JPH06301056A - Production of thin-film semiconductor device - Google Patents

Production of thin-film semiconductor device

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JPH06301056A
JPH06301056A JP8886493A JP8886493A JPH06301056A JP H06301056 A JPH06301056 A JP H06301056A JP 8886493 A JP8886493 A JP 8886493A JP 8886493 A JP8886493 A JP 8886493A JP H06301056 A JPH06301056 A JP H06301056A
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JP
Japan
Prior art keywords
thin film
film transistor
gate insulating
pixel
resist mask
Prior art date
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Pending
Application number
JP8886493A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Takenaka
敏 竹中
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Abstract

PURPOSE:To realize the liquid crystal display having an excellent pixel holding characteristic by decreasing the off-leak currents of thin-film transistors(TFTs) with simple stages. CONSTITUTION:Only the Nch TFTs in the regions of L<off> from the ends of gate electrodes are selectively made into an LDD structure by remaining a gate insulating film and implanting ions thereto. The off-leak currents of the pixel switching TFTs and the soaring up of the off-leak currents are decreased. Consequently, the liquid crystal display which lessens flickering and unequal display and has the excellent pixel holding characteristic is realized. Photolithographic stages are not increased.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】基板上に平行に配置された複数の
走査線と、該走査線と直交して配置された複数の信号線
を有し、該信号線と前記走査線の各交点部分に対応し
て、ソース領域が前記信号線に、ドレイン領域が画素電
極に接続され、さらに前記走査線と一体となったゲート
電極を具備した画素スイッチング薄膜トランジスタと、
該画素スイッチング薄膜トランジスタを駆動するために
Nch薄膜トランジスタおよびPch薄膜トランジスタ
により構成された駆動回路が同一基板上に集積されたア
クティブマトリックス型液晶表示装置に於いて、前記画
素スイッチング薄膜トランジスタのオフリーク電流を低
減し、画素の保持特性を向上させ、表示ムラやフリッカ
や解像度の優れたアクティブマトリックス型液晶表示装
置を実現する為の、薄膜半導体装置の製造方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention has a plurality of scanning lines arranged in parallel on a substrate and a plurality of signal lines arranged orthogonally to the scanning lines, and intersections of the signal lines and the scanning lines. A pixel switching thin film transistor having a gate electrode integrated with the scanning line, the source region being connected to the signal line and the drain region being connected to the pixel electrode.
In an active matrix type liquid crystal display device in which a driving circuit composed of an Nch thin film transistor and a Pch thin film transistor for driving the pixel switching thin film transistor is integrated on the same substrate, an off leak current of the pixel switching thin film transistor is reduced, The present invention relates to a method of manufacturing a thin film semiconductor device for improving the holding characteristics of the device and realizing an active matrix type liquid crystal display device having excellent display unevenness, flicker and resolution.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄膜トランジスタは、アクティブマトリ
ックス型液晶表示装置(以下では液晶ディスプレイと呼
ぶ)において画素のスイッチング素子やドライバー回
路、或いは密着型イメージセンサー、さらにはSRAM
(Static RandomAccess Memo
ries)等へ応用されている。
2. Description of the Related Art A thin film transistor is a switching element or driver circuit of a pixel in an active matrix type liquid crystal display device (hereinafter referred to as a liquid crystal display), a contact image sensor, or an SRAM.
(Static Random Access Memo
ries) etc.

【0003】液晶ディスプレイについて説明する。駆動
回路を構成する薄膜トランジスタに関しては、十分に大
きなオン電流が要求される。一方、画素スイッチング薄
膜トランジスタに関しては、画素の保持特性を向上さ
せ、表示ムラやフリッカや解像度の優れたアクティブマ
トリックス型液晶表示装置を実現する為に十分に低いオ
フリーク電流が要求される。さらに、ゲート電極に逆バ
イアス電圧が印加した場合のオフリーク電流の増加(以
下ではオフリーク電流のはね上がりと呼ぶ。)を極力抑
えなければならない(フラットパネルディスプレイ9
1,pp80−87,日経BP社)。
A liquid crystal display will be described. A sufficiently large on-current is required for the thin film transistor that constitutes the drive circuit. On the other hand, the pixel switching thin film transistor is required to have a sufficiently low off-leakage current in order to improve the retention characteristics of the pixel and realize an active matrix type liquid crystal display device having excellent display unevenness, flicker and resolution. Further, an increase in off-leakage current (hereinafter referred to as “off-leakage current jump”) when a reverse bias voltage is applied to the gate electrode must be suppressed as much as possible (flat panel display 9).
1, pp80-87, Nikkei BP).

【0004】十分なオン電流が得られるという点から多
結晶シリコン薄膜を用いた薄膜トランジスタ(以下では
poly−SiTFTと略記する)について説明する。
poly−Si薄膜には、結晶粒と結晶粒との境界領域
に、欠陥準位が高密度で分布する結晶粒界が存在する。
この欠陥準位の存在とドレイン端に印加される逆バイア
ス電界との相乗効果により、poly−SiTFTのオ
フリーク電流のはね上がりは非常に大きい(Jpn.
J.Appl.Phys.,Vol.31(1992)
pp.206−209)。前記ドレイン端の電界緩和の
ためにLDD(Lightly Doped Drai
n)構造を形成することが有効であることがしられてい
るが、異方性エッチング等の技術を用い、ゲート電極端
部に側壁を形成するという困難な工程が必要となるた
め、TFT工程ではこれまでに採用されていない。
A thin film transistor (hereinafter abbreviated as poly-Si TFT) using a polycrystalline silicon thin film will be described from the viewpoint that a sufficient on-current can be obtained.
In the poly-Si thin film, crystal grain boundaries in which defect levels are distributed at a high density are present in the boundary region between crystal grains.
Due to the synergistic effect of the presence of this defect level and the reverse bias electric field applied to the drain end, the off-leakage current of the poly-Si TFT is extremely large (Jpn.
J. Appl. Phys. , Vol. 31 (1992)
pp. 206-209). In order to alleviate the electric field at the drain end, an LDD (Lightly Doped Drain) is used.
n) It is known that it is effective to form a structure, but since a difficult step of forming a side wall at the end of the gate electrode by using a technique such as anisotropic etching is required, the TFT process Has not been adopted so far.

【0005】従来の液晶ディスプレイに於いては、画素
スイッチング薄膜トランジスタは前記LDD構造ではな
いのでそのオフリーク電流のはね上がりは非常に大き
い。図6にその特性を示す。横軸はゲート電圧を示し、
縦軸はドレイン電流を示している。ゲート電圧0Vから
−20Vがオフ領域である。逆バイアス電圧が大きくな
るにしたがってオフリーク電流は急激に増大する。
In the conventional liquid crystal display, the pixel switching thin film transistor does not have the LDD structure, so that the off-leakage current jumps significantly. Its characteristics are shown in FIG. The horizontal axis shows the gate voltage,
The vertical axis represents the drain current. The gate voltage 0V to -20V is the off region. The off-leakage current rapidly increases as the reverse bias voltage increases.

