JPH04315441A - Manufacture of thin-film transistor - Google Patents

Manufacture of thin-film transistor

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Publication number
JPH04315441A
JPH04315441A JP8216591A JP8216591A JPH04315441A JP H04315441 A JPH04315441 A JP H04315441A JP 8216591 A JP8216591 A JP 8216591A JP 8216591 A JP8216591 A JP 8216591A JP H04315441 A JPH04315441 A JP H04315441A
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JP
Japan
Prior art keywords
impurity
semiconductor layer
source
thin film
impurity concentration
Prior art date
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Pending
Application number
JP8216591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Nakamura
健一 中村
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH04315441A publication Critical patent/JPH04315441A/en
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  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide good transistor characteristics even if active layers are formed as thin as tens of nanometers in a thin-film polysilicon planar transistor for switching devices or peripheral devices of a liquid crystal display. CONSTITUTION:Sources (4a and 4b) of impurity diffusion are selectively formed on a glass substrate, and a semiconductor layer on the substrate is annealed for crystallization. The impurity is diffused from the sources into the semiconductor layer on the substrate to form source and drain regions 8a and 8b (lightly doped source/drain region in the case of LDD TFT). On the other hand, that region of the semiconductor layer, above which no diffusion source exists, is crystallized to form an undoped active layer 7. According to this method, source and drain regions with uniform impurity concentration even in a semiconductor layer that is as thin as tens of nanometers. As a result, it is possible to provide a polysilicon thin-film transistor (or LDD TFT) having uniform characteristics.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子等に用い
られる薄膜トランジスタの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing thin film transistors used in liquid crystal display devices and the like.

【0002】0002

【従来の技術】多結晶シリコン薄膜トランジスタはアモ
ルファスシリコン薄膜トランジスタに比べ移動度が高い
ため、液晶表示素子の周辺回路デバイスとして研究開発
されている。
2. Description of the Related Art Polycrystalline silicon thin film transistors have higher mobility than amorphous silicon thin film transistors and are therefore being researched and developed as peripheral circuit devices for liquid crystal display elements.

【0003】この多結晶シリコン薄膜トランジスタを高
性能化する方法として、半導体層を数十ナノメートルま
で薄膜化する方法が提案されている。
As a method for improving the performance of this polycrystalline silicon thin film transistor, a method has been proposed in which the thickness of the semiconductor layer is reduced to several tens of nanometers.

【0004】図3を参照して、プレーナ型の薄膜トラン
ジスタの製造方法について説明する。まず図3(a)に
示すように、ガラス基板1上に厚さ数十ナノメートルの
シリコン薄膜を形成した後レーザアニール法により結晶
化を行い、島状構造の半導体層5bを形成する。次に図
3(b)に示すように、二酸化シリコン薄膜およびアル
ミニウム薄膜を形成し、パターニングすることにより、
ゲート酸化膜9及びゲート電極10を形成する。そして
図3(c)に示すように、基板全面にリンイオン3を注
入した後アニールを行い、ソース・ドレイン領域8a,
8bを形成する。ここでソース・ドレイン領域なる語は
ソース領域とドレイン領域の総称として用いた。さらに
、図示しない保護膜、電極の形成を行う。また、多結晶
シリコン薄膜トランジスタは、漏れ電流が大きいという
欠点があり、これは液晶表示素子のスイッチング素子や
周辺回路用素子として用いる際に問題となる。
A method for manufacturing a planar thin film transistor will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 3A, a silicon thin film with a thickness of several tens of nanometers is formed on a glass substrate 1, and then crystallized by a laser annealing method to form a semiconductor layer 5b having an island-like structure. Next, as shown in FIG. 3(b), by forming and patterning a silicon dioxide thin film and an aluminum thin film,
A gate oxide film 9 and a gate electrode 10 are formed. Then, as shown in FIG. 3(c), after implanting phosphorus ions 3 into the entire surface of the substrate, annealing is performed, and the source/drain regions 8a,
Form 8b. Here, the term source/drain region is used as a general term for the source region and the drain region. Furthermore, a protective film and electrodes (not shown) are formed. Furthermore, polycrystalline silicon thin film transistors have the disadvantage of large leakage current, which poses a problem when used as switching elements of liquid crystal display elements or peripheral circuit elements.

