JPH07193247A - Thin-film transistor and its manufacture - Google Patents

Thin-film transistor and its manufacture

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JPH07193247A
JPH07193247A JP33117693A JP33117693A JPH07193247A JP H07193247 A JPH07193247 A JP H07193247A JP 33117693 A JP33117693 A JP 33117693A JP 33117693 A JP33117693 A JP 33117693A JP H07193247 A JPH07193247 A JP H07193247A
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gate insulating
active layer
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film
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健一 中村
Setsuo Kaneko
節夫 金子
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Abstract

PURPOSE:To manufacture a thin-film circuit having a high performance even when the size of the thin-film circuit is larger than the size of an excimer laser beam, in the process wherein the thin-film circuit comprising planar type TFTs is manufactured by an excimer laser annealing method. CONSTITUTION:On a glass substrate 101, an a-Si layer 103 and a second protective oxide film 104 are formed in succession, and in some parts of the second protective oxide film 104, grooves of markers 105 are formed. Then, an alignment is performed by the markers 105, and on the a-Si layer 103, an excimer laser beam 108 is projected. At this time, on the region for a TFT to be formed in future, the excimer laser beam having a uniform intensity is projected, and thereby, a region 110 having a uniform crystalline quality is formed. Subsequently, in this region 110, a data driver and a gate driver are formed respectively.

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、薄膜トランジスタの製
造方法に関し、特にエキシマレーザアニールによる結晶
化半導体層を用いた薄膜トランジスタの製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor, and more particularly to a method of manufacturing a thin film transistor using a crystallized semiconductor layer by excimer laser annealing.

【0002】[0002]

【従来の技術】高度情報化時代の進展に伴い、入出力装
置の重要性が急激に増しており、装置の高機能化が求め
られている。このような状況のなかで薄膜トランジスタ
(TFT)を用いたアクティブマトリクス液晶表示素子
(AM−LCD)や、密着型イメージセンサ(CIS)
等の研究開発が活発に行われている。TFTは大別し
て、多結晶シリコン薄膜トランジスタ(poly−Si
TFT)とアモルファスシリコン薄膜トランジスタ
(a−Si TFT)に分けられるが、poly−Si
TFTはa−Si TFTに比べ、移動度が10〜1
00倍程度高いという特徴を有しており、薄膜回路の高
速動作が可能である。このため、デバイス外部に接続し
ていた周辺駆動回路を、デバイスと同一基板上に形成す
ることができる。この周辺駆動回路一体化により、LS
I接続のためのコストの削減、デバイスの小型化、信頼
性の向上が実現できる。poly−Si TFTを用い
たデバイスとしては、これまでにシリコンLSIと同様
な高温プロセスを用いた駆動回路一体型LCDが実用化
されている。(文献エスアイディ84ダイジェスト(S
ID 84 DIGEST)pp.316−319)し
かし、高温プロセスでは最高プロセス温度が1200℃
付近に達するため、高価な石英基板を用いる必要があ
り、長尺または大型デバイスを低コストで作製すること
は困難である。そこで、安価なガラス基板が使用可能な
600℃以下の低温プロセスを用いてpoly−Si
TFTの高性能化を行う技術が必要とされている。その
ための方法として、エキシマレーザアニール(ELA)
法が提案され、近年活発に研究されている。本法は、極
長短パルスのエキシマレーザビームを半導体層に照射し
半導体層のみを溶融・結晶化する方法であり、基板にダ
メージを与えずに高品質な半導体層を形成することがで
きる。ELA法を用いることにより100cm2 /V・
s以上の電界効果移動度を有するpoly−Si TF
Tが作製可能であり、薄膜回路の高速動作が実現でき
る。
2. Description of the Related Art With the progress of the advanced information age, the importance of input / output devices is rapidly increasing, and higher performance of the devices is required. Under such circumstances, an active matrix liquid crystal display element (AM-LCD) using a thin film transistor (TFT) and a contact image sensor (CIS).
Research and development such as is actively carried out. TFTs are roughly classified into polycrystalline silicon thin film transistors (poly-Si).
TFT) and amorphous silicon thin film transistor (a-Si TFT).
The TFT has a mobility of 10 to 1 as compared with the a-Si TFT.
It has a feature that it is about 00 times higher, and high-speed operation of a thin film circuit is possible. Therefore, the peripheral drive circuit connected to the outside of the device can be formed on the same substrate as the device. By integrating this peripheral drive circuit, LS
The cost for I connection can be reduced, the device can be downsized, and the reliability can be improved. As a device using a poly-Si TFT, a drive circuit integrated LCD using a high temperature process similar to that of a silicon LSI has been put into practical use. (Reference S-ID 84 digest (S
ID 84 DIGEST) pp. 316-319) However, in the high temperature process, the maximum process temperature is 1200 ° C.
In order to reach the vicinity, it is necessary to use an expensive quartz substrate, and it is difficult to manufacture a long or large device at low cost. Therefore, using a low-temperature process at 600 ° C. or lower, which enables the use of an inexpensive glass substrate, poly-Si
A technology for improving the performance of TFT is required. As a method therefor, excimer laser annealing (ELA)
A law has been proposed and has been actively studied in recent years. This method is a method of irradiating a semiconductor layer with an extremely long and short pulse excimer laser beam to melt and crystallize only the semiconductor layer, and a high-quality semiconductor layer can be formed without damaging the substrate. 100 cm 2 / V · by using ELA method
poly-Si TF having field effect mobility of s or more
T can be manufactured, and high-speed operation of a thin film circuit can be realized.

