JPH06333946A - Thin film transistor and its manufacture - Google Patents

Thin film transistor and its manufacture

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JPH06333946A
JPH06333946A JP11941293A JP11941293A JPH06333946A JP H06333946 A JPH06333946 A JP H06333946A JP 11941293 A JP11941293 A JP 11941293A JP 11941293 A JP11941293 A JP 11941293A JP H06333946 A JPH06333946 A JP H06333946A
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JP
Japan
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thin film
amorphous silicon
silicon thin
film
inorganic protective
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JP11941293A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuya Shimano
卓也 島野
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a thin film transistor which can realize good electrical connection between each electrode and an amorphous silicon thin film and can be stably manufactured even when the transistor is miniaturized by providing a reactive layer and low-resistance semiconductor layer in the areas of the amorphous silicon thin film which are not in contact with 7t source and drain electrodes and inorganic protective film. CONSTITUTION:The transistor has a gate electrode 2 formed on an insulating substrate 1, gate insulating film 3 covering the electrode 2, and amorphous silicon thin film 4 formed in a prescribed shape on the film 3 in conformity with the electrode 2. In addition, the transistor also has an inorganic protective film 5 formed on the thin film 4 in corresponding to the electrode 2 and a source and drain electrodes 6 and 7 formed in such a state that the electrodes 6 and 7 are brought into contact with both end sections of the thin film 4 and not brought into contact with the film 5. Moreover, the transistor also has a reactive layer 8 and low-resistance semiconductor layer 9 formed by ion implantation in the areas of the thin film 4 which are not in contact with the electrodes 6 and 7 and film 5.

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、薄膜トランジスタ及
びその製造方法に係わり、例えば、アクティブマトリク
ス型液晶表示装置のアクティブ素子として用いられる薄
膜トランジスタ及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor and a manufacturing method thereof, for example, a thin film transistor used as an active element of an active matrix liquid crystal display device and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置を用いた画像表示装置は、
それぞれの基板上に所定のピッチで配列された行および
列電極を互いに直交するように対向配置し、これらの行
および列電極で区画された最小領域を画素とし、これら
の間にネマチック型などの液晶組成物を挟持したマトリ
クス型のものが一般に用いられている。中でも、テレビ
画像やグラフィックディスプレイなどを指向した大容量
で高精度の液晶表示装置としては、クロストークのない
高コントラスト表示が行えるように、各画素の駆動と制
御手段として各画素ごとに半導体スイッチング素子を配
置したアクティブマトリクス型のものが実用化されてい
る。
2. Description of the Related Art An image display device using a liquid crystal display device is
Row and column electrodes arranged at a predetermined pitch on each substrate are arranged so as to be orthogonal to each other, and the minimum region partitioned by these row and column electrodes is defined as a pixel, and a nematic type or the like is placed between them. A matrix type in which a liquid crystal composition is sandwiched is generally used. Among them, as a large-capacity and high-precision liquid crystal display device for TV images and graphic displays, a semiconductor switching element is provided for each pixel as a driving and control means for each pixel so that high-contrast display without crosstalk can be performed. An active matrix type in which is arranged has been put to practical use.

【0003】このようなスイッチング素子としては、透
過型表示が可能であり、大面積化も容易であることから
薄膜トランジスタが通常用いられている。さらに、大面
積基板上に形成でき、且つ低温プロセスが可能であるこ
とから非晶質硅素薄膜を用いた3端子型の薄膜トランジ
スタが最も一般的である。
As such a switching element, a thin film transistor is usually used because it can perform a transmissive display and can easily increase the area. Furthermore, a three-terminal type thin film transistor using an amorphous silicon thin film is the most general because it can be formed on a large area substrate and can be processed at a low temperature.

【0004】また、3端子型の薄膜トランジスタの構造
は、ゲート電極、半導体薄膜層、ソース、ドレイン電極
の相対的な一関係により、コプラナ型とスタガード型に
大別される。非晶質硅素薄膜トランジスタの場合、製造
プロセス的に有為な面が多いスタガード型を用いる場合
が多く、中でも、絶縁基板上にゲート電極、ゲート絶縁
膜層、非晶質硅素薄膜層、低抵抗半導体薄膜層、ソー
ス、ドレイン電極の順に形成される構造の逆スタガード
型が一般的である。
The structure of a three-terminal type thin film transistor is roughly classified into a coplanar type and a staggered type according to the relative relationship between the gate electrode, the semiconductor thin film layer, the source and the drain electrode. In the case of an amorphous silicon thin film transistor, a staggered type, which has many faces that are significant in terms of the manufacturing process, is often used. Among them, a gate electrode, a gate insulating film layer, an amorphous silicon thin film layer, a low resistance semiconductor An inverted staggered type structure having a structure in which a thin film layer, a source, and a drain electrode are formed in this order is common.

