JPH07142739A - Manufacture of polycrystal line silicon thin-film transistor - Google Patents

Manufacture of polycrystal line silicon thin-film transistor

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JPH07142739A
JPH07142739A JP29208793A JP29208793A JPH07142739A JP H07142739 A JPH07142739 A JP H07142739A JP 29208793 A JP29208793 A JP 29208793A JP 29208793 A JP29208793 A JP 29208793A JP H07142739 A JPH07142739 A JP H07142739A
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
channel
source
drain
concentration
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP29208793A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takao Ogasawara
貴夫 小笠原
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Toshiba Corp
Toshiba Development and Engineering Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Electronic Engineering Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH07142739A publication Critical patent/JPH07142739A/en
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Abstract

PURPOSE:To make thin only a channel portion and its vicinities and also to provide an LDD structure by forming a gate electrode on a polycrystalline silicon layer having a thicker layer at a source-drain portion than a channel portion and its vicinities on a substrate and by filling the polycrystalline silicon layer with the impurities at an accelerated voltage. CONSTITUTION:An island of a polycrystalline silicon film 2 and a gate oxide film 3 as a gate insulation layer are formed in such a manner that the layer thickness of a source portion 9 and a drain portion 10 becomes larger than that of a channel portion 11 and its vicinities on a quartz substrate 1. After performing the doping of phosphorus of a high concentration, a gate electrode 4 is formed. Next, by using an ion implantation apparatus with the gate electrode 4 as a mask, arsenic of a low concentration is first injected at a predetermined accelerated voltage and in succession arsenic of a high concentration is fully injected at a accelerated voltage higher than that of the preceding process. As a result, the arsenic has a low concentration at the portion 12 between the channel portion and the source portion and at the portion 13 between the channel portion and drain portion, thereby providing an LDD region 8 having a gentle concentration gradient.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はトランジスターの製造方
法に関し、特に液晶表示装置用として好適な多結晶シリ
コン薄膜トランジスターの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a transistor, and more particularly to a method for manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor suitable for a liquid crystal display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、液晶表示装置は、薄型軽量、低消
費電力という大きな利点をもつため、日本語ワードプロ
セッサやパーソナルコンピュータ等のOA機器の表示装
置に多用されている。とくに、多結晶シリコンを活性層
に使用した多結晶シリコン薄膜トランジスター(以下、
poly−SiTFTと略称する)を用いたアクティブマト
リクス型の液晶表示装置は、大画面が得られやすいこ
と、製造に従来の半導体製造技術が応用できることなど
から注目されている。ここで、Poly−SiTFTは液晶
表示装置の表示画素部の画素中で液晶への電圧を印加す
るためのスイッチング素子と、このスイッチング素子を
駆動するための駆動回路部へ応用されている。それとと
もにPoly−SiTFTの特性向上や製造工程の改善が望
まれている。なかでもスイッチング素子として使用され
るPoly−SiTFTはドレインリーク電流を下げること
が要求されている。これは、ドレインリーク電流がトラ
ンジスター動作のOFF側で発生するため、通常のON
/OFFのスイッチング機能を充分果たさなくなり、ま
た液晶表示装置に使用すると画素の電気信号を保持でき
ないため、コントラストが劣化し、液晶表示装置の画質
にとくに影響がでるためである。
2. Description of the Related Art In recent years, liquid crystal display devices have been widely used as display devices for OA equipment such as Japanese word processors and personal computers because they have the great advantages of thinness, light weight and low power consumption. In particular, a polycrystalline silicon thin film transistor using polycrystalline silicon for the active layer (hereinafter,
An active matrix type liquid crystal display device using poly-Si TFTs) has been drawing attention because it is easy to obtain a large screen and conventional semiconductor manufacturing technology can be applied to manufacturing. Here, the Poly-Si TFT is applied to a switching element for applying a voltage to liquid crystal in a pixel of a display pixel section of a liquid crystal display device and a drive circuit section for driving the switching element. At the same time, it is desired to improve the characteristics of Poly-Si TFTs and improve the manufacturing process. Above all, the Poly-Si TFT used as a switching element is required to reduce the drain leak current. This is because the drain leak current occurs on the OFF side of the transistor operation, so
This is because the ON / OFF switching function is not sufficiently fulfilled, and when it is used in a liquid crystal display device, electric signals of pixels cannot be held, so that the contrast is deteriorated and the image quality of the liquid crystal display device is particularly affected.

【0003】しかし、本来Poly−SiTFTは、つぎの
2つの理由により、リーク電流が大きいという問題があ
る。一つの理由は、多結晶シリコン膜の構造によるもの
であり、他の理由は、光がトランジスター内に入り込ん
だことによって生じる光リーク電流によるものである。
However, originally the Poly-Si TFT is
There is a problem that the leakage current is large for two reasons. One reason is due to the structure of the polycrystalline silicon film, and the other reason is due to the light leakage current caused by the light entering the transistor.

