JP5874804B2 - THIN FILM TRANSISTOR, ITS MANUFACTURING METHOD, DISPLAY DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE - Google Patents

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Description

本発明は、薄膜トランジスタ、その製造方法、及び表示装置並びに電子機器に関する。   The present invention relates to a thin film transistor, a manufacturing method thereof, a display device, and an electronic apparatus.

液晶表示装置のアクティブマトリックス駆動用デバイスとして、薄膜トランジスタ(TFT)をガラス基板等の透明基板上に形成することが広く知られている。近年、多種多様な情報の表示に対応するため、液晶表示装置の画素の高精細化が進められている。高精細化により、各画素の面積は減少するが、各画素の表示輝度を落とさないように、十分な開口面積を確保する。その結果、画素の電荷を保持する部分の面積の減少、つまり、蓄積容量の減少が避けられない。蓄積容量の減少に伴って、バックライト光を照射したときの画素トランジスタのリーク電流(光リーク電流)による画素の電荷の減少の影響が大きくなる。すなわち、画素の電荷の減少は、コントラストの低下を引き起こしてしまう。   As a device for driving an active matrix of a liquid crystal display device, it is widely known that a thin film transistor (TFT) is formed on a transparent substrate such as a glass substrate. In recent years, in order to support the display of a wide variety of information, higher definition of pixels of liquid crystal display devices has been promoted. Higher definition reduces the area of each pixel, but ensures a sufficient opening area so as not to decrease the display luminance of each pixel. As a result, it is inevitable that the area of the pixel that holds the electric charge is reduced, that is, the storage capacity is reduced. As the storage capacity decreases, the influence of the decrease in the charge of the pixel due to the leakage current (light leakage current) of the pixel transistor when the backlight is irradiated increases. That is, a decrease in the charge of the pixel causes a decrease in contrast.

また、自発光素子である有機エレクトロルミネッセンスデバイスを用いた有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、ボトムエミッション型のアクティブマトリックス駆動用デバイスとして、TFTを透明基板上に形成する形態がある。その場合、ガラス基板を通して入射する外光によってTFTの光リーク電流が増加すると、コントラストの低下が起こってしまう。そこで、ガラス基板側から外光が入射する場合、TFTとガラス基板の間に遮光層を形成して、TFTに外光が入射しないようにする。すなわち、遮光層を利用して、TFT外光の入射を抑制することで、光リーク電流を抑制する手段が採用されている。   Further, in an organic electroluminescence display device using an organic electroluminescence device which is a self-luminous element, there is a form in which a TFT is formed on a transparent substrate as a bottom emission type active matrix driving device. In that case, when the light leakage current of the TFT increases due to external light incident through the glass substrate, the contrast is lowered. Therefore, when external light enters from the glass substrate side, a light shielding layer is formed between the TFT and the glass substrate so that external light does not enter the TFT. That is, a means for suppressing light leakage current by using a light shielding layer and suppressing incidence of light outside the TFT is employed.

特許文献1(段落0015−段落0020)には、ゲート電極の両側に低濃度不純物領域を設ける、所謂、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有するTFTにおいて、チャネル領域とチャネル領域の両側に設ける低濃度不純物領域とを遮光膜が平面的に覆っている構造が提案されている。具体的には、不透明金属からなる遮光膜の上層に、非晶質シリコン膜にレーザ光を照射して、多結晶化した多結晶シリコン膜を、チャネル領域とチャネル領域の両側に設ける低濃度不純物領域として利用している。得られる多結晶シリコン膜中の結晶粒径が大きく均一となり、また、光照射時のTFTのリーク電流を抑制できる構造となっている。   In Patent Document 1 (paragraphs 0015 to 0020), in a TFT having a so-called LDD (Lightly Doped Drain) structure in which low concentration impurity regions are provided on both sides of a gate electrode, a low concentration provided on both sides of a channel region and a channel region. A structure in which the impurity region is covered with a light shielding film in a plane has been proposed. Specifically, a low-concentration impurity in which a polycrystalline silicon film is formed on both sides of a channel region by irradiating an amorphous silicon film with laser light on a light shielding film made of an opaque metal. It is used as an area. The resulting polycrystalline silicon film has a large and uniform crystal grain size and a structure that can suppress the leakage current of the TFT during light irradiation.

特許文献2(段落0006−段落0010)には、ドレイン領域とチャネル領域の境界領域のみを覆って形成される遮光層を設けているTFTが提案されている。逆バイアス状態となる、ドレイン領域とチャネル領域の境界領域における、光リーク電流の発生を抑止することによって、薄膜トランジスタの特性(例えば、閾値電圧)の変動を小さくする効果が得られている。   Patent Document 2 (paragraphs 0006 to 0010) proposes a TFT provided with a light shielding layer formed so as to cover only a boundary region between a drain region and a channel region. By suppressing the occurrence of a light leakage current in the boundary region between the drain region and the channel region that is in a reverse bias state, an effect of reducing the variation in characteristics (for example, threshold voltage) of the thin film transistor is obtained.

特開2001-284594号公報 (第2頁−第3頁)Japanese Patent Laid-Open No. 2001-284594 (Page 2 to Page 3) 特開2007-109868号公報 (第3第−第4頁)JP 2007-109868 (Page 3-4)

しかしながら、上記特許文献1(特開2001-284594号公報)に開示されるTFTは、下記の問題を有している。特許文献1(特開2001-284594号公報)に開示されるTFTでは、高い駆動能力を有することから、トップゲート型多結晶シリコンTFTを採用している。ソース領域・ドレイン領域、チャネル領域全体を遮光している、導電体で構成される遮光層と、ソース領域・ドレイン領域、チャネル領域(多結晶シリコン膜)との絶縁分離のため、遮光層を被覆する絶縁膜を形成し、該絶縁膜上にシリコン膜が形成されている。従って、ソース領域・ドレイン領域、チャネル領域(多結晶シリコン膜)では、多結晶シリコン膜/絶縁膜/遮光層(導電体層)の積層構造が構成されており、遮光層(導電体層)の電位によって、遮光層と多結晶シリコン膜の間に電界が発生する。従って、遮光層の電位によっては、チャネル領域の多結晶シリコン膜の裏面側(多結晶シリコン膜/絶縁膜の界面)にチャネルが形成される。その結果、トップゲート型多結晶シリコンTFTのオフ電流の増加や、閾値電圧のシフトが引き起こされる。さらに、該TFTにより駆動される、液晶表示装置では、フリッカ等の表示不良が起こる。   However, the TFT disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-284594) has the following problems. Since the TFT disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-284594) has a high driving capability, a top gate type polycrystalline silicon TFT is adopted. Covers the light-shielding layer to isolate the source / drain region and channel region (polycrystalline silicon film) from the light-shielding layer made of a conductor that shields the entire source / drain region and channel region An insulating film is formed, and a silicon film is formed on the insulating film. Therefore, the source region / drain region and channel region (polycrystalline silicon film) have a laminated structure of polycrystalline silicon film / insulating film / light shielding layer (conductor layer), and the light shielding layer (conductor layer) An electric field is generated between the light shielding layer and the polycrystalline silicon film due to the potential. Therefore, depending on the potential of the light shielding layer, a channel is formed on the back surface side (polycrystalline silicon film / insulating film interface) of the polycrystalline silicon film in the channel region. As a result, an increase in off current and a shift in threshold voltage of the top gate type polycrystalline silicon TFT are caused. Further, in the liquid crystal display device driven by the TFT, display defects such as flicker occur.

ソース領域・ドレイン領域、チャネル領域全体を遮光している、導電体で構成される遮光層に代えて、導電体で構成される遮光層が、チャネル領域の極く一部を遮光する形状であっても、トップゲート型結晶性シリコンTFTの閾値電圧のシフトが起こる。このチャネル領域の極く一部を遮光する形状においても、閾値電圧のシフトが引き起こされる機構の解明はなされていない。しかし、結晶性シリコン膜/絶縁膜/遮光層(導電体層)の積層構造が構成されると、遮光層(導電体層)の電位は、その直上に位置する一部のチャネル領域(結晶性シリコン膜/絶縁膜の界面)の電位に影響を及ぼす。例えば、遮光層(導電体層)の直上に、ゲート電極とドレイン領域の境界、所謂、ゲート電極とLDD(Lightly Doped Drain)構造の境界領域が存在すると、該境界領域の結晶性シリコン膜中の電界分布が影響を受ける。ゲート電極の中央部直下では、チャネル領域の結晶性シリコン膜中の電界分布への影響は無くとも、該境界領域の結晶性シリコン膜中の電界分布が影響を受けると、該トップゲート型結晶性シリコンTFTの閾値のシフトを引き起こす可能性が推定される。   Instead of a light-shielding layer made of a conductor that shields the entire source region, drain region, and channel region, a light-shielding layer made of a conductor has a shape that shields a very small part of the channel region. However, the threshold voltage of the top gate type crystalline silicon TFT shifts. Even in a shape in which a very small part of the channel region is shielded, the mechanism causing the threshold voltage shift has not been elucidated. However, when a stacked structure of crystalline silicon film / insulating film / light-shielding layer (conductor layer) is formed, the potential of the light-shielding layer (conductor layer) is limited to a part of the channel region (crystallinity). It affects the potential of the silicon film / insulating film interface. For example, when a boundary between the gate electrode and the drain region, that is, a boundary region of a so-called gate electrode and an LDD (Lightly Doped Drain) structure exists immediately above the light shielding layer (conductor layer), the boundary region in the crystalline silicon film The electric field distribution is affected. If the electric field distribution in the crystalline silicon film in the boundary region is affected even if there is no influence on the electric field distribution in the crystalline silicon film in the channel region, the top gate type crystalline The possibility of causing a threshold shift of the silicon TFT is estimated.

遮光層(導電体層)の電位を固定すると、遮光層と結晶性シリコン膜の間に発生する電界の変動は防止される。そのためには、遮光層に電位を印加するための電極を形成する工程、具体的には、遮光膜の電極を形成するためのコンタクトホールを形成する工程、遮光膜の電極を形成する工程が必要となる。前記工程の追加に伴って、製造コストがアップするという課題もある。さらに、ドレイン線(データ線)とゲート線(走査線)に加えて、遮光膜に一定電位を印加するための電極線を設ける必要が生じる。そのため、遮光膜に一定電位を印加するための電極線の占める面積分、画素の開口率が低下し、表示装置の輝度が低下するという課題もある。   When the potential of the light shielding layer (conductor layer) is fixed, fluctuation of the electric field generated between the light shielding layer and the crystalline silicon film is prevented. For this purpose, a step of forming an electrode for applying a potential to the light shielding layer, specifically, a step of forming a contact hole for forming an electrode of the light shielding film, and a step of forming an electrode of the light shielding film are necessary. It becomes. There is also a problem that the manufacturing cost increases with the addition of the above steps. Further, in addition to the drain line (data line) and the gate line (scanning line), it is necessary to provide an electrode line for applying a constant potential to the light shielding film. Therefore, there is a problem that the aperture ratio of the pixel is reduced by the area occupied by the electrode lines for applying a constant potential to the light shielding film, and the luminance of the display device is reduced.

また、特許文献2(特開2007-109868号公報)に記載されるトップゲート型多結晶シリコンTFTでは、Nチャネル型TFTのp型多結晶シリコンからなるチャネル領域と接して、n-層とn+層からなるソース領域・ドレイン領域を設け、n-層を利用して、所謂、LDD(Lightly Doped Drain)構造が構成されている。遮光層(導電体層)を、該Nチャネル型TFTのドレイン領域とチャネル領域の境界領域のみを覆って形成している。その際、多結晶シリコン膜/絶縁膜/遮光層(導電体層)の積層構造が構成されるが、遮光層(導電体層)の直上には、ドレイン領域のn-層と、該n-層とpn接合を形成する、p型多結晶シリコンからなるチャネル領域の境界部分のみが存在している。該Nチャネル型TFTのドレイン領域とチャネル領域の境界領域では、前記pn接合は、逆バイアスされ、空乏化されている。その結果、遮光層(導電体層)の電位が変化しても、該Nチャネル型TFTの特性変動が抑えられることが開示されている。 Further, in the top gate type polycrystalline silicon TFT described in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-109868), the n layer and the n layer are in contact with the channel region made of p-type polycrystalline silicon of the N-channel TFT. A so-called LDD (Lightly Doped Drain) structure is formed by providing a source region and a drain region composed of + layers and using n layers. A light shielding layer (conductor layer) is formed to cover only the boundary region between the drain region and the channel region of the N-channel TFT. At this time, the laminated structure is formed of polycrystalline silicon film / insulating film / light-shielding layer (conductive layer) is directly above the light-shielding layer (conductive layer), n drain region - and the layer, the n - Only the boundary portion of the channel region made of p-type polycrystalline silicon that forms a pn junction with the layer exists. In the boundary region between the drain region and the channel region of the N-channel TFT, the pn junction is reverse-biased and depleted. As a result, it is disclosed that even if the potential of the light shielding layer (conductor layer) changes, the characteristic variation of the N-channel TFT can be suppressed.

しかしながら、遮光層(導電体層)が、p型結晶性シリコンからなるチャネル領域の下に少しでも存在すると、その直上のp型結晶性シリコンからなるチャネル領域は、少なからず遮光層(導電体層)の電位の影響を受けてしまう。その影響を低減するため、遮光層(導電体層)の電位を固定することが好ましく、遮光層(導電体層)に一定電位を印加するための電極を設ける必要がある。   However, if a light-shielding layer (conductor layer) is present even under the channel region made of p-type crystalline silicon, the channel region made of p-type crystalline silicon immediately above the light-shielding layer (conductor layer) is not limited. ). In order to reduce the influence, it is preferable to fix the potential of the light shielding layer (conductor layer), and it is necessary to provide an electrode for applying a constant potential to the light shielding layer (conductor layer).

さらに、ドレイン領域のn-層とp型結晶性シリコンからなるチャネル領域の境界部分に形成されるpn接合が逆バイアスされる場合に加えて、ソース領域のn-層とp型結晶性シリコンからなるチャネル領域の境界部分に形成されるpn接合が逆バイアスされる場合も想定される際には、ドレイン領域のn-層とp型結晶性シリコンからなるチャネル領域の境界部分と、ソース領域のn-層とp型結晶性シリコンからなるチャネル領域の境界部分の双方に、遮光層(導電体層)を設けている。遮光層(導電体層)を、このn-層(LDD領域)とp型結晶性シリコンからなるチャネル領域の境界部分のみを覆って形成するため、遮光層(導電体層)は、作製されるn-層(LDD領域)の長さ(LDD長)に合わせて、加工する必要がある。 Further, in addition to the case where the pn junction formed at the boundary between the n layer in the drain region and the channel region made of p-type crystalline silicon is reverse-biased, the n layer in the source region and the p-type crystalline silicon When a pn junction formed at the boundary portion of the channel region is assumed to be reverse-biased, the boundary portion between the n layer of the drain region and the channel region made of p-type crystalline silicon and the source region A light shielding layer (conductor layer) is provided on both the n layer and the boundary portion of the channel region made of p-type crystalline silicon. Since the light shielding layer (conductor layer) is formed so as to cover only the boundary portion between the n layer (LDD region) and the channel region made of p-type crystalline silicon, the light shielding layer (conductor layer) is produced. It is necessary to process in accordance with the length (LDD length) of the n layer (LDD region).

Nチャネル型TFTがオン状態となった際、n-層(LDD領域)は、内部抵抗となるため、n-層(LDD領域)の長さ(LDD長)が長くなると、該TFTのオン抵抗値が高くなる。その結果、該TFTのオン電流値は減少する。さらに、該Nチャネル型TFTにより駆動される、液晶表示装置では、該TFTのオン電流値が大幅に減少すると、画素への映像信号の書き込みが十分にできず、表示不良を引き起こしてしまう。 When the N-channel TFT is turned on, the n layer (LDD region) has an internal resistance. Therefore, when the length of the n layer (LDD region) (LDD length) is increased, the on resistance of the TFT is increased. The value becomes higher. As a result, the on-current value of the TFT decreases. Further, in a liquid crystal display device driven by the N-channel TFT, if the on-current value of the TFT is significantly reduced, video signals cannot be sufficiently written to the pixels, resulting in display defects.

そのため、n-層(LDD領域)の長さ(LDD長)は、ある程度短くする(例えば、3μmよりも短く)必要がある。その際、遮光層(導電体層)を精度良く加工する必要があり、プロセスマージンが小さくなってしまうという課題がある。 Therefore, the length of the n layer (LDD region) (LDD length) needs to be shortened to some extent (for example, shorter than 3 μm). At that time, it is necessary to process the light shielding layer (conductor layer) with high accuracy, and there is a problem that the process margin is reduced.

また、Nチャネル型TFTにおいて、ドレイン領域のn-層とp型結晶性シリコンからなるチャネル領域の境界部分と、ソース領域のn-層とp型結晶性シリコンからなるチャネル領域の境界部分の双方に、それぞれ、ドレイン遮光層と、ソース遮光層を設ける構造を採用する際、各遮光層(導電体層)の電位を固定化しない場合、下記の問題が生じる。 In the N-channel TFT, both the drain region n layer and the channel region made of p-type crystalline silicon and the source region n layer and the channel region made of p-type crystalline silicon both. In addition, when adopting a structure in which a drain light shielding layer and a source light shielding layer are provided, the following problems occur when the potential of each light shielding layer (conductor layer) is not fixed.

Nチャネル型TFTが「オフ状態」となっている間は、ドレイン領域は、ドレイン電極の電位(VD(OFF))、ソース領域は、ソース電極の電位(VS(OFF))となっている。ドレイン領域のn-層とp型結晶性シリコンからなるチャネル領域の境界部分のみを覆っているドレイン遮光層には、ドレイン電極の電位(VD(OFF))に由来する電位(VBD(OFF))が誘起される。ソース領域のn-層とp型結晶性シリコンからなるチャネル領域の境界部分のみを覆っているソース遮光層には、ソース電極の電位(VS(OFF))に由来する電位(VBS(OFF))が誘起される。 While the N-channel TFT is in the “off state”, the drain region has the potential of the drain electrode (V D (OFF)), and the source region has the potential of the source electrode (V S (OFF)). Yes. The drain light-shielding layer covering only the boundary between the n layer of the drain region and the channel region made of p-type crystalline silicon has a potential (V BD (OFF) derived from the potential of the drain electrode (V D (OFF)). )) Is induced. The source light shielding layer covering only the boundary between the n layer of the source region and the channel region made of p-type crystalline silicon has a potential (V BS (OFF) derived from the potential of the source electrode (V S (OFF)). )) Is induced.

その後、Nチャネル型TFTがオン状態となると、ドレイン領域のn-層(LDD領域)には、ドレイン遮光層の電位(VBD(OFF))に起因する電界が、ソース領域のn-層(LDD領域)には、ソース遮光層の電位(VBS(OFF))に起因する電界が生じる。その結果、ドレイン領域のn-層(LDD領域)、ソース領域のn-層(LDD領域)の一方は、相対的に高い抵抗値を示し、結果として、該TFTのオン抵抗値が上昇する場合がある。従って、該TFTのオン電流値が減少する場合がある。さらに、該Nチャネル型TFTにより駆動される、液晶表示装置では、該TFTのオン電流値が大幅に減少すると、画素への映像信号の書き込みが十分にできず、表示不良を引き起こしてしまう。 Thereafter, when the N-channel type TFT is turned on, n drain region - the layer (LDD region), the electric field due to the potential (V BD (OFF)) of the drain light-blocking layer, the source region n - layer ( In the LDD region, an electric field due to the potential (V BS (OFF)) of the source light-shielding layer is generated. As a result, n drain region - the layer (LDD region), n source regions - one of the layers (LDD regions) exhibit a relatively high resistance value, as a result, if the on-resistance of the TFT is increased There is. Accordingly, the on-current value of the TFT may decrease. Further, in a liquid crystal display device driven by the N-channel TFT, if the on-current value of the TFT is significantly reduced, video signals cannot be sufficiently written to the pixels, resulting in display defects.

一方、Nチャネル型TFTが「オン状態」に保持される間は、ドレイン領域の電位は、VD(ON)、ソース領域の電位は、VS(ON)となる。そのため、ドレイン領域のn-層とp型チャネル領域の境界部分のみを覆っているドレイン遮光層の電位は、オフ状態の電位(VBD(OFF))から、オン状態におけるドレイン領域の電位(VD(ON))に由来する電位(VBD(ON))へと、次第に変化する。ソース領域のn-層とp型結晶性シリコンからなるチャネル領域の境界部分のみを覆っているソース遮光層の電位は、オフ状態の電位(VBS(OFF))から、オン状態におけるソース領域の電位(VS(ON))に由来する電位(VBS(ON))へと、次第に変化する。 On the other hand, while the N-channel TFT is held in the “on state”, the potential of the drain region is V D (ON) and the potential of the source region is V S (ON). Therefore, the potential of the drain light-shielding layer covering only the boundary between the n layer and the p-type channel region of the drain region is changed from the potential in the off state (V BD (OFF)) to the potential of the drain region in the on state (V D (ON)) gradually changes to the potential (V BD (ON)). The potential of the source light-shielding layer covering only the boundary portion between the n layer of the source region and the channel region made of p-type crystalline silicon is changed from the potential in the off state (V BS (OFF)) to the source region in the on state. It gradually changes to a potential (V BS (ON)) derived from the potential (V S (ON)).

Nチャネル型TFTのオン/オフ動作に伴って、ドレイン領域のn-層とp型結晶性シリコンからなるチャネル領域の境界部分のみを覆っているドレイン遮光層の電位(VBD(t))は、「オフ状態」の電位(VBD(OFF))と「オン状態」の電位(VBD(ON))の間で変化する。ソース領域のn-層とp型結晶性シリコンからなるチャネル領域の境界部分のみを覆っているソース遮光層の電位(VBS(t))は、「オフ状態」の電位(VBS(OFF))と「オン状態」の電位(VBS(ON))の間で変化する。オン/オフ動作の周期(τ)が短くなると、ドレイン遮光層の電位(VBD(t))、ソース遮光層の電位(VBS(t))の変化は、オン/オフ動作の周期(τ)に追従できなくなる。具体的には、オン/オフ動作の繰り返し周期(τ)が短い場合、ドレイン遮光層の電位(VBD(t))の時間平均値、ソース遮光層の電位(VBS(t))の時間平均値は、経時的に「オフ状態の電位」から「オン状態の電位」に向かって、見かけ上、「Duty比」に応じて、「シフトした状態」となる。結果として、見かけ上、該TFTのオン抵抗値の時間平均値が、「Duty比」に応じて、経時的にシフトする場合がある。従って、見かけ上、該TFTのオン電流値の時間平均値が、オン状態の「Duty比」に応じて、経時的にシフトする場合がある。 As the N-channel TFT is turned on / off, the potential (V BD (t)) of the drain light-shielding layer covering only the boundary between the n layer of the drain region and the channel region made of p-type crystalline silicon is , And varies between an “off-state” potential (V BD (OFF)) and an “on-state” potential (V BD (ON)). The potential (V BS (t)) of the source light-shielding layer covering only the boundary between the n layer of the source region and the channel region made of p-type crystalline silicon is the “off-state” potential (V BS (OFF) ) And the “on-state” potential (V BS (ON)). When the cycle (τ) of the on / off operation is shortened, the changes in the potential (V BD (t)) of the drain light shielding layer and the potential (V BS (t)) of the source light shielding layer are changed. ) Cannot be followed. Specifically, when the repetition period (τ) of the on / off operation is short, the time average value of the potential (V BD (t)) of the drain light shielding layer and the time of the potential (V BS (t)) of the source light shielding layer The average value becomes “shifted state” according to the “Duty ratio” from the “off-state potential” to the “on-state potential” over time. As a result, the time average value of the on-resistance value of the TFT may seem to shift over time according to the “Duty ratio”. Therefore, apparently, the time average value of the on-current value of the TFT may shift over time according to the “Duty ratio” in the on state.

その影響を低減するため、二つの遮光層(導電体層)の電位を固定することが好ましく、二つの遮光層(導電体層)に、それぞれ一定電位を印加するための電極を設ける必要がある。   In order to reduce the influence, it is preferable to fix the potential of the two light shielding layers (conductor layers), and it is necessary to provide electrodes for applying a constant potential to the two light shielding layers (conductor layers), respectively. .

本発明は、以上に説明した課題を解決するものである。すなわち、本発明の目的は、製造コストの上昇要因となる、遮光層(導電体層)に一定電位を印加するための電極を設ける必要がなく、TFTの動作層;チャネル領域、ドレイン領域・ソース領域への光照射時に生ずる光リーク電流を抑制する機能に優れた遮光層を具えてなる薄膜トランジスタ、及びその製造方法、ならびに、該薄膜トランジスタを利用して、駆動される液晶表示装置、該液晶表示装置を組み込むことで構成される電子機器を提供することにある。   The present invention solves the problems described above. That is, an object of the present invention is not to provide an electrode for applying a constant potential to the light-shielding layer (conductor layer), which causes an increase in manufacturing cost, and the TFT operation layer: channel region, drain region / source THIN FILM TRANSISTOR HAVING A LIGHT-EMITTING LAYER EXCELLENT IN CONTROLLING LIGHT LEAKAGE CURRENT DURING LIGHT LIGHTING TO AREA, ITS MANUFACTURING METHOD, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USED BY USING THIN FILM TRANSISTOR, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE It is to provide an electronic device configured by incorporating.

上記課題を解決するため、本発明者らは、まず、TFTの動作層;チャネル領域、ドレイン領域・ソース領域に、絶縁性透明基板側から光照射されている際、光リーク電流が生成される機構を考察した。   In order to solve the above problems, the present inventors first generate a light leakage current when light is irradiated from the insulating transparent substrate side to the TFT operation layer; the channel region, the drain region and the source region. The mechanism was considered.

例えば、図2に示すトップゲート型結晶性シリコンTFT、特に、Pチャネル型TFTでは、n型の結晶性シリコン膜に対して、p型不純物を高濃度ドープして、p+領域を形成して、ドレイン領域・ソース領域を作製している。また、ゲート電極の両側に、n型の結晶性シリコン膜の表面側からp型不純物を低濃度ドープして、p領域を形成して、低濃度不純物ドープ領域を設けている。ドレイン領域・ソース領域に挟まれた部分のうち、低濃度不純物ドープ領域を除いた部分は、n型の結晶性シリコン領域となっている。ゲート電極直下のn型の結晶性シリコン領域は、チャネル領域となっている。ゲート電極の両側に設ける低濃度不純物ドープ領域は、所謂、LDD構造を構成する、LDD領域として機能する。 For example, in the top-gate type crystalline silicon TFT shown in FIG. 2, in particular, a P-channel type TFT, an n-type crystalline silicon film is heavily doped with p-type impurities to form a p + region. The drain region and the source region are manufactured. Further, on both sides of the gate electrode, a p-type impurity is lightly doped from the surface side of the n-type crystalline silicon film to form a p region, thereby providing a low concentration impurity doped region. Of the portion sandwiched between the drain region and the source region, the portion excluding the low concentration impurity doped region is an n-type crystalline silicon region. The n-type crystalline silicon region directly under the gate electrode is a channel region. The low concentration impurity doped regions provided on both sides of the gate electrode function as an LDD region constituting a so-called LDD structure.

ドレイン領域/LDD領域/チャネル領域は、p+/p/nの構造となっており、LDD領域/チャネル領域の境界にpn接合が形成されている。ソース領域/LDD領域/チャネル領域も、p+/p/nの構造となっており、LDD領域/チャネル領域の境界にpn接合が形成されている。該Pチャネル型TFTが「オフ状態」である場合、該Pチャネル型TFTのゲート電極に印加される、「オフ状態」のゲート電圧Vg(OFF)は、ドレイン電極に印加されるドレイン電圧VD、ソース電極に印加されるソース電圧VSに対して、通常、Vg(OFF)>VS>VDとなる範囲に設定される。 The drain region / LDD region / channel region has a p + / p / n structure, and a pn junction is formed at the boundary of the LDD region / channel region. The source region / LDD region / channel region also has a p + / p / n structure, and a pn junction is formed at the boundary of the LDD region / channel region. When the P-channel TFT is in the “off state”, the “off-state” gate voltage Vg (OFF) applied to the gate electrode of the P-channel TFT is the drain voltage V D applied to the drain electrode. The source voltage V S applied to the source electrode is normally set in a range of Vg (OFF)> V S > V D.

従って、該Pチャネル型TFTが「オフ状態」であり、Vg(OFF)>VS>VDである場合、ドレイン側のpn接合は、逆バイアス状態である。その結果、該Pチャネル型TFTのゲート電極に「オフ状態」のゲート電圧Vg(OFF)が印加されている場合、ドレイン側のpn接合部分では、p+/p/nの構造中、p領域(LDD領域)/チャネル領域(n領域)の境界部分に幅広い空乏層が形成されている。 Therefore, when the P-channel TFT is in the “off state” and Vg (OFF)> V S > V D , the drain side pn junction is in the reverse bias state. As a result, when the gate voltage Vg (OFF) in the “off state” is applied to the gate electrode of the P-channel TFT, the p region in the p + / p / n structure at the drain side pn junction portion A wide depletion layer is formed at the boundary between (LDD region) / channel region (n region).

加えて、ドレイン側のLDD領域/下地層の界面は、p領域/下地層(絶縁膜)の接合となっており、この接合に起因して、下地層と接するドレイン側のLDD領域に空乏化領域が形成されている。   In addition, the interface between the drain side LDD region / underlying layer is a p region / underlying layer (insulating film) junction. Due to this junction, the drain side LDD region in contact with the underlayer is depleted. A region is formed.

一方、該Pチャネル型TFTが「オフ状態」である際、ソース側のpn接合は、通常、順バイアス状態/零バイアス状態となっている。なお、ソース側のpn接合部分でも、p+/p/nの構造中、p領域(LDD領域)/チャネル領域の境界部分に空乏層が形成されている。特に、ゲート絶縁膜側において、ソース側のpn接合も逆バイアス状態となる場合には、ソース側のLDD領域/チャネル領域のpn接合に空乏層が形成されている。一方、ゲート電極の直下のチャネル領域は、n型の結晶性シリコン層で構成されており、該Pチャネル型TFTが「オフ状態」である際、ゲート絶縁膜側のチャネル領域の大半は空乏していない。 On the other hand, when the P-channel TFT is in the “off state”, the pn junction on the source side is normally in the forward bias state / zero bias state. Note that a depletion layer is also formed at the boundary between the p region (LDD region) and the channel region in the p + / p / n structure at the pn junction portion on the source side. In particular, on the gate insulating film side, when the source side pn junction is also in a reverse bias state, a depletion layer is formed in the source side LDD region / channel region pn junction. On the other hand, the channel region immediately below the gate electrode is composed of an n-type crystalline silicon layer, and most of the channel region on the gate insulating film side is depleted when the P-channel TFT is in the “off state”. Not.

絶縁性透明基板側から光照射すると、絶縁性透明基板と下地層を透過した光が結晶性シリコン膜に入射される。結晶性シリコン膜に入射される光のうち、結晶性シリコンの禁制帯幅Egよりも高いエネルギーを有する光のみが、結晶性シリコン膜で吸収され、電子と正孔の対が生成される。p+領域(ドレイン領域・ソース領域)では、高密度の正孔が存在するため、生成した電子は、正孔と再結合して消滅する。また、該Pチャネル型TFTのゲート電極に「オフ状態」のゲート電圧Vg(OFF)が印加されている場合、ゲート電極直下のチャネル領域(n領域)では、相当の密度の電子が存在するため、生成した正孔の相当部分は、電子と再結合して消滅する。 When light is irradiated from the insulating transparent substrate side, light transmitted through the insulating transparent substrate and the base layer is incident on the crystalline silicon film. Of the light incident on the crystalline silicon film, only light having energy higher than the forbidden band width Eg of crystalline silicon is absorbed by the crystalline silicon film, and an electron-hole pair is generated. In the p + region (drain region / source region), since high-density holes exist, generated electrons recombine with the holes and disappear. Further, when the gate voltage Vg (OFF) in the “off state” is applied to the gate electrode of the P-channel TFT, electrons of a considerable density exist in the channel region (n region) immediately below the gate electrode. A substantial portion of the generated holes recombine with electrons and disappear.

一方、ドレイン側のLDD領域/チャネル領域の境界には、pn接合に起因する空乏層が形成され、さらに、ドレイン側のLDD領域と下地層との界面にも、空乏化領域が形成されている。そのため、前記空乏層ならびに空乏化領域中で生成した電子と正孔は、殆ど再結合せず、空乏層ならびに空乏化領域中の電界によって、正孔はp+領域(ドレイン領域)へ、電子はチャネル領域(n領域)へと走行する。 On the other hand, a depletion layer resulting from the pn junction is formed at the drain side LDD region / channel region boundary, and a depletion region is also formed at the interface between the drain side LDD region and the underlying layer. . Therefore, the electrons and holes generated in the depletion layer and the depletion region hardly recombine, and the hole is transferred to the p + region (drain region) by the electric field in the depletion layer and the depletion region. Travel to the channel region (n region).

また、ゲート絶縁膜側において、ソース側のpn接合も逆バイアス状態となる際、ソース側のLDD領域/チャネル領域のpn接合にも、空乏層が形成されている。このソース側の空乏層中で生成した電子と正孔は、正孔はチャネル領域側から注入される電子と再結合し、電子は、LDD領域側から注入される正孔と再結合する。   On the gate insulating film side, when the source-side pn junction is also in a reverse bias state, a depletion layer is also formed in the source-side LDD region / channel region pn junction. The electrons and holes generated in the depletion layer on the source side recombine with electrons injected from the channel region side, and the electrons recombine with holes injected from the LDD region side.

結果として、ドレイン側のLDD領域/チャネル領域の境界部分(pn接合部分)の空乏層、ドレイン側のLDD領域/下地層の境界部分(接合部分)の空乏化領域に入射した光によって、前記空乏層ならびに空乏化領域中で生成した電子と正孔が、光リーク電流を生成する主な原因となることに想到した。   As a result, the depletion layer at the boundary portion (pn junction portion) of the LDD region / channel region on the drain side and the depletion region at the boundary portion (junction portion) of the LDD region / underlayer on the drain side may cause the depletion. It was conceived that electrons and holes generated in the layer and in the depletion region are the main cause of the photoleakage current.

従って、ドレイン側のLDD領域/チャネル領域の境界部分(pn接合部分)の空乏層、ならびに、ドレイン側のLDD領域/下地層の境界部分(接合部分)の空乏化領域に入射する光を遮光することで、光リーク電流の生成を効果的に抑制できることに想到した。   Therefore, the light incident on the depletion layer at the boundary portion (pn junction portion) of the LDD region / channel region on the drain side and the depletion region at the boundary portion (junction portion) of the LDD region / underlayer on the drain side is shielded. Thus, the inventors have conceived that generation of light leakage current can be effectively suppressed.

実際に、遮光膜を絶縁性透明基板の上面に設け、絶縁性透明基板と下地層を透過し、結晶性シリコン膜に入射される光を遮光する際、該Pチャネル型TFTのゲート電極直下のチャネル領域(n型の結晶性シリコン)部分は、遮光膜で覆われていないが、ドレイン側のLDD領域/チャネル領域の境界部分の空乏層、ならびに、ドレイン側のLDD領域/下地層の境界部分(接合部分)の空乏化領域に入射する光を遮光することで、光リーク電流の生成を効果的に抑制できることを確認した。   Actually, when a light-shielding film is provided on the upper surface of the insulating transparent substrate, the light passing through the insulating transparent substrate and the underlying layer, and shielding the light incident on the crystalline silicon film, is directly under the gate electrode of the P-channel TFT. The channel region (n-type crystalline silicon) portion is not covered with a light shielding film, but the depletion layer at the boundary between the drain side LDD region / channel region and the boundary portion between the drain side LDD region / underlayer It was confirmed that generation of light leakage current can be effectively suppressed by shielding light incident on the depletion region of (junction portion).

その際、遮光膜に対して、一定の電位を印加する電極を設けない構造を選択するが、該Pチャネル型TFTのゲート電極直下のチャネル領域(n型の結晶性シリコン)部分は、遮光膜で覆われていないため、該チャネル領域(n型の結晶性シリコン)部分に対する、遮光膜の電位変動の影響は軽減される。従って、遮光膜の電位の変動に起因する、TFTの閾値電圧のシフト量は、抑制されることとも確認した。   At that time, a structure in which an electrode for applying a constant potential is not provided for the light shielding film is selected, but the channel region (n-type crystalline silicon) portion immediately below the gate electrode of the P-channel TFT has a light shielding film. Therefore, the influence of the potential fluctuation of the light shielding film on the channel region (n-type crystalline silicon) portion is reduced. Therefore, it was confirmed that the shift amount of the threshold voltage of the TFT due to the fluctuation of the potential of the light shielding film is suppressed.

一方、該Pチャネル型TFTのドレイン領域(p+領域)とドレイン側のLDD領域(p領域)、ならびに、ソース領域(p+領域)とソース側のLDD領域(p領域)は、それぞれ、分割された遮光膜の二つの領域で覆われている。ドレイン領域とドレイン側のLDD領域は、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))の影響を受ける。ソース領域とソース側のLDD領域は、遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))の影響を受ける。その際、LDD領域(p領域)が形成されている部分において、影響が及ぶ範囲は、主に、下地層と接する部分となっている。そのため、該Pチャネル型TFTが「オン状態」となった際、オン抵抗値は、主に、ゲート絶縁膜側に形成されるPチャネルとLDD領域の抵抗となっている。すなわち、LDD領域の下地層と接する領域は、オン抵抗値に実質的な寄与を持っていない。そのため、周期的なオン/オフ動作に伴って、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))、遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))が、「オフ状態の電位」と「オン状態の電位」の間で変動しても、該Pチャネル型TFTのオン抵抗値の上昇は、実質的に生じないことも確認した。 On the other hand, the drain region (p + region) and the drain side LDD region (p region), and the source region (p + region) and source side LDD region (p region) of the P-channel TFT are divided. The light shielding film is covered with two regions. The drain region and the LDD region on the drain side are affected by the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film. The source region and the LDD region on the source side are affected by the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film. At that time, in the portion where the LDD region (p region) is formed, the range of influence is mainly the portion in contact with the base layer. Therefore, when the P-channel TFT is turned “on”, the on-resistance value is mainly the resistance of the P-channel and the LDD region formed on the gate insulating film side. That is, the region of the LDD region that is in contact with the base layer does not substantially contribute to the on-resistance value. Therefore, with the periodic on / off operation, the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film become “off state It was also confirmed that even when the potential fluctuated between “potential” and “on-state potential”, the on-resistance value of the P-channel TFT did not substantially increase.

特に、分割された遮光膜の二つの領域、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域が、結晶性シリコン膜が形成されていない領域において電気的に連結される構造を採用すると、この連結部によって、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))は、実質的に等しい電位とできる(VBD(t)≒VBS(t))ことを見出した。 In particular, when a structure in which two regions of the divided light shielding film, the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically connected in a region where the crystalline silicon film is not formed, is adopted. By the connecting portion, the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film can be substantially equal (V BD (t)). ≈V BS (t)).

Pチャネル型TFTにおいて、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域が電気的に連結される構造では、ドレイン領域/下地層/遮光膜のドレイン側領域からなるMIS接合(キャパシタCD)と、ソース領域/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIS接合(キャパシタCS)とが、直列に連結されている状態に相当する。その状況では、ドレイン領域の電位(VD(t))とソース領域の電位(VS(t))が、VS(t)>VD(t)である場合、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))は、VS(t)>VBS(t)≒VBD(t)>VD(t)の条件を満足することを見出した。 In a P-channel TFT, in a structure in which the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically connected, an MIS junction (capacitor C D ) composed of a drain region / underlayer / drain region of the light shielding film. This corresponds to a state where the MIS junction (capacitor C S ) composed of the source region / underlayer / source region of the light shielding film is connected in series. In that situation, when the potential of the drain region (V D (t)) and the potential of the source region (V S (t)) are V S (t)> V D (t), the drain side region of the light shielding film Potential (V BD (t)) and the source side region potential (V BS (t)) of the light shielding film are V S (t)> V BS (t) ≈V BD (t)> V D (t) It was found that the above conditions were satisfied.

特に、VS(t)>VD(t)である場合、「オフ状態」の定常状態、すなわち、キャパシタCD、キャパシタCSの充電が完了した状態に達すると、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))は、VS(t)>VBS(t)=VBD(t)>VD(t)の条件を満足する。その際、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))は、ドレイン領域の電位(VD(t))とソース領域の電位(VS(t))間の平均的な電位に保たれる。 In particular, when V S (t)> V D (t), when reaching the steady state of “off state”, that is, the state where the charging of the capacitor C D and the capacitor C S is completed, the drain side region of the light shielding film Potential (V BD (t)) and the source side region potential (V BS (t)) of the light shielding film are V S (t)> V BS (t) = V BD (t)> V D (t) Satisfy the conditions. At that time, the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film are equal to the potential (V D (t)) of the drain region and the source region. Is maintained at an average potential (V S (t)).

一方、Pチャネル型TFTにおいて、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域が電気的に分離されている構造では、ドレイン領域/下地層/遮光膜のドレイン側領域からなるMIS接合(キャパシタCD)、遮光膜のドレイン側領域/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIM接合(キャパシタCDIS)、ソース領域/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIS接合(キャパシタCS)が、直列に連結されている状態に相当する。その状況では、ドレイン領域の電位(VD(t))とソース領域の電位(VS(t))が、VS(t)>VD(t)であるとすると、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))は、VS(t)≧VBS(t)>VBD(t)≧VD(t)の条件を満足することを見出した。 On the other hand, in the P-channel TFT, in the structure in which the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically separated, a MIS junction (capacitor consisting of drain region / underlayer / drain side region of the light shielding film) C D ), MIM junction (capacitor C DIS ) composed of drain side region of light shielding film / underlying layer / source side region of light shielding film, capacitor MIS junction (capacitor C S ) composed of source region / underlying layer / source side region of light shielding film ) Corresponds to the state of being connected in series. In this situation, if the potential of the drain region (V D (t)) and the potential of the source region (V S (t)) are V S (t)> V D (t), the drain side of the light shielding film The potential (V BD (t)) of the region and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film are V S (t) ≧ V BS (t)> V BD (t) ≧ V D (t ) Was satisfied.

特に、VS(t)>VD(t)である場合、「オフ状態」の定常状態、すなわち、キャパシタCD、キャパシタCDIS、キャパシタCSの充電が完了した状態に達すると、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))は、VS(t)>VBS(t)>VBD(t)>VD(t)の条件を満足する。 In particular, when V S (t)> V D (t), when the steady state of “off state”, that is, the state where the charging of the capacitor C D , the capacitor C DIS and the capacitor C S is completed, the light shielding film is reached. The potential (V BD (t)) of the drain side region and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film are V S (t)> V BS (t)> V BD (t)> V D The condition (t) is satisfied.

例えば、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域が電気的に連結される構造では、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域が対称的な配置とすると、ドレイン・バイアス(VD)とソース・バイアス(VS)を周期的に反転させる操作を継続しても、「オフ状態」の定常状態では、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))は、実質的に、VBD(t)=VBS(t)に維持される状態となる。また、周期的なオン/オフ動作を行う際、ドレイン領域/下地層/遮光膜のドレイン側領域からなるMIS接合(キャパシタCD)、ソース領域/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIS接合(キャパシタCS)の充放電が速やかに起こらなくとも、「オフ状態」における、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))の経時的なシフトは抑制されることを見出した。 For example, in a structure in which the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically connected, if the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are arranged symmetrically, the drain bias ( Even if the operation of periodically reversing V D ) and the source bias (V S ) is continued, in the steady state of “off state”, the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the light shielding The potential (V BS (t)) of the source side region of the film is substantially maintained at V BD (t) = V BS (t). In addition, when performing a periodic on / off operation, a MIS junction (capacitor C D ) composed of a drain region / underlayer / light shielding film drain side region, and a MIS composed of a source region / underlayer / light shielding film source side region. Even if charging / discharging of the junction (capacitor C S ) does not occur promptly, the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t) of the source side region of the light shielding film in the “off state”. It was found that the shift over time of t)) was suppressed.

一方、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域が電気的に分離される構造では、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域が対称的な配置としても、ドレイン・バイアス(VD)とソース・バイアス(VS)を周期的に反転させると、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))は周期的に変動する。また、周期的なオン/オフ動作を行う際、ドレイン領域/下地層/遮光膜のドレイン側領域からなるMIS接合(キャパシタCD)、ソース領域/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIS接合(キャパシタCS)、遮光膜のドレイン側領域/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIM接合(キャパシタCDIS)の充放電が速やかに起こらないと、「オフ状態」における、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))の経時的なシフトが引き起こされることが想定される。 On the other hand, in the structure in which the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically separated, even if the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are symmetrically arranged, the drain bias ( When V D ) and source bias (V S ) are periodically inverted, the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film Fluctuates periodically. In addition, when performing a periodic on / off operation, a MIS junction (capacitor C D ) composed of a drain region / underlayer / light shielding film drain side region, and a MIS composed of a source region / underlayer / light shielding film source side region. If the MIM junction (capacitor C DIS ) composed of the junction (capacitor C S ) and the drain side region of the light shielding film / the base layer / the source side region of the light shielding film does not promptly charge / discharge, the light shielding film in the “off state”. It is assumed that a time-dependent shift of the potential (V BD (t)) of the drain side region and the source side region (V BS (t)) of the light shielding film is caused.

従って、ドレイン・バイアス(VD)とソース・バイアス(VS)を周期的に反転させる操作を継続する場合、また、周期的なオン/オフ動作を行う際、連結部を設けることで、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))の経時的なシフトを実質的に抑制できることを見出した。勿論、周期的なオン/オフ動作を行っても、「オフ状態」における、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))、遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))は実質的に一定に保持されるため、該Pチャネル型TFTのオン抵抗値は、経時的にシフトすることはないことを見出した。 Accordingly, when the operation of periodically inverting the drain bias (V D ) and the source bias (V S ) is continued, or when the periodic on / off operation is performed, a coupling portion is provided to block light. It has been found that a shift with time of the potential (V BD (t)) of the drain side region of the film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film can be substantially suppressed. Of course, even if the periodic on / off operation is performed, the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t) of the source side region of the light shielding film in the “off state”. ) Is held substantially constant, and it has been found that the on-resistance value of the P-channel TFT does not shift with time.