【0005】また、このような逆スタガード型非晶質硅
素薄膜トランジスタの一例として、図6(A) および(B)
に示すような非晶質硅素薄膜4と低抵抗半導体薄膜層9
との間に、例えば、窒化硅素からなる無機保護膜5を形
成し、これを所定の形状に加工形成することによって低
抵抗半導体薄膜層9の加工性を向上させる構造のものも
採用されている。
An example of such an inverted staggered amorphous silicon thin film transistor is shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B).
Amorphous silicon thin film 4 and low resistance semiconductor thin film layer 9 as shown in FIG.
In addition, a structure having a structure in which the workability of the low-resistance semiconductor thin film layer 9 is improved by forming an inorganic protective film 5 made of silicon nitride, for example, and processing it into a predetermined shape is also adopted. .

【0006】さて、薄膜トランジスタの高性能化、小形
化のためには、無機保護膜をゲート電極に正確に対応整
合させる必要がある。これに対しては、図6(A) および
(B)に示すように、絶縁基板1上にゲート電極2を成膜
し所定の形状に加工形成した後、全面をゲート絶縁膜3
で被覆する。続いて、非晶質硅素薄膜4、無機保護膜5
を形成し、この無機保護膜5の上にフォトレジスト層10
を塗布する。そして、絶縁基板1の裏面側よりゲート電
極2をマスクとして矢印の方向から露光し、さらに、基
板表面側からも通常のフォトマスクを用いて露光するこ
とにより、フォトレジスト層10のパターニングを行う。
そして、このパターニングされたフォトレジスト層10に
より規定された形状に無機保護膜5を加工形成する。
In order to improve the performance and miniaturization of thin film transistors, it is necessary to accurately match the inorganic protective film with the gate electrode. For this, see FIG.
As shown in (B), after the gate electrode 2 is formed on the insulating substrate 1 and processed into a predetermined shape, the entire surface is covered with the gate insulating film 3
Cover with. Then, the amorphous silicon thin film 4 and the inorganic protective film 5
And the photoresist layer 10 is formed on the inorganic protective film 5.
Apply. Then, the photoresist layer 10 is patterned by exposing from the back surface side of the insulating substrate 1 using the gate electrode 2 as a mask in the direction of the arrow and further exposing from the substrate surface side using a normal photomask.
Then, the inorganic protective film 5 is processed and formed into a shape defined by the patterned photoresist layer 10.

【0007】この手法では、無機保護膜5のゲート電極
2に対する位置ずれは原理的にも発生せず、加えて、加
工寸法の精度も向上し、薄膜トランジスタの高性能化、
小形化を計ることができる。
In this method, in principle, the inorganic protective film 5 is not displaced with respect to the gate electrode 2, and in addition, the accuracy of the processing dimension is improved, and the performance of the thin film transistor is improved.
Can be miniaturized.

【0008】一方、薄膜トランジスタの構造そのものに
ついては、上記の低抵抗半導体薄膜層が問題となる。例
えば、図6に示すように、非晶質硅素薄膜層4とソース
6あるいはドレイン電極層7との間に低抵抗半導体薄膜
層9を形成する。この低抵抗半導体薄膜層9は、非晶質
硅素薄膜層4とソース6あるいはドレイン電極層7とを
オーミック状態で電気的に接続する機能を担っている。
このような低抵抗半導体薄膜層9は、例えば、プラズマ
CVD法により、燐のような硅素に対してドナーとなり
得る元素を含むガスを原料として用いて非晶質硅素薄膜
層の上部に積層形成する方法が一般的である。しかしな
がら、この方法に用いられるプラズマCVD法は、ダス
トを発生し易い、稼働率が悪い、などの問題点を有して
いる。
On the other hand, with respect to the structure of the thin film transistor itself, the above-mentioned low resistance semiconductor thin film layer poses a problem. For example, as shown in FIG. 6, a low resistance semiconductor thin film layer 9 is formed between the amorphous silicon thin film layer 4 and the source 6 or drain electrode layer 7. The low resistance semiconductor thin film layer 9 has a function of electrically connecting the amorphous silicon thin film layer 4 and the source 6 or the drain electrode layer 7 in an ohmic state.
Such a low-resistance semiconductor thin film layer 9 is formed on the amorphous silicon thin film layer by a plasma CVD method, for example, using a gas containing an element that can serve as a donor for silicon such as phosphorus as a raw material. The method is common. However, the plasma CVD method used for this method has problems such as easy generation of dust and poor operation rate.

