JPH0646640B2 - Silicon thin film transistor and method of manufacturing silicon thin film transistor - Google Patents

Silicon thin film transistor and method of manufacturing silicon thin film transistor

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JPH0646640B2
JPH0646640B2 JP63174436A JP17443688A JPH0646640B2 JP H0646640 B2 JPH0646640 B2 JP H0646640B2 JP 63174436 A JP63174436 A JP 63174436A JP 17443688 A JP17443688 A JP 17443688A JP H0646640 B2 JPH0646640 B2 JP H0646640B2
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silicon
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栄 田中
善昭 渡辺
勝夫 白井
和則 斎藤
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株式会社精工舎
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、アクティブマトリクス型液晶表示器等に利用
されるシリコン薄膜トランジスタおよびその製造方法に
関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a silicon thin film transistor used for an active matrix type liquid crystal display and the like, and a manufacturing method thereof.

[従来の技術] 第2図は従来のシリコン薄膜トランジスタの製造方法を
示した工程断面図である。
[Prior Art] FIG. 2 is a process sectional view showing a conventional method for manufacturing a silicon thin film transistor.

以下、同図(a)〜(c)を用いて製造方法の説明を行
う。
Hereinafter, the manufacturing method will be described with reference to FIGS.

(a)ゲート電極2が形成された絶縁性基板1上に、窒
化シリコンを用いたゲート絶縁層3、非晶質シリコンを
用いたシリコン層4a、窒化シリコンを用いた保護絶縁
層5を順次形成し、上記保護絶縁層5の一部をエッチン
グして上記シリコン層4aを露出させ、上記ゲート電極
2の端部とオーバーラップする一対のコンタクト部6を
形成する。
(A) A gate insulating layer 3 made of silicon nitride, a silicon layer 4a made of amorphous silicon, and a protective insulating layer 5 made of silicon nitride are sequentially formed on the insulating substrate 1 on which the gate electrode 2 is formed. Then, a part of the protective insulating layer 5 is etched to expose the silicon layer 4a, and a pair of contact portions 6 that overlap the end portion of the gate electrode 2 are formed.

(b)不純物として例えばリンを適量含んだ不純物シリ
コン層8を形成する。
(B) An impurity silicon layer 8 containing, for example, an appropriate amount of phosphorus as an impurity is formed.

(c)上記不純物シリコン層8の一部をエッチングし
て、この不純物シリコン層8を上記一対のコンタクト部
6を含むソースおよびドレイン電極の形状に形成する。
(C) Part of the impurity silicon layer 8 is etched to form the impurity silicon layer 8 in the shape of the source and drain electrodes including the pair of contact portions 6.

上記製造方法により、同図(c)に示されるようなシリ
コン薄膜トランジスタを形成していた。
According to the above manufacturing method, a silicon thin film transistor as shown in FIG.

[解決しようとする課題] 上記製造を有するシリコン薄膜トランジスタでは、ゲー
ト電極2の端部付近に形成されたゲート絶縁層3あるい
はシリコン層4aに応力が集中し、この部分でクラック
が発生し易い。このクラックがゲート電極2まで達する
と、同図(b)の工程で不純物シリコン層8を形成する
ときに、この不純物シリコン層8がゲート電極2まで到
達し、完成したトランジスタのゲート電極2と、ソース
およびドレイン電極となる不純物シリコン層8が導通す
るという問題が生じる。仮に上記クラックがゲート電極
2まで達することがなくても、通常ゲート絶縁層3と保
護絶縁層5とは同種類の物質で形成されることが多いた
め、同図(A)の工程で保護絶縁層5をエッチングする
ときに、シリコン層4aのクラックを通して同時にゲー
ト絶縁層3がエッチングされ、上記と同様に空孔がゲー
ト電極2まで到達し、やはりゲート電極2と不純物シリ
コン層6とが導通するという問題が生じる。
[Problems to be Solved] In the silicon thin film transistor manufactured as described above, stress is concentrated on the gate insulating layer 3 or the silicon layer 4a formed near the end of the gate electrode 2, and cracks are likely to occur at this portion. When the crack reaches the gate electrode 2, the impurity silicon layer 8 reaches the gate electrode 2 when the impurity silicon layer 8 is formed in the step of FIG. There arises a problem that the impurity silicon layer 8 serving as the source and drain electrodes becomes conductive. Even if the crack does not reach the gate electrode 2, the gate insulating layer 3 and the protective insulating layer 5 are usually formed of the same kind of material, so that the protective insulating layer is formed in the step of FIG. When the layer 5 is etched, the gate insulating layer 3 is simultaneously etched through the cracks in the silicon layer 4a, the vacancies reach the gate electrode 2 in the same manner as above, and the gate electrode 2 and the impurity silicon layer 6 are also electrically connected. The problem arises.

