JPH05291292A - Manufacture of thin film transistor - Google Patents

Manufacture of thin film transistor

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JPH05291292A
JPH05291292A JP11675792A JP11675792A JPH05291292A JP H05291292 A JPH05291292 A JP H05291292A JP 11675792 A JP11675792 A JP 11675792A JP 11675792 A JP11675792 A JP 11675792A JP H05291292 A JPH05291292 A JP H05291292A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
side wall
thin film
source
film transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP11675792A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuyoshi Matsumura
光芳 松村
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To easily obtain a fine and high precision off-set length in a thin film transistor having an off-set gate structure. CONSTITUTION:A side wall 5a is formed at a gate electrode 4 by plasma CVD method and a source/drain region 6 is formed to a poly-silicon layer 2 by ion implantation with this side wall 5a and the gate electrode 4 used as the mask. The source/drain region 6 is formed on the poly-silicon layer 2 at the outside of the side wall 5a and the length of the channel region 7 projected to the outside of the gate electrode 4, namely the off-set length is determined by the width of the side wall 5a. The fine side wall 5a by plasma CVD method can be formed with excellent uniformity and reproducibility by forming a film on the entire surface by the plasma CVD method and thereafter etching this film with anisotropic dry etching method. Accordingly, a fine offset length can easily be formed with high accuracy on the self-alignment basis.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、オフセットゲート構
造を有す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 of manufacturing a thin film transistor having an offset gate structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリシリコン薄膜トランジスタは、ゲー
ト電圧を逆バイアスにしたときに大きなリーク電流が生
じるという特徴があり、このリーク電流を低減する一つ
の方法としてオフセットゲート構造が考えられている。
オフセットゲート構造とは、ソース・ドレイン領域間の
チャネル領域よりゲート電極を小さくした構造であり、
ゲート電極の両側端より外側に突出したチャネル領域部
分の長さをオフセット長という。
2. Description of the Related Art A polysilicon thin film transistor is characterized in that a large leak current is generated when the gate voltage is reverse biased, and an offset gate structure is considered as one method of reducing this leak current.
The offset gate structure is a structure in which the gate electrode is smaller than the channel region between the source and drain regions,
The length of the channel region portion protruding outward from both side ends of the gate electrode is called an offset length.