【0009】これに対して、IEEE TRANSACTION ON ELEC
TRON DEVICE,VOL.ED-32,No9,1985の技術文献にも開示さ
れているように、イオン注入法による低抵抗半導体薄膜
層の形成方法も提案されている。図5(A) および(B)
に、このイオン注入法による低抵抗半導体薄膜層の形成
例を示す。絶縁基板1上にゲート電極層2を通常のフォ
トリソグラフィ法により所定の形状に加工形成する。次
いで、このゲート電極層2を被覆するようにゲート絶縁
膜3としてプラズマ、常圧、減圧といったCVD法によ
り、モノシランを原料として窒化硅素膜をゲート電極上
に4000オングストロームの厚さに成膜する。引き続き、
例えば、500 オングストロームの厚さの非晶質硅素薄膜
層4と2000オングストロームの厚さの無機保護膜5を成
膜する。
On the other hand, IEEE TRANSACTION ON ELEC
As disclosed in the technical literature of TRON DEVICE, VOL.ED-32, No. 9, 1985, a method of forming a low resistance semiconductor thin film layer by an ion implantation method has also been proposed. Figure 5 (A) and (B)
An example of forming a low resistance semiconductor thin film layer by this ion implantation method is shown in FIG. The gate electrode layer 2 is processed and formed into a predetermined shape on the insulating substrate 1 by a normal photolithography method. Then, a silicon nitride film is formed on the gate electrode as a gate insulating film 3 so as to cover the gate electrode layer 2 by a CVD method such as plasma, atmospheric pressure or reduced pressure, using monosilane as a raw material to a thickness of 4000 angstroms. Continuing,
For example, an amorphous silicon thin film layer 4 having a thickness of 500 Å and an inorganic protective film 5 having a thickness of 2000 Å are formed.

【0010】次に、無機保護膜5上にフォトレジスト
(図示せず)を塗布し、絶縁基板1の裏面側から露光し
てゲート電極2に整合させ、通常のフォトマスクにより
基板表面から再度露光して不要な領域のフォトレジスト
を除去し、無機保護膜5を所定の形状に加工形成する。
その後、非晶質硅素薄膜層4を通常のフォトリソグラフ
ィ法により所定の形状に加工形成する。
Next, a photoresist (not shown) is applied on the inorganic protective film 5, exposed from the back surface side of the insulating substrate 1 to align with the gate electrode 2, and exposed again from the substrate surface by an ordinary photomask. Then, the photoresist in the unnecessary region is removed, and the inorganic protective film 5 is processed and formed into a predetermined shape.
After that, the amorphous silicon thin film layer 4 is processed and formed into a predetermined shape by an ordinary photolithography method.

【0011】さらに、ドナーとなり得る元素のイオン、
例えば、燐イオンを加速電圧10KV、ドーズ量1E16/cm2
で注入する。この時、前述の無機保護膜5は燐イオン注
入の際ストッパーとなり得るため、薄膜トランジスタの
チャンネル部イオンは打ち込まれず、無機保護膜5に対
して整合した低抵抗半導体薄膜層9が形成される。そし
て、ソース6およびドレイン電極7となる、例えば、Mo
を2000オングストロームの厚さに成膜し、通常のフォト
リソグラフィ法により所定の形状に加工形成する。
Further, an ion of an element that can serve as a donor,
For example, phosphorus ions are used at an acceleration voltage of 10 KV and a dose of 1E16 / cm2.
Inject. At this time, since the above-mentioned inorganic protective film 5 can serve as a stopper at the time of phosphorus ion implantation, the channel portion ions of the thin film transistor are not implanted, and the low resistance semiconductor thin film layer 9 aligned with the inorganic protective film 5 is formed. Then, for example, Mo, which becomes the source 6 and the drain electrode 7,
Is formed into a film having a thickness of 2000 angstrom, and is processed and formed into a predetermined shape by an ordinary photolithography method.

【0012】このようなイオン注入法は、前工程で形成
された非晶質硅素薄膜層自体をイオン注入により低抵抗
半導体薄膜層に改質するため、プラズマCVD法に見ら
れるような問題は生じない。また、イオン注入が非晶質
硅素薄膜層上に形成され、所定の形状に加工された無機
保護膜5をマスクとして自己整合的に行えるため、薄膜
トランジスタの高性能化、小形化が可能となる。
In such an ion implantation method, the amorphous silicon thin film layer itself formed in the previous step is modified into a low resistance semiconductor thin film layer by ion implantation, so that the problem as seen in the plasma CVD method occurs. Absent. Further, since ion implantation is performed on the amorphous silicon thin film layer and can be performed in a self-aligned manner by using the inorganic protective film 5 processed into a predetermined shape as a mask, the thin film transistor can be improved in performance and miniaturized.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、上記の図5のような薄膜トランジスタの構造および
製造方法では、ソースおよびドレイン電極の形状加工に
問題がある。即ち、液晶表示装置の高精度化の要望に添
って配列電極数はますます増大し、これに伴い薄膜トラ
ンジスタもますます小形化が必要となるが、ソースおよ
びドレイン電極の位置合わせや加工精度が従来のフォト
マスクを用いたフォトリソグラフィ法では最早限界に達
しており、これ以上の小形化は不可能な状況であった。
However, for example, in the structure and manufacturing method of the thin film transistor as shown in FIG. 5, there is a problem in the shape processing of the source and drain electrodes. In other words, the number of arrayed electrodes is increasing more and more in line with the demand for higher precision of liquid crystal display devices, and the thin film transistors are also required to be smaller. The photolithography method using the above photomask has reached the limit anymore, and further miniaturization was impossible.