以上の一連の知見に基づき、本発明者らは、本発明を完成させた。   Based on the above series of findings, the present inventors have completed the present invention.

まず、本発明の第一の形態は、下記の薄膜トランジスタの発明である。すなわち、本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタは:
透明基板上に形成されるトップゲート型薄膜トランジスタであって、
該薄膜トランジスタにおいては、
前記透明基板上に、
パターン化された遮光膜と、
下地層と、
パターン化された結晶性シリコン膜と、
ゲート絶縁膜と、
パターン化されたゲート電極膜が順次積層されており;
前記パターン化した結晶性シリコン膜は、
前記パターン化したゲート電極膜と重なるチャネル領域と、
前記チャネル領域に接する二つの低濃度不純物領域を有しており;
前記パターン化した遮光膜は、前記チャネル領域と重ならないように配置され、かつ、前記二つの低濃度不純物領域の何れの低濃度不純物領域においても少なくとも一部が重なるように配置されている
ことを特徴とする薄膜トランジスタである。
First, the first embodiment of the present invention is the invention of the following thin film transistor. That is, the thin film transistor according to the first aspect of the present invention is:
A top gate type thin film transistor formed on a transparent substrate,
In the thin film transistor,
On the transparent substrate,
A patterned light-shielding film;
An underlayer,
A patterned crystalline silicon film;
A gate insulating film;
Patterned gate electrode films are sequentially stacked;
The patterned crystalline silicon film is
A channel region overlapping the patterned gate electrode film;
Two low-concentration impurity regions in contact with the channel region;
The patterned light shielding film is disposed so as not to overlap the channel region, and is disposed so that at least a part thereof overlaps in any of the two low concentration impurity regions of the two low concentration impurity regions. The thin film transistor is characterized.

なお、本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタでは、
前記チャネル領域は、第一の導電型の領域からなり、
前記二つの低濃度不純物領域は、ともに第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域からなる構造を選択することが好ましい。例えば、前記チャネル領域は、キャリアが電子である第一の導電型の領域からなり、前記二つの低濃度不純物領域は、キャリアが正孔である第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域からなる構造を選択することが好ましい。
In the thin film transistor according to the first aspect of the present invention,
The channel region comprises a region of a first conductivity type,
It is preferable that the two low-concentration impurity regions have a structure composed of a low-concentration impurity-doped region of the second conductivity type. For example, the channel region includes a first conductivity type region in which carriers are electrons, and the two low-concentration impurity regions include a second conductivity type low-concentration impurity doped region in which carriers are holes. It is preferable to select the structure.

前記透明基板として、絶縁性透明基板を利用することが望ましい。また、前記下地層として、光透過性絶縁性材料からなる下地層を利用することが望ましい。勿論、前記パターン化した遮光膜は、光不透過性導電性材料からなることが望ましい。さらに、前記パターン化された結晶性シリコン膜は、ドレイン領域、ソース領域として使用される、二つの第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域を有していることが望ましい。   It is desirable to use an insulating transparent substrate as the transparent substrate. Further, it is desirable to use a base layer made of a light transmissive insulating material as the base layer. Of course, the patterned light-shielding film is preferably made of a light-impermeable conductive material. Furthermore, it is desirable that the patterned crystalline silicon film has two second-conductivity type high-concentration impurity doped regions used as a drain region and a source region.

さらには、前記透明基板は、絶縁性透明基板であり;
前記下地層は、光透過性絶縁性材料からなる層であり;
前記パターン化された遮光膜は、その膜全面が前記透明基板ならびに下地層により囲まれ、電気的に孤立されている形態とすることが好ましい。
Furthermore, the transparent substrate is an insulating transparent substrate;
The underlayer is a layer made of a light-transmissive insulating material;
The patterned light-shielding film is preferably in a form in which the entire film surface is surrounded by the transparent substrate and the base layer and is electrically isolated.

また、前記パターン化された遮光膜は、
前記パターン化された結晶性シリコン膜の直下に位置しない、第3の領域を有しており、
チャネル領域を挟んで分割されている、前記遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域は、前記遮光膜の第3の領域を介して、電気的に相互接続されている形態とすることが好ましい。
In addition, the patterned light shielding film is
Having a third region not located directly under the patterned crystalline silicon film;
The drain-side region of the light-shielding film and the source-side region of the light-shielding film, which are divided across the channel region, are electrically interconnected via the third region of the light-shielding film. It is preferable to do.

例えば、本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタの一態様は、
絶縁性透明基板上に形成されるトップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタであって、
該薄膜トランジスタは、
絶縁性透明基板と、
絶縁性透明基板の上面上に形成される、パターン化された遮光膜と、
パターン化された遮光膜と絶縁性透明基板の上面を被覆するように形成される、光透過性絶縁性材料からなる下地層と、
下地層の上面上に形成される、パターン化された結晶性シリコン膜と、
パターン化された結晶性シリコン膜と下地層の上面を被覆するように形成される、ゲート絶縁膜と、
ゲート絶縁膜の上面上に形成される、パターン化されたゲート電極膜を具え;
前記パターン化されたゲート電極膜からなる、ゲート電極と、
前記ゲート絶縁膜と、
ゲート絶縁膜と接するパターン化された結晶性シリコン膜の、ゲート電極の直下の第一の導電型の領域からなる、チャネル領域と、
パターン化された結晶性シリコン膜に形成される、第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域からなる、ドレイン領域と、
パターン化された結晶性シリコン膜に形成される、第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域からなる、ソース領域と、
チャネル領域の両側において、パターン化された結晶性シリコン膜のゲート絶縁膜と接する面側に形成される、第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域からなる、LDD領域と、
ドレイン領域とソース領域の上面とそれぞれ電気的に接続されるように形成される、電極膜からなる、ドレイン電極とソース電極とによって、
電界効果トランジスタを構成しており;
該電界効果トランジスタのオン状態では、
ゲート電極に閾値電圧を超えるゲート電圧を印加することで、チャネルが形成され、
ドレイン領域とソース領域との間に、前記チャネルとその両側のLDD領域を経由するキャリアの流路が形成され;
前記パターン化された遮光膜は、
光不透過性導電性材料からなり、
絶縁性透明基板と下地層とで取り囲まれ、電気的に孤立された状態となっており;
前記チャネル領域の直下には、前記パターン化された遮光膜は存在してなく、
少なくとも、該パターン化された遮光膜の形成領域は、前記ドレイン領域の直下の領域の一部と、ならびに、前記ソース領域の直下の領域の一部と、それぞれ重なり、
前記チャネル領域の両側に設けるLDD領域のそれぞれに対して、該LDD領域の直下の領域の一部と、該パターン化された遮光膜の形成領域は重なるように配置されている
ことを特徴とする薄膜トランジスタである。
For example, one aspect of the thin film transistor according to the first aspect of the present invention is:
A top gate type crystalline silicon thin film transistor formed on an insulating transparent substrate,
The thin film transistor
An insulating transparent substrate;
A patterned light-shielding film formed on the upper surface of the insulating transparent substrate;
A base layer made of a light-transmitting insulating material, formed to cover the upper surface of the patterned light-shielding film and the insulating transparent substrate;
A patterned crystalline silicon film formed on the upper surface of the underlayer;
A gate insulating film formed so as to cover the patterned crystalline silicon film and the upper surface of the base layer;
Comprising a patterned gate electrode film formed on an upper surface of the gate insulating film;
A gate electrode comprising the patterned gate electrode film;
The gate insulating film;
A channel region composed of a region of the first conductivity type immediately below the gate electrode of the patterned crystalline silicon film in contact with the gate insulating film;
A drain region formed of a high-concentration impurity-doped region of the second conductivity type formed in the patterned crystalline silicon film;
A source region formed of a high-concentration impurity doped region of the second conductivity type formed in the patterned crystalline silicon film;
An LDD region formed of a lightly doped impurity region of a second conductivity type formed on the surface side of the patterned crystalline silicon film in contact with the gate insulating film on both sides of the channel region;
The drain electrode and the source electrode, which are formed of electrode films and are formed so as to be electrically connected to the upper surface of the drain region and the source region, respectively,
Constitutes a field effect transistor;
In the on state of the field effect transistor,
By applying a gate voltage exceeding the threshold voltage to the gate electrode, a channel is formed,
A carrier flow path is formed between the drain region and the source region via the channel and the LDD regions on both sides thereof;
The patterned light-shielding film is
Made of light impermeable conductive material,
Surrounded by an insulative transparent substrate and an underlayer and electrically isolated;
The patterned light shielding film does not exist immediately below the channel region,
At least, the formation region of the patterned light shielding film overlaps with a part of the region immediately below the drain region and a part of the region immediately below the source region, respectively.
For each of the LDD regions provided on both sides of the channel region, a part of the region immediately below the LDD region and the formation region of the patterned light-shielding film are arranged to overlap each other. It is a thin film transistor.

また、本発明の第二の形態は、下記の薄膜トランジスタの発明である。すなわち、本発明の第二の形態にかかる薄膜トランジスタは:
透明基板上に形成されるトップゲート型薄膜トランジスタであって、
該薄膜トランジスタにおいては、
前記透明基板上に、
パターン化された遮光膜と、
下地層と、
パターン化された結晶性シリコン膜と、
ゲート絶縁膜と、
パターン化されたゲート電極膜が順次積層されており;
前記パターン化した結晶性シリコン膜は、
高濃度不純物ドープ領域からなる、ドレイン領域とソース領域と、
前記パターン化したゲート電極膜と重なる、長さLのチャネル領域と、
前記ゲート電極膜の両側に、前記チャネル領域に接して、低濃度不純物ドープ領域からなる長さdのドレイン側LDD領域と長さdのソース側LDD領域を有しており;
前記パターン化した遮光膜は、
チャネル領域を挟んで、ドレイン側の領域とソース側の領域に分割されており、
前記チャネル領域と重ならないように配置されており、
分割された遮光膜のドレイン側の領域とソース側の領域の間に、前記チャネル領域の長さL以上の間隔xの隙間を設けて、
分割された遮光膜のドレイン側の領域は、少なくとも、長さdのドレイン側LDD領域の一部とドレイン領域の一部と重なるように配置され、
分割された遮光膜のソース側の領域は、少なくとも、長さdのソース側LDD領域の一部とソース領域の一部と重なるように配置されている
ことを特徴とする薄膜トランジスタである。
The second aspect of the present invention is the following thin film transistor invention. That is, the thin film transistor according to the second aspect of the present invention is:
A top gate type thin film transistor formed on a transparent substrate,
In the thin film transistor,
On the transparent substrate,
A patterned light-shielding film;
An underlayer,
A patterned crystalline silicon film;
A gate insulating film;
Patterned gate electrode films are sequentially stacked;
The patterned crystalline silicon film is
A drain region and a source region composed of a high concentration impurity doped region,
A channel region of length L that overlaps the patterned gate electrode film;
On both sides of the gate electrode film, a drain-side LDD region having a length d and a source-side LDD region having a length d made of a low-concentration impurity doped region are provided in contact with the channel region;
The patterned light-shielding film is
It is divided into a drain side region and a source side region across the channel region,
Arranged so as not to overlap the channel region,
A gap having an interval x equal to or longer than the length L of the channel region is provided between the drain side region and the source side region of the divided light shielding film,
The region on the drain side of the divided light shielding film is disposed so as to overlap at least a part of the drain side LDD region having a length d and a part of the drain region,
The source-side region of the divided light-shielding film is a thin film transistor that is arranged so as to overlap at least a part of the source-side LDD region having a length d and a part of the source region.

特には、前記チャネル領域の長さL、ドレイン側LDD領域の長さd、ソース側LDD領域の長さdに対して、
チャネル領域を挟んで分割されている、遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域の間に設ける、前記隙間の間隔xは、下記の式(1)を満足するように選択されている:
L+2d≧x≧L 式(1)
ことを特徴とする薄膜トランジスタである。
In particular, with respect to the length L of the channel region, the length d of the drain side LDD region, and the length d of the source side LDD region,
The gap x provided between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film, which is divided across the channel region, is selected so as to satisfy the following formula (1). ing:
L + 2d ≧ x ≧ L Formula (1)
It is a thin film transistor characterized by this.

なお、本発明の第二の形態にかかる薄膜トランジスタでは、
前記チャネル領域は、第一の導電型の領域からなり、
前記ドレイン側LDD領域とソース側LDD領域は、ともに第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域からなる構造を選択することが好ましい。例えば、前記チャネル領域は、キャリアが電子である第一の導電型の領域からなり、前記二つの低濃度不純物領域は、キャリアが正孔である第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域からなる構造を選択することが好ましい。
In the thin film transistor according to the second embodiment of the present invention,
The channel region comprises a region of a first conductivity type,
It is preferable that the drain side LDD region and the source side LDD region both have a structure composed of a second conductivity type low concentration impurity doped region. For example, the channel region includes a first conductivity type region in which carriers are electrons, and the two low-concentration impurity regions include a second conductivity type low-concentration impurity doped region in which carriers are holes. It is preferable to select the structure.

前記透明基板として、絶縁性透明基板を利用することが望ましい。また、前記下地層として、光透過性絶縁性材料からなる下地層を利用することが望ましい。勿論、前記パターン化した遮光膜は、光不透過性導電性材料からなることが望ましい。   It is desirable to use an insulating transparent substrate as the transparent substrate. Further, it is desirable to use a base layer made of a light transmissive insulating material as the base layer. Of course, the patterned light-shielding film is preferably made of a light-impermeable conductive material.

さらには、前記透明基板は、絶縁性透明基板であり;
前記下地層は、光透過性絶縁性材料からなる層であり;
前記パターン化された遮光膜は、その膜全面が前記透明基板ならびに下地層により囲まれ、電気的に孤立されている形態とすることが好ましい。
Furthermore, the transparent substrate is an insulating transparent substrate;
The underlayer is a layer made of a light-transmissive insulating material;
The patterned light-shielding film is preferably in a form in which the entire film surface is surrounded by the transparent substrate and the base layer and is electrically isolated.

また、前記パターン化された遮光膜は、
前記パターン化された結晶性シリコン膜の直下に位置しない、第3の領域を有しており、
チャネル領域を挟んで分割されている、前記遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域は、前記遮光膜の第3の領域を介して、電気的に相互接続されている形態とすることが好ましい。
In addition, the patterned light shielding film is
Having a third region not located directly under the patterned crystalline silicon film;
The drain-side region of the light-shielding film and the source-side region of the light-shielding film, which are divided across the channel region, are electrically interconnected via the third region of the light-shielding film. It is preferable to do.

例えば、本発明の第二の形態にかかる薄膜トランジスタの一態様は、
絶縁性透明基板上に形成されるトップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタであって、
該薄膜トランジスタは、
絶縁性透明基板と、
絶縁性透明基板の上面上に形成される、パターン化された遮光膜と、
パターン化された遮光膜と絶縁性透明基板の上面を被覆するように形成される、光透過性絶縁性材料からなる下地層と、
下地層の上面上に形成される、パターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜と、
パターン化された結晶性シリコン膜と下地層の上面を被覆するように形成される、ゲート絶縁膜と、
ゲート絶縁膜の上面上に形成される、パターン化されたゲート電極膜を具え;
前記パターン化されたゲート電極膜からなる、ゲート長Lgateのゲート電極と、
前記ゲート絶縁膜と、
ゲート絶縁膜と接するパターン化された結晶性シリコン膜の、ゲート長Lgateのゲート電極の直下の第一の導電型の領域からなる、ゲート長Lgateと等しい長さLのチャネル領域と、
ゲート電極の両側、パターン化された結晶性シリコン膜に形成される、第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域からなる、長さLDのドレイン領域と長さLSのソース領域と、
チャネル領域と、ドレイン領域とソース領域との間に、パターン化された結晶性シリコン膜のゲート絶縁膜と接する面側に形成される、第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域からなる、長さdのドレイン側LDD領域と長さdのソース側LDD領域と、
ドレイン領域とソース領域の上面とそれぞれ電気的に接続されるように形成される、電極膜からなる、ドレイン電極とソース電極とによって、
電界効果トランジスタを構成しており;
該電界効果トランジスタのオン状態では、
ゲート電極に閾値電圧を超えるゲート電圧を印加することで、チャネルが形成され、
ドレイン領域とソース領域との間に、ドレイン領域、ドレイン側LDD領域、チャネル、ソース側LDD領域、ソース領域を経由するキャリアの流路が形成され;
前記パターン化された遮光膜は、
光不透過性導電性材料からなり、
絶縁性透明基板と下地層とで取り囲まれ、電気的に孤立された状態となっており;
該パターン化された遮光膜は、
チャネル領域を挟んで、ドレイン側の領域とソース側の領域に分割されており、
前記チャネル領域と重ならないように配置されており、
分割された遮光膜のドレイン側の領域とソース側の領域の間に、前記チャネル領域の長さL以上の間隔xの隙間を設けて、
分割された遮光膜のドレイン側の領域は、少なくとも、長さdのドレイン側LDD領域の一部とドレイン領域の一部と重なるように配置され、
分割された遮光膜のソース側の領域は、少なくとも、長さdのソース側LDD領域の一部とソース領域の一部と重なるように配置されている
ことを特徴とする薄膜トランジスタである。
For example, one aspect of the thin film transistor according to the second aspect of the present invention is:
A top gate type crystalline silicon thin film transistor formed on an insulating transparent substrate,
The thin film transistor
An insulating transparent substrate;
A patterned light-shielding film formed on the upper surface of the insulating transparent substrate;
A base layer made of a light-transmitting insulating material, formed to cover the upper surface of the patterned light-shielding film and the insulating transparent substrate;
A patterned crystalline silicon film of a first conductivity type formed on the upper surface of the underlayer;
A gate insulating film formed so as to cover the patterned crystalline silicon film and the upper surface of the base layer;
Comprising a patterned gate electrode film formed on an upper surface of the gate insulating film;
A gate electrode having a gate length L gate composed of the patterned gate electrode film;
The gate insulating film;
A channel region having a length L equal to the gate length L gate , comprising a region of the first conductivity type immediately below the gate electrode of the gate length L gate of the patterned crystalline silicon film in contact with the gate insulating film;
A drain region having a length L D and a source region having a length L S made of a heavily doped impurity region of a second conductivity type formed on a patterned crystalline silicon film on both sides of the gate electrode;
A long region comprising a lightly doped region of the second conductivity type formed between the channel region, the drain region and the source region on the surface side of the patterned crystalline silicon film in contact with the gate insulating film. A drain-side LDD region of length d and a source-side LDD region of length d;
The drain electrode and the source electrode, which are formed of electrode films and are formed so as to be electrically connected to the upper surface of the drain region and the source region, respectively,
Constitutes a field effect transistor;
In the on state of the field effect transistor,
By applying a gate voltage exceeding the threshold voltage to the gate electrode, a channel is formed,
Between the drain region and the source region, a drain region, a drain side LDD region, a channel, a source side LDD region, and a carrier flow path passing through the source region are formed;
The patterned light-shielding film is
Made of light impermeable conductive material,
Surrounded by an insulative transparent substrate and an underlayer and electrically isolated;
The patterned light-shielding film is
It is divided into a drain side region and a source side region across the channel region,
Arranged so as not to overlap the channel region,
A gap having an interval x equal to or longer than the length L of the channel region is provided between the drain side region and the source side region of the divided light shielding film,
The region on the drain side of the divided light shielding film is disposed so as to overlap at least a part of the drain side LDD region having a length d and a part of the drain region,
The source-side region of the divided light-shielding film is a thin film transistor that is arranged so as to overlap at least a part of the source-side LDD region having a length d and a part of the source region.

その際、本発明の第二の形態にかかる薄膜トランジスタにおいては、
前記チャネル領域の長さL、ドレイン側LDD領域の長さd、ソース側LDD領域の長さdに対して、
チャネル領域を挟んで分割されている、遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域の間に設ける、前記隙間の間隔xは、下記の式(1)を満足するように選択されている:
L+2d≧x≧L 式(1)
ことが好ましい。
At that time, in the thin film transistor according to the second aspect of the present invention,
For the length L of the channel region, the length d of the drain side LDD region, and the length d of the source side LDD region,
The gap x provided between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film, which is divided across the channel region, is selected so as to satisfy the following formula (1). ing:
L + 2d ≧ x ≧ L Formula (1)
It is preferable.

また、チャネル領域を挟んで分割されている、遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域は、
該遮光膜のドレイン側の領域のゲート電極側の端部と、該遮光膜のソース側の領域のゲート電極側の端部は、
ゲート電極に対して、対称な位置となるように配置されていることが望ましい。

上記の本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタ、ならびに、本発明の第二の形態にかかる薄膜トランジスタでは、
前記パターン化された遮光膜は、
前記パターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜の直下に位置しない、第3の領域を有しており、
チャネル領域を挟んで分割されている、前記遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域は、前記遮光膜の第3の領域を介して、電気的に相互接続されている構造を採用することが好ましい。
The region on the drain side of the light shielding film and the region on the source side of the light shielding film, which are divided across the channel region,
The end on the gate electrode side of the drain side region of the light shielding film and the end on the gate electrode side of the source side region of the light shielding film are:
Desirably, the gate electrode is disposed so as to be symmetrical.

In the thin film transistor according to the first aspect of the present invention, and the thin film transistor according to the second aspect of the present invention,
The patterned light-shielding film is
A third region not located immediately below the patterned crystalline silicon film of the first conductivity type;
The region on the drain side of the light shielding film and the region on the source side of the light shielding film, which are divided across the channel region, are electrically interconnected via the third region of the light shielding film. It is preferable to adopt.

さらには、
前記第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域は、下地層の上面に達しており、
前記第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域も、下地層の上面に達している構造を採用することが好ましい。
Moreover,
The high-concentration impurity doped region of the second conductivity type reaches the upper surface of the underlayer,
It is preferable to adopt a structure in which the second conductivity type low-concentration impurity doped region also reaches the upper surface of the underlayer.

上記の本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタ、ならびに、本発明の第二の形態にかかる薄膜トランジスタでは、
前記トップゲート型の電界効果トランジスタは、
ゲート電極とゲート絶縁膜の上面を被覆するように形成される、層間絶縁膜を具えている構造とすることが望ましい。
In the thin film transistor according to the first aspect of the present invention, and the thin film transistor according to the second aspect of the present invention,
The top gate type field effect transistor is:
A structure including an interlayer insulating film formed so as to cover the upper surfaces of the gate electrode and the gate insulating film is desirable.

一方、本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタ、ならびに、本発明の第二の形態にかかる薄膜トランジスタでは、
前記第一の導電型は、正孔をキャリアとする導電型であり、
前記第二の導電型は、電子をキャリアとする導電型であり、
構成される、前記トップゲート型の電界効果トランジスタは、N−チャネル型電界効果トランジスタである構成を選択することができる。
On the other hand, in the thin film transistor according to the first aspect of the present invention and the thin film transistor according to the second aspect of the present invention,
The first conductivity type is a conductivity type using holes as carriers,
The second conductivity type is a conductivity type using electrons as carriers,
The top gate type field effect transistor configured may be an N-channel type field effect transistor.

あるいは、
前記第一の導電型は、電子をキャリアとする導電型であり、
前記第二の導電型は、正孔をキャリアとする導電型であり、
構成される、前記トップゲート型の電界効果トランジスタは、P−チャネル型電界効果トランジスタである構成を選択することができる。
Or
The first conductivity type is a conductivity type using electrons as carriers,
The second conductivity type is a conductivity type using holes as carriers,
The top gate type field effect transistor configured may be a P-channel type field effect transistor.

本発明の第三の形態は、上記の本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタを製造する方法の発明である。すなわち、本発明の第三の形態にかかる薄膜トランジスタの製造方法は:
透明基板上に、上記の構成を有する本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタを製造する方法であって、
該薄膜トランジスタの製造方法は、
前記透明基板上に、
パターン化された遮光膜と、
下地層と、
パターン化された結晶性シリコン膜と、
ゲート絶縁膜と、
パターン化されたゲート電極膜を、順次積層してなる構造を形成する工程を有しており;
前記パターン化した結晶性シリコン膜は、
前記パターン化したゲート電極膜と重なるチャネル領域と、
前記チャネル領域に接する二つの低濃度不純物領域を有しており;
前記パターン化した遮光膜は、前記チャネル領域と重ならないように配置され、かつ、前記二つの低濃度不純物領域の何れの低濃度不純物領域においても少なくとも一部が重なるように配置されている
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法である。
The third aspect of the present invention is an invention of a method for producing a thin film transistor according to the first aspect of the present invention. That is, the manufacturing method of the thin film transistor according to the third aspect of the present invention is:
A method for producing a thin film transistor according to the first aspect of the present invention having the above-described configuration on a transparent substrate,
The method of manufacturing the thin film transistor includes
On the transparent substrate,
A patterned light-shielding film;
An underlayer,
A patterned crystalline silicon film;
A gate insulating film;
Forming a structure in which patterned gate electrode films are sequentially stacked;
The patterned crystalline silicon film is
A channel region overlapping the patterned gate electrode film;
Two low-concentration impurity regions in contact with the channel region;
The patterned light shielding film is disposed so as not to overlap the channel region, and is disposed so that at least a part thereof overlaps in any of the two low concentration impurity regions of the two low concentration impurity regions. A thin film transistor manufacturing method is characterized.

なお、本発明の第三の形態にかかる薄膜トランジスタの製造方法では、
前記チャネル領域は、第一の導電型の領域からなり、
前記二つの低濃度不純物領域は、ともに第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域からなる構造を選択することが好ましい。例えば、前記チャネル領域は、キャリアが電子である第一の導電型の領域からなり、前記二つの低濃度不純物領域は、キャリアが正孔である第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域からなる構造を選択することが好ましい。
In the method of manufacturing a thin film transistor according to the third aspect of the present invention,
The channel region comprises a region of a first conductivity type,
It is preferable that the two low-concentration impurity regions have a structure composed of a low-concentration impurity-doped region of the second conductivity type. For example, the channel region includes a first conductivity type region in which carriers are electrons, and the two low-concentration impurity regions include a second conductivity type low-concentration impurity doped region in which carriers are holes. It is preferable to select the structure.

前記透明基板として、絶縁性透明基板を利用することが望ましい。また、前記下地層として、光透過性絶縁性材料からなる下地層を利用することが望ましい。勿論、前記パターン化した遮光膜は、光不透過性導電性材料からなることが望ましい。さらに、前記パターン化された結晶性シリコン膜は、ドレイン領域、ソース領域として使用される、二つの高濃度不純物ドープ領域を有していることが望ましい。   It is desirable to use an insulating transparent substrate as the transparent substrate. Further, it is desirable to use a base layer made of a light transmissive insulating material as the base layer. Of course, the patterned light-shielding film is preferably made of a light-impermeable conductive material. Further, it is desirable that the patterned crystalline silicon film has two high-concentration impurity doped regions used as a drain region and a source region.

さらには、前記透明基板は、絶縁性透明基板であり;
前記下地層は、光透過性絶縁性材料からなる層であり;
前記パターン化された遮光膜は、その膜全面が前記透明基板ならびに下地層により囲まれ、電気的に孤立されている形態とすることが好ましい。
Furthermore, the transparent substrate is an insulating transparent substrate;
The underlayer is a layer made of a light-transmissive insulating material;
The patterned light-shielding film is preferably in a form in which the entire film surface is surrounded by the transparent substrate and the base layer and is electrically isolated.

また、前記パターン化された遮光膜は、
前記パターン化された結晶性シリコン膜の直下に位置しない、第3の領域を有しており、
チャネル領域を挟んで分割されている、前記遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域は、前記遮光膜の第3の領域を介して、電気的に相互接続されている形態とすることが好ましい。
In addition, the patterned light shielding film is
Having a third region not located directly under the patterned crystalline silicon film;
The drain-side region of the light-shielding film and the source-side region of the light-shielding film, which are divided across the channel region, are electrically interconnected via the third region of the light-shielding film. It is preferable to do.

例えば、本発明の第三の形態にかかる薄膜トランジスタの製造方法の一態様は、
絶縁性透明基板上に、上述の本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタの一態様として例示する薄膜トランジスタを製造する方法であって、
該薄膜トランジスタの製造方法は、
前記絶縁性透明基板の上面上に、前記光不透過性導電性材料からなる膜を形成する工程(1);
前記光不透過性導電性材料からなる膜をパターニングして、前記パターン化された遮光膜を絶縁性透明基板の上面上に形成する工程(2);
前記パターン化された遮光膜と絶縁性透明基板の上面を被覆するように、光透過性絶縁性材料からなる膜を形成し、下地層を形成する工程(3);
前記下地層の上面上に、アモルファスシリコン膜を形成する工程(4);
前記下地層の上面上に形成されたアモルファスシリコン膜をエキシマレーザ等の照射により熱処理して、第一の導電型の結晶性シリコン膜を形成する工程(5);
前記第一の導電型の結晶性シリコン膜をパターニングして、前記パターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜を前記下地層の上面上に形成する工程(6);
前記パターン化された結晶性シリコン膜と下地層の上面を被覆するように、前記ゲート絶縁膜を形成する工程(7);
前記ゲート絶縁膜の上面上に、ゲート電極膜を形成する工程(8);
前記ゲート電極膜をパターニングして、前記パターン化されたゲート電極膜をゲート絶縁膜の上面上に形成する工程(9);
前記パターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜に、第二の導電性を付与する不純物を高濃度で注入してなる、ドレイン領域用の第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域とソース領域用の第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域を作製する工程(10);
ゲート電極の両側に、前記パターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜に、第二の導電性を付与する不純物を低濃度で注入してなる、第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域を作製する工程(11);
前記第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域、ならびに第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域に、それぞれ注入されている第二の導電性を付与する不純物を活性化熱処理して、前記第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域から、前記ドレイン領域とソース領域を形成し、ならびに、前記第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域から、前記ゲート電極の両側に、それぞれLDD領域を形成する工程(12);
前記ドレイン領域とソース領域の上面を覆うゲート絶縁膜に電極形成用の開口部を設け、該開口部において、ドレイン領域とソース領域の上面とそれぞれ電気的に接続されるように電極膜を形成し、前記ドレイン電極とソース電極を作製する工程(13);
少なくとも、上記工程(1)〜工程(13)を具えており;
工程(9)で形成される、前記パターン化されたゲート電極膜の長さは、ゲート電極のゲート長と等しく選択され;
ゲート絶縁膜と接するパターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜の、ゲート長のゲート電極の直下の領域は、ゲート長と等しい長さのチャネル領域とされ;
工程(10)で作製される、前記第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域の長さは、それぞれ、前記ドレイン領域の長さLDとソース領域の長さLSと等しく選択され;
工程(11)でゲート電極とドレイン領域との間、ならびに、ゲート電極とソース領域との間に作製される、前記第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域の長さは、それぞれ、ドレイン側LDD領域の長さdとソース側LDD領域の長さdと等しく選択され;
工程(2)で形成される、前記パターン化された遮光膜のパターン形状は、
チャネル領域を挟んで、ドレイン側の領域とソース側の領域に分割されており、
前記チャネル領域と重ならないように配置されており、
少なくとも、該パターン化された遮光膜の形成領域は、前記ドレイン領域の直下の領域の一部と、ならびに、前記ソース領域の直下の領域の一部と、それぞれ重なり、
前記チャネル領域の両側に設けるLDD領域のそれぞれに対して、該LDD領域の直下の領域の一部と、該パターン化された遮光膜の形成領域は重なるように、
前記チャネル領域の長さ以上の間隔xの隙間を具える、パターン形状の選択がなされ、
工程(9)で形成される、前記パターン化されたゲート電極膜は、
工程(2)で形成される、前記パターン化された遮光膜のパターン形状に対して、
前記チャネル領域の長さ以上の間隔xの隙間に上部に、前記パターン化されたゲート電極膜の配置位置を選択し、
前記パターン化されたゲート電極膜の配置位置は、
前記パターン化されたゲート電極膜のドレイン領域側の側端と、前記ドレイン領域のゲート電極膜側の側端との間に、長さdの間隔を設け、
前記パターン化されたゲート電極膜のソース領域側の側端と、前記ソース領域のゲート電極膜側の側端との間に、長さdの間隔を設けるように、
前記パターン化されたゲート電極膜の配置位置の位置決めを行う
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法である。
For example, one aspect of the method for producing a thin film transistor according to the third aspect of the present invention is
A method of manufacturing a thin film transistor exemplified as an embodiment of the thin film transistor according to the first aspect of the present invention on an insulating transparent substrate,
The method of manufacturing the thin film transistor includes
Forming a film made of the light impermeable conductive material on the upper surface of the insulating transparent substrate (1);
Patterning a film made of the light-impermeable conductive material to form the patterned light-shielding film on the upper surface of the insulating transparent substrate (2);
(3) forming a base layer by forming a film made of a light-transmitting insulating material so as to cover the patterned light-shielding film and the upper surface of the insulating transparent substrate;
Forming an amorphous silicon film on the upper surface of the underlayer (4);
A step (5) of forming a first conductive type crystalline silicon film by heat-treating the amorphous silicon film formed on the upper surface of the underlayer by irradiation with an excimer laser or the like;
Patterning the first conductive type crystalline silicon film to form the patterned first conductive type crystalline silicon film on the upper surface of the underlayer (6);
Forming the gate insulating film so as to cover the patterned crystalline silicon film and the upper surface of the underlayer (7);
Forming a gate electrode film on the upper surface of the gate insulating film (8);
Patterning the gate electrode film to form the patterned gate electrode film on the upper surface of the gate insulating film (9);
A second conductivity type high-concentration impurity doped region for a drain region, which is formed by implanting an impurity imparting second conductivity at a high concentration into the patterned crystalline silicon film of the first conductivity type. And a step (10) of producing a second conductivity type heavily doped region for the source region;
A low-concentration impurity of the second conductivity type formed by implanting an impurity imparting the second conductivity into the patterned crystalline silicon film of the first conductivity type at a low concentration on both sides of the gate electrode. Producing a doped region (11);
The second conductivity type heavily doped impurity doped region and the second conductivity type lightly doped impurity doped region are each subjected to an activation heat treatment for the impurity imparting the second conductivity that has been implanted. The drain region and the source region are formed from the high concentration impurity doped region of the second conductivity type, and the LDD regions are respectively formed on both sides of the gate electrode from the low concentration impurity doped region of the second conductivity type. Performing step (12);
An opening for forming an electrode is provided in the gate insulating film covering the upper surfaces of the drain region and the source region, and an electrode film is formed in the opening so as to be electrically connected to the upper surface of the drain region and the source region, respectively. And (13) producing the drain electrode and the source electrode;
Comprising at least the steps (1) to (13);
The length of the patterned gate electrode film formed in step (9) is selected equal to the gate length of the gate electrode;
A region immediately below the gate electrode having a gate length in the patterned crystalline silicon film of the first conductivity type in contact with the gate insulating film is a channel region having a length equal to the gate length;
The lengths of the second conductivity type heavily doped regions doped in the step (10) are selected to be equal to the drain region length L D and the source region length L S , respectively;
The lengths of the second conductivity type lightly doped regions doped between the gate electrode and the drain region and between the gate electrode and the source region in the step (11) are respectively on the drain side. Selected to be equal to the length d of the LDD region and the length d of the source side LDD region;
The pattern shape of the patterned light shielding film formed in step (2) is as follows:
It is divided into a drain side region and a source side region across the channel region,
Arranged so as not to overlap the channel region,
At least, the formation region of the patterned light shielding film overlaps with a part of the region immediately below the drain region and a part of the region immediately below the source region, respectively.
For each of the LDD regions provided on both sides of the channel region, a part of the region immediately below the LDD region overlaps with the formation region of the patterned light shielding film,
A pattern shape is selected, which has a gap of an interval x greater than or equal to the length of the channel region,
The patterned gate electrode film formed in the step (9) is
For the pattern shape of the patterned light shielding film formed in the step (2),
Select the arrangement position of the patterned gate electrode film on the upper part of the gap x that is longer than the length of the channel region,
The arrangement position of the patterned gate electrode film is as follows:
A distance of length d is provided between a side end of the patterned gate electrode film on the drain region side and a side end of the drain region on the gate electrode film side,
A distance d is provided between a side end of the patterned gate electrode film on the source region side and a side end of the source region on the gate electrode film side.
In the method of manufacturing a thin film transistor, the arrangement position of the patterned gate electrode film is positioned.

本発明の第四の形態は、上記の本発明の第二の形態にかかる薄膜トランジスタを製造する方法の発明である。すなわち、本発明の第四の形態にかかる薄膜トランジスタの製造方法は:
透明基板上に、上記の構成を有する本発明の第二の形態にかかる薄膜トランジスタを製造する方法であって、
該薄膜トランジスタの製造方法は、
前記透明基板上に、
パターン化された遮光膜と、
下地層と、
パターン化された結晶性シリコン膜と、
ゲート絶縁膜と、
パターン化されたゲート電極膜を、順次積層してなる構造を形成する工程を有しており;
前記パターン化した結晶性シリコン膜は、
高濃度不純物ドープ領域からなる、ドレイン領域とソース領域と、
前記パターン化したゲート電極膜と重なる、長さLのチャネル領域と、
前記ゲート電極膜の両側に、前記チャネル領域に接して、低濃度不純物ドープ領域からなる長さdのドレイン側LDD領域と長さdのソース側LDD領域を有しており;
前記パターン化した遮光膜は、
チャネル領域を挟んで、ドレイン側の領域とソース側の領域に分割されており、
前記チャネル領域と重ならないように配置されており、
分割された遮光膜のドレイン側の領域とソース側の領域の間に、前記チャネル領域の長さL以上の間隔xの隙間を設けて、
分割された遮光膜のドレイン側の領域は、少なくとも、長さdのドレイン側LDD領域の一部とドレイン領域の一部と重なるように配置され、
分割された遮光膜のソース側の領域は、少なくとも、長さdのソース側LDD領域の一部とソース領域の一部と重なるように配置されている
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法である。
A fourth aspect of the present invention is an invention of a method for manufacturing a thin film transistor according to the second aspect of the present invention. That is, the manufacturing method of the thin film transistor according to the fourth aspect of the present invention is:
A method of manufacturing a thin film transistor according to the second aspect of the present invention having the above-described configuration on a transparent substrate,
The method of manufacturing the thin film transistor includes
On the transparent substrate,
A patterned light-shielding film;
An underlayer,
A patterned crystalline silicon film;
A gate insulating film;
Forming a structure in which patterned gate electrode films are sequentially stacked;
The patterned crystalline silicon film is
A drain region and a source region composed of a high concentration impurity doped region,
A channel region of length L that overlaps the patterned gate electrode film;
On both sides of the gate electrode film, a drain-side LDD region having a length d and a source-side LDD region having a length d made of a low-concentration impurity doped region are provided in contact with the channel region;
The patterned light-shielding film is
It is divided into a drain side region and a source side region across the channel region,
Arranged so as not to overlap the channel region,
A gap having an interval x equal to or longer than the length L of the channel region is provided between the drain side region and the source side region of the divided light shielding film,
The region on the drain side of the divided light shielding film is disposed so as to overlap at least a part of the drain side LDD region having a length d and a part of the drain region,
In the method of manufacturing a thin film transistor, the source-side region of the divided light-shielding film is disposed so as to overlap at least a part of the source-side LDD region having a length d and a part of the source region. .

なお、本発明の第四の形態にかかる薄膜トランジスタの製造方法では、
前記チャネル領域は、第一の導電型の領域からなり、
前記ドレイン側LDD領域とソース側LDD領域は、ともに第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域からなる構造を選択することが好ましい。例えば、前記チャネル領域は、キャリアが電子である第一の導電型の領域からなり、前記二つの低濃度不純物領域は、キャリアが正孔である第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域からなる構造を選択することが好ましい。
In the method of manufacturing a thin film transistor according to the fourth aspect of the present invention,
The channel region comprises a region of a first conductivity type,
It is preferable that the drain side LDD region and the source side LDD region both have a structure composed of a second conductivity type low concentration impurity doped region. For example, the channel region includes a first conductivity type region in which carriers are electrons, and the two low-concentration impurity regions include a second conductivity type low-concentration impurity doped region in which carriers are holes. It is preferable to select the structure.

前記透明基板として、絶縁性透明基板を利用することが望ましい。また、前記下地層として、光透過性絶縁性材料からなる下地層を利用することが望ましい。勿論、前記パターン化した遮光膜は、光不透過性導電性材料からなることが望ましい。   It is desirable to use an insulating transparent substrate as the transparent substrate. Further, it is desirable to use a base layer made of a light transmissive insulating material as the base layer. Of course, the patterned light-shielding film is preferably made of a light-impermeable conductive material.

さらには、前記透明基板は、絶縁性透明基板であり;
前記下地層は、光透過性絶縁性材料からなる層であり;
前記パターン化された遮光膜は、その膜全面が前記透明基板ならびに下地層により囲まれ、電気的に孤立されている形態とすることが好ましい。
Furthermore, the transparent substrate is an insulating transparent substrate;
The underlayer is a layer made of a light-transmissive insulating material;
The patterned light-shielding film is preferably in a form in which the entire film surface is surrounded by the transparent substrate and the base layer and is electrically isolated.

また、前記パターン化された遮光膜は、
前記パターン化された結晶性シリコン膜の直下に位置しない、第3の領域を有しており、
チャネル領域を挟んで分割されている、前記遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域は、前記遮光膜の第3の領域を介して、電気的に相互接続されている形態とすることが好ましい。
In addition, the patterned light shielding film is
Having a third region not located directly under the patterned crystalline silicon film;
The drain-side region of the light-shielding film and the source-side region of the light-shielding film, which are divided across the channel region, are electrically interconnected via the third region of the light-shielding film. It is preferable to do.

例えば、本発明の第四の形態にかかる薄膜トランジスタの製造方法の一態様は、
絶縁性透明基板上に、上述の本発明の第二の形態にかかる薄膜トランジスタの一態様として例示する薄膜トランジスタを製造する方法であって、
該薄膜トランジスタの製造方法は、
前記絶縁性透明基板の上面上に、前記光不透過性導電性材料からなる膜を形成する工程(1);
前記光不透過性導電性材料からなる膜をパターニングして、前記パターン化された遮光膜を絶縁性透明基板の上面上に形成する工程(2);
前記パターン化された遮光膜と絶縁性透明基板の上面を被覆するように、光透過性絶縁性材料からなる膜を形成し、下地層を形成する工程(3);
前記下地層の上面上に、アモルファスシリコン膜を形成する工程(4);
前記下地層の上面上に形成されたアモルファスシリコン膜をエキシマレーザ等の照射により熱処理して、第一の導電型の結晶性シリコン膜を形成する工程(5);
前記第一の導電型の結晶性シリコン膜をパターニングして、前記パターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜を前記下地層の上面上に形成する工程(6);
前記パターン化された結晶性シリコン膜と下地層の上面を被覆するように、前記ゲート絶縁膜を形成する工程(7);
前記ゲート絶縁膜の上面上に、ゲート電極膜を形成する工程(8);
前記ゲート電極膜をパターニングして、前記パターン化されたゲート電極膜をゲート絶縁膜の上面上に形成する工程(9);
ゲート電極の両側、前記パターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜に、第二の導電性を付与する不純物を高濃度で注入してなる、第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域を作製する工程(10);
ゲート電極の両側、ゲート電極と、前記第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域との間に、前記パターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜に、第二の導電性を付与する不純物を低濃度で注入してなる、第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域を作製する工程(11);
前記第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域、ならびに第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域に、それぞれ注入されている第二の導電性を付与する不純物を活性化熱処理して、前記第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域から、前記ドレイン領域とソース領域を、ならびに前記第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域から、前記ドレイン側LDD領域とソース側LDD領域を形成する工程(12);
前記ドレイン領域とソース領域の上面を覆うゲート絶縁膜に電極形成用の開口部を設け、該開口部において、ドレイン領域とソース領域の上面とそれぞれ電気的に接続されるように電極膜を形成し、前記ドレイン電極とソース電極を作製する工程(13);
少なくとも、上記工程(1)〜工程(13)を具えており;
工程(9)で形成される、前記パターン化されたゲート電極膜の長さは、ゲート電極のゲート長Lgateと等しく選択され;
ゲート絶縁膜と接するパターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜の、ゲート長Lgateのゲート電極の直下の領域は、ゲート長Lgateと等しい長さLのチャネル領域とされ;
工程(10)でゲート電極の両側に作製される、前記第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域の長さは、それぞれ、前記ドレイン領域の長さLDとソース領域の長さLSと等しく選択され;
工程(11)でゲート電極の両側に作製される、前記第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域の長さは、それぞれ、ドレイン側LDD領域の長さとソース側LDD領域の長さdと等しく選択され;
工程(2)で形成される、前記パターン化された遮光膜は、
チャネル領域を挟んで、ドレイン側の領域とソース側の領域に分割されており、
分割された遮光膜のドレイン側の領域とソース側の領域の間に、前記チャネル領域の長さL以上の間隔xの隙間を設けており;
前記チャネル領域の長さL以上の間隔xの隙間の上部に、前記パターン化されたゲート電極膜の配置位置を位置決めする際、
分割された遮光膜のドレイン側の領域は、少なくとも、長さdのドレイン側LDD領域の一部とドレイン領域の一部と重なり、
分割された遮光膜のソース側の領域は、少なくとも、長さdのソース側LDD領域の一部とソース領域の一部と重なるように、
前記パターン化されたゲート電極膜の配置位置の位置決めを行う
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法である。
For example, one aspect of a method for manufacturing a thin film transistor according to the fourth aspect of the present invention is as follows.
A method of manufacturing a thin film transistor exemplified as an embodiment of the thin film transistor according to the second aspect of the present invention described above on an insulating transparent substrate,
The method of manufacturing the thin film transistor includes
Forming a film made of the light impermeable conductive material on the upper surface of the insulating transparent substrate (1);
Patterning a film made of the light-impermeable conductive material to form the patterned light-shielding film on the upper surface of the insulating transparent substrate (2);
(3) forming a base layer by forming a film made of a light-transmitting insulating material so as to cover the patterned light-shielding film and the upper surface of the insulating transparent substrate;
Forming an amorphous silicon film on the upper surface of the underlayer (4);
A step (5) of forming a first conductive type crystalline silicon film by heat-treating the amorphous silicon film formed on the upper surface of the underlayer by irradiation with an excimer laser or the like;
Patterning the first conductive type crystalline silicon film to form the patterned first conductive type crystalline silicon film on the upper surface of the underlayer (6);
Forming the gate insulating film so as to cover the patterned crystalline silicon film and the upper surface of the underlayer (7);
Forming a gate electrode film on the upper surface of the gate insulating film (8);
Patterning the gate electrode film to form the patterned gate electrode film on the upper surface of the gate insulating film (9);
High conductivity impurity doping of the second conductivity type, which is formed by implanting a high concentration of impurities imparting second conductivity into the patterned first crystalline silicon film on both sides of the gate electrode. Producing a region (10);
A second conductivity is imparted to the patterned crystalline silicon film of the first conductivity type on both sides of the gate electrode, between the gate electrode and the high impurity concentration doped region of the second conductivity type. A step (11) of producing a low-concentration impurity-doped region of the second conductivity type, in which an impurity to be implanted is implanted at a low concentration;
The second conductivity type heavily doped impurity doped region and the second conductivity type lightly doped impurity doped region are each subjected to an activation heat treatment for the impurity imparting the second conductivity that has been implanted. Forming the drain region and the source region from the high conductivity impurity doped region of the second conductivity type, and forming the drain side LDD region and the source side LDD region from the low conductivity impurity doped region of the second conductivity type ( 12);
An opening for forming an electrode is provided in the gate insulating film covering the upper surfaces of the drain region and the source region, and an electrode film is formed in the opening so as to be electrically connected to the upper surface of the drain region and the source region, respectively. And (13) producing the drain electrode and the source electrode;
Comprising at least the steps (1) to (13);
The length of the patterned gate electrode film formed in step (9) is selected equal to the gate length L gate of the gate electrode;
The region immediately below the gate electrode having the gate length L gate of the patterned crystalline silicon film of the first conductivity type in contact with the gate insulating film is a channel region having a length L equal to the gate length L gate ;
The lengths of the high-concentration impurity doped regions of the second conductivity type prepared on both sides of the gate electrode in the step (10) are the length L D of the drain region and the length L S of the source region, respectively. Selected equally;
The lengths of the low-concentration impurity doped regions of the second conductivity type prepared on both sides of the gate electrode in step (11) are equal to the length of the drain side LDD region and the length d of the source side LDD region, respectively. Selected;
The patterned light shielding film formed in step (2) is:
It is divided into a drain side region and a source side region across the channel region,
A gap having an interval x equal to or longer than the length L of the channel region is provided between the drain side region and the source side region of the divided light shielding film;
When positioning the arrangement position of the patterned gate electrode film on the upper part of the gap of the interval x not less than the length L of the channel region,
The region on the drain side of the divided light shielding film overlaps at least a part of the drain side LDD region having a length d and a part of the drain region,
The region on the source side of the divided light shielding film overlaps at least a part of the source-side LDD region having a length d and a part of the source region,
In the method of manufacturing a thin film transistor, the arrangement position of the patterned gate electrode film is positioned.