【0003】このようなオフセットゲート構造の薄膜ト
ランジスタは従来、次のように製造されている。まずセ
ラミックやガラスなどの絶縁性基板上にポリシリコン層
をパターン形成し、その上にゲート絶縁層を形成する。
さらにゲート絶縁層上にフォトリソグラフィ法でフォト
レジストパターンを形成し、このフォトレジストパター
ンをマスクとしてイオン注入することにより、ポリシリ
コン層にソース・ドレイン領域を形成する。次に、フォ
トレジストパターンを除去後、ゲート絶縁層上にアルミ
ニウムなどのゲート電極形成層を形成し、その上に再度
フォトリソグラフィ法でフォトレジストパターンを作
る。このとき、フォトレジストパターンは、ソース・ド
レイン領域間のチャネル領域より小さく作られている。
そして、このフォトレジストパターンをマスクとしてゲ
ート電極形成層をエッチングすることにより、ゲート電
極をチャネル領域より小さく形成し、オフセットゲート
構造の薄膜トランジスタを完成させる。
A thin film transistor having such an offset gate structure is conventionally manufactured as follows. First, a polysilicon layer is patterned on an insulating substrate such as ceramic or glass, and a gate insulating layer is formed thereon.
Further, a photoresist pattern is formed on the gate insulating layer by a photolithography method, and ions are implanted using the photoresist pattern as a mask to form source / drain regions in the polysilicon layer. Next, after removing the photoresist pattern, a gate electrode forming layer made of aluminum or the like is formed on the gate insulating layer, and a photoresist pattern is formed again on the gate electrode forming layer by photolithography. At this time, the photoresist pattern is made smaller than the channel region between the source / drain regions.
Then, the gate electrode forming layer is etched by using this photoresist pattern as a mask to form the gate electrode smaller than the channel region, thereby completing the thin film transistor having the offset gate structure.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記のよう
な従来の製造方法では、オフセットゲート構造を得るた
めにソース・ドレイン領域形成時とゲート電極形成時の
計2回、フォトリソグラフィ工程を必要とするので、工
程が複雑かつ長くなる問題点があった。また、通常、オ
フセット長はあまり長くするとトランジスタのオン電流
が低下してしまうので、1μm以下が望ましいが、上記
の従来の製造方法では、2回のフォトリソグラフィ工程
の関連でオフセット長が決るため、微細なオフセット長
を得るためには、各フォトリソグラフィ工程において高
いアライメント精度や加工精度が要求されるという欠点
があった。この発明の目的は、微細なオフセット長を容
易に高精度に形成することができ、しかもフォトリソグ
ラフィ工程の回数を減らすことが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。
However, in the conventional manufacturing method as described above, a photolithography process is required twice in total to form the source / drain regions and the gate electrode in order to obtain the offset gate structure. Therefore, there is a problem that the process is complicated and long. Further, usually, if the offset length is too long, the on-current of the transistor decreases, so 1 μm or less is desirable. However, in the above-described conventional manufacturing method, the offset length is determined in relation to the two photolithography steps. In order to obtain a fine offset length, there is a drawback that high alignment accuracy and processing accuracy are required in each photolithography process. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor that can easily form a fine offset length with high accuracy and can reduce the number of photolithography steps.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明は、半導体層を
ゲート絶縁層で覆い、このゲート絶縁層上にゲート電極
を形成した後、前記ゲート電極の両側壁にサイドウォー
ルを形成し、その後前記サイドウォールと前記ゲート電
極をマスクとしてイオン注入することにより、前記サイ
ドウォールの外側における前記半導体層にソース・ドレ
イン領域を形成するようにしたものである。
According to the present invention, a semiconductor layer is covered with a gate insulating layer, a gate electrode is formed on the gate insulating layer, sidewalls are formed on both side walls of the gate electrode, and then the gate electrode is formed. Ion implantation is performed using the sidewalls and the gate electrode as a mask to form source / drain regions in the semiconductor layer outside the sidewalls.

【0006】[0006]

【作用】この発明によれば、ソース・ドレイン領域はサ
イドウォールの外側の半導体層に形成されるから、ソー
ス・ドレイン領域間のチャネル領域がゲート電極の両側
端から外側に突出する長さ、すなわちオフセット長は、
サイドウォールの幅によって決定される。ここで、サイ
ドウォールは、下地段差の形状を忠実に再現するプラズ
マCVD膜法によりを全面に形成した後、この膜を異方
性の優れたドライエッチング法でエッチングすることに
より、微細に均一性・再現性よく形成することができ
る。したがって、この発明によれば、サイドウォールを
利用して、これと自己整合的に容易に微細なオフセット
長を高精度に形成することができる。また、この発明に
よれば、フォトリソグラフィ工程はゲート電極形成時の
1回のみとなるので、製造工程が簡単かつ短くなる。
According to the present invention, since the source / drain regions are formed in the semiconductor layer outside the sidewalls, the length of the channel region between the source / drain regions protruding outward from both side ends of the gate electrode, that is, The offset length is
Determined by the width of the sidewalls. Here, the sidewalls are formed on the entire surface by a plasma CVD film method that faithfully reproduces the shape of the underlying step, and then this film is etched by a dry etching method with excellent anisotropy to obtain a fine uniformity.・ Can be formed with good reproducibility. Therefore, according to the present invention, it is possible to easily form a fine offset length with high accuracy by using the sidewall in a self-aligning manner. Further, according to the present invention, the photolithography process is performed only once when the gate electrode is formed, so that the manufacturing process is simple and short.