【0014】また、非晶質硅素薄膜層にイオン種を注入
する際に、非晶質硅素薄膜層の表面が物理的、化学的に
変質するために、その後のソースおよびドレイン電極形
成の際に充分な電気的接続が得られ難い、などの薄膜ト
ランジスタの高性能化に対しても問題があった。
When the ion species are implanted into the amorphous silicon thin film layer, the surface of the amorphous silicon thin film layer is physically and chemically altered, so that the source and drain electrodes are formed thereafter. There is also a problem in improving the performance of thin film transistors, such as difficulty in obtaining sufficient electrical connection.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】この発明は、絶縁基板上
に所定の形状で形成されたゲート電極と、このゲート電
極を被覆するゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜上に前
記ゲート電極に対応して所定の形状で形成された非晶質
硅素薄膜と、この非晶質硅素薄膜上に前記ゲート電極に
対応して所定の形状で形成された無機保護膜と、前記非
晶質硅素薄膜の両端部に接触し前記無機保護膜とは非接
触で所定の形状に形成されたソースおよびドレイン電極
と、前記非晶質硅素薄膜の前記ソースおよびドレイン電
極と前記無機保護膜のいずれとも非接触の領域に反応層
およびイオン注入により形成された低抵抗半導体層とを
備えた薄膜トランジスタであり、また、絶縁基板上にゲ
ート電極を成膜し所定の形状に加工形成する工程と、前
記ゲート電極を含む前記絶縁基板上にゲート絶縁膜、非
晶質硅素薄膜、無機保護膜を順次成膜する工程と、前記
無機保護膜の形状を前記ゲート電極に対応整合して加工
形成する工程と、前記非晶質硅素薄膜の少なくとも両端
部の長さが前記保護膜の対応部の長さよりも大きくなる
ように加工形成する工程と、前記基板の全面にソース、
ドレイン電極を成膜し前記非晶質硅素薄膜と前記ソー
ス、ドレイン電極との直接接触部に反応層を形成する工
程と、前記ソース、ドレイン電極を前記反応層の一部が
露出するように加工形成する工程と、前記反応層の一部
の露出領域に対応する前記非晶質硅素薄膜に不純物を含
むイオンを注入する工程とを備えた薄膜トランジスタの
製造方法である。
The present invention corresponds to a gate electrode formed on an insulating substrate in a predetermined shape, a gate insulating film covering the gate electrode, and the gate electrode on the gate insulating film. Then, an amorphous silicon thin film formed in a predetermined shape, an inorganic protective film formed in a predetermined shape on the amorphous silicon thin film in correspondence with the gate electrode, and the amorphous silicon thin film Source and drain electrodes that are in contact with both ends and are formed in a predetermined shape without contact with the inorganic protective film, and none of the source and drain electrodes of the amorphous silicon thin film and the inorganic protective film. A thin film transistor having a reaction layer and a low resistance semiconductor layer formed by ion implantation in a region, and a step of forming a gate electrode on an insulating substrate to form a predetermined shape, and including the gate electrode. A step of sequentially forming a gate insulating film, an amorphous silicon thin film, and an inorganic protective film on the insulating substrate; a step of processing and forming the shape of the inorganic protective film so as to correspond to the gate electrode; A step of forming so that the length of at least both ends of the silicon thin film is larger than the length of the corresponding portion of the protective film; and a source on the entire surface of the substrate,
Forming a drain electrode and forming a reaction layer at a direct contact portion between the amorphous silicon thin film and the source and drain electrodes; and processing the source and drain electrodes so that a part of the reaction layer is exposed A method of manufacturing a thin film transistor comprising a step of forming and a step of implanting ions containing impurities into the amorphous silicon thin film corresponding to a part of the exposed region of the reaction layer.