【0005】この多結晶シリコン薄膜トランジスタの漏
れ電流を低減する手段として、活性層とソース・ドレイ
ン電極の間に半導体の伝導型がソース・ドレイン領域と
等しく不純物濃度がソース・ドレイ領域よりも低い半導
体層を設けるライトリードープトドレイン(LDD)構
造が提案されている。
As a means of reducing leakage current of this polycrystalline silicon thin film transistor, a semiconductor layer is formed between the active layer and the source/drain electrodes, and the conductivity type of the semiconductor is the same as that of the source/drain region, and the impurity concentration is lower than that of the source/drain region. A lightly doped drain (LDD) structure has been proposed.

【0006】図4を参照してLDD構造薄膜トランジス
タの製造方法について説明する。まず図4(a)に示す
ように、ガラス基板1上に多結晶シリコン膜からなる高
不純物濃度ソース・ドレイン電極11a,11bを形成
する。次に図4(b)に示すように厚さ数十ナノメート
ルのシリコン薄膜15を形成した後エキシマレーザ光1
3を照射して結晶化を行い、島状構造にパターニングす
る。次に図4(c)に示すように、二酸化シリコン薄膜
およびアルミニウム薄膜を形成し、パターニングして、
ゲート酸化膜9及びゲート電極10を形成する。そして
図4(d)に示すように、基板全面にリンイオン3を低
濃度に注入した後アニールを行い、低不純物濃度ソース
・ドレイン領域14a,14bを形成する。さらに、図
示しない保護膜、電極の形成を行う。
A method for manufacturing an LDD structure thin film transistor will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 4A, high impurity concentration source/drain electrodes 11a and 11b made of polycrystalline silicon films are formed on a glass substrate 1. Next, as shown in FIG. 4(b), after forming a silicon thin film 15 with a thickness of several tens of nanometers, excimer laser light 1
3 to perform crystallization and pattern it into an island-like structure. Next, as shown in FIG. 4(c), a silicon dioxide thin film and an aluminum thin film are formed and patterned.
A gate oxide film 9 and a gate electrode 10 are formed. Then, as shown in FIG. 4D, phosphorus ions 3 are implanted into the entire surface of the substrate at a low concentration, and then annealing is performed to form low impurity concentration source/drain regions 14a and 14b. Furthermore, a protective film and electrodes (not shown) are formed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前述したようにトラン
ジスタ特性を向上させるために半導体層を数十ナノメー
トル程度に薄膜化することが望ましいが、数十ナノメー
トル程度のシリコン薄膜に不純物イオンを注入するため
には、低エネルギーで注入を行わなければならない。し
かし、低エネルギーでハイドーズの注入はチャージアッ
プ等の問題が生じ困難である。絶縁性基板上ではこれら
の問題が顕著になり、トランジスタ特性が不均一になる
という問題がある。特にLDDトランジスタでは低不純
物濃度ソース・ドレイン領域をイオン注入で形成するの
でこれらの問題が顕著になり、トランジスタ特性がより
一層不均一になるという問題が生じる。
[Problems to be Solved by the Invention] As mentioned above, in order to improve transistor characteristics, it is desirable to thin the semiconductor layer to about several tens of nanometers, but it is necessary to implant impurity ions into a silicon thin film of about several tens of nanometers. In order to achieve this, the implantation must be performed at low energy. However, low-energy, high-dose implantation is difficult because of problems such as charge-up. These problems become more noticeable on an insulating substrate, resulting in non-uniform transistor characteristics. In particular, in LDD transistors, these problems become more noticeable because the source and drain regions with low impurity concentration are formed by ion implantation, resulting in the problem that the transistor characteristics become even more non-uniform.

【0008】またイオン注入によりソース・ドレイン領
域(LDDトランジスタでは低不純物濃度ソース・ドレ
イン領域)を形成する際、ゲート電極にも不純物イオン
が注入されるため、ゲート電極下部のMOS構造に損傷
を与えることとなる。このとき生じた欠陥を回復させる
ためには高温アニールが必要となるが、低融点ガラス基
板を用いる場合高温アニールが行えず、欠陥の回復が困
難となりトランジスタ特性が劣化する危険性がある。
Furthermore, when forming source/drain regions (low impurity concentration source/drain regions in LDD transistors) by ion implantation, impurity ions are also implanted into the gate electrode, causing damage to the MOS structure below the gate electrode. It happens. High-temperature annealing is required to recover the defects that occur at this time, but if a low-melting glass substrate is used, high-temperature annealing cannot be performed, making it difficult to recover the defects and risking deterioration of transistor characteristics.