【0003】現在、一般的に用いられているエキシマレ
ーザビームの強度プロファイルを図5(a)、(b)に
示す。同図(b)は強度プロファイルの平面概念図であ
り、同図(a)は(b)のA−A’でのビーム強度の位
置依存性を示している。同図(b)に示す様に、ビーム
強度が均一な領域502の周辺にビーム強度が不均一な
領域501が存在する。また、現状ではビームサイズは
数mm角である。そのため、ビームよりもサイズが大き
い薄膜回路をELA法で形成するためには、活性層が形
成される領域にビームを重ねて照射する必要があった。
The intensity profile of an excimer laser beam generally used at present is shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). FIG. 2B is a conceptual plan view of the intensity profile, and FIG. 1A shows the position dependence of the beam intensity at AA ′ in FIG. As shown in FIG. 6B, a region 501 having a non-uniform beam intensity exists around the region 502 having a uniform beam intensity. At present, the beam size is several mm square. Therefore, in order to form a thin film circuit having a size larger than the beam by the ELA method, it is necessary to irradiate the region where the active layer is formed with the beam in a superimposed manner.

【0004】一例として、従来のELA法を密着型イメ
ージセンサの駆動回路の作製に応用した例を図5(c)
に示す。活性層のエキシマレーザアニールにおいて、駆
動回路が形成される領域504の端からビームを重ね合
わせながら第1ショット505、第2ショット506、
第3ショット507と順次照射して活性層全体を結晶化
する。このとき、ビーム周辺部が照射された領域508
では、ビーム強度が急激に変化しているため、この領域
の結晶性はビーム強度が均一な領域の結晶性と大きく異
なり、さらに位置によるバラツキが大きい。TFTの特
性は活性層の結晶性に大きく依存するため、TFT特性
もビーム周辺部と中央部で大きく異なる。従って、ビー
ムを重ね合わせる方法では、TFT特性が不均一となる
ために、歩留まりが低下したり、薄膜回路の高性能化が
困難になる等の問題があった。そこで、これらの問題を
解決するために、ブロック照射法が提案されている。
(文献エスアイディ93ダイジェスト(SID 93
DIGEST)pp.356−358)本法は図5
(d)に示すように、駆動回路をビーム強度が均一な領
域よりも小さな複数のブロックに分割し、各ブロック内
に形成されるTFTの活性層のレーザアニールをビーム
強度の均一な領域のみを用いて行う方法である。本法に
よれば、ビーム周辺部の強度が不均一なビームが照射さ
れた領域にはTFTは形成されないため、活性層の結晶
性はブロック内、ブロック間共に均一となる。このよう
に、ブロック内ブロック間共にTFT特性を均一とする
ことができるため、高速動作が可能な駆動回路を高い良
品率で作製することができる。本法を用いた順スタガ型
n−ch TFTの作製プロセスについて図6を用いて
説明する。まず図6(a)に示すように、ガラス基板6
01上に、減圧気相成長(LPCVD)法によりSiO
2 膜を堆積し保護膜602を形成する。次に、リンを高
濃度に含有するn+ poly−Si膜を堆積した後パ
ターニングを行いソース・ドレイン領域603を形成す
る。このとき、エキシマレーザアニール時の目合わせ用
マーカ604を同時にパターニングにより形成する。さ
らに、LPCVD法によりa−Si膜を堆積し半導体層
605を形成する。次に図6(b)に示すように、マー
カ604を用いて目合わせを行い、半導体層605にエ
キシマレーザビームを照射する。このとき、強度が均一
なビーム606の周辺には、強度が不均一なビーム60
7が存在する。このため、半導体層605には、強度が
均一なビームが照射された領域608とその周辺に強度
が不均一なビームが照射された領域609が形成され
る。ここで、目合わせを行うことにより、強度が均一な
ビームが照射された領域内にソース・ドレイン領域60
3が含まれるように照射する。次に、図6(c)に示す
ように、パターニングを行い、強度が均一なビーム60
8内に活性層610を形成する。さらに、LPCVD法
によりSiO2 膜を堆積してゲート絶縁膜611を形成
した後、LPCVD法により、リンを高濃度に含有する
+ poly−Si膜を堆積した後、パターニングを
行い、ゲート電極612を形成する。さらに、プラズマ
CVD法によりSiNx膜を堆積して層間絶縁膜613
を形成した後、パターニングを行って層間絶縁膜61
3、ゲート絶縁膜611および活性層610の3層の一
部をエッチングしてコンタクトホールを形成する。さら
に、スパッタ法によりアルミを堆積した後、パターニン
グを行ってゲート電極612を形成する。このようにし
て、活性層の結晶性が各TFT間で均一になるため、T
FT特性が均一になり、高性能な薄膜回路を作製するこ
とができる。
As an example, an example in which the conventional ELA method is applied to the production of a drive circuit for a contact image sensor is shown in FIG.
Shown in. In the excimer laser annealing of the active layer, the first shot 505, the second shot 506, while overlapping the beam from the end of the region 504 where the drive circuit is formed,
Irradiation is sequentially performed with the third shot 507 to crystallize the entire active layer. At this time, the region 508 where the beam periphery is irradiated
In this case, since the beam intensity changes abruptly, the crystallinity in this region is significantly different from the crystallinity in the region where the beam intensity is uniform, and the variation due to the position is large. Since the TFT characteristics greatly depend on the crystallinity of the active layer, the TFT characteristics also greatly differ between the beam peripheral portion and the central portion. Therefore, in the method of overlapping the beams, there are problems that the yield is reduced and it is difficult to improve the performance of the thin film circuit because the TFT characteristics are non-uniform. Therefore, in order to solve these problems, a block irradiation method has been proposed.