【0016】[0016]

【作用】本発明は以上の問題に鑑みてなされたもので、
イオン種を注入する工程以前に非晶質硅素薄膜上にソー
ス、ドレイン電極形成を行い、且つソース、ドレイン電
極形成時に非晶質硅素薄膜とソース、ドレイン電極との
間に反応層を形成することによって、各電極と非晶質硅
素薄膜との間で良好な電気的接続を実現する。
The present invention has been made in view of the above problems,
Source and drain electrodes are formed on the amorphous silicon thin film before the step of implanting ionic species, and a reaction layer is formed between the amorphous silicon thin film and the source and drain electrodes when the source and drain electrodes are formed. Thus, good electrical connection is realized between each electrode and the amorphous silicon thin film.

【0017】また、ソース、ドレイン電極の形状を無機
保護膜端部と重畳しない構造とし、無機保護膜並びにソ
ース、ドレイン電極によって覆われていない領域の非晶
質硅素薄膜にイオン注入をすることができる。従って、
特にソース、ドレイン電極の間隔を従来よりも広く取る
ことができるので、ソース、ドレイン電極の加工が容易
であり、薄膜トランジスタの小形化に対しても特別な手
法を用いることなく充分に安定して薄膜トランジスタを
製造することができる。
Further, the shape of the source and drain electrodes does not overlap with the end portions of the inorganic protective film, and the amorphous silicon thin film in the region not covered by the inorganic protective film and the source and drain electrodes can be ion-implanted. it can. Therefore,
In particular, since the distance between the source and drain electrodes can be made wider than before, it is easy to process the source and drain electrodes, and the thin film transistor can be made sufficiently stable without using a special method even for miniaturization of the thin film transistor. Can be manufactured.

【0018】[0018]

【実施例】以下に本発明の実施例について詳細に説明す
る。図1に本発明の実施例による薄膜トランジスタの概
略構成を、図2(A) 乃至(D) にその製造工程を説明する
ための工程図をそれぞれ示す。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 shows a schematic structure of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A to 2D are process drawings for explaining the manufacturing process thereof.

【0019】絶縁基板1上にゲート電極層を形成し、通
常のフォトリソグラフィ法によりゲート電極2を所定の
形状に加工形成する。このゲート電極2を覆うように、
プラズマ、常圧、減圧といったCVD法により、モノシ
ランを原料に用いて窒化硅素膜を4000オングストローム
の厚さに成膜し、ゲート絶縁膜3を形成する。次いで50
0 オングストロームの厚さの非晶質硅素薄膜4、4000オ
ングストロームの厚さの無機保護膜5、フォトレジスト
層10を順次形成する。このフォトレジスト層10に対し
て、ゲート電極2に整合させるように、図2(A) に示す
ように、絶縁基板1の裏面より矢印方向から露光する。
そして、図2(B) に示すように、通常のフォトマスクを
用いて基板表面から再度露光することによって不要な領
域のフォトレジスト層を除去し、所定の形状の無機保護
膜層5を加工形成する。
A gate electrode layer is formed on the insulating substrate 1, and the gate electrode 2 is processed and formed into a predetermined shape by an ordinary photolithography method. So as to cover this gate electrode 2,
By a CVD method such as plasma, atmospheric pressure or reduced pressure, a silicon nitride film is formed to a thickness of 4000 angstroms by using monosilane as a raw material to form the gate insulating film 3. Then 50
An amorphous silicon thin film 4 having a thickness of 0 Å, an inorganic protective film 5 having a thickness of 4000 Å, and a photoresist layer 10 are sequentially formed. The photoresist layer 10 is exposed from the back surface of the insulating substrate 1 in the direction of the arrow so as to be aligned with the gate electrode 2 as shown in FIG.
Then, as shown in FIG. 2B, the photoresist layer in an unnecessary region is removed by exposing the substrate surface again using a normal photomask, and the inorganic protective film layer 5 having a predetermined shape is processed and formed. To do.

【0020】その後、通常のフォトリソグラフィ法によ
り所定の形状の非晶質硅素薄膜4を加工形成する。この
時、非晶質硅素薄膜4の両端部の長さは無機保護膜層5
の両端部の長さよりも長く形成されている。そしてこの
上に、ソース、ドレイン電極となる、例えば、Moを4000
オングストロームの厚さに成膜する。このような電極材
料は、電極として機能し、非晶質硅素薄膜との間で反応
層を形成するものであれば、Al、Cr、Niなど種々のもの
が使用できるし、これらの金属材料の複層としてもよ
い。
After that, an amorphous silicon thin film 4 having a predetermined shape is processed and formed by a usual photolithography method. At this time, the lengths of both ends of the amorphous silicon thin film 4 are equal to those of the inorganic protective film layer 5.
Is formed to be longer than the length of both ends. Then, on top of this, source and drain electrodes, for example, Mo of 4000
The film is formed to a thickness of angstrom. As such an electrode material, various materials such as Al, Cr, and Ni can be used as long as they function as an electrode and form a reaction layer with an amorphous silicon thin film. It may have multiple layers.