その際、前記チャネル領域の長さL、ドレイン側LDD領域の長さd、ソース側LDD領域の長さdに対して、
チャネル領域を挟んで分割されている、遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域の間に設ける、前記隙間の間隔xは、下記の式(1)を満足するように選択されている:
L+2d≧x≧L 式(1)
ことが好ましい。
At this time, the length L of the channel region, the length d of the drain side LDD region, and the length d of the source side LDD region are
The gap x provided between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film, which is divided across the channel region, is selected so as to satisfy the following formula (1). ing:
L + 2d ≧ x ≧ L Formula (1)
It is preferable.

またチャネル領域を挟んで分割されている、遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域は、
該遮光膜のドレイン側の領域のゲート電極側の端部と、該遮光膜のソース側の領域のゲート電極側の端部は、
ゲート電極に対して、対称な位置となるように、
前記パターン化されたゲート電極膜の配置位置の位置決めを行うことが望ましい。
The region on the drain side of the light shielding film and the region on the source side of the light shielding film, which are divided across the channel region,
The end on the gate electrode side of the drain side region of the light shielding film and the end on the gate electrode side of the source side region of the light shielding film are:
To be symmetric with respect to the gate electrode,
It is desirable to position the arrangement position of the patterned gate electrode film.

さらには、上記の本発明の第三の形態にかかる薄膜トランジスタの製造方法で作製される本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタ、ならびに、本発明の第四の形態にかかる薄膜トランジスタの製造方法で作製される本発明の第二の形態にかかる薄膜トランジスタは、
前記パターン化された遮光膜は、
前記パターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜の直下に位置しない、第3の領域を有しており、
チャネル領域を挟んで分割されている、前記遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域は、前記遮光膜の第3の領域を介して、電気的に相互接続されていることが好ましい。
Furthermore, the thin film transistor according to the first aspect of the present invention produced by the method for producing a thin film transistor according to the third aspect of the present invention, and the thin film transistor according to the fourth aspect of the present invention, The thin film transistor according to the second aspect of the present invention,
The patterned light-shielding film is
A third region not located immediately below the patterned crystalline silicon film of the first conductivity type;
The region on the drain side of the light shielding film and the region on the source side of the light shielding film, which are divided across the channel region, are electrically connected to each other via the third region of the light shielding film. preferable.

また、
前記第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域は、下地層の上面に達しており、
前記第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域も、下地層の上面に達している構造を採用することが好ましい。
Also,
The high-concentration impurity doped region of the second conductivity type reaches the upper surface of the underlayer,
It is preferable to adopt a structure in which the second conductivity type low-concentration impurity doped region also reaches the upper surface of the underlayer.

さらには、
前記トップゲート型の電界効果トランジスタに対して、
ゲート電極とゲート絶縁膜の上面を被覆するように形成される、層間絶縁膜を形成する工程をさらに具えている製造プロセスとすることができる。
Moreover,
For the top gate type field effect transistor,
The manufacturing process may further include a step of forming an interlayer insulating film formed so as to cover the upper surfaces of the gate electrode and the gate insulating film.

上記の本発明の第三の形態にかかる薄膜トランジスタの製造方法で作製される本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタ、ならびに、本発明の第四の形態にかかる薄膜トランジスタの製造方法で作製される本発明の第二の形態にかかる薄膜トランジスタは、
前記第一の導電型は、正孔をキャリアとする導電型であり、
前記第二の導電型は、電子をキャリアとする導電型であり、
構成される、前記トップゲート型の電界効果トランジスタは、N−チャネル型電界効果トランジスタである構造を選択することができる。
The thin film transistor according to the first aspect of the present invention produced by the method for producing a thin film transistor according to the third aspect of the present invention, and the book produced by the method for producing a thin film transistor according to the fourth aspect of the present invention. The thin film transistor according to the second aspect of the invention is
The first conductivity type is a conductivity type using holes as carriers,
The second conductivity type is a conductivity type using electrons as carriers,
The top gate type field effect transistor that is configured can be selected to be an N-channel type field effect transistor.

あるいは、
前記第一の導電型は、電子をキャリアとする導電型であり、
前記第二の導電型は、正孔をキャリアとする導電型であり、
構成される、前記トップゲート型の電界効果トランジスタは、P−チャネル型電界効果トランジスタである構造を選択することもできる。
Or
The first conductivity type is a conductivity type using electrons as carriers,
The second conductivity type is a conductivity type using holes as carriers,
The structure of the P-channel type field effect transistor may be selected as the top gate type field effect transistor that is configured.

本発明の第五の形態は、前記本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタ、あるいは、本発明の第二の形態にかかる薄膜トランジスタの使用方法の発明に相当しており、具体的には、本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタ、あるいは、本発明の第二の形態にかかる薄膜トランジスタを利用して、駆動される表示装置の発明である。すなわち、本発明の第五の形態にかかる表示装置は:
透明基板上に形成されるトップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタを利用して、駆動される表示装置であって、
該表示装置において、駆動デバイスとして利用される、透明基板上に形成されるトップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタは、
上述の本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタ、あるいは、本発明の第二の形態にかかる薄膜トランジスタである
ことを特徴とする表示装置である。
The fifth aspect of the present invention corresponds to the invention of the thin film transistor according to the first aspect of the present invention or the method of using the thin film transistor according to the second aspect of the present invention. The present invention is an invention of a display device driven using the thin film transistor according to the first aspect of the invention or the thin film transistor according to the second aspect of the present invention. That is, the display device according to the fifth aspect of the present invention is:
A display device driven using a top gate type crystalline silicon thin film transistor formed on a transparent substrate,
In the display device, a top gate type crystalline silicon thin film transistor formed on a transparent substrate, which is used as a driving device,
A display device comprising the thin film transistor according to the first aspect of the present invention or the thin film transistor according to the second aspect of the present invention.

例えば、本発明の第五の形態にかかる表示装置の好ましい態様は、
絶縁性透明基板上に形成されるトップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタを利用して、駆動される表示装置であって、
該表示装置において、駆動デバイスとして利用される、絶縁性透明基板上に形成されるトップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタは、
上述の本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタ、あるいは、本発明の第二の形態にかかる薄膜トランジスタである
ことを特徴とする表示装置である。
For example, a preferred aspect of the display device according to the fifth aspect of the present invention is:
A display device driven using a top gate type crystalline silicon thin film transistor formed on an insulating transparent substrate,
In the display device, a top gate type crystalline silicon thin film transistor formed on an insulating transparent substrate, which is used as a driving device,
A display device comprising the thin film transistor according to the first aspect of the present invention or the thin film transistor according to the second aspect of the present invention.

該本発明の第五の形態にかかる表示装置の一態様は、本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタ、あるいは、本発明の第二の形態にかかる薄膜トランジスタを利用して、駆動される液晶表示装置の発明である。すなわち、該本発明の第五の形態にかかる表示装置の一態様は:
絶縁性透明基板上に形成されるトップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタを利用して、駆動される液晶表示装置であって、
該液晶表示装置は、
前記絶縁性透明基板側から、該液晶表示用のバック・ライト光を入射させる方式を採用しており;
前記バック・ライト光による光照射を受ける、絶縁性透明基板上に形成されるトップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタ薄膜トランジスタとして、
上述の本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタの一態様として例示する薄膜トランジスタ、あるいは、上述の本発明の第二の形態にかかる薄膜トランジスタの一態様として例示する薄膜トランジスタを使用している
ことを特徴とする液晶表示装置である。
One aspect of the display device according to the fifth aspect of the present invention is a liquid crystal display driven using the thin film transistor according to the first aspect of the present invention or the thin film transistor according to the second aspect of the present invention. It is an invention of the device. That is, one aspect of the display device according to the fifth aspect of the present invention is:
A liquid crystal display device driven using a top gate type crystalline silicon thin film transistor formed on an insulating transparent substrate,
The liquid crystal display device
Adopts a method in which backlight for liquid crystal display is incident from the insulating transparent substrate side;
As a top gate type crystalline silicon thin film transistor thin film transistor formed on an insulating transparent substrate that receives light irradiation by the backlight light,
The thin film transistor exemplified as one embodiment of the thin film transistor according to the first aspect of the present invention described above or the thin film transistor exemplified as one embodiment of the thin film transistor according to the second aspect of the present invention described above is used. The liquid crystal display device.

本発明の第六の形態は、前記本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタ、あるいは、本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタの使用方法の発明に相当しており、具体的には、前記本発明の第五の形態にかかる表示装置を組み込むことで構成される電子機器の発明である。すなわち、本発明の第六の形態にかかる電子機器は:
表示装置を具えてなる電子機器であって、
該電子機器で採用されている、表示装置は、
前記本発明の第五の形態にかかる表示装置である
ことを特徴とする電子機器である。
The sixth aspect of the present invention corresponds to the invention of the thin film transistor according to the first aspect of the present invention or the method of using the thin film transistor according to the first aspect of the present invention. It is invention of the electronic device comprised by incorporating the display apparatus concerning the 5th form of this invention. That is, the electronic device according to the sixth aspect of the present invention is:
An electronic device comprising a display device,
The display device employed in the electronic device is
An electronic apparatus that is a display device according to the fifth aspect of the present invention.

該本発明の第六の形態にかかる電子機器の一態様は、前記本発明の第五の形態にかかる表示装置、特には、液晶表示装置を組み込むことで構成される電子機器の発明である。具体的には、該本発明の第六の形態にかかる電子機器の一態様は、
表示機構として、液晶表示装置を採用している電子機器であって、
該電子機器で採用されている、該液晶表示装置は、
前記絶縁性透明基板側から、該液晶表示用のバック・ライト光を入射させる方式を採用しており;
前記液晶表示装置は、前記本発明の第五の形態にかかる表示装置の一態様である、上記の液晶表示装置である
ことを特徴とする電子機器である。
One aspect of the electronic device according to the sixth aspect of the present invention is an invention of an electronic device configured by incorporating a display device according to the fifth aspect of the present invention, particularly a liquid crystal display device. Specifically, one aspect of the electronic device according to the sixth aspect of the present invention is:
An electronic device adopting a liquid crystal display device as a display mechanism,
The liquid crystal display device employed in the electronic apparatus is
Adopts a method in which backlight for liquid crystal display is incident from the insulating transparent substrate side;
The liquid crystal display device is the above-described liquid crystal display device which is an embodiment of the display device according to the fifth aspect of the present invention.

なお、本発明において、上記結晶性シリコン膜として、多結晶シリコン膜を採用できる。   In the present invention, a polycrystalline silicon film can be adopted as the crystalline silicon film.

本発明にかかる薄膜トランジスタでは、絶縁性透明基板側から照射される光が、TFTの動作層の結晶性シリコン膜に入射する際、チャネル領域は覆わないが、ドレイン領域とソース領域を覆うように、分割された遮光層の二つの領域を絶縁性透明基板の上面に設けることで、絶縁性透明基板と下地層を透過した光が、ドレイン側のLDD領域とソース側のLDD領域に入射することに起因する、光リーク電流を抑制する機能に優れている。また、分割された遮光層は、チャネル領域は覆わないので、遮光層の電位の影響がチャネル領域に及ばない結果、遮光層の電位の影響によるTFTの閾値電圧の変動が防止されている。また、遮光層(導電体層)に一定電位を印加するための電極を設ける必要がなく、製造コストの上昇要因を除いている。本発明にかかる薄膜トランジスタの優れた特性を利用することで、該薄膜トランジスタを利用して、駆動される液晶表示装置では、画素への映像信号の書き込みが十分にできず、表示不良を引き起こす、書き込み動作不良の発生が防止される。   In the thin film transistor according to the present invention, when the light irradiated from the insulating transparent substrate side enters the crystalline silicon film of the operating layer of the TFT, the channel region is not covered, but the drain region and the source region are covered. By providing two regions of the divided light shielding layer on the upper surface of the insulating transparent substrate, light transmitted through the insulating transparent substrate and the base layer is incident on the LDD region on the drain side and the LDD region on the source side. It has an excellent function of suppressing the light leakage current. Further, since the divided light shielding layer does not cover the channel region, the influence of the potential of the light shielding layer does not reach the channel region, so that the variation of the threshold voltage of the TFT due to the influence of the potential of the light shielding layer is prevented. In addition, it is not necessary to provide an electrode for applying a constant potential to the light shielding layer (conductor layer), and the factor of increasing the manufacturing cost is eliminated. By utilizing the excellent characteristics of the thin film transistor according to the present invention, in a liquid crystal display device driven using the thin film transistor, a video signal cannot be sufficiently written to a pixel, and a writing operation that causes display failure The occurrence of defects is prevented.

本発明にかかる薄膜トランジスタの第1の実施形態の構造を模式的に示す上面図である。It is a top view which shows typically the structure of 1st Embodiment of the thin-film transistor concerning this invention. 本発明にかかる薄膜トランジスタにおいて、初期状態の閾値に対して、連続動作した際の閾値の経時的な変化量(ΔVth)を示す図であり、○(電気的接続無)は、分割された遮光膜の二つの領域の間に、電気的接続が無い場合、◆(電気的接続有)は、分割された遮光膜の二つの領域の間が電気的接続されている場合の結果を示す。In the thin film transistor according to the present invention, it is a diagram illustrating a change amount (ΔV th ) of the threshold over time when continuously operating with respect to the threshold in the initial state, and ○ (no electrical connection) indicates divided light shielding. When there is no electrical connection between the two regions of the film, ◆ (with electrical connection) indicates the result when the two regions of the divided light shielding film are electrically connected. 図1に示す、本発明にかかる薄膜トランジスタの第1の実施形態の構造中、A−A’で示す断面の構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the cross section shown by A-A 'in the structure of 1st Embodiment of the thin-film transistor concerning this invention shown in FIG. 本発明にかかる薄膜トランジスタの第1の実施形態の構造上の特徴;分割された遮光膜の二つの領域間の距離x、チャネル領域のチャネル長L、チャネル領域の両側に設ける低濃度不純物領域の長さd、結晶性シリコン膜をより詳細に示す断面図である。Structural features of the first embodiment of the thin film transistor according to the present invention; distance x between two regions of the divided light shielding film, channel length L of the channel region, and length of the low-concentration impurity region provided on both sides of the channel region D is a cross-sectional view showing the crystalline silicon film in more detail. 薄膜トランジスタのチャネル領域を挟んで分割された遮光膜の間の距離xと、「規格化光リーク電流」の関係、ならびに、該チャネル領域を挟んで分割された遮光膜を設けている薄膜トランジスタの閾値と、従来型のTFT(TFT−B)の閾値(Vth)との差(ΔVth)の関係を示す図である。The relationship between the distance x between the light shielding films divided across the channel region of the thin film transistor and the “normalized light leakage current”, and the threshold value of the thin film transistor provided with the light shielding film divided across the channel region FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a difference (ΔV th ) and a threshold value (V th ) of a conventional TFT (TFT-B). LDD構造を採用し、電位印加用の電極を具える遮光膜を設けている、従来の薄膜トランジスタ(TFT−C)の構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the conventional thin-film transistor (TFT-C) which employ | adopts LDD structure and has provided the light shielding film which provides the electrode for electric potential application. 本発明の第2の実施形態を示す薄膜トランジスタの製造方法を示す工程図であり、工程(a)〜工程(d)の部分を示している。It is process drawing which shows the manufacturing method of the thin-film transistor which shows the 2nd Embodiment of this invention, and has shown the part of process (a)-process (d). 本発明の第2の実施形態を示す薄膜トランジスタの製造方法を示す工程図であり、工程(e)〜工程(g)の部分を示している。It is process drawing which shows the manufacturing method of the thin-film transistor which shows the 2nd Embodiment of this invention, and has shown the part of process (e)-process (g). 本発明の第2の実施形態を示す薄膜トランジスタの製造方法を示す工程図であり、工程(h)〜工程(j)の部分を示している。It is process drawing which shows the manufacturing method of the thin-film transistor which shows the 2nd Embodiment of this invention, and has shown the part of process (h)-process (j). 本発明の第2の実施形態を示す薄膜トランジスタの製造方法を示す工程図であり、工程(k)と工程(l)の部分を示している。It is process drawing which shows the manufacturing method of the thin-film transistor which shows the 2nd Embodiment of this invention, and has shown the part of process (k) and process (l). 本発明と比較される従来の薄膜トランジスタ(TFT−C)の製造方法を示す工程図であり、工程(a)〜工程(d)の部分を示している。る。It is process drawing which shows the manufacturing method of the conventional thin-film transistor (TFT-C) compared with this invention, and has shown the part of process (a)-process (d). The 本発明と比較される従来の薄膜トランジスタ(TFT−C)の製造方法を示す工程図であり、工程(e)〜工程(h)の部分を示している。る。It is process drawing which shows the manufacturing method of the conventional thin-film transistor (TFT-C) compared with this invention, and has shown the part of process (e)-process (h). The 本発明と比較される従来の薄膜トランジスタ(TFT−C)の製造方法を示す工程図であり、工程(i)〜工程(k)の部分を示している。る。It is process drawing which shows the manufacturing method of the conventional thin-film transistor (TFT-C) compared with this invention, and has shown the part of process (i)-process (k). The 本発明と比較される従来の薄膜トランジスタ(TFT−C)の製造方法を示す工程図であり、工程(l)〜工程(n)の部分を示している。It is process drawing which shows the manufacturing method of the conventional thin-film transistor (TFT-C) compared with this invention, and has shown the part of process (l)-process (n). ダブルゲート構造を採用する、本発明の薄膜トランジスタの第3の実施形態を示す上面図である。It is a top view which shows 3rd Embodiment of the thin-film transistor of this invention which employ | adopts a double gate structure. 本発明の第4の実施形態にかかる液晶表示装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the liquid crystal display device concerning the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態にかかる電子機器の斜視図である。It is a perspective view of the electronic device concerning the 5th Embodiment of this invention.

以下に、本発明にかかる薄膜トランジスタと、その製造プロセス、さらには、本発明にかかる薄膜トランジスタを駆動デバイスとして利用する表示装置、また、その表示装置を応用している電子機器に関して、さらに詳しく説明する。   Hereinafter, a thin film transistor according to the present invention, a manufacturing process thereof, a display device using the thin film transistor according to the present invention as a driving device, and an electronic device to which the display device is applied will be described in more detail.

本発明の技術的特徴を以下に纏める。   The technical features of the present invention are summarized below.

本発明の第1の特徴は、
透明基板上に少なくともチャネル領域と重畳しないように配置された遮光膜、下地膜、シリコン膜、ゲート絶縁膜、ゲート電極膜が形成されたTFTにおいて、シリコン膜の下に存在する遮光膜がチャネル領域を挟んで分割されており、さらに分割された遮光膜の間隔がチャネル長以上、かつチャネル長とLDD長の2倍の和以下であることを特徴としている。
The first feature of the present invention is:
In a TFT in which a light shielding film, a base film, a silicon film, a gate insulating film, and a gate electrode film, which are arranged on a transparent substrate so as not to overlap at least the channel region, are formed, the light shielding film present under the silicon film is the channel region. The distance between the divided light shielding films is not less than the channel length and not more than twice the sum of the channel length and the LDD length.

本発明の第2の特徴は、
分割された遮光膜において、チャネル領域を挟んで対向している側とは反対側の端部が高濃度不純物領域内に存在することを特徴としている。
The second feature of the present invention is that
In the divided light-shielding film, an end on the opposite side to the side facing the channel region is present in the high-concentration impurity region.

本発明の第3の特徴は、
チャネル領域を挟んで分割された遮光膜が、チャネル領域以外で電気的に繋がっていることを特徴としている。
The third feature of the present invention is that
The light-shielding film divided across the channel region is electrically connected to other than the channel region.

その他、本発明の表示装置は、上記の薄膜トランジスタを備えることを特徴としている。   In addition, a display device of the present invention includes the above-described thin film transistor.

さらに、本発明の電子機器は、上記の表示装置を備えることを特徴としている。   Furthermore, an electronic apparatus according to the present invention includes the display device described above.

上記の本発明の第1の特徴を具えるTFTでは、
透明基板上に、パターン化された遮光膜と、下地層と、パターン化されたシリコン膜と、ゲート絶縁膜と、パターン化されたゲート電極膜が順次積層され、前記パターン化したシリコン膜に、前記パターン化したゲート電極膜と重なるチャネル領域と、前記チャネル領域に接する二つの低濃度不純物領域とを有する薄膜トランジスタにおいて、
前記パターン化した遮光膜は、前記チャネル領域と重ならないように配置され、かつ、前記二つの低濃度不純物領域の何れの低濃度不純物領域においても少なくとも一部が重なるように配置されたパターンであるという構成を具えている。
In the TFT having the above first feature of the present invention,
On the transparent substrate, a patterned light-shielding film, an underlayer, a patterned silicon film, a gate insulating film, and a patterned gate electrode film are sequentially stacked, and the patterned silicon film is In a thin film transistor having a channel region overlapping the patterned gate electrode film and two low-concentration impurity regions in contact with the channel region,
The patterned light-shielding film is a pattern that is disposed so as not to overlap the channel region, and is disposed so that at least a part thereof overlaps in any one of the two low-concentration impurity regions. It has the structure of

その際、本発明の第1の特徴、ならびに第2の特徴は、具体的には、
薄膜トランジスタの動作時に、前記二つの低濃度不純物領域の一方から前記チャネル領域へキャリアが流れ、さらに前記低濃度不純物領域の他方へ流れる方向において
前記二つの低濃度不純物領域に重なる前記パターン化した遮光膜の端の間隔をxとし、前記二つの低濃度不純物領域の長さの総和を2d、前記チャネル領域の長さをLとしたときに、
L+2d≧x≧L
を満たすという条件に相当している。
In that case, the first feature and the second feature of the present invention are specifically:
During the operation of the thin film transistor, the patterned light shielding film that overlaps the two low concentration impurity regions in a direction in which carriers flow from one of the two low concentration impurity regions to the channel region and further flow to the other of the low concentration impurity regions. X is the distance between the ends of the two low-concentration impurity regions, the total length of the two low-concentration impurity regions is 2d, and the length of the channel region is L.
L + 2d ≧ x ≧ L
It corresponds to the condition of satisfying.

また、本発明の第3の特徴は、
前記パターン化した遮光膜は一つの連続したパターンであるという形態を採用することで達成できる。
The third feature of the present invention is that
The patterned light shielding film can be achieved by adopting a form in which it is one continuous pattern.

本発明の第1の特徴〜第3の特徴が、その効果を発揮する上では、通常、
前記パターン化した遮光膜は、膜の全面を、絶縁性を示す透明基板、および絶縁性を示す膜で囲まれ、電気的に孤立している
という構造を採用する。
In order for the first to third features of the present invention to exert their effects,
The patterned light shielding film employs a structure in which the entire surface of the film is surrounded by a transparent substrate having insulating properties and a film having insulating properties and is electrically isolated.

上記の本発明の第1の特徴を発揮するためには、TFTの製造工程は、下記の製造方法に従ったものとすることが必要である。   In order to exhibit the first feature of the present invention, it is necessary that the manufacturing process of the TFT conforms to the following manufacturing method.

チャネル領域、およびにチャネル領域と高濃度不純物領域の間に低濃度不純物領域を有する薄膜トランジスタの製造方法であって、
透明基板上に、前記チャネル領域と重ならないように配置し、かつ前記二つの低濃度不純物領域が何れの低濃度不純物領域においても少なくとも一部が重なるように遮光膜を形成し、
さらに、パターン化した遮光膜の上に、下地層と、パターン化したシリコン膜とゲート絶縁膜と、パターン化したゲート電極膜を順次積層することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
A method of manufacturing a thin film transistor having a channel region and a low concentration impurity region between the channel region and the high concentration impurity region,
A light-shielding film is formed on the transparent substrate so as not to overlap the channel region, and the two low-concentration impurity regions overlap at least partially in any low-concentration impurity region,
Furthermore, a method for manufacturing a thin film transistor, comprising: sequentially laminating a base layer, a patterned silicon film, a gate insulating film, and a patterned gate electrode film on a patterned light shielding film.

その際、本発明の第1の特徴、ならびに第2の特徴は、具体的には、
薄膜トランジスタの動作時に、前記二つの低濃度不純物領域の一方から前記チャネル領域へキャリアが流れ、さらに前記低濃度不純物領域の他方へ流れる方向において、
前記二つの低濃度不純物領域に重なる前記パターン化した遮光膜の端の間隔をxとし、前記二つの低濃度不純物領域の長さの総和を2d、前記チャネル領域の長さをLとしたときに、
L+2d≧x≧L
を満たすように遮光膜を形成することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法を採用するという条件に相当している。
In that case, the first feature and the second feature of the present invention are specifically:
During operation of the thin film transistor, carriers flow from one of the two low-concentration impurity regions to the channel region and further to the other of the low-concentration impurity regions.
When the distance between the edges of the patterned light-shielding film overlapping the two low-concentration impurity regions is x, the total length of the two low-concentration impurity regions is 2d, and the length of the channel region is L ,
L + 2d ≧ x ≧ L
This corresponds to the condition of employing a thin film transistor manufacturing method characterized by forming a light shielding film so as to satisfy the above.

また、本発明の第3の特徴は、
前記パターン化した遮光膜を一つの連続したパターンに形成することで達成できる。
The third feature of the present invention is that
This can be achieved by forming the patterned light shielding film into one continuous pattern.

本発明の第1の特徴〜第3の特徴が、その効果を発揮する上では、通常、
全面を、絶縁性を示す基板、および絶縁性を示す膜で囲まれ、電気的に孤立している前記パターン化した遮光膜を形成することが必要である。
In order for the first to third features of the present invention to exert their effects,
It is necessary to form the patterned light-shielding film that is surrounded by the insulating substrate and the insulating film and electrically isolated from the entire surface.

上記の本発明の第1の特徴〜第3の特徴を採用する際に得られる、本発明の効果と、その効果が発揮される作用(原理)は、下記のように要約することができる。   The effects of the present invention and the action (principle) that exerts the effects obtained when the first to third characteristics of the present invention are adopted can be summarized as follows.

光がシリコン中に照射されると、光吸収によって、電子と正孔の対が生成され、電界が存在すると、生成した電子と正孔は、逆方向に輸送される結果、光リーク電流が流れる。光照射時の光リーク電流が生成される領域は、光吸収により生成した電子と正孔を逆方向に輸送するための電界が存在する領域である。ソース領域とドレイン領域間にバイアスを印加する際、「オフ状態」のTFTにおいては、ソース領域とドレイン領域間の電位差に起因する電界が存在するのは、チャネル領域とその両側に設けるLDD領域である。特に、ドレイン側のLDD領域とチャネル領域のドレイン側の部分である。本発明では、ソース領域とドレイン領域間にバイアスを印加する際、「オフ状態」のTFTにおいて、電界が存在する、チャネル領域とその両側に設けるLDD領域のうち、チャネル領域を除き、その両側のLDD領域を、パターン化された遮光膜を利用して遮光することで、光リーク電流を抑制している。   When light is irradiated into silicon, a pair of electrons and holes is generated by light absorption. When an electric field is present, the generated electrons and holes are transported in the opposite direction, resulting in a light leakage current. . The region where the light leakage current is generated at the time of light irradiation is a region where an electric field for transporting electrons and holes generated by light absorption in the reverse direction exists. When a bias is applied between the source region and the drain region, in the “off-state” TFT, an electric field due to a potential difference between the source region and the drain region exists in the channel region and the LDD regions provided on both sides thereof. is there. In particular, the drain side LDD region and the channel side drain side portion. In the present invention, when a bias is applied between the source region and the drain region, in the TFT in the “off state”, the channel region and the LDD regions provided on both sides of the channel region where the electric field exists are excluded, except for the channel region. Light leakage current is suppressed by shielding the LDD region using a patterned light shielding film.

この理由は現在のところ不明であるが、次のように考えている。チャネルが形成されていない「オフ状態」では、ソース領域とドレイン領域間に印加されるバイアスに起因する、電界は主としてLDD領域に存在している。それゆえ、LDD領域に電界が存在しているために、光励起により生成されたキャリアを効率良く外部に取り出せる。一方、チャネル部分のうち、電界が存在していない領域では、光励起により生成されたキャリアはその場で再結合してしまい、外部に取り出せない。そこで、液晶表示装置の駆動時にチャネル領域とLDD領域を含むドレイン領域の接合間のバイアス状態と、チャネル領域とLDD領域を含むソース領域の接合間のバイアス状態が入れ替わる場合があることを考慮し、LDD領域を本発明のTFTのようにパターン化された遮光膜で遮光することで光リーク電流を効果的に抑制することが可能となる。   The reason for this is currently unknown, but we think as follows. In an “off state” in which no channel is formed, an electric field due to a bias applied between the source region and the drain region exists mainly in the LDD region. Therefore, since an electric field exists in the LDD region, carriers generated by photoexcitation can be efficiently extracted to the outside. On the other hand, in a region where no electric field exists in the channel portion, carriers generated by photoexcitation are recombined on the spot and cannot be extracted outside. Therefore, considering that the bias state between the junction of the channel region and the drain region including the LDD region and the bias state between the junction of the source region including the channel region and the LDD region may be switched when the liquid crystal display device is driven, Light leakage current can be effectively suppressed by shielding the LDD region with a light shielding film patterned like the TFT of the present invention.

実際、ソース領域とドレイン領域間にバイアスを印加する際、「オフ状態」のTFTにおいては、pn接合に起因する電界が存在する領域は、LDD領域とチャネル領域で構成されるpn接合の空乏層領域、特に、チャネル領域のキャリア濃度よりLDD領域のキャリア濃度が低い場合は、空乏化しているLDD領域である。さらには、ドレイン側のLDD領域と下地層との界面に形成される空乏化領域にも電界が存在している。「オフ状態」のTFTにおいて、ドレイン側のLDD領域中、前記の電界が存在する領域(空乏層領域と空乏化領域)を遮光すると光リーク電流を抑制することができる。   Actually, when a bias is applied between the source region and the drain region, in the “off-state” TFT, a region where an electric field due to the pn junction exists is a depletion layer of a pn junction composed of an LDD region and a channel region. When the carrier concentration of the LDD region is lower than the carrier concentration of the region, particularly the channel region, the LDD region is depleted. Furthermore, an electric field also exists in a depletion region formed at the interface between the drain side LDD region and the base layer. In the TFT in the “off state”, light leakage current can be suppressed by shielding the region where the electric field exists (depletion layer region and depletion region) in the LDD region on the drain side.

ソース領域、ドレイン領域と遮光膜が重畳し、さらに遮光膜の電位を固定しない場合は、ソース、ドレイン電極のそれぞれに電圧を印加すると、それにあわせて遮光膜の電位も変化する。しかし、本発明のTFTの構造では、チャネル領域に遮光膜が存在しないためにチャネル領域は影響を受けることがなく、LDD領域の抵抗値がわずかに変動するだけである。このために液晶表示装置に適用する場合は、通常の表示で用いる(遮光膜の無いTFTを適用した液晶表示装置で表示する)駆動電圧条件の変更をしなくても良いが、印加するゲート電圧を若干大きくすることでより確実に優れた表示特性を得ることができる。   When the source region, the drain region, and the light shielding film are overlapped and the potential of the light shielding film is not fixed, when a voltage is applied to each of the source and drain electrodes, the potential of the light shielding film also changes accordingly. However, in the TFT structure of the present invention, since the light shielding film does not exist in the channel region, the channel region is not affected, and the resistance value of the LDD region varies only slightly. For this reason, when applied to a liquid crystal display device, it is not necessary to change the driving voltage condition used for normal display (displayed by a liquid crystal display device to which a TFT without a light shielding film is applied), but the gate voltage to be applied. By slightly increasing the value, excellent display characteristics can be obtained more reliably.

また、TFT特性のばらつきが大きい場合は、表示不良が起きないように最もオン電流値が低いTFTにあわせてゲート電圧を大幅に増加させる必要があり、それにともなう消費電力の大幅な増加という懸念が生じる。しかし、本発明のTFTのようにチャネル領域を挟んで左右対称に分割されている遮光膜をチャネル領域以外の領域で電気的に繋げることで、遮光膜の電位は、印加される電圧値(電圧の絶対値)の低い電極と高い電極の両方からの影響を受け、ある程度高い電位に保つことができるため、遮光膜がゲート電極の左右で孤立している場合よりも、遮光膜の電位によって誘起されるLDD領域の抵抗値が高くなることを抑制できるので、TFTのオン電流の低下の問題が起こらない。このため、TFT特性のばらつきが大きい場合でも消費電力の増加が抑制され、優れた表示特性を得ることができる。   In addition, when the TFT characteristics vary greatly, it is necessary to greatly increase the gate voltage in accordance with the TFT having the lowest on-current value so that display failure does not occur, and there is a concern that the power consumption will increase significantly. Arise. However, by electrically connecting the light shielding films that are divided symmetrically across the channel region as in the TFT of the present invention in regions other than the channel region, the potential of the light shielding film can be set to the applied voltage value (voltage It is influenced by both low and high electrodes, and can be kept at a high potential to some extent. Therefore, it is induced by the potential of the light-shielding film rather than when the light-shielding film is isolated on the left and right of the gate electrode. Since the resistance value of the LDD region to be increased can be suppressed, the problem of a decrease in on-current of the TFT does not occur. For this reason, even when the variation in TFT characteristics is large, an increase in power consumption is suppressed, and excellent display characteristics can be obtained.

遮光膜の電位によるチャネル領域への影響を抑制するために、遮光膜の電位を固定するための電極を形成することがあるが、前述のとおり複雑な工程が増え、コストアップしてしまう。本発明のTFTの製造プロセスでは、遮光膜がチャネル領域直下、つまりゲート電界が印加されるゲート電極の下に存在しないので、遮光膜の電位を固定する必要がなく、コストアップにつながる遮光膜の電極を形成する工程が不要である。   In order to suppress the influence on the channel region due to the potential of the light shielding film, an electrode for fixing the potential of the light shielding film may be formed. However, as described above, the number of complicated processes increases and the cost increases. In the TFT manufacturing process of the present invention, since the light shielding film does not exist directly under the channel region, that is, below the gate electrode to which the gate electric field is applied, it is not necessary to fix the potential of the light shielding film, and the light shielding film that leads to cost increase A step of forming an electrode is not necessary.

さらにTFTのLDD領域、およびLDD領域とソース、ドレイン領域の境界部分を遮光するうえで、本発明のTFTのように遮光膜のチャネル領域を挟んで対向している側とは反対側の端部を高濃度不純物領域、つまりソース領域、ドレイン領域に位置するように加工することにより、前述のとおり十分なオン電流を確保するためにLDD長がある程度短い場合であっても、遮光膜の長さを十分長くすることができるので十分なプロセスマージンを実現することができる。なお、ダブルゲート構造やトリプルゲート構造のように、複数のゲート電極を具えるTFTの場合、各ゲート電極の直下の領域がそれぞれチャネル領域となっている。複数のゲート電極を具える結果、チャネル領域が分割されている場合、ソース・ドレイン間バイアスVSDは、最も外側に位置するソース領域とドレイン領域の間に印加されている。従って、遮光膜のチャネル領域を挟んで対向している側とは反対側の端部を、最も外側に位置するソース領域とドレイン領域に位置するように加工する。 Further, in shielding the light shielding of the LDD region of the TFT, and the boundary between the LDD region and the source and drain regions, the end of the light shielding film opposite to the opposite side across the channel region as in the TFT of the present invention Is processed in a high-concentration impurity region, that is, the source region and the drain region, so that the length of the light-shielding film can be obtained even when the LDD length is short to some extent in order to ensure sufficient on-current as described above. Can be made sufficiently long, so that a sufficient process margin can be realized. Note that in the case of a TFT having a plurality of gate electrodes, such as a double gate structure or a triple gate structure, a region immediately below each gate electrode is a channel region. When the channel region is divided as a result of providing a plurality of gate electrodes, the source-drain bias V SD is applied between the outermost source region and the drain region. Accordingly, the end of the light shielding film opposite to the side facing the channel region is processed so as to be positioned in the outermost source region and drain region.

以下に、本発明の第一の形態〜第六の形態に関して、その実施の形態を、具体例を示して説明する。下記の第1の実施形態〜第5の実施形態において、その例示として記載する具体例は、本発明の最良の実施形態の一例であるが、本発明の技術的範囲は、これら例示される実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, the first to sixth embodiments of the present invention will be described with reference to specific examples. In the following first to fifth embodiments, specific examples described as exemplifications are examples of the best embodiments of the present invention, but the technical scope of the present invention is the implementation examples illustrated in these examples. The form is not limited.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態として、本発明の第一の形態または第二の形態にかかる薄膜トランジスタの構造の一例と、該本発明の第一の形態または第二の形態にかかる薄膜トランジスタを、液晶表示装置のアクティブマトリックス駆動用デバイスに利用する形態について、図面を参照して詳細に説明する。
(First embodiment)
As the first embodiment of the present invention, an example of the structure of the thin film transistor according to the first embodiment or the second embodiment of the present invention, and the thin film transistor according to the first embodiment or the second embodiment of the present invention, liquid crystal A form used for an active matrix driving device of a display device will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の第一の形態または第二の形態にかかる薄膜トランジスタを、液晶表示装置のアクティブマトリックス駆動用デバイスに利用する形態を模式的に示す上面図である。図1に示すPチャネル型TFTにおいては、遮光膜2は、チャネル領域を挟んで、チャネル幅方向と平行に、二つの領域に分割されている。この遮光膜2の二つの領域は、シリコン膜4が形成されていない領域に設ける、第3の領域によって、電気的に連結されている。すなわち、遮光膜2は、分割された二つの領域と第3の領域との構成される、「コの字型」のパターンに形成されている。   FIG. 1 is a top view schematically showing a mode in which the thin film transistor according to the first mode or the second mode of the present invention is used for an active matrix driving device of a liquid crystal display device. In the P-channel TFT shown in FIG. 1, the light shielding film 2 is divided into two regions in parallel with the channel width direction with the channel region interposed therebetween. The two regions of the light shielding film 2 are electrically connected by a third region provided in a region where the silicon film 4 is not formed. That is, the light shielding film 2 is formed in a “U-shaped” pattern including two divided regions and a third region.

図1に示すPチャネル型TFTは、シリコン膜4のうち、ゲート線5から分岐するゲート電極の直下の領域は、チャネル領域となっている。遮光膜2のパターン形状は、このチャネル領域と重ならないように配置されている。シリコン膜4のうち、ゲート電極の両側には、前記チャネル領域と接するように、それぞれ低濃度不純物ドープ領域(LDD領域)が形成されている。遮光膜2の分割された二つの領域は、少なくとも、二つの何れのLDD領域の一部と重なるように配置されている。その際、遮光膜2の分割された二つの領域の幅Wshieldは、それぞれ、LDD領域の幅WLDD(チャネル幅方向のLDD領域の幅)よりも広いことが好ましい。遮光膜2の分割された二つの領域の幅Wshieldを前述のように選択することにより、LDD領域とソース、ドレイン領域の境界部分を確実に遮光し、LDD領域に照射される光より発生するTFTの光リーク電流を抑制することができる。 In the P-channel TFT shown in FIG. 1, a region immediately below the gate electrode branched from the gate line 5 in the silicon film 4 is a channel region. The pattern shape of the light shielding film 2 is arranged so as not to overlap with the channel region. Low-concentration impurity doped regions (LDD regions) are formed on both sides of the gate electrode of the silicon film 4 so as to be in contact with the channel region. The two divided regions of the light shielding film 2 are arranged so as to overlap at least a part of any of the two LDD regions. At that time, the width W shield of the two divided regions of the light shielding film 2 is preferably wider than the width W LDD of the LDD region (the width of the LDD region in the channel width direction). By selecting the width W shield of the two divided regions of the light shielding film 2 as described above, the boundary portion between the LDD region and the source / drain regions is surely shielded and generated from the light irradiated to the LDD region. The light leakage current of the TFT can be suppressed.

また、遮光膜2の分割された二つの領域の長さLshield-D、Lshield-Sは、それぞれ、LDD領域の長さd(チャネル長方向のLDD領域の長さ)以上とすることが好ましい。すなわち、遮光膜2の分割された二つの領域は、それぞれ、少なくとも、二つの何れのLDD領域の一部と、ソース領域とドレイン領域の一部と重なるように配置することが好ましい。 Further, the lengths L shield-D and L shield-S of the two divided regions of the light shielding film 2 are set to be not less than the length d of the LDD region (the length of the LDD region in the channel length direction), respectively. preferable. That is, the two divided regions of the light shielding film 2 are preferably arranged so as to overlap at least a part of any two of the LDD regions and a part of the source region and the drain region.

その際、遮光膜2の分割された二つの領域は、それぞれ、高濃度不純物ドープ領域で形成されている、ソース領域8とドレイン領域9の一部と重なるように配置される。   At that time, the two divided regions of the light-shielding film 2 are arranged so as to overlap with a part of the source region 8 and the drain region 9 formed by the high concentration impurity doped region, respectively.

遮光膜2のドレイン側の領域の上部には、下地層3を介して、ドレイン領域9が配置されている。また、遮光膜2のソース側の領域の上部には、下地層3を介して、ソース領域8が配置されている。   A drain region 9 is disposed above the region on the drain side of the light shielding film 2 with a base layer 3 interposed therebetween. Further, a source region 8 is disposed on the source side region of the light shielding film 2 via the base layer 3.

ドレイン領域9、下地層3、遮光膜2のドレイン側の領域が積層されている部分は、ドレイン領域9/下地層3/遮光膜2のドレイン側領域からなるMIS構造(キャパシタCD)を構成している。ソース領域8、下地層3、遮光膜2のソース側の領域が積層されている部分は、ソース領域8/下地層3/遮光膜2のソース側領域からなるMIS構造(キャパシタCS)を構成している。すなわち、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域が電気的に連結されている場合、ドレイン領域/下地層/遮光膜のドレイン側領域からなるMIS接合(キャパシタCD)と、ソース領域/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIS接合(キャパシタCS)とが、直列に連結されている状態に相当する。 The portion where the drain region 9, the base layer 3, and the drain side region of the light shielding film 2 are stacked constitutes a MIS structure (capacitor C D ) composed of the drain region 9 / the base layer 3 / the drain side region of the light shielding film 2. doing. The portion where the source region 8, the base layer 3, and the source side region of the light shielding film 2 are stacked constitutes a MIS structure (capacitor C S ) composed of the source region 8 / the base layer 3 / the light source film 2. doing. That is, when the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically connected, the MIS junction (capacitor C D ) composed of the drain region / underlying layer / drain side region of the light shielding film, and the source region This corresponds to a state in which the MIS junction (capacitor C S ) composed of / source layer / underlayer / light shielding film is connected in series.