【0006】このように従来の液晶ディスプレイに於い
ては、画素スイッチング薄膜トランジスタのオフリーク
電流のはね上がりが非常に大きかったので、画素保持特
性が不十分であった。そのためにフリッカが大きく、表
示ムラの大きい液晶ディスプレイであった。さらに、も
っと大きなサイズのパネルやハイビジョン用のパネルを
作製する場合に問題となる。また、コモン振り等の新し
い駆動方法を採用した場合には、さらに大きな逆バイア
ス電圧が印加されるため、オフリーク電流に対する要求
はさらにきびしくなる(セミナーテキスト、TFTカラ
ー液晶の開発技術と特性解析・応用設計、平成3年11
月21日・22日、日本工業技術センター、pp9−2
4)。
As described above, in the conventional liquid crystal display, since the off-leakage current of the pixel switching thin film transistor is extremely large, the pixel retention characteristic is insufficient. Therefore, the liquid crystal display has large flicker and uneven display. Further, it becomes a problem when manufacturing a panel of a larger size or a panel for high definition. In addition, when a new driving method such as common swing is adopted, a larger reverse bias voltage is applied, so the requirement for off-leakage current becomes even more severe (seminar text, development technology and characteristics analysis / application of TFT color liquid crystal). Design, 1991
21st and 22nd, Japan Industrial Technology Center, pp9-2
4).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の従来の技術の問題点を解決し、従来と同一のフォト工
程数により非常に簡単な方法で、画素スイッチング薄膜
トランジスタのみを選択的にLDD構造とすることによ
り、オフリーク電流のはね上がりを抑えることである。
そして、画素保持特性を改善して優れた表示特性を有す
る液晶ディスプレイを簡単に制作する方法を提供するこ
とが大きな目的である。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to selectively select only pixel switching thin film transistors in a very simple method with the same number of photo processes as in the prior art. By using the LDD structure, it is possible to prevent the off-leakage current from rising.
Further, it is a great object to provide a method for easily producing a liquid crystal display having excellent display characteristics by improving pixel retention characteristics.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、マトリックス
状に配置された画素と、該画素を選択するために画素ご
とに設置された画素スイッチング薄膜トランジスタと、
Nch薄膜トランジスタおよびPch薄膜トランジスタ
により構成構成された画素駆動回路とが、同一の絶縁性
透明基板上に集積された薄膜半導体装置の製造方法にお
いて、前記画素スイッチング薄膜トランジスタと同じ伝
導型の薄膜トランジスタは、1回のイオン注入工程によ
って形成されたLDD(Lightly Doped
Drain)構造を有し、前記画素スイッチング薄膜ト
ランジスタと違う伝導型の薄膜トランジスタは、通常の
自己整合型の構造で有ることを特徴とする。
According to the present invention, pixels arranged in a matrix and pixel switching thin film transistors provided for each pixel to select the pixel are provided.
In a method of manufacturing a thin film semiconductor device in which a pixel driving circuit configured by an Nch thin film transistor and a Pch thin film transistor is integrated on the same insulating transparent substrate, the same conductivity type thin film transistor as the pixel switching thin film transistor is LDD (Lightly Doped) formed by an ion implantation process
The conduction type thin film transistor, which has a drain structure and is different from the pixel switching thin film transistor, has a normal self-aligned structure.

【0009】さらに、画素スイッチング薄膜トランジス
タをNch薄膜トランジスタで構成する場合は、(1)
第1層の薄膜半導体層、ゲート絶縁膜およびゲート電
極を形成した後、レジストマスクを形成して、ボロン等
の不純物をイオン注入し、自己整合的にPch薄膜トラ
ンジスタを形成する工程、(2) 前記レジストマスク
を剥離した後、前記Pch薄膜トランジスタ以外のゲー
ト絶縁膜において、フォト工程により第2のレジストマ
スクを形成して、ゲート電極端から1〜5μm太くゲー
ト絶縁膜を残し、ソース、ドレイン領域の上部のゲート
絶縁膜はエッチング除去する工程、(3) 前記第2の
レジストマスクを剥離した後、リンあるいはヒ素等の不
純物をイオン注入する工程、を有することを特徴とす
る。
Further, when the pixel switching thin film transistor is composed of an Nch thin film transistor, (1)
Forming a Pch thin film transistor in a self-aligned manner by forming a resist mask after forming a first thin film semiconductor layer, a gate insulating film and a gate electrode, and ion-implanting impurities such as boron. After removing the resist mask, a second resist mask is formed by a photo process on the gate insulating film other than the Pch thin film transistor, leaving the gate insulating film thicker by 1 to 5 μm from the end of the gate electrode, and over the source and drain regions. The gate insulating film is removed by etching, and (3) after the second resist mask is removed, an impurity such as phosphorus or arsenic is ion-implanted.

【0010】さらに、画素スイッチング薄膜トランジス
タをPch薄膜トランジスタで構成する場合は、(1)
第1層の薄膜半導体層、ゲート絶縁膜およびゲート電
極を形成した後、レジストマスクを形成して、リンある
いはヒ素等の不純物をイオン注入し、自己整合的にNc
h薄膜トランジスタを形成する工程、(2) 前記レジ
ストマスクを剥離した後、前記Nch薄膜トランジスタ
以外のゲート絶縁膜において、フォト工程により第2の
レジストマスクを形成して、ゲート電極端から1〜5μ
m太くゲート絶縁膜を残し、ソース、ドレイン領域の上
部のゲート絶縁膜はエッチング除去する工程、(3)
前記第2のレジストマスクを剥離した後、ボロン等をイ
オン注入する工程、を少なくとも有することを特徴とす
る。
Further, when the pixel switching thin film transistor is composed of a Pch thin film transistor, (1)
After forming the first thin film semiconductor layer, the gate insulating film, and the gate electrode, a resist mask is formed, and impurities such as phosphorus or arsenic are ion-implanted to self-align Nc
h Step of forming a thin film transistor, (2) After removing the resist mask, a second resist mask is formed by a photo step in the gate insulating film other than the Nch thin film transistor, and 1 to 5 μm from the gate electrode end.
(3) A step of etching away the gate insulating film above the source and drain regions, leaving the thick gate insulating film.
After removing the second resist mask, at least a step of ion-implanting boron or the like is included.

【0011】[0011]

【実施例】まずはじめに本発明による薄膜半導体装置の
構造を図1に示す。図1は構造断面図である。まず図1
において1−14は画素スイッチング薄膜トランジスタ
を示し、1−15は前記画素スイッチング薄膜トランジ
スタと違う電導型の薄膜トランジスタを示している。1
−1は絶縁性透明基板、1−2は薄膜トランジスタの能
動領域を構成する半導体薄膜、1−3はゲート絶縁膜、
1−4はゲート電極である。画素スイッチング薄膜トラ
ンジスタのゲート絶縁膜は、ゲート電極の端からLoff
の距離だけゲート電極よりも太らせ、さらに他の部分は
エッチング除去する。そして、不純物イオンをイオン注
入することによってソース領域1−5およびドレイン領
域1−6を形成する。この時、ゲート電極の端から距離
offだけ離れた領域への不純物イオンはゲート絶縁膜
を通してイオン注入されるので、この領域は前記ソース
およびドレイン領域よりも不純物濃度が小さくなり、自
動的にLDD領域となる。Loffが1〜2μm程度の時、
オフリーク電流のはね上がりは急激に低減するが、2μ
m以上になるとオン電流が低下し始める。従って、オフ
リーク電流とオン電流との兼ね合いによりLoffの長さ
を決めなければならない。実験によるとLoffは1〜5
μm程度が適していると考えられる。図中1−7は該L
DD領域を示す。一方、画素スイッチング薄膜トランジ
スタと違う電導型の薄膜トランジスタにおいては、ゲー
ト絶縁膜を通して全面にイオン注入されるので、LDD
構造とはならない。1−9はソース領域、1−10はド
レイン領域を示す。1−11は層間絶縁膜、1−12は
ソース電極、1−13はドレイン電極を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the structure of a thin film semiconductor device according to the present invention is shown in FIG. FIG. 1 is a structural sectional view. Figure 1
1-14 indicates a pixel switching thin film transistor, and 1-15 indicates a conductive type thin film transistor different from the pixel switching thin film transistor. 1
-1 is an insulating transparent substrate, 1-2 is a semiconductor thin film that constitutes an active region of a thin film transistor, 1-3 is a gate insulating film,
1-4 are gate electrodes. The gate insulating film of the pixel switching thin film transistor is L off from the end of the gate electrode.
Is thicker than the gate electrode, and the other portion is removed by etching. Then, the source region 1-5 and the drain region 1-6 are formed by implanting impurity ions. At this time, since impurity ions are implanted into the region away from the end of the gate electrode by a distance L off through the gate insulating film, the impurity concentration in this region is smaller than that in the source and drain regions, and the LDD is automatically performed. It becomes an area. When L off is about 1-2 μm,
The rise of off-leakage current decreases sharply, but 2μ
When it exceeds m, the on-current starts to decrease. Therefore, the length of L off must be determined by the balance between the off leak current and the on current. According to the experiment, L off is 1 to 5
It is thought that about μm is suitable. 1-7 in the figure is the L
The DD area is shown. On the other hand, in a conductive type thin film transistor different from the pixel switching thin film transistor, since the entire surface is ion-implanted through the gate insulating film, LDD
Not a structure. Reference numeral 1-9 indicates a source region, and 1-10 indicates a drain region. Reference numeral 1-11 indicates an interlayer insulating film, 1-12 indicates a source electrode, and 1-13 indicates a drain electrode.