【0021】次に、図2(C) に示すように、非晶質硅素
薄膜4の両端部の無機保護膜層5の存在しない、ソー
ス、ドレイン電極と直接接触する領域に両者の反応層8
を形成するために、例えば、200 ℃で1時間の加熱処理
を施す。そして、図2(D) に示すように、通常のフォト
リソグラフィ法により所定の形状のソース6、ドレイン
電極7を形成する。この時、ソース6、ドレイン電極7
と無機保護膜層5は重畳しておらず、反応層8が露出す
ることになる。従って、薄膜トランジスタが小形化され
てもソース電極6とドレイン電極7との間隔は充分広く
確保されており、従来よりも高精度のフォトリソグラフ
ィ法が容易に実施できる。また、上記の熱処理による反
応層8を形成した場合、シート抵抗は20KΩ/□であ
り、無機保護膜層5に対して整合したソース、ドレイン
電極となる。
Next, as shown in FIG. 2 (C), the reaction layers 8 of the amorphous silicon thin film 4 and the reaction layer 8 of both sides are formed in the regions where the inorganic protective film layers 5 do not exist and which are in direct contact with the source and drain electrodes.
For example, heat treatment is performed at 200 ° C. for 1 hour in order to form Then, as shown in FIG. 2D, a source 6 and a drain electrode 7 having a predetermined shape are formed by an ordinary photolithography method. At this time, the source 6 and the drain electrode 7
And the inorganic protective film layer 5 do not overlap, and the reaction layer 8 is exposed. Therefore, even if the thin film transistor is miniaturized, the distance between the source electrode 6 and the drain electrode 7 is sufficiently wide, and the photolithography method with higher precision than the conventional one can be easily performed. When the reaction layer 8 is formed by the above heat treatment, the sheet resistance is 20 KΩ / □, and the source and drain electrodes are aligned with the inorganic protective film layer 5.

【0022】その後、ドナーとなり得る元素のイオン、
例えば燐イオンを図2(D) の矢印の方向から加速電圧10
KV、ドーズ量1E16/cm2 で注入する。この時、無機保護
膜層5は燐イオン注入の際注入ストッパーとなるので、
薄膜トランジスタのチャンネル部にはイオンは打ち込ま
れず、無機保護膜層5に対して整合した低抵抗半導体層
9が形成される。尚、イオン注入条件については適宜選
択することができる。
After that, an ion of an element that can serve as a donor,
For example, phosphorus ions may be applied to the acceleration voltage 10 from the direction of the arrow in FIG.
Implant with KV and dose of 1E16 / cm2. At this time, since the inorganic protective film layer 5 serves as an implantation stopper during phosphorus ion implantation,
Ions are not implanted into the channel portion of the thin film transistor, and the low resistance semiconductor layer 9 aligned with the inorganic protective film layer 5 is formed. The ion implantation conditions can be appropriately selected.

【0023】さて、図2(B) に示す無機保護膜層5形成
後の非晶質硅素薄膜4の形成工程において、例えば、塩
素系のエッチングガスを用いた場合、図3(A) に示すよ
うに非晶質硅素と無機保護膜の材料である窒化硅素との
間に選択性が充分あるために非晶質硅素薄膜のエッチン
グの際に無機保護膜層5がエッチングマスクとなる。一
方、フッ素系のエッチングガスを用いた場合、図3(B)
に示すように、非晶質硅素と窒化硅素との間に選択性は
ない。従って、非晶質硅素薄膜のエッチングの際に無機
保護膜層5の端部も同時にエッチング除去される。
Now, in the step of forming the amorphous silicon thin film 4 after the formation of the inorganic protective film layer 5 shown in FIG. 2 (B), for example, when a chlorine-based etching gas is used, it is shown in FIG. 3 (A). As described above, the inorganic protective film layer 5 serves as an etching mask when the amorphous silicon thin film is etched, because there is sufficient selectivity between the amorphous silicon and the silicon nitride that is the material of the inorganic protective film. On the other hand, when a fluorine-based etching gas is used, Fig. 3 (B)
As shown in, there is no selectivity between amorphous silicon and silicon nitride. Therefore, when the amorphous silicon thin film is etched, the end portion of the inorganic protective film layer 5 is also etched and removed.

【0024】次に、図4(A) 乃至(D) に本発明の第2の
実施例を示す。前述の図2に示す実施例では、ゲート電
極2を所定の形状に加工形成後、ゲート絶縁膜3、非晶
質硅素薄膜、無機保護膜層及びフォトレジスト層を順次
成膜し、露光、エッチングのフォトリソグラフィ法によ
り、まず無機保護膜層5を、次いで非晶質硅素薄膜4を
それぞれ所定の形状に加工形成している。
Next, FIGS. 4A to 4D show a second embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 2 described above, after the gate electrode 2 is processed and formed into a predetermined shape, the gate insulating film 3, the amorphous silicon thin film, the inorganic protective film layer and the photoresist layer are sequentially formed, and exposed and etched. First, the inorganic protective film layer 5 and then the amorphous silicon thin film 4 are processed into a predetermined shape by the photolithography method.