【0004】多結晶シリコン膜の構造によるリーク電流
はつぎのような原因で発生する。一般に、薄膜トランジ
スターのソース、ドレイン部はゲート電極をマスクとし
てイオン打ち込み装置で接合層に必要なイオンを打ち込
み自己整合的に形成される。そのために、電荷分布はゲ
ート電極端から急激に立ち上がる。電場の分布は電荷の
分布に比例するため、ドレイン近傍では急激に電場が立
ち上がることとなる。この電場によりチャネルとドレイ
ン接合部でトンネル電流が流れ、異常なリーク電流とし
て観測される。
The leak current due to the structure of the polycrystalline silicon film is generated for the following reasons. In general, the source and drain parts of a thin film transistor are formed in a self-aligned manner by implanting necessary ions into a junction layer with an ion implanter using a gate electrode as a mask. Therefore, the charge distribution sharply rises from the end of the gate electrode. Since the electric field distribution is proportional to the charge distribution, the electric field rises rapidly near the drain. Due to this electric field, a tunnel current flows at the junction between the channel and the drain, which is observed as an abnormal leak current.

【0005】異常なリーク電流の発生を防止する方法と
して、LDD(Lightly Doped Drai
n)構造という技術が知られている。この技術はドレイ
ン部近傍の電荷分布を徐々に変化させてドレイン接合を
構成する技術である。電荷分布が徐々に変化するため、
接合部の接合電場も徐々に変化し異常なリーク電流が流
れなくなる。
As a method for preventing the generation of abnormal leakage current, LDD (Lightly Doped Drain) is used.
n) A technique known as a structure is known. This technique is a technique for forming a drain junction by gradually changing the charge distribution near the drain portion. Since the charge distribution changes gradually,
The junction electric field at the junction gradually changes, and abnormal leakage current stops flowing.

【0006】以下、トランジスターの製造プロセスに沿
いながら、従来のLDD構造の作製方法について図1
(a)から図1(e)により説明する。 (a)まず石英基板1上に多結晶シリコン膜を成膜し、
CDEエッチングにより多結晶シリコン膜の島を形成す
る。そして表面酸化をすることで、第1の多結晶シリコ
ン膜2とゲート酸化膜3とを形成する。
A conventional LDD structure manufacturing method will now be described with reference to the transistor manufacturing process as shown in FIG.
It will be described with reference to FIGS. (A) First, a polycrystalline silicon film is formed on the quartz substrate 1,
The islands of the polycrystalline silicon film are formed by CDE etching. Then, surface oxidation is performed to form the first polycrystalline silicon film 2 and the gate oxide film 3.

【0007】(b)(a)の膜の上に第2の多結晶シリ
コン膜を成膜し、高濃度のリンドープを行なった後、高
温で活性化し、CDEエッチングによりゲート電極4を
形成する。
(B) A second polycrystalline silicon film is formed on the film of (a), heavily doped with phosphorus, activated at a high temperature, and the gate electrode 4 is formed by CDE etching.

【0008】(c)イオン注入装置を使い、ゲート電極
4をマスクとしてヒ素を全面に注入して、ゲート電極4
の下部を除いて低濃度領域5を形成する。
(C) Using the ion implanter, arsenic is implanted over the entire surface using the gate electrode 4 as a mask to form the gate electrode 4
The low-concentration region 5 is formed except for the lower part of.

【0009】(d)つぎに、PEP工程によりゲート電
極の両側をレジスト6で覆い、その上から再びイオン注
入装置を使ってヒ素を高濃度で注入し、高濃度領域7を
形成する。
(D) Next, both sides of the gate electrode are covered with a resist 6 by a PEP process, and arsenic is implanted at a high concentration from above with an ion implanter to form a high concentration region 7.

【0010】(e)レジスト6を除去すれば、レジスト
に覆われていた部分の下側がLDD領域8(不純物濃度
が低い領域)になり、この外側が、ソース部9とドレイ
ン部10(ともに不純物濃度が高い領域)になる。また
ゲート電極の下側は、チャネル部11になる。このよう
にLDD構造とは、ソース・ドレイン部の近傍に低濃度
領域を設けることによって電界を緩和し、リーク電流の
低減化をはかる方法である。
(E) When the resist 6 is removed, the lower side of the portion covered with the resist becomes the LDD region 8 (region having a low impurity concentration), and the outside thereof is the source portion 9 and the drain portion 10 (both impurities). It becomes a high concentration area). The lower side of the gate electrode becomes the channel portion 11. As described above, the LDD structure is a method in which a low-concentration region is provided in the vicinity of the source / drain portions to relax the electric field and reduce leakage current.