【0009】本発明の目的は、従来のプレーナ型薄膜ト
ランジスタの製造方法における問題点を除去し、半導体
層を数十ナノメートル程度まで薄膜化してもソース・ド
レイン領域の不純物濃度を均一にし、MOS構造に損傷
を与えることなく良好な特性を有する多結晶シリコン薄
膜トランジスタを形成できる薄膜トランジスタの製造方
法を提供することにある。
An object of the present invention is to eliminate problems in the conventional manufacturing method of planar thin film transistors, to make the impurity concentration in the source and drain regions uniform even when the semiconductor layer is thinned to several tens of nanometers, and to maintain the MOS structure. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a thin film transistor that can form a polycrystalline silicon thin film transistor having good characteristics without causing damage to the thin film transistor.

【0010】本発明の他の目的は、従来のLDD構造薄
膜トランジスタの製造方法における問題点を除去し、半
導体層を数十ナノメートル程度まで薄膜化しても低不純
物濃度ソース・ドレイン領域の不純物濃度を均一にし、
MOS構造に損傷を与えることなく漏れ電流が低く良好
な特性を有する多結晶シリコン薄膜ランジスタを形成で
きる薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある
Another object of the present invention is to eliminate problems in the conventional manufacturing method of LDD structure thin film transistors, and to reduce the impurity concentration of low impurity concentration source/drain regions even when the semiconductor layer is thinned to several tens of nanometers. Make it uniform,
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a thin film transistor that can form a polycrystalline silicon thin film transistor having low leakage current and good characteristics without damaging a MOS structure.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本願第1の発明の薄膜ト
ランジスタの製造方法は、絶縁性基板の表面部に所定距
離をおいて対向する一対の不純物含有領域を選択的に形
成する工程と、前記一対の不純物含有領域に跨がって半
導体層を形成する工程と、前記半導体層をアニールする
ことにより前記一対の不純物含有領域と接する部分に不
純物を拡散させてソース領域およびドレイン領域を形成
する工程とを有するというものである。
[Means for Solving the Problems] A method for manufacturing a thin film transistor according to the first invention of the present application includes the steps of selectively forming a pair of impurity-containing regions facing each other at a predetermined distance on the surface of an insulating substrate; A step of forming a semiconductor layer spanning a pair of impurity-containing regions, and a step of annealing the semiconductor layer to diffuse impurities into portions in contact with the pair of impurity-containing regions to form a source region and a drain region. It is said that it has.

【0012】又、本願第2の発明の薄膜トランジスタの
製造方法は、絶縁性基板の表面部に所定距離をおいて対
向する一対の不純物含有領域を選択的に形成する工程と
、前記一対の不純物含有領域上にそれぞれ予め不純物を
ドープングした多結晶シリコン膜からなる高不純物濃度
ソース領域および高不純物濃度ドレイン領域を形成する
工程と、前記高不純物濃度ソース領域および高不純物濃
度ドレイン領域に跨がって半導体層を形成する工程と、
前記半導体層をアニールすることにより前記一対の不純
物含有領域と接する部分に不純物を拡散させて低不純物
濃度ソース領域および低不純物濃度ドレイン領域を形成
する工程とを有するというものである。
[0012] The method for manufacturing a thin film transistor according to the second aspect of the present invention also includes the step of selectively forming a pair of impurity-containing regions facing each other at a predetermined distance on the surface of an insulating substrate; forming a high impurity concentration source region and a high impurity concentration drain region made of polycrystalline silicon films doped with impurities in advance on the regions; and forming a semiconductor layer over the high impurity concentration source region and the high impurity concentration drain region. a step of forming a layer;
The method includes the step of annealing the semiconductor layer to diffuse impurities into portions in contact with the pair of impurity-containing regions to form a low impurity concentration source region and a low impurity concentration drain region.