(Reference S-ID 93 digest (SID 93
DIGEST) pp. 356-358) This method is shown in FIG.
As shown in (d), the driving circuit is divided into a plurality of blocks each having a smaller beam intensity than the uniform region, and the laser annealing of the active layer of the TFT formed in each block is performed only in the region having the uniform beam intensity. This is the method used. According to this method, since the TFT is not formed in the region irradiated with the beam having a non-uniform intensity in the peripheral portion of the beam, the crystallinity of the active layer is uniform both inside and between blocks. In this way, since the TFT characteristics can be made uniform between blocks within a block, a drive circuit capable of high speed operation can be manufactured with a high yield rate. A manufacturing process of a forward stagger type n-ch TFT using this method will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 6A, the glass substrate 6
01 on top of SiO by low pressure vapor deposition (LPCVD) method.
Two films are deposited to form a protective film 602. Next, an n + poly-Si film containing phosphorus at a high concentration is deposited and then patterned to form source / drain regions 603. At this time, the marker 604 for alignment at the time of excimer laser annealing is simultaneously formed by patterning. Further, an a-Si film is deposited by the LPCVD method to form a semiconductor layer 605. Next, as shown in FIG. 6B, alignment is performed using a marker 604, and the semiconductor layer 605 is irradiated with an excimer laser beam. At this time, the beam 60 having a non-uniform intensity is formed around the beam 606 having a uniform intensity.
There are seven. Therefore, in the semiconductor layer 605, a region 608 irradiated with a beam having uniform intensity and a region 609 around the region 609 irradiated with a beam having nonuniform intensity are formed. Here, by performing the alignment, the source / drain region 60 is formed in the region irradiated with the beam having a uniform intensity.
Irradiate so that 3 is included. Next, as shown in FIG. 6C, patterning is performed to obtain a beam 60 with uniform intensity.
An active layer 610 is formed in Further, a SiO 2 film is deposited by the LPCVD method to form a gate insulating film 611, and then an n + poly-Si film containing phosphorus at a high concentration is deposited by the LPCVD method, followed by patterning to form a gate electrode 612. To form. Further, a SiNx film is deposited by a plasma CVD method to form an interlayer insulating film 613.
After the formation, the interlayer insulating film 61 is patterned.
3, a part of the three layers of the gate insulating film 611 and the active layer 610 is etched to form a contact hole. Further, after depositing aluminum by a sputtering method, patterning is performed to form a gate electrode 612. In this way, the crystallinity of the active layer becomes uniform among the TFTs, so that T
The FT characteristic becomes uniform, and a high-performance thin film circuit can be manufactured.