【0011】一方、光がトランジスター内に入り込んだ
ことによって生じる光リーク電流を低減化する有効な対
策として、多結晶シリコン膜のチャネル部およびチャネ
ル近傍部の厚さを薄くする方法がある。これにより光リ
ーク電流は低減し、同時にしきい値電圧の低下やオフリ
ーク電流の減少などのTFT特性が向上することも知ら
れている。
On the other hand, as an effective measure for reducing the light leak current caused by the light entering the transistor, there is a method of reducing the thickness of the channel portion and the vicinity of the channel of the polycrystalline silicon film. It is also known that this reduces the light leak current and at the same time improves the TFT characteristics such as the decrease of the threshold voltage and the off leak current.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
リーク電流を低減化する方法はつぎのような問題があ
る。 LDD構造による場合、低濃度側の打ち込みは通
常ゲートマスクで行っているが、高濃度側はゲート直下
よりずらす必要があることより、必ず何かのマスクが必
要となる。通常、このマスクは、レジストや酸化膜等を
使用するが、製造工程が複雑になることは避けられな
く、そのために製造歩留りを落とす等の問題がある。
However, the above-mentioned method for reducing the leakage current has the following problems. In the case of the LDD structure, the implantation on the low-concentration side is usually performed with a gate mask, but on the high-concentration side it is necessary to shift it from directly under the gate, so some mask is always required. Usually, this mask uses a resist, an oxide film, or the like, but it is unavoidable that the manufacturing process becomes complicated, and therefore there is a problem that the manufacturing yield is reduced.

【0013】多結晶シリコン膜の島の厚さを薄くする場
合、その厚さは初期の成膜時から薄膜化をしなければな
らないために、結晶性が低下する問題がある。また同時
にソース・ドレイン部も薄くなることから、配線とのコ
ンタクト不良によってTFT特性が劣化する問題もあ
る。
When the islands of the polycrystalline silicon film are made thin, the thickness must be thinned from the initial film formation, so that the crystallinity is lowered. At the same time, since the source / drain portions are also thinned, there is a problem that the TFT characteristics are deteriorated due to poor contact with the wiring.

【0014】本発明はこのような問題に対処するために
なされたもので、ソース・ドレイン部を薄くすることな
く、チャネル部およびその周辺のみを薄くし、かつLD
D構造を有するPoly−SiTFTをPEPの工程数を増
やさずに作製することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and thins only the channel portion and its periphery without thinning the source / drain portion, and the LD
The purpose is to manufacture a Poly-Si TFT having a D structure without increasing the number of PEP steps.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明のPoly−SiTF
Tの製造方法は、基板と、この基板上にチャネル部およ
びチャネル近傍部よりもソース・ドレイン部の層厚が厚
くなっている多結晶シリコン層を形成する工程と、多結
晶シリコン層上に絶縁層を介してゲート電極を形成する
工程と、ゲート電極をマスクとして多結晶シリコン層に
少なくとも 2種類の加速電圧で不純物注入を行う工程と
を有することを特徴とする。
Poly-SiTF of the present invention
The manufacturing method of T includes a substrate, a step of forming a polycrystalline silicon layer in which the source / drain portions are thicker on the substrate than on the channel portion and in the vicinity of the channel, and insulating on the polycrystalline silicon layer. The method is characterized by including a step of forming a gate electrode through the layer and a step of implanting impurities into the polycrystalline silicon layer with at least two kinds of accelerating voltages using the gate electrode as a mask.

【0016】本発明に係わる多結晶シリコン層は、公知
の方法で基板上に形成することができる。たとえば、ま
ず無アルカリガラスや石英などの基板上に減圧CVD、
プラズマCVD装置等を用いてアモルファスシリコン層
を堆積し、ついで加熱処理を行うことにより多結晶シリ
コン層とすることができる。
The polycrystalline silicon layer according to the present invention can be formed on the substrate by a known method. For example, first, low pressure CVD on a substrate such as alkali-free glass or quartz,
A polycrystalline silicon layer can be formed by depositing an amorphous silicon layer using a plasma CVD apparatus or the like and then performing heat treatment.

【0017】チャネル部およびチャネル近傍部よりもソ
ース・ドレイン部の層厚が厚くなるように形成する方法
としては、多結晶シリコン層を均一に形成した後エッチ
ングにより層厚を調整する方法、ダミー酸化方法などを
使用することができる。ダミー酸化方法は、均一に形成
された多結晶シリコン層表面に酸化膜を形成した後、ソ
ース・ドレイン部を残してその酸化膜を剥離し、その
後、酸化膜を剥離した部分をさらに酸化したのち、酸化
膜全体を剥離する方法である。なお、チャネル近傍部と
はソース・ドレイン部とチャネル部との中間領域をい
う。チャネル近傍部の厚さはソース・ドレイン部よりも
層厚を薄く形成する。好ましくはチャネル部と同一の層
厚で形成する。
As a method for forming the source / drain portions so that the source / drain portions are thicker than the channel portion and the portion in the vicinity of the channel, a polycrystalline silicon layer is uniformly formed and then the layer thickness is adjusted by etching, or dummy oxidation is performed. Methods and the like can be used. In the dummy oxidation method, after forming an oxide film on the surface of a uniformly formed polycrystalline silicon layer, the oxide film is peeled off leaving the source / drain portions, and then the part where the oxide film is peeled is further oxidized. The method is to peel off the entire oxide film. The channel vicinity part means an intermediate region between the source / drain part and the channel part. The thickness of the portion near the channel is formed thinner than that of the source / drain portion. Preferably, it is formed with the same layer thickness as the channel portion.