その状況では、該Pチャネル型TFTのドレイン領域の電位(VD(t))とソース領域の電位(VS(t))が、VS(t)>VD(t)である場合、遮光膜2のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜2のソース側領域の電位(VBS(t))は、VS(t)>VBS(t)≒VBD(t)>VD(t)の条件を満足する。 In that situation, when the potential (V D (t)) of the drain region of the P-channel TFT and the potential (V S (t)) of the source region are V S (t)> V D (t), The potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film 2 and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film 2 are V S (t)> V BS (t) ≈V BD ( t)> V D (t) is satisfied.

すなわち、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域が電気的に連結されている場合、遮光膜2のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜2のソース側領域の電位(VBS(t))は等しくなり、ドレイン領域の電位(VD(t))とソース領域の電位(VS(t))の中間的な値となる。 That is, when the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically connected, the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film 2 and the source side region of the light shielding film 2 are The potentials (V BS (t)) are equal and become an intermediate value between the drain region potential (V D (t)) and the source region potential (V S (t)).

その際、該Pチャネル型TFTにおいて、「オフ状態」の定常状態、すなわち、キャパシタCD、キャパシタCSの充電が完了した状態に達すると、遮光膜2のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜2のソース側領域の電位(VBS(t))は、VS(t)>VBS(t)=VBD(t)>VD(t)の条件を満足する。 At this time, when the P-channel TFT reaches the steady state of “off state”, that is, the state where the charging of the capacitor C D and the capacitor C S is completed, the potential (V BD ( t)) and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light-shielding film 2 satisfy the condition of V S (t)> V BS (t) = V BD (t)> V D (t). .

遮光膜2のドレイン側領域と遮光膜2のソース側領域で挟まれる領域では、下地層3の下面側の電位Vunder-channel(z,t)は、遮光膜2のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜2のソース側領域の電位(VBS(t))に対して、一般に、VBS(t)≧Vunder-channel(z,t)≧VBD(t)となる。特に、VS(t)>VBS(t)=VBD(t)>VD(t)の条件が満たされる場合、VBS(t)=Vunder-channel(z,t)=VBD(t)となる。 In a region sandwiched between the drain side region of the light shielding film 2 and the source side region of the light shielding film 2, the potential V under-channel (z, t) on the lower surface side of the base layer 3 is the potential of the drain side region of the light shielding film 2 ( In general, V BS (t) ≧ V under-channel (z, t) ≧ V BD (t) with respect to V BD (t)) and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film 2. It becomes. In particular, when the condition of V S (t)> V BS (t) = V BD (t)> V D (t) is satisfied, V BS (t) = V under-channel (z, t) = V BD (T).

なお、VS(t)>VBS(t)=VBD(t)>VD(t)の場合、ドレイン領域/下地層/遮光膜のドレイン側領域からなるMIS接合(キャパシタCD)では、M/I/p+型接合に逆バイアス(ΔVreverse)が印加されている。従って、このM/I/p+型接合部分では、下地層に接するドレイン領域(p+領域)に空乏化した領域が形成される。ドレイン領域/下地層/遮光膜のドレイン側領域からなるMIS接合(キャパシタCD)は、この空乏化した領域の形成に起因する接合容量を有する。一方、ソース領域/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIS接合(キャパシタCS)では、M/I/p+型接合に順バイアス(ΔVforward)が印加されている。従って、このM/I/p+型接合部分では、下地層に接するドレイン領域(p+領域)にキャリア(正孔)の蓄積領域が形成される。ソース領域/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIS接合(キャパシタCS)は、このキャリア(正孔)の蓄積領域の形成に起因する接合容量を有する。一般に、|ΔVforward|=|ΔVreverse|の場合、接合面積が同じであっても、M/I/p+型接合に逆バイアス(ΔVreverse)を印加する際の接合容量CMIP-reverse(ΔVreverse)と、M/I/p+型接合に順バイアス(ΔVforward)を印加する際の接合容量CMIP-forward(ΔVforward)は、等しくならない(CMIP-reverse(ΔVreverse)≠CMIP-forward(ΔVforward))。 In the case of V S (t)> V BS (t) = V BD (t)> V D (t), in the MIS junction (capacitor C D ) composed of the drain region / underlayer / light shielding film drain side region. A reverse bias (ΔV reverse ) is applied to the M / I / p + type junction. Therefore, in this M / I / p + type junction, a depleted region is formed in the drain region (p + region) in contact with the base layer. The MIS junction (capacitor C D ) composed of the drain region / underlayer / light shielding film drain side region has a junction capacitance resulting from the formation of the depleted region. On the other hand, a forward bias (ΔV forward ) is applied to the M / I / p + type junction in the MIS junction (capacitor C S ) composed of the source region / underlayer / light shielding film source side region. Therefore, in this M / I / p + type junction, a carrier (hole) accumulation region is formed in the drain region (p + region) in contact with the base layer. The MIS junction (capacitor C S ) composed of the source region / underlayer / source region of the light-shielding film has a junction capacitance resulting from the formation of the carrier (hole) accumulation region. In general, in the case of | ΔV forward | = | ΔV reverse |, even when the junction area is the same, the junction capacitance C MIP-reverse (when applying a reverse bias (ΔV reverse ) to the M / I / p + type junction is used. ΔV reverse ) and the junction capacitance C MIP-forward (ΔV forward ) when applying a forward bias (ΔV forward ) to the M / I / p + type junction are not equal (C MIP-reverse (ΔV reverse ) ≠ C MIP-forward (ΔV forward )).

例えば、二つの平行平板型キャパシタ(キャパシタC1とキャパシタC2)を直列に連結して、その両端に、電位V1(t)と電位V2(t)を印加し(但し、V2(t)≧V1(t))、二つのキャパシタを充電した際、その電位差(V2(t)−V1(t))が、二つのキャパシタ(キャパシタC1とキャパシタC2)間で分配される状況を考える。 For example, two parallel plate capacitors (capacitor C 1 and capacitor C 2 ) are connected in series, and a potential V 1 (t) and a potential V 2 (t) are applied to both ends thereof (provided that V 2 ( t) ≧ V 1 (t)), when the two capacitors are charged, the potential difference (V 2 (t) −V 1 (t)) is distributed between the two capacitors (capacitor C 1 and capacitor C 2 ). Think about the situation.

二つのキャパシタを充電する過程では、直列に連結されている二つのキャパシタに電流i(t)が流れる。この電流i(t)は、キャパシタC1に蓄積される電荷量Q1(t)の増加率dQ1(t)/dtと、キャパシタC2に蓄積される電荷量Q2(t)の増加率dQ2(t)/dtに相当する。 In the process of charging the two capacitors, a current i (t) flows through the two capacitors connected in series. This current i (t) is an increase rate dQ 1 (t) / dt of the charge amount Q 1 (t) accumulated in the capacitor C 1 and an increase in the charge amount Q 2 (t) accumulated in the capacitor C 2. This corresponds to the rate dQ 2 (t) / dt.

i(t)=dQ1(t)/dt
i(t)=dQ2(t)/dt
充電を開始し、充電が完了するまでに流れる電流i(t)の合計∫i(t)dtは、下記のように表記できる。
i (t) = dQ 1 (t) / dt
i (t) = dQ 2 (t) / dt
The total i (t) dt of the current i (t) that flows from the start of charging to the completion of charging can be expressed as follows.

∫i(t)dt=∫(dQ1(t)/dt)dt
∫i(t)dt=∫(dQ2(t)/dt)dt
充電が完了した時点で、キャパシタC1とキャパシタC2にそれぞれ印加されている電位差を、ΔV1とΔV2とすると、その合計(ΔV1+ΔV2)は、勿論、(V1(t)−V2(t))と等しい。
∫i (t) dt = ∫ (dQ 1 (t) / dt) dt
∫ i (t) dt = ∫ (dQ 2 (t) / dt) dt
Assuming that the potential difference applied to the capacitors C 1 and C 2 at the time of completion of charging is ΔV 1 and ΔV 2 , the total (ΔV 1 + ΔV 2 ) is, of course, (V 1 (t) − V 2 (t)).

(ΔV1+ΔV2)=(V2(t)−V1(t))
また、充電が完了した時点で、キャパシタCDとキャパシタCSにそれぞれ蓄積されている電荷量QDと電荷量QSは、下記のように表記できる。
(ΔV 1 + ΔV 2 ) = (V 2 (t) −V 1 (t))
Further, when the charging is completed, the charge amount Q D and the charge amount Q S stored in the capacitor C D and the capacitor C S , respectively, can be expressed as follows.

1=∫(dQ1(t)/dt)dt=C1・ΔV1
2=∫(dQ2(t)/dt)dt=C2・ΔV2
その際、
∫(dQ1(t)/dt)dt=∫i(t)dt=∫(dQ2(t)/dt)dtであるので、
1・ΔV1=Q1=Q2=C2・ΔV2
となっている。
Q 1 = ∫ (dQ 1 (t) / dt) dt = C 1 · ΔV 1
Q 2 = ∫ (dQ 2 (t) / dt) dt = C 2 · ΔV 2
that time,
Since ∫ (dQ 1 (t) / dt) dt = ∫i (t) dt = ∫ (dQ 2 (t) / dt) dt,
C 1 · ΔV 1 = Q 1 = Q 2 = C 2 · ΔV 2
It has become.

従って、ΔV1とΔV2は、下記のように表記できる。 Therefore, ΔV 1 and ΔV 2 can be expressed as follows.

ΔV1=(V2(t)−V1(t))・(1/C1)/{(1/C1)+(1/C2)}
ΔV2=(V2(t)−V1(t))・(1/C2)/{(1/C1)+(1/C2)}
すなわち、充電が完了した時点では、直列に連結されたキャパシタC1とキャパシタC2の連結部の電位VB(t)は、下記のように表記できる。
ΔV 1 = (V 2 (t) −V 1 (t)) · (1 / C 1 ) / {(1 / C 1 ) + (1 / C 2 )}
ΔV 2 = (V 2 (t) −V 1 (t)) · (1 / C 2 ) / {(1 / C 1 ) + (1 / C 2 )}
That is, at the time when charging is completed, the potential V B (t) of the connecting portion of the capacitors C 1 and C 2 connected in series can be expressed as follows.

ΔV1=(VB(t)−V1(t))
ΔV2=(V2(t)−VB(t))
B(t)=(C1・V1(t)+C2・V2(t))/(C1+C2
一方、Pチャネル型TFTにおいて、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域が電気的に分離されている構造でも、ドレイン領域9、下地層3、遮光膜2のドレイン側の領域が積層されている部分は、ドレイン領域/下地層/遮光膜のドレイン側領域からなるMIS構造(キャパシタCD)を構成している。ソース領域8、下地層3、遮光膜2のソース側の領域が積層されている部分は、ソース領域8/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIS構造(キャパシタCS)を構成している。さらに、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域とは、電気的に分離されているため、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))は、本質的に相違している。従って、ドレイン領域の電位(VD(t))とソース領域の電位(VS(t))が、VS(t)>VD(t)である場合、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))は、一般に、VS(t)≧VBS(t)>VBD(t)≧VD(t)の条件を満足する。
ΔV 1 = (V B (t) −V 1 (t))
ΔV 2 = (V 2 (t) −V B (t))
V B (t) = (C 1 · V 1 (t) + C 2 · V 2 (t)) / (C 1 + C 2 )
On the other hand, in the P-channel TFT, even if the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically separated, the drain region 9, the base layer 3, and the drain side region of the light shielding film 2 are laminated. The formed portion constitutes the MIS structure (capacitor C D ) composed of the drain region / underlayer / drain region of the light shielding film. A portion where the source region 8, the underlayer 3, and the source side region of the light shielding film 2 are stacked constitutes a MIS structure (capacitor C S ) composed of the source region 8 / underlayer / source region of the light shielding film. Yes. Further, since the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically separated, the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are The potential (V BS (t)) is essentially different. Accordingly, when the potential of the drain region (V D (t)) and the potential of the source region (V S (t)) are V S (t)> V D (t), the potential of the drain side region of the light shielding film (V BD (t)) and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film are generally V S (t) ≧ V BS (t)> V BD (t) ≧ V D (t) Satisfy the conditions.

すなわち、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域が電気的に分離されている場合、遮光膜2のドレイン側領域の電位(VBD(t))は、ドレイン領域の電位(VD(t))に近い値となり、遮光膜2のソース側領域の電位(VBS(t))は、ソース領域の電位(VS(t))に近い値となっている。 That is, when the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically separated, the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film 2 is equal to the potential of the drain region (V D (T)), and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film 2 is close to the potential (V S (t)) of the source region.

遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域の間に、電位差(VBS(t)−VBD(t))が存在しており、遮光膜のドレイン側領域/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIM構造(キャパシタCDIS)が構成されている。換言すると、ドレイン領域/下地層/遮光膜のドレイン側領域からなるMIS接合(キャパシタCD)、遮光膜のドレイン側領域/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIM構造(キャパシタCDIS)、ソース領域/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIS接合(キャパシタCS)が、直列に連結されている状態に相当する。 A potential difference (V BS (t) −V BD (t)) exists between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film, and the drain side region / underlayer / light shielding film of the light shielding film. An MIM structure (capacitor C DIS ) composed of a source side region is formed. In other words, the MIS junction (capacitor C D ) composed of the drain region / underlayer / light shielding film drain side region (capacitor C D ), and the MIM structure (capacitor C DIS ) composed of the light shielding film drain side region / underlayer / light shielding film source side region. This corresponds to a state in which the MIS junction (capacitor C S ) composed of the source region / underlayer / source region of the light shielding film is connected in series.

その際、Pチャネル型TFTにおいて、「オフ状態」の定常状態、すなわち、キャパシタCD、キャパシタCDIS、キャパシタCSの充電が完了した状態に達すると、VS(t)>VBS(t)>VBD(t)>VD(t)の条件を満足する。 At that time, when the P-channel TFT reaches the steady state of “off state”, that is, the state where the charging of the capacitor C D , the capacitor C DIS and the capacitor C S is completed, V S (t)> V BS (t )> V BD (t)> V D (t).

遮光膜2のドレイン側領域と遮光膜2のソース側領域で挟まれる領域では、下地層3の下面側の電位Vunder-channel(z,t)は、遮光膜2のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜2のソース側領域の電位(VBS(t))に対して、一般に、VBS(t)≧Vunder-channel(z,t)≧VBD(t)となる。下地層3の下面側の電位Vunder-channel(z,t)は、VBS(t)≧Vunder-channel(z,t)≧VBD(t)の範囲で、遮光膜のドレイン側領域側から遮光膜のソース側領域側へと直線的に変化している。特に、VS(t)>VBS(t)>VBD(t)>VD(t)の条件が満たされる場合、VBS(t)>Vunder-channel(z,t)>VBD(t)となる。 In a region sandwiched between the drain side region of the light shielding film 2 and the source side region of the light shielding film 2, the potential V under-channel (z, t) on the lower surface side of the base layer 3 is the potential of the drain side region of the light shielding film 2 ( In general, V BS (t) ≧ V under-channel (z, t) ≧ V BD (t) with respect to V BD (t)) and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film 2. It becomes. The potential V under-channel (z, t) on the lower surface side of the underlayer 3 is in the range of V BS (t) ≧ V under-channel (z, t) ≧ V BD (t), and the drain side region of the light shielding film It changes linearly from the side to the source side region side of the light shielding film. In particular, when the condition of V S (t)> V BS (t)> V BD (t)> V D (t) is satisfied, V BS (t)> V under-channel (z, t)> V BD (T).

なお、VS(t)>VBS(t)>VBD(t)>VD(t)の場合、ドレイン領域/下地層/遮光膜のドレイン側領域からなるMIS接合(キャパシタCD)では、M/I/p+型接合に逆バイアス(ΔVreverse)が印加されている。従って、このM/I/p+型接合部分では、下地層に接するドレイン領域(p+領域)に空乏化した領域が形成される。ドレイン領域/下地層/遮光膜のドレイン側領域からなるMIS接合(キャパシタCD)は、この空乏化した領域の形成に起因する接合容量を有する。一方、ソース領域/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIS接合(キャパシタCS)では、M/I/p+型接合に順バイアス(ΔVforward)が印加されている。従って、このM/I/p+型接合部分では、下地層に接するドレイン領域(p+領域)にキャリア(正孔)の蓄積領域が形成される。ソース領域/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIS接合(キャパシタCS)は、このキャリア(正孔)の蓄積領域の形成に起因する接合容量を有する。一般に、|ΔVforward|=|ΔVreverse|の場合、接合面積が同じであっても、M/I/p+型接合に逆バイアス(ΔVreverse)を印加する際の接合容量CMIP-reverse(ΔVreverse)と、M/I/p+型接合に順バイアス(ΔVforward)を印加する際の接合容量CMIP-forward(ΔVforward)は、等しくならない(CMIP-reverse(ΔVreverse)≠CMIP-forward(ΔVforward))。一方、遮光膜のドレイン側領域/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIM接合(キャパシタCDIS)では、本来、該MIM接合の接合容量CMIMは、該MIM接合に印加されるバイアス(ΔVMIM)の方向、その大きさに依存しない。 In the case of V S (t)> V BS (t)> V BD (t)> V D (t), in the MIS junction (capacitor C D ) composed of the drain region / underlying layer / drain region of the light shielding film. A reverse bias (ΔV reverse ) is applied to the M / I / p + type junction. Therefore, in this M / I / p + type junction, a depleted region is formed in the drain region (p + region) in contact with the base layer. The MIS junction (capacitor C D ) composed of the drain region / underlayer / light shielding film drain side region has a junction capacitance resulting from the formation of the depleted region. On the other hand, a forward bias (ΔV forward ) is applied to the M / I / p + type junction in the MIS junction (capacitor C S ) composed of the source region / underlayer / light shielding film source side region. Accordingly, in this M / I / p + type junction, a carrier (hole) accumulation region is formed in the drain region (p + region) in contact with the base layer. The MIS junction (capacitor C S ) composed of the source region / underlayer / source region of the light-shielding film has a junction capacitance resulting from the formation of the carrier (hole) accumulation region. In general, in the case of | ΔV forward | = | ΔV reverse |, even when the junction area is the same, the junction capacitance C MIP-reverse (when applying a reverse bias (ΔV reverse ) to the M / I / p + type junction is used. ΔV reverse ) and the junction capacitance C MIP-forward (ΔV forward ) when applying a forward bias (ΔV forward ) to the M / I / p + type junction are not equal (C MIP-reverse (ΔV reverse ) ≠ C MIP-forward (ΔV forward )). On the other hand, in the MIM junction (capacitor C DIS ) composed of the drain side region of the light shielding film / the underlying layer / the source side region of the light shielding film, the junction capacitance C MIM of the MIM junction is originally a bias applied to the MIM junction ( The direction of ΔV MIM ) does not depend on its magnitude.

例えば、三つの平行平板型キャパシタ(キャパシタC1、キャパシタC3、キャパシタC2)を直列に連結して、その両端に、電位V1(t)と電位V2(t)を印加し(但し、V2(t)≧V1(t))、三つのキャパシタを充電した際、その電位差(V2(t)−V1(t))が、三つのキャパシタ(キャパシタC1、キャパシタC3、キャパシタC2)間で分配される状況を考える。 For example, three parallel plate capacitors (capacitor C 1 , capacitor C 3 , capacitor C 2 ) are connected in series, and potential V 1 (t) and potential V 2 (t) are applied to both ends thereof (provided that , V 2 (t) ≧ V 1 (t)), and when the three capacitors are charged, the potential difference (V 2 (t) −V 1 (t)) becomes three capacitors (capacitor C 1 , capacitor C 3 , Consider the situation of being distributed among capacitors C 2 ).

三つのキャパシタを充電する過程では、直列に連結されている三つのキャパシタに電流i(t)が流れる。この電流i(t)は、キャパシタC1に蓄積される電荷量Q1(t)の増加率dQ1(t)/dtと、キャパシタC3に蓄積される電荷量Q3(t)の増加率dQ3(t)/dtと、キャパシタC2に蓄積される電荷量Q2(t)の増加率dQ2(t)/dtに相当する。 In the process of charging the three capacitors, a current i (t) flows through the three capacitors connected in series. This current i (t) is an increase rate dQ 1 (t) / dt of the charge amount Q 1 (t) accumulated in the capacitor C 1 and an increase in the charge amount Q 3 (t) accumulated in the capacitor C 3. This corresponds to the rate dQ 3 (t) / dt and the rate of increase dQ 2 (t) / dt of the charge amount Q 2 (t) accumulated in the capacitor C 2 .

i(t)=dQ1(t)/dt
i(t)=dQ3(t)/dt
i(t)=dQ2(t)/dt
充電を開始し、充電が完了するまでに流れる電流i(t)の合計∫i(t)dtは、下記のように表記できる。
i (t) = dQ 1 (t) / dt
i (t) = dQ 3 (t) / dt
i (t) = dQ 2 (t) / dt
The total i (t) dt of the current i (t) that flows from the start of charging to the completion of charging can be expressed as follows.

∫i(t)dt=∫(dQ1(t)/dt)dt
∫i(t)dt=∫(dQ3(t)/dt)dt
∫i(t)dt=∫(dQ2(t)/dt)dt
充電が完了した時点で、キャパシタC1、キャパシタC3、キャパシタC2にそれぞれ印加されている電位差を、ΔV1、ΔV3、ΔV2とすると、その合計(ΔV1+ΔV3+ΔV2)は、勿論、(V2(t)−V1(t))と等しい。
∫i (t) dt = ∫ (dQ 1 (t) / dt) dt
∫ i (t) dt = ∫ (dQ 3 (t) / dt) dt
∫ i (t) dt = ∫ (dQ 2 (t) / dt) dt
Assuming that the potential differences applied to the capacitors C 1 , C 3 , and C 2 are ΔV 1 , ΔV 3 , and ΔV 2 when charging is completed, the total (ΔV 1 + ΔV 3 + ΔV 2 ) is Of course, it is equal to (V 2 (t) −V 1 (t)).

(ΔV1+ΔV3+ΔV2)=(V2(t)−V1(t))
また、充電が完了した時点で、キャパシタC1、キャパシタC3、キャパシタC2にそれぞれ蓄積されている電荷量Q1、電荷量Q3、電荷量Q2は、下記のように表記できる。
(ΔV 1 + ΔV 3 + ΔV 2 ) = (V 2 (t) −V 1 (t))
Further, when the charging is completed, the charge amount Q 1 , the charge amount Q 3 , and the charge amount Q 2 stored in the capacitor C 1 , the capacitor C 3 , and the capacitor C 2 can be expressed as follows.

1=∫(dQ1(t)/dt)dt=C1・ΔV1
3=∫(dQ3(t)/dt)dt=C3・ΔV3
2=∫(dQ2(t)/dt)dt=C2・ΔV2
その際、
∫(dQ3(t)/dt)dt=∫i(t)dt=∫(dQ2(t)/dt)dt
∫(dQ3(t)/dt)dt=∫i(t)dt=∫(dQ1(t)/dt)dt
であるので、
1・ΔV1=C3・ΔV3=C2・ΔV2
となっている。
Q 1 = ∫ (dQ 1 (t) / dt) dt = C 1 · ΔV 1
Q 3 = ∫ (dQ 3 (t) / dt) dt = C 3 · ΔV 3
Q 2 = ∫ (dQ 2 (t) / dt) dt = C 2 · ΔV 2
that time,
∫ (dQ 3 (t) / dt) dt = ∫i (t) dt = ∫ (dQ 2 (t) / dt) dt
∫ (dQ 3 (t) / dt) dt = ∫i (t) dt = ∫ (dQ 1 (t) / dt) dt
So
C 1 · ΔV 1 = C 3 · ΔV 3 = C 2 · ΔV 2
It has become.

従って、ΔV1、ΔV3、ΔV2は、下記のように表記できる。 Therefore, ΔV 1 , ΔV 3 , ΔV 2 can be expressed as follows.

ΔV1=(V2(t)−V1(t))・(1/C1)/[(1/C1)+(1/C3)+(1/C3)]
ΔV3=(V2(t)−V1(t))・(1/C3)/[(1/C1)+(1/C3)+(1/C2)]
ΔV2=(V2(t)−V1(t))・(1/C2)/[(1/C1)+(1/C3)+(1/C2)]
すなわち、充電が完了した時点では、直列に連結されたキャパシタC1とキャパシタC3の連結部の電位VB-1(t)と、キャパシタC2とキャパシタC3の連結部の電位VB-2(t)は、下記のように表記できる。
ΔV 1 = (V 2 (t) −V 1 (t)) · (1 / C 1 ) / [(1 / C 1 ) + (1 / C 3 ) + (1 / C 3 )]
ΔV 3 = (V 2 (t) −V 1 (t)) · (1 / C 3 ) / [(1 / C 1 ) + (1 / C 3 ) + (1 / C 2 )]
ΔV 2 = (V 2 (t) −V 1 (t)) · (1 / C 2 ) / [(1 / C 1 ) + (1 / C 3 ) + (1 / C 2 )]
That is, at the time when charging is completed, the potential V B-1 (t) of the connection portion of the capacitors C 1 and C 3 connected in series and the potential V B− of the connection portion of the capacitors C 2 and C 3 are connected. 2 (t) can be expressed as follows.

ΔV1=(VB-1(t)−V1(t))
ΔV3=(VB-2(t)−VB-1(t))
ΔV2=(V2(t)−VB-2(t))
VB-1(t)=V1(t)+(V2(t)-V1(t))・(1/C1)/[(1/C1)+(1/C3)+(1/C2)]
VB-2(t)=V2(t)−(V2(t)-V1(t))・(1/C2)/[(1/C1)+(1/C3)+(1/C2)]
例えば、Pチャネル型TFTにおいて、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域が電気的に連結される構造では、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域が対称的な配置とすると、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))は、実質的に、ドレイン領域の電位(VD(t))とソース領域の電位(VS(t))の平均的な値に保持される。例えば、ドレイン・バイアス(VD)とソース・バイアス(VS)を周期的に反転させる操作を継続しても、「オフ状態」の定常状態に達すると、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))は、実質的に、ドレイン領域の電位(VD(t))とソース領域の電位(VS(t))の平均的な値に保持される。また、周期的なオン/オフ動作を行う際、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))の経時的なシフトは抑制される。
ΔV 1 = (V B-1 (t) −V 1 (t))
ΔV 3 = (V B−2 (t) −V B−1 (t))
ΔV 2 = (V 2 (t) −V B-2 (t))
V B-1 (t) = V 1 (t) + (V 2 (t) -V 1 (t)) ・ (1 / C 1 ) / [(1 / C 1 ) + (1 / C 3 ) + (1 / C 2 )]
V B-2 (t) = V 2 (t) − (V 2 (t) -V 1 (t)) ・ (1 / C 2 ) / [(1 / C 1 ) + (1 / C 3 ) + (1 / C 2 )]
For example, in a P-channel TFT, in a structure in which the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically connected, the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are arranged symmetrically. Then, the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film are substantially equal to the potential (V D (t)) of the drain region. And the average value of the potential (V S (t)) of the source region. For example, even if the operation of periodically inverting the drain bias (V D ) and the source bias (V S ) is continued, when the steady state of the “off state” is reached, the potential of the drain side region of the light shielding film ( V BD (t)) and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film are substantially equal to the potential of the drain region (V D (t)) and the potential of the source region (V S (t)). ) Is maintained at an average value. In addition, when a periodic on / off operation is performed, the temporal shift between the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film is It is suppressed.

一方、Pチャネル型TFTにおいて、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域が電気的に分離される構造では、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域が対称的な配置としても、ドレイン・バイアス(VD)とソース・バイアス(VS)を周期的に反転させると、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))は周期的に変動する。また、周期的なオン/オフ動作を行う際、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))の経時的なシフトが引き起こされる。 On the other hand, in the P-channel TFT, in the structure in which the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically separated, the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are arranged symmetrically. However, when the drain bias (V D ) and the source bias (V S ) are periodically inverted, the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BD (t)) of the source side region of the light shielding film ( V BS (t)) varies periodically. In addition, when a periodic on / off operation is performed, there is a temporal shift between the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film. Is caused.

図2は、パターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜の直下に位置しない、第3の領域を介して、チャネル領域を挟んで分割されている、前記遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域が電気的に相互接続されている構造(電気的接続有)と、遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域が電気的に分離されている構造(電気的接続無)の二つの構造について、該Pチャネル型TFTの閾値ゲート電圧Vthの経時的変化を比較するグラフである。該Pチャネル型TFTを下記の駆動条件下で、連続して動作させ、連続動作時間の増加に付随する閾値ゲート電圧Vthの上昇、ΔVthをプロットしている。なお、図2には、結晶性シリコン膜として、多結晶シリコン膜を採用した際の結果が示されている。 FIG. 2 shows a region on the drain side of the light-shielding film, which is divided across a channel region via a third region that is not located immediately below the patterned crystalline silicon film of the first conductivity type. And the source side region of the light shielding film are electrically interconnected (with electrical connection), and the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically separated It is a graph which compares the time-dependent change of the threshold gate voltage Vth of this P channel type TFT about two structures of (no electrical connection). The P-channel TFT is operated continuously under the following driving conditions, and the increase in threshold gate voltage V th accompanying the increase in continuous operation time, ΔV th is plotted. FIG. 2 shows the results when a polycrystalline silicon film is used as the crystalline silicon film.

動作条件は、図1に例示するPチャネル型TFTを、液晶表示装置のアクティブマトリックス駆動用デバイスに利用する形態において、
ドレイン・バイアス(VD):VD=−10V,
ソース・バイアス(VS):VS=0V,
「オン状態」のゲート電圧:Vg(ON)=−10V,
「オフ状態」のゲート電圧:Vg(OFF)=10V,
「オン・オフ周期」:1ms(1kHz)である。
The operating conditions are such that the P-channel TFT exemplified in FIG. 1 is used for an active matrix driving device of a liquid crystal display device.
Drain bias (V D ): V D = −10V,
Source bias (V S ): V S = 0V,
“ON” gate voltage: Vg (ON) = − 10V,
“OFF state” gate voltage: Vg (OFF) = 10V,
“On / off cycle”: 1 ms (1 kHz).

なお、図2に示す結果では、前記遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域との距離xは、ゲート電極長Lと、ゲート電極の両側に設けるLDD領域の長さdに対して、x=Lに選択している。   In the results shown in FIG. 2, the distance x between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film is equal to the gate electrode length L and the length d of the LDD region provided on both sides of the gate electrode. On the other hand, x = L is selected.

その際、初期状態の閾値ゲート電圧Vth(τ=0)は、
遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域が電気的に相互接続されている構造では、Vth(τ=0)=−2.4Vであり、
遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域が電気的に分離されている構造では、Vth(τ=0)=−2.6Vである。
At that time, the threshold gate voltage V th (τ = 0) in the initial state is
In the structure in which the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically interconnected, V th (τ = 0) = − 2.4V,
In a structure in which the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically separated, V th (τ = 0) = − 2.6V.

このように、初期状態の閾値ゲート電圧Vth(τ=0)において、遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域が電気的に相互接続されている構造と、電気的に分離されている構造との間で差異が存在している。この差異は、電気的に相互接続されている構造と、電気的に分離されている構造との間で、チャネル領域に対する、遮光膜の電位の及ぼす影響が相違することに起因すると判断される。 Thus, in the initial state threshold gate voltage V th (τ = 0), the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically separated from the structure. There is a difference between the structure being considered. This difference is determined to be due to the difference in the influence of the potential of the light shielding film on the channel region between the electrically interconnected structure and the electrically isolated structure.

図2に示す結果は、遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域が電気的に相互接続されている構造(電気的接続有)を選択すると、遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域が電気的に分離されている構造(電気的接続無)と比較して、上記の動作条件での連続動作時間の増加に付随する閾値ゲート電圧Vthの上昇、ΔVthを抑制できることを示している。 The result shown in FIG. 2 is that when a structure (electrically connected) in which the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically interconnected is selected, Compared with a structure in which the source side region of the light shielding film is electrically isolated (no electrical connection), an increase in threshold gate voltage V th accompanying an increase in continuous operation time under the above operating conditions, ΔV It shows that th can be suppressed.

上記の動作条件で、連続動作を行った際、閾値ゲート電圧Vthの上昇、ΔVthを引き起こす要因は、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))の経時的なシフトであると考えられる。 When the continuous operation is performed under the above operating conditions, the factors causing the rise of the threshold gate voltage V th and ΔV th are the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film. It is considered that this is a time-dependent shift of the potential (V BS (t)).

具体的には、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))が、連続動作時間が長くなるに伴って、次第に低くなる(低下する)ことに起因していると考えられる。遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))の低下は、遮光膜のドレイン側領域、ならびに、遮光膜のソース側領域に、連続動作時間が長くなるに伴って、次第に電荷が蓄積することに起因していると考えられる。 Specifically, the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film gradually become lower as the continuous operation time becomes longer. It is thought that it is caused by becoming (decreasing). The decrease in the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film is caused by the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film. In addition, it is considered that the charge is gradually accumulated as the continuous operation time becomes longer.

遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))の低下は、遮光膜のドレイン側領域/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIM構造によって、このMIM構造(キャパシタCDIS)の下地層3部分の電位Vunder-channel(t)の低下を誘起する。すなわち、下地層3のチャネル領域の直下に位置する部分の下面の電位Vunder-channel(t)の低下が、閾値ゲート電圧Vthの上昇、ΔVthを引き起こす要因となっていると、推断される。 The decrease in the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film is caused by the drain side region of the light shielding film / underlayer / source side of the light shielding film. The MIM structure composed of regions induces a decrease in the potential V under-channel (t) of the base layer 3 portion of the MIM structure (capacitor C DIS ). That is, it is presumed that a decrease in the potential V under-channel (t) of the lower surface of the portion located immediately below the channel region of the underlayer 3 is a factor causing an increase in threshold gate voltage V th and ΔV th. The

遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域が電気的に相互接続されている構造(電気的接続有)では、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))は、上記のように遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域が対称的な配置を採る場合、実質的に、ドレイン領域の電位(VD(t))とソース領域の電位(VS(t))の平均的な電位に保持される。そのため、MIS構造部分を介して注入される電荷の蓄積が抑制される。 In the structure in which the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically interconnected (with electrical connection), the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the light shielding The potential (V BS (t)) of the source side region of the film is substantially equal to the potential of the drain region when the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are symmetrically arranged as described above. The average potential of (V D (t)) and the potential of the source region (V S (t)) is maintained. Therefore, accumulation of charges injected through the MIS structure portion is suppressed.

一方、遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域が電気的に分離されている構造(電気的接続無)では、上記のように遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域が対称的な配置を採る場合、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))は、上記のように異なっている。そのため、MIS構造部分を介して注入される電荷の蓄積が相対的に増すと判断される。 On the other hand, in the structure in which the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are electrically separated (without electrical connection), the drain side region of the light shielding film and the source side of the light shielding film as described above. When the regions are arranged symmetrically, the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film are different as described above. . For this reason, it is determined that the accumulation of charges injected through the MIS structure portion is relatively increased.

図1に例示するTFTにおいては、遮光膜2は、「コの字型」のパターンに形成されているが、シリコン膜4が形成されていない領域に設ける、第3の領域を二箇所とすることで、「ロの字型」のパターンに形成することもできる。その際、「ロの字型」のパターンによって、チャネル領域の周囲は取り囲まれるが、遮光膜2の形成領域と、チャネル領域は重ならないように配置される。   In the TFT illustrated in FIG. 1, the light shielding film 2 is formed in a “U-shaped” pattern, but there are two third regions provided in the region where the silicon film 4 is not formed. Thus, it can also be formed in a “B-shaped” pattern. At this time, the periphery of the channel region is surrounded by the “B” -shaped pattern, but the region where the light shielding film 2 is formed and the channel region are arranged so as not to overlap.

また、図1に例示するTFTにおいては、「コの字型」のパターンの遮光膜2の形成領域は、ゲート電極膜6ならびにゲート線の形成領域と重ならないように配置されている。従って、遮光膜2の電位に対して、ゲート電極膜6ならびにゲート線の電位(Vg)は、実質的に影響を及ぼさない配置となっている。   Further, in the TFT illustrated in FIG. 1, the formation region of the light-shielding film 2 having a “U” shape is arranged so as not to overlap the formation region of the gate electrode film 6 and the gate line. Therefore, the potential (Vg) of the gate electrode film 6 and the gate line is not substantially affected by the potential of the light shielding film 2.

遮光膜2を「ロの字型」のパターンに形成する場合にも、遮光膜2の電位に対して、ゲート電極膜6ならびにゲート線の電位(Vg)は、実質的に影響を及ぼさない配置を選択することが望ましい。   Even when the light-shielding film 2 is formed in a “B” -shaped pattern, the gate electrode film 6 and the potential (Vg) of the gate line do not substantially affect the potential of the light-shielding film 2. It is desirable to select.

なお、遮光膜2のうち、シリコン膜4が形成されていない領域に設ける、第3の領域が、ゲート電極膜6ならびにゲート線の形成領域と一部重なるような配置となると、遮光膜2/(下地層3+ゲート絶縁膜5)/ゲート電極膜6(ゲート線)のMIM構造(キャパシタCGI(D/S))が構成される。その場合、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))に対して、前記MIM構造(キャパシタCGI(D/S))を介して、ゲート電極膜6の電位(Vg)も影響を及ぼす状態となる。 When the third region provided in the region where the silicon film 4 is not formed in the light shielding film 2 is arranged so as to partially overlap the gate electrode film 6 and the gate line formation region, the light shielding film 2 / An MIM structure (capacitor CGI (D / S) ) of (underlayer 3 + gate insulating film 5) / gate electrode film 6 (gate line) is formed. In that case, the MIM structure (capacitor C GI (D / S) ) with respect to the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film. ), The potential (Vg) of the gate electrode film 6 is also affected.

図3は、図1に示すTFTのA−A’方向の断面図を模式的に示している。図3を参照して、図1に示すTFTの構成を以下に説明する。   FIG. 3 schematically shows a cross-sectional view in the A-A ′ direction of the TFT shown in FIG. 1. The configuration of the TFT shown in FIG. 1 will be described below with reference to FIG.

図1に示すTFTは、液晶表示装置のアクティブマトリックス駆動用デバイスに利用する形態であり、TFTの上面を第1の層間絶縁膜で被覆して、TFTのドレイン領域、ソース領域は、コンタクトホール11を介して、電極膜と電気的に接続されている。この電極膜の一方は、第1の層間絶縁膜10上に形成されるドレイン線14と一体となっている。電極膜の他の一方は、第1の層間絶縁膜10を被覆する第2の層間絶縁膜15上に形成される画素電極13と、第2の層間絶縁膜15に設けるコンタクトホールを介して、電気的に接続されている。   The TFT shown in FIG. 1 is used in an active matrix driving device of a liquid crystal display device. The upper surface of the TFT is covered with a first interlayer insulating film, and the drain region and the source region of the TFT are contact holes 11. Is electrically connected to the electrode film. One of the electrode films is integrated with a drain line 14 formed on the first interlayer insulating film 10. The other of the electrode films is connected to a pixel electrode 13 formed on the second interlayer insulating film 15 covering the first interlayer insulating film 10 and a contact hole provided in the second interlayer insulating film 15. Electrically connected.

図1に示すTFTは、遮光膜を設けるため、トップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタに構成されている。特には、プレーナ型TFTの形状であり、絶縁性材料からなる下地層3の上面上に形成される、パターン化された結晶性シリコン膜4を動作層としている。第一の導電型の結晶性シリコン膜をパターン化した後、ドレイン領域9とソース領域8として、第二の導電型不純物を高濃度でドーピングした、高濃度不純物ドープ領域が形成されている。ゲート電極の両側、ドレイン領域側とソース領域側に、それぞれ、第二の導電型不純物を低濃度でドーピングした、低濃度不純物領域7が形成されている。従って、低濃度不純物領域7で挟まれた、ゲート電極の直下の第一の導電型の結晶性シリコン膜が、チャネル領域として利用されている。   The TFT shown in FIG. 1 is configured as a top gate type crystalline silicon thin film transistor in order to provide a light shielding film. In particular, it has the shape of a planar TFT, and a patterned crystalline silicon film 4 formed on the upper surface of the base layer 3 made of an insulating material is used as an operation layer. After patterning the crystalline silicon film of the first conductivity type, a high concentration impurity doped region is formed as the drain region 9 and the source region 8 by doping the second conductivity type impurity at a high concentration. Low-concentration impurity regions 7 each doped with a second conductivity type impurity at a low concentration are formed on both sides of the gate electrode, on the drain region side and on the source region side. Accordingly, the crystalline silicon film of the first conductivity type directly under the gate electrode sandwiched between the low concentration impurity regions 7 is used as the channel region.

パターン化された結晶性シリコン膜4の上面を覆うように、ゲート絶縁膜5が形成されている。ゲート電極膜6は、ゲート絶縁膜5の上面に形成されている。ゲート電極に閾値ゲート電圧以上のゲート電圧を印加すると、該ゲート電極膜6の直下、ゲート絶縁膜5と第一の導電型の結晶性シリコン膜の界面にチャネルが形成され、該TFTは「オン状態」となる。   A gate insulating film 5 is formed so as to cover the upper surface of the patterned crystalline silicon film 4. The gate electrode film 6 is formed on the upper surface of the gate insulating film 5. When a gate voltage equal to or higher than the threshold gate voltage is applied to the gate electrode, a channel is formed immediately below the gate electrode film 6 at the interface between the gate insulating film 5 and the crystalline silicon film of the first conductivity type. State ".

該TFTは、光透過性絶縁材料からなる基板、すなわち、絶縁性透明基板1上に作製されており、絶縁性透明基板1の裏面側から入射する光を遮光する目的で、絶縁性透明基板1の上面上、下地層3の下面と接するように、パターン化された遮光膜2が形成されている。絶縁性透明基板1の上面上に配置される、該パターン化された遮光膜2と絶縁性透明基板1との密着性を高めるために、絶縁性透明基板1の上面上に、遮光膜用の下地層を形成した後、該遮光膜用の下地層の上面に該パターン化された遮光膜2を形成することもできる。   The TFT is manufactured on a substrate made of a light transmissive insulating material, that is, an insulating transparent substrate 1, and for the purpose of shielding light incident from the back side of the insulating transparent substrate 1, the insulating transparent substrate 1. A patterned light-shielding film 2 is formed so as to be in contact with the lower surface of the underlayer 3 on the upper surface of the substrate. In order to improve the adhesion between the patterned light shielding film 2 and the insulating transparent substrate 1 disposed on the upper surface of the insulating transparent substrate 1, the light shielding film for the light shielding film is provided on the upper surface of the insulating transparent substrate 1. After forming the underlayer, the patterned light-shielding film 2 can be formed on the upper surface of the underlayer for the light-shielding film.

パターン化された遮光膜2は、絶縁性透明基板1の裏面側から入射する光を遮光する用途で使用されるため、光を透過しない導電性材料、例えば、クロムのような金属材料を用いて作製される。金属材料を使用する際には、遮光性を達成するためには、遮光膜2の膜厚は、20nm以上に選択することが望ましい。絶縁性透明基板1の上面上に、遮光膜2を形成した際、絶縁性透明基板1に応力が印加される。この印加される応力によって、絶縁性透明基板1が大きく反らないように、遮光膜2の膜厚は、500nmを超えない範囲に選択することが望ましい。   Since the patterned light-shielding film 2 is used for the purpose of shielding light incident from the back side of the insulating transparent substrate 1, a conductive material that does not transmit light, for example, a metal material such as chromium is used. Produced. When using a metal material, it is desirable that the thickness of the light shielding film 2 is selected to be 20 nm or more in order to achieve light shielding properties. When the light shielding film 2 is formed on the upper surface of the insulating transparent substrate 1, stress is applied to the insulating transparent substrate 1. It is desirable to select the thickness of the light-shielding film 2 within a range not exceeding 500 nm so that the insulating transparent substrate 1 is not greatly warped by the applied stress.

また、光を透過しない導電性材料として、導電性の非光透過性樹脂材料、例えば、カーボン等の有機顔料を分散した遮光性能を持つ樹脂材料を利用している、樹脂ブラックマトリクス膜を遮光膜2として使用することもできる。この樹脂ブラックマトリクス膜を使用する際には、その膜厚は、目的とする遮光性能を発揮できる範囲であり、また、パターン化された遮光膜2に起因する段差によって、上に成膜するシリコン膜が切断されなければ、特に限定されない。樹脂ブラックマトリクス膜を使用する際には、その膜厚を、0.5〜2μmの範囲に選択することが好ましい。   In addition, as a conductive material that does not transmit light, a conductive non-light-transmitting resin material, for example, a resin material having a light blocking performance in which an organic pigment such as carbon is dispersed is used as a light blocking film. 2 can also be used. When this resin black matrix film is used, the film thickness is within a range where the desired light shielding performance can be exhibited, and the silicon film formed thereon is formed by a step caused by the patterned light shielding film 2. If a film | membrane is not cut | disconnected, it will not specifically limit. When the resin black matrix film is used, the film thickness is preferably selected in the range of 0.5 to 2 μm.

従来の遮光膜を設けない構造のTFT(以降、TFT−Bと称する)と比較すると、図1に示すTFTの構造は、上記のパターン化された遮光膜2を除くと、絶縁性透明基板1、ならびに、下地層3の上部に設ける構造は、実質的に同じ構成とすることができる。   Compared with a conventional TFT without a light shielding film (hereinafter referred to as TFT-B), the TFT structure shown in FIG. 1 has an insulating transparent substrate 1 except for the patterned light shielding film 2 described above. The structure provided on the upper portion of the base layer 3 can be substantially the same.

パターン化された遮光膜2は、チャネル領域を挟んで、ドレイン領域9側に配置される、遮光膜のドレイン側領域と、ソース領域8側に配置される、遮光膜のソース側領域とに分割されている。その際、ゲート電極の中心に対して、遮光膜のドレイン側領域と、遮光膜のソース側領域が対称な位置に配置されるように分割を行うのとが望ましい。   The patterned light shielding film 2 is divided into a drain side region of the light shielding film disposed on the drain region 9 side and a source side region of the light shielding film disposed on the source region 8 side with the channel region interposed therebetween. Has been. At this time, it is desirable to perform division so that the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are arranged symmetrically with respect to the center of the gate electrode.