【0013】[0013]

【作用】第1の発明では半導体層をレーザアニール法等
によりアニールすることにより、半導体層を結晶化する
際に、絶縁性基板中へ導入した不純物が半導体層へ拡散
するためソース・ドレイン領域の形成が同時に行われる
。また、半導体層への不純物の導入をレーザアニール法
等のアニールによる絶縁性基板中の不純物の拡散により
行っているので、ソース・ドレイン領域の不純物濃度の
均一性を、半導体層へ直接イオン注入した場合に比べ改
善することができ、トランジスタの電気的特性を均一に
することができる。さらに、レーザアニール法等のアニ
ールによりソース・ドレイン領域を形成した後に、ゲー
ト酸化膜及びゲート電極を形成するため、ソース・ドレ
イン領域の形成によりMOS構造に損傷を与えることが
なくなり、良好なトランジスタ特性が得られる。
[Operation] In the first invention, by annealing the semiconductor layer by a laser annealing method or the like, when crystallizing the semiconductor layer, the impurities introduced into the insulating substrate diffuse into the semiconductor layer, so that the source/drain regions are Formation takes place simultaneously. In addition, since impurities are introduced into the semiconductor layer by diffusing the impurities in the insulating substrate through annealing such as laser annealing, the uniformity of the impurity concentration in the source and drain regions can be improved by direct ion implantation into the semiconductor layer. This can be improved compared to the conventional case, and the electrical characteristics of the transistor can be made uniform. Furthermore, since the gate oxide film and gate electrode are formed after forming the source/drain regions by annealing such as laser annealing, the formation of the source/drain regions does not damage the MOS structure, resulting in good transistor characteristics. is obtained.

【0014】同様に、第2の発明では、半導体層をレー
ザアニール法等によりアニールすることにより、半導体
層を結晶化する際に、絶縁性基板中へ導入した不純物が
半導体層へ拡散するため低不純物濃度ソース・ドレイン
領域の形成が同時に行われる。また、半導体層への不純
物の導入をレーザアニール法等のアニールによる絶縁性
基板中の不純物の拡散により行っているので、低不純物
濃度ソース・ドレイン領域の不純物濃度の均一性を、半
導体層へ直接イオン注入した場合に比べ改善することが
でき、トランジスタの電気的特性を均一にすることがで
きる。さらに、レーザアニール法等のアニールにより低
不純物濃度ソース・ドレイン領域を形成した後に、ゲー
ト酸化膜及びゲート電極を形成するため、低不純物濃度
ソース・ドレイン領域の形成によりMOS構造に損傷を
与えることがなくなり、良好なトランジスタ特性が得ら
れる。
Similarly, in the second invention, the impurity introduced into the insulating substrate is diffused into the semiconductor layer when crystallizing the semiconductor layer by annealing the semiconductor layer using a laser annealing method or the like. Formation of impurity-concentrated source and drain regions is performed at the same time. In addition, since impurities are introduced into the semiconductor layer by diffusing the impurities in the insulating substrate through annealing such as laser annealing, the uniformity of the impurity concentration in the low impurity concentration source/drain regions can be directly transferred to the semiconductor layer. This can be improved compared to the case of ion implantation, and the electrical characteristics of the transistor can be made uniform. Furthermore, since the gate oxide film and gate electrode are formed after the low impurity concentration source/drain regions are formed by annealing such as laser annealing, the formation of the low impurity concentration source/drain regions does not damage the MOS structure. Therefore, good transistor characteristics can be obtained.

【0015】[0015]

【実施例】本願第1の発明の1実施例について、図1を
参照して説明する。図1(e)は本願第1の発明により
作製したプレーナ型多結晶シリコン薄膜トランジスタの
断面図であり、同図に示すように、ガラス基板1の表面
部に一対の不純物含有領域4a,4bにリンが注入され
ており、ガラス基板1上に活性層7及びソース・ドレイ
ン領域8a,8bが形成されており、活性層7上にゲー
ト酸化膜9およびゲート電極10が形成されている。
[Embodiment] An embodiment of the first invention of the present application will be described with reference to FIG. FIG. 1(e) is a cross-sectional view of a planar polycrystalline silicon thin film transistor manufactured according to the first invention of the present application. is implanted, an active layer 7 and source/drain regions 8a, 8b are formed on the glass substrate 1, and a gate oxide film 9 and a gate electrode 10 are formed on the active layer 7.