【0018】上述のように形成された多結晶シリコン層
上に絶縁層を形成する方法は、熱酸化法など公知の方法
を使用することができる。また、この絶縁層の層厚は不
純物注入を行う際に用いる少なくとも 2種類の加速電圧
の大きさとの関係で定めることができる。たとえば、低
濃度(1012個/cm2 程度)の不純物注入を低い加速電圧
(150keV程度)で、高濃度(1015個/cm2 程度)の不純
物注入を高い加速電圧( 200〜220 keV 程度)で行う場
合には、絶縁層の層厚をソース・ドレイン部とチャネル
近傍部とで均一とすることにより良好な不純物濃度傾斜
を有するLDD領域が得られる。一方、低濃度の不純物
注入を高い加速電圧で、高濃度の不純物注入を低い加速
電圧で行う場合には、絶縁層の層厚はソース・ドレイン
部よりもチャネル近傍部を厚くすることにより良好なL
DD領域が得られる。
As a method for forming an insulating layer on the polycrystalline silicon layer formed as described above, a known method such as a thermal oxidation method can be used. The layer thickness of this insulating layer can be determined in relation to the magnitude of at least two kinds of accelerating voltages used when implanting impurities. For example, low-concentration (10 12 particles / cm 2 ) impurity injection is performed at a low acceleration voltage (150 keV), and high-concentration (10 15 particles / cm 2 ) is injected at a high acceleration voltage (200-220 keV). In the case of 2), the LDD region having a favorable impurity concentration gradient can be obtained by making the layer thickness of the insulating layer uniform between the source / drain portion and the channel vicinity portion. On the other hand, when the low-concentration impurity implantation is performed at a high acceleration voltage and the high-concentration impurity implantation is performed at a low acceleration voltage, the thickness of the insulating layer is improved by increasing the thickness in the vicinity of the channel rather than in the source / drain portion. L
The DD area is obtained.

【0019】ソース・ドレイン部よりもチャネル部およ
びチャネル近傍部上部の絶縁層の層厚を厚くする方法と
しては、以下のような方法がある。まず、均一に形成さ
れた多結晶シリコン層表面に酸化膜を形成した後、ソー
ス・ドレイン部のみに窒化膜を選択的に形成する。その
後、多結晶シリコン層表面に重ねて酸化膜を形成し、つ
いで窒化膜を剥離する。このようにして、ソース・ドレ
イン部よりもチャネル部およびチャネル近傍部上部の絶
縁層の層厚を厚くすることができる。
The following methods can be used to increase the thickness of the insulating layer above the channel portion and near the channel portion rather than the source / drain portion. First, after forming an oxide film on the surface of a uniformly formed polycrystalline silicon layer, a nitride film is selectively formed only on the source / drain portions. After that, an oxide film is formed over the surface of the polycrystalline silicon layer, and then the nitride film is peeled off. In this way, the layer thickness of the insulating layer above the channel portion and near the channel portion can be made larger than that of the source / drain portion.

【0020】上述の絶縁層上にゲート電極を形成する方
法は、酸化膜の上から第2の多結晶シリコン膜を成膜
し、高濃度のリンドープを行なった後、高温で活性化
し、CDEエッチングによるなどの公知の方法を用いる
ことができる。
The method of forming the gate electrode on the above-mentioned insulating layer is performed by forming a second polycrystalline silicon film on the oxide film, performing high concentration phosphorus doping, activating at a high temperature, and performing CDE etching. A known method such as that according to the above can be used.

【0021】絶縁層の層厚に応じて少なくとも 2種類の
加速電圧で多結晶シリコン層に不純物注入を行うことに
より、良好なLDD構造が得られる。2種類の加速電圧
は、ソース・ドレイン部およびチャネル近傍部上部の絶
縁層厚、不純物の種類、注入量などに依存するが、低い
加速電圧は 150〜170 keV 、高い加速電圧は 310〜400
keV の範囲にあることが好ましい。また、低いおよび高
い加速電圧の印加順序はいずれが先であってもよい。
By implanting impurities into the polycrystalline silicon layer with at least two kinds of accelerating voltages depending on the thickness of the insulating layer, a good LDD structure can be obtained. The two types of accelerating voltage depend on the thickness of the insulating layer above the source / drain part and the part near the channel, the type of impurities, and the implantation amount, but low accelerating voltage is 150 to 170 keV and high accelerating voltage is 310 to 400 keV
It is preferably in the keV range. Further, the application order of the low acceleration voltage and the high acceleration voltage may be first.

【0022】[0022]

【作用】ソース・ドレイン部およびチャネル近傍部上部
の絶縁層厚、加速電圧および不純物注入量分布との関係
を模式的に示した図2を用いて以下説明する。図2
(a)はソース・ドレイン部およびチャネル近傍部上部
の絶縁層厚が等しい場合、図2(b)はソース・ドレイ
ン部よりもチャネル近傍部上部の絶縁層厚が厚い場合を
示す。なお、図2(a)および図2(b)において、分
布曲線(イ)は低い加速電圧を、分布曲線(ロ)は高い
加速電圧における不純物注入濃度分布をそれぞれ示す。
ただし不純物注入濃度は同一とする。
The operation will be described below with reference to FIG. 2, which schematically shows the relationship between the thickness of the insulating layer above the source / drain portion and the portion near the channel, the acceleration voltage, and the impurity implantation dose distribution. Figure 2
FIG. 2A shows the case where the insulating layer thickness is equal in the source / drain portion and the upper portion near the channel, and FIG. 2B shows the case where the insulating layer thickness in the upper portion near the channel is thicker than that in the source / drain portion. 2 (a) and 2 (b), the distribution curve (a) shows a low acceleration voltage, and the distribution curve (b) shows an impurity implantation concentration distribution at a high acceleration voltage.
However, the impurity implantation concentration is the same.