【0025】これに対して、図4に示す実施例では、ゲ
ート電極2を所定の形状に加工形成後、窒化硅素からな
る厚さ4000オングストロームのゲート絶縁膜3及び厚さ
500オングストロームの非晶質硅素薄膜を図2の実施例
と同様の方法にて成膜する。そして、図4(A) に示すよ
うに、非晶質硅素薄膜を通常のフォトリソグラフィ法に
より所定の形状の非晶質硅素薄膜4を形成する。次い
で、厚さ4000オングストロームの無機保護膜層5を成膜
し、この上にフォトレジスト層10を形成し、図4(B) に
示すように、ゲート電極2に整合するように基板1の裏
面から露光する。
On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 4, after forming the gate electrode 2 into a predetermined shape, the gate insulating film 3 and the thickness of 4000 angstroms made of silicon nitride are formed.
A 500 angstrom amorphous silicon thin film is formed in the same manner as in the embodiment of FIG. Then, as shown in FIG. 4 (A), the amorphous silicon thin film 4 is formed into a predetermined shape by a normal photolithography method. Then, an inorganic protective film layer 5 having a thickness of 4000 Å is formed, and a photoresist layer 10 is formed on the inorganic protective film layer 5, and the back surface of the substrate 1 is aligned with the gate electrode 2 as shown in FIG. 4 (B). To expose.

【0026】そして、通常のフォトマスクを用いて基板
表面から再度露光し、フォトレジスト層10を所定の形状
に形成し、このフォトレジスト層10をマスクとして無機
保護膜層5を所定の形状に形成する。その後の工程は、
図4(C) 及び(D) に示すように図2(C) 及び(D) と同様
にして所定の薄膜トランジスタを形成する。
Then, the substrate surface is exposed again by using a normal photomask to form the photoresist layer 10 in a predetermined shape, and the inorganic protective film layer 5 is formed in a predetermined shape using the photoresist layer 10 as a mask. To do. The subsequent process is
As shown in FIGS. 4C and 4D, a predetermined thin film transistor is formed in the same manner as in FIGS. 2C and 2D.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、イオン種
を注入する工程以前に非晶質硅素薄膜上にソース、ドレ
イン電極形成を行い、且つソース、ドレイン電極形成時
に非晶質硅素薄膜とソース、ドレイン電極との間に反応
層を形成することによって、各電極と非晶質硅素薄膜と
の間で良好な電気的接続を実現することができる。
As described above, according to the present invention, the source and drain electrodes are formed on the amorphous silicon thin film before the step of implanting the ion species, and the amorphous silicon thin film is formed at the time of forming the source and drain electrodes. By forming a reaction layer between the source electrode and the drain electrode, a good electrical connection can be realized between each electrode and the amorphous silicon thin film.

【0028】また、ソース、ドレイン電極の形状を無機
保護膜端部と重畳しない構造とし、無機保護膜並びにソ
ース、ドレイン電極によって覆われていない領域の非晶
質硅素薄膜にイオン注入をすることができる。従って、
特にソース、ドレイン電極の間隔を従来よりも広く取る
ことができるので、ソース、ドレイン電極の加工が容易
であり、薄膜トランジスタの小形化に対しても特別な手
法を用いることなく充分に安定して薄膜トランジスタを
製造することができる。
Further, the shape of the source and drain electrodes may not be overlapped with the end portion of the inorganic protective film, and ions may be implanted into the amorphous silicon thin film in the region not covered by the inorganic protective film and the source and drain electrodes. it can. Therefore,
In particular, since the distance between the source and drain electrodes can be made wider than before, it is easy to process the source and drain electrodes, and the thin film transistor can be made sufficiently stable without using a special method even for miniaturization of the thin film transistor. Can be manufactured.

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

【図1】この発明の実施例の薄膜トランジスタの構造を
示す概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a structure of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.

【図2】(A) 乃至(D) は図1の薄膜トランジスタの製造
方法を説明するための工程図。
2A to 2D are process drawings for explaining a method of manufacturing the thin film transistor of FIG.

【図3】(A) 及び(B) は図2の製造工程による薄膜トラ
ンジスタの構成を示す平面図。
3A and 3B are plan views showing the configuration of the thin film transistor according to the manufacturing process of FIG.