【0005】一方、デバイスの高性能化のために、リー
ク電流の低減が重要となっている。poly−Si T
FTは、ミッドギャップ付近の準位を介した電界エミッ
ション電流によりバルクシリコンに形成したMOSFE
Tに比べて大きなリーク電流が流れる。(文献アイイー
イーイー トランザクション オン エレクトロンデバ
イスイズ(IEEE Trans.on Electr
on Devices),Vol.ED−32 No.
9 pp.1878)このリーク電流を低減するために
は、ドレイン端での電界を緩和することが効果的であ
り、これまでにLDD(Lightly Doped
Drain)構造(文献電子通信学会総合全国大会,2
−20,pp.271 1978)やオフセット構造
(文献アイイーイーイー エレクトロン デバイス レ
ターズ(IEEE Electron Device
Letters),Vol.EDL−8 No.9 p
p.434,1987)が提案されてきた。さらに、E
LA法で保護膜として用いた絶縁膜をそのままゲート絶
縁膜に用いるキャップアニール法がTFTの高性能化の
ために有利と考えられている。(特開平03−0339
35号公報)これは、レーザアニール時に半導体層と絶
縁膜界面が半導体層の融点付近まで加熱されるため、界
面を構成する原子が安定な構造に変化し、界面準位が減
少するためである。ここでは、このキャップアニール法
を用いたオフセット構造n−ch TFTの作製プロセ
スの一例について述べる。まず、図7(a)に示すよう
に、ガラス基板701上にLPCVD法によりSiO2
膜を堆積し第1保護膜702を形成する。次に、LPC
VD法によりa−Si膜を堆積し半導体層703を形成
し、さらに、LPCVD 法を用いてSiO2 膜を堆積
して第2保護膜704を堆積した後、エキシマレーザビ
ーム705を照射して半導体層703を結晶化する。次
に、同図(b)に示すように、結晶化した半導体層70
3と第2保護膜704を同一マスクで島状構造にパター
ニングして、活性層706と第1ゲート絶縁膜707を
形成する。さらに、LPCVD法によりSiO2 膜を堆
積して第2ゲート絶縁膜708を形成した後、LPCV
D法によりリンを高濃度に含有するn+ poly−S
i膜を堆積した後パターニングを行って、ゲート電極7
09を形成する。次に、同図(c)に示すように、ゲー
ト電極をマスクとしてパターニングを行い、第1ゲート
絶縁膜707及び第2ゲート絶縁膜708をエッチング
した後、イオン注入法によりリンイオン710を注入
し、活性層706の一部にソース・ドレイン領域711
を形成する。次に、同図(d)に示すように、ゲート電
極709をパターニングして、オフセット領域712を
形成した後、LPCVD法によりSiO2 膜を堆積し層
間絶縁膜713を形成する。さらに、パターニングを行
って、コンタクトホールを形成した後、スパッタ法によ
りアルミを堆積しパターニングを行ってソース・ドレイ
ン電極714を形成する。このようにして、オフセット
構造を形成することにより、ドレイン端での電界が緩和
され、リーク電流を低減することができる。
On the other hand, in order to improve the performance of the device, it is important to reduce the leak current. poly-Si T
FT is a MOSFE formed in bulk silicon by an electric field emission current through a level near the midgap.
A leak current larger than that of T flows. (Reference: IE Trans. On Electron Devices)
on Devices), Vol. ED-32 No.
9 pp. 1878) In order to reduce this leak current, it is effective to relax the electric field at the drain end, and up to now LDD (Lightly Doped) has been proposed.
Drain) structure (Literature IEICE General Conference, 2
-20, pp. 271 1978) and an offset structure (literature IEEE Electron Device Letters).
Letters), Vol. EDL-8 No. 9 p
p. 434, 1987) have been proposed. Furthermore, E
It is considered that the cap annealing method in which the insulating film used as the protective film in the LA method is used as it is for the gate insulating film is advantageous for improving the performance of the TFT. (Japanese Patent Laid-Open No. 03-0339
This is because the interface between the semiconductor layer and the insulating film is heated to near the melting point of the semiconductor layer during laser annealing, so that atoms forming the interface change into a stable structure and the interface level is reduced. . Here, an example of a manufacturing process of an offset structure n-ch TFT using the cap annealing method will be described. First, as shown in FIG. 7A, SiO 2 is deposited on the glass substrate 701 by LPCVD.
A film is deposited to form a first protective film 702. Next, LPC
The a-Si film is deposited by the VD method to form the semiconductor layer 703, and further, the SiO 2 film is deposited by the LPCVD method to deposit the second protective film 704, and then the excimer laser beam 705 is irradiated to irradiate the semiconductor. Crystallize layer 703. Next, as shown in FIG. 3B, the crystallized semiconductor layer 70 is formed.