【0012】以下では、画素スイッチング薄膜トランジ
スタとしてNch薄膜トランジスタを用いてクティブマ
トリックス基板を作製する場合を例として、本発明の製
造方法を説明する。もちろん、画素スイッチング薄膜ト
ランジスタとしてPch薄膜トランジスタを用いてもよ
い。基本的には、イオン注入によるイオン種の違いだけ
なので、ここでの説明は省略する。
Hereinafter, the manufacturing method of the present invention will be described by taking as an example the case of manufacturing an active matrix substrate using Nch thin film transistors as pixel switching thin film transistors. Of course, a Pch thin film transistor may be used as the pixel switching thin film transistor. Basically, only the difference in the ion species due to the ion implantation is given, and the description is omitted here.

【0013】まず、図2(a)から本発明の説明をはじ
める。絶縁性非晶質材料2−1上に、非単結晶半導体薄
膜2−2を成膜する。前記絶縁性非晶質材料としては、
石英基板、ガラス基板、窒化膜あるいはSiO2膜等が
用いられる。石英基板を用いる場合はプロセス温度は1
200℃程度まで許容されるが、ガラス基板を用いる場
合は、600℃以下の低温プロセスに制限される。以下
では、石英基板を用い、前記非単結晶半導体薄膜として
固相成長Si薄膜を用いた場合を実施例として説明す
る。もちろん、固相成長Si薄膜ばかりでなく、減圧C
VD法やプラズマCVD法あるいはスパッタ法等で成膜
された多結晶Si薄膜やSOI(Silicon on
Insulator)を用いても本発明を実現するこ
とができる。
First, the present invention will be described with reference to FIG. The non-single-crystal semiconductor thin film 2-2 is formed on the insulating amorphous material 2-1. As the insulating amorphous material,
A quartz substrate, a glass substrate, a nitride film, a SiO 2 film or the like is used. Process temperature is 1 when using quartz substrate
Up to about 200 ° C is allowed, but when a glass substrate is used, it is limited to a low temperature process of 600 ° C or lower. Hereinafter, a case where a quartz substrate is used and a solid phase growth Si thin film is used as the non-single crystal semiconductor thin film will be described as an example. Of course, not only solid-phase-grown Si thin film but also reduced pressure C
Polycrystalline Si thin films and SOI (Silicon on) formed by VD method, plasma CVD method, sputtering method, etc.
The present invention can also be realized by using an Insulator.

【0014】プラズマCVD装置を用い、図2(a)に
示すように石英基板2−1上に、SiH4とH2の混合ガ
スを、13.56MHzの高周波グロ−放電により分解
させて非晶質Si膜2−2を堆積させる。前記混合ガス
のSiH4分圧は10〜20%、デポ中の内圧は0.5
〜1.5torr程度である。基板温度は250℃以
下、180℃程度が適している。赤外吸収測定より結合
水素量を求めたところ約8atomic%であった。前
記非晶質Si膜2−2の堆積前のチェンバ−をフレオン
洗浄し、続いて堆積させられた非晶質Si膜は2×10
18cm-3の弗素を含んでいる。従って、本発明において
は、前記フレオン洗浄後、ダミーの堆積を行ってから、
実際の堆積を行う。あるいは、フレオン洗浄を廃止し、
ビ−ズ処理等の別の方法でチェンバ−の洗浄を行う。
Using a plasma CVD apparatus, a mixed gas of SiH 4 and H 2 is decomposed by a high frequency glow discharge of 13.56 MHz on a quartz substrate 2-1 as shown in FIG. A high quality Si film 2-2 is deposited. The SiH 4 partial pressure of the mixed gas is 10 to 20%, and the internal pressure in the depot is 0.5.
It is about 1.5 torr. The substrate temperature is preferably 250 ° C. or lower, about 180 ° C. When the amount of bound hydrogen was determined by infrared absorption measurement, it was about 8 atomic%. The chamber before deposition of the amorphous Si film 2-2 was subjected to Freon cleaning, and the amorphous Si film deposited subsequently was 2 × 10.
Contains 18 cm -3 of fluorine. Therefore, in the present invention, after the Freon cleaning, the dummy is deposited,
Perform the actual deposition. Or abolish Freon cleaning,
The chamber is cleaned by another method such as beading.

【0015】続いて、該非晶質Si膜を、400℃〜5
00℃で熱処理して水素を放出させる。この工程は、水
素の爆発的な脱離を防ぐことを目的としている。
Then, the amorphous Si film is formed at 400 ° C. to 5 ° C.
Heat treatment is performed at 00 ° C. to release hydrogen. This process is intended to prevent the explosive desorption of hydrogen.

【0016】次に、前記非晶質薄膜2−2を固相成長さ
せる。固相成長方法は、石英管による炉アニ−ルが便利
である。アニ−ル雰囲気としては、窒素ガス、水素ガ
ス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどを用いる。1×1
-6から1×10-10Torrの高真空雰囲気でアニ−
ルを行ってもよい。固相成長アニ−ル温度は500℃〜
700℃とする。この様な低温アニ−ルでは選択的に、
結晶成長の活性化エネルギ−の小さな結晶方位を持つ結
晶粒のみが成長し、しかもゆっくりと大きく成長する。
発明者の実験において、アニ−ル温度600℃、アニ−
ル時間16時間で固相成長させることにより2μm以上
の大粒径シリコン薄膜が得られている。図2(b)にお
いて、2−3は固相成長シリコン薄膜を示している。
Next, the amorphous thin film 2-2 is solid-phase grown. For the solid phase growth method, a furnace anneal using a quartz tube is convenient. Nitrogen gas, hydrogen gas, argon gas, helium gas or the like is used as the anneal atmosphere. 1 x 1
Annealed in a high vacuum atmosphere of 0 -6 to 1 x 10 -10 Torr.
You may go le. Solid phase growth anneal temperature is 500 ° C ~
The temperature is 700 ° C. In such low temperature annealing, selectively,
Only the crystal grains having a crystal orientation with a small activation energy for crystal growth grow, and slowly grow large.
In an experiment conducted by the inventor, an annealing temperature of 600 ° C.
A large-grain silicon thin film of 2 μm or more is obtained by solid phase growth for 16 hours. In FIG. 2B, 2-3 indicates a solid phase growth silicon thin film.

【0017】以上は、固相成長法によるシリコン薄膜の
作製方法について説明したが、そのほかに、LPCVD
法あるいはスパッタ法や蒸着法等の方法でシリコン薄膜
を作製してもよい。
The method for producing a silicon thin film by the solid phase growth method has been described above.
The silicon thin film may be formed by a method such as a sputtering method or a vapor deposition method.

【0018】次に、前記固相成長シリコン薄膜をフォト
リソグラフィ法によって図2(c)に示されているよう
に島状にパタ−ニングする。
Next, the solid phase growth silicon thin film is patterned by photolithography into an island shape as shown in FIG. 2 (c).