液晶表示装置のアクティブマトリックス駆動用デバイスに利用する形態では、液晶表示装置の駆動時に、ドレイン線14に印加するバイアスを切り替える結果、ドレイン領域9の電位(VD(t))とソース領域8の電位(VS(t))が入れ替わる状態で「オン・オフ動作」を行うステップがある。その際、遮光膜のドレイン側領域と、遮光膜のソース側領域が対称な位置に配置すると、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))に起因する影響を、均等化することができる。例えば、ドレイン線14に印加するバイアスを切り替える際、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))に起因する、「オン状態」でのLDD領域の抵抗の変化は変わらない。結果として、ドレイン線14に印加するバイアスを切り替える「切り替え動作」に付随する、TFT特性の変動を抑制できる。従って、液晶表示装置のアクティブマトリックス駆動用デバイスに利用する形態では、ドレイン領域9とドレイン側LDD領域と、ソース領域8とソース側LDD領域を、ゲート電極の中心に対して、対称に配置するとともに、遮光膜のドレイン側領域と、遮光膜のソース側領域を、チャネル領域を挟んで、ゲート電極の中心に対して、対称に配置することが好ましい。 In the form used for the active matrix driving device of the liquid crystal display device, the potential (V D (t)) of the drain region 9 and the source region 8 are changed as a result of switching the bias applied to the drain line 14 when driving the liquid crystal display device. There is a step of performing an “on / off operation” in a state where the potential (V S (t)) is switched. At this time, if the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are arranged at symmetrical positions, the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential of the source side region of the light shielding film ( The effects due to V BS (t)) can be equalized. For example, when the bias applied to the drain line 14 is switched, “ON” is caused by the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film. The change in resistance of the LDD region in the “state” does not change. As a result, it is possible to suppress variations in TFT characteristics associated with the “switching operation” for switching the bias applied to the drain line 14. Therefore, in the form used for the active matrix driving device of the liquid crystal display device, the drain region 9 and the drain side LDD region, the source region 8 and the source side LDD region are arranged symmetrically with respect to the center of the gate electrode. The drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are preferably arranged symmetrically with respect to the center of the gate electrode with the channel region interposed therebetween.

下地層3は、パターン化された遮光膜2を覆うように形成され、アモルファスシリコン膜を気相成長する際の下地層として利用される。また、下地層3は、パターン化された遮光膜2と、作製されるパターン化された結晶性シリコン膜4とを、電気的に分離するためにも利用される。   The underlayer 3 is formed so as to cover the patterned light-shielding film 2 and is used as an underlayer when the amorphous silicon film is vapor-phase grown. The underlayer 3 is also used to electrically separate the patterned light-shielding film 2 from the patterned crystalline silicon film 4 to be produced.

従って、下地層3は、シリコン酸化膜、もしくはシリコン窒化膜とシリコン酸化膜の積層で構成される。なお、シリコン窒化膜/シリコン酸化膜の積層構造を採用する場合、アモルファスシリコン膜を気相成長する際の下地となる上層側が、シリコン酸化膜となる構造を選択する。すなわち、気相成長したアモルファスシリコン膜を結晶化させて、結晶性シリコン膜を作製した際、シリコン窒化膜と結晶性シリコン膜との界面に生成される界面準位密度と比較して、シリコン酸化膜と結晶性シリコン膜との界面に生成される界面準位密度は低くなる。従って、下地層3とパターン化された結晶性シリコン膜4の界面に存在する界面準位密度を低く抑えるため、下地層3の上面は、シリコン酸化膜で構成する。   Therefore, the underlayer 3 is composed of a silicon oxide film or a laminate of a silicon nitride film and a silicon oxide film. In the case of adopting a laminated structure of silicon nitride film / silicon oxide film, a structure is selected in which the upper layer side serving as a base when the amorphous silicon film is vapor-phase grown is a silicon oxide film. That is, when an amorphous silicon film grown by vapor phase is crystallized to produce a crystalline silicon film, silicon oxide is compared with the interface state density generated at the interface between the silicon nitride film and the crystalline silicon film. The interface state density generated at the interface between the film and the crystalline silicon film is low. Accordingly, in order to keep the interface state density at the interface between the underlying layer 3 and the patterned crystalline silicon film 4 low, the upper surface of the underlying layer 3 is made of a silicon oxide film.

次に、下地層3の上に成膜したアモルファスシリコン膜を結晶化するため、エキシマレーザ等を照射して、アモルファスシリコン膜を局所的に溶融する。その際、アモルファスシリコン膜を局所的に加熱すると、下地層3側に熱が伝導する。下地層3の膜厚が薄い場合、その下に位置するパターン化された遮光膜2へと熱が速やか伝播する。パターン化された遮光膜2は、金属材料や導電性の非光透過性材料で作製されており、下地層3を作製する光透過性の絶縁材料の熱伝導性と比較すると、金属材料や導電性の非光透過性材料の熱伝導性は格段に優れている。従って、パターン化された遮光膜2の膜内では、面内方向の熱拡散(横方向の熱拡散)が進行する。そのため、下地層3の膜厚が薄い場合、面内方向の熱拡散(横方向の熱拡散)のため、パルス・レーザ光照射によって、局所的に溶融された部位の温度が急速に低下し、十分な結晶性を得ることが困難になってしまう場合がある。   Next, in order to crystallize the amorphous silicon film formed on the base layer 3, an excimer laser or the like is irradiated to melt the amorphous silicon film locally. At that time, when the amorphous silicon film is locally heated, heat is conducted to the base layer 3 side. When the film thickness of the underlayer 3 is thin, heat quickly propagates to the patterned light-shielding film 2 located therebelow. The patterned light-shielding film 2 is made of a metal material or a conductive non-light-transmissive material. Compared with the thermal conductivity of the light-transmissive insulating material for forming the base layer 3, the patterned light-shielding film 2 is made of a metal material or a conductive material. The heat conductivity of the non-light transmissive material is remarkably excellent. Accordingly, in the patterned light shielding film 2, in-plane thermal diffusion (lateral thermal diffusion) proceeds. Therefore, when the thickness of the underlayer 3 is thin, the temperature of the locally melted portion is rapidly lowered by the pulse laser beam irradiation due to in-plane thermal diffusion (lateral thermal diffusion), It may be difficult to obtain sufficient crystallinity.

そのため、下地層3の膜厚を、100nm以上に選択することが好ましい。さらには、下地層3の膜厚を、600nm以上に選択することがより好ましい。特に、膜厚が600nm以上であると、パターン化された遮光膜2の段差の影響を軽減することもできるため、下地層3の上面上に結晶性シリコン膜を作製する際、均一な結晶を得ることが可能となる。図3には、下地層3の上面は平坦化されており、結晶性シリコン膜を作製する際、パターン化された遮光膜2の段差の影響が及ばない形態が例示されている。   Therefore, it is preferable to select the film thickness of the underlayer 3 to be 100 nm or more. Furthermore, it is more preferable to select the film thickness of the underlayer 3 to be 600 nm or more. In particular, when the film thickness is 600 nm or more, the influence of the step of the patterned light-shielding film 2 can be reduced. Therefore, when a crystalline silicon film is formed on the upper surface of the base layer 3, a uniform crystal is formed. Can be obtained. FIG. 3 illustrates a form in which the upper surface of the base layer 3 is flattened and the step of the patterned light-shielding film 2 is not affected when the crystalline silicon film is manufactured.

なお、下地層3の膜厚が厚すぎる場合、コストがかかり、さらに、絶縁性透明基板1に応力が印加される。この印加される応力によって、絶縁性透明基板1が大きく反らないように、下地層3の膜厚は、1.5μmを超えない範囲に選択することが望ましい。   In addition, when the film thickness of the base layer 3 is too thick, it costs and the stress is applied to the insulating transparent substrate 1. It is desirable to select the film thickness of the underlayer 3 within a range not exceeding 1.5 μm so that the insulating transparent substrate 1 is not greatly warped by the applied stress.

パターン化された遮光膜2では、遮光膜のドレイン側領域と、遮光膜のソース側領域との間に長さxの距離がある。絶縁性透明基板1の裏面側から入射し、パターン化された遮光膜2に設けた、遮光膜の存在しない領域を通過する光は、光透過性絶縁材料で作製される下地層3を通過し、パターン化された結晶性シリコン膜4の下面に達する。具体的には、パターン化された結晶性シリコン膜4のうち、第一の導電性の結晶性シリコン膜からなるチャネル領域と、その両側のLDD領域の一部は、パターン化された遮光膜2では遮光されてなく、前記の領域に光が入射する。   In the patterned light shielding film 2, there is a distance of length x between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film. Light that enters from the back side of the insulating transparent substrate 1 and passes through a region where the light shielding film 2 is provided, which is provided on the patterned light shielding film 2, passes through the base layer 3 made of a light-transmissive insulating material. The bottom surface of the patterned crystalline silicon film 4 is reached. Specifically, in the patterned crystalline silicon film 4, a channel region made of the first conductive crystalline silicon film and a part of the LDD regions on both sides of the channel region are patterned light shielding film 2. In this case, light is not shielded and light enters the region.

TFTが「オン状態」である場合、チャネル領域と、その両側のLDD領域を電流が流れている。そのため、入射した光の吸収によって生成する電子と正孔のうち、少数キャリアに相当するものは、多数キャリアによって速やかに再結合され、消滅する。従って、入射した光の吸収によって生成する電子と正孔は、実質的に光リーク電流を発生させることは無い。   When the TFT is in the “on state”, a current flows through the channel region and the LDD regions on both sides thereof. Therefore, among electrons and holes generated by absorption of incident light, those corresponding to minority carriers are rapidly recombined by the majority carriers and disappear. Accordingly, electrons and holes generated by absorption of incident light do not substantially generate a light leakage current.

一方、TFTが「オフ状態」である場合、第一の導電性の結晶性シリコン膜からなるチャネル領域と、その両側の第二の導電性の結晶性シリコン膜からなるLDD領域とpn接合部分には、空乏層が形成されている。この空乏層部分に入射した光の吸収によって生成する電子・正孔は、再結合により消滅することが無い。該空乏層に存在する電界によって、生成した電子と正孔は、それぞれ、逆方向に輸送される結果、光リーク電流を発生させる。従って、TFTが「オフ状態」である場合に存在する空乏層部分の体積を減らすことで、入射する光に起因する光リーク電流を抑制することができる。具体的には、パターン化された結晶性シリコン膜4の膜厚を薄くすることで、空乏層部分の体積を減らす。   On the other hand, when the TFT is in the “off state”, the channel region made of the first conductive crystalline silicon film, the LDD region made of the second conductive crystalline silicon film on both sides thereof, and the pn junction portion A depletion layer is formed. Electrons and holes generated by absorption of light incident on the depletion layer portion are not lost by recombination. Due to the electric field present in the depletion layer, the generated electrons and holes are transported in the opposite directions, and as a result, a light leakage current is generated. Therefore, by reducing the volume of the depletion layer portion that exists when the TFT is in the “off state”, it is possible to suppress light leakage current caused by incident light. Specifically, by reducing the thickness of the patterned crystalline silicon film 4, the volume of the depletion layer portion is reduced.

例えば、LDD領域は、第一の導電性の結晶性シリコン膜の上面から、第二の導電型の不純物を低濃度でドープすることで形成される。第一の導電性の結晶性シリコン膜の膜厚が厚い場合には、LDD領域の下部には、第一の導電性の結晶性シリコン部分が残り、この部分が空乏層部分となる。従って、形成されるLDD領域の深さよりも、結晶性シリコン膜の膜厚が厚くならないように、結晶性シリコン膜の膜厚を薄くすることが好ましい。   For example, the LDD region is formed by doping a second conductivity type impurity at a low concentration from the upper surface of the first conductive crystalline silicon film. When the film thickness of the first conductive crystalline silicon film is thick, the first conductive crystalline silicon portion remains below the LDD region, and this portion becomes a depletion layer portion. Therefore, it is preferable to reduce the thickness of the crystalline silicon film so that the thickness of the crystalline silicon film does not become thicker than the depth of the LDD region to be formed.

一方、ドレイン領域、ソース領域として使用される、高濃度不純物ドープ領域では、結晶性シリコン膜の膜厚が薄くなると、不純物の添加濃度をさらに高くすることで、高濃度不純物ドープ領域の抵抗値の上昇を回避する。従って、結晶性シリコン膜の膜厚が必要以上に薄くなると、例えば、高濃度の不純物のイオン注入により、結晶格子の損傷部位の密度が増す。加えて、導入する不純物が、結晶性シリコン膜と下地層3の界面に高濃度で蓄積する。結晶格子損傷の回復が十分になされず、さらに、界面近傍に高濃度で蓄積している不純物が析出すると、非晶質化を引き起こす要因となる。高密度の結晶格子損傷の回復を図り、また、高濃度で蓄積している不純物の析出を回避するためには、高い温度で活性化熱処理を施し、熱拡散による濃度の均一化と、結晶格子の回復を行う必要がある。   On the other hand, in the high concentration impurity doped region used as the drain region and the source region, when the thickness of the crystalline silicon film is reduced, the doping concentration of the impurity is further increased, so that the resistance value of the high concentration impurity doped region is increased. Avoid climbs. Accordingly, when the thickness of the crystalline silicon film becomes thinner than necessary, the density of damaged portions of the crystal lattice increases due to, for example, ion implantation of high-concentration impurities. In addition, the introduced impurities accumulate at a high concentration at the interface between the crystalline silicon film and the underlayer 3. If the crystal lattice damage is not sufficiently recovered and impurities accumulated at a high concentration in the vicinity of the interface are precipitated, it causes amorphization. In order to recover high-density crystal lattice damage and avoid precipitation of impurities accumulated at high concentration, activation heat treatment is performed at high temperature, concentration is uniformed by thermal diffusion, crystal lattice Need to recover.

絶縁性透明基板1として、ガラス基板を用いる場合、活性化熱処理の温度は、ガラス基板が大きく変形する温度、約600℃程度よりも高い温度に選択することはできない。   When a glass substrate is used as the insulating transparent substrate 1, the temperature of the activation heat treatment cannot be selected to be higher than about 600 ° C., which is a temperature at which the glass substrate is greatly deformed.

高密度の結晶格子損傷の回復が達成できないと、結晶性が低下し、また、注入された不純物の活性化も十分でなく、高濃度不純物ドープ領域のシート抵抗値が高くなる。   If recovery of high-density crystal lattice damage cannot be achieved, the crystallinity is lowered, the activation of implanted impurities is not sufficient, and the sheet resistance value of the high-concentration impurity doped region is increased.

上記の二つの要請を考慮すると、結晶性シリコン膜の膜厚は、15〜100nmの範囲に選択することが好ましい。特には、結晶性シリコン膜の膜厚を、20〜50nmの範囲に選択することもできる。   Considering the above two requirements, the thickness of the crystalline silicon film is preferably selected in the range of 15 to 100 nm. In particular, the thickness of the crystalline silicon film can be selected in the range of 20 to 50 nm.

なお、結晶性シリコン膜4として、多結晶シリコン膜を採用することができる。   Note that a polycrystalline silicon film can be employed as the crystalline silicon film 4.

パターン化された結晶性シリコン膜4を覆うように、ゲート絶縁膜5が形成される。ゲート絶縁膜5は、シリコン酸化膜、もしくはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層であり、ゲート電極に印加されるゲート電圧により、絶縁破壊されないように、十分な絶縁耐圧を有している。また、ゲート絶縁膜5とゲート電極膜6を覆うように、第1の層間絶縁膜10が形成される。第1の層間絶縁膜10は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜、もしくはそれらの積層膜で構成される。さらに、第1の層間絶縁膜10に設ける、コンタクトホール11を介して、ソース領域、ドレイン領域に接続される電極膜12が形成されている。   A gate insulating film 5 is formed so as to cover the patterned crystalline silicon film 4. The gate insulating film 5 is a silicon oxide film or a laminate of a silicon oxide film and a silicon nitride film, and has a sufficient withstand voltage so as not to be broken down by a gate voltage applied to the gate electrode. A first interlayer insulating film 10 is formed so as to cover the gate insulating film 5 and the gate electrode film 6. The first interlayer insulating film 10 is composed of a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film thereof. Furthermore, an electrode film 12 connected to the source region and the drain region is formed in the first interlayer insulating film 10 through the contact hole 11.

図4は、図3に示すPチャネル型TFTの断面構造のうち、チャネル領域の近傍の構造を拡大し、模式的に示す図である。   FIG. 4 is a diagram schematically showing an enlarged structure in the vicinity of the channel region in the cross-sectional structure of the P-channel TFT shown in FIG.

パターン化された遮光膜2は二つの領域に分割されており、ゲート電極に対して対称に配置される、遮光膜のドレイン側領域と、遮光膜のソース側領域との間に、長さxの距離がある。ゲート電極の直下に形成されるチャネル領域の長さ(チャネル長)をL、このチャネル領域の両側に設けるLDD領域の長さをdとする。図4には、チャネル領域の長さ(チャネル長)Lと、ゲート電極長が等しい形態が例示されている。また、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域は、それぞれ、ドレイン領域とソース領域と少なくとも一部が重なるように配置されている形態が例示されている。   The patterned light-shielding film 2 is divided into two regions, and has a length x between the drain-side region of the light-shielding film and the source-side region of the light-shielding film, which are arranged symmetrically with respect to the gate electrode. There is a distance. The length of the channel region (channel length) formed immediately below the gate electrode is L, and the length of the LDD regions provided on both sides of the channel region is d. FIG. 4 illustrates a mode in which the length (channel length) L of the channel region is equal to the gate electrode length. In addition, the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are illustrated as being arranged so that at least a part of the drain region and the source region overlap each other.

LDD領域の下端は、下地層3とパターン化された結晶性シリコン膜4との界面に達しており、LDD領域の下部には、第一の導電性の結晶性シリコン部分は残余していない構造となっている。すなわち、該TFTが「オフ状態」である場合、第一の導電性の結晶性シリコン膜からなるチャネル領域と、第二の導電性の結晶性シリコン膜からなるLDD領域との界面に形成されるpn接合に由来する空乏層が存在する構造となっている。   The lower end of the LDD region reaches the interface between the underlayer 3 and the patterned crystalline silicon film 4, and the first conductive crystalline silicon portion does not remain under the LDD region. It has become. That is, when the TFT is in the “off state”, it is formed at the interface between the channel region made of the first conductive crystalline silicon film and the LDD region made of the second conductive crystalline silicon film. The structure has a depletion layer derived from the pn junction.

パターン化された結晶性シリコン膜4の膜厚tpolySiを、tpolySi=50nm、チャネル幅Wを、W=5μm、チャネル長Lを、L=5μm、LDD領域の長さdを、d=1.5μmに選択した構造において、遮光膜のドレイン側領域と、遮光膜のソース側領域との間の長さxを種々に選択したTFTを作製し、その特性の比較を行っている。なお、第一の導電性の結晶性シリコン膜からなるチャネル領域は、n=5×1016cm-3のn型導電性であり、LDD領域は、平均キャリア濃度p=3×1017cm-3のp型導電性となっている。従って、P−チャネル型電界効果トランジスタの構造となっている。 The film thickness t polySi of the patterned crystalline silicon film 4 is t polySi = 50 nm, the channel width W is W = 5 μm, the channel length L is L = 5 μm, and the length d of the LDD region is d = 1. In the structure selected to be .5 μm, TFTs with various lengths x selected between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are produced, and their characteristics are compared. Note that the channel region made of the first conductive crystalline silicon film has n-type conductivity of n = 5 × 10 16 cm −3 , and the LDD region has an average carrier concentration p = 3 × 10 17 cm −. 3 has a p-type conductivity. Therefore, it has a P-channel field effect transistor structure.

なお、通常、キャリア濃度nのn型導電性結晶性シリコン層と、キャリア濃度pのp型導電性結晶性シリコン層で構成されるpn接合において、n型導電性結晶性シリコン層側の空乏層の厚さtdepletion-nとp型導電性結晶性シリコン層側の空乏層の厚さtdepletion-pは、n・tdepletion-n=p・tdepletion-pの関係を満たす。従って、n=5×1016cm-3のn型導電性結晶性シリコン層と、p=3×1017cm-3のp型導電性結晶性シリコン層で構成されるpn接合において、該n型導電性結晶性シリコン層側の空乏層の厚さtdepletion-nとp型導電性結晶性シリコン層側の空乏層の厚さtdepletion-pの比(tdepletion-n/tdepletion-p)は、(tdepletion-n/tdepletion-p)=p/n=(3×1017/5×1016)=6/1となる。 Normally, a depletion layer on the n-type conductive crystalline silicon layer side in a pn junction composed of an n-type conductive crystalline silicon layer with a carrier concentration n and a p-type conductive crystalline silicon layer with a carrier concentration p The thickness t depletion-n and the thickness t depletion-p of the depletion layer on the p-type conductive crystalline silicon layer side satisfy the relationship of n · t depletion-n = p · t depletion-p . Therefore, in the pn junction constituted by the n-type conductive crystalline silicon layer of n = 5 × 10 16 cm −3 and the p-type conductive crystalline silicon layer of p = 3 × 10 17 cm −3 , the n Of the depletion layer thickness t depletion-n on the p-type conductive crystalline silicon layer side and the depletion layer thickness t depletion-p on the p-type conductive crystalline silicon layer side (t depletion-n / t depletion-p ) is a (t depletion-n / t depletion -p) = p / n = (3 × 10 17/5 × 10 16) = 6/1.

また、一般に、逆バイアスが印加されているpn接合に生成される電界Eは、pn接合の界面で最大の電界強度Emaxとなっており、空乏層の両端では、電界強度は零となる。すなわち、pn接合に生成される電界Eは、空乏層内にのみ存在する。逆バイアスが印加されているpn接合において、空乏していないp領域では、光吸収により生成する、電子と正孔対は、電子は多量に存在する正孔と再結合するため、直ぐに消滅する。また、空乏していないn領域では、光吸収により生成する、電子と正孔対は、正孔は多量に存在する電子と再結合するため、直ぐに消滅する。一方、空乏層内で光吸収により電子と正孔対が生成すると、前記電界Eによって、電子はn領域側に、正孔はp領域側に輸送される。その結果、逆バイアスが印加されているpn接合では、空乏層内で光吸収により生成する電子と正孔対に起因して、そのn領域からp領域に光電流が流れる。 In general, the electric field E generated in the pn junction to which the reverse bias is applied has the maximum electric field strength E max at the interface of the pn junction, and the electric field strength is zero at both ends of the depletion layer. That is, the electric field E generated at the pn junction exists only in the depletion layer. In a p region that is not depleted in a pn junction to which a reverse bias is applied, an electron-hole pair generated by light absorption immediately disappears because electrons recombine with a large amount of holes. In the n region which is not depleted, the electron-hole pair generated by light absorption disappears immediately because the hole recombines with a large amount of existing electrons. On the other hand, when electrons and hole pairs are generated by light absorption in the depletion layer, the electric field E transports electrons to the n region side and holes to the p region side. As a result, in a pn junction to which a reverse bias is applied, a photocurrent flows from the n region to the p region due to electron-hole pairs generated by light absorption in the depletion layer.

さらに、ドレイン側のLDD領域(p領域)と下地層との界面でも、電界が形成されており、また、このドレイン側のLDD領域(p領域)と下地層との界面に空乏化領域が形成されている。その結果、このドレイン側のLDD領域(p領域)の下面側の空乏化領域内で光吸収により生成する電子と正孔対に起因して、光電流が流れる。   Furthermore, an electric field is also formed at the interface between the drain-side LDD region (p region) and the underlying layer, and a depletion region is formed at the interface between the drain-side LDD region (p region) and the underlying layer. Has been. As a result, a photocurrent flows due to electron-hole pairs generated by light absorption in the depletion region on the lower surface side of the drain-side LDD region (p region).

従って、図3に示すPチャネル型TFTが「オフ状態」である場合、ドレイン側のLDD領域(p領域)とチャネル領域(n領域)の境界のpn接合に起因する空乏層と、ドレイン側のLDD領域(p領域)と下地層との界面に形成される空乏化領域における光吸収により生成する電子と正孔対に起因する、光電流が流れる。   Therefore, when the P-channel TFT shown in FIG. 3 is in the “off state”, a depletion layer caused by a pn junction at the boundary between the drain side LDD region (p region) and the channel region (n region), and the drain side A photocurrent flows due to electron-hole pairs generated by light absorption in the depletion region formed at the interface between the LDD region (p region) and the base layer.

一方、パターン化された遮光膜2は、膜厚50nmのCr膜で作製し、下地層3は、膜厚500nmのシリコン酸化膜で作製されている。   On the other hand, the patterned light shielding film 2 is made of a Cr film having a thickness of 50 nm, and the underlayer 3 is made of a silicon oxide film having a thickness of 500 nm.

まず、光リーク電流に関しては、「オフ状態」において、絶縁性透明基板1の裏面側から、約15000cd/m2の輝度を示す白色LED光源からの光を照射する際のリーク電流Ilight-onと、光を照射していない際のリーク電流Ilight-offとを測定し、その差(Ilight-on−Ilight-off)を、光リーク電流Ileak-photo(x)とする。なお、x≧L/2においては、Ilight-on≫Ilight-offとなる測定条件を選択しており、その範囲では、光リーク電流Ileak-photo(x)=Ilight-onとしている。 First, regarding the light leakage current, in the “off state”, the leakage current I light-on when irradiating light from a white LED light source exhibiting a luminance of about 15000 cd / m 2 from the back surface side of the insulating transparent substrate 1. And the leakage current I light-off when no light is irradiated, and the difference (I light-on −I light-off ) is defined as the light leakage current I leak-photo (x). In addition, when x ≧ L / 2, the measurement conditions satisfying I light-on >> I light-off are selected, and in that range, the light leakage current I leak-photo (x) = I light-on is set. .

測定は、下記の「オフ状態」の動作条件で実施している。
ドレイン・バイアス(VD):VD=−10V,
ソース・バイアス(VS):VS=0V,
「オフ状態」のゲート電圧:Vg(OFF)=10V
また、tpolySi、L、dに関して、上記の同じサイズを選択し、遮光膜を設けていない構造、すなわち、従来構造のPチャネル型TFT(TFT−B)についても、上記の条件で光リーク電流の測定を行っている。
The measurement is performed under the following “off state” operating conditions.
Drain bias (V D ): V D = −10V,
Source bias (V S ): V S = 0V,
“OFF state” gate voltage: Vg (OFF) = 10V
In addition, with respect to t polySi , L, and d, the same size as described above is selected and the light leakage current is also applied to the structure without the light shielding film, that is, the conventional P-channel TFT (TFT-B) under the above conditions. We are measuring.

この遮光膜を設けていない構造のTFT−Bにおいて測定される光リーク電流、Ileak-photo(x=∽)で規格化した、Ileak-photo(x)/Ileak-photo(x=∽)の値を、「規格化光リーク電流」としている。 I leak-photo (x) / I leak-photo (x = ) normalized by the light leak current I leak-photo (x = ∽) measured in the TFT-B having a structure without the light shielding film. ) Is the “normalized light leakage current”.

図5に、上記の測定条件で測定された「規格化光リーク電流」を、遮光膜のドレイン側領域と、遮光膜のソース側領域との間の長さxに対して、プロットした結果を示す。なお、図5には、結晶性シリコン膜として、多結晶シリコン膜を採用した際の結果が示されている。   FIG. 5 shows the result of plotting the “normalized light leakage current” measured under the above measurement conditions against the length x between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film. Show. FIG. 5 shows the results when a polycrystalline silicon film is used as the crystalline silicon film.

遮光膜のドレイン側領域と、遮光膜のソース側領域との間の長さxが増加するとともに、「規格化光リーク電流」は増加している。xが、L≦x≦L+2dの範囲では、「規格化光リーク電流」は、0.35〜0.55の範囲であるが、x=L+3dになると、「規格化光リーク電流」は、0.95と急激に増加している。従って、L≦x≦L+2dの範囲とすることで、「規格化光リーク電流」の急激な増加を抑制する効果が発揮されている。   As the length x between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film increases, the “standardized light leakage current” increases. When x is in the range of L ≦ x ≦ L + 2d, the “standardized light leakage current” is in the range of 0.35 to 0.55, but when x = L + 3d, the “standardized light leakage current” is 0. .95, increasing rapidly. Therefore, by setting L ≦ x ≦ L + 2d, the effect of suppressing a rapid increase in “normalized light leakage current” is exhibited.

図5には、遮光膜のドレイン側領域と、遮光膜のソース側領域との間の長さxを、L/2、L、L+d、L+2d、L+3dに選択した場合に測定された「規格化光リーク電流」が対比して示されている。   FIG. 5 shows the “normalization” measured when the length x between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film is selected as L / 2, L, L + d, L + 2d, and L + 3d. The “light leakage current” is shown in contrast.

遮光膜を全く設けない場合(図5中のTFT−Bの場合)、ドレイン領域、ソース領域、LDD領域、チャネル領域は全て遮光されてないため、「オフ状態」において、LDD領域/チャネル領域で構成されるpn接合に形成される空乏層全体で光吸収が起き、生成する電子と正孔対に起因する光電流が発生する。   When no light shielding film is provided (in the case of TFT-B in FIG. 5), the drain region, the source region, the LDD region, and the channel region are not shielded from light. Light absorption occurs in the entire depletion layer formed in the pn junction, and a photocurrent is generated due to the generated electron and hole pairs.

加えて、ドレイン領域(p+領域)ならびにドレイン側のLDD領域(p領域)の下面は、光透過性絶縁材料からなる下地層と接しており、該界面には、SI接合が形成されている。また、ソース領域(p+領域)ならびにソース側のLDD領域(p領域)の下面は、光透過性絶縁材料からなる下地層と接しており、該界面には、SI接合が形成されている。さらに、チャネル領域の下面も、光透過性絶縁材料からなる下地層と接しており、該界面には、SI接合が形成されている。 In addition, the lower surfaces of the drain region (p + region) and the LDD region (p region) on the drain side are in contact with a base layer made of a light-transmitting insulating material, and an SI junction is formed at the interface. . Further, the lower surfaces of the source region (p + region) and the LDD region (p region) on the source side are in contact with a base layer made of a light-transmitting insulating material, and an SI junction is formed at the interface. Further, the lower surface of the channel region is also in contact with the base layer made of a light-transmissive insulating material, and an SI junction is formed at the interface.

「オフ状態」において、ドレイン領域9の電位(VD(t))とソース領域8の電位(VS(t))は、VS(t)>VD(t)となっているので、少なくとも、前記ドレイン領域(p+領域)と下地層3の界面に電界が存在する。前記ドレイン領域(p+領域)と下地層3のSI接合部分に、前記電界を形成する空間電荷が存在しており、すなわち、該SI接合部分には、空乏化領域が形成されている。また、ドレイン領域(p+領域)に接する、ドレイン側のLDD領域(p領域)部分と下地層の界面にも、電界が存在する。この電界が存在する、ドレイン側のLDD領域(p領域)部分と下地層のSI接合部分に、前記の電界を形成する空間電荷が存在しており、すなわち、該SI接合部分には、空乏化領域が形成されている。ドレイン領域(p+領域)は高濃度不純物ドープ領域であり、一方、LDD領域は、低濃度不純物ドープ領域であるため、ドレイン領域(p+領域)と下地層3のSI接合部分に形成される空乏化領域の厚さは、ドレイン側のLDD領域(p領域)部分と下地層のSI接合部分に形成される空乏化領域の厚さと比較して、格段に薄くなっている。 In the "off-state", the potential of the drain region 9 of the potential (V D (t)) and the source region 8 (V S (t)), so that a V S (t)> V D (t), An electric field exists at least at the interface between the drain region (p + region) and the underlayer 3. A space charge for forming the electric field is present in the SI junction between the drain region (p + region) and the underlying layer 3, that is, a depletion region is formed in the SI junction. In addition, an electric field also exists at the interface between the drain side LDD region (p region) and the underlying layer, which is in contact with the drain region (p + region). The space charge that forms the electric field exists in the drain side LDD region (p region) portion and the SI junction portion of the underlying layer where this electric field exists, that is, the SI junction portion is depleted. A region is formed. Since the drain region (p + region) is a high-concentration impurity doped region, while the LDD region is a low-concentration impurity doped region, it is formed at the SI junction between the drain region (p + region) and the underlayer 3. The thickness of the depletion region is much thinner than the thickness of the depletion region formed in the LDD region (p region) portion on the drain side and the SI junction portion of the base layer.

また、少なくとも、前記ソース領域(p+領域)と下地層3の界面に電界が存在する。前記ソース領域(p+領域)と下地層3のSI接合部分に、前記の電界を形成する電荷(正孔)が蓄積されており、すなわち、該SI接合部分には、空乏化領域は形成されていない。また、ソース領域(p+領域)に接する、ソース側のLDD領域(p領域)部分と下地層の界面にも、電界が存在する。この電界が存在する、ソース側のLDD領域(p領域)部分と下地層のSI接合部分に、前記の電界を形成する電荷(正孔)が蓄積されており、すなわち、該SI接合部分には、空乏化領域が形成されていない。さらには、チャネル領域と下地層3のSI接合部分でも、実質的に、空乏化領域は形成されていない。 An electric field exists at least at the interface between the source region (p + region) and the underlayer 3. Charges (holes) for forming the electric field are accumulated in the SI junction portion between the source region (p + region) and the base layer 3, that is, a depletion region is formed in the SI junction portion. Not. In addition, an electric field also exists at the interface between the source side LDD region (p region) and the underlying layer in contact with the source region (p + region). Charges (holes) that form the electric field are accumulated in the source-side LDD region (p region) portion and the SI junction portion of the underlying layer where this electric field exists, that is, in the SI junction portion. The depleted region is not formed. Further, the depletion region is not substantially formed even in the SI junction portion between the channel region and the base layer 3.

「オフ状態」においては、上述するLDD領域/チャネル領域で構成されるpn接合に形成される空乏層に加えて、前記ドレイン領域(p+領域)ならびにドレイン側のLDD領域(p領域)と下地層のSI接合部分に形成される空乏化領域で光吸収が起き、生成する電子と正孔対に起因する光電流が発生する。 In the “off state”, in addition to the depletion layer formed in the pn junction composed of the LDD region / channel region described above, the drain region (p + region) and the drain side LDD region (p region) Light absorption occurs in the depletion region formed in the SI junction of the formation, and a photocurrent is generated due to the generated electron and hole pairs.

x=L+3dでは、ソース領域、ドレイン領域の相当部分は、遮光されているが、ドレイン領域の一部、ドレイン側のLDD領域、チャネル領域、ソース側のLDD領域、ソース領域の一部は遮光されていない。「オフ状態」において、ドレイン領域の一部とドレイン側のLDD領域の下面のSI接合部分に形成される空乏化領域、ならびに、LDD領域/チャネル領域で構成されるpn接合に形成される空乏層において光吸収が起き、生成する電子と正孔対に起因する光リーク電流が発生する。その際、ドレイン領域の相当部分は、遮光されているため、遮光膜を全く設けない場合(TFT−Bの場合)と比較して、「規格化光リーク電流」は0.95と若干少なくなっていると、判断される。   At x = L + 3d, a substantial part of the source region and the drain region is shielded from light, but a part of the drain region, the drain side LDD region, the channel region, the source side LDD region, and a part of the source region are shielded from light. Not. In the “off state”, a depletion region formed in the SI junction portion of a part of the drain region and the lower surface of the LDD region on the drain side, and a depletion layer formed in a pn junction composed of the LDD region / channel region In this case, light absorption occurs and a light leakage current due to the generated electron-hole pair occurs. At this time, since a considerable portion of the drain region is shielded from light, the “normalized light leakage current” is slightly reduced to 0.95, compared with the case where no light shielding film is provided (in the case of TFT-B). It is judged that

x=L/2では、LDD領域と、LDD領域/チャネル領域の境界部分の相当部分は、遮光されているが、チャネル領域の1/2は遮光されていないため、チャネル領域の1/2では光吸収が起こる。「オフ状態」において、かかるチャネル領域の1/2の部分にpn接合に起因する空乏層の一部が存在していると、該チャネル領域の1/2の部分に存在する空乏層において光吸収が起き、生成する電子と正孔対に起因する光リーク電流が発生する。x=L/2でも、「規格化光リーク電流」は0.25であり、遮光されていない、該チャネル領域の1/2の部分にもpn接合に起因する空乏層の一部が存在していると判断される。すなわち、「オフ状態」において、pn接合に起因して、ドレイン側のpn接合の接合面(ドレイン側のLDD領域/チャネル領域の境界面)から延びる、チャネル領域側の空乏層の厚さtdepletion-nは、L(5μm)>tdepletion-n>L/4(1.25μm)となっていると判断される。 When x = L / 2, the LDD region and the boundary portion of the LDD region / channel region are shielded from light, but half of the channel region is not shielded. Light absorption occurs. In the “off state”, when a part of the depletion layer due to the pn junction is present in a half of the channel region, light absorption is performed in the depletion layer present in the half of the channel region. Occurs, and a light leakage current due to the generated electron and hole pair is generated. Even when x = L / 2, the “normalized light leakage current” is 0.25, and there is a part of the depletion layer due to the pn junction in the half of the channel region that is not shielded from light. It is judged that That is, in the “off state”, due to the pn junction, the thickness t depletion of the depletion layer on the channel region side extending from the junction surface of the pn junction on the drain side (the boundary surface between the LDD region / channel region on the drain side) -n is determined to be L (5 μm)> t depletion-n > L / 4 (1.25 μm).

チャネル領域側の空乏層の厚さtdepletion-nのうち、(tdepletion-n−L/4)の部分で発生する光リーク電流によって、「規格化光リーク電流」は0.25となっていると推断される。 Of the thickness t depletion-n of the depletion layer on the channel region side, the “normalized light leakage current” is 0.25 due to the light leakage current generated in the portion of (t depletion-n −L / 4). It is presumed that

x=Lでは、LDD領域は、遮光されているが、チャネル領域は遮光されていないため、チャネル領域では光吸収が起こる。すなわち、「オフ状態」において、LDD領域/チャネル領域で構成されるpn接合に形成される空乏層のうち、チャネル領域に存在する部分において光吸収が起き、生成する電子と正孔対に起因する光リーク電流が発生する。x=Lでも、「規格化光リーク電流」は0.35であり、遮光されていない、該チャネル領域にはpn接合に起因する空乏層の相当部分が存在していると判断される。   When x = L, the LDD region is shielded from light, but the channel region is not shielded from light. Therefore, light absorption occurs in the channel region. That is, in the “off state”, light absorption occurs in a portion of the depletion layer formed in the pn junction composed of the LDD region / channel region and exists in the channel region, which is caused by the generated electron and hole pairs. Light leakage current is generated. Even when x = L, the “normalized light leakage current” is 0.35, and it is determined that a substantial portion of the depletion layer due to the pn junction exists in the channel region that is not shielded from light.

すなわち、チャネル領域側の空乏層の厚さtdepletion-nの部分で発生する光リーク電流によって、「規格化光リーク電流」は0.35となっていると推断される。 That is, it is presumed that the “normalized light leakage current” is 0.35 due to the light leakage current generated in the depletion layer thickness t depletion-n of the channel region side.

仮に、x=L/2における「規格化光リーク電流」と、x=Lにおける「規格化光リーク電流」の比、0.25/0.35が、(tdepletion-n−L/4)/tdepletion-nの比と等しいと仮定すると、tdepletion-n=(0.35/0.10)・L/4=7/8・Lとチャネル領域側の空乏層の厚さtdepletion-nが見積もられる。 Temporarily, the ratio of “normalized light leakage current” at x = L / 2 and “normalized light leakage current” at x = L, 0.25 / 0.35, is (t depletion-n −L / 4). Assuming that the ratio is equal to the ratio of / t depletion-n , t depletion-n = (0.35 / 0.10) · L / 4 = 7/8 · L and the thickness t depletion- of the depletion layer on the channel region side n is estimated.

なお、チャネル領域側の空乏層の厚さtdepletion-nとLDD領域側の空乏層の厚さtdepletion-pの比(tdepletion-n/tdepletion-p)は、(tdepletion-n/tdepletion-p)=p/n=(3×1017/5×1016)=6/1であると仮定すると、LDD領域側の空乏層の厚さtdepletion-pは、tdepletion-p=1/6・tdepletion-n=7/48・Lが見積もられる。L=5μm、d=1.5μmであるので、tdepletion-p=7/48・(10/3・d)≒1/2・dと見積もられる。 The ratio of the depletion layer thickness t depletion-n on the channel region side to the depletion layer thickness t depletion-p on the LDD region side (t depletion-n / t depletion-p ) is (t depletion-n / t depletion-p) = p / n = assuming (3 × 10 17/5 × 10 16) = a 6/1, the thickness t depletion-p of the depletion layer of the LDD region side, t depletion-p = 1/6 · t depletion-n = 7/48 · L is estimated. Since L = 5 μm and d = 1.5 μm, it is estimated that t depletion-p = 7/48 · (10/3 · d) ≈1 / 2 · d.

一方、x=L+2dでは、LDD領域、チャネル領域はともに遮光されてないため、「オフ状態」において、LDD領域/チャネル領域で構成されるpn接合に形成される空乏層全体で光吸収が起き、生成する電子と正孔対に起因する光電流が発生する。さらに、ドレイン側のLDD領域(p領域)と下地層のSI接合部分に形成される空乏化領域で光吸収が起き、生成する電子と正孔対に起因する光電流も発生している。しかし、x=L+2dでも、「規格化光リーク電流」は0.55であり、遮光膜を全く設けない場合(TFT−Bの場合)やx=L+3dの場合と比較すると、光リーク電流の発生が顕著に抑制されている。   On the other hand, when x = L + 2d, since the LDD region and the channel region are not shielded from light, light absorption occurs in the entire depletion layer formed in the pn junction composed of the LDD region / channel region in the “off state”. A photocurrent is generated due to the generated electron-hole pairs. Further, light absorption occurs in the depletion region formed in the drain side LDD region (p region) and the SI junction portion of the base layer, and a photocurrent due to the generated electron and hole pair is also generated. However, even when x = L + 2d, the “standardized light leakage current” is 0.55, and light leakage current is generated as compared with the case where no light shielding film is provided (in the case of TFT-B) or when x = L + 3d. Is significantly suppressed.

また、x=L+dでは、LDD領域の1/2と、チャネル領域は遮光されてないため、「オフ状態」において、LDD領域/チャネル領域で構成されるpn接合に形成される空乏層のうち、チャネル領域に存在する部分と、LDD領域の1/2に存在する部分で光吸収が起き、生成する電子と正孔対に起因する光電流が発生する。x=L+dでは、「規格化光リーク電流」は0.50であり、x=L+2dにおける「規格化光リーク電流」の0.55と比較して、僅かに小さいのみであり、「オフ状態」において、LDD領域/チャネル領域で構成されるpn接合に形成される空乏層のうち、LDD領域に存在する空乏層の大部分は、LDD領域の1/2の部分に存在していると判断される。   In addition, when x = L + d, since the channel region is not shielded from 1/2 of the LDD region, in the “off state”, among the depletion layers formed in the pn junction composed of the LDD region / channel region, Light absorption occurs in a portion that exists in the channel region and a portion that exists in a half of the LDD region, and a photocurrent due to the generated electron-hole pair is generated. When x = L + d, the “normalized light leakage current” is 0.50, which is only slightly smaller than the “normalized light leakage current” of 0.55 at x = L + 2d. Therefore, it is determined that most of the depletion layer existing in the LDD region among the depletion layers formed in the pn junction composed of the LDD region / channel region exists in a half of the LDD region. The

なお、先に見積もられた、pn接合に起因するLDD領域側の空乏層の厚さtdepletion-p≒1/2・dは、このドレイン領域側のLDD領域の1/2の部分(1/2・d)に相当する値となっている。 Note that the estimated thickness t depletion-p ≈ 1/2 · d of the depletion layer on the LDD region side due to the pn junction is a half of the LDD region on the drain region side (1 / 2 · d).

上記の検討結果から、L≦x≦L+2dの範囲に選択することで、「オフ状態」において、上述するLDD領域/チャネル領域で構成されるpn接合に形成される空乏層と、ドレイン領域(p+領域)ならびにドレイン側のLDD領域(p領域)と下地層のSI接合部分に形成される空乏化領域における光吸収に起因する光リーク電流の発生を効果的に抑制できていることが判る。 From the above examination results, by selecting L ≦ x ≦ L + 2d, in the “off state”, the depletion layer formed in the pn junction composed of the LDD region / channel region described above, and the drain region (p It can be seen that generation of light leakage current due to light absorption in the depletion region formed in the + region) and the LDD region (p region) on the drain side and the SI junction portion of the underlayer can be effectively suppressed.

また、LDD領域をゲート電極の両側に形成し、ゲート電極の長さ(ゲート電極長)Lgateと、ゲート電極の直下に形成されるチャネル領域の長さ(チャネル長)Lが等しい(L=Lgate)構造を採用することが好ましい。この構造は、ゲート電極膜の両側にLDD領域を形成する場合、自己整合的に形成でき、作製工程を複雑にすることがない。 Further, LDD regions are formed on both sides of the gate electrode, and the length of the gate electrode (gate electrode length) L gate is equal to the length of the channel region (channel length) L formed immediately below the gate electrode (L = L gate ) structure is preferably employed. This structure can be formed in a self-aligned manner when the LDD regions are formed on both sides of the gate electrode film, and the manufacturing process is not complicated.

一方、チャネル領域の長さ(チャネル長)L、ならびに、その両側に設けるLDD領域の長さdが長い場合、ソース電極とドレイン電極間に印加される電圧(VD−VS)を大きくする必要がある。それに伴って、消費電力も増加する。 On the other hand, when the length (channel length) L of the channel region and the length d of the LDD regions provided on both sides thereof are long, the voltage (V D −V S ) applied between the source electrode and the drain electrode is increased. There is a need. Along with this, power consumption also increases.