【0023】図2(a)において、たとえば、低い加速
電圧で不純物注入を行うと、その濃度は分布曲線(イ)
で示され、絶縁層が一定であるため、活性層厚が薄いチ
ャネル近傍部は多結晶シリコン層全体に不純物がドープ
されるが、活性層厚が厚いソース・ドレイン部は絶縁層
の上部に主にドープされる。一方、高い加速電圧の場合
の濃度は分布曲線(ロ)で示され、活性層厚が薄いチャ
ネル近傍部は多結晶シリコン層を突き抜け活性化に関与
しない主に基板に不純物がドープされ、活性層厚が厚い
ソース・ドレイン部は多結晶シリコン層全体にドープさ
れる。したがって、この場合においては低い加速電圧時
の不純物注入濃度を低く、高い加速電圧時の不純物注入
濃度を高くすることにより、なだらかな濃度傾斜のLD
D領域を形成することができる。なお、低加速電圧・低
不純物注入濃度および高加速電圧・高不純物注入濃度に
よる不純物注入方法はソース・ドレイン部の絶縁層厚が
チャネル近傍部よりも厚い場合においても適用できる。
In FIG. 2A, for example, when impurities are implanted at a low acceleration voltage, the concentration of the impurities is distributed in the distribution curve (a).
Since the insulating layer is constant, the entire polycrystalline silicon layer is doped with impurities in the vicinity of the channel where the active layer is thin, but the source / drain parts where the active layer is thick are mainly formed on the insulating layer. To be doped. On the other hand, the concentration at high accelerating voltage is shown by the distribution curve (b), and the vicinity of the channel where the active layer is thin penetrates through the polycrystalline silicon layer and is mainly doped with impurities that do not contribute to activation. The thick source / drain portions are doped in the entire polycrystalline silicon layer. Therefore, in this case, the LD with a gentle concentration gradient can be obtained by lowering the impurity implantation concentration at a low acceleration voltage and increasing the impurity implantation concentration at a high acceleration voltage.
The D region can be formed. Note that the impurity implantation method using the low acceleration voltage / low impurity implantation concentration and the high acceleration voltage / high impurity implantation concentration can be applied even when the insulating layer thickness of the source / drain portion is thicker than that in the vicinity of the channel.

【0024】つぎに、図2(b)において、たとえば、
低い加速電圧で不純物注入を行うと、その濃度は分布曲
線(イ)で示される。活性層厚が薄いチャネル近傍部
は、絶縁層が厚いため、活性化に関与しない絶縁層中に
留まり多結晶シリコン層には殆どドープされないが、絶
縁層厚が薄いソース・ドレイン部は多結晶シリコン層全
体にドープされる。一方、高い加速電圧の場合の濃度は
分布曲線(ロ)で示され、チャネル近傍部は多結晶シリ
コン層全体にドープされるが、ソース・ドレイン部は多
結晶シリコン層の下部にドープされる。したがって、こ
の場合においては低い加速電圧時の不純物注入濃度を高
く、高い加速電圧時の不純物注入濃度を低くすることに
より、なだらかな濃度傾斜のLDD領域を形成すること
ができる。
Next, referring to FIG. 2B, for example,
When impurities are implanted with a low acceleration voltage, the concentration is shown by the distribution curve (a). Since the insulating layer is thick near the channel where the active layer is thin, it stays in the insulating layer that is not involved in activation and is hardly doped into the polycrystalline silicon layer. Doped throughout the layer. On the other hand, the concentration in the case of a high accelerating voltage is shown by the distribution curve (b), and the source / drain portions are doped under the polycrystalline silicon layer while the channel vicinity portion is entirely doped with the polycrystalline silicon layer. Therefore, in this case, the LDD region having a gentle concentration gradient can be formed by increasing the impurity implantation concentration at a low acceleration voltage and decreasing the impurity implantation concentration at a high acceleration voltage.

【0025】なお、上述は加速電圧の大きさが高い場合
と低い場合の 2種類について説明したが、複数の加速電
圧を用いることもでき、チャネル近傍部およびソース・
ドレイン部の層厚および不純物注入濃度と組み合わせる
ことにより、よりなだらかな濃度傾斜のLDD領域を形
成することができる。
In the above description, two types of acceleration voltage, one having a high magnitude and one having a low magnitude, have been described. However, a plurality of acceleration voltages can be used, and the vicinity of the channel and the source.
By combining with the layer thickness of the drain portion and the impurity implantation concentration, it is possible to form an LDD region having a more gradual concentration gradient.