本発明の目的は、ゲート電極と不純物シリコン層とが導
通しないようなシリコン薄膜トランジスタおよびシリコ
ン薄膜トランジスタの製造方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a silicon thin film transistor and a method for manufacturing a silicon thin film transistor in which the gate electrode and the impurity silicon layer are not electrically connected.

[課題を解決するための手段] 本発明のシリコン薄膜トランジスタは、絶縁性基板上に
形成されたゲート電極と、上記絶縁性基板上および上記
ゲート電極上に形成されたゲート絶縁層と、上記ゲート
絶縁層上に形成され不純物原子がドーピングされていな
い第1のシリコン層と、n型の不純物がドーピングされ
ソースおよびドレインとなる一対の不純物シリコン層
と、上記第1のシリコン層と上記一対の不純物シリコン
層との間に上記一対の不純物シリコン層に対応して形成
され不純物原子がドーピングされていない一対の第2の
シリコン層と、上記第1のシリコン層上かつ上記一対の
第2のシリコン層間に形成された保護絶縁層とを有する
ことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A silicon thin film transistor of the present invention includes a gate electrode formed on an insulating substrate, a gate insulating layer formed on the insulating substrate and on the gate electrode, and the gate insulating film. A first silicon layer formed on the layer and not doped with impurity atoms, a pair of impurity silicon layers doped with n-type impurities to serve as a source and a drain, the first silicon layer and the pair of impurity silicon A pair of second silicon layers which are formed between the first silicon layer and the pair of impurity silicon layers and which are not doped with impurity atoms, and between the first silicon layer and the pair of second silicon layers. It has a formed protective insulating layer.

本発明のシリコン薄膜トランジスタの製造方法は、ゲー
ト電極が形成された絶縁性基板上にゲート絶縁層、不純
物原子がドーピングされていない第1のシリコン層およ
び保護絶縁層を順次形成する工程と、上記保護絶縁層の
一部を除去して上記第1のシリコン層の一部を露出させ
る工程と、上記保護絶縁層上および上記露出した第1の
シリコン層上に不純物原子がドーピングされていない第
2のシリコン層を形成する工程と、上記第2のシリコン
層上にn型の不純物がドーピングされた不純物シリコン
層を形成する工程と、上記不純物シリコン層の一部を除
去してソースおよびドレインを形成するとともに上記第
2のシリコン層を当該ソースおよびドレインの平面形状
に形成する工程とを有することを特徴とする。
A method of manufacturing a silicon thin film transistor according to the present invention comprises a step of sequentially forming a gate insulating layer, a first silicon layer not doped with impurity atoms, and a protective insulating layer on an insulating substrate having a gate electrode formed thereon, and the above protection. A step of removing a part of the insulating layer to expose a part of the first silicon layer; and a second step in which impurity atoms are not doped on the protective insulating layer and the exposed first silicon layer. Forming a silicon layer, forming an impurity silicon layer doped with an n-type impurity on the second silicon layer, and removing a part of the impurity silicon layer to form a source and a drain And a step of forming the second silicon layer in the planar shape of the source and drain.

[実施例] 以下図面に基いて、本発明における一実施例の説明を行
う。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図において、1は絶縁性基板、2はゲート電極、3
は窒化シリコンを用いたゲート絶縁層、4は非晶質シリ
コンを用いた第1のシリコン層、5は窒化シリコンを用
いた保護絶縁層、6はコンタクト部、7は非晶質シリコ
ンを用いた第2のシリコン層、8は非晶質シリコンにリ
ンをドーピングしたn型シリコン層である。
In FIG. 1, 1 is an insulating substrate, 2 is a gate electrode, and 3
Is a gate insulating layer using silicon nitride, 4 is a first silicon layer using amorphous silicon, 5 is a protective insulating layer using silicon nitride, 6 is a contact portion, and 7 is amorphous silicon The second silicon layer 8 is an n-type silicon layer obtained by doping amorphous silicon with phosphorus.

以下、同図(a)〜(c)を用いて製造工程の説明を行
う。
Hereinafter, the manufacturing process will be described with reference to FIGS.

(a)ゲート電極2が形成された絶縁性基板1上に、窒
化シリコンを用いたゲート絶縁層3、非晶質シリコンを
用いた第1のシリコン層(膜厚30nm)4、窒化シリ
コンを用いた保護絶縁層5を形成し、上記保護絶縁層5
の一部を除去して第1のシリコン層4を露出させ一対の
コンタクト部6を形成する。
(A) On the insulating substrate 1 on which the gate electrode 2 is formed, a gate insulating layer 3 using silicon nitride, a first silicon layer (thickness 30 nm) 4 using amorphous silicon, and silicon nitride are used. The protective insulating layer 5 is formed, and the protective insulating layer 5 is formed.
Are removed to expose the first silicon layer 4 to form a pair of contact portions 6.