従って、ソース電極とドレイン電極間に印加される電圧(VD−VS)を、50V≧|VD−VS|≧0.1Vの範囲にする場合には、チャネル領域の長さ(チャネル長)Lは、100μm≧L≧2μmの範囲に、また、その両側に設けるLDD領域の長さdは、10μm≧d≧0.1μmの範囲に選択することが望ましい。 Therefore, when the voltage (V D −V S ) applied between the source electrode and the drain electrode is in the range of 50 V ≧ | V D −V S | ≧ 0.1 V, the length of the channel region (channel The length (L) is preferably selected in the range of 100 μm ≧ L ≧ 2 μm, and the length d of the LDD regions provided on both sides thereof is preferably selected in the range of 10 μm ≧ d ≧ 0.1 μm.

なお、前記の範囲にLとdを選択する際、(L=2μm、d=10μm)の組み合わせを選択すると、d/L=10/2となり、(L=100μm、d=0.1μm)の組み合わせを選択すると、d/L=1/1000となる。   When selecting L and d in the above range, if a combination of (L = 2 μm, d = 10 μm) is selected, d / L = 10/2, and (L = 100 μm, d = 0.1 μm) When a combination is selected, d / L = 1/1000.

次に、遮光膜の電位を制御せずに、電気的にフローティングにしている構造を採用する際、閾値ゲート電圧Vthに対する、遮光膜の電位の影響を調べる。具体的には、図4に示す構成を採用する際、遮光膜のドレイン側領域と、遮光膜のソース側領域との間の長さxを種々に代えて、閾値ゲート電圧Vth(x)の変化を測定している。 Next, when adopting a structure that is electrically floating without controlling the potential of the light shielding film, the influence of the potential of the light shielding film on the threshold gate voltage Vth is examined. Specifically, when the configuration shown in FIG. 4 is adopted, the threshold value gate voltage V th (x) is changed by variously changing the length x between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film. Is measuring the change.

その際、遮光膜の電位の影響が無い構造、具体的には、遮光膜を設けていない構造、すなわち、従来構造のTFT(TFT−B)について、その閾値ゲート電圧Vth(x=∽)を別途測定している。そして、遮光膜のドレイン側領域と、遮光膜のソース側領域との間の長さxの構造において測定される閾値ゲート電圧Vth(x)との差、ΔVth(x)=(Vth(x)−Vth(x=∽))を、閾値ゲート電圧Vth(x)のシフト量としている。 At this time, the threshold gate voltage V th (x = ∽) of the structure without the influence of the potential of the light shielding film, specifically, the structure without the light shielding film, that is, the conventional TFT (TFT-B). Is measured separately. Then, the difference between the threshold gate voltage V th (x) measured in the structure of length x between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film, ΔV th (x) = (V th (X) −V th (x = ∽)) is the shift amount of the threshold gate voltage V th (x).

また、x=0、すなわち、遮光膜をソース領域からチャネル領域まで、全面を遮光する配置に形成する構造、すなわち、図6に示す構造の従来のPチャネル型TFT(以降、TFT−Cと称する)に関して、該遮光膜に電気的に連結する電極膜をフローティングにしている状態で、閾値ゲート電圧Vth(x=0)を別途測定している。 Further, x = 0, that is, a structure in which a light shielding film is formed so as to shield the entire surface from the source region to the channel region, that is, a conventional P-channel TFT having a structure shown in FIG. 6 (hereinafter referred to as TFT-C). ), The threshold gate voltage V th (x = 0) is separately measured while the electrode film electrically connected to the light-shielding film is in a floating state.

その際、パターン化された結晶性シリコン膜4の膜厚tpolySiを、tpolySi=50nm、チャネル幅Wを、W=5μm、チャネル長Lを、L=5μm、LDD領域の長さdを、d=1.5μmに選択した構造において、遮光膜のドレイン側領域と、遮光膜のソース側領域との間の長さxを種々に選択したTFTを作製し、その特性の比較を行っている。なお、第一の導電性の結晶性シリコン膜からなるチャネル領域は、n=5×1016cm-3のn型導電性であり、LDD領域は、平均キャリア濃度p=3×1017cm-3のp型導電性となっている。従って、P−チャネル型電界効果トランジスタの構造となっている。 At that time, the thickness t polySi of the patterned crystalline silicon film 4 is t polySi = 50 nm, the channel width W is W = 5 μm, the channel length L is L = 5 μm, and the length d of the LDD region is In the structure where d = 1.5 μm is selected, TFTs having various lengths x selected between the drain-side region of the light-shielding film and the source-side region of the light-shielding film are manufactured, and their characteristics are compared. . Note that the channel region made of the first conductive crystalline silicon film has n-type conductivity of n = 5 × 10 16 cm −3 , and the LDD region has an average carrier concentration p = 3 × 10 17 cm −. 3 has a p-type conductivity. Therefore, it has a P-channel field effect transistor structure.

一方、パターン化された遮光膜2は、膜厚50nmのCr膜で作製し、下地層3は、膜厚500nmのシリコン酸化膜で作製されている。   On the other hand, the patterned light shielding film 2 is made of a Cr film having a thickness of 50 nm, and the underlayer 3 is made of a silicon oxide film having a thickness of 500 nm.

閾値ゲート電圧Vth(x)の測定は、光を照射しない状態で、下記の条件で行っている。
ドレイン・バイアス(VD):VD=−10V,
ソース・バイアス(VS):VS=0V,
「オフ状態」のゲート電圧:Vg(OFF)=10V
前記「オフ状態」から、「オン状態」に変わるゲート電圧Vgを測定する。ソース−ドレイン電流IDS(A)が、1×10-7Aとなるゲート電圧Vgを、閾値ゲート電圧Vth(x)としている。
The measurement of the threshold gate voltage V th (x) is performed under the following conditions without light irradiation.
Drain bias (V D ): V D = −10V,
Source bias (V S ): V S = 0V,
“OFF state” gate voltage: Vg (OFF) = 10V
The gate voltage Vg that changes from the “off state” to the “on state” is measured. The gate voltage Vg at which the source-drain current I DS (A) is 1 × 10 −7 A is the threshold gate voltage V th (x).

図5に、上記の測定条件で測定された「閾値ゲート電圧Vth(x)のシフト量:ΔVth(x)」を、遮光膜のドレイン側領域と、遮光膜のソース側領域との間の長さxに対して、プロットした結果を示す。 FIG. 5 shows the “shift amount of threshold gate voltage V th (x): ΔV th (x)” measured under the above measurement conditions between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film. The plotted result is shown with respect to the length x.

遮光膜のドレイン側領域と、遮光膜のソース側領域との間の長さxが、x<Lの範囲となると、チャネル領域の下部には、下地層3を介して、遮光膜のドレイン側領域と、遮光膜のソース側領域が部分的に配置されている。そのため、チャネル領域の下面は、下地層3を介して、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))の影響が直接的に及ぶ状態となる。その結果、x<Lの範囲では、xが減少するとともに、「閾値ゲート電圧Vth(x)のシフト量:ΔVth(x)」が増加している。 When the length x between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film is in the range of x <L, the drain side of the light shielding film is disposed below the channel region via the base layer 3. The region and the source side region of the light shielding film are partially arranged. Therefore, the lower surface of the channel region is directly affected by the potential of the drain side region (V BD (t)) of the light shielding film and the potential of the source side region (V BS (t)) of the light shielding film via the base layer 3. It becomes the state which reaches. As a result, in the range of x <L, x decreases and “shift amount of threshold gate voltage V th (x): ΔV th (x)” increases.

なお、図1に例示するTFTのように、x>Lの範囲では、「コの字型」のパターンの遮光膜2の形成領域は、チャネル領域、ゲート電極膜6ならびにゲート線5の形成領域と重ならないように配置されている。従って、遮光膜2の電位(VBD(t)とVBS(t))に対して、ゲート電極膜6ならびにゲート線5の電位(Vg(OFF))は、実質的に影響を及ぼさない配置となっている。 As in the TFT illustrated in FIG. 1, in the range of x> L, the formation region of the light-shielding film 2 having a “U-shaped” pattern is the formation region of the channel region, the gate electrode film 6 and the gate line 5. It is arranged so as not to overlap. Accordingly, the potentials (Vg (OFF)) of the gate electrode film 6 and the gate line 5 do not substantially affect the potentials of the light shielding film 2 (V BD (t) and V BS (t)). It has become.

一方、0<x<Lの範囲では、「コの字型」のパターンの遮光膜2の形成領域は、チャネル領域、ゲート電極膜6の形成領域と一部重なりを有するような配置となっている。遮光膜2とゲート電極膜6は、下地層3とゲート絶縁膜5を介して、一部重なっている。その結果、遮光膜2/(下地層3+ゲート絶縁膜5)/ゲート電極膜6のMIM構造(キャパシタCGI(D/S))が構成されている。従って、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))に対して、前記MIM構造(キャパシタCGI(D/S))を介して、ゲート電極膜6の電位(Vg(OFF))も影響を及ぼす配置となっている。 On the other hand, in the range of 0 <x <L, the formation region of the light-shielding film 2 having the “U-shaped” pattern is arranged so as to partially overlap the formation region of the channel region and the gate electrode film 6. Yes. The light shielding film 2 and the gate electrode film 6 partially overlap with each other with the base layer 3 and the gate insulating film 5 interposed therebetween. As a result, the MIM structure (capacitor CGI (D / S) ) of the light shielding film 2 / (underlayer 3 + gate insulating film 5) / gate electrode film 6 is formed. Therefore, the MIM structure (capacitor C GI (D / S) ) with respect to the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film. In this arrangement, the potential (Vg (OFF)) of the gate electrode film 6 also has an influence via the.

さらに、TFT−Cの場合(x=0の場合)は、遮光膜2の形成領域は、チャネル領域、ゲート電極膜6の形成領域とより広い重なりを有するような配置となっている。遮光膜2とゲート電極膜6は、下地層3とゲート絶縁膜5を介して、より広い面積で重なっている。その結果、遮光膜2/(下地層3+ゲート絶縁膜5)/ゲート電極膜6のMIM構造(キャパシタCGI(D/S))が構成されている。従って、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))に対して、前記MIM構造(キャパシタCGI(D/S))を介して、ゲート電極膜6の電位(Vg(OFF))がより大きな影響を及ぼす配置となっている。 Further, in the case of TFT-C (when x = 0), the formation region of the light shielding film 2 is arranged to have a wider overlap with the formation region of the channel region and the gate electrode film 6. The light shielding film 2 and the gate electrode film 6 overlap with each other with a wider area through the base layer 3 and the gate insulating film 5. As a result, the MIM structure (capacitor CGI (D / S) ) of the light shielding film 2 / (underlayer 3 + gate insulating film 5) / gate electrode film 6 is formed. Therefore, the MIM structure (capacitor C GI (D / S) ) with respect to the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film. Through this, the potential (Vg (OFF)) of the gate electrode film 6 has a greater influence.

一方、L+2d≧x≧Lの範囲では、LDD領域の下部に、下地層3を介して、遮光膜のドレイン側領域と、遮光膜のソース側領域が部分的に配置されている。従って、チャネル領域の下面に、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))の影響が直接的に及ばない状態となっている。その結果、L+2d≧x≧Lの範囲では、「閾値ゲート電圧Vth(x)のシフト量:ΔVth(x)」は、実質的に無いと見做せる。換言すると、L+2d≧x≧Lの範囲では、「閾値ゲート電圧Vth(x)」は、遮光膜を設けていない構造、すなわち、従来構造のTFT(TFT−B)の「閾値ゲート電圧Vth(x=∽)」と実質的に等しくなっている。 On the other hand, in the range of L + 2d ≧ x ≧ L, the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film are partially disposed below the LDD region via the base layer 3. Therefore, the lower surface of the channel region is not directly affected by the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film. ing. As a result, in the range of L + 2d ≧ x ≧ L, it can be considered that “the shift amount of the threshold gate voltage V th (x): ΔV th (x)” is substantially absent. In other words, in the range of L + 2d ≧ x ≧ L, "the threshold gate voltage V th (x)", a structure not provided with the light shielding film, i.e., "the threshold gate voltage V th of the TFT of the conventional structure (TFT-B) (X = ∽) ”.

遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))は、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域との間の長さx、ならびに、下地層3の膜厚に依存する。従って、長さx、ならびに、下地層3の膜厚のバラツキは、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))のバラツキを引き起こす。その際、長さxが、L+2d≧x≧Lの範囲であれば、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))のバラツキが生じても、「閾値ゲート電圧Vth(x)」は、実質的に「閾値ゲート電圧Vth(x=∽)」と等しくなる。図1に示すTFTを、液晶表示装置のアクティブマトリックス駆動用デバイスに利用する場合、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域との間の長さxを、L+2d≧x≧Lの範囲に保持すると、「閾値ゲート電圧Vth(x)」のバラツキを抑制することが可能である。 The potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film are between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film. It depends on the length x and the film thickness of the underlayer 3. Accordingly, the variation in the length x and the film thickness of the base layer 3 is caused by the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film. Causes variation. At this time, if the length x is in the range of L + 2d ≧ x ≧ L, the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film Even if this variation occurs, the “threshold gate voltage V th (x)” is substantially equal to the “threshold gate voltage V th (x = ∽)”. When the TFT shown in FIG. 1 is used for an active matrix driving device of a liquid crystal display device, the length x between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film is in a range of L + 2d ≧ x ≧ L. If it is held at, it is possible to suppress variations in the “threshold gate voltage V th (x)”.

なお、図5に示す結果を詳細に検討すると、「閾値ゲート電圧Vth(x)のシフト量:ΔVth(x)」は、x=Lとx=L+2dとの間で僅かなから、差異を示している。この差異は、x=Lとx=L+2dとの間において、チャネル領域に対する、遮光膜の電位の及ぼす影響が僅かに相違することに起因すると判断される。換言すると、チャネル領域と遮光膜とは重なりを持たないが、x=L+2dからx=Lとなると、遮光膜の電位は、チャネル領域に対して、僅かながら影響を及ぼしていると判断される。上述する図2に示す結果も、チャネル領域と遮光膜とは重なりを持たないが、ほぼx=Lとなると、遮光膜の電位は、チャネル領域に対して、僅かながら影響を及ぼしていることを明確に示唆している。一方、図5に示す結果と、図2に示す結果を総合すると、チャネル領域と遮光膜とは重なりを持たないが、x=Lとなる場合においても、遮光膜の電位が、チャネル領域に対して及ぼしている影響は、僅かなものとなっていることが判る。 When the results shown in FIG. 5 are examined in detail, “the shift amount of the threshold gate voltage V th (x): ΔV th (x)” is slightly different between x = L and x = L + 2d. Is shown. This difference is determined to be due to the slight difference in the influence of the potential of the light shielding film on the channel region between x = L and x = L + 2d. In other words, the channel region and the light shielding film do not overlap, but when x = L + 2d to x = L, it is determined that the potential of the light shielding film slightly affects the channel region. In the result shown in FIG. 2 described above, the channel region and the light shielding film do not overlap, but when x = L, the potential of the light shielding film slightly affects the channel region. It clearly suggests. On the other hand, when the results shown in FIG. 5 and the results shown in FIG. 2 are combined, the channel region and the light-shielding film do not overlap, but even when x = L, the potential of the light-shielding film is less than the channel region. It can be seen that the effect of this has been negligible.

TFTを、液晶表示装置のアクティブマトリックス駆動用デバイスに利用する場合、TFTの「オン・オフ動作」に用いる、「オフ動作」時のゲート電圧:Vg(OFF)と「オン動作」時のゲート電圧:Vg(ON)は、用いるTFTの「閾値ゲート電圧Vth」のバラツキΔVthを考慮して、設定する。例えば、「オフ動作」時のゲート電圧:Vg(OFF)は、Vg(OFF)<Vth−ΔVth、「オン動作」時のゲート電圧:Vg(ON)は、Vg(ON)>Vth+ΔVthの範囲に設定する。その際、「オフ動作」時のゲート電圧:Vg(OFF)と「オン動作」時のゲート電圧:Vg(ON)の差(Vg(ON)−Vg(OFF))は、少なくとも、(Vg(ON)−Vg(OFF))>2ΔVthの条件を満足するように、TFTの「オン・オフ動作」に用いる、駆動電圧(ゲート電圧:Vg)の設定がなされる。図1に示す構成のTFTを利用する際には、長さxを、L+2d≧x≧Lの範囲に保持することで、「閾値ゲート電圧Vth(x)」のバラツキが抑制されると、駆動電圧(ゲート電圧:Vg)の増加分(Vg(ON)−Vg(OFF))を不必要に大きく設定する必要がなくなる。少なくとも、液晶表示装置のアクティブマトリックス駆動用デバイスに用いる、個々のTFTの「閾値ゲート電圧Vth(x)」のバラツキに起因する表示不良を回避するため、駆動電圧(ゲート電圧:Vg)の増加分(Vg(ON)−Vg(OFF))を不必要に大きく設定する必要がなくなる。 When a TFT is used as an active matrix driving device of a liquid crystal display device, a gate voltage at the time of “off operation” used for the “on / off operation” of the TFT: Vg (OFF) and a gate voltage at the time of “on operation” : Vg (ON) is set in consideration of the variation ΔV th of the “threshold gate voltage V th ” of the TFT used. For example, the gate voltage Vg (OFF) at the “off operation” is Vg (OFF) <V th −ΔV th , and the gate voltage Vg (ON) at the “on operation” is Vg (ON)> V th Set in the range of + ΔV th . At this time, the difference (Vg (ON) −Vg (OFF)) between the gate voltage Vg (OFF) at the “off operation” and the gate voltage Vg (ON) at the “on operation” is at least (Vg ( ON) −Vg (OFF))> 2ΔV th The drive voltage (gate voltage: Vg) used for the “on / off operation” of the TFT is set so as to satisfy the condition. When the TFT having the configuration shown in FIG. 1 is used, the variation of the “threshold gate voltage V th (x)” is suppressed by maintaining the length x in the range of L + 2d ≧ x ≧ L. It is not necessary to set an increase (Vg (ON) −Vg (OFF)) of the driving voltage (gate voltage: Vg) unnecessarily large. Increase in drive voltage (gate voltage: Vg) in order to avoid display defects caused by variations in “threshold gate voltage V th (x)” of individual TFTs used in active matrix drive devices of liquid crystal display devices It is not necessary to set the minute (Vg (ON) −Vg (OFF)) unnecessarily large.

図1に示す構成のTFTでは、遮光膜の電位を固定しなくとも、遮光膜のドレイン側領域と遮光膜のソース側領域との間の長さxを、L+2d≧x≧Lの範囲に保持することによって、「オフ状態」における「光リーク電流」の抑制がなされ、また、「閾値ゲート電圧Vth(x)」のバラツキも低減されている。 In the TFT having the configuration shown in FIG. 1, the length x between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film is maintained in a range of L + 2d ≧ x ≧ L without fixing the potential of the light shielding film. As a result, the “light leakage current” in the “off state” is suppressed, and the variation in the “threshold gate voltage V th (x)” is also reduced.

なお、上記の第1の実施形態では、便宜的に、図1に構成の一例を示す、プレーナ型TFTの形状を採用する態様を参照して、本発明の第一の形態、あるいは、第二の形態にかかる薄膜トランジスタの技術的特徴を説明している。なお、本発明の第一の形態、あるいは、第二の形態にかかる薄膜トランジスタの技術的特徴は、トップゲート型の薄膜トランジスタであれば、プレーナ型TFTの形状、あるいは、順スタッガ型TFTの形状のいずれを選択する際にも、適用できる。   In the first embodiment, for convenience, the first embodiment of the present invention or the second embodiment of the present invention will be described with reference to the embodiment adopting the shape of the planar TFT shown in FIG. The technical features of the thin film transistor according to the embodiment are described. The technical feature of the thin film transistor according to the first embodiment or the second embodiment of the present invention is that the shape of the planar TFT or the shape of the forward staggered TFT is any top gate type thin film transistor. It can also be applied when selecting.

実際に、順スタッガ型TFTの形状を採用する場合には、ドレイン電極は、下地層上に設け、該ドレイン電極上にドレイン領域が形成され、ソース電極は、下地層上に設け、該ソース電極上にソース領域が形成される。従って、遮光膜のドレイン側領域は、下地層を介して、ドレイン電極と重なり、遮光膜のソース側領域は、下地層を介して、ソース電極と重なる配置となる。前記の重なっている部分では、それぞれ、ドレイン電極/下地層/遮光膜のドレイン側領域からなるMIM構造(キャパシタCD-MIM)とソース電極/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIM構造(キャパシタCS-MIM)が構成される。加えて、遮光膜のドレイン側領域が、下地層を介して、ドレイン領域の一部と重なり、遮光膜のソース側領域は、下地層を介して、ソース領域の一部と重なる配置となる。その部分では、ドレイン領域/下地層/遮光膜のドレイン側領域からなるMIS構造(キャパシタCD-MIS)と、ソース領域/下地層/遮光膜のソース側領域からなるMIS構造(キャパシタCS-MIS)が構成される。従って、本発明の第一の形態、あるいは、第二の形態にかかる薄膜トランジスタの技術的特徴は、トップゲート型の薄膜トランジスタであれば、プレーナ型TFTの形状、あるいは、順スタッガ型TFTの形状のいずれを選択する際にも、同様に適用できる。 Actually, when the shape of the forward stagger type TFT is adopted, the drain electrode is provided on the base layer, the drain region is formed on the drain electrode, the source electrode is provided on the base layer, and the source electrode A source region is formed thereon. Therefore, the drain side region of the light shielding film overlaps with the drain electrode through the base layer, and the source side region of the light shielding film overlaps with the source electrode through the base layer. In the overlapping portions, the MIM structure (capacitor C D-MIM ) composed of the drain electrode / underlying layer / the light shielding film drain side region and the MIM structure composed of the source electrode / underlying layer / the light shielding film source side region, respectively. (Capacitor C S-MIM ) is formed. In addition, the drain side region of the light shielding film overlaps with part of the drain region through the base layer, and the source side region of the light shielding film overlaps with part of the source region through the base layer. In that portion, the MIS structure (capacitor C D-MIS ) composed of the drain region / underlayer / light shielding film drain side region and the MIS structure (capacitor C S−) composed of the source region / underlayer / light shielding film source side region. MIS ) is configured. Therefore, the technical feature of the thin film transistor according to the first embodiment or the second embodiment of the present invention is that the shape of the planar TFT or the shape of the forward staggered TFT is any top gate type thin film transistor. The same applies when selecting.

(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態として、本発明の第三の形態、あるいは、第四の形態にかかる薄膜トランジスタの製造方法について、図4に示す構造を有する、本発明の第1の実施形態の薄膜トランジスタを例に採り、その製造プロセスを、図面を参照して詳細に説明する。
(Second Embodiment)
As a second embodiment of the present invention, a thin film transistor according to the first embodiment of the present invention having the structure shown in FIG. 4 for the method of manufacturing a thin film transistor according to the third embodiment or the fourth embodiment of the present invention. The manufacturing process will be described in detail with reference to the drawings.

図7−1〜図7−4は、上記本発明の第1の実施形態の薄膜トランジスタ、具体的には、図3にその断面構造を示すTFTの製造プロセスを示す工程図である。図7−1〜図7−4には、図3に示すTFTにおいて、第2の層間絶縁膜15と、該第2の層間絶縁膜15上に形成される画素電極13の作製工程を除く、下記の工程(a)〜工程(i)のプレーナ型TFTを作製する一連の工程は図示されている。   7A to 7D are process diagrams showing a manufacturing process of the thin film transistor according to the first embodiment of the present invention, specifically, the TFT whose cross-sectional structure is shown in FIG. 7A to 7D, the TFT shown in FIG. 3 is excluded from the manufacturing process of the second interlayer insulating film 15 and the pixel electrode 13 formed on the second interlayer insulating film 15. A series of steps for producing a planar type TFT in the following steps (a) to (i) is shown.

なお、図7−1〜図7−4に開示される工程では、結晶性シリコン膜として、多結晶シリコン膜を採用する形態を選択することができる。
工程(a)
まず、ガラス等の絶縁性透明基板1上に、遮光膜2の作製に利用する、クロムのような金属膜を形成する。
In the steps disclosed in FIGS. 7-1 to 7-4, a form in which a polycrystalline silicon film is employed as the crystalline silicon film can be selected.
Step (a)
First, on the insulating transparent substrate 1 such as glass, a metal film such as chromium that is used to manufacture the light shielding film 2 is formed.

図6に示す、遮光膜の電位を固定する電極膜を設ける、従来型のTFT(TFT−C)においては、下地層にコンタクトホールを形成し、遮光膜と接する電極膜を形成する際、該コンタクトホールの形成時のエッチング工程において、その開口部の遮光膜の表面もエッチングを受けるため、そのエッチング量を考慮して、遮光膜の膜厚を選択する必要がある。すなわち、遮光膜の膜厚は、前記エッチング量以上の厚さに選択する必要がある。   In a conventional TFT (TFT-C) provided with an electrode film for fixing the potential of the light shielding film shown in FIG. 6, when forming a contact hole in the base layer and forming an electrode film in contact with the light shielding film, In the etching process at the time of forming the contact hole, since the surface of the light shielding film in the opening is also etched, it is necessary to select the thickness of the light shielding film in consideration of the etching amount. That is, the thickness of the light shielding film must be selected to be equal to or greater than the etching amount.

図4に示すTFTにおいては、遮光膜の電位を固定するための電極膜を設けていないため、遮光膜の膜厚は、上記第1の実施形態で説明したように、利用する導電性の非光透過性材料の遮光性能を考慮して、その膜厚を選択する。クロムのような金属膜を利用する場合には、遮光膜の膜厚は、20nm以上、500nm以下の範囲のように薄く設定することが可能となる。
工程(b)
この遮光膜2上に、リソグラフィによるフォトレジストパターンを形成した後、ドライエッチングやウェットエッチング、もしくはその両方の手段を用いて遮光膜2を所望の形状にパターニングする。
In the TFT shown in FIG. 4, since the electrode film for fixing the potential of the light shielding film is not provided, the thickness of the light shielding film is the non-conductive conductivity used as described in the first embodiment. The film thickness is selected in consideration of the light shielding performance of the light transmissive material. When a metal film such as chromium is used, the thickness of the light shielding film can be set as thin as 20 nm or more and 500 nm or less.
Step (b)
After forming a photoresist pattern by lithography on the light shielding film 2, the light shielding film 2 is patterned into a desired shape using dry etching, wet etching, or both means.

遮光膜2のパターニングの平面形状は、図1に示す上面図に例示するように、全体は、「コの字型」のパターンであり、左右の二つの領域に分割されている。この左右の二つの領域の間の長さxは、TFTのチャネル領域の長さLと、その両側に設けるLDD領域の長さdに対して、L+2d≧x≧Lの範囲に選択されている。また、「コの字型」のパターンのチャネル領域を挟んで対向している側とは反対側の端部は、TFTのソース領域、ドレイン領域となる、高濃度不純物ドープ領域と重なるように、「コの字型」のパターンの外周のサイズは選択される。   The planar shape of patterning of the light shielding film 2 is a “U-shaped” pattern as illustrated in the top view shown in FIG. 1, and is divided into two regions on the left and right. The length x between the left and right two regions is selected in a range of L + 2d ≧ x ≧ L with respect to the length L of the TFT channel region and the length d of the LDD region provided on both sides thereof. . Also, the end opposite to the side facing the channel region of the “U-shaped” pattern is overlapped with the high concentration impurity doped region which becomes the source region and drain region of the TFT. The size of the outer periphery of the “U-shaped” pattern is selected.

その際、遮光膜のドレイン側領域の長さLshield-Dと遮光膜のソース側領域の長さLshield-Sは、図4に示すように、TFTのドレイン領域とソース領域と重なるように選択することで、TFTのLDD領域の一部、ならびの、LDD領域とソース領域、ドレイン領域の境界部分を遮光する配置となっている。 At this time, as shown in FIG. 4, the length L shield-D of the drain side region of the light shielding film and the length L shield-S of the source side region of the light shielding film overlap with the drain region and the source region of the TFT. By selecting, a part of the LDD region of the TFT and the boundary portion between the LDD region and the source region and the drain region are shielded from light.

上述するように、図4に示す構造において、TFTのチャネル領域の長さLと、その両側に設けるLDD領域の長さdは、それぞれ、100μm≧L≧2μmの範囲、10μm≧d≧0.1μmの範囲に選択することで、ソース電極とドレイン電極間に印加される電圧(VD−VS)を、50V≧|VD−VS|≧0.1Vの範囲としている。 As described above, in the structure shown in FIG. 4, the length L of the TFT channel region and the length d of the LDD region provided on both sides thereof are in the range of 100 μm ≧ L ≧ 2 μm, 10 μm ≧ d ≧ 0. By selecting in the range of 1 μm, the voltage (V D −V S ) applied between the source electrode and the drain electrode is in the range of 50 V ≧ | V D −V S | ≧ 0.1 V.

遮光膜のドレイン側領域の長さLshield-Dと遮光膜のソース側領域の長さLshield-Sは、通常、LDD領域の長さdに対して、十分に長く選択する。 The length L shield-D of the drain side region of the light shielding film and the length L shield-S of the source side region of the light shielding film are usually selected sufficiently longer than the length d of the LDD region.

「オン状態」における電流密度(オン電流密度)を十分に高い密度にするためには、「オン状態」の抵抗を低くする必要がある。具体的には、TFTのチャネル領域の長さLと、その両側に設けるLDD領域の長さdをある程度短くする必要がある。一方、LDD領域の長さdをある程度短くする場合でも、遮光膜のドレイン側領域の長さLshield-Dと遮光膜のソース側領域の長さLshield-Sは、十分確保することができる。従って、遮光膜2のパターニング工程自体は、十分なプロセスマージンを実現することができる。
工程(c)
パタ−ン化した遮光膜2上に、下地層3として、シリコン酸化膜、またはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜を形成する。
工程(d)
この下地層3の上に、アモルファスシリコン膜を形成する。このとき、チャネル領域を構成する第一の導電型の結晶性シリコン膜中の第一の導電型の不純物濃度を所望の値として、閾値ゲート電圧Vth(x)の制御を行う目的として、微量のp型不純物、例えば、ボロン、あるいは、n型不純物、例えば、リンを、アモルファスシリコン膜の成膜時に混入させることができる。または、成膜後に、アモルファスシリコン膜の全面に、前記第一の導電型の不純物をイオンドーピング法やイオン注入法によって導入してもよい。
In order to obtain a sufficiently high current density in the “on state” (on current density), it is necessary to reduce the resistance in the “on state”. Specifically, it is necessary to shorten the length L of the TFT channel region and the length d of the LDD regions provided on both sides thereof to some extent. On the other hand, even when the length d of the LDD region is shortened to some extent, the length L shield-D of the drain side region of the light shielding film and the length L shield-S of the source side region of the light shielding film can be sufficiently ensured. . Therefore, the patterning process itself of the light shielding film 2 can realize a sufficient process margin.
Step (c)
A silicon oxide film or a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film is formed as a base layer 3 on the patterned light shielding film 2.
Step (d)
An amorphous silicon film is formed on the base layer 3. At this time, for the purpose of controlling the threshold gate voltage V th (x), the impurity concentration of the first conductivity type in the crystalline silicon film of the first conductivity type constituting the channel region is set to a desired value. A p-type impurity such as boron or an n-type impurity such as phosphorus can be mixed during the formation of the amorphous silicon film. Alternatively, the first conductivity type impurity may be introduced to the entire surface of the amorphous silicon film by ion doping or ion implantation after film formation.

次いで、アモルファスシリコン膜にエキシマレーザ等を照射して、結晶化を行い、特性の優れた結晶性シリコン膜を形成する。   Next, the amorphous silicon film is irradiated with an excimer laser or the like to be crystallized to form a crystalline silicon film having excellent characteristics.

この工程(d)では、前記のエキシマレーザ等の照射による結晶化する方法以外に、膜厚の均一性を優先し、プラズマCVD法やスパッタリング法によって結晶性シリコン膜を形成しても良い。   In this step (d), a crystalline silicon film may be formed by a plasma CVD method or a sputtering method, giving priority to the uniformity of the film thickness, in addition to the crystallization method by irradiation with the excimer laser or the like.

なお、前記結晶性シリコン膜として、多結晶シリコン膜を形成する形態を選択する際、アモルファスシリコン膜にエキシマレーザ等を照射して、結晶化を行い、特性の優れた多結晶シリコン膜を形成することができる。また、前記結晶性シリコン膜として、多結晶シリコン膜を形成する形態を選択する際、プラズマCVD法やスパッタリング法を応用して、多結晶シリコン膜を形成することもできる。
工程(e)
次に、結晶性シリコン膜をリソグラフィとドライエッチングによって所望の形状にパターニングする。パターン化した結晶性シリコン膜4の表面には、自然酸化膜が生成している。ゲート絶縁膜を形成する前に、該結晶性シリコン膜の表面に存在する自然酸化膜を除去する目的で、希フッ酸等で洗浄を行う。この自然酸化膜の除去処理を施し、清浄なシリコン面が露出した、パターン化した結晶性シリコン膜4を次段の工程に使用する。
工程(f)
パターン化した結晶性シリコン膜4と下地層3を覆うように、ゲート絶縁膜5を形成する。ゲート絶縁膜5は、シリコン酸化膜、もしくはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層であり、その際、パターン化した結晶性シリコン膜4とゲート絶縁膜5との界面は、結晶性シリコン膜/シリコン酸化膜と界面とされる。
When selecting a form for forming a polycrystalline silicon film as the crystalline silicon film, the amorphous silicon film is irradiated with an excimer laser to crystallize to form a polycrystalline silicon film having excellent characteristics. be able to. Further, when selecting a form for forming a polycrystalline silicon film as the crystalline silicon film, a polycrystalline silicon film can be formed by applying a plasma CVD method or a sputtering method.
Step (e)
Next, the crystalline silicon film is patterned into a desired shape by lithography and dry etching. A natural oxide film is formed on the surface of the patterned crystalline silicon film 4. Before forming the gate insulating film, cleaning is performed with dilute hydrofluoric acid or the like for the purpose of removing the natural oxide film present on the surface of the crystalline silicon film. The patterned crystalline silicon film 4 that has been subjected to the removal process of the natural oxide film and exposed a clean silicon surface is used in the next step.
Step (f)
A gate insulating film 5 is formed so as to cover the patterned crystalline silicon film 4 and the underlying layer 3. The gate insulating film 5 is a silicon oxide film or a laminate of a silicon oxide film and a silicon nitride film. At this time, the interface between the patterned crystalline silicon film 4 and the gate insulating film 5 is crystalline silicon film / silicon. It is considered as an interface with the oxide film.

ゲート絶縁膜5は、プラズマCVD法で形成する。その成膜時の温度は、絶縁性透明基板1が熱で変形してしまう温度よりも低い温度、例えば、600℃以下の範囲に選択する。   The gate insulating film 5 is formed by a plasma CVD method. The temperature at the time of film formation is selected to be lower than the temperature at which the insulating transparent substrate 1 is deformed by heat, for example, in the range of 600 ° C. or less.

ゲート絶縁膜5の膜厚は、所望のゲート耐圧が得られ、また、目的とする閾値ゲート電圧Vth(x)を達成できる限り、特に制限はない。少なくとも、ゲート耐圧を、10V以上とする際には、ゲート絶縁膜5の膜厚は、例えば、5nm〜5000nmの範囲から選択することが好ましく、10nm〜1000nmの範囲から選択することがより好ましい。 The thickness of the gate insulating film 5 is not particularly limited as long as a desired gate breakdown voltage can be obtained and the target threshold gate voltage V th (x) can be achieved. At least when the gate breakdown voltage is 10 V or more, the thickness of the gate insulating film 5 is preferably selected from a range of 5 nm to 5000 nm, for example, and more preferably selected from a range of 10 nm to 1000 nm.

なお、ゲート絶縁膜5の膜厚は、後述するイオン注入による高濃度不純物の導入の工程、ならびに、低濃度不純物の導入の工程において、該ゲート絶縁膜5の上面から所望の深さ方向の濃度分布でイオン注入が可能な範囲に選択されている。
工程(g)
次に、ゲート絶縁膜5上に、ゲート電極膜6を形成する。
Note that the thickness of the gate insulating film 5 is such that the concentration in the desired depth direction from the upper surface of the gate insulating film 5 in the step of introducing a high concentration impurity by ion implantation, which will be described later, and the step of introducing a low concentration impurity. The distribution is selected so that ion implantation is possible.
Step (g)
Next, a gate electrode film 6 is formed on the gate insulating film 5.

チャネル領域として利用する、前記第一の導電型の結晶性シリコン膜中の第一の導電型の不純物濃度に依存する、該第一の導電型の結晶性シリコン膜の仕事関数、ゲート絶縁膜の仕事関数とその膜厚に対して、該ゲート電極膜6の仕事関数が所望の値となるように、該ゲート電極膜の材料を選択する。なお、ゲート電極膜6の材料として、
すなわち、ゲート電極膜6の材料として、所望の仕事関数を有する金属材料、あるいは、第二の導電型の不純物を所望濃度で添加されたシリコン(多結晶シリコン)を利用することができる。すなわち、ゲート電極として、所望の仕事関数を有する金属ゲート、あるいは、所望の仕事関数を有するpoly−Siゲートを採用することができる。また、前記の金属材料からなる膜と、第二の導電型の不純物を添加したシリコン膜の積層膜を利用することができる。例えば、ゲート電極の抵抗を低減する目的で、所望の仕事関数を有する金属材料、あるいは、第二の導電型の不純物を所望濃度で添加されたシリコン(多結晶シリコン)からなる下層膜上に、優れた電気伝導率を有する金属材料からなる上層膜を積層することもできる。
The work function of the crystalline silicon film of the first conductivity type, which depends on the impurity concentration of the first conductivity type in the crystalline silicon film of the first conductivity type used as the channel region, The material of the gate electrode film is selected so that the work function of the gate electrode film 6 has a desired value with respect to the work function and the film thickness. As a material of the gate electrode film 6,
That is, as the material of the gate electrode film 6, a metal material having a desired work function or silicon (polycrystalline silicon) to which an impurity of the second conductivity type is added at a desired concentration can be used. That is, a metal gate having a desired work function or a poly-Si gate having a desired work function can be adopted as the gate electrode. In addition, a stacked film of a film made of the above metal material and a silicon film to which an impurity of the second conductivity type is added can be used. For example, for the purpose of reducing the resistance of the gate electrode, a metal material having a desired work function, or a lower layer film made of silicon (polycrystalline silicon) to which an impurity of the second conductivity type is added at a desired concentration, An upper layer film made of a metal material having excellent electrical conductivity can also be laminated.

なお、ゲート電極膜6の材料として、第二の導電型の不純物を添加したシリコン膜を採用する場合、通常、該第二の導電型の不純物を添加したシリコン膜中に添加される第二の導電型の不純物の濃度は高濃度に選択する。第一の導電型の結晶性シリコン膜が、p型結晶性シリコン膜である場合、前記第二の導電型の不純物として、n型不純物、例えば、リンを選択する。第一の導電型の結晶性シリコン膜が、n型結晶性シリコン膜である場合、前記第二の導電型の不純物として、p型不純物、例えば、ボロンを選択する。また、第二の導電型の不純物として、複数種の第二の導電型の不純物を添加することもできる。その際、該第二の導電型の不純物を添加したシリコン膜中に添加される第二の導電型の不純物の濃度は、利用する第二の導電型の不純物の種類、ならびに、目標とする、ゲート電極膜6の電気伝導率に応じて、選択する。   Note that when a silicon film to which an impurity of the second conductivity type is added is adopted as the material of the gate electrode film 6, the second film is usually added to the silicon film to which the impurity of the second conductivity type is added. The concentration of the conductivity type impurity is selected to be high. When the crystalline silicon film of the first conductivity type is a p-type crystalline silicon film, an n-type impurity such as phosphorus is selected as the second conductivity type impurity. When the crystalline silicon film of the first conductivity type is an n-type crystalline silicon film, a p-type impurity such as boron is selected as the second conductivity type impurity. In addition, a plurality of types of second conductivity type impurities may be added as the second conductivity type impurity. At that time, the concentration of the second conductivity type impurity added to the silicon film to which the second conductivity type impurity is added is the type of the second conductivity type impurity to be used, and the target. The selection is made according to the electric conductivity of the gate electrode film 6.

スパッタリング法による金属膜、あるいは、CVD法等による第二の導電型の不純物を添加したシリコン膜を所定の膜厚で、ゲート絶縁膜5上に形成する。   A metal film by sputtering or a silicon film to which an impurity of the second conductivity type is added is formed on the gate insulating film 5 with a predetermined film thickness by CVD or the like.

このゲート電極膜上にリソグラフィによりフォトレジストパターンを形成し、ドライエッチング法やウェットエッチング法、又はその両方の方法を併用して、ゲート電極膜をエッチングして、所望のゲート長を有するゲート電極を作製する。   A photoresist pattern is formed on the gate electrode film by lithography, and the gate electrode film is etched using a dry etching method, a wet etching method, or a combination of both methods to form a gate electrode having a desired gate length. Make it.

ゲート電極膜のパターニングでは、パターン化された遮光膜2において、分割された二つの領域間に設ける隙間部分の上部に、所望のゲート長を有するゲート電極が位置するように、位置合わせが行われる。具体的には、所望のゲート長を有するゲート電極の中心に対して、パターン化された遮光膜2の分割された二つの領域の端部が、対称な配置を採るように、位置合わせを行う。   In the patterning of the gate electrode film, alignment is performed so that the gate electrode having a desired gate length is positioned above the gap portion provided between the two divided regions in the patterned light-shielding film 2. . Specifically, the alignment is performed so that the ends of the two divided regions of the patterned light-shielding film 2 have a symmetrical arrangement with respect to the center of the gate electrode having a desired gate length. .

作製されるゲート電極膜6は、後述する第二の導電型不純物を低濃度でイオン注入する工程において、イオン注入マスクとして利用される。従って、作製されるゲート電極膜6の膜厚は、該イオン注入マスクとしての機能に必要な膜厚に選択する。例えば、ゲート電極膜6が金属ゲートである場合、ゲート電極膜6の膜厚は、50nm〜1000nmの範囲に選択することができる。
工程(h)
ゲート絶縁膜5を通して、パターン化した結晶性シリコン膜4上面から第二の導電型不純物をイオン注入して、高濃度不純物ドープ領域、ならびに、低濃度不純物ドープ領域を形成する。
The fabricated gate electrode film 6 is used as an ion implantation mask in a step of ion implantation of a second conductivity type impurity described later at a low concentration. Accordingly, the thickness of the gate electrode film 6 to be manufactured is selected to a thickness necessary for the function as the ion implantation mask. For example, when the gate electrode film 6 is a metal gate, the thickness of the gate electrode film 6 can be selected in the range of 50 nm to 1000 nm.
Step (h)
A second conductivity type impurity is ion-implanted from the upper surface of the patterned crystalline silicon film 4 through the gate insulating film 5 to form a high concentration impurity doped region and a low concentration impurity doped region.

その際、ソース領域及びドレイン領域として利用される高濃度不純物ドープ領域を先に形成し、その後、LDD領域として利用する低濃度不純物ドープ領域を形成する。具体的には、ソース領域及びドレイン領域に相当する部分に、第二の導電型不純物を低濃度でイオン注入した後、ソース領域及びドレイン領域、ならびに、LDD領域に相当する部分に、第二の導電型不純物を低濃度でイオン注入することによって、ソース領域及びドレイン領域として利用される高濃度不純物ドープ領域と、LDD領域として利用する低濃度不純物ドープ領域を形成する。   At that time, a high concentration impurity doped region used as a source region and a drain region is formed first, and then a low concentration impurity doped region used as an LDD region is formed. Specifically, after the second conductivity type impurity is ion-implanted at a low concentration into the portion corresponding to the source region and the drain region, the second region is added to the portion corresponding to the source region, the drain region, and the LDD region. By ion-implanting the conductive impurity at a low concentration, a high concentration impurity doped region used as a source region and a drain region and a low concentration impurity doped region used as an LDD region are formed.

場合によっては、ソース領域及びドレイン領域、ならびに、LDD領域に相当する部分に、第二の導電型不純物を低濃度でイオン注入した後、ソース領域及びドレイン領域に相当する部分に、第二の導電型不純物を低濃度でイオン注入することによって、ソース領域及びドレイン領域として利用される高濃度不純物ドープ領域と、LDD領域として利用する低濃度不純物ドープ領域を形成することもできる。   In some cases, after the second conductivity type impurity is ion-implanted at a low concentration into the source region, the drain region, and the portion corresponding to the LDD region, the second conductivity type is injected into the portion corresponding to the source region and the drain region. By ion-implanting the type impurity at a low concentration, a high concentration impurity doped region used as a source region and a drain region and a low concentration impurity doped region used as an LDD region can be formed.

すなわち、前記のイオン注入の工程に先立ち、ゲート電極を作製しており、第二の導電型不純物を低濃度でイオン注入を行う際、該ゲート電極は、マスクとして機能する。そのため、ゲート電極の直下の領域には、第二の導電型不純物のイオン注入は起こらないので、ゲート電極の両側に、LDD領域として利用する低濃度不純物ドープ領域が自己整合的に形成される。   That is, prior to the ion implantation step, a gate electrode is manufactured, and when performing ion implantation of the second conductivity type impurity at a low concentration, the gate electrode functions as a mask. For this reason, ion implantation of the second conductivity type impurity does not occur in the region immediately below the gate electrode, so that low-concentration impurity doped regions used as LDD regions are formed on both sides of the gate electrode in a self-aligned manner.