【0026】このように、チャネル近傍部およびソース
・ドレイン部の層厚が異なるPoly−SiTFTに対し
て、チャネル部とソース部との間、そしてチャネル部と
ドレイン部との間に不純物の低濃度領域を形成し、層厚
の厚い部分にソース・ドレイン部を形成することができ
る。この結果、配線とのコンタクトを良好に保ったまま
リーク電流対策をしたトランジスターを、PEP工程数
を増やすことなく作製することができる。
As described above, for Poly-Si TFTs having different layer thicknesses in the vicinity of the channel and the source / drain portions, a low concentration of impurities is provided between the channel portion and the source portion and between the channel portion and the drain portion. Regions can be formed, and source / drain portions can be formed in thick portions. As a result, it is possible to manufacture a transistor having a countermeasure against leakage current while maintaining good contact with the wiring without increasing the number of PEP steps.

【0027】[0027]

【実施例】本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。 実施例1 図3(a)から図3(e)は絶縁層厚を一定とした場合
のPoly−SiTFTの製造方法を示す図である。石英基
板1上に、チャネル部およびチャネル近傍部の膜厚が85
0 オングストローム、ソース部9とドレイン部10の膜
厚が1350オングストロームとなるように、ダミー酸化法
により多結晶シリコン膜の島を形成する。そして、酸化
炉で表面酸化を施し、第1の多結晶シリコン膜2と膜厚
700オングストロームのゲート絶縁層であるゲート酸化
膜3を形成する(図3(a))。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Example 1 FIGS. 3A to 3E are views showing a method for manufacturing a Poly-Si TFT when the insulating layer thickness is constant. On the quartz substrate 1, the thickness of the channel and its vicinity is 85.
An island of a polycrystalline silicon film is formed by a dummy oxidation method so that the film thickness of the source portion 9 and the drain portion 10 is 1350 angstroms. Then, surface oxidation is performed in an oxidation furnace to form a film with the first polycrystalline silicon film 2.
A gate oxide film 3 which is a gate insulating layer of 700 angstrom is formed (FIG. 3A).

【0028】ゲート酸化膜3の上から第2の多結晶シリ
コン膜を成膜し、高濃度のリンドープを行なった後、高
温で活性化し、CDEエッチングによりゲート電極4を
形成する(図3(b))。
A second polycrystalline silicon film is formed on the gate oxide film 3, is doped with high concentration phosphorus, is activated at a high temperature, and is formed by CDE etching to form a gate electrode 4 (FIG. 3B. )).

【0029】ゲート電極4をマスクとして、イオン注入
装置を使って、低濃度(1012個/cm2 程度)のヒ素を全
面に注入する。この時イオン注入装置の加速電圧を150k
eVに設定すれば、ソース部9とドレイン部10のゲート
酸化膜下に、低濃度領域5が形成される。一方、チャネ
ル部11とソース部9との間12やチャネル部11とド
レイン部10との間13にも、同時に低濃度領域5が形
成されるが、膜厚が薄いために、この領域では第1の多
結晶シリコン膜2中全体にヒ素がドープされる(図3
(c))。
Using the gate electrode 4 as a mask, a low concentration (about 10 12 pieces / cm 2 ) of arsenic is implanted into the entire surface by using an ion implanter. At this time, the acceleration voltage of the ion implanter is 150k
When set to eV, the low concentration region 5 is formed under the gate oxide film of the source part 9 and the drain part 10. On the other hand, the low-concentration region 5 is simultaneously formed in the region 12 between the channel part 11 and the source part 9 and in the region 13 between the channel part 11 and the drain part 10. The entire polycrystalline silicon film 2 of No. 1 is doped with arsenic (FIG. 3).
(C)).

【0030】続いて高濃度(1015個/cm2 程度)のヒ素
を再びゲート電極4をマスクとして、前工程よりも高い
加速電圧315keVで注入する。この時、ソース部9とドレ
イン部10に注入されたヒ素は、第1の多結晶シリコン
膜2中に分布するが、チャネル部11とソース部9との
間12とチャネル部11とドレイン部10との間13と
に注入されたヒ素は、膜厚が薄いために、第1の多結晶
シリコン膜2を突き抜け、石英基板1にまで達してしま
う。この石英基板1にまで達したヒ素14は活性化に関
与しないから、このチャネル部とソース部の間12とチ
ャネル部とドレイン部との間13は低濃度領域になる
(図3(d))。
Subsequently, a high concentration (about 10 15 atoms / cm 2 ) of arsenic is implanted again using the gate electrode 4 as a mask at an acceleration voltage of 315 keV higher than that in the previous step. At this time, the arsenic implanted into the source portion 9 and the drain portion 10 is distributed in the first polycrystalline silicon film 2, but the gap 12 between the channel portion 11 and the source portion 9 and the channel portion 11 and the drain portion 10 are distributed. The arsenic implanted in the space 13 and the space 13 penetrates the first polycrystalline silicon film 2 and reaches the quartz substrate 1 because of its thin film thickness. Since the arsenic 14 reaching the quartz substrate 1 does not participate in activation, the region 12 between the channel portion and the source portion and the region 13 between the channel portion and the drain portion become a low concentration region (FIG. 3 (d)). .