【0016】まず図1(a)に示すように、石英ガラス
などのガラス基板1上にレジストを塗布した後フォトリ
ソグラフィ法によりパターニングしてイオン注入を行う
際のマスク2を形成する。次に、図1(b)に示すよう
に、イオン注入装置を用いてリンイオン3を注入し(注
入量は1平方センチメートル当り10の16乗(1E1
6と記す。以下これに準じる)、加速電圧40kV)不
純物含有領域4a,4bを形成する。さらに図1(c)
に示すように、LPCVD法によりアモルファスシリコ
ン薄膜を50nmの厚さに成膜した後、フォトリソグラ
フィ法によりパターニングして島状構造の半導体層5a
を形成する。次に、図1(d)に示すように、基板全面
にレーザ光(XeClエキシマレーザ)を照射し、アモ
ルファスシリコン層を溶融結晶化し多結晶シリコン膜を
形成する。このとき、不純物含有領域4a,4b上のア
モルファスシリコン膜は結晶化すると同時に不純物含有
領域4a,4bからのリンの拡散によりn型の高不純物
濃度(ソース・ドレイン領域8a,8b)となる。また
、不純物含有領域4a,4b上にないアモルファスシリ
コン層は結晶化されノンドープの活性層7となる。さら
に、基板表面にLPCVD法により二酸化シリコン薄膜
を200nm成膜した後、連続してLPCVD法により
リンをドープした多結晶シリコン薄膜を100nm成膜
し、フォトリソグラフィ法によりパターニングを行い、
活性層7上にゲート酸化膜9及びゲート電極10を形成
する。さらに、図示しない保護膜の形成および電極の形
成を行う。
First, as shown in FIG. 1A, a resist is applied onto a glass substrate 1 such as quartz glass, and then patterned by photolithography to form a mask 2 for ion implantation. Next, as shown in FIG. 1(b), phosphorus ions 3 are implanted using an ion implanter (the implantation amount is 10 to the 16th power (1E1) per 1 square centimeter.
It is written as 6. (hereinafter, the same applies) and an acceleration voltage of 40 kV) impurity-containing regions 4a and 4b are formed. Furthermore, Figure 1(c)
As shown in FIG. 2, an amorphous silicon thin film is formed to a thickness of 50 nm by LPCVD, and then patterned by photolithography to form a semiconductor layer 5a having an island-like structure.
form. Next, as shown in FIG. 1D, the entire surface of the substrate is irradiated with laser light (XeCl excimer laser) to melt and crystallize the amorphous silicon layer to form a polycrystalline silicon film. At this time, the amorphous silicon film on the impurity-containing regions 4a, 4b is crystallized and at the same time becomes an n-type high impurity concentration (source/drain regions 8a, 8b) due to the diffusion of phosphorus from the impurity-containing regions 4a, 4b. Further, the amorphous silicon layer not located on the impurity-containing regions 4a and 4b is crystallized and becomes a non-doped active layer 7. Furthermore, after forming a silicon dioxide thin film of 200 nm on the substrate surface by the LPCVD method, a 100 nm thick polycrystalline silicon thin film doped with phosphorus was successively formed by the LPCVD method, and patterned by the photolithography method.
A gate oxide film 9 and a gate electrode 10 are formed on the active layer 7. Furthermore, a protective film and electrodes (not shown) are formed.

【0017】このように、ガラス基板に不純物の拡散源
(不純物含有領域)を形成してからアモルファスシリコ
ン層にレーザアニールを施して結晶化と同時に不純物拡
散を行い、活性層及びソース・ドレイン領域を同時に形
成するという方法を用いることにより、数十ナノメート
ル程度のシリコン薄膜にソース・ドレイン領域を容易に
形成することができる。また、活性層及びソース・ドレ
イン電極を形成した後にゲート酸化膜及びゲート電極を
形成するために、イオン注入等によりMOS構造が劣化
することがなく良好なトランジスタ特性を作製すること
ができる。
In this way, after forming an impurity diffusion source (impurity-containing region) on the glass substrate, laser annealing is performed on the amorphous silicon layer to perform impurity diffusion at the same time as crystallization, thereby forming the active layer and source/drain regions. By using the simultaneous formation method, source and drain regions can be easily formed in a silicon thin film of approximately several tens of nanometers. Further, since the gate oxide film and the gate electrode are formed after forming the active layer and the source/drain electrodes, the MOS structure is not deteriorated by ion implantation or the like, and good transistor characteristics can be manufactured.