まず、レジストを全面に塗布し、ソース領域及びドレイン領域に対応する開口を持つレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして、第二の導電型不純物を高濃度でイオン注入する。従って、ソース領域及びドレイン領域に対応する開口部にのみ、第二の導電型不純物が高濃度でイオン注入される。その後、該レジストパターンを剥離した後、ゲート電極膜6をマスクとして、第二の導電型不純物を低濃度でイオン注入する。結果的に、ソース領域及びドレイン領域に対応する開口部は、第二の導電型不純物の高濃度イオン注入と、第二の導電型不純物の低濃度イオン注入を受けており、その膜厚方向の第二の導電型不純物の合計濃度分布は、両者の濃度分布の重ね合わさったものとなる。一方、ゲート電極の直下の領域と、前記開口部を除く、残りの領域は、第二の導電型不純物の低濃度イオン注入のみが施されている。結果的に、ゲート電極膜6の両側、ソース領域、ならびに、ドレイン領域との間に、それぞれ、第二の導電型不純物が低濃度でイオン注入されている領域が形成される。   First, a resist is applied to the entire surface, and a resist pattern having openings corresponding to the source region and the drain region is formed. Using this resist pattern as a mask, the second conductivity type impurity is ion-implanted at a high concentration. Therefore, the second conductivity type impurity is ion-implanted at a high concentration only in the openings corresponding to the source region and the drain region. Thereafter, the resist pattern is peeled off, and then the second conductivity type impurity is ion-implanted at a low concentration using the gate electrode film 6 as a mask. As a result, the openings corresponding to the source region and the drain region have been subjected to the high concentration ion implantation of the second conductivity type impurity and the low concentration ion implantation of the second conductivity type impurity. The total concentration distribution of the second conductivity type impurities is obtained by superimposing both concentration distributions. On the other hand, only the low-concentration ion implantation of the second conductivity type impurity is performed on the region directly under the gate electrode and the remaining region excluding the opening. As a result, regions where the second conductivity type impurities are ion-implanted at a low concentration are formed between both sides of the gate electrode film 6, the source region, and the drain region.

なお、第二の導電型不純物の高濃度イオン注入工程においては、第二の導電型不純物がn型不純物の場合、リンを選択し、p型不純物の場合、ボロンを選択する。また、イオン注入の条件は、例えば、
ゲート絶縁膜5は、膜厚100nmのシリコン酸化膜であり、
パターン化した結晶性シリコン膜4の膜厚50nmである場合、
26のRF−プラズマイオン化で生成するB+イオン、あるいは、PH3のRF−プラズマイオン化で生成するP+イオンを利用し、
前記RF−プラズマイオン化に使用するRFパワーを、100W、
加速電圧は、25keV、設定ドーズ量を6.7×1015cm-2とする条件を選択することができる。
In the high-concentration ion implantation step of the second conductivity type impurity, phosphorus is selected when the second conductivity type impurity is an n-type impurity, and boron is selected when the second conductivity type impurity is a p-type impurity. The ion implantation conditions are, for example,
The gate insulating film 5 is a silicon oxide film having a thickness of 100 nm.
When the film thickness of the patterned crystalline silicon film 4 is 50 nm,
Utilizing B + ions generated by RF-plasma ionization of B 2 H 6 or P + ions generated by RF-plasma ionization of PH 3 ,
The RF power used for the RF-plasma ionization is 100 W,
The accelerating voltage can be selected to be 25 keV and the set dose is 6.7 × 10 15 cm −2 .

また、第二の導電型不純物の低濃度イオン注入工程においては、第二の導電型不純物がn型不純物の場合、リンを選択し、p型不純物の場合、ボロンを選択する。また、イオン注入の条件は、例えば、
ゲート絶縁膜5は、膜厚100nmのシリコン酸化膜であり、
パターン化した結晶性シリコン膜4の膜厚50nmである場合、
26のRF−プラズマイオン化で生成するB+イオン、あるいは、PH3のRF−プラズマイオン化で生成するP+イオンを利用し、
前記RF−プラズマイオン化に使用するRFパワーを、100W、
加速電圧は、30keV、設定ドーズ量を2.5×1013cm-2とする条件を選択することができる。
In the low-concentration ion implantation step of the second conductivity type impurity, phosphorus is selected when the second conductivity type impurity is an n-type impurity, and boron is selected when the second conductivity type impurity is a p-type impurity. The ion implantation conditions are, for example,
The gate insulating film 5 is a silicon oxide film having a thickness of 100 nm.
When the film thickness of the patterned crystalline silicon film 4 is 50 nm,
Utilizing B + ions generated by RF-plasma ionization of B 2 H 6 or P + ions generated by RF-plasma ionization of PH 3 ,
The RF power used for the RF-plasma ionization is 100 W,
The acceleration voltage can be selected to be 30 keV and the set dose amount is 2.5 × 10 13 cm −2 .

上記の条件において、仮に、LDD領域が、平均キャリア濃度p=3×1017cm-3のp型導電性となっている場合、ドレイン領域とソース領域は、平均キャリア濃度p=8×1019cm-3程度のp+型導電性となっていると推定される。
工程(i)
次に、第1の層間絶縁膜10を形成する。
Under the above conditions, if the LDD region has p-type conductivity with an average carrier concentration p = 3 × 10 17 cm −3 , the drain region and the source region have an average carrier concentration p = 8 × 10 19. It is estimated that the p + type conductivity is about cm −3 .
Step (i)
Next, the first interlayer insulating film 10 is formed.

この第1の層間絶縁膜10の形成は、プラズマCVD法等を用いてシリコン酸化膜、シリコン窒化膜又はこれらの積層膜を形成することにより行う。   The first interlayer insulating film 10 is formed by forming a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film thereof using a plasma CVD method or the like.

該第1の層間絶縁膜10は、ゲート電極膜6に印加するゲート電圧Vgを供給するゲート線5と、ドレイン電極に印加するドレイン・バイアスVDを供給するドレイン線14とを絶縁分離している。従って、ゲート線5とドレイン線14の間の絶縁耐圧に加えて、ゲート線5とドレイン線14の間の配線容量(Cgate-drain)をも考慮して、該第1の層間絶縁膜10の膜厚は選択される。 The first interlayer insulating film 10 insulates and separates the gate line 5 that supplies the gate voltage Vg applied to the gate electrode film 6 and the drain line 14 that supplies the drain bias V D applied to the drain electrode. Yes. Therefore, in addition to the withstand voltage between the gate line 5 and the drain line 14, the wiring capacitance (C gate-drain ) between the gate line 5 and the drain line 14 is also taken into consideration and the first interlayer insulating film 10. The film thickness is selected.

第1の層間絶縁膜10の成膜時の温度は、絶縁性透明基板1が熱で変形してしまう温度よりも低い温度、例えば、600℃以下の範囲に選択する。
工程(j)
次に、高濃度不純物ドープ領域ならびに低濃度不純物ドープ領域に注入されている、第二の導電型不純物を活性化するため、活性化熱処理を行う。
The temperature at which the first interlayer insulating film 10 is formed is selected to be lower than the temperature at which the insulating transparent substrate 1 is deformed by heat, for example, in the range of 600 ° C. or lower.
Step (j)
Next, activation heat treatment is performed in order to activate the second conductivity type impurities implanted in the high concentration impurity doped region and the low concentration impurity doped region.

該活性化熱処理の温度は、絶縁性透明基板1が熱で変形してしまう温度よりも低い温度、例えば、600℃以下の範囲に選択する。従って、該活性化熱処理の温度は、例えば、300℃以上600℃以下の範囲に選択する。   The temperature of the activation heat treatment is selected to be lower than the temperature at which the insulating transparent substrate 1 is deformed by heat, for example, in the range of 600 ° C. or less. Therefore, the temperature of the activation heat treatment is selected in the range of 300 ° C. or more and 600 ° C. or less, for example.

活性化熱処理は、電気炉で行ってもよく、また、エキシマレーザ等のラピッドサーマルアニール法でも良い。
工程(k)
活性化熱処理を完了した後、ソース領域及びドレイン領域に電気的に接触する、ソース電極膜、ドレイン電極膜の作製用のコンタクトホール11を作製する。
The activation heat treatment may be performed in an electric furnace or a rapid thermal annealing method such as an excimer laser.
Step (k)
After completing the activation heat treatment, contact holes 11 for forming a source electrode film and a drain electrode film that are in electrical contact with the source region and the drain region are formed.

ソース領域及びドレイン領域の一部に対応する開口を備えたレジストパターンを第1の層間絶縁膜10の上に形成し、ドライエッチングやウェットエッチング又はこれらの両方を併用して、前記開口部の第1の層間絶縁膜10とゲート絶縁膜5をエッチングして、コンタクトホール11を形成する。
工程(l)
コンタクトホール11の形成後、スパッタリング法等でアルミニウム等の金属膜を成膜する。該金属膜を、各種のリソグラフィやエッチングによって、パターニングして、ソース電極膜12、ドレイン電極膜12ならびにドレイン線14の配線を形成する。
A resist pattern having an opening corresponding to a part of the source region and the drain region is formed on the first interlayer insulating film 10, and dry etching, wet etching, or both of them are used together to form a first pattern of the opening. The first interlayer insulating film 10 and the gate insulating film 5 are etched to form contact holes 11.
Step (l)
After the contact hole 11 is formed, a metal film such as aluminum is formed by sputtering or the like. The metal film is patterned by various lithography and etching to form wirings for the source electrode film 12, the drain electrode film 12, and the drain line.

図1に示す、液晶表示装置のアクティブマトリックス駆動用デバイスに用いる、TFTでは、図3に示す断面構造のように、第1の層間絶縁膜10と、ドレイン線14の配線を被覆するように、第2の層間絶縁膜15を作製し、その上面を平坦化している。   In the TFT used for the active matrix driving device of the liquid crystal display device shown in FIG. 1, the first interlayer insulating film 10 and the drain line 14 are covered as shown in the cross-sectional structure shown in FIG. 3. A second interlayer insulating film 15 is produced and its upper surface is flattened.

ソース電極膜12に対して、該第2の層間絶縁膜15に設けるコンタクトホールを介して、電気的に接続する画素電極膜を形成する。この第2の層間絶縁膜15の上面に形成される画素電極膜をパターニングして、画素電極13を作製する。   A pixel electrode film that is electrically connected to the source electrode film 12 through a contact hole provided in the second interlayer insulating film 15 is formed. The pixel electrode film formed on the upper surface of the second interlayer insulating film 15 is patterned to produce the pixel electrode 13.

なお、結晶性シリコン膜の表面にダングリングボンドが存在すると、結晶性シリコン膜とゲート絶縁膜の界面に存在するダングリングボンドは、界面準位として機能する。結晶性シリコン膜表面のダングリングボンドを終端させて、前記界面準位の密度を低減することが好ましい。結晶性シリコン膜表面のダングリングボンドの終端に用いる元素として、水素が例示できる。水素にダングリングボンドの終端処理として、水素プラズマ処理が適用可能である。水素プラズマ処理などの、結晶性シリコン膜表面のダングリングボンドの終端化処理は、結晶性シリコン膜のパターニング後、ゲート絶縁膜の形成に先立ち実施する。例えば、結晶性シリコン膜のパターニング後、該結晶性シリコン膜表面の自然酸化膜の除去を終えた後、水素プラズマ処理を施し、ゲート絶縁膜の形成を行う形態とする。   Note that when dangling bonds exist on the surface of the crystalline silicon film, the dangling bonds existing at the interface between the crystalline silicon film and the gate insulating film function as interface states. It is preferable to terminate dangling bonds on the surface of the crystalline silicon film to reduce the density of the interface states. Hydrogen can be exemplified as an element used for terminating dangling bonds on the surface of the crystalline silicon film. As a dangling bond termination treatment for hydrogen, hydrogen plasma treatment can be applied. A dangling bond termination process on the surface of the crystalline silicon film, such as a hydrogen plasma process, is performed prior to the formation of the gate insulating film after the patterning of the crystalline silicon film. For example, after patterning the crystalline silicon film, after removing the natural oxide film on the surface of the crystalline silicon film, a hydrogen plasma treatment is performed to form a gate insulating film.

以上に説明する工程より、図1に示す、液晶表示装置のアクティブマトリックス駆動用デバイスに用いる、TFTの作製がなされ、液晶表示装置の駆動用デバイス部分を作製する主要な工程は完了する。   Through the steps described above, the TFT used for the active matrix driving device of the liquid crystal display device shown in FIG. 1 is manufactured, and the main steps for manufacturing the driving device portion of the liquid crystal display device are completed.

図7−1〜図7−4には、工程(g)において、ゲート電極膜6を作製した後、工程(h)で、高濃度不純物ドープ領域、ならびに、低濃度不純物ドープ領域を形成する形態を例に採り、図4に示すプレーナ型TFTの製造プロセスを説明している。なお、高濃度不純物ドープ領域の形成を、ゲート電極膜6の作製に先立ち実施し、ゲート電極膜6を作製した後、低濃度不純物ドープ領域の形成を実施する形態を採用することもできる。   7A to 7D, the gate electrode film 6 is formed in the step (g), and then the high concentration impurity doped region and the low concentration impurity doped region are formed in the step (h). Is taken as an example to describe the manufacturing process of the planar TFT shown in FIG. It is also possible to adopt a mode in which the high concentration impurity doped region is formed prior to the formation of the gate electrode film 6 and the low concentration impurity doped region is formed after the gate electrode film 6 is formed.

いずれの形態でも、ゲート電極膜6の作製後、ゲート電極膜6をマスクとして、第二の導電型不純物の低濃度イオン注入を実施することで、低濃度不純物ドープ領域の形成を行う。なお、結晶性シリコン膜の膜厚は、15〜100nmの範囲に選択することができ、ゲート絶縁膜5の膜厚は、例えば、5nm〜5000nmの範囲から選択することが可能であり、また、例えば、ゲート電極膜6が金属ゲートである場合、ゲート電極膜6の膜厚は、50nm〜1000nmの範囲に選択することができる。例えば、結晶性シリコン膜の膜厚を100nmに選択し、ゲート絶縁膜5の膜厚を5000nmに選択し、ゲート電極膜6の膜厚を50nmに選択する場合でも、ゲート電極膜6をマスクとして、ゲート電極の両側に、下地層の表面に達する低濃度不純物ドープ領域を自己整合的に形成することが可能である。   In any form, after the gate electrode film 6 is formed, a low concentration impurity doped region is formed by performing low concentration ion implantation of the second conductivity type impurity using the gate electrode film 6 as a mask. The film thickness of the crystalline silicon film can be selected in the range of 15 to 100 nm, and the film thickness of the gate insulating film 5 can be selected from the range of 5 nm to 5000 nm, for example. For example, when the gate electrode film 6 is a metal gate, the thickness of the gate electrode film 6 can be selected in the range of 50 nm to 1000 nm. For example, even when the thickness of the crystalline silicon film is selected to be 100 nm, the thickness of the gate insulating film 5 is selected to be 5000 nm, and the thickness of the gate electrode film 6 is selected to be 50 nm, the gate electrode film 6 is used as a mask. The low-concentration impurity doped regions that reach the surface of the base layer can be formed on both sides of the gate electrode in a self-aligned manner.

図8−1〜図8−4は、図6にその断面構造を示す、従来型のTFT(TFT−C)の製造プロセスを示す工程図である。図8−1〜図8−4には、図6に示す従来型のTFT(TFT−C)において、第2の層間絶縁膜15と、該第2の層間絶縁膜15上に形成される画素電極13の作製工程を除く、工程(a)〜工程(n)のプレーナ型TFTを作製する一連の工程は図示されている。   8A to 8D are process diagrams showing a manufacturing process of a conventional TFT (TFT-C) whose cross-sectional structure is shown in FIG. FIGS. 8A to 8D show the second interlayer insulating film 15 and the pixels formed on the second interlayer insulating film 15 in the conventional TFT (TFT-C) shown in FIG. A series of steps for producing the planar type TFT in the steps (a) to (n) excluding the step for producing the electrode 13 is shown.

なお、図8−1〜図8−4に開示する工程では、結晶性シリコン膜として、多結晶シリコン膜を採用する形態を選択することができる。   Note that in the steps disclosed in FIGS. 8A to 8D, a form in which a polycrystalline silicon film is employed as the crystalline silicon film can be selected.

図6に示す、従来型のTFT(TFT−C)では、遮光膜2の電位を固定するための電極膜を形成している。そのため、図8−2に示す、下記の二つの工程が設けている。
工程(f) コンタクトホール11作製用のレジストパターン形成および下地層エッチング工程;
工程(g) 遮光膜2と直接コンタクトする電極膜12の作製に利用する電極膜の成膜、およびレジストパターンの形成、および電極膜エッチング工程
前記工程(f)と工程(g)を設けることで、予め、下地層3の上面に、遮光膜2と直接コンタクトする電極膜12を作製している。その結果、図8−4に示す、工程(m)と工程(n)において、ソース電極膜、ドレイン電極膜を作製する際、遮光膜2と直接コンタクトする電極膜12に対する、上層の電極膜12を併せて作製する工程としている。
In the conventional TFT (TFT-C) shown in FIG. 6, an electrode film for fixing the potential of the light shielding film 2 is formed. Therefore, the following two steps shown in FIG. 8-2 are provided.
Step (f) Formation of resist pattern for forming contact hole 11 and underlayer etching step;
Step (g) Formation of an electrode film used for production of the electrode film 12 in direct contact with the light-shielding film 2, formation of a resist pattern, and electrode film etching step By providing the step (f) and the step (g) In advance, an electrode film 12 that is in direct contact with the light shielding film 2 is formed on the upper surface of the base layer 3. As a result, when the source electrode film and the drain electrode film are formed in steps (m) and (n) shown in FIG. It is set as the process of producing together.

図8−4に示す、工程(m)では、第1の層間絶縁膜10の上面から、ソース領域、ドレイン領域の表面に達するコンタクトホール11を形成するため、第1の層間絶縁膜10、ゲート絶縁膜5をエッチングしている。仮に、第1の層間絶縁膜10の上面から、遮光膜2の上面に達するコンタクトホールを形成するためには、第1の層間絶縁膜10、ゲート絶縁膜5、下地層3をエッチングする必要がある。   In step (m) shown in FIG. 8-4, the first interlayer insulating film 10 and the gate are formed in order to form contact holes 11 reaching the surfaces of the source region and the drain region from the upper surface of the first interlayer insulating film 10. The insulating film 5 is etched. Temporarily, in order to form a contact hole reaching the upper surface of the light shielding film 2 from the upper surface of the first interlayer insulating film 10, it is necessary to etch the first interlayer insulating film 10, the gate insulating film 5, and the base layer 3. is there.

第1の層間絶縁膜10、ゲート絶縁膜5をエッチングするために必要はエッチング時間と比較して、第1の層間絶縁膜10、ゲート絶縁膜5、下地層3をエッチングするためには、下地層3のエッチングに要する時間が長くなる。従って、工程(m)において、第1の層間絶縁膜10の上面から、遮光膜2の上面に達するコンタクトホールを形成すると、第1の層間絶縁膜10の上面から、ソース領域、ドレイン領域の表面に達するコンタクトホール11部分は、オーバー・エッチングされた状態となる。   In order to etch the first interlayer insulating film 10, the gate insulating film 5, and the etching time required for etching the first interlayer insulating film 10 and the gate insulating film 5, The time required for etching the formation 3 becomes longer. Therefore, in the step (m), when a contact hole reaching the upper surface of the light shielding film 2 from the upper surface of the first interlayer insulating film 10 is formed, the surfaces of the source region and the drain region are formed from the upper surface of the first interlayer insulating film 10. The portion of the contact hole 11 that reaches is over-etched.

前記工程(f)と工程(g)を設けることで、前記オーバー・エッチングを回避する必要がある。特に、パターン化された結晶性シリコン膜の膜厚が薄い場合、不必要なオーバー・エッチングが生じると、ソース領域、ドレイン領域のシート抵抗の増大を引き起こす要因となる。   By providing the step (f) and the step (g), it is necessary to avoid the over-etching. In particular, when the film thickness of the patterned crystalline silicon film is thin, unnecessary over-etching causes an increase in sheet resistance of the source region and the drain region.

加えて、第1の層間絶縁膜10の上面から、遮光膜2の上面に達するコンタクトホールを形成するためには、第1の層間絶縁膜10、ゲート絶縁膜5、下地層3を確実にエッチングする必要があり、実際のエッチング時間は、必要とするエッチング時間に一定比率でプロセスマージンを付加して、エッチング不足の防止を行う。必要とするエッチング時間が長くなると、付加される時間が長くなり、遮光膜2の表面に対しても、オーバー・エッチングがなされる状況が生じる。   In addition, in order to form a contact hole reaching the upper surface of the light shielding film 2 from the upper surface of the first interlayer insulating film 10, the first interlayer insulating film 10, the gate insulating film 5, and the base layer 3 are reliably etched. As for the actual etching time, a process margin is added at a constant ratio to the required etching time to prevent insufficient etching. When the required etching time becomes long, the time to be added becomes long, and a situation occurs in which the surface of the light shielding film 2 is over-etched.

前記工程(f)と工程(g)を設けることで、下地層3の上面から遮光膜2の表面に達するコンタクトホールの形成を行うことで、この工程に必要とするエッチング時間が短くなる。その結果、遮光膜2の表面に対しても、オーバー・エッチングの程度を大幅に軽減することが可能となっている。   By providing the step (f) and the step (g), a contact hole reaching the surface of the light shielding film 2 from the upper surface of the base layer 3 is formed, and thus the etching time required for this step is shortened. As a result, it is possible to greatly reduce the degree of over-etching even on the surface of the light shielding film 2.

図4にその断面構造を示すTFTの製造プロセスでは、図6にその断面構造を示す従来型のTFT(TFT−C)の製造プロセスと比較して、図8−2に示す、工程(f)と工程(g)の二つの工程が不要となっている。その結果、製造コストの低減の効果があり、加えて、工程数の減少は、全体の歩留まりの向上にも効果を有している。   In the manufacturing process of the TFT whose sectional structure is shown in FIG. 4, compared with the manufacturing process of the conventional TFT (TFT-C) whose sectional structure is shown in FIG. 6, step (f) shown in FIG. And the two steps (g) are unnecessary. As a result, there is an effect of reducing the manufacturing cost. In addition, the reduction in the number of processes has an effect on improving the overall yield.

(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態として、本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタの構造の他の一例と、該本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタを、液晶表示装置のアクティブマトリックス駆動用デバイスに利用する形態について、図面を参照して詳細に説明する。
(Third embodiment)
As a third embodiment of the present invention, another example of the structure of the thin film transistor according to the first embodiment of the present invention and the thin film transistor according to the first embodiment of the present invention are used as an active matrix driving device for a liquid crystal display device. The form used for the above will be described in detail with reference to the drawings.

図9は、本発明の第3の実施形態のTFTの上面図である。図9に示す構造は、ドレイン領域とソース領域との間に、二つのTFTが直列に連結されている、ダブルゲート構造を採用している。このダブルゲート構造では、二つのTFTが直列に連結されているため、それぞれ、第一のTFTに対しては、そのドレイン領域の電位(VD1)とソース領域の電位(VS1)が印加され、第二のTFTに対しては、そのドレイン領域の電位(VD2)とソース領域の電位(VS2)が印加される。第一のTFTのソース領域と、第二のTFTのドレイン領域とは、一体となっており、従って、第一のTFTのソース領域の電位(VS1)と第二のTFTのドレイン領域の電位(VD2)は等しくなる(VS1=VD2)。 FIG. 9 is a top view of a TFT according to the third embodiment of the present invention. The structure shown in FIG. 9 employs a double gate structure in which two TFTs are connected in series between a drain region and a source region. In this double gate structure, since two TFTs are connected in series, the potential of the drain region (V D1 ) and the potential of the source region (V S1 ) are applied to the first TFT, respectively. The drain region potential (V D2 ) and the source region potential (V S2 ) are applied to the second TFT. The source region of the first TFT and the drain region of the second TFT are integrated, so the potential (V S1 ) of the source region of the first TFT and the potential of the drain region of the second TFT. (V D2 ) is equal (V S1 = V D2 ).

ダブルゲート構造のTFTにおいて、そのドレイン電極の電圧(VD)とソース電極の電圧(VS)との差、(VD−VS)は、(VD−VS)=(VD1−VS1)+(VD2−VS2)となっている。全体のドレイン電極の電圧(VD)とソース電極の電圧(VS)との差、(VD−VS)は、二つのTFTに分割されているため、第一のTFTのソース−ドレイン間の耐圧VBreaks-down1と第二のTFTのソース−ドレイン間の耐圧VBreaks-down2に対して、VBreaks-down1>|VD1−VS1|、VBreaks-down2>|VD2−VS2|となる範囲では、ブレイクダウンは回避される。 In a double gate TFT, the difference between the drain electrode voltage (V D ) and the source electrode voltage (V S ), (V D −V S ), is (V D −V S ) = (V D1 − V S1 ) + (V D2 −V S2 ). Since the difference between the entire drain electrode voltage (V D ) and the source electrode voltage (V S ), (V D −V S ) is divided into two TFTs, the source-drain of the first TFT breakdown voltage V Breaks-down1 and the source of the second TFT of between - relative breakdown voltage V Breaks-down2 drain, V Breaks-down1> | V D1 -V S1 |, V Breaks-down2> | V D2 -V In the range of S2 |, breakdown is avoided.

従って、ソース−ドレイン間の電位差|VD−VS|は、二つのTFTに分割され、1つのTFTに印加される電圧が分圧されることから、ダブルゲート構造のTFTは、ソース−ドレイン間の耐圧を実効的に高くする用途に利用される。 Therefore, the potential difference | V D −V S | between the source and drain is divided into two TFTs, and the voltage applied to one TFT is divided. It is used for applications that effectively increase the withstand voltage.

また、(VD−VS)は、二つのTFTに分割され、個々のTFTに印加されるドレイン−ソース間のバイアス差VDS;(VD1−VS1)、(VD2−VS2)が低減されるため、TFTに印加されるドレイン−ソース間のバイアス差VDSに依存する、TFT特性、特には、閾値ゲート電圧(Vth)のバラツキが小さくなり、従って、ダブルゲート構造のTFTの実効的な閾値ゲート電圧(Vth)は、そのバラツキが抑制されていると見做される。 Further, (V D −V S ) is divided into two TFTs, and a drain-source bias difference V DS applied to each TFT V DS ; (V D1 −V S1 ), (V D2 −V S2 ) Therefore, the variation in TFT characteristics, particularly the threshold gate voltage (V th ), which depends on the drain-source bias difference V DS applied to the TFT is reduced. The effective threshold gate voltage (V th ) is considered to be suppressed from variation.

すなわち、ソース−ドレイン間の耐圧を高くする必要があり、また、「オン/オフ動作」の実効的な閾値のバラツキを抑制することが求められる「表示装置」に利用するTFTに、図9に示す構造のダブルゲート構造のTFTは好適に利用できる。   That is, FIG. 9 shows a TFT used for a “display device” that needs to have a high breakdown voltage between the source and drain and is required to suppress variation in an effective threshold value of “on / off operation”. A TFT having a double gate structure having the structure shown can be preferably used.

図9に示す構造のダブルゲート構造のTFTにおいても、第一のTFTと第二のTFTは、それぞれ、パターン化された遮光膜2は、チャネル領域を挟むように、ドレイン側の領域とソース側の領域に分割されている。また、遮光膜2のドレイン側の領域とソース側の領域は、そのチャネル領域とは重ならず、該チャネル領域の両側に設けるLDD領域の一部と重なる配置とされている。従って、上述する本発明の第1の実施形態に記載する、図1に示すTFTと同様に、光リーク電流が抑制され、また、「閾値ゲート電圧Vth(x)のシフト量:ΔVth(x)」も実質的に無いものとなっている。 In the double-gate TFT having the structure shown in FIG. 9, the first TFT and the second TFT each have a patterned light-shielding film 2 on the drain side and the source side so as to sandwich the channel region. It is divided into areas. In addition, the drain side region and the source side region of the light shielding film 2 do not overlap with the channel region, but overlap with part of the LDD regions provided on both sides of the channel region. Therefore, similarly to the TFT shown in FIG. 1 described in the first embodiment of the present invention described above, the light leakage current is suppressed, and “shift amount of threshold gate voltage V th (x): ΔV th ( x) "is also substantially absent.

なお、図9に示す構造のダブルゲート構造のTFTにおいては、遮光膜2のうち、シリコン膜4が形成されていない領域に設ける、第3の領域が、ゲート電極膜6ならびにゲート線の形成領域と一部重なるような配置となっている。その部分では、遮光膜2/(下地層3+ゲート絶縁膜5)/ゲート電極膜6(ゲート線)のMIM構造(キャパシタCGI(D/S))が構成される。従って、「オフ状態」において、遮光膜のドレイン側領域の電位(VBD(t))と遮光膜のソース側領域の電位(VBS(t))に対して、前記MIM構造(キャパシタCGI(D/S))を介して、ゲート電極膜6の電位(Vg(OFF))も影響を及ぼす状態となっている。 In the TFT having the double gate structure having the structure shown in FIG. 9, the third region provided in the region where the silicon film 4 is not formed in the light shielding film 2 is the gate electrode film 6 and the gate line formation region. It is arranged so as to partially overlap. In that portion, a MIM structure (capacitor C GI (D / S) ) of light shielding film 2 / (underlayer 3 + gate insulating film 5) / gate electrode film 6 (gate line) is formed. Therefore, in the “off state”, the MIM structure (capacitor C GI ) is applied to the potential (V BD (t)) of the drain side region of the light shielding film and the potential (V BS (t)) of the source side region of the light shielding film. (D / S) ), the potential (Vg (OFF)) of the gate electrode film 6 also has an influence.

ダブルゲート構造のTFTにおいても、パターン化された遮光膜2の電位に対して、ゲート電極膜6ならびにゲート線の電位(Vg)は、実質的に影響を及ぼさない構造を選択することが望ましい。例えば、遮光膜2/(下地層3+ゲート絶縁膜5)/ゲート電極膜6(ゲート線)のMIM構造(キャパシタCGI(D/S))が構成される場合には、該MIM構造(キャパシタCGI(D/S))のキャパシタ容量を十分に小さくすることで、遮光膜2の電位に対して、ゲート電極膜6ならびにゲート線の電位(Vg)は、実質的に影響を及ぼさない状態とすることができる。 Even in a TFT having a double gate structure, it is desirable to select a structure in which the potential (Vg) of the gate electrode film 6 and the gate line does not substantially affect the potential of the patterned light shielding film 2. For example, when the MIM structure (capacitor CGI (D / S) ) of the light shielding film 2 / (underlayer 3 + gate insulating film 5) / gate electrode film 6 (gate line) is configured, the MIM structure (capacitor C GI (D / S) ) capacitor capacity is made sufficiently small so that the potential (Vg) of the gate electrode film 6 and the gate line does not substantially affect the potential of the light shielding film 2. It can be.

さらには、ソース−ドレイン間に、3つのTFTが直列に配置される、トリプルゲート構造を採用する場合でも、個々のTFTに関して、パターン化された遮光膜2は、チャネル領域を挟むように、ドレイン側の領域とソース側の領域に分割されている構造とすることで、同様の効果が発揮される。すなわち、各TFTにおいて、遮光膜2のドレイン側の領域とソース側の領域は、そのチャネル領域とは重ならず、該チャネル領域の両側に設けるLDD領域の一部と重なる配置とすることで、光リーク電流が抑制され、また、「閾値ゲート電圧Vth(x)のシフト量:ΔVth(x)」も実質的に無いものとなる。 Furthermore, even in the case of adopting a triple gate structure in which three TFTs are arranged in series between the source and drain, the patterned light-shielding film 2 for each TFT has a drain so as to sandwich the channel region. The same effect is exhibited by using a structure that is divided into a source region and a source region. That is, in each TFT, the drain side region and the source side region of the light shielding film 2 do not overlap with the channel region, but overlap with part of the LDD region provided on both sides of the channel region. The light leakage current is suppressed, and the “shift amount of the threshold gate voltage V th (x): ΔV th (x)” is substantially eliminated .

本発明の第五の形態は、上述の本発明の第一の形態、または、第二の形態にかかる薄膜トランジスタの使用方法の発明に相当している。具体的には、本発明の第一の形態、または、第二の形態にかかる薄膜トランジスタを利用して、駆動される表示装置の発明である。該本発明の第五の形態の一態様は、本発明の第一の形態、または、第二の形態にかかる薄膜トランジスタを利用して、駆動される液晶表示装置の発明である。   The fifth aspect of the present invention corresponds to the invention of the method for using the thin film transistor according to the first aspect or the second aspect of the present invention. Specifically, it is an invention of a display device that is driven using the thin film transistor according to the first embodiment or the second embodiment of the present invention. One aspect of the fifth aspect of the present invention is an invention of a liquid crystal display device driven by using the thin film transistor according to the first aspect or the second aspect of the present invention.

上で説明したように、本発明の第一の形態、または、第二の形態にかかる薄膜トランジスタは、絶縁性透明基板上に形成されるトップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタであるが、その絶縁性透明基板側から光照射を受ける状況で使用する際、その遮光板を設ける技術的な意義が発揮される。従って、前記動作状況に相当するように、本発明の第五の形態にかかる液晶表示装置は、絶縁性透明基板側から、該液晶表示用のバック・ライト光を入射させる方式を採用している。   As described above, the thin film transistor according to the first embodiment or the second embodiment of the present invention is a top gate type crystalline silicon thin film transistor formed on an insulating transparent substrate. When used in a situation where light is irradiated from the substrate side, the technical significance of providing the light shielding plate is exhibited. Accordingly, the liquid crystal display device according to the fifth aspect of the present invention adopts a method in which the backlight light for liquid crystal display is incident from the insulating transparent substrate side so as to correspond to the operation state. .

(第4の実施形態)
本発明の第五の形態の表示装置、特に、その一態様である液晶表示装置の具体例として、図10に示すバック・ライト型の液晶表示装置を例に挙げて、その実施の形態を説明する。
(Fourth embodiment)
As a specific example of the display device according to the fifth aspect of the present invention, in particular, the liquid crystal display device which is one embodiment of the display device, the backlight type liquid crystal display device shown in FIG. To do.

図10は、バック・ライト型の液晶表示装置の一般的な構成を示す概念的な分解斜視図である。バック・ライト型の液晶表示装置29は、液晶パネル28とバックライトユニット21を具えている。バックライトユニット21は、その光源として、冷陰極蛍光ランプ又は発光ダイオード等の高い輝度の連続光源を含んでいる。液晶パネル28は、液晶層26を狭持する1対の透明基板として、アクティブマトリックス基板22と対向基板27を具えている。図10に示す構成では、バックライトユニット21から供給されるバック・ライト光は、アクティブマトリックス基板22側から入射し、対向基板27側から出射される。液晶パネル28の入射面及び出射面には、それぞれ偏光板(図示しない)等が設けられている。カラー表示液晶表示装置とする場合、液晶パネル28の出射面となる、対向基板27には、カラー・フィルターが設けられる。対向基板27には、共通電極(図示しない)が形成されている。アクティブマトリックス基板22は、各画素25の書き込みに使用するデータ回路24や走査回路23が形成されている。データ回路24と走査回路23には、それぞれ、データ線と走査線が接続されている。液晶パネル28の表示領域は、アクティブマトリックス基板22上に形成されている各画素ユニットで構成されている。各画素ユニットは、データ線と走査線によって区画される、各画素ユニットには、それぞれ、本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタが設けられている。各画素ユニットでは、このTFTを介して、画素電極13に印加する電圧を供給している。各画素25の書き込みは、該TFTのオン/オフ動作によって行われる。   FIG. 10 is a conceptual exploded perspective view showing a general configuration of a backlight type liquid crystal display device. The backlight type liquid crystal display device 29 includes a liquid crystal panel 28 and a backlight unit 21. The backlight unit 21 includes a continuous light source with high luminance such as a cold cathode fluorescent lamp or a light emitting diode as the light source. The liquid crystal panel 28 includes an active matrix substrate 22 and a counter substrate 27 as a pair of transparent substrates that sandwich the liquid crystal layer 26. In the configuration shown in FIG. 10, the backlight light supplied from the backlight unit 21 enters from the active matrix substrate 22 side and is emitted from the counter substrate 27 side. A polarizing plate (not shown) or the like is provided on each of the incident surface and the exit surface of the liquid crystal panel 28. In the case of a color display liquid crystal display device, a color filter is provided on the counter substrate 27 serving as an emission surface of the liquid crystal panel 28. A common electrode (not shown) is formed on the counter substrate 27. On the active matrix substrate 22, a data circuit 24 and a scanning circuit 23 used for writing each pixel 25 are formed. A data line and a scanning line are connected to the data circuit 24 and the scanning circuit 23, respectively. The display area of the liquid crystal panel 28 includes pixel units formed on the active matrix substrate 22. Each pixel unit is partitioned by a data line and a scanning line, and each pixel unit is provided with the thin film transistor according to the first embodiment of the present invention. Each pixel unit supplies a voltage to be applied to the pixel electrode 13 through the TFT. Writing to each pixel 25 is performed by an on / off operation of the TFT.

アクティブマトリックス基板22は、液晶パネル28の入射面側の透明基板に相当している。従って、絶縁性透明基板が、その透明基板1として利用される。   The active matrix substrate 22 corresponds to a transparent substrate on the incident surface side of the liquid crystal panel 28. Therefore, an insulating transparent substrate is used as the transparent substrate 1.

バックライトユニット21として、高い輝度を有する光源を使用する場合、画素の書き込むに使用される薄膜トランジスタに対しても、継続的に絶縁性透明基板1側から大きな光量の光照射がなされる。本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタでは、先に説明した遮光板の構造を採用しているので、絶縁性透明基板1側から、大光量の光照射を受ける状況でも、光リーク電流の発生が効果的に抑制されている。従って、該バック・ライト型の液晶表示装置は、良好な表示特性を示す。   When a light source having high luminance is used as the backlight unit 21, a large amount of light is continuously irradiated from the insulating transparent substrate 1 side to the thin film transistor used for writing pixels. In the thin film transistor according to the first embodiment of the present invention, the structure of the light shielding plate described above is adopted, so that light leakage current is generated even in a situation where a large amount of light is irradiated from the insulating transparent substrate 1 side. Is effectively suppressed. Therefore, the backlight type liquid crystal display device exhibits good display characteristics.

加えて、画素の書き込み周期が短い場合、すなわち、薄膜トランジスタのオン・オフ動作の周期が短い場合でも、該薄膜トランジスタの動作特性に対する、分割された遮光板の電位の影響は実質的に抑制されている。画素の書き込み周期が短い用途、例えば、動画像を表示する用途に対して、第3の実施形態のバック・ライト型の液晶表示装置は適合している。   In addition, even when the pixel writing cycle is short, that is, when the thin film transistor on / off operation cycle is short, the influence of the potential of the divided light shielding plate on the operation characteristics of the thin film transistor is substantially suppressed. . The backlight type liquid crystal display device of the third embodiment is suitable for applications in which the pixel writing cycle is short, for example, for displaying moving images.

例えば、図1に示す駆動用のTFTが「オフ状態」にある間に、「光リーク電流」が発生すると、例えば、画素電極13と共通電極との間に蓄積される電荷(Q)の一部が放電される。その結果、画素電極13と共通電極との間の電位差が低減されると、液晶層中の電界が低減し、表示不良の要因となる。   For example, if the “light leakage current” occurs while the driving TFT shown in FIG. 1 is in the “off state”, for example, one charge (Q) accumulated between the pixel electrode 13 and the common electrode. The part is discharged. As a result, when the potential difference between the pixel electrode 13 and the common electrode is reduced, the electric field in the liquid crystal layer is reduced, causing a display defect.

本発明の第一の形態、あるいは、第二の形態にかかる薄膜トランジスタでは、絶縁性透明基板側から、大光量の光照射を受ける状況でも、光リーク電流の発生が効果的に抑制されている。従って、本発明の第一の形態、あるいは、第二の形態にかかる薄膜トランジスタを液晶表示装置のアクティブマトリックス駆動用デバイスに利用することで、光リーク電流の発生に起因する表示不良の発生を抑制できる。   In the thin film transistor according to the first embodiment or the second embodiment of the present invention, generation of light leakage current is effectively suppressed even in a situation where a large amount of light is irradiated from the insulating transparent substrate side. Therefore, by using the thin film transistor according to the first embodiment or the second embodiment of the present invention for an active matrix driving device of a liquid crystal display device, it is possible to suppress the occurrence of display defects due to the occurrence of light leakage current. .

本発明の第一の形態、あるいは、第二の形態にかかる薄膜トランジスタでは、絶縁性透明基板側から、大光量の光照射を受ける状況でも、光リーク電流の発生が効果的に抑制されている。しかしながら、上で説明したように、結晶性シリコン膜全体を覆うように遮光板を設ける構造と異なり、「オフ状態」では、若干の光リーク電流が発生している。そのため、画素の書き込み周期が長い場合、画素電極13と共通電極との間に蓄積される電荷(Q)の一部は、その周期(τ)の間に発生する前記光リーク電流の総量(Iphotoleak・τ)によって放電される。その結果、画素電極13の電位は、その周期(τ)の間、当初の電位V0から、V0・(1−(Iphotoleak・τ)/Q)まで低下する。画素の書き込み周期(τ)が短い場合、画素電極13の電位の低下比率:(Iphotoleak・τ)/Qが小さくなるので、画素の書き込み周期が短い用途、例えば、動画像を表示する用途は、第3の実施形態のバック・ライト型の液晶表示装置にとって、適している。 In the thin film transistor according to the first embodiment or the second embodiment of the present invention, generation of light leakage current is effectively suppressed even in a situation where a large amount of light is irradiated from the insulating transparent substrate side. However, as described above, unlike the structure in which the light shielding plate is provided so as to cover the entire crystalline silicon film, a slight light leakage current is generated in the “off state”. Therefore, when the pixel writing cycle is long, a part of the charge (Q) accumulated between the pixel electrode 13 and the common electrode is a total amount (I) of the light leakage current generated during the cycle (τ). discharged by photoleak · τ). As a result, the potential of the pixel electrode 13 decreases from the initial potential V 0 to V 0 · (1− (I photoleak · τ) / Q) during the period (τ). When the pixel writing cycle (τ) is short, the rate of decrease in the potential of the pixel electrode 13: (I photoleak · τ) / Q is small, so that the pixel writing cycle is short, for example, a moving image is displayed. This is suitable for the backlight type liquid crystal display device of the third embodiment.

ここでは、本発明の第五の形態にかかる液晶表示装置について、液晶パネル28と面光源のバックライトユニット21を組み合わせた、バック・ライト型の液晶表示装置29の実施形態について説明したが、本発明の第三の形態にかかる液晶表示装置はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、液晶プロジェクタ型の液晶表示装置のように、バック・ライト光の光源として、面光源のバックライトユニットに代えて、点光源型の高輝度光源ユニットと組み合わせる実施形態も含まれる。   Although the liquid crystal display device according to the fifth embodiment of the present invention has been described above with respect to the embodiment of the backlight type liquid crystal display device 29 that combines the liquid crystal panel 28 and the backlight unit 21 of the surface light source, The liquid crystal display device according to the third aspect of the invention is not limited to this embodiment. For example, as in the case of a liquid crystal projector type liquid crystal display device, an embodiment in which a point light source type high-intensity light source unit is used instead of a surface light source backlight unit as a backlight light source is also included.

本発明の第一の形態、あるいは、第二の形態にかかる薄膜トランジスタは、絶縁性透明基板側から、連続的に大光量の光照射を受ける状況で、オン/オフ動作の周期が短い状態において、その効果が顕著に発揮される。従って、バック・ライト型の液晶表示装置以外でも、絶縁性透明基板側から、連続的に大光量の光照射を受ける状況で、オン/オフ動作の周期が短い状態で、TFTを使用する表示装置においても、本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタは好適に利用することができる。例えば、画素の書き込み周期が短い用途、例えば、動画像を表示する用途に使用される、有機エレクトロルミネッセンス表示装置のうち、その絶縁性透明基板側から連続的に大光量の外光照射を受ける状況で使用される形態に対して、本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタを駆動用デバイスとして利用してもよい。   The thin film transistor according to the first aspect of the present invention or the second aspect of the present invention is in a state in which the period of on / off operation is short in a situation where light is continuously irradiated with a large amount of light from the insulating transparent substrate side. The effect is remarkably exhibited. Accordingly, in addition to the backlight type liquid crystal display device, a display device that uses TFTs with a short cycle of on / off operation in a situation where a large amount of light is continuously irradiated from the insulating transparent substrate side. However, the thin film transistor according to the first aspect of the present invention can be preferably used. For example, in an organic electroluminescence display device used for applications where the pixel writing cycle is short, for example, for displaying moving images, a situation where a large amount of external light is continuously irradiated from the insulating transparent substrate side The thin film transistor according to the first embodiment of the present invention may be used as a driving device in contrast to the configuration used in FIG.

本発明の第六の形態も、上述の本発明の第一の形態、あるいは、第二の形態にかかる薄膜トランジスタの使用方法の発明に相当している。具体的には、表示機構として、液晶表示装置を採用している電子機器において、該電子機器の必須な構成要素である表示機構として、先に説明した本発明の第五の形態にかかる液晶表示装置を利用する形態である。その際、先に説明した本発明の第五の形態にかかる液晶表示装置は、その駆動に利用する薄膜トランジスタとして、本発明の第一の形態、あるいは、第二の形態にかかる薄膜トランジスタを採用している。   The sixth aspect of the present invention also corresponds to the invention of the method for using the thin film transistor according to the first aspect or the second aspect of the present invention. Specifically, in an electronic device that employs a liquid crystal display device as a display mechanism, the liquid crystal display according to the fifth embodiment of the present invention described above is used as a display mechanism that is an essential component of the electronic device. This is a form of using an apparatus. At that time, the liquid crystal display device according to the fifth embodiment of the present invention described above employs the thin film transistor according to the first embodiment or the second embodiment of the present invention as a thin film transistor used for driving the liquid crystal display device. Yes.

本発明の第一の形態、あるいは、第二の形態にかかる薄膜トランジスタは、絶縁性透明基板上に形成されるトップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタであるが、その絶縁性透明基板側から光照射を受ける状況で使用する際、その遮光板を設ける技術的な意義が発揮される。従って、前記動作状況に相当するように、該液晶表示装置は、絶縁性透明基板側から、該液晶表示用のバック・ライト光を入射させる方式を採用している。   The thin film transistor according to the first embodiment or the second embodiment of the present invention is a top-gate crystalline silicon thin film transistor formed on an insulating transparent substrate, and receives light irradiation from the insulating transparent substrate side. When used in a situation, the technical significance of providing the light shielding plate is exhibited. Therefore, the liquid crystal display device adopts a method in which the backlight for liquid crystal display is incident from the insulating transparent substrate side so as to correspond to the operation state.