(b)非晶質シリコンを用いた第2のシリコン層(膜厚
100nm)7および非晶質シリコンにリンをドーピン
グしたn型シリコン層(膜厚30nm)8を順次形成す
る。このとき上記第2のシリコン層7とn型シリコン層
8は、両者の界面特性の劣化が生じないように真空状態
のまま連続的に形成することが好ましい。
(B) A second silicon layer (film thickness 100 nm) 7 made of amorphous silicon and an n-type silicon layer (film thickness 30 nm) 8 obtained by doping amorphous silicon with phosphorus are sequentially formed. At this time, it is preferable that the second silicon layer 7 and the n-type silicon layer 8 are continuously formed in a vacuum state so that the interface characteristics between them do not deteriorate.

(c)上記第2のシリコン層7およびn型シリコン層8
お一部を除去して、上記第2もシリコン層7およびn型
シリコン層8を上記一対のコンタクト6を含むソースお
よびドレイン電極の形状に形成する。上記コンタクト部
とは、上記ソースおよびドレイン電極の形状に形成され
た第2のシリコン層7と、第1のシリコン層4との接続
箇所のことをいう。
(C) The second silicon layer 7 and the n-type silicon layer 8
A part is removed and the second silicon layer 7 and the n-type silicon layer 8 are formed in the shape of the source and drain electrodes including the pair of contacts 6. The contact portion refers to a connection portion between the second silicon layer 7 formed in the shape of the source and drain electrodes and the first silicon layer 4.

上記製造方法により同図(c)に示すようなシリコン薄
膜トランジスタが得られる。
With the above manufacturing method, a silicon thin film transistor as shown in FIG.

なお、上記第1のシリコン層4、第2のシリコン層7、
n型シリコン層8の形成温度および膜厚は以下のように
することが好ましい。
In addition, the first silicon layer 4, the second silicon layer 7,
The formation temperature and film thickness of the n-type silicon layer 8 are preferably set as follows.

第1のシリコン層 20〜30nm,350〜600℃ 第2のシリコン層 50nm以上,250〜300℃ n型シリコン層 20〜50nm,200〜300℃ 上記シリコン薄膜トランジスタでは、クラック等によ
り、ゲート電極2からコンタクト部6に達する空孔が生
じていても、第2のシリコン層7を介してn型シリコン
層8が形成されるため、従来のようにゲート電極2とn
型シリコン層8が導通することはない。しかも第2のシ
リコン層7を形成するときに空孔を埋めることも可能で
ある。
First silicon layer 20 to 30 nm, 350 to 600 ° C. Second silicon layer 50 nm or more, 250 to 300 ° C. n-type silicon layer 20 to 50 nm, 200 to 300 ° C. Even if a hole reaching the contact portion 6 is formed, since the n-type silicon layer 8 is formed via the second silicon layer 7, the gate electrode 2 and n
The type silicon layer 8 does not conduct. Moreover, it is also possible to fill the voids when forming the second silicon layer 7.

また第2のシリコン層7の膜厚を厚くすれば、ゲート電
極2とソースおよびドレイン電極を形成するn型シリコ
ン層8との絶縁耐圧を増やすことができる。
Further, if the thickness of the second silicon layer 7 is increased, the withstand voltage between the gate electrode 2 and the n-type silicon layer 8 forming the source and drain electrodes can be increased.

さらに、第2のシリコン層7とn型シリコン層8を真空
状態のまま連続的に形成したものでは、両者間の界面特
性が劣化しないため、良好なトランジスタ特性を得るこ
とができる。
Furthermore, in the case where the second silicon layer 7 and the n-type silicon layer 8 are continuously formed in a vacuum state, the interface characteristics between them are not deteriorated, so that good transistor characteristics can be obtained.

なお、第1のシリコン層4、第2のシリコン層7、およ
びn型シリコン層8は非晶質シリコンに限ることはな
く、ポリシリコン等を用いてもよい。
The first silicon layer 4, the second silicon layer 7, and the n-type silicon layer 8 are not limited to amorphous silicon, and polysilicon or the like may be used.

[発明の効果] 本発明におけるシリコン薄膜トランジスタによれば、第
1のシリコン層と不純物シリコン層との間に不純物原子
がドーピングされていない第2のシリコン層が形成され
ているので、ゲート電極と不純物シリコン層とが導通す
ることを防止することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the silicon thin film transistor of the present invention, since the second silicon layer not doped with impurity atoms is formed between the first silicon layer and the impurity silicon layer, the gate electrode and the impurity are not formed. It is possible to prevent conduction with the silicon layer.

