JPH0225037A - Silicon thin film transistor and its manufacture - Google Patents
Silicon thin film transistor and its manufactureInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、アクティブマトリクス型液晶表示器等に利用
されるシリコン薄膜トランジスタおよびその製造方法に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a silicon thin film transistor used in active matrix liquid crystal displays and the like, and a method for manufacturing the same.
[従来の技術]
第2図は従来のシリコン薄膜トランジスタの製造方法を
示した工程断面図である。[Prior Art] FIG. 2 is a process cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a silicon thin film transistor.
以下、同図(a)〜(c)を用いて製造方法の説明を行
う。The manufacturing method will be explained below using FIGS.
(a)ゲート電極2が形成された絶縁性基板1上に、窒
化シリコンを用いたゲート絶縁層3、非晶質シリコンを
用いたシリコン層4a、窒化シリコンを用いた保護絶縁
層5を順次形成し、上記保護絶縁層5の一部をエツチン
グして上記シリコン層4aを露出させ、上記ゲート電極
2の端部とオーバーラツプする一対のコンタクト部6を
形成する。(a) On the insulating substrate 1 on which the gate electrode 2 is formed, a gate insulating layer 3 using silicon nitride, a silicon layer 4a using amorphous silicon, and a protective insulating layer 5 using silicon nitride are sequentially formed. Then, a portion of the protective insulating layer 5 is etched to expose the silicon layer 4a, and a pair of contact portions 6 overlapping with the ends of the gate electrode 2 are formed.
(b)不純物として例えばリンを適量含んだ不純物シリ
コン層8を形成する。(b) An impurity silicon layer 8 containing an appropriate amount of, for example, phosphorus as an impurity is formed.
(C)上記不純物シリコン層8の一部をエツチングして
、この不純物シリコン層8を上記一対のコンタクト部6
を含むソースおよびドレイン電極の形状に形成する。(C) Part of the impurity silicon layer 8 is etched, and this impurity silicon layer 8 is attached to the pair of contact portions 6.
The source and drain electrodes are formed in the shape of the source and drain electrodes.
上記製造方法により、同図(c)に示されるようなシリ
コン薄膜トランジスタを形成していた。By the above manufacturing method, a silicon thin film transistor as shown in FIG. 2(c) was formed.
[解決しようとする課ml
上記製造を有するシリコン薄膜トランジスタでは、ゲー
ト電極2の端部付近に形成されたゲート絶縁層3あるい
はシリコン層4aに応力が集中し、この部分でクラック
が発生し易い。このクラックがゲート電極2まで達する
と、同図(b)の工程で不純物シリコン層8を形成する
ときに、この不純物シリコン層8がゲート電極2まで到
達し、完成したトランジスタのゲート電極2と、ソース
およびドレイン電極となる不純物シリコン層8が導通す
るという問題が生じる。仮に上記クラックがゲート電極
2まで達することがなくても、通常ゲート絶縁層3と保
護絶縁層5とは同種類の物質で形成されることが多いた
め、同図(A)の工程で保護絶縁層5をエツチングする
ときに、シリコン層4aのクラックを通して同時にゲー
ト絶縁層3がエツチングされ、上記と同様に空孔がゲー
ト電極2まで到達し、やはりゲート電極2と不純物シリ
コン層6とが導通ずるという問題が生じる。[Issue to be solved ml] In the silicon thin film transistor manufactured as described above, stress is concentrated on the gate insulating layer 3 or the silicon layer 4a formed near the end of the gate electrode 2, and cracks are likely to occur in this portion. When this crack reaches the gate electrode 2, when forming the impurity silicon layer 8 in the step shown in FIG. A problem arises in that the impurity silicon layer 8 serving as the source and drain electrodes becomes conductive. Even if the crack does not reach the gate electrode 2, the gate insulating layer 3 and the protective insulating layer 5 are usually formed of the same kind of material, so the protective insulating layer is removed in the process shown in FIG. When etching the layer 5, the gate insulating layer 3 is simultaneously etched through the cracks in the silicon layer 4a, and the holes reach the gate electrode 2 in the same way as above, and the gate electrode 2 and the impurity silicon layer 6 are also electrically connected. A problem arises.
本発明は上記従来の課題に対してなされたものであり、
ゲート電極と不純物シリコン層とが導通しないようなシ
リコン薄膜トランジスタおよびその製造方法を提供する
ことを目的としている。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems,
It is an object of the present invention to provide a silicon thin film transistor in which conduction between a gate electrode and an impurity silicon layer is not established, and a method for manufacturing the same.
[課題を解決するための手段]
本発明は、絶縁性基板上に形成されたゲート電極と、こ
のゲート電極が形成された上記絶縁性基板上に形成され
たゲート絶縁層と、このゲート絶縁層上に形成された第
1のシリコン層と、この第1のシリコン層上の上記ゲー
ト電極の端部とオーバーラツプする一対のコンタクト部
を除いて、上記第1のシリコン層上に形成された保護絶
縁層と、ソースおよびドレイン電極の形状を有し、上記
−対のフンタクト部上で上記第1のシリコン層と接する
一対の第2のシリコン層と、上記一対の第2のシリコン
層上に形成された一対の不純物シリコン層とを有するこ
とを特徴とする薄膜トランジスタにより上記目的を達成
するものである。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a gate electrode formed on an insulating substrate, a gate insulating layer formed on the insulating substrate on which this gate electrode is formed, and this gate insulating layer. A protective insulation layer formed on the first silicon layer except for a first silicon layer formed on the first silicon layer and a pair of contact portions overlapping the ends of the gate electrode on the first silicon layer. a pair of second silicon layers having the shapes of source and drain electrodes and in contact with the first silicon layer on the pair of contact portions; and a pair of second silicon layers formed on the pair of second silicon layers. The above object is achieved by a thin film transistor characterized by having a pair of impurity silicon layers.
また上記シリコン薄膜トランジスタは、ゲート電極が形
成された絶縁性基板上に、ゲート絶縁層、第1のシリコ
ン層および保護絶縁層を順次形成し、上記保護絶縁層の
一部を除去して上記第1のシリコン層を露出させ、上記
ゲート電極の端部とオバーラップする一対のコンタクト
部を形成する工程と、第2のシリコン層および不純物シ
リコン層を順次形成する工程と、上記第2のシリコン層
および不純物シリコン層の一部を除去して、上記第2の
シリコン層および不純物シリコン層を、上記一対のコン
タクト部を含むソースおよびドレイン電極の形状に形成
する工程とを有して製造することが好ましい。Further, in the silicon thin film transistor, a gate insulating layer, a first silicon layer, and a protective insulating layer are sequentially formed on an insulating substrate on which a gate electrode is formed, and a part of the protective insulating layer is removed to form the first silicon thin film transistor. a step of exposing the silicon layer and forming a pair of contact portions overlapping the end portions of the gate electrode; a step of sequentially forming a second silicon layer and an impurity silicon layer; and a step of sequentially forming a second silicon layer and an impurity silicon layer. Preferably, the manufacturing method includes a step of removing a portion of the silicon layer and forming the second silicon layer and the impurity silicon layer in the shape of the source and drain electrodes including the pair of contact portions.
さらに上記製造方法において、上記第2のシリコン層と
不純物シリコン層とは真空状態のまま連続的に形成する
ことが好ましい。Further, in the above manufacturing method, it is preferable that the second silicon layer and the impurity silicon layer are formed continuously in a vacuum state.
[実施例]
以下図面に基いて、本発明における一実施例の説明を行
う。[Example] An example of the present invention will be described below based on the drawings.
第1図において、1は絶縁性基板、2はゲート電極、3
は窒化シリコンを用いたゲート絶縁層、4は非晶質シリ
コンを用いた第1のシリコン層、5は窒化シリコンを用
いた保護絶縁層、6はコンタクト部、7は非晶質シリコ
ンを用いた第2のシリコン層、8は非晶質シリコンにリ
ンをドーピングしたn型シリコン層である。In FIG. 1, 1 is an insulating substrate, 2 is a gate electrode, and 3 is an insulating substrate.
is a gate insulating layer made of silicon nitride, 4 is a first silicon layer made of amorphous silicon, 5 is a protective insulating layer made of silicon nitride, 6 is a contact portion, and 7 is made of amorphous silicon. The second silicon layer 8 is an n-type silicon layer made of amorphous silicon doped with phosphorus.
以下、同図(a)〜(c)を用いて製造工程の説明を行
う。The manufacturing process will be explained below using FIGS.
(a)ゲート電極2が形成された絶縁性基板1上に、窒
化シリコンを用いたゲート絶縁層3、非晶質シリコンを
用いた第1のシリコン層(膜厚30nm)4、窒化シリ
コンを用いた保護絶縁層5を形成し、上記保護絶縁層5
の一部を除去して第1のシリコン層4を露出させ一対の
コンタクト部6を形成する。(a) On an insulating substrate 1 on which a gate electrode 2 is formed, a gate insulating layer 3 made of silicon nitride, a first silicon layer (thickness 30 nm) 4 made of amorphous silicon, and a layer made of silicon nitride are formed. A protective insulating layer 5 is formed, and the protective insulating layer 5 is
A portion of the first silicon layer 4 is removed to expose the first silicon layer 4 and form a pair of contact portions 6.
(b)非晶質シリコンを用いた第2のシリコン層(膜厚
100100nおよび非晶質シリコンにリンをドーピン
グしたn型シリコン層(膜厚30nm)8を順次形成す
る。このとき上記第2のシリコン層7とn型2932層
8は、両者の界面特性の劣化が生じないように真空状態
のまま連続的に形成することが好ましい。(b) A second silicon layer (thickness 100100 nm) using amorphous silicon and an n-type silicon layer (thickness 30 nm) 8 made of amorphous silicon doped with phosphorus are formed in sequence. It is preferable that the silicon layer 7 and the n-type 2932 layer 8 are formed continuously in a vacuum state so as not to cause deterioration of the interface characteristics between the two.
(C)上記第2のシリコン層7およびn型2932層8
の一部を除去して、上記第2のシリコン層7およびn型
2932層8を上記一対のコンタクト6を含むソースお
よびドレイン電極の形状に形成する。上記コンタクト部
とは、上記ソースおよびドレイン電極の形状に形成され
た第2のシリコン層7と、第1のシリコン層4との接続
箇所のことをいう。(C) Second silicon layer 7 and n-type 2932 layer 8
The second silicon layer 7 and the n-type 2932 layer 8 are formed in the shape of source and drain electrodes including the pair of contacts 6. The contact portion refers to a connection point between the second silicon layer 7 formed in the shape of the source and drain electrodes and the first silicon layer 4.
上記製造方法により同図(c)に示すようなシリコン薄
膜トランジスタが得られる。By the above manufacturing method, a silicon thin film transistor as shown in FIG. 3(c) can be obtained.
なお、上記第1のシリコン層4、第2のシリコン層7、
n型2932層8の形成温度および膜厚は以下のように
することが好ましい。Note that the first silicon layer 4, the second silicon layer 7,
The formation temperature and film thickness of the n-type 2932 layer 8 are preferably set as follows.
第1のシリコン層
20〜30nm、350〜600” C第2のシリコン
層
50nm以上 250〜3006C
n型シリコン層
20〜50 nm、 200〜300°C上記シリコ
ン薄膜トランジスタでは、クラック等により、ゲート電
極2からコンタクト部6に達する空孔が生じていても、
第2のシリコン層7を介してn型2932層8が形成さ
れるため、従来のようにゲート電極2とn型2932層
8が導通することはない。しかも第2のシリコン層7を
形成するときに空孔を埋めることも可能である。First silicon layer 20-30 nm, 350-600"C Second silicon layer 50 nm or more 250-3006C N-type silicon layer 20-50 nm, 200-300°C In the silicon thin film transistor described above, the gate electrode 2 Even if there are holes that reach the contact part 6 from
Since the n-type 2932 layer 8 is formed via the second silicon layer 7, the gate electrode 2 and the n-type 2932 layer 8 are not electrically connected as in the conventional case. Moreover, it is also possible to fill the holes when forming the second silicon layer 7.
また第2のシリコン層7の膜厚を厚くすれば、ゲート電
極2とソースおよびドレイン電極を形成するn型293
2層8との絶縁耐圧を増やすことができる。Furthermore, if the thickness of the second silicon layer 7 is increased, the n-type 293 forming the gate electrode 2 and the source and drain electrodes can be formed.
The dielectric strength with respect to the second layer 8 can be increased.
さらに、第2のシリコン層7とn型2932層8を真空
状態のまま連続的に形成したものでは、両者間の界面特
性が劣化しないため、良好なトランジスタ特性を得るこ
とができる。Further, when the second silicon layer 7 and the n-type 2932 layer 8 are formed continuously in a vacuum state, the interface characteristics between them do not deteriorate, so that good transistor characteristics can be obtained.
なお、第1のシリコン層4、第2のシリコン層7、およ
びn型2932層8は非晶質シリコンに限ることはなく
、ポリシリコン等を用いてもよい。Note that the first silicon layer 4, the second silicon layer 7, and the n-type 2932 layer 8 are not limited to amorphous silicon, and polysilicon or the like may be used.