【0019】次に図2(d)に示されているように、ゲ
−ト酸化膜2−4を形成する。該ゲ−ト酸化膜の形成方
法としてはLPCVD法、あるいは光励起CVD法、あ
るいはプラズマCVD法、ECRプラズマCVD法、あ
るいは高真空蒸着法、あるいはプラズマ酸化法、あるい
は高圧酸化法などのような500℃以下の低温方法があ
る。該低温方法で成膜されたゲ−ト酸化膜は、熱処理す
ることによってより緻密で界面準位の少ない優れた膜と
なる。非晶質絶縁基板2−1として石英基板を用いる場
合は、熱酸化法によることができる。該熱酸化法にはd
ry酸化法とwet酸化法とがある。約800℃以上で
酸化膜が生成される。石英基板を用いるにはたとえば1
000℃以上のなるべく高い温度でdry酸化させるの
が適している。ゲート酸化膜の膜厚は、500Åから1
500Å程度が適している。
Next, as shown in FIG. 2D, a gate oxide film 2-4 is formed. The gate oxide film is formed at 500 ° C. such as LPCVD method, photo-excited CVD method, plasma CVD method, ECR plasma CVD method, high vacuum vapor deposition method, plasma oxidation method or high pressure oxidation method. There are the following low temperature methods. The gate oxide film formed by the low temperature method is heat-treated to be a denser and excellent film having less interface states. When a quartz substrate is used as the amorphous insulating substrate 2-1, a thermal oxidation method can be used. D for the thermal oxidation method
There are a ry oxidation method and a wet oxidation method. An oxide film is formed at about 800 ° C. or higher. To use a quartz substrate, for example, 1
It is suitable to carry out dry oxidation at a temperature as high as possible of 000 ° C. or higher. Gate oxide film thickness is from 500Å to 1
About 500Å is suitable.

【0020】ゲート酸化膜形成後、必要に応じてボロン
をチャネルイオン注入し、チャネルド−プしてもよい。
これは、Nch薄膜トランジスタのスレッシュホルド電
圧がマイナス側にシフトすることを防ぐことを目的とし
ている。前記非晶質シリコン膜のデポ膜厚が500〜1
500Å程度の場合は、ボロンのド−ズ量は1×1012
〜5×1012cm-2程度が適している。前記非晶質シリ
コン膜の膜厚が500Å以下の薄い場合にはボロンド−
ズ量を少なくし、目安としては1×1012cm-2以下に
する。また、前記膜厚が1500Å以上の厚い場合には
ボロンド−ズ量を多くし、目安としては5×1012cm
-2以上にする。
After formation of the gate oxide film, boron may be channel ion-implanted and channel-doped if necessary.
This is intended to prevent the threshold voltage of the Nch thin film transistor from shifting to the negative side. The amorphous silicon film has a deposition thickness of 500 to 1
In case of 500Å, the dose of boron is 1 × 10 12.
About 5 × 10 12 cm -2 is suitable. If the thickness of the amorphous silicon film is less than 500Å, boron-
The amount of scratches is reduced, and as a guideline, it is 1 × 10 12 cm -2 or less. When the film thickness is 1500 Å or more, the boron dose is increased, and as a guide, it is 5 × 10 12 cm.
-Set to 2 or more.

【0021】チャネルイオン注入のかわりに、2−2の
シリコン膜の堆積時にボロンを添加してもよい。これ
は、シリコン膜堆積時にチャンバ−中にシランガスと共
にジボランガス(B26)を流して反応させることによ
って得られる。
Instead of channel ion implantation, boron may be added at the time of depositing the silicon film 2-2. This is obtained by flowing diborane gas (B 2 H 6 ) together with silane gas into the chamber during the deposition of the silicon film to cause a reaction.

【0022】次に図2(e)に示されているように、ゲ
ート電極2−5の形成方法の説明に移る。ここでは低抵
抗の多結晶シリコン膜を用いた場合を例として説明す
る。まず、拡散法を用いた成膜方法について説明する。
LPCVD法等の方法で多結晶シリコン膜を堆積させ
て、その後900〜1000℃のPOCl3拡散法によ
りPを前記多結晶シリコン膜に添加する。この時、該多
結晶シリコン膜上には薄い酸化膜が皮膜されているの
で、フッ酸を含む水溶液で該酸化膜を除去する。イオン
注入法によりPを添加する方法もある。その他にドープ
ト多結晶シリコン膜を堆積させることにより上層膜2−
6とする方法もある。これは、SiO2ガスとPH3ガス
の混合ガスを分解させることにより成膜する方法であ
る。LPCVD法では500〜700℃での熱分解、P
ECVD法ではグロー放電分解によって不純物添加多結
晶シリコン膜が成膜される。PECVD法では300℃
程度で非晶質シリコン膜を成膜する事ができる。前述し
たような固相成長法により、このドープト非晶質シリコ
ン膜を高品質な多結晶シリコン膜に成長させることも有
効な方法である。
Next, as shown in FIG. 2E, the method for forming the gate electrode 2-5 will be described. Here, a case of using a low resistance polycrystalline silicon film will be described as an example. First, a film forming method using the diffusion method will be described.
A polycrystalline silicon film is deposited by a method such as LPCVD, and then P is added to the polycrystalline silicon film by a POCl 3 diffusion method at 900 to 1000 ° C. At this time, since a thin oxide film is coated on the polycrystalline silicon film, the oxide film is removed with an aqueous solution containing hydrofluoric acid. There is also a method of adding P by an ion implantation method. In addition, by depositing a doped polycrystalline silicon film, the upper layer film 2-
There is also a method of setting 6. This is a method of forming a film by decomposing a mixed gas of SiO 2 gas and PH 3 gas. In the LPCVD method, thermal decomposition at 500 to 700 ° C., P
In the ECVD method, an impurity-added polycrystalline silicon film is formed by glow discharge decomposition. 300 ° C by PECVD method
An amorphous silicon film can be formed to some extent. It is also an effective method to grow this doped amorphous silicon film into a high quality polycrystalline silicon film by the solid phase growth method as described above.

【0023】上記のような方法で1×1019cm-3以上
のPが添加された多結晶シリコン膜を500〜2000
Å程度堆積させる。この場合、ゲート電極のシート抵抗
は20〜30Ω/□程度である。
A polycrystalline silicon film containing 1 × 10 19 cm −3 or more of P added thereto in the above-described manner is used in an amount of 500 to 2000.
Å Deposit about. In this case, the sheet resistance of the gate electrode is about 20 to 30 Ω / □.

【0024】ゲート電極のシート抵抗をさらに低減する
ために、不純物添加多結晶シリコン膜とシリサイド膜を
積層した2層ゲート電極を用いる方法もある。シリサイ
ド膜としては、コバルトシリサイド(CoSi2)、ま
たはニッケルシリサイド(NiSi)、またはチタンシ
リサイド(TiSi2)、またはモリブデンシリサイド
(MoSi2)、またはタングステンシリサイド(WS
2)等がある。シリサイド膜としてMoSi2膜を用い
た場合、1500Å堆積させたると、シート抵抗は7〜
8Ω/□程度となる。約3分の1のゲート線低抵抗化と
なる。
In order to further reduce the sheet resistance of the gate electrode, there is also a method of using a two-layer gate electrode in which an impurity-doped polycrystalline silicon film and a silicide film are laminated. As the silicide film, cobalt silicide (CoSi 2 ), nickel silicide (NiSi), titanium silicide (TiSi 2 ), molybdenum silicide (MoSi 2 ), or tungsten silicide (WS) is used.
i 2 ) etc. When a MoSi 2 film is used as the silicide film, the sheet resistance is 7-
It becomes about 8Ω / □. The resistance of the gate line is reduced to about one third.

【0025】次に、まずPch薄膜トランジスタの形成
について説明する。図3(a)に示されるようにNch
薄膜トランジスタ上にPフォトレジストマスク2−6を
形成する。
Next, the formation of the Pch thin film transistor will be described first. As shown in FIG. 3A, Nch
A P photoresist mask 2-6 is formed on the thin film transistor.