【0018】次に、本願第2の発明の1実施例について
説明する。
Next, an embodiment of the second invention of the present application will be described.

【0019】図2(e)は本発明により作製したLDD
構造多結晶シリコン薄膜トランジスタの断面図であり、
同図に示すように、ガラス基板1の表面部に一対の不純
物含有領域4a,4bが形成されており、その上に高不
純物濃度ソース・ドレイン領域11a,11bおよび低
不純物濃度ソース・ドレイン領域11a,11bおよび
活性層7が形成されており、活性層7上にゲート酸化膜
9およびゲート電極10が形成されている。
FIG. 2(e) shows an LDD manufactured according to the present invention.
1 is a cross-sectional view of a structured polycrystalline silicon thin film transistor,
As shown in the figure, a pair of impurity-containing regions 4a and 4b are formed on the surface of the glass substrate 1, and on top of these, high impurity concentration source/drain regions 11a and 11b and low impurity concentration source/drain regions 11a are formed. , 11b and an active layer 7 are formed, and a gate oxide film 9 and a gate electrode 10 are formed on the active layer 7.

【0020】まず図2(a)に示すように、石英ガラス
などのガラス基板1上にレジストを塗布した後フォトリ
ソグラフィ法によりパターニングしてイオン注入を行う
際のマスク2を形成する。次に、イオン注入装置を用い
てリンイオン3を注入し(注入量は1平方センチメート
ル当り1E16,加速電圧は40kV)、不純物含有領
域4a,4bを形成する。次に、図2(b)に示すよう
に、ガラス基板1上に、LPCVD法によりリンをドー
プした多結晶シリコン薄膜を形成した後、フォトリソグ
ラフィ法によりパターニングを行い高不純物濃度ソース
・ドレイン領域11a,11bを形成する。さらに図2
(c)に示すように、LPCVD法によりアモルファス
シリコン薄膜を50nmの厚さに成膜した後、フォトリ
ソグラフィ法によりパターニングして島状構造の半導体
層(アモルファスシリコン層12)を形成する。次に、
図2(d)に示すように、基板全面にレーザ光13(X
eClエキシマレーザ)を照射し、アモルファスシリコ
ン層12を溶融結晶化し多結晶シリコン膜を形成する。 このとき、リンの拡散源となる不純物含有領域4a,4
b上のアモルファスシリコン層は結晶化すると同時に、
リンの拡散によりn型の低不純物濃度ソース・ドレイン
領域14a,14bとなる。また、拡散源上にないアモ
ルファスシリコン層は結晶化されノンドープの活性層7
となる。さらに、図2(e)に示すように基板表面にL
PCVD法により二酸化シリコン薄膜を200nm成膜
した後、連続してLPCVD法によりリンをドープした
多結晶シリコン薄膜を100nm成膜し、フォトリソグ
ラフィ法によりパターニングを行い、活性層7上にゲー
ト酸化膜9及びゲート電極10を形成する。さらに、図
示しない保護膜の形成および電極の形成を行う。
First, as shown in FIG. 2A, a resist is applied onto a glass substrate 1 made of quartz glass or the like, and then patterned by photolithography to form a mask 2 for ion implantation. Next, phosphorus ions 3 are implanted using an ion implantation device (implantation amount: 1E16 per square centimeter, acceleration voltage: 40 kV) to form impurity-containing regions 4a and 4b. Next, as shown in FIG. 2(b), a polycrystalline silicon thin film doped with phosphorus is formed on the glass substrate 1 by LPCVD, and then patterned by photolithography to form highly impurity-concentrated source/drain regions 11a. , 11b are formed. Furthermore, Figure 2
As shown in (c), an amorphous silicon thin film is formed to a thickness of 50 nm by LPCVD, and then patterned by photolithography to form a semiconductor layer (amorphous silicon layer 12) having an island-like structure. next,
As shown in FIG. 2(d), the laser beam 13 (X
The amorphous silicon layer 12 is melted and crystallized by irradiation with eCl excimer laser to form a polycrystalline silicon film. At this time, impurity-containing regions 4a, 4 which serve as phosphorus diffusion sources
At the same time as the amorphous silicon layer on b crystallizes,
The diffusion of phosphorus results in n-type low impurity concentration source/drain regions 14a and 14b. In addition, the amorphous silicon layer that is not on the diffusion source is crystallized and becomes a non-doped active layer 7.
becomes. Furthermore, as shown in FIG. 2(e), L
After forming a silicon dioxide thin film to a thickness of 200 nm using the PCVD method, a 100 nm thick polycrystalline silicon film doped with phosphorus was successively formed using the LPCVD method, and patterning was performed using a photolithography method to form a gate oxide film 9 on the active layer 7. and gate electrode 10 is formed. Furthermore, a protective film and electrodes (not shown) are formed.