本発明におけるシリコン薄膜トランジスタの製造方法に
よれば、第1のシリコン層上に不純物原子がドーピング
されていない第2のシリコン層を形成し、この第2のシ
リコン層上にn型の不純物がドーピングされた不純物シ
リコン層を形成するので、ゲート絶縁層や第1のシリコ
ン層に空孔が生じてもゲート電極と不純物シリコン層と
が導通することを防止することができるとともに、第2
のシリコン層により空孔を埋めることも可能となり、歩
留まりを大幅に向上させることが可能となる。
According to the method of manufacturing a silicon thin film transistor of the present invention, a second silicon layer that is not doped with impurity atoms is formed on the first silicon layer, and an n-type impurity is doped on the second silicon layer. Since the impurity silicon layer is formed, it is possible to prevent conduction between the gate electrode and the impurity silicon layer even if a hole is formed in the gate insulating layer or the first silicon layer.
It is also possible to fill the voids with the silicon layer, and it is possible to greatly improve the yield.

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

第1図は本発明におけるシリコン薄膜トランジスタの一
実施例を示した製造工程断面図、第2図は従来のシリコ
ン薄膜トランジスタの製造工程断面図である。 1…絶縁性基板 2…ゲート電極 3…ゲート絶縁層 4…第1のシリコン層 5…保護絶縁層 7…第2のシリコン層 8…不純物シリコン層
FIG. 1 is a sectional view of a manufacturing process showing an embodiment of a silicon thin film transistor according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a manufacturing process of a conventional silicon thin film transistor. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating substrate 2 ... Gate electrode 3 ... Gate insulating layer 4 ... 1st silicon layer 5 ... Protective insulating layer 7 ... 2nd silicon layer 8 ... Impurity silicon layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白井 勝夫 栃木県那須郡塩原町大字下田野531―1 日本プレシジョン・サーキッツ株式会社内 (72)発明者 斎藤 和則 栃木県那須郡塩原町大字下田野531―1 日本プレシジョン・サーキッツ株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−149480(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsuo Shirai 531 Shimodano, Shiobara-cho, Nasu-gun, Tochigi Prefecture Japan Precision Circuits Co., Ltd. (72) Kazunori Saito 531 Shimodano Shimohara, Nasu-gun, Tochigi Prefecture ―1 Within Japan Precision Circuits Co., Ltd. (56) Reference JP-A-1-149480 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁性基板上に形成されたゲート電極と、 上記絶縁性基板上および上記ゲート電極上に形成された
ゲート絶縁層と、 上記ゲート絶縁層上に形成され不純物原子がドーピング
されていない第1のシリコン層と、 n型の不純物がドーピングされソースおよびドレインと
なる一対の不純物シリコン層と、 上記第1のシリコン層と上記一対の不純物シリコン層と
の間に上記一対の不純物シリコン層に対応して形成され
不純物原子がドーピングされていない一対の第2のシリ
コン層と、 上記第1のシリコン層上かつ上記一対の第2のシリコン
層間に形成された保護絶縁層と を有することを特徴とするシリコン薄膜トランジスタ。
1. A gate electrode formed on an insulating substrate, a gate insulating layer formed on the insulating substrate and on the gate electrode, and an impurity atom formed on the gate insulating layer. A first silicon layer, a pair of impurity silicon layers doped with n-type impurities to serve as a source and a drain, and the pair of impurity silicon layers between the first silicon layer and the pair of impurity silicon layers. A pair of second silicon layers which are formed corresponding to the above and are not doped with impurity atoms, and a protective insulating layer which is formed on the first silicon layer and between the pair of second silicon layers. Characteristic silicon thin film transistor.
【請求項2】ゲート電極が形成された絶縁性基板上にゲ
ート絶縁層、不純物原子がドーピングされていない第1
のシリコン層および保護絶縁層を順次形成する工程と、 上記保護絶縁層の一部を除去して上記第1のシリコン層
の一部を露出させる工程と、 上記保護絶縁層上および上記露出した第1のシリコン層
上に不純物原子がドーピングされていない第2のシリコ
ン層を形成する工程と、 上記第2のシリコン層上にn型の不純物がドーピングさ
れた不純物シリコン層を形成する工程と、 上記不純物シリコン層の一部を除去してソースおよびド
レインを形成するとともに上記第2のシリコン層を当該
ソースおよびドレインの平面形状に形成する工程と を有することを特徴とするシリコン薄膜トランジスタの
製造方法。
2. A gate insulating layer on an insulating substrate on which a gate electrode is formed, a first undoped impurity atom.
Sequentially forming a silicon layer and a protective insulating layer, exposing a part of the first silicon layer by removing a part of the protective insulating layer, and forming a part of the first silicon layer on the protective insulating layer and the exposed first insulating layer. Forming a second silicon layer not doped with impurity atoms on the first silicon layer; forming an impurity silicon layer doped with n-type impurities on the second silicon layer; And a step of removing a part of the impurity silicon layer to form a source and a drain and forming the second silicon layer into a planar shape of the source and the drain.
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