【0026】続いて図3(b)に示したようにソース領
域及びドレイン領域を形成するためのイオン注入を行な
う。イオン注入法により、前記第1の半導体層にアクセ
プタ−型の不純物をイオン注入し、前記上層膜2−6に
対して自己整合的にソ−ス領域およびドレイン領域を形
成する。図3(b)において、2−7は高濃度にイオン
注入されたソ−ス領域、および2−8はドレイン領域を
示している。
Subsequently, as shown in FIG. 3B, ion implantation for forming a source region and a drain region is performed. An acceptor type impurity is ion-implanted into the first semiconductor layer by an ion implantation method to form a source region and a drain region in a self-aligned manner with respect to the upper layer film 2-6. In FIG. 3B, 2-7 indicates a source region in which a high concentration of ions are implanted, and 2-8 indicates a drain region.

【0027】前記アクセプタ−型の不純物としては、ボ
ロン(B)等を用いる。不純物添加方法としては、イオ
ン注入法の他に、レ−ザ−ド−ピング法あるいはプラズ
マド−ピング法などの方法がある。2−9で示される矢
印は不純物のイオンビ−ムを表している。前記絶縁性非
晶質材料2−1として石英基板を用いた場合には熱拡散
法を使うことができる。不純物ド−ズ量は、1×1014
から1×1017cm-2程度とする。不純物濃度に換算す
ると、ソ−ス領域2−7およびドレイン領域2−8で約
1×1019から1×1022cm-3程度である。また、注
入された不純物の濃度分布の最高値が、前記多結晶シリ
コン薄膜2−3とゲート絶縁膜2−4との界面近傍に存
在するようにイオンの加速エネルギーを設定する。例え
ばゲート酸化膜の膜厚が1200Åの場合は、イオンの
加速エネルギーを30〜60keVが適している。
Boron (B) or the like is used as the acceptor type impurity. As a method for adding impurities, there are methods such as a laser doping method and a plasma doping method in addition to the ion implantation method. The arrows indicated by 2-9 represent ion beams of impurities. When a quartz substrate is used as the insulating amorphous material 2-1, a thermal diffusion method can be used. The impurity dose is 1 × 10 14
To about 1 × 10 17 cm -2 . Converted to the impurity concentration, it is about 1 × 10 19 to 1 × 10 22 cm −3 in the source region 2-7 and the drain region 2-8. Further, the ion acceleration energy is set so that the maximum value of the concentration distribution of the implanted impurities exists near the interface between the polycrystalline silicon thin film 2-3 and the gate insulating film 2-4. For example, when the film thickness of the gate oxide film is 1200Å, the ion acceleration energy of 30 to 60 keV is suitable.

【0028】続いて、画素スイッチング薄膜トランジス
タを構成するNch薄膜トランジスタの形成方法につい
て説明する。図3(c)にしめされるように、Nch薄
膜トランジスタのゲート電極の両端部からLoffだけ太
くNフォトレジストマスク2−10を形成する。該Nフ
ォトレジストマスク2−10はPch薄膜トランジスタ
も覆っている。そして、ゲート絶縁膜をエッチングし
て、Nch薄膜トランジスタのゲート電極の周囲Loff
の領域はゲート絶縁膜を残し、それ以外の部分はゲート
絶縁膜は除去されて多結晶シリコン薄膜の表面がむき出
しにされる。
Next, a method of forming an Nch thin film transistor which constitutes a pixel switching thin film transistor will be described. As shown in FIG. 3C, an N photoresist mask 2-10 is formed thicker by L off from both ends of the gate electrode of the Nch thin film transistor. The N photoresist mask 2-10 also covers the Pch thin film transistor. Then, the gate insulating film is etched to surround L off of the gate electrode of the Nch thin film transistor.
The gate insulating film is left in the region (1) and the gate insulating film is removed in the other portions to expose the surface of the polycrystalline silicon thin film.

【0029】Nフォトレジストマスク2−10を剥離し
た後、図3(d)に示すようにイオン注入法によりドナ
−型の不純物イオンを注入する。前記ドナ−型の不純物
としては、リン(P)あるいはひ素(As)等を用い
る。2−14は、イオンビームを示している。
After removing the N photoresist mask 2-10, as shown in FIG. 3D, a donor-type impurity ion is implanted by an ion implantation method. Phosphorus (P), arsenic (As), or the like is used as the donor-type impurity. 2-14 has shown the ion beam.

【0030】不純物添加方法としては、イオン注入法の
他に、レ−ザ−ド−ピング法あるいはプラズマド−ピン
グ法などの方法がある。2−14で示される矢印は不純
物のイオンビ−ムを表している。前記絶縁性非晶質材料
2−1として石英基板を用いた場合には熱拡散法を使う
ことができる。Pchのソースおよびドレイン領域荷は
ボロンの他に、リンも注入されることとなるので、Nc
hの不純物ド−ズ量N+は、Pchの不純物ドーズ量P+
よりも1桁以上少なくしなければならない。また、注入
された不純物の濃度分布の最高値が、むき出しにされた
多結晶シリコン薄膜2−3の表面に存在するようにイオ
ンの加速エネルギーを設定する。従って、イオンの加速
エネルギーは極力小さく設定することが重要であり、1
0〜30keV程度が適している。
As a method of adding impurities, there are methods such as a laser doping method and a plasma doping method in addition to the ion implantation method. The arrow indicated by 2-14 represents the ion beam of impurities. When a quartz substrate is used as the insulating amorphous material 2-1, a thermal diffusion method can be used. Since the source and drain regions of Pch will be doped with phosphorus in addition to boron, Nc
The impurity dose amount N + of h is the impurity dose amount P + of Pch.
Must be less than one digit. Further, the ion acceleration energy is set so that the maximum value of the concentration distribution of the implanted impurities exists on the surface of the exposed polycrystalline silicon thin film 2-3. Therefore, it is important to set the ion acceleration energy as low as possible.
About 0 to 30 keV is suitable.

【0031】この時、ゲート絶縁膜の周辺Loffの領域
2−19は、ゲート酸化膜を通してイオン注入されるこ
とになるので、ソ−ス領域2−12およびドレイン領域
2−13の濃度に比べて1桁以上も濃度が低くなる。従
って、2−19は自己整合的に形成されたLDD領域と
なる。
At this time, since the region 2-19 in the periphery L off of the gate insulating film is to be ion-implanted through the gate oxide film, compared with the concentration of the source region 2-12 and the drain region 2-13. The density is reduced by more than one digit. Therefore, 2-19 is an LDD region formed in a self-aligned manner.

【0032】続いて、図4(a)に示すように層間絶縁
膜2−15を成膜する。酸化膜の成膜方法としては、L
PCVD法、APCVD法 プラズマCVD法、ECR
プラズマCVD法、光励起CVD法等の方法がある。さ
らにソースガスとして有機シリコン化合物TEOS(T
etra Ethyl Ortho−Silicat
e)やオゾンを用いる方法がある。TEOSを用いると
優れた段差被覆性が実現される。また、PSG(Pho
sphosilicate glass)やBSG(B
orosilicate glass)をリフローさせ
るとさらに優れた段差被覆性を実現する事ができる。膜
厚に関しては、数千Åから数μm程度が普通である。窒
化膜の形成方法としては、LPCVD法あるいはプラズ
マCVD法などが簡単である。反応には、アンモニアガ
ス(NH3)とシランガスと窒素ガスとの混合ガス、あ
るいはシランガスと窒素ガスとの混合ガスなどを用い
る。層間絶縁膜の段差被覆性が良好ならば先に述べた下
層絶縁膜2−12は必要なくなる。
Then, an interlayer insulating film 2-15 is formed as shown in FIG. The method for forming the oxide film is L
PCVD method, APCVD method Plasma CVD method, ECR
There are methods such as a plasma CVD method and a photoexcited CVD method. Further, as a source gas, an organic silicon compound TEOS (T
etra Ethyl Ortho-Silicat
There is a method using e) or ozone. When TEOS is used, excellent step coverage is realized. In addition, PSG (Pho
sposilicate glass) and BSG (B
When reflowing the orthosilicate glass), a more excellent step coverage can be realized. Regarding the film thickness, it is common that the film thickness is several thousand liters to several μm. LPCVD or plasma CVD is a simple method for forming the nitride film. For the reaction, a mixed gas of ammonia gas (NH 3 ) and silane gas and nitrogen gas, a mixed gas of silane gas and nitrogen gas, or the like is used. If the step coverage of the interlayer insulating film is good, the lower insulating film 2-12 described above is unnecessary.