【0031】以上の工程により、よりなだらかな濃度傾
斜のLDD領域8を持つPoly−SiTFTを形成するこ
とができる(図3(e))。
Through the above steps, a Poly-Si TFT having an LDD region 8 with a more gradual concentration gradient can be formed (FIG. 3 (e)).

【0032】得られたPoly−SiTFTは、ゲート電圧
が変化してもドレイン電流がゲート電圧 0Vの値とほぼ
変わらない良好な特性を示した。
The obtained Poly-Si TFT showed good characteristics that the drain current was almost the same as the value of the gate voltage of 0 V even if the gate voltage was changed.

【0033】実施例2 図4(a)から図4(e)はソース・ドレイン部よりも
チャネル部およびチャネル近傍部上部の絶縁層厚が厚い
場合のPoly−SiTFTの製造方法を示す図である。
石英基板1上に、チャネル部およびチャネル近傍部の膜
厚が850 オングストローム、ソース部9とドレイン部1
0の膜厚が1350オングストロームとなるように、ダミー
酸化法により多結晶シリコン膜の島を形成する。そし
て、酸化炉で表面酸化を施し、膜厚 700オングストロー
ムのゲート酸化膜を多結晶シリコン膜上に形成する。そ
の後、ソース・ドレイン部のみに窒化膜を選択的に 100
0 オングストローム形成した後、再び多結晶シリコン層
表面に酸化膜を 300オングストローム形成し、ついで窒
化膜を剥離する。その結果、ソース・ドレイン部が 700
オングストローム、チャネル部およびチャネル近傍部が
1000オングストロームのゲート絶縁層であるゲート酸化
膜3を形成する(図4(a))。
Example 2 FIGS. 4 (a) to 4 (e) are views showing a method of manufacturing a Poly-Si TFT when the insulating layer thickness in the channel portion and in the vicinity of the channel portion is thicker than that in the source / drain portion. .
On the quartz substrate 1, the thickness of the channel portion and the portion near the channel is 850 Å, and the source portion 9 and the drain portion 1 are formed.
An island of a polycrystalline silicon film is formed by the dummy oxidation method so that the film thickness of 0 becomes 1350 angstrom. Then, surface oxidation is performed in an oxidation furnace to form a gate oxide film having a film thickness of 700 Å on the polycrystalline silicon film. After that, a nitride film is selectively formed on the source / drain area only by 100
After forming 0 angstrom, an oxide film of 300 angstrom is formed again on the surface of the polycrystalline silicon layer, and then the nitride film is peeled off. As a result, the source / drain area is 700
Angstrom, channel and near channel
A gate oxide film 3 which is a gate insulating layer of 1000 angstrom is formed (FIG. 4A).

【0034】ゲート酸化膜3の上から第2の多結晶シリ
コン膜を成膜し、高濃度のリンドープを行なった後、高
温で活性化し、CDEエッチングによりゲート電極4を
形成する(図4(b))。
A second polycrystalline silicon film is formed on the gate oxide film 3, is doped with high concentration phosphorus, is activated at a high temperature, and is formed by CDE etching to form a gate electrode 4 (FIG. 4 (b). )).

【0035】ゲート電極4をマスクとして、イオン注入
装置を使って、低濃度(1012個/cm2 程度)のヒ素を全
面に注入する。この時イオン注入装置の加速電圧を400k
eVに設定すれば、チャネル部11とソース部9との間1
2とチャネル部11とドレイン部10との間13に低濃
度領域5が形成される。一方、ソース部9とドレイン部
10にもヒ素が注入されるが、この領域ではゲート酸化
膜の膜厚が薄いために第1の多結晶シリコン膜2の深い
位置にヒ素がドープされる(図4(c))。
Using the gate electrode 4 as a mask, a low concentration (about 10 12 pieces / cm 2 ) of arsenic is implanted into the entire surface by using an ion implanter. At this time, the acceleration voltage of the ion implanter is 400k
If set to eV, the distance between the channel section 11 and the source section 9 is 1
A low-concentration region 5 is formed between the channel portion 11, the channel portion 11, and the drain portion 10. On the other hand, arsenic is also implanted into the source part 9 and the drain part 10. However, since the gate oxide film is thin in this region, arsenic is doped deep in the first polycrystalline silicon film 2 (see FIG. 4 (c)).

【0036】続いて高濃度(1015個/cm2 程度)のヒ素
を再びゲート電極4をマスクとして、前工程よりも低い
加速電圧150keVで注入する。この時、ソース部9とドレ
イン部10に注入されたヒ素は、ゲート酸化膜3の膜厚
が薄いために第1の多結晶シリコン膜2中に分布する。
しかし、チャネル部とソース部の間12とチャネル部と
ドレイン部との間13に注入されたヒ素は、ゲート酸化
膜3の膜厚が厚いために、このゲート酸化膜3中に留ま
る。このゲート酸化膜3中のヒ素15は活性化に関与し
ないから、このチャネル部とソース部の間12とチャネ
ル部とドレイン部との間13は低濃度領域になる(図4
(d))。
Subsequently, a high concentration (about 10 15 atoms / cm 2 ) of arsenic is implanted again using the gate electrode 4 as a mask at an acceleration voltage of 150 keV, which is lower than in the previous step. At this time, the arsenic implanted in the source portion 9 and the drain portion 10 is distributed in the first polycrystalline silicon film 2 because the gate oxide film 3 is thin.
However, the arsenic implanted between the channel portion 12 and the source portion 12 and between the channel portion and the drain portion 13 remains in the gate oxide film 3 because the thickness of the gate oxide film 3 is large. Since the arsenic 15 in the gate oxide film 3 does not participate in activation, the space 12 between the channel portion and the source portion and the space 13 between the channel portion and the drain portion are low concentration regions (FIG. 4).
(D)).

