity region and the sixth impurity region, and having a predetermined channel length; A second element having a single drain structure having a channel region,
A seventh impurity region formed in the semiconductor layer and having a predetermined impurity concentration;
An eighth impurity region formed in the semiconductor layer at a distance from the seventh impurity region and having a predetermined impurity concentration;
A channel formed in the semiconductor layer located between the seventh impurity region and the eighth impurity region so as to be in contact with each of the seventh impurity region and the eighth impurity region, and having a predetermined channel length; A third element having a channel region comprising:
In the second element,
The electrode has one side portion and the other side portion facing each other, and is formed so as to overlap with the entire channel region,
The junction between the fifth impurity region and the channel region and the one side are located on substantially the same plane, and the junction between the sixth impurity region and the channel region and the other side are substantially on the same plane. Formed on the top,
In the single drain structure, only the fifth impurity region becomes a source region, only the sixth impurity region becomes a drain region,
In the third element,
The electrode has one side portion and the other side portion facing each other, and is formed so as to overlap with the entire channel region,
The junction between the seventh impurity region and the channel region and the one side are located on substantially the same plane, and the junction between the eighth impurity region and the channel region and the other side are substantially on the same plane. Formed on the top,
The semiconductor device, wherein conductivity types of impurities contained in the seventh impurity region and the eighth impurity region are different from those of impurities contained in the fifth impurity region and the sixth impurity region.
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