【0033】続いて、前記層間絶縁膜の緻密化と前記ソ
−ス領域及びドレイン領域の活性化と結晶性の回復を目
的として活性化アニ−ルを行う。活性化アニ−ルの条件
としては、N2ガス雰囲気中で800〜1000℃程度
に低温化し、アニ−ル時間を20分〜1時間程度とす
る。900〜1000℃では20分程度のアニ−ルで不
純物はかなり活性化される。800〜900℃では20
分から1時間のアニ−ルをする。一方、はじめに500
〜800℃で1〜20時間程度のアニ−ルにより結晶性
を充分に回復させた後、900〜1000℃の高温で活
性化させるという2段階活性化アニ−ル法も効果があ
る。また、赤外線ランプやハロゲンランプを用いたRT
A(Rapid Thermal Annealin
g)法も効果がある。さらには、レ−ザ−ビ−ム等を用
いたレ−ザ−活性化法を利用することも効果がある。
Subsequently, an activation anneal is performed for the purpose of densifying the interlayer insulating film, activating the source region and drain region, and recovering the crystallinity. As the conditions for the activation anneal, the temperature is lowered to about 800 to 1000 ° C. in an N 2 gas atmosphere, and the annealing time is set to about 20 minutes to 1 hour. At 900 to 1000 ° C, impurities are considerably activated by annealing for about 20 minutes. 20 at 800-900 ° C
Anneal for 1 hour from a minute. On the other hand, first 500
A two-step activation anneal method in which the crystallinity is sufficiently recovered by annealing at ˜800 ° C. for about 1 to 20 hours and then activated at a high temperature of 900 to 1000 ° C. is also effective. In addition, RT using infrared lamp or halogen lamp
A (Rapid Thermal Annealin
The g) method is also effective. Furthermore, it is also effective to use a laser activation method using a laser beam or the like.

【0034】次に、水素プラズマ法、あるいは水素イオ
ン注入法、あるいはプラズマ窒化膜からの水素の拡散法
などの方法で水素イオンを導入すると、結晶粒界に存在
するダングリングボンドや、ゲ−ト酸化膜界面などに存
在する欠陥や、ソ−ス、ドレイン部とチャネル部との接
合部に存在する欠陥が不活性化される。この様な水素化
工程は、層間絶縁膜2−13を積層する前におこなって
もよい。または、後に述べる、ソ−ス電極とドレイン電
極を形成してから前記水素化工程を行ってもよい。
Next, when hydrogen ions are introduced by a method such as a hydrogen plasma method, a hydrogen ion implantation method, or a method of diffusing hydrogen from a plasma nitride film, dangling bonds or gates existing at grain boundaries are formed. Defects existing at the oxide film interface and the like, and defects existing at the source / junction portion between the drain portion and the channel portion are inactivated. Such a hydrogenation step may be performed before stacking the interlayer insulating films 2-13. Alternatively, the hydrogenation step may be performed after forming a source electrode and a drain electrode, which will be described later.

【0035】次に図4(b)に示すように、層間絶縁膜
2−15とゲート酸化膜2−4にコンタクトホールをフ
ォトエッチングにより形成する。そして同図に示すよう
にソ−ス電極2−16およびドレイン電極2−17を形
成する。該ソ−ス電極及びドレイン電極は、アルミニュ
ウムあるいはクロムなどの金属材料で形成する。この様
にして薄膜トランジスタが形成される。
Next, as shown in FIG. 4B, contact holes are formed in the interlayer insulating film 2-15 and the gate oxide film 2-4 by photoetching. Then, as shown in the figure, a source electrode 2-16 and a drain electrode 2-17 are formed. The source electrode and the drain electrode are made of a metal material such as aluminum or chromium. In this way, a thin film transistor is formed.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上実施例で説明したように、きわめて
簡単な方法によって画素スイッチング薄膜トランジスタ
を構成する電導型の薄膜トランジスタのみをLDD構造
で形成することが可能になった。本発明によって画素ス
イッチング薄膜トランジスタのオフリーク電流が低減で
きる。その特性を図5に示す。先に説明した図6に対応
したものである。ゲート電圧−20Vでもオフリーク電
流は非常に小さく、はね上がりが著しく抑えられてい
る。その結果、液晶ディスプレイのフリッカや表示ムラ
等が著しく向上され、パネル特性向上に対して非常に大
きな効果が期待される。しかも、従来工程と同数のフォ
ト工程数により本発明は実現される。従って、製造コス
トは従来と変わらない。
As described in the above embodiments, it becomes possible to form only the conductive type thin film transistor which constitutes the pixel switching thin film transistor with the LDD structure by a very simple method. According to the present invention, the off-leakage current of the pixel switching thin film transistor can be reduced. The characteristics are shown in FIG. This corresponds to FIG. 6 described above. The off-leakage current is very small even at a gate voltage of -20 V, and the rebound is significantly suppressed. As a result, flicker and display unevenness of the liquid crystal display are remarkably improved, and a very large effect on the improvement of panel characteristics is expected. Moreover, the present invention is realized by the same number of photo processes as the conventional process. Therefore, the manufacturing cost is the same as before.

【0037】画素スイッチング薄膜トランジスタのみを
選択的にLDD構造とするので駆動回路に対しては何等
悪影響は及ぼさない。従って、オン電流が十分得られる
ので、高速動作が可能となる。また、高精細化やハイビ
ジョンTV(HDTV)の要求特性も満たす。
Since only the pixel switching thin film transistor has the LDD structure selectively, it has no adverse effect on the drive circuit. Therefore, a sufficient on-current can be obtained, and high-speed operation is possible. It also meets the requirements for high definition and high definition TV (HDTV).

【0038】画素スイッチング薄膜トランジスタのオフ
リーク電流は低減され、さらにオフリーク電流のはね上
がりは著しく低下する。その結果、画素保持特性が向上
し、フリッカや表示ムラの極めて少ない良好な液晶ディ
スプレイを実現することが可能となる。一方、表示特性
を向上させるために、コモン振りという駆動方法があ
る。この駆動方法によると画素スイッチング薄膜トラン
ジスタには、さらに大きな逆バイアス電圧が印加される
こととなる。本発明によるとオフリーク電流のはね上が
りは著しく低下するので、コモン振り等の駆動方法にも
十分耐える。従って、さらなる表示特性の向上が期待さ
れる。
The off-leakage current of the pixel switching thin film transistor is reduced, and the off-leakage current remarkably decreases. As a result, the pixel holding characteristic is improved, and it becomes possible to realize a good liquid crystal display with extremely few flicker and display unevenness. On the other hand, there is a driving method called common swing in order to improve display characteristics. According to this driving method, a larger reverse bias voltage is applied to the pixel switching thin film transistor. According to the present invention, the rise of the off-leakage current is remarkably reduced, so that it can sufficiently withstand a driving method such as common swing. Therefore, further improvement in display characteristics is expected.