3 and the second protective film 704 are patterned into an island structure using the same mask to form an active layer 706 and a first gate insulating film 707. Further, after depositing a SiO 2 film by LPCVD to form a second gate insulating film 708, LPCV is performed.
N + poly-S containing a high concentration of phosphorus by the D method
After depositing the i film, patterning is performed to form the gate electrode 7
09 is formed. Next, as shown in FIG. 3C, patterning is performed using the gate electrode as a mask to etch the first gate insulating film 707 and the second gate insulating film 708, and then phosphorus ions 710 are implanted by an ion implantation method, A source / drain region 711 is formed on a part of the active layer 706.
To form. Next, as shown in FIG. 9D, the gate electrode 709 is patterned to form an offset region 712, and then a SiO 2 film is deposited by LPCVD to form an interlayer insulating film 713. Further, after patterning is performed to form contact holes, aluminum is deposited by a sputtering method and patterning is performed to form source / drain electrodes 714. By thus forming the offset structure, the electric field at the drain end is relaxed, and the leak current can be reduced.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、ス
タガ型TFTのように活性層となる半導体層の下部にソ
ース・ドレイン領域が形成される場合には、ソース・ド
レイン領域をパターニングする際に同時にマーカを形成
することによりレーザアニール時に目合わせを行うこと
ができ、ブロック照射法が採用できるため、半導体層の
うち薄膜回路が形成される領域を強度が均一なビームを
用いてレーザアニールを行うことができる。このため薄
膜回路を構成するTFT特性は均一となり、高性能な薄
膜回路を作製することができた。一方、プレーナ型TF
Tの場合、活性層となる半導体層の下部にはマーカとな
るべきパターンは形成されない。このため、上述したよ
うなブロック照射法を用いることができず、エキシマレ
ーザビームを部分的に重ね合わせながら走査して照射を
行っていた。この場合、前述したように、ビーム周辺部
ではビーム強度が急峻に変化するため、結晶性が大きく
変化し、ビーム周辺部が照射された領域に形成したTF
Tの特性は不均一となっていた。このため、プレーナ型
ではビームサイズよりも大きい薄膜回路の高性能化が困
難であった。
As described above, when the source / drain regions are formed under the semiconductor layer which becomes the active layer like the staggered TFT, when the source / drain regions are patterned. Since the marker can be formed at the same time in the laser annealing, and the block irradiation method can be adopted, the region where the thin film circuit is formed in the semiconductor layer can be laser annealed by using a beam with uniform intensity. It can be carried out. For this reason, the TFT characteristics of the thin film circuit are uniform, and a high performance thin film circuit can be manufactured. On the other hand, planar type TF
In the case of T, a pattern to be a marker is not formed below the semiconductor layer that will be the active layer. Therefore, the block irradiation method as described above cannot be used, and the irradiation is performed by scanning while excimer laser beams are partially overlapped. In this case, as described above, since the beam intensity sharply changes in the beam peripheral portion, the crystallinity largely changes, and the TF formed in the irradiated region of the beam peripheral portion.
The characteristics of T were non-uniform. For this reason, it has been difficult for the planar type to improve the performance of a thin film circuit larger than the beam size.