【図4】(A) 乃至(D) はこの発明の第2の実施例の薄膜
トランジスタの製造方法を説明するための工程図。
4A to 4D are process drawings for explaining a method of manufacturing a thin film transistor according to a second embodiment of the present invention.

【図5】(A) 及び(B) は従来の薄膜トランジスタの製造
方法を説明するための工程図。
5A and 5B are process drawings for explaining a conventional method of manufacturing a thin film transistor.

【図6】(A) 及び(B) は従来の薄膜トランジスタの製造
方法を説明するための工程図。
6A and 6B are process drawings for explaining a conventional method for manufacturing a thin film transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…絶縁基板 2…ゲート電極 3…ゲート絶縁膜 4…非晶質硅素薄膜 5…無機保護膜 6…ソース電極 7…ドレイン電極 8…反応層 9…低抵抗半導体層 10…フォトレジスト層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating substrate 2 ... Gate electrode 3 ... Gate insulating film 4 ... Amorphous silicon thin film 5 ... Inorganic protective film 6 ... Source electrode 7 ... Drain electrode 8 ... Reaction layer 9 ... Low resistance semiconductor layer 10 ... Photoresist layer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁基板上に所定の形状で形成されたゲ
ート電極と、このゲート電極を被覆するゲート絶縁膜
と、このゲート絶縁膜上に前記ゲート電極に対応して所
定の形状で形成された非晶質硅素薄膜と、この非晶質硅
素薄膜上に前記ゲート電極に対応して所定の形状で形成
された無機保護膜と、前記非晶質硅素薄膜の両端部に接
触し前記無機保護膜とは非接触で所定の形状に形成され
たソースおよびドレイン電極と、前記非晶質硅素薄膜の
前記ソースおよびドレイン電極と前記無機保護膜のいず
れとも非接触の領域に反応層、およびイオン注入により
形成された低抵抗半導体層とを備えたことを特徴とする
薄膜トランジスタ。
1. A gate electrode formed in a predetermined shape on an insulating substrate, a gate insulating film covering the gate electrode, and formed in a predetermined shape on the gate insulating film so as to correspond to the gate electrode. An amorphous silicon thin film, an inorganic protective film formed on the amorphous silicon thin film in a predetermined shape corresponding to the gate electrode, and contacting both ends of the amorphous silicon thin film with the inorganic protective film. Source and drain electrodes formed in a predetermined shape without being in contact with the film, a reaction layer in a region of the amorphous silicon thin film not in contact with the source and drain electrodes and the inorganic protective film, and ion implantation And a low-resistance semiconductor layer formed by the above method.
【請求項2】 絶縁基板上にゲート電極を成膜し所定の
形状に加工形成する工程と、前記ゲート電極を含む前記
絶縁基板上にゲート絶縁膜、非晶質硅素薄膜、無機保護
膜を順次成膜する工程と、前記無機保護膜の形状を前記
ゲート電極に対応整合して加工形成する工程と、前記非
晶質硅素薄膜の少なくとも両端部の長さが前記保護膜の
対応部の長さよりも大きくなるように加工形成する工程
と、前記基板の全面にソース、ドレイン電極を成膜し前
記非晶質硅素薄膜と前記ソース、ドレイン電極との直接
接触部に反応層を形成する工程と、前記ソース、ドレイ
ン電極を前記反応層の一部が露出するように加工形成す
る工程と、前記反応層の一部の露出領域に対応する前記
非晶質硅素薄膜に不純物を含むイオンを注入する工程と
を備えた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 forming a gate electrode on an insulating substrate and processing and forming it into a predetermined shape, and a gate insulating film, an amorphous silicon thin film, and an inorganic protective film are sequentially formed on the insulating substrate including the gate electrode. A step of forming a film, a step of processing the shape of the inorganic protective film so as to correspond to the gate electrode, and a length of at least both ends of the amorphous silicon thin film is greater than a length of a corresponding portion of the protective film. And forming a source and drain electrodes on the entire surface of the substrate to form a reaction layer at a direct contact portion between the amorphous silicon thin film and the source and drain electrodes, A step of processing and forming the source and drain electrodes so that a part of the reaction layer is exposed; and a step of implanting ions containing impurities into the amorphous silicon thin film corresponding to an exposed region of a part of the reaction layer Characterized by having And a method for manufacturing a thin film transistor.
【請求項3】 請求項2記載の薄膜トランジスタの製造
方法において、前記非晶質硅素薄膜を加工形成する工程
が前記無機保護膜の成膜工程の前であることを特徴とす
る薄膜トランジスタの製造方法。
3. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 2, wherein the step of processing and forming the amorphous silicon thin film is before the step of forming the inorganic protective film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022046535A (en) * 2009-10-08 2022-03-23 株式会社半導体エネルギー研究所 Display device

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