【0039】ゲート酸化膜のエッチングという極めて簡
単な方法によって、LDD構造を形成できる。従来、異
方性エッチングにより、ゲート電極の端部に側壁を形成
してLDD構造を形成していた。しかし、本発明によれ
ば、従来技術のような困難で制御性の悪い工程を省くこ
とができる。
The LDD structure can be formed by a very simple method of etching the gate oxide film. Conventionally, the LDD structure has been formed by forming a sidewall at the end of the gate electrode by anisotropic etching. However, according to the present invention, it is possible to omit the difficult and poorly controlled process as in the conventional technique.

【0040】本発明にシリサイド膜を用いた2層走査線
を応用すると、走査線のシート抵抗を、従来の多結晶シ
リコンの場合の25Ω/□から3分の1の8Ω/□程度
に低減することが出来る。この場合にも簡単にLDD構
造を形成することができる。この結果、オフリーク電流
が極めて少なく、さらに走査線の抵抗値の低いアクティ
ブマトリックス基板を容易に作製することができる。
When the two-layer scanning line using the silicide film is applied to the present invention, the sheet resistance of the scanning line is reduced from 25Ω / □ in the case of the conventional polycrystalline silicon to about one third, 8Ω / □. You can Also in this case, the LDD structure can be easily formed. As a result, it is possible to easily manufacture an active matrix substrate having an extremely small off-leakage current and a low scanning line resistance value.

【0041】走査線には左右両側からゲート信号が送ら
れているので、走査線に断線が生じても、走査線抵抗が
十分に小さいので信号遅延が小さく、液晶ディスプレイ
の画面表示にはなんら影響ない。従って、ソース線と走
査線の短絡が生じていても、その短絡点の両側の走査線
を切断する事によって短絡欠陥を救済することが出来
る。このように、歩留まり向上に対して大きな効果があ
る。
Since the gate signals are sent to the scanning lines from both the left and right sides, even if the scanning lines are broken, the resistance of the scanning lines is sufficiently small so that the signal delay is small and the screen display of the liquid crystal display is not affected. Absent. Therefore, even if a short circuit occurs between the source line and the scanning line, the short circuit defect can be repaired by cutting the scanning lines on both sides of the short circuit point. Thus, there is a great effect on the improvement of yield.

【0042】走査線抵抗が小さくなるので、走査線の時
定数τが低減する。従って、画面の中央と端での画素ト
ランジスタの立ち上がり特性が均一になる。その結果、
フリッカ或いは表示ムラを低減する事が出来る。しか
も、走査線のライン容量を低減させなくてもよいので、
画素の保持特性が低下する事はない。このように、本発
明により、画素保持特性を低下させる事なく、フリッカ
或いは表示ムラの極めて少ない液晶ディスプレイを実現
する事が出来る。
Since the scanning line resistance decreases, the scanning line time constant τ decreases. Therefore, the rising characteristics of the pixel transistor are uniform at the center and the edges of the screen. as a result,
Flicker or display unevenness can be reduced. Moreover, since it is not necessary to reduce the line capacitance of the scanning line,
The pixel retention characteristics do not deteriorate. As described above, according to the present invention, it is possible to realize a liquid crystal display with extremely little flicker or display unevenness without deteriorating the pixel holding characteristic.

【0043】ハイビジョン用TFTに関しては、投影型
のディスプレイとして構成するために、ライトバルブ等
が要求される事から4インチ程度の大きなTFTパネル
を作成しなければならない。この様に長い走査線を有す
るパネルを作製する場合に、本発明の効果は一段と大き
くなる。
With respect to the high-definition TFT, a light valve or the like is required in order to configure it as a projection type display, so that a large TFT panel of about 4 inches must be prepared. When a panel having such long scanning lines is produced, the effect of the present invention is further enhanced.

【0044】走査線が低抵抗化されるので、付加的な画
素保持容量線を廃止する事が可能になる。従って、開口
率が向上し、その結果、非常に明るい液晶ディスプレイ
を実現する事が可能となる。
Since the resistance of the scanning line is lowered, it is possible to eliminate the additional pixel holding capacitance line. Therefore, the aperture ratio is improved, and as a result, a very bright liquid crystal display can be realized.

【0045】オフセットゲート構造を有しているので、
画素の保持特性が改善される。さらに、消費電流の低減
に対しても大きな効果が期待される。
Since it has an offset gate structure,
The pixel retention characteristics are improved. Furthermore, a great effect is expected in reducing the current consumption.

【0046】固相成長法を用いることによって、非晶質
絶縁基板上に結晶性の優れたシリコン薄膜を作製するこ
とが可能になったのでSOI技術の発展に大きく寄与す
るものである。ゲート線の低抵抗化は、固相成長等の方
法で改善された薄膜トランジスタの特性を最大限に引き
出し、非常に優れた液晶ディスプレイを実現する上で大
きな効果がある。
By using the solid phase growth method, it becomes possible to form a silicon thin film having excellent crystallinity on an amorphous insulating substrate, which greatly contributes to the development of SOI technology. Lowering the resistance of the gate line has a great effect in maximizing the characteristics of the thin film transistor improved by a method such as solid phase growth and realizing a very excellent liquid crystal display.

【0047】本発明を、光電変換素子とその走査回路を
同一チップ内に集積した密着型イメージセンサーに応用
した場合には、読み取り速度の高速化、高解像度化、さ
らに階調をとる場合に非常に大きな効果をうみだす。高
解像度化が達成されるとカラー読み取り用密着型イメ−
ジセンサ−への応用も容易となる。もちろん電源電圧の
低減、消費電流の低減、信頼性の向上に対してもその効
果は大きい。また低温プロセスによって作製することが
できるので、密着型イメージセンサーチップの長尺化が
可能となり、一本のチップでA4サイズあるいはA3サ
イズの様な大型ファクシミリ用の読み取り装置を実現で
きる。従って、センサーチップの二本継ぎのような手数
がかかり信頼性の悪い技術を回避することができ、実装
歩留りも向上される。
When the present invention is applied to a contact-type image sensor in which a photoelectric conversion element and its scanning circuit are integrated in the same chip, it is extremely useful for increasing the reading speed, increasing the resolution, and obtaining gradation. Produce a great effect on. When higher resolution is achieved, contact type image for color reading
The application to a di-sensor becomes easy. Of course, the effect is great also for the reduction of power supply voltage, the reduction of current consumption, and the improvement of reliability. Further, since it can be manufactured by a low temperature process, the contact type image sensor chip can be lengthened, and a single chip can realize a reading device for a large facsimile such as A4 size or A3 size. Therefore, it is possible to avoid a technique such as double joining of the sensor chips and which is unreliable, and the mounting yield is improved.

【0048】石英基板やガラス基板だけではなく、サフ
ァイア基板あるいはMgO・Al23,BP,CaF2
等の結晶性絶縁基板も用いることができる。
Not only a quartz substrate or a glass substrate, but also a sapphire substrate or MgO.Al 2 O 3 , BP, CaF 2
A crystalline insulating substrate such as the above can also be used.

【0049】以上薄膜トランジスタを例として説明した
が、バイポ−ラトランジスタあるいはヘテロ接合バイポ
−ラトランジスタなど薄膜を利用した素子に対しても、
本発明を応用することができる。また、三次元デバイス
のようなSOI技術を利用した素子に対しても、本発明
を応用することができる。
Although the thin film transistor has been described above as an example, an element using a thin film such as a bipolar transistor or a heterojunction bipolar transistor can be used as well.
The present invention can be applied. Further, the present invention can be applied to an element using SOI technology such as a three-dimensional device.

【0050】固相成長法を例にとって本発明について説
明したが、本発明は固相成長法ばかりではなく、LPC
VD法やその他の方法、例えばEB蒸着法やスパッタ法
やMBE法で成膜したpoly−Si薄膜を利用して薄
膜半導体装置を作成する場合にも応用することができ
る。また、一般的なMOS型半導体装置にも応用するこ
とができる。
Although the present invention has been described by taking the solid phase growth method as an example, the present invention is not limited to the solid phase growth method, and the LPC method may be used.
The present invention can also be applied to a case where a thin film semiconductor device is formed by using a poly-Si thin film formed by the VD method or other methods such as the EB vapor deposition method, the sputtering method or the MBE method. It can also be applied to a general MOS type semiconductor device.