【0037】以上の工程により、よりなだらかな濃度傾
斜のLDD領域8を持つPoly−SiTFTを形成するこ
とができる(図4(e))。
Through the above steps, a Poly-Si TFT having an LDD region 8 with a more gradual concentration gradient can be formed (FIG. 4 (e)).

【0038】得られたPoly−SiTFTは、ゲート電圧
が変化してもドレイン電流がゲート電圧 0Vの値とほぼ
変わらない良好な特性を示した。
The obtained Poly-Si TFT showed good characteristics that the drain current was almost the same as the value of the gate voltage 0 V even if the gate voltage was changed.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明のPoly−SiTFTの製造方法
は、基板上にチャネル部よりもソース・ドレイン部の層
厚が厚くなっている多結晶シリコン層を形成する工程
と、多結晶シリコン層上に絶縁層を介してゲート電極を
形成する工程と、ゲート電極をマスクとして多結晶シリ
コン層に少なくとも 2種類の加速電圧で不純物注入を行
う工程とを有しているので、配線とのコンタクトを良好
に保ったまま光リーク対策を行ない、かつPEP工程を
増やすことなくLDD構造を有する薄膜トランジスター
を容易に作製することができる。
According to the method of manufacturing a Poly-Si TFT of the present invention, a step of forming a polycrystalline silicon layer in which the source / drain portions are thicker on the substrate than on the channel portion, and on the polycrystalline silicon layer Since it has a step of forming a gate electrode via an insulating layer and a step of implanting impurities into the polycrystalline silicon layer with at least two kinds of accelerating voltages using the gate electrode as a mask, good contact with the wiring can be achieved. It is possible to easily fabricate a thin film transistor having an LDD structure while taking measures against light leakage while maintaining the above temperature, and without increasing the PEP process.

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

【図1】従来のLDD構造の作製方法を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a method for manufacturing a conventional LDD structure.

【図2】不純物注入量分布の関係を模式的に示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a relationship of impurity implantation amount distribution.

【図3】絶縁層厚を一定とした場合のPoly−SiTFT
の製造方法を示す図である。
FIG. 3 Poly-Si TFT when the insulating layer thickness is constant
It is a figure which shows the manufacturing method of.

【図4】チャネル近傍部上部の絶縁層厚が厚い場合のPo
ly−SiTFTの製造方法を示す図である。
[Fig. 4] Po when the insulating layer thickness in the upper part near the channel is thick
It is a figure which shows the manufacturing method of ly-SiTFT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1………石英基板、2………第1の多結晶シリコン膜、
3………ゲート酸化膜、4………ゲート電極、5………
低濃度領域、6………レジスト、7………高濃度領域、
8………LDD領域、9………ソース部、10………ド
レイン部、11………チャネル部、12………チャネル
部とソース部との間、13………チャネル部とドレイン
部との間、14………石英基板にまで達したヒ素、15
………ゲート酸化膜中のヒ素。
1 ... Quartz substrate, 2 ... First polycrystalline silicon film,
3 ... Gate oxide film, 4 ... Gate electrode, 5 ...
Low-concentration area, 6 ......... resist, 7 ......... high-concentration area,
8 ... LDD region, 9 ... Source part, 10 ... Drain part, 11 ... Channel part, 12 ... Between channel part and source part, 13 ... Channel part and drain part Between 14 ......... Arsenic reaching the quartz substrate, 15
……… Arsenic in the gate oxide film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板と、この基板上にチャネル部および
チャネル近傍部よりもソース・ドレイン部の層厚が厚く
なっている多結晶シリコン層を形成する工程と、前記多
結晶シリコン層上に絶縁層を介してゲート電極を形成す
る工程と、前記ゲート電極をマスクとして前記多結晶シ
リコン層に少なくとも 2種類の加速電圧で不純物注入を
行う工程とを有することを特徴とする多結晶シリコン薄
膜トランジスターの製造方法。
1. A substrate, a step of forming a polycrystalline silicon layer in which a source / drain portion is thicker than a channel portion and a portion in the vicinity of the channel on the substrate, and insulation on the polycrystalline silicon layer. Of a polycrystalline silicon thin film transistor characterized by including a step of forming a gate electrode through a layer and a step of implanting impurities into the polycrystalline silicon layer with at least two kinds of accelerating voltages using the gate electrode as a mask. Production method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6656810B1 (en) 1998-10-30 2003-12-02 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor device capable of reducing dispersion in electrical characteristics and operating at high speed and method for fabricating the same
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JP2012142566A (en) * 2010-12-16 2012-07-26 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device

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