【0007】さらに、従来のオフセット構造では、イオ
ン注入工程後にゲート電極の形状を小さくする必要があ
り、工程数が増加するという問題が生じていた。
Further, in the conventional offset structure, it is necessary to reduce the shape of the gate electrode after the ion implantation step, which causes a problem that the number of steps is increased.

【0008】本発明の目的は、プレーナ型TFTであっ
ても、ビームサイズよりも大きい薄膜回路を高性能に作
製できる薄膜トランジスタおよびその製造方法を提供す
ることにある。
It is an object of the present invention to provide a thin film transistor capable of producing a thin film circuit having a size larger than the beam size with high performance, and a method for producing the thin film transistor even in a planar type TFT.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るため、第1の発明は、絶縁性基板上に形成された、不
純物を高濃度に含有するソース・ドレイン領域と、活性
層と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、層間絶縁膜と、
ソース・ドレイン電極からなる薄膜トランジスタにおい
て、島状構造を有する半導体からなる活性層と、前記活
性層の一部を覆うように形成された第1ゲート絶縁膜
と、前記活性層及び前記第1ゲート絶縁膜を覆うように
形成された第2ゲート絶縁膜と、前記第1ゲート絶縁膜
の一部を覆うように形成されたゲート電極と、前記活性
層のうち、前記第2ゲート絶縁膜のみが形成された領域
に形成された不純物を高濃度に含有するソース・ドレイ
ン領域と、前記活性層のうち、前記第1ゲート絶縁膜お
よび前記第2ゲート絶縁膜が形成された領域に形成され
た、不純物濃度が前記ソース・ドレイン領域よりも低い
低不純物濃度領域と、前記第2ゲート絶縁膜および前記
ゲート電極を覆うように形成された層間絶縁膜と、前記
層間絶縁膜及び前記第2ゲート絶縁膜の一部に形成され
たコンタクトホールと前記コンタクトホールを介して、
前記ソース・ドレイン領域と電気的に接続されたソース
・ドレイン電極からなる薄膜トランジスタを提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the first invention is to provide a source / drain region containing an impurity at a high concentration formed on an insulating substrate, an active layer, and A gate insulating film, a gate electrode, an interlayer insulating film,
In a thin film transistor including source / drain electrodes, an active layer made of a semiconductor having an island structure, a first gate insulating film formed so as to cover a part of the active layer, the active layer and the first gate insulating film. A second gate insulating film formed so as to cover the film, a gate electrode formed so as to cover a part of the first gate insulating film, and only the second gate insulating film of the active layer is formed. The source / drain regions containing a high concentration of impurities formed in the formed regions, and the impurities formed in the regions of the active layer in which the first gate insulating film and the second gate insulating film are formed. A low impurity concentration region whose concentration is lower than that of the source / drain region, an interlayer insulating film formed to cover the second gate insulating film and the gate electrode, the interlayer insulating film and the A contact hole formed in a part of the second gate insulating film through the contact hole,
A thin film transistor including a source / drain electrode electrically connected to the source / drain region is provided.

【0010】また、絶縁性基板上に形成されたソース・
ドレイン領域と、活性層と、ゲート絶縁膜と、ゲート電
極と、層間絶縁膜と、ソース・ドレイン電極からなる薄
膜トランジスタの製造方法において、絶縁性基板上にア
モルファスシリコンあるいは多結晶シリコン等の半導体
層からなる活性層を形成する工程と、前記活性層上にレ
ーザビームを吸収しない透明絶縁膜からなる保護膜を形
成する工程と、前記保護膜の一部をエッチング等により
除去して溝を形成する工程と、前記溝をマーカとして位
置決めを行いレーザを照射して前記活性層を結晶化する
工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造
方法を提供する。
In addition, a source formed on the insulating substrate
In a method of manufacturing a thin film transistor including a drain region, an active layer, a gate insulating film, a gate electrode, an interlayer insulating film, and a source / drain electrode, a semiconductor layer such as amorphous silicon or polycrystalline silicon is formed on an insulating substrate. Forming an active layer, a step of forming a protective film made of a transparent insulating film that does not absorb a laser beam on the active layer, and a step of removing a part of the protective film by etching or the like to form a groove. