JPH02285678A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH02285678A
JPH02285678A JP1108461A JP10846189A JPH02285678A JP H02285678 A JPH02285678 A JP H02285678A JP 1108461 A JP1108461 A JP 1108461A JP 10846189 A JP10846189 A JP 10846189A JP H02285678 A JPH02285678 A JP H02285678A
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JP
Japan
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layer structure
wirings
semiconductor device
silicon film
tft
Prior art date
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Pending
Application number
JP1108461A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Zenichi Akiyama
善一 秋山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02285678A publication Critical patent/JPH02285678A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Shift Register Type Memory (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the generation of the troubles of Al wirings, such as clock signal lines, constant-potential lines and the like in a TFT, a CMOSFET and the like, which is accompanied by an increase in the area of a device, and to obtain the semiconductor device having a high reliability in respect to its wirings by a method wherein transfer clock wirings, which have an antiphase to each other, and constantpotential wirings are formed in such a way that they are partially formed into a two-layer structure. CONSTITUTION:In a semiconductor device, which is constituted using thin film transistors 101 to 103 and 111 to 113 to be formed on an insulating substrate, transfer clock wirings 121' and 122', which have an antiphase to each other, and constant- potential wirings 123' and 124' are formed in such a way that they are partially formed into a two-layer structure. For example, a part shown by crosshatchings is formed into a two-layer structure in a part in the diagram on the clock signal lines 121' and 122' of a CMOS dynamic shift register constituted by a TFT and a part shown by mere hathcings is formed into a one-layer structure consisting of Al only. In that case, the above two-layer structure is deposited simultaneously with a polycrystalline silicon film, which is used as the material for a gate electrode of the TFT, and is constituted of the silicon film having reduced resistance and an Al film 18 deposited on the silicon film.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は石英ガラス等の絶縁基板上に形成されるT F
 ’r−CMO5FETを用いて構成される半導体装置
に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] The present invention relates to a T F formed on an insulating substrate such as quartz glass.
The present invention relates to a semiconductor device configured using an r-CMO5FET.

〔従来技術〕[Prior art]

薄膜トランジスタ(T P T)は高価なシリコン基板
上に形成する半導体素子に比べ、安価なガラス基板上に
形成できるとともに工程数も少なく、プロセスコストも
安価にできる利点を有している。さらに、機能素子と同
−基板に組み込むことにより、いわゆる軽薄短小化が実
現できる。従って、近年、TPTは各種デバイス、特に
センサー駆動用あるいは液晶表示駆動用等の大面積デバ
イスに応用されている。
Thin film transistors (TPTs) have the advantage that they can be formed on inexpensive glass substrates, require fewer steps, and have lower process costs than semiconductor elements formed on expensive silicon substrates. Furthermore, by incorporating the functional elements into the same substrate, it is possible to achieve so-called lightness, thinness, and shortness. Therefore, in recent years, TPT has been applied to various devices, especially large-area devices for driving sensors or liquid crystal displays.

従来のTPTの構成を第2図に示す。このTPTは次の
ようにして作製される。まず、ガラス基板1上に多結晶
シリコン膜の島2を形成したのち、表面を酸化し、ゲー
ト電極となる多結晶シリコン膜4を形成する。次にイオ
ン打ち込み法により、ソフト・ドレイン拡散層5を形成
し、層間絶縁膜6を形成したのちに、コンタクトホール
を開孔し、アルミニウム合金配線7を形成することによ
り得られる。
The configuration of a conventional TPT is shown in FIG. This TPT is manufactured as follows. First, an island 2 of a polycrystalline silicon film is formed on a glass substrate 1, and then the surface is oxidized to form a polycrystalline silicon film 4 that will become a gate electrode. Next, a soft drain diffusion layer 5 is formed by ion implantation, an interlayer insulating film 6 is formed, a contact hole is opened, and an aluminum alloy wiring 7 is formed.

第3図はTPTにより構成したCMOSダイナミックシ
フトレジスタの一例の回路図を示す。
FIG. 3 shows a circuit diagram of an example of a CMOS dynamic shift register constructed using TPT.

第3図は、CMOSダイナミックシフトレジスタの1ビ
ット分の構成を示しており、P型MO3FET 101
,102、N型MO3FET 111.112より成る
クロックドインバーター131及びP型MO5FET1
03、N型MO3FET 113より成るインバーター
132によりシフトレジスタが構成されている。
Figure 3 shows the configuration of 1 bit of a CMOS dynamic shift register, in which P-type MO3FET 101
, 102, a clocked inverter 131 consisting of N-type MO3FET 111 and 112, and P-type MO5FET1.
03, an inverter 132 consisting of an N-type MO3FET 113 constitutes a shift register.

また同図において121,122はそれぞれ、互いに逆
位相の転送りロック信号を与えるクロック端子であり、
123,124はそれぞれ正電源端子、負電源端子であ
る。第3図に示すように、TPTは機能素子と同一に組
み込まれることにより、大面積比が進み、それにつれて
第3図におけるシフトレジスタ中のAΩ配線121’ 
Further, in the same figure, 121 and 122 are clock terminals that provide transfer lock signals with opposite phases to each other,
123 and 124 are a positive power supply terminal and a negative power supply terminal, respectively. As shown in FIG. 3, by incorporating the TPT in the same manner as the functional element, the area ratio increases, and as a result, the AΩ wiring 121' in the shift register in FIG.
.

122’ 、123’ 、124’ (すなわちクロッ
ク信号ライン、定電位ライン)の長さは、ガラス基板の
長さにほぼ等しい長さになってきている。
The lengths of 122', 123', and 124' (that is, clock signal lines and constant potential lines) are becoming approximately equal to the length of the glass substrate.

般にAQ、配線に生ずる故障にはエレクトロマイグレー
ション故障、ストレスマイグレーション故障があり、こ
れらの発生は膜中の欠陥に依存するため、前述のように
大面積デバイス化に伴うAΩ配線長の増大により、故障
発生の確立が増大する。さらに、ストレスマイグレーシ
ョン故障に関しては、外部から加わる圧力は基板サイズ
が大きくなることにより一層厳しい状態におかれること
になる。
In general, failures that occur in AQ and wiring include electromigration failure and stress migration failure, and their occurrence depends on defects in the film. The probability of a failure occurring increases. Furthermore, with regard to stress migration failure, the pressure applied from the outside becomes more severe as the substrate size increases.

一方、特開昭61−35564号公報では、TFT部の
AQ配線部を2層構造とした発明が開示されているが、
本発明で意図するようなTPTを用いたCMO5FET
におけるクロック配線及び定電位配線等について、大面
積化に伴う前記の故障を回避するような提案は全く見ら
れない。
On the other hand, JP-A-61-35564 discloses an invention in which the AQ wiring section of the TFT section has a two-layer structure.
CMO5FET using TPT as contemplated by the present invention
Regarding clock wiring, constant potential wiring, etc., there have been no proposals to avoid the above-mentioned failures caused by increasing the area.

〔目  的〕〔the purpose〕

本発明は大面積化に伴うT F T−CMO5FET等
におけるクロック信号ライン及び定電位ライン等のAQ
配線の故障を防止し、配線に関してより高信頼性の半導
体装置を提供することを目的とする。
The present invention improves the AQ of clock signal lines and constant potential lines in TFT-CMO5FETs etc. due to the increase in area.
The purpose of this invention is to prevent wiring failures and provide a semiconductor device with higher wiring reliability.

〔構  成〕〔composition〕

本発明は絶縁基板上に形成されるTPTを用いて構成さ
れる半導体装置において、互いに、逆位相の転送りロッ
ク配線及び定電位配線が部分的に2層構造となっている
ことを特徴とするものである。
The present invention is a semiconductor device formed using TPT formed on an insulating substrate, characterized in that transfer lock wiring and constant potential wiring, which are in opposite phases to each other, partially have a two-layer structure. It is something.

第1図は本発明に係る半導体装置における第3図に示し
たCMOSダイナミックシフトレジスタの丸印部分の拡
大図であり、第1図において、交差ハツチングで示した
部分が2層構造で形成され、単なるハツチングで示した
部分がAQのみの1層構造で形成されてなる。
FIG. 1 is an enlarged view of the circled portion of the CMOS dynamic shift register shown in FIG. 3 in the semiconductor device according to the present invention. The portion indicated by simple hatching is formed of a single layer structure of only AQ.

なお、図中の14は多結晶シリコン膜、121’ 。Note that 14 in the figure is a polycrystalline silicon film 121'.

122′はクロック信号ラインを示す。122' indicates a clock signal line.

なお、従来の半導体装置における第3図に示したCMO
Sダイナミックシフトレジスタの丸印部分の拡大図を第
4図に示す。この第1図の本発明デバイスと第4図の従
来デバイスとを第5図に示すストレス条件で配線の故障
に至る時間を比較したところ、第1図のデバイスでは第
4図のデバイスの故障時間の10倍の長寿命を示した。
Note that the CMO shown in FIG. 3 in a conventional semiconductor device
FIG. 4 shows an enlarged view of the circled portion of the S dynamic shift register. When the device of the present invention shown in FIG. 1 and the conventional device shown in FIG. 4 were compared under the stress conditions shown in FIG. It showed a lifespan 10 times longer than that of the previous one.

第1図に示したデバイスの作製方法の一例を第6図のフ
ローシートを参照して以下に説明する。
An example of a method for manufacturing the device shown in FIG. 1 will be described below with reference to the flow sheet shown in FIG.

表面を十分に研磨した透明石英ガラス11を十分に洗浄
した後、活性層となるシリコン膜12を減圧CVD法に
より2000人の膜厚に堆積し、島状にフォトリソグラ
フィー・エツチングする。この島状多結晶シリコン膜上
にドライ熱酸化を1000℃で行い、ゲート絶縁膜とな
る熱酸化膜13を形成する(第6図(a))。
After thoroughly cleaning the transparent quartz glass 11 whose surface has been sufficiently polished, a silicon film 12 serving as an active layer is deposited to a thickness of 2000 nm by low-pressure CVD, and photolithographically etched into an island shape. Dry thermal oxidation is performed on this island-shaped polycrystalline silicon film at 1000° C. to form a thermal oxide film 13 that will become a gate insulating film (FIG. 6(a)).

次いで、ゲート電極材料として、多結晶シリコン膜14
を減圧CVD法により堆積させて、電極として作用させ
るために抵抗を低くする。
Next, a polycrystalline silicon film 14 is used as a gate electrode material.
is deposited by low pressure CVD to reduce the resistance so that it can act as an electrode.

この低抵抗化は、拡散剤を含む膜を堆積させ、熱拡散に
より低抵抗することも可能であるし、またはイオン打ち
込み法でも良い。その後、フォトリソグラフィー・エツ
チングによりパターニングする。この際、AΩ配線パタ
ーン中のクロック信号ライン及び定電位ラインに相当す
る部位にもこの多結晶シリコン膜14′を残す(第6図
(b) (c))。
This reduction in resistance can be achieved by depositing a film containing a diffusing agent and by thermal diffusion, or by ion implantation. After that, patterning is performed by photolithography and etching. At this time, this polycrystalline silicon film 14' is also left in the portions corresponding to the clock signal line and the constant potential line in the AΩ wiring pattern (FIGS. 6(b) and 6(c)).

イオン打ち込み法によりソース・ドレイン領域15を形
成し、層間絶縁膜16としてリンド−プシリカガラス又
はノンドープシリカガラス、ボロンドープシリカガラス
を減圧CVD法により堆積し、先のイオン打ち込み法に
よって打ち込まれたイオンを活性化するため、900℃
でアニールを行う。またこの熱履歴により、先に述べた
層間絶縁膜16はデンシファイし、さらに表面状態が平
坦化する(第6図(d))。 次にソース・ドレイン領
域及びゲート部とコンタクトを取るためにコンタクトホ
ール17をフォトリソグラフィー・エツチングにより開
孔する。この際、クロック信号ライン及び定電位ライン
に相当する箇所で、多結晶シリコン膜を残しておいたが
、この部分はAflとコンタクトを取るために上部の層
間絶縁膜17′を、コンタクトホール開孔と同時にエツ
チング除却する(第6図(e))。
Source/drain regions 15 are formed by the ion implantation method, and phosphorus-doped silica glass, non-doped silica glass, or boron-doped silica glass is deposited as the interlayer insulating film 16 by the low-pressure CVD method, and the ions implanted by the previous ion implantation method are activated. 900℃ to
Perform annealing. Also, due to this thermal history, the interlayer insulating film 16 described above is densified and the surface state is further flattened (FIG. 6(d)). Next, a contact hole 17 is formed by photolithography and etching to make contact with the source/drain region and the gate portion. At this time, the polycrystalline silicon film was left in places corresponding to the clock signal line and the constant potential line, but in order to make contact with Afl, the upper interlayer insulating film 17' was cut into contact holes. At the same time, etching is removed (Fig. 6(e)).

最後にAQ又は又はAl1−1wt%si合金18をス
パッタリング法により堆積しフォトリソグラフィー・エ
ツチングにより形成する。かくしてクロック信号ライン
及び定電位ラインを2層構造にすることができる。2層
構造中、第1層目が低抵抗多結晶シリコン層で、第2層
目がA、 flである(第6図(f))。
Finally, AQ or Al1-1wt% Si alloy 18 is deposited by sputtering and formed by photolithography and etching. In this way, the clock signal line and the constant potential line can have a two-layer structure. In the two-layer structure, the first layer is a low-resistance polycrystalline silicon layer, and the second layer is A, fl (FIG. 6(f)).

このような作製方法によれば、新たに多結晶シリコン膜
の堆積やフォトリソグラフィー・エツチング工程を増す
必要がなく、簡単な工程でコストアップにはならない。
According to such a manufacturing method, there is no need to newly deposit a polycrystalline silicon film or add a photolithography/etching process, and the process is simple and does not result in an increase in cost.

〔効  果〕〔effect〕

以上説明したように本発明によれば、石英ガラス等の絶
縁基板上に形成されるTFT−CMσ5FETを用いて
構成される半導体装置のクロック配線及び定電位配線が
部分的に2層構造とされているため、エレクトロマイグ
レーション及びストレスマイグレーションに対する耐性
が向上し、大面積デバイス化した場合にも信頼性の高い
半導体装置が得られる。
As explained above, according to the present invention, the clock wiring and constant potential wiring of a semiconductor device configured using TFT-CMσ5FET formed on an insulating substrate such as quartz glass have a partially two-layer structure. Therefore, resistance to electromigration and stress migration is improved, and a highly reliable semiconductor device can be obtained even when a large-area device is manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る半導体装置のクロック配線部分の
拡大説明図である。 第2図は従来の半導体装置の断面図である。 第3図はTPTにより構成したCMOSダイナミックシ
フトレジスタの一例の回路図である。 第4図は従来装置におけるクロック配線部分の拡大説明
図である。 第5図は半導体装置の故障時間を測定するのに用いた加
速試験手段を示す説明図である。 第6図は本発明に係る半導体装置を作製する工程を示す
フローシートである。 11・・・透明石英ガラス 12・・・多結晶シリコン
膜13・・・熱酸化膜    14・・・多結晶シリコ
ン膜15・・・ソース・ドレイン領域 16・・・層間絶縁膜   17・・・コンタクトホー
ル18・・・AQ配線 121.121’ 、122,122’・・・クロック
信号ライン123.123’ 、124,124’・・
・定電位ライン区区2層構造個所 囮] 1層AIのみ個所
FIG. 1 is an enlarged explanatory diagram of a clock wiring portion of a semiconductor device according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a conventional semiconductor device. FIG. 3 is a circuit diagram of an example of a CMOS dynamic shift register constructed using TPT. FIG. 4 is an enlarged explanatory diagram of a clock wiring portion in a conventional device. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an accelerated test means used to measure the failure time of a semiconductor device. FIG. 6 is a flow sheet showing steps for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. 11... Transparent quartz glass 12... Polycrystalline silicon film 13... Thermal oxide film 14... Polycrystalline silicon film 15... Source/drain region 16... Interlayer insulating film 17... Contact Hall 18...AQ wiring 121, 121', 122, 122'...Clock signal line 123, 123', 124, 124'...
・Constant potential line section 2-layer structure decoy] 1-layer AI only location

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、絶縁基板上に形成される薄膜トランジスタを用いて
構成される半導体装置において、互いに逆位相の転送り
ロック配線及び定電位配線が部分的に2層構造となって
いることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device configured using thin film transistors formed on an insulating substrate, characterized in that transfer lock wiring and constant potential wiring that are in opposite phases to each other partially have a two-layer structure. .
JP1108461A 1989-04-27 1989-04-27 Semiconductor device Pending JPH02285678A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1108461A JPH02285678A (en) 1989-04-27 1989-04-27 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

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JP1108461A JPH02285678A (en) 1989-04-27 1989-04-27 Semiconductor device

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JP (1) JPH02285678A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6118505A (en) * 1997-01-21 2000-09-12 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device having color organic film as the interlayer insulator
US6229511B1 (en) 1997-01-24 2001-05-08 Sharp Kabushiki Kaisha Active matrix substrate and method for fabricating the same
US6846703B2 (en) * 1998-03-02 2005-01-25 Seiko Epson Corporation Three-dimensional device
JP2013231977A (en) * 2013-06-04 2013-11-14 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Display device

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