(第5の実施形態)
本発明の第六の形態にかかる電子機器の具体例として、液晶表示装置を備えた携帯電話を例に挙げて、その実施の形態を説明する。
(Fifth embodiment)
As a specific example of the electronic device according to the sixth embodiment of the present invention, a mobile phone provided with a liquid crystal display device will be described as an example, and an embodiment thereof will be described.

図11は、バック・ライト型の液晶表示装置を備えた携帯電話の斜視図である。この携帯電話31の筐体30は、上筐体と下筐体とで構成されている。上筐体には、バック・ライト型の液晶表示装置29が設けられ、下筐体にはテンキー等が設けられている。携帯電話用の液晶表示装置には、外部照明のない状況、あるいは、戸外の直射日光が照射されている状況など、周囲の照明状況に依存することなく、視認性の優れた液晶表示装置であることが望まれる。そのため、バックライトユニットとして、高い輝度を有する光源を使用することが望ましい。その場合、画素の書き込むに使用される薄膜トランジスタに対しても、継続的に絶縁性透明基板側から大きな光量の光照射がなされる。本発明の第一の形態にかかる薄膜トランジスタでは、先に説明した遮光板の構造を採用しているので、絶縁性透明基板側から、大光量の光照射を受ける状況でも、光リーク電流の発生が効果的に抑制されている。従って、該バック・ライト型の液晶表示装置は、良好な表示特性を示し、視認性の優れた携帯電話が提供できる。   FIG. 11 is a perspective view of a mobile phone including a backlight type liquid crystal display device. The casing 30 of the mobile phone 31 is composed of an upper casing and a lower casing. The upper housing is provided with a backlight type liquid crystal display device 29, and the lower housing is provided with a numeric keypad. The liquid crystal display device for mobile phones is a liquid crystal display device with excellent visibility without depending on the surrounding lighting conditions, such as the situation without external lighting or the situation where it is irradiated with outdoor direct sunlight. It is desirable. Therefore, it is desirable to use a light source having high luminance as the backlight unit. In that case, a large amount of light is continuously irradiated from the insulating transparent substrate side to the thin film transistor used for writing the pixel. Since the thin film transistor according to the first embodiment of the present invention adopts the structure of the light shielding plate described above, even in a situation where a large amount of light is irradiated from the insulating transparent substrate side, a light leakage current is generated. It is effectively suppressed. Therefore, the backlight-type liquid crystal display device can provide a mobile phone with excellent display characteristics and excellent visibility.

本発明の第六の形態にかかる電子機器は、バック・ライト型の液晶表示装置を備えた携帯電話の実施形態に限定されるものではない。例えば、バック・ライト型の液晶表示装置を利用する、パーソナルコンピューター、PDA(Personal Digital Assistance)、ビューファインダー、液晶表示モニターを備えたデジタル(ビデオ)カメラ、さらには、液晶プロジェクタ等の様々な実施形態でも、同様の効果が発揮される。   The electronic device according to the sixth aspect of the present invention is not limited to the embodiment of the mobile phone provided with the backlight type liquid crystal display device. For example, various embodiments such as a personal computer, a PDA (Personal Digital Assistance), a viewfinder, a digital (video) camera equipped with a liquid crystal display monitor, and a liquid crystal projector using a backlight type liquid crystal display device However, the same effect is exhibited.

加えて、画素の書き込み周期が短い場合、すなわち、薄膜トランジスタのオン・オフ動作の周期が短い場合でも、該薄膜トランジスタの動作特性に対する、分割された遮光板の電位の影響は実質的に抑制されている。画素の書き込み周期が短い用途、例えば、動画像を表示する目的で、バック・ライト型の液晶表示装置を利用する電子機器に適合している。具体的には、動画像の表示機能を具える携帯電話、パーソナルコンピューター、PDA(Personal Digital Assistance)、ビューファインダー、液晶表示モニターを備えたデジタル(ビデオ)カメラ、さらには、液晶プロジェクタ等の様々な実施形態に適合している。   In addition, even when the pixel writing cycle is short, that is, when the thin film transistor on / off operation cycle is short, the influence of the potential of the divided light shielding plate on the operation characteristics of the thin film transistor is substantially suppressed. . For applications where the pixel writing cycle is short, for example, for the purpose of displaying moving images, the present invention is suitable for electronic devices using a backlight type liquid crystal display device. Specifically, mobile phones, personal computers, PDAs (Personal Digital Assistance), viewfinders, digital (video) cameras equipped with a liquid crystal display monitor, liquid crystal projectors, etc. It is suitable for the embodiment.

本発明にかかる薄膜トランジスタは、絶縁性透明基板側から、該薄膜トランジスタの動作層の結晶性シリコン膜に光照射がなされる条件下で使用される、液晶表示装置の駆動用トランジスタとして利用できる。特には、バックライトユニットを絶縁性透明基板側に配置する、液晶表示装置の駆動用トランジスタとして利用できる。

(付記1)
絶縁性透明基板上に形成されるトップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタであって、
該薄膜トランジスタは、
絶縁性透明基板と、
絶縁性透明基板の上面上に形成される、パターン化された遮光膜と、
パターン化された遮光膜と絶縁性透明基板の上面を被覆するように形成される、光透過性絶縁性材料からなる下地層と、
下地層の上面上に形成される、パターン化された結晶性シリコン膜と、
パターン化された結晶性シリコン膜と下地層の上面を被覆するように形成される、ゲート絶縁膜と、
ゲート絶縁膜の上面上に形成される、パターン化されたゲート電極膜を具え;
前記パターン化されたゲート電極膜からなる、ゲート電極と、
前記ゲート絶縁膜と、
ゲート絶縁膜と接するパターン化された結晶性シリコン膜の、ゲート電極の直下の第一の導電型の領域からなる、チャネル領域と、
パターン化された結晶性シリコン膜に形成される、第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域からなる、ドレイン領域と、
パターン化された結晶性シリコン膜に形成される、第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域からなる、ソース領域と、
チャネル領域の両側において、パターン化された結晶性シリコン膜のゲート絶縁膜と接する面側に形成される、第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域からなる、LDD領域と、
ドレイン領域とソース領域にそれぞれ電気的に接続されるように形成される、電極膜からなる、ドレイン電極とソース電極とによって、
電界効果トランジスタを構成しており;
該電界効果トランジスタのオン状態では、
ゲート電極に閾値電圧を超えるゲート電圧を印加することで、ゲート電極直下のゲート絶縁膜とチャネル領域との界面にチャネルが形成され、
ドレイン領域とソース領域との間に、前記チャネルとその両側のLDD領域を経由するキャリアの流路が形成され;
前記パターン化された遮光膜は、
光不透過性導電性材料からなり、
絶縁性透明基板と下地層とで取り囲まれ、電気的に孤立された状態となっており;
前記チャネル領域の直下には、前記パターン化された遮光膜は存在してなく、
少なくとも、該パターン化された遮光膜の形成領域は、前記ドレイン領域の直下の領域の一部と、ならびに、前記ソース領域の直下の領域の一部と、それぞれ重なり、
前記チャネル領域の両側に設けるLDD領域のそれぞれに対して、該LDD領域の直下の領域の一部と、該パターン化された遮光膜の形成領域は重なるように配置されている
ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
The thin film transistor according to the present invention can be used as a driving transistor of a liquid crystal display device that is used under the condition that light is irradiated from the insulating transparent substrate side to the crystalline silicon film of the thin film transistor. In particular, it can be used as a driving transistor for a liquid crystal display device in which the backlight unit is disposed on the insulating transparent substrate side.

(Appendix 1)
A top gate type crystalline silicon thin film transistor formed on an insulating transparent substrate,
The thin film transistor
An insulating transparent substrate;
A patterned light-shielding film formed on the upper surface of the insulating transparent substrate;
A base layer made of a light-transmitting insulating material, formed to cover the upper surface of the patterned light-shielding film and the insulating transparent substrate;
A patterned crystalline silicon film formed on the upper surface of the underlayer;
A gate insulating film formed so as to cover the patterned crystalline silicon film and the upper surface of the base layer;
Comprising a patterned gate electrode film formed on an upper surface of the gate insulating film;
A gate electrode comprising the patterned gate electrode film;
The gate insulating film;
A channel region composed of a region of the first conductivity type immediately below the gate electrode of the patterned crystalline silicon film in contact with the gate insulating film;
A drain region formed of a high-concentration impurity-doped region of the second conductivity type formed in the patterned crystalline silicon film;
A source region formed of a high-concentration impurity doped region of the second conductivity type formed in the patterned crystalline silicon film;
An LDD region formed of a lightly doped impurity region of a second conductivity type formed on the surface side of the patterned crystalline silicon film in contact with the gate insulating film on both sides of the channel region;
A drain electrode and a source electrode, which are formed of electrode films so as to be electrically connected to the drain region and the source region, respectively,
Constitutes a field effect transistor;
In the on state of the field effect transistor,
By applying a gate voltage exceeding the threshold voltage to the gate electrode, a channel is formed at the interface between the gate insulating film and the channel region immediately below the gate electrode,
A carrier flow path is formed between the drain region and the source region via the channel and the LDD regions on both sides thereof;
The patterned light-shielding film is
Made of light impermeable conductive material,
Surrounded by an insulative transparent substrate and an underlayer and electrically isolated;
The patterned light shielding film does not exist immediately below the channel region,
At least, the formation region of the patterned light shielding film overlaps with a part of the region immediately below the drain region and a part of the region immediately below the source region, respectively.
For each of the LDD regions provided on both sides of the channel region, a part of the region immediately below the LDD region and the formation region of the patterned light-shielding film are arranged to overlap each other. Thin film transistor.

(付記2)
絶縁性透明基板上に形成されるトップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタであって、
該薄膜トランジスタは、
絶縁性透明基板と、
絶縁性透明基板の上面上に形成される、パターン化された遮光膜と、
パターン化された遮光膜と絶縁性透明基板の上面を被覆するように形成される、光透過性絶縁性材料からなる下地層と、
下地層の上面上に形成される、パターン化された結晶性シリコン膜と、
パターン化された結晶性シリコン膜と下地層の上面を被覆するように形成される、ゲート絶縁膜と、
ゲート絶縁膜の上面上に形成される、パターン化されたゲート電極膜を具え;
前記パターン化されたゲート電極膜からなる、ゲート長Lgateのゲート電極と、
前記ゲート絶縁膜と、
ゲート絶縁膜と接するパターン化された結晶性シリコン膜の、ゲート長Lgateのゲート電極の直下の第一の導電型の領域からなる、ゲート長Lgateと等しい長さLのチャネル領域と、
ゲート電極の両側、パターン化された結晶性シリコン膜に形成される、第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域からなる、長さLDのドレイン領域と長さLSのソース領域と、
チャネル領域と、ドレイン領域とソース領域との間に、パターン化された結晶性シリコン膜のゲート絶縁膜と接する面側に形成される、第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域からなる、長さdのドレイン側LDD領域と長さdのソース側LDD領域と、
ドレイン領域とソース領域にそれぞれ電気的に接続されるように形成される、電極膜からなる、ドレイン電極とソース電極とによって、
電界効果トランジスタを構成しており;
該電界効果トランジスタのオン状態では、
ゲート電極に閾値電圧を超えるゲート電圧を印加することで、ゲート電極直下のゲート絶縁膜とチャネル領域との界面にチャネルが形成され、
ドレイン領域とソース領域との間に、ドレイン領域、ドレイン側LDD領域、チャネル、ソース側LDD領域、ソース領域を経由するキャリアの流路が形成され;
前記パターン化された遮光膜は、
光不透過性導電性材料からなり、
絶縁性透明基板と下地層とで取り囲まれ、電気的に孤立された状態となっており;
該パターン化された遮光膜は、
チャネル領域を挟んで、ドレイン側の領域とソース側の領域に分割された二つの部分を具えており、
前記長さLのチャネル領域の直下には、前記パターン化された遮光膜は存在してなく、
分割された遮光膜のドレイン側の領域とソース側の領域の間に、前記チャネル領域の長さL以上の間隔xの隙間を設けて、
分割された遮光膜のドレイン側の領域は、少なくとも、長さdのドレイン側LDD領域の一部とドレイン領域の一部と重なるように配置され、
分割された遮光膜のソース側の領域は、少なくとも、長さdのソース側LDD領域の一部とソース領域の一部と重なるように配置されている
ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
(Appendix 2)
A top gate type crystalline silicon thin film transistor formed on an insulating transparent substrate,
The thin film transistor
An insulating transparent substrate;
A patterned light-shielding film formed on the upper surface of the insulating transparent substrate;
A base layer made of a light-transmitting insulating material, formed to cover the upper surface of the patterned light-shielding film and the insulating transparent substrate;
A patterned crystalline silicon film formed on the upper surface of the underlayer;
A gate insulating film formed so as to cover the patterned crystalline silicon film and the upper surface of the base layer;
Comprising a patterned gate electrode film formed on an upper surface of the gate insulating film;
A gate electrode having a gate length L gate composed of the patterned gate electrode film;
The gate insulating film;
A channel region having a length L equal to the gate length L gate , comprising a region of the first conductivity type immediately below the gate electrode of the gate length L gate of the patterned crystalline silicon film in contact with the gate insulating film;
A drain region having a length L D and a source region having a length L S made of a heavily doped impurity region of a second conductivity type formed on a patterned crystalline silicon film on both sides of the gate electrode;
A long region comprising a lightly doped region of the second conductivity type formed between the channel region, the drain region and the source region on the surface side of the patterned crystalline silicon film in contact with the gate insulating film. A drain-side LDD region of length d and a source-side LDD region of length d;
A drain electrode and a source electrode, which are formed of electrode films so as to be electrically connected to the drain region and the source region, respectively,
Constitutes a field effect transistor;
In the on state of the field effect transistor,
By applying a gate voltage exceeding the threshold voltage to the gate electrode, a channel is formed at the interface between the gate insulating film and the channel region immediately below the gate electrode,
Between the drain region and the source region, a drain region, a drain side LDD region, a channel, a source side LDD region, and a carrier flow path passing through the source region are formed;
The patterned light-shielding film is
Made of light impermeable conductive material,
Surrounded by an insulative transparent substrate and an underlayer and electrically isolated;
The patterned light-shielding film is
It has two parts divided into a drain side region and a source side region across the channel region,
The patterned light-shielding film does not exist immediately below the channel region having the length L,
A gap having an interval x equal to or longer than the length L of the channel region is provided between the drain side region and the source side region of the divided light shielding film,
The region on the drain side of the divided light shielding film is disposed so as to overlap at least a part of the drain side LDD region having a length d and a part of the drain region,
A thin film transistor, wherein a source-side region of the divided light-shielding film is disposed so as to overlap at least a part of a source-side LDD region having a length d and a part of the source region.

(付記3)
前記チャネル領域の長さL、ドレイン側LDD領域の長さd、ソース側LDD領域の長さdに対して、
チャネル領域を挟んで分割されている、遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域の間に設ける、前記隙間の間隔xは、下記の式(1)を満足するように選択されている:
L+2d≧x≧L 式(1)
ことを特徴とする前記付記2に記載の薄膜トランジスタ。
(Appendix 3)
For the length L of the channel region, the length d of the drain side LDD region, and the length d of the source side LDD region,
The gap x provided between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film, which is divided across the channel region, is selected so as to satisfy the following formula (1). ing:
L + 2d ≧ x ≧ L Formula (1)
3. The thin film transistor according to appendix 2, wherein:

(付記4)
チャネル領域を挟んで分割されている、遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域は、
該遮光膜のドレイン側の領域のゲート電極側の端部と、該遮光膜のソース側の領域のゲート電極側の端部は、
ゲート電極に対して、対称な位置となるように配置されている
ことを特徴とする前記付記2又は3に記載の薄膜トランジスタ。
(Appendix 4)
The region on the drain side of the light shielding film and the region on the source side of the light shielding film, which are divided across the channel region,
The end on the gate electrode side of the drain side region of the light shielding film and the end on the gate electrode side of the source side region of the light shielding film are:
4. The thin film transistor according to appendix 2 or 3, wherein the thin film transistor is disposed so as to be symmetrical with respect to the gate electrode.

(付記5)
前記パターン化された遮光膜は、
前記パターン化された結晶性シリコン膜の直下に位置しない、第3の領域を有しており、
チャネル領域を挟んで分割されている、前記遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域は、前記遮光膜の第3の領域を介して、電気的に相互接続されている
ことを特徴とする前記付記1〜4のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。
(Appendix 5)
The patterned light-shielding film is
Having a third region not located directly under the patterned crystalline silicon film;
The region on the drain side of the light shielding film and the region on the source side of the light shielding film, which are divided across the channel region, are electrically connected via the third region of the light shielding film. The thin film transistor according to any one of Supplementary notes 1 to 4, which is characterized in that the thin film transistor.

(付記6)
前記第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域は、下地層の上面に達しており、
前記第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域も、下地層の上面に達している
ことを特徴とする前記付記1〜5のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。
(Appendix 6)
The high-concentration impurity doped region of the second conductivity type reaches the upper surface of the underlayer,
6. The thin film transistor according to any one of appendices 1 to 5, wherein the lightly doped impurity doped region of the second conductivity type also reaches the upper surface of the underlayer.

(付記7)
前記トップゲート型の電界効果トランジスタは、
ゲート電極とゲート絶縁膜の上面を被覆するように形成される、層間絶縁膜を具えている
ことを特徴とする前記付記1〜6のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。
(Appendix 7)
The top gate type field effect transistor is:
The thin film transistor according to any one of appendices 1 to 6, further comprising an interlayer insulating film formed so as to cover an upper surface of the gate electrode and the gate insulating film.

(付記8)
前記第一の導電型は、正孔をキャリアとする導電型であり、
前記第二の導電型は、電子をキャリアとする導電型であり、
構成される、前記トップゲート型の電界効果トランジスタは、N−チャネル型電界効果トランジスタである
ことを特徴とする前記付記1〜7のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。
(Appendix 8)
The first conductivity type is a conductivity type using holes as carriers,
The second conductivity type is a conductivity type using electrons as carriers,
The thin film transistor according to any one of appendices 1 to 7, wherein the top gate type field effect transistor configured is an N-channel type field effect transistor.

(付記9)
前記第一の導電型は、電子をキャリアとする導電型であり、
前記第二の導電型は、正孔をキャリアとする導電型であり、
構成される、前記トップゲート型の電界効果トランジスタは、P−チャネル型電界効果トランジスタである
ことを特徴とする前記付記1〜7のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。
(Appendix 9)
The first conductivity type is a conductivity type using electrons as carriers,
The second conductivity type is a conductivity type using holes as carriers,
The thin film transistor according to any one of appendices 1 to 7, wherein the top gate type field effect transistor configured is a P-channel type field effect transistor.

(付記10)
絶縁性透明基板上に前記付記1に記載の薄膜トランジスタを製造する方法であって、
該薄膜トランジスタの製造方法は、
前記絶縁性透明基板の上面上に、前記光不透過性導電性材料からなる膜を形成する工程(1);
前記光不透過性導電性材料からなる膜をパターニングして、前記パターン化された遮光膜を絶縁性透明基板の上面上に形成する工程(2);
前記パターン化された遮光膜と絶縁性透明基板の上面を被覆するように、光透過性絶縁性材料からなる膜を形成し、下地層を形成する工程(3);
前記下地層の上面上に、アモルファスシリコン膜を形成する工程(4);
前記下地層の上面上に形成されたアモルファスシリコン膜をエキシマレーザ等の照射により熱処理して、第一の導電型の結晶性シリコン膜を形成する工程(5);
前記第一の導電型の結晶性シリコン膜をパターニングして、前記パターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜を前記下地層の上面上に形成する工程(6);
前記パターン化された結晶性シリコン膜と下地層の上面を被覆するように、前記ゲート絶縁膜を形成する工程(7);
前記ゲート絶縁膜の上面上に、ゲート電極膜を形成する工程(8);
前記ゲート電極膜をパターニングして、前記パターン化されたゲート電極膜をゲート絶縁膜の上面上に形成する工程(9);
前記パターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜に、第二の導電性を付与する不純物を高濃度で注入してなる、ドレイン領域用の第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域とソース領域用の第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域を作製する工程(10);
ゲート電極の両側に、前記パターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜に、第二の導電性を付与する不純物を低濃度で注入してなる、第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域を作製する工程(11);
前記第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域、ならびに第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域に、それぞれ注入されている第二の導電性を付与する不純物を活性化熱処理して、前記第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域から、前記ドレイン領域とソース領域を形成し、ならびに、前記第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域から、前記ゲート電極の両側に、それぞれLDD領域を形成する工程(12);
前記ドレイン領域とソース領域の上面を覆うゲート絶縁膜に電極形成用の開口部を設け、該開口部において、ドレイン領域とソース領域の上面とそれぞれ電気的に接続されるように電極膜を形成し、前記ドレイン電極とソース電極を作製する工程(13);
少なくとも、上記工程(1)〜工程(13)を具えており;
工程(9)で形成される、前記パターン化されたゲート電極膜の長さは、ゲート電極のゲート長と等しく選択され;
ゲート絶縁膜と接するパターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜の、ゲート長のゲート電極の直下の領域は、ゲート長と等しい長さのチャネル領域とされ;
工程(10)で作製される、前記第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域の長さは、それぞれ、前記ドレイン領域の長さLDとソース領域の長さLSと等しく選択され;
工程(11)でゲート電極とドレイン領域との間、ならびに、ゲート電極とソース領域との間に作製される、前記第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域の長さは、それぞれ、ドレイン側LDD領域の長さdとソース側LDD領域の長さdと等しく選択され;
工程(2)で形成される、前記パターン化された遮光膜のパターン形状は、
前記チャネル領域の直下には、前記パターン化された遮光膜は存在してなく、
少なくとも、該パターン化された遮光膜の形成領域は、前記ドレイン領域の直下の領域の一部と、ならびに、前記ソース領域の直下の領域の一部と、それぞれ重なり、
前記チャネル領域の両側に設けるLDD領域のそれぞれに対して、該LDD領域の直下の領域の一部と、該パターン化された遮光膜の形成領域は重なるように、
前記チャネル領域の長さ以上の間隔xの隙間を具える、パターン形状の選択がなされ、
工程(9)で形成される、前記パターン化されたゲート電極膜は、
工程(2)で形成される、前記パターン化された遮光膜のパターン形状に対して、
前記チャネル領域の長さ以上の間隔xの隙間に上部に、前記パターン化されたゲート電極膜の配置位置を選択し、
前記パターン化されたゲート電極膜の配置位置は、
前記パターン化されたゲート電極膜のドレイン領域側の側端と、前記ドレイン領域のゲート電極膜側の側端との間に、長さdの間隔を設け、
前記パターン化されたゲート電極膜のソース領域側の側端と、前記ソース領域のゲート電極膜側の側端との間に、長さdの間隔を設けるように、
前記パターン化されたゲート電極膜の配置位置の位置決めを行う
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
(Appendix 10)
A method of manufacturing the thin film transistor according to Supplementary Note 1 on an insulating transparent substrate,
The method of manufacturing the thin film transistor includes
Forming a film made of the light impermeable conductive material on the upper surface of the insulating transparent substrate (1);
Patterning a film made of the light-impermeable conductive material to form the patterned light-shielding film on the upper surface of the insulating transparent substrate (2);
(3) forming a base layer by forming a film made of a light-transmitting insulating material so as to cover the patterned light-shielding film and the upper surface of the insulating transparent substrate;
Forming an amorphous silicon film on the upper surface of the underlayer (4);
A step (5) of forming a first conductive type crystalline silicon film by heat-treating the amorphous silicon film formed on the upper surface of the underlayer by irradiation with an excimer laser or the like;
Patterning the first conductive type crystalline silicon film to form the patterned first conductive type crystalline silicon film on the upper surface of the underlayer (6);
Forming the gate insulating film so as to cover the patterned crystalline silicon film and the upper surface of the underlayer (7);
Forming a gate electrode film on the upper surface of the gate insulating film (8);
Patterning the gate electrode film to form the patterned gate electrode film on the upper surface of the gate insulating film (9);
A second conductivity type high-concentration impurity doped region for a drain region, which is formed by implanting an impurity imparting second conductivity at a high concentration into the patterned crystalline silicon film of the first conductivity type. And a step (10) of producing a second conductivity type heavily doped region for the source region;
A low-concentration impurity of the second conductivity type formed by implanting an impurity imparting the second conductivity into the patterned crystalline silicon film of the first conductivity type at a low concentration on both sides of the gate electrode. Producing a doped region (11);
The second conductivity type heavily doped impurity doped region and the second conductivity type lightly doped impurity doped region are each subjected to an activation heat treatment for the impurity imparting the second conductivity that has been implanted. The drain region and the source region are formed from the high concentration impurity doped region of the second conductivity type, and the LDD regions are respectively formed on both sides of the gate electrode from the low concentration impurity doped region of the second conductivity type. Performing step (12);
An opening for forming an electrode is provided in the gate insulating film covering the upper surfaces of the drain region and the source region, and an electrode film is formed in the opening so as to be electrically connected to the upper surface of the drain region and the source region, respectively. And (13) producing the drain electrode and the source electrode;
Comprising at least the steps (1) to (13);
The length of the patterned gate electrode film formed in step (9) is selected equal to the gate length of the gate electrode;
A region immediately below the gate electrode having a gate length in the patterned crystalline silicon film of the first conductivity type in contact with the gate insulating film is a channel region having a length equal to the gate length;
The lengths of the second conductivity type heavily doped regions doped in the step (10) are selected to be equal to the drain region length L D and the source region length L S , respectively;
The lengths of the second conductivity type lightly doped regions doped between the gate electrode and the drain region and between the gate electrode and the source region in the step (11) are respectively on the drain side. Selected to be equal to the length d of the LDD region and the length d of the source side LDD region;
The pattern shape of the patterned light shielding film formed in step (2) is as follows:
The patterned light shielding film does not exist immediately below the channel region,
At least, the formation region of the patterned light shielding film overlaps with a part of the region immediately below the drain region and a part of the region immediately below the source region, respectively.
For each of the LDD regions provided on both sides of the channel region, a part of the region immediately below the LDD region overlaps with the formation region of the patterned light shielding film,
A pattern shape is selected, which has a gap of an interval x greater than or equal to the length of the channel region,
The patterned gate electrode film formed in the step (9) is
For the pattern shape of the patterned light shielding film formed in the step (2),
Select the arrangement position of the patterned gate electrode film on the upper part of the gap x that is longer than the length of the channel region,
The arrangement position of the patterned gate electrode film is as follows:
A distance of length d is provided between a side end of the patterned gate electrode film on the drain region side and a side end of the drain region on the gate electrode film side,
A distance d is provided between a side end of the patterned gate electrode film on the source region side and a side end of the source region on the gate electrode film side.
A method of manufacturing a thin film transistor, comprising positioning an arrangement position of the patterned gate electrode film.

(付記11)
絶縁性透明基板上に前記付記2に記載の薄膜トランジスタを製造する方法であって、
該薄膜トランジスタの製造方法は、
前記絶縁性透明基板の上面上に、前記光不透過性導電性材料からなる膜を形成する工程(1);
前記光不透過性導電性材料からなる膜をパターニングして、前記パターン化された遮光膜を絶縁性透明基板の上面上に形成する工程(2);
前記パターン化された遮光膜と絶縁性透明基板の上面を被覆するように、光透過性絶縁性材料からなる膜を形成し、下地層を形成する工程(3);
前記下地層の上面上に、アモルファスシリコン膜を形成する工程(4);
前記下地層の上面上に形成されたアモルファスシリコン膜をエキシマレーザ等の照射により熱処理して、第一の導電型の結晶性シリコン膜を形成する工程(5);
前記第一の導電型の結晶性シリコン膜をパターニングして、前記パターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜を前記下地層の上面上に形成する工程(6);
前記パターン化された結晶性シリコン膜と下地層の上面を被覆するように、前記ゲート絶縁膜を形成する工程(7);
前記ゲート絶縁膜の上面上に、ゲート電極膜を形成する工程(8);
前記ゲート電極膜をパターニングして、前記パターン化されたゲート電極膜をゲート絶縁膜の上面上に形成する工程(9);
ゲート電極の両側、前記パターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜に、第二の導電性を付与する不純物を高濃度で注入してなる、第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域を作製する工程(10);
ゲート電極の両側、ゲート電極と、前記第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域との間に、前記パターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜に、第二の導電性を付与する不純物を低濃度で注入してなる、第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域を作製する工程(11);
前記第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域、ならびに第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域に、それぞれ注入されている第二の導電性を付与する不純物を活性化熱処理して、前記第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域から、前記ドレイン領域とソース領域を、ならびに前記第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域から、前記ドレイン側LDD領域とソース側LDD領域を形成する工程(12);
前記ドレイン領域とソース領域の上面を覆うゲート絶縁膜に電極形成用の開口部を設け、該開口部において、ドレイン領域とソース領域の上面とそれぞれ電気的に接続されるように電極膜を形成し、前記ドレイン電極とソース電極を作製する工程(13);
少なくとも、上記工程(1)〜工程(13)を具えており;
工程(9)で形成される、前記パターン化されたゲート電極膜の長さは、ゲート電極のゲート長Lgateと等しく選択され;
ゲート絶縁膜と接するパターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜の、ゲート長Lgateのゲート電極の直下の領域は、ゲート長Lgateと等しい長さLのチャネル領域とされ;
工程(10)でゲート電極の両側に作製される、前記第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域の長さは、それぞれ、前記ドレイン領域の長さLDとソース領域の長さLSと等しく選択され;
工程(11)でゲート電極の両側に作製される、前記第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域の長さは、それぞれ、ドレイン側LDD領域の長さとソース側LDD領域の長さdと等しく選択され;
工程(2)で形成される、前記パターン化された遮光膜は、
チャネル領域を挟んで、ドレイン側の領域とソース側の領域に分割されており、
分割された遮光膜のドレイン側の領域とソース側の領域の間に、前記チャネル領域の長さL以上の間隔xの隙間を設けており;
前記チャネル領域の長さL以上の間隔xの隙間の上部に、前記パターン化されたゲート電極膜の配置位置を位置決めする際、
分割された遮光膜のドレイン側の領域は、少なくとも、長さdのドレイン側LDD領域の一部とドレイン領域の一部と重なり、
分割された遮光膜のソース側の領域は、少なくとも、長さdのソース側LDD領域の一部とソース領域の一部と重なるように、
前記パターン化されたゲート電極膜の配置位置の位置決めを行う
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
(Appendix 11)
A method of manufacturing the thin film transistor according to Appendix 2, on an insulating transparent substrate,
The method of manufacturing the thin film transistor includes
Forming a film made of the light impermeable conductive material on the upper surface of the insulating transparent substrate (1);
Patterning a film made of the light-impermeable conductive material to form the patterned light-shielding film on the upper surface of the insulating transparent substrate (2);
(3) forming a base layer by forming a film made of a light-transmitting insulating material so as to cover the patterned light-shielding film and the upper surface of the insulating transparent substrate;
Forming an amorphous silicon film on the upper surface of the underlayer (4);
A step (5) of forming a first conductive type crystalline silicon film by heat-treating the amorphous silicon film formed on the upper surface of the underlayer by irradiation with an excimer laser or the like;
Patterning the first conductive type crystalline silicon film to form the patterned first conductive type crystalline silicon film on the upper surface of the underlayer (6);
Forming the gate insulating film so as to cover the patterned crystalline silicon film and the upper surface of the underlayer (7);
Forming a gate electrode film on the upper surface of the gate insulating film (8);
Patterning the gate electrode film to form the patterned gate electrode film on the upper surface of the gate insulating film (9);
High conductivity impurity doping of the second conductivity type, which is formed by implanting a high concentration of impurities imparting second conductivity into the patterned first crystalline silicon film on both sides of the gate electrode. Producing a region (10);
A second conductivity is imparted to the patterned crystalline silicon film of the first conductivity type on both sides of the gate electrode, between the gate electrode and the high impurity concentration doped region of the second conductivity type. A step (11) of producing a low-concentration impurity-doped region of the second conductivity type, in which an impurity to be implanted is implanted at a low concentration;
The second conductivity type heavily doped impurity doped region and the second conductivity type lightly doped impurity doped region are each subjected to an activation heat treatment for the impurity imparting the second conductivity that has been implanted. Forming the drain region and the source region from the high conductivity impurity doped region of the second conductivity type, and forming the drain side LDD region and the source side LDD region from the low conductivity impurity doped region of the second conductivity type ( 12);
An opening for forming an electrode is provided in the gate insulating film covering the upper surfaces of the drain region and the source region, and an electrode film is formed in the opening so as to be electrically connected to the upper surface of the drain region and the source region, respectively. And (13) producing the drain electrode and the source electrode;
Comprising at least the steps (1) to (13);
The length of the patterned gate electrode film formed in step (9) is selected equal to the gate length L gate of the gate electrode;
The region immediately below the gate electrode having the gate length L gate of the patterned crystalline silicon film of the first conductivity type in contact with the gate insulating film is a channel region having a length L equal to the gate length L gate ;
The lengths of the high-concentration impurity doped regions of the second conductivity type prepared on both sides of the gate electrode in the step (10) are the length L D of the drain region and the length L S of the source region, respectively. Selected equally;
The lengths of the low-concentration impurity doped regions of the second conductivity type prepared on both sides of the gate electrode in step (11) are equal to the length of the drain side LDD region and the length d of the source side LDD region, respectively. Selected;
The patterned light shielding film formed in step (2) is:
It is divided into a drain side region and a source side region across the channel region,
A gap having an interval x equal to or longer than the length L of the channel region is provided between the drain side region and the source side region of the divided light shielding film;
When positioning the arrangement position of the patterned gate electrode film on the upper part of the gap of the interval x not less than the length L of the channel region,
The region on the drain side of the divided light shielding film overlaps at least a part of the drain side LDD region having a length d and a part of the drain region,
The region on the source side of the divided light shielding film overlaps at least a part of the source-side LDD region having a length d and a part of the source region,
A method of manufacturing a thin film transistor, comprising positioning an arrangement position of the patterned gate electrode film.

(付記12)
前記チャネル領域の長さL、ドレイン側LDD領域の長さd、ソース側LDD領域の長さdに対して、
チャネル領域を挟んで分割されている、遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域の間に設ける、前記隙間の間隔xは、下記の式(1)を満足するように選択されている:
L+2d≧x≧L 式(1)
ことを特徴とする前記付記11に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
(Appendix 12)
For the length L of the channel region, the length d of the drain side LDD region, and the length d of the source side LDD region,
The gap x provided between the drain side region of the light shielding film and the source side region of the light shielding film, which is divided across the channel region, is selected so as to satisfy the following formula (1). ing:
L + 2d ≧ x ≧ L Formula (1)
12. The method for manufacturing a thin film transistor according to appendix 11, wherein:

(付記13)
チャネル領域を挟んで分割されている、遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域は、
該遮光膜のドレイン側の領域のゲート電極側の端部と、該遮光膜のソース側の領域のゲート電極側の端部は、
ゲート電極に対して、対称な位置となるように、
前記パターン化されたゲート電極膜の配置位置の位置決めを行う
ことを特徴とする前記付記11又は12に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
(Appendix 13)
The region on the drain side of the light shielding film and the region on the source side of the light shielding film, which are divided across the channel region,
The end on the gate electrode side of the drain side region of the light shielding film and the end on the gate electrode side of the source side region of the light shielding film are:
To be symmetric with respect to the gate electrode,
13. The method of manufacturing a thin film transistor according to appendix 11 or 12, wherein an arrangement position of the patterned gate electrode film is positioned.

(付記14)
前記パターン化された遮光膜は、
前記パターン化された第一の導電型の結晶性シリコン膜の直下に位置しない、第3の領域を有しており、
チャネル領域を挟んで分割されている、前記遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域は、前記遮光膜の第3の領域を介して、電気的に相互接続されている
ことを特徴とする前記付記10〜13のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
(Appendix 14)
The patterned light-shielding film is
A third region not located immediately below the patterned crystalline silicon film of the first conductivity type;
The region on the drain side of the light shielding film and the region on the source side of the light shielding film, which are divided across the channel region, are electrically connected via the third region of the light shielding film. The method for producing a thin film transistor according to any one of Supplementary notes 10 to 13, which is characterized in that

(付記15)
前記第二の導電型の高濃度不純物ドープ領域は、下地層の上面に達しており、
前記第二の導電型の低濃度不純物ドープ領域も、下地層の上面に達している
ことを特徴とする前記付記10〜14のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
(Appendix 15)
The high-concentration impurity doped region of the second conductivity type reaches the upper surface of the underlayer,
15. The method of manufacturing a thin film transistor according to any one of appendices 10 to 14, wherein the second-conductivity-type low-concentration impurity-doped region also reaches the upper surface of the underlayer.

(付記16)
前記トップゲート型の電界効果トランジスタに対して、
ゲート電極とゲート絶縁膜の上面を被覆するように形成される、層間絶縁膜を形成する工程をさらに具えている
ことを特徴とする前記付記10〜15のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
(Appendix 16)
For the top gate type field effect transistor,
The method of manufacturing a thin film transistor according to any one of appendices 10 to 15, further comprising a step of forming an interlayer insulating film formed so as to cover an upper surface of the gate electrode and the gate insulating film. Method.

(付記17)
前記第一の導電型は、正孔をキャリアとする導電型であり、
前記第二の導電型は、電子をキャリアとする導電型であり、
構成される、前記トップゲート型の電界効果トランジスタは、N−チャネル型電界効果トランジスタである
ことを特徴とする前記付記10〜16のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
(Appendix 17)
The first conductivity type is a conductivity type using holes as carriers,
The second conductivity type is a conductivity type using electrons as carriers,
The method of manufacturing a thin film transistor according to any one of Supplementary notes 10 to 16, wherein the top gate type field effect transistor configured is an N-channel type field effect transistor.

(付記18)
前記第一の導電型は、電子をキャリアとする導電型であり、
前記第二の導電型は、正孔をキャリアとする導電型であり、
構成される、前記トップゲート型の電界効果トランジスタは、P−チャネル型電界効果トランジスタである
ことを特徴とする前記付記10〜16のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
(Appendix 18)
The first conductivity type is a conductivity type using electrons as carriers,
The second conductivity type is a conductivity type using holes as carriers,
The method of manufacturing a thin film transistor according to any one of Supplementary notes 10 to 16, wherein the top gate type field effect transistor configured is a P-channel type field effect transistor.

(付記19)
絶縁性透明基板上に形成されるトップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタを利用して、駆動される表示装置であって、
該表示装置において、駆動デバイスとして利用される、絶縁性透明基板上に形成されるトップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタは、
前記付記1〜9のいずれか一項に記載する薄膜トランジスタである
ことを特徴とする表示装置。
(Appendix 19)
A display device driven using a top gate type crystalline silicon thin film transistor formed on an insulating transparent substrate,
In the display device, a top gate type crystalline silicon thin film transistor formed on an insulating transparent substrate, which is used as a driving device,
A display device, comprising the thin film transistor according to any one of Supplementary notes 1 to 9.

(付記20)
表示装置を具えてなる電子機器であって、
該電子機器で採用されている、表示装置は、
前記付記19に記載の表示装置である
ことを特徴とする電子機器。
(Appendix 20)
An electronic device comprising a display device,
The display device employed in the electronic device is
20. An electronic device, which is the display device according to appendix 19.

(付記21)
絶縁性透明基板上に形成されるトップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタを利用して、駆動される液晶表示装置であって、
該液晶表示装置は、
前記絶縁性透明基板側から、該液晶表示用のバック・ライト光を入射させる方式を採用しており;
前記バック・ライト光による光照射を受ける、絶縁性透明基板上に形成されるトップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタとして、
前記付記1〜9のいずれか一項に記載する薄膜トランジスタを使用している
ことを特徴とする液晶表示装置。
(Appendix 21)
A liquid crystal display device driven using a top gate type crystalline silicon thin film transistor formed on an insulating transparent substrate,
The liquid crystal display device
Adopts a method in which backlight for liquid crystal display is incident from the insulating transparent substrate side;
As a top gate type crystalline silicon thin film transistor formed on an insulating transparent substrate that receives light irradiation by the backlight light,
A liquid crystal display device using the thin film transistor according to any one of the supplementary notes 1 to 9.

(付記22)
表示機構として、液晶表示装置を採用している電子機器であって、
該電子機器で採用されている、該液晶表示装置は、
前記絶縁性透明基板側から、該液晶表示用のバック・ライト光を入射させる方式を採用しており;
前記液晶表示装置は、前記付記21に記載の液晶表示装置である
ことを特徴とする電子機器。
(Appendix 22)
An electronic device adopting a liquid crystal display device as a display mechanism,
The liquid crystal display device employed in the electronic apparatus is
Adopts a method in which backlight for liquid crystal display is incident from the insulating transparent substrate side;
The electronic apparatus according to claim 21, wherein the liquid crystal display device is the liquid crystal display device according to appendix 21.

(付記23)
前記結晶性シリコン膜は、多結晶シリコン膜である
ことを特徴とする前記付記1〜9のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。
(Appendix 23)
The thin film transistor according to any one of appendices 1 to 9, wherein the crystalline silicon film is a polycrystalline silicon film.

(付記24)
前記結晶性シリコン膜は、多結晶シリコン膜である
ことを特徴とする前記付記10〜18のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
(Appendix 24)
19. The method of manufacturing a thin film transistor according to any one of appendices 10 to 18, wherein the crystalline silicon film is a polycrystalline silicon film.

1 絶縁性透明基板
2 遮光膜
3 下地層
4 結晶性シリコン膜
5 ゲート絶縁膜
6 ゲート電極膜
7 低濃度不純物領域(LDD領域)
8 ソース領域
9 ドレイン領域
10 第1の層間絶縁膜
11 コンタクトホール
12 電極膜
13 画素電極
14 ドレイン線
15 第2の層間絶縁膜
16 ゲート線
21 バックライトユニット
22 アクティブマトリックス基板
23 走査回路
24 データ回路
25 画素
26 液晶層
27 対向基板
28 液晶パネル
29 液晶表示装置
30 筐体
31 携帯電話
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulating transparent substrate 2 Light-shielding film 3 Underlayer 4 Crystalline silicon film 5 Gate insulating film 6 Gate electrode film 7 Low concentration impurity region (LDD region)
8 Source region 9 Drain region 10 First interlayer insulating film 11 Contact hole 12 Electrode film 13 Pixel electrode 14 Drain line 15 Second interlayer insulating film 16 Gate line 21 Backlight unit 22 Active matrix substrate 23 Scan circuit 24 Data circuit 25 Pixel 26 Liquid crystal layer 27 Counter substrate 28 Liquid crystal panel 29 Liquid crystal display device 30 Housing 31 Mobile phone

Claims (4)

透明基板上に形成されるトップゲート型薄膜トランジスタであって、
該薄膜トランジスタにおいては、
前記透明基板上に、
パターン化された遮光膜と、
下地層と、
パターン化された結晶性シリコン膜と、
ゲート絶縁膜と、
パターン化されたゲート電極膜が順次積層されており;
前記パターン化した結晶性シリコン膜は、
前記パターン化したゲート電極膜と重なるチャネル領域と、
前記チャネル領域に接する二つの低濃度不純物領域を有しており;
前記パターン化した遮光膜は、前記チャネル領域と重ならないように配置され、かつ、前記二つの低濃度不純物領域の何れの低濃度不純物領域においても少なくとも一部が重なるように配置されており、
前記パターン化された遮光膜は、
前記パターン化された結晶性シリコン膜の直下に位置しない、第3の領域を有しており、
チャネル領域を挟んで分割されている、前記遮光膜のドレイン側の領域と遮光膜のソース側の領域は、前記遮光膜の第3の領域を介して、電気的に相互接続されている
ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
A top gate type thin film transistor formed on a transparent substrate,
In the thin film transistor,
On the transparent substrate,
A patterned light-shielding film;
An underlayer,
A patterned crystalline silicon film;
A gate insulating film;
Patterned gate electrode films are sequentially stacked;
The patterned crystalline silicon film is
A channel region overlapping the patterned gate electrode film;
Two low-concentration impurity regions in contact with the channel region;
The patterned light-shielding film is disposed so as not to overlap the channel region, and is disposed so that at least a part thereof overlaps in any of the low-concentration impurity regions of the two low-concentration impurity regions,
The patterned light-shielding film is
Having a third region not located directly under the patterned crystalline silicon film;
The region on the drain side of the light shielding film and the region on the source side of the light shielding film, which are divided across the channel region, are electrically connected via the third region of the light shielding film. A thin film transistor.
前記透明基板は、絶縁性透明基板であり;
前記下地層は、光透過性絶縁性材料からなる層であり;
前記パターン化された遮光膜の全面が前記透明基板ならびに下地層により囲まれ、電気的に孤立されている
ことを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
The transparent substrate is an insulating transparent substrate;
The underlayer is a layer made of a light-transmissive insulating material;
2. The thin film transistor according to claim 1 , wherein an entire surface of the patterned light shielding film is surrounded by the transparent substrate and a base layer and is electrically isolated.
透明基板上に形成されるトップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタを利用して、駆動される表示装置であって、
該表示装置において、駆動デバイスとして利用される、透明基板上に形成されるトップゲート型結晶性シリコン薄膜トランジスタは、
請求項1または2に記載する薄膜トランジスタである
ことを特徴とする表示装置。
A display device driven using a top gate type crystalline silicon thin film transistor formed on a transparent substrate,
In the display device, a top gate type crystalline silicon thin film transistor formed on a transparent substrate, which is used as a driving device,
A display device comprising the thin film transistor according to claim 1 .
表示装置を具えてなる電子機器であって、
該電子機器で採用されている、表示装置は、
請求項3に記載の表示装置である
ことを特徴とする電子機器。
An electronic device comprising a display device,
The display device employed in the electronic device is
An electronic apparatus comprising the display device according to claim 3 .
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