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

【図1】 本発明の実施例を示す薄膜半導体装置の構造
断面図である。
FIG. 1 is a structural cross-sectional view of a thin film semiconductor device showing an embodiment of the present invention.

【図2】 (a)から(e)は、本発明の薄膜半導体装
置の製造方法を示す工程断面図である。
2A to 2E are process cross-sectional views showing a method for manufacturing a thin film semiconductor device of the present invention.

【図3】 (a)から(d)は、本発明の薄膜半導体装
置の製造方法を示す工程断面図である。ただし、図3
(a)は、図2(e)から続いている。
3A to 3D are process cross-sectional views showing a method of manufacturing a thin film semiconductor device of the present invention. However,
(A) continues from FIG. 2 (e).

【図4】 (a)から(b)は、本発明の薄膜半導体装
置の製造方法を示す工程断面図である。ただし、図4
(a)は、図3(d)から続いている。
4A to 4B are process cross-sectional views showing a method for manufacturing a thin film semiconductor device of the present invention. However,
(A) continues from FIG. 3 (d).

【図5】 本発明による画素スイッチング薄膜トランジ
スタに用いられるNch薄膜トランジスタの特性を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing characteristics of an Nch thin film transistor used in a pixel switching thin film transistor according to the present invention.

【図6】 従来の画素スイッチング薄膜トランジスタに
用いられるNch薄膜トランジスタの特性を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing characteristics of an Nch thin film transistor used for a conventional pixel switching thin film transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1− 2 多結晶シリコン薄膜 1− 3 ゲート電極 1− 7 LDD領域 1− 4 画素電極 1− 5 ソ−ス領域 1− 6 ドレイン領域 1−11 層間絶縁膜 1−14 画素スイッチング薄膜トランジスタと同一電
導型の薄膜トランジスタ 1−15 1−14と逆の電導型の薄膜トランジスタ 2− 1 絶縁性透明基板 2− 3 多結晶シリコン薄膜 2− 4 ゲート絶縁膜 2− 5 ゲート電極 2− 6 Pフォトレジストマスク 2− 7 Pch薄膜トランジスタのソース領域 2− 8 Pch薄膜トランジスタのドレイン領域 2−10 Nフォトレジストマスク 2−12 Pch薄膜トランジスタのソース領域 2−13 Pch薄膜トランジスタのドレイン領域 2−19 LDD領域 2−15 層間絶縁膜
1-2 Polycrystalline silicon thin film 1-3 Gate electrode 1-7 LDD region 1-4 Pixel electrode 1-5 Source region 1-6 Drain region 1-11 Interlayer insulating film 1-14 Same conductivity type as pixel switching thin film transistor Thin film transistor 1-15 1-14, a reverse-conductivity type thin film transistor 2-1 insulating transparent substrate 2-3 polycrystal silicon thin film 2-4 gate insulating film 2-5 gate electrode 2-6 P photoresist mask 2-7 Source region of Pch thin film transistor 2-8 Drain region of Pch thin film transistor 2-10 N photoresist mask 2-12 Source region of Pch thin film transistor 2-13 Drain region of Pch thin film transistor 2-19 LDD region 2-15 Interlayer insulating film

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マトリックス状に配置された画素と、該
画素を選択するために画素ごとに設置された画素スイッ
チング薄膜トランジスタと、Nch薄膜トランジスタお
よびPch薄膜トランジスタにより構成構成された画素
駆動回路とが、同一の絶縁性透明基板上に集積された薄
膜半導体装置の製造方法において、前記画素スイッチン
グ薄膜トランジスタと同じ伝導型の薄膜トランジスタ
は、1回のイオン注入工程によって形成されたLDD
(Lightly Doped Drain)構造を有
し、前記画素スイッチング薄膜トランジスタと違う伝導
型の薄膜トランジスタは、通常の自己整合型の構造で有
ることを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
1. A pixel arranged in a matrix, a pixel switching thin film transistor provided for each pixel to select the pixel, and a pixel drive circuit configured by an Nch thin film transistor and a Pch thin film transistor are the same. In the method of manufacturing a thin film semiconductor device integrated on an insulating transparent substrate, a thin film transistor of the same conductivity type as the pixel switching thin film transistor is formed by one ion implantation process.
A method of manufacturing a thin film semiconductor device, characterized in that a conduction type thin film transistor having a (Lightly Doped Drain) structure and different from the pixel switching thin film transistor has an ordinary self-aligned structure.
【請求項2】 請求項1の、画素スイッチング薄膜トラ
ンジスタをNch薄膜トランジスタで構成する場合は、
(1) 第1層の薄膜半導体層、ゲート絶縁膜およびゲ
ート電極を形成した後、レジストマスクを形成して、ボ
ロン等の不純物をイオン注入し、自己整合的にPch薄
膜トランジスタを形成する工程、(2) 前記レジスト
マスクを剥離した後、前記Pch薄膜トランジスタ以外
のゲート絶縁膜において、フォト工程により第2のレジ
ストマスクを形成して、ゲート電極端から1〜5μm太
くゲート絶縁膜を残し、ソース、ドレイン領域の上部の
ゲート絶縁膜はエッチング除去する工程、(3) 前記
第2のレジストマスクを剥離した後、リンあるいはヒ素
等の不純物をイオン注入する工程、を有することを特徴
とする薄膜半導体装置の製造方法。
2. When the pixel switching thin film transistor according to claim 1 is composed of an Nch thin film transistor,
(1) A step of forming a Pch thin film transistor in a self-aligned manner by forming a resist mask after forming a first thin film semiconductor layer, a gate insulating film and a gate electrode, and ion-implanting impurities such as boron. 2) After removing the resist mask, a second resist mask is formed by a photo process on the gate insulating film other than the Pch thin film transistor, leaving the gate insulating film 1 to 5 μm thick from the end of the gate electrode to form the source and drain. A thin film semiconductor device comprising: a step of etching away the gate insulating film above the region; and (3) a step of ion-implanting impurities such as phosphorus or arsenic after removing the second resist mask. Production method.
【請求項3】 請求項1の、画素スイッチング薄膜トラ
ンジスタをPch薄膜トランジスタで構成する場合は、
(1) 第1層の薄膜半導体層、ゲート絶縁膜およびゲ
ート電極を形成した後、レジストマスクを形成して、リ
ンあるいはヒ素等の不純物をイオン注入し、自己整合的
にNch薄膜トランジスタを形成する工程、(2) 前
記レジストマスクを剥離した後、前記Nch薄膜トラン
ジスタ以外のゲート絶縁膜において、フォト工程により
第2のレジストマスクを形成して、ゲート電極端から1
〜5μm太くゲート絶縁膜を残し、ソース、ドレイン領
域の上部のゲート絶縁膜はエッチング除去する工程、
(3) 前記第2のレジストマスクを剥離した後、ボロ
ン等をイオン注入する工程、を少なくとも有することを
特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
3. When the pixel switching thin film transistor according to claim 1 is composed of a Pch thin film transistor,
(1) A step of forming a first thin film semiconductor layer, a gate insulating film, and a gate electrode, and then forming a resist mask, ion-implanting impurities such as phosphorus or arsenic, and forming a Nch thin film transistor in a self-aligned manner (2) After removing the resist mask, a second resist mask is formed by a photo process on the gate insulating film other than the Nch thin-film transistor, and 1 is formed from the gate electrode end.
A step of etching away the gate insulating film above the source and drain regions, leaving the gate insulating film thick by ~ 5 μm,
(3) A method for manufacturing a thin film semiconductor device, which comprises at least a step of ion-implanting boron or the like after removing the second resist mask.
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