[発明の効果コ
本発明によれば、ゲート電極からコンタクト部に達する
空孔が生じてもゲート電極とn型シリコン層とが導通す
ることはなく、シかも第2のシリコン層により上記空孔
を埋めることが可能となり、歩留りが大幅に向上する。[Effects of the Invention] According to the present invention, even if a hole is generated that reaches the contact portion from the gate electrode, the gate electrode and the n-type silicon layer will not be electrically connected to each other, and the second silicon layer may eliminate the hole. This makes it possible to fill in the gaps, significantly improving yield.
また第2のシリコン層の膜厚を厚くすれば、ゲート電極
とソースおよびドレイン電極間の絶縁耐圧を向上させる
ことができる。Further, by increasing the thickness of the second silicon layer, it is possible to improve the dielectric strength between the gate electrode and the source and drain electrodes.
さらに、第2のシリコン層とn型シリコン層を真空状態
のまま連続的に形成したものでは良好なトランジスタ特
性を得ることができる。Furthermore, good transistor characteristics can be obtained by continuously forming the second silicon layer and the n-type silicon layer in a vacuum state.
第1図は本発明におけるシリコン薄膜トランジスタの一
実施例を示した製造工程断面図、第2図は従来のシリコ
ン薄膜トランジスタの製造工程断面図である。
1・・・絶縁性基板
2・・・ゲート電極
3・・・ゲート絶縁層
4・・・第1のシリコン層
5・・・保護絶縁層
6・・・コンタクト部
7・・・第2のシリコン層
8・・・n型シリコン層FIG. 1 is a sectional view showing the manufacturing process of an embodiment of a silicon thin film transistor according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing the manufacturing process of a conventional silicon thin film transistor. 1... Insulating substrate 2... Gate electrode 3... Gate insulating layer 4... First silicon layer 5... Protective insulating layer 6... Contact portion 7... Second silicon Layer 8...n-type silicon layer
Claims (3)
ート電極が形成された上記絶縁性基板上に形成されたゲ
ート絶縁層と、 このゲート絶縁層上に形成された第1のシリコン層と、 この第1のシリコン層上の上記ゲート電極の端部とオー
バーラップする一対のコンタクト部を除いて、上記第1
のシリコン層上に形成された保護絶縁層と、 ソースおよびドレイン電極の形状を有し、上記一対のコ
ンタクト部上で上記第1のシリコン層と接する一対の第
2のシリコン層と、 上記一対の第2のシリコン層上に形成された一対の不純
物シリコン層 とを有することを特徴とする薄膜トランジスタ。(1) A gate electrode formed on an insulating substrate, a gate insulating layer formed on the insulating substrate on which this gate electrode was formed, and a first silicon layer formed on this gate insulating layer. and, except for a pair of contact portions overlapping the ends of the gate electrode on the first silicon layer,
a protective insulating layer formed on the silicon layer; a pair of second silicon layers having the shape of source and drain electrodes and in contact with the first silicon layer on the pair of contact portions; A thin film transistor comprising a pair of impurity silicon layers formed on a second silicon layer.
絶縁層、第1のシリコン層および保護絶縁層を順次形成
し、上記保護絶縁層の一部を除去して上記第1のシリコ
ン層を露出させ、上記ゲート電極の端部とオーバーラッ
プする一対のコンタクト部を形成する工程と、 第2のシリコン層および不純物シリコン層を順次形成す
る工程と、 上記第2のシリコン層および不純物シリコン層の一部を
除去して、上記第2のシリコン層および不純物シリコン
層を、上記一対のコンタクト部を含むソースおよびドレ
イン電極の形状に形成する工程 とを有することを特徴とする請求項1記載のシリコン薄
膜トランジスタの製造方法。(2) A gate insulating layer, a first silicon layer, and a protective insulating layer are sequentially formed on the insulating substrate on which the gate electrode is formed, and a part of the protective insulating layer is removed to form the first silicon layer. forming a pair of contact portions overlapping with the end portions of the gate electrode; sequentially forming a second silicon layer and an impurity silicon layer; and forming the second silicon layer and the impurity silicon layer. 2. The step of forming the second silicon layer and the impurity silicon layer in the shape of source and drain electrodes including the pair of contact portions by removing a portion of the silicon layer. Method for manufacturing silicon thin film transistors.
空状態のまま連続的に形成することを特徴とする請求項
2記載のシリコン薄膜トランジスタの製造方法。(3) The method of manufacturing a silicon thin film transistor according to claim 2, wherein the second silicon layer and the impurity silicon layer are formed continuously in a vacuum state.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1988
- 1988-07-13 JP JP63174436A patent/JPH0646640B2/en not_active Expired - Fee Related
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