【0007】[0007]

【実施例】図1ないし図4はこの発明の一実施例を製造
工程順に示す断面図である。これらの図を参照して以下
一実施例について説明する。まず図1に示すように、セ
ラミックやガラスなどからなる絶縁性基板1の上面にポ
リシリコン層2をパターン形成する。次に、図2に示す
ように、全表面に酸化シリコンなどからなるゲート絶縁
層3を形成し、このゲート絶縁層3でポリシリコン層2
を覆う。次に全面にゲート電極形成層としてアルミニウ
ムを堆積し、このアルミニウムをフォトリソグラフィ工
程でパターニングすることにより、ゲート絶縁層3上に
ゲート電極4を形成する。その後、図3に示すように全
面にプラズマCVD膜により窒化膜5を形成する。プラ
ズマCVDによる薄膜形成は、下地段差の形状を忠実に
再現する、ステップカバレージ性に優れたものである。
したがって、図3に示すように全面に形成すると、窒化
膜5は、ゲート電極4の側壁段差部で厚くなる。ゆえ
に、この窒化膜5を次に異方性の優れたドライエッチン
グ法でエッチングすると、ゲート電極4の側壁部にのみ
窒化膜5が残り、サイドウォール5aが形成される。
1 to 4 are sectional views showing an embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps. An embodiment will be described below with reference to these drawings. First, as shown in FIG. 1, a polysilicon layer 2 is patterned on an upper surface of an insulating substrate 1 made of ceramic or glass. Next, as shown in FIG. 2, a gate insulating layer 3 made of silicon oxide or the like is formed on the entire surface, and the polysilicon layer 2 is formed by the gate insulating layer 3.
Cover. Next, aluminum is deposited on the entire surface as a gate electrode forming layer, and the aluminum is patterned by a photolithography process to form the gate electrode 4 on the gate insulating layer 3. After that, as shown in FIG. 3, a nitride film 5 is formed on the entire surface by a plasma CVD film. The thin film formation by plasma CVD is excellent in step coverage and faithfully reproduces the shape of the underlying step.
Therefore, when it is formed on the entire surface as shown in FIG. 3, the nitride film 5 becomes thick at the side wall step portion of the gate electrode 4. Therefore, when this nitride film 5 is next etched by a dry etching method having excellent anisotropy, the nitride film 5 remains only on the side wall portion of the gate electrode 4, and the side wall 5a is formed.

【0008】次に、サイドウォール5aとゲート電極4
をマスクとして図3に示すように不純物のイオン注入を
行い、活性化熱処理することによりポリシリコン層2に
ソース・ドレイン領域6を形成する。このとき、サイド
ウォール5aとゲート電極4をマスクとすることによ
り、ソース・ドレイン領域6は、サイドウォール5a外
側のポリシリコン層2に形成される。したがって、ソー
ス・ドレイン領域6相互間のポリシリコン層2部分であ
るチャネル領域7は、サイドウォール5aの幅だけゲー
ト電極4の外側に突出するようになり、このチャネル領
域7よりゲート電極4が小さくなり、オフセットゲート
構造が完成する。また、ゲート電極4の両側端から外側
に突出するチャネル領域7部分の長さ、すなわちオフセ
ット長はサイドウォール5aの幅に略一致する。ここ
で、サイドウォール5aは、上記のようにプラズマCV
Dよる薄膜の形成と異方性のドライエッチングにより微
細に均一性・再現性よく形成できる。したがって、この
方法によれば、サイドウォール5aを利用して、それと
自己整合的に微細なオフセット長を容易に高精度に形成
できる。
Next, the sidewall 5a and the gate electrode 4
As shown in FIG. 3, ion implantation of impurities is performed by using the mask as a mask and activation heat treatment is performed to form source / drain regions 6 in the polysilicon layer 2. At this time, the source / drain regions 6 are formed in the polysilicon layer 2 outside the sidewalls 5a by using the sidewalls 5a and the gate electrodes 4 as a mask. Therefore, the channel region 7, which is the portion of the polysilicon layer 2 between the source / drain regions 6, projects to the outside of the gate electrode 4 by the width of the sidewall 5a, and the gate electrode 4 is smaller than the channel region 7. The offset gate structure is completed. The length of the channel region 7 projecting outward from both side ends of the gate electrode 4, that is, the offset length is substantially equal to the width of the sidewall 5a. Here, the sidewall 5a is formed by the plasma CV as described above.
By forming a thin film by D and anisotropic dry etching, it can be finely formed with good uniformity and reproducibility. Therefore, according to this method, the side wall 5a can be utilized to easily and precisely form a fine offset length in a self-aligning manner.