【0021】このようにガラス基板に不純物の拡散源を
形成してからアモルファスシリコン層にレーザアニール
を施して結晶化と同時に不純物拡散を行い、活性層及び
低不純物濃度ソース・ドレイン領域を同時に形成すると
いう方法を用いることにより、数十ナノメートル程度の
シリコン薄膜に低不純物濃度ソース・ドレイン領域を容
易に形成することができた。また、活性層及びソース・
ドレイン電極を形成した後にゲート酸化膜及びゲート電
極を形成するために、イオン注入等によりMOS構造が
劣化することがなく良好なトランジスタ特性を作製する
ことができた。
After forming an impurity diffusion source on the glass substrate in this way, laser annealing is performed on the amorphous silicon layer to perform impurity diffusion at the same time as crystallization, thereby forming an active layer and low impurity concentration source/drain regions at the same time. By using this method, it was possible to easily form low impurity concentration source/drain regions in a silicon thin film of approximately several tens of nanometers. In addition, the active layer and source
Since the gate oxide film and the gate electrode were formed after forming the drain electrode, the MOS structure was not deteriorated by ion implantation or the like, and good transistor characteristics could be manufactured.

【0022】以上の説明では、拡散源の形成にリンのイ
オン注入を用いているが、蒸着法などのその他の方法に
より、あるいは他のドーパントを用いて拡散源を形成し
ても同様な効果が得られる。
In the above explanation, phosphorus ion implantation is used to form the diffusion source, but similar effects can be obtained by forming the diffusion source by other methods such as vapor deposition or by using other dopants. can get.

【0023】また活性層及びソース・ドレイン電極を形
成する際に、アモルファスシリコン薄膜を形成した後に
レーザアニールを施しているが、アモルファスシリコン
薄膜の代わりに多結晶シリコン薄膜を用いても同様な効
果が得られ、またレーザアニール法の代わりに、固相成
長法等の方法を用いて同様な効果が得られる。
Furthermore, when forming the active layer and source/drain electrodes, laser annealing is performed after forming an amorphous silicon thin film, but the same effect can be obtained by using a polycrystalline silicon thin film instead of the amorphous silicon thin film. Similar effects can also be obtained by using a method such as a solid phase growth method instead of the laser annealing method.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明した通り、本願第1の発明によ
れば、ガラス基板などの絶縁性基板上に不純物の拡散源
を形成した後、厚さ数十ナノメートルの半導体層を設け
、アニールを施して活性層とソース・ドレイン領域の形
成を同時に行うことにより、トランジスタ特性が良好で
均一な多結晶シリコン薄膜トランジスタを形成すること
ができる。
As explained above, according to the first invention of the present application, after forming an impurity diffusion source on an insulating substrate such as a glass substrate, a semiconductor layer with a thickness of several tens of nanometers is provided, and annealing is performed. By simultaneously forming the active layer and the source/drain regions by applying this process, it is possible to form a polycrystalline silicon thin film transistor with good transistor characteristics and uniformity.

【0025】又、本願第2の発明によれば、絶縁性基板
上に不純物の拡散源を形成した後、数十ナノメートルの
厚さの半導体層を設け、アニールを施して活性層と低不
純物濃度ソース・ドレイン領域の形成を同時に行うこと
により、漏れ電流が低く、トランジスタ特性が良好で均
一な多結晶シリコン薄膜トランジスタを形成することが
できる。
According to the second invention of the present application, after forming an impurity diffusion source on an insulating substrate, a semiconductor layer with a thickness of several tens of nanometers is provided, and annealing is performed to form an active layer and a low impurity layer. By simultaneously forming the doped source and drain regions, it is possible to form a polycrystalline silicon thin film transistor with low leakage current, good transistor characteristics, and uniformity.

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

【図1】本願第1の発明の1実施例を説明するため(a
)〜(e)に分図して示す工程順断面図である。
[Fig. 1] To explain one embodiment of the first invention of the present application (a
) to (e) are step-by-step sectional views shown separately.

【図2】本願第2の発明の1実施例を説明するため(a
)〜(e)に分図して示す工程順断面図である。
[Fig. 2] To explain one embodiment of the second invention of the present application (a
) to (e) are step-by-step sectional views shown separately.

【図3】従来のプレーナ型薄膜トランジスタの製造方法
を説明するための(a)〜(c)に分図して示す工程順
断面図である。
3A to 3C are cross-sectional views in the order of steps for explaining a conventional method for manufacturing a planar thin film transistor; FIGS.

【図4】従来のLDD構造薄膜トランジスタの製造方法
を説明するため(a)〜(d)に分図して示す工程順断
面図である。
4A to 4D are cross-sectional views in the order of steps shown in sections (a) to (d) for explaining a method of manufacturing a conventional LDD structure thin film transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    ガラス基板 2    マスク 3    リンイオン 4a,4b    不純物含有領域 5a,5b    半導体層 6    レーザ光 7    活性層 8a,8b    ソース・ドレイン領域9    ゲ
ート酸化膜 10    ゲート電極 11a,11b    高不純物濃度ソース・ドレイン
領域12    アモルファスシリコン層 13    レーザ光 14a,14b    低不純物濃度ソース・ドレイン
領域15    多結晶シリコン薄膜
1 Glass substrate 2 Mask 3 Phosphorus ions 4a, 4b Impurity-containing regions 5a, 5b Semiconductor layer 6 Laser light 7 Active layers 8a, 8b Source/drain regions 9 Gate oxide film 10 Gate electrodes 11a, 11b High impurity concentration source/drain regions 12 Amorphous Silicon layer 13 Laser beams 14a, 14b Low impurity concentration source/drain regions 15 Polycrystalline silicon thin film

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  絶縁性基板の表面部に所定距離をおい
て対向する一対の不純物含有領域を選択的に形成する工
程と、前記一対の不純物含有領域に跨がって半導体層を
形成する工程と、前記半導体層をアニールすることによ
り前記一対の不純物含有領域と接する部分に不純物を拡
散させてソース領域およびドレイン領域を形成する工程
とを有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方
法。
1. A step of selectively forming a pair of impurity-containing regions facing each other at a predetermined distance on a surface portion of an insulating substrate, and a step of forming a semiconductor layer spanning the pair of impurity-containing regions. and a step of annealing the semiconductor layer to diffuse impurities into portions in contact with the pair of impurity-containing regions to form a source region and a drain region.
【請求項2】  絶縁性基板の表面部に所定距離をおい
て対向する一対の不純物含有領域を選択的に形成する工
程と、前記一対の不純物含有領域上にそれぞれ予め不純
物をドープングした多結晶シリコン膜からなる高不純物
濃度ソース領域および高不純物濃度ドレイン領域を形成
する工程と、前記高不純物濃度ソース領域および高不純
物濃度ドレイン領域に跨がって半導体層を形成する工程
と、前記半導体層をアニールすることにより前記一対の
不純物含有領域と接する部分に不純物を拡散させて低不
純物濃度ソース領域および低不純物濃度ドレイン領域を
形成する工程とを有することを特徴とする薄膜トランジ
スタの製造方法。
2. A step of selectively forming a pair of impurity-containing regions facing each other at a predetermined distance on a surface portion of an insulating substrate, and polycrystalline silicon doped with an impurity in advance on each of the pair of impurity-containing regions. a step of forming a high impurity concentration source region and a high impurity concentration drain region made of a film, a step of forming a semiconductor layer spanning the high impurity concentration source region and the high impurity concentration drain region, and annealing the semiconductor layer. A method for manufacturing a thin film transistor, comprising the step of: diffusing impurities into portions in contact with the pair of impurity-containing regions to form a low impurity concentration source region and a low impurity concentration drain region.
JP8216591A 1991-04-15 1991-04-15 Manufacture of thin-film transistor Pending JPH04315441A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6201260B1 (en) 1997-09-25 2001-03-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Thin film transistor and method of manufacturing the same
KR100423382B1 (en) * 1994-04-07 2004-07-19 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Electronic device having thin film transistor and manufacturing method thereof

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