【0009】このようにしてオフセットゲート構造を形
成したならば、次に図4に示すように層間絶縁膜8を全
表面に形成する。このとき、サイドウォール5aは除去
してあってもよいし、残しておいてもよい。残した場合
は、サイドウォール5aも層間絶縁膜の一部となる。そ
してこの層間絶縁膜8とゲート絶縁層3に、ポリシリコ
ン層2のソース・ドレイン領域6に到達するようにコン
タクトホール9を開け、さらにそのコンタクトホール9
を通してソース・ドレイン領域6に接続されるソース・
ドレイン電極10を形成する。かくしてオフセットゲー
ト構造の薄膜トランジスタが完成する。
After the offset gate structure is formed in this way, an interlayer insulating film 8 is then formed on the entire surface as shown in FIG. At this time, the sidewall 5a may be removed or may be left. If left, the sidewall 5a also becomes part of the interlayer insulating film. Then, a contact hole 9 is formed in the interlayer insulating film 8 and the gate insulating layer 3 so as to reach the source / drain region 6 of the polysilicon layer 2, and the contact hole 9 is further formed.
Source connected to the source / drain region 6 through
The drain electrode 10 is formed. Thus, a thin film transistor having an offset gate structure is completed.

【0010】[0010]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ゲート電極の側壁に微細に均一性かつ再現性よく形
成されるサイドウォールを利用して、それと自己整合的
に微細なオフセット長を容易に高精度に形成できる。し
たがって、この発明の方法で形成された薄膜トランジス
タは、逆バイアス印加時のリーク電流を抑えられ、かつ
オン電流を大きくとることができ、液晶ディスプレイ等
のドライバーに利用することができる。また、この発明
によれば、フォトリソグラフィ工程はゲート電極形成時
の1回のみとなり、製造工程を簡単かつ短くできる。
As described above, according to the present invention, the side wall of the gate electrode is finely formed with good uniformity and reproducibility, and the fine offset length is self-aligned with the side wall. It can be easily formed with high precision. Therefore, the thin film transistor formed by the method of the present invention can suppress a leak current when a reverse bias is applied and can have a large ON current, and can be used for a driver of a liquid crystal display or the like. Further, according to the present invention, the photolithography process is performed only once when the gate electrode is formed, and the manufacturing process can be simplified and shortened.

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

【図1】この発明の一実施例において、第1工程を示す
断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a first step in one embodiment of the present invention.

【図2】この発明の一実施例において、図1に続く工程
を示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a step that follows FIG. 1 in one embodiment of the present invention.

【図3】この発明の一実施例において、図2に続く工程
を示す断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a step that follows FIG. 2 in one embodiment of the present invention.

【図4】この発明の一実施例において、図3に続く工程
を示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step that follows FIG. 3 in one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 ポリシリコン層 3 ゲート絶縁層 4 ゲート電極 5 窒化膜 5a サイドウォール 6 ソース・ドレイン領域 2 polysilicon layer 3 gate insulating layer 4 gate electrode 5 nitride film 5a sidewall 6 source / drain region

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体層をゲート絶縁層で覆い、このゲ
ート絶縁層上にゲート電極を形成した後、前記ゲート電
極の両側壁にサイドウォールを形成し、その後前記サイ
ドウォールと前記ゲート電極をマスクとしてイオン注入
することにより、前記サイドウォールの外側における前
記半導体層にソース・ドレイン領域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。
1. A semiconductor layer is covered with a gate insulating layer, a gate electrode is formed on the gate insulating layer, sidewalls are formed on both side walls of the gate electrode, and then the sidewall and the gate electrode are masked. A method of manufacturing a thin film transistor, wherein source / drain regions are formed in the semiconductor layer outside the sidewalls by ion implantation as described above.
【請求項2】 前記サイドウォールはプラズマCVDに
より全面に堆積後、異方性エッチングにより不要部分を
エッチングして形成す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の製造方法。
2. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the side wall is formed by plasma CVD, and then an unnecessary portion is etched by anisotropic etching.
JP11675792A 1992-04-10 1992-04-10 Manufacture of thin film transistor Pending JPH05291292A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001075981A1 (en) * 2000-04-04 2001-10-11 Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. Thin-film semiconductor device and method for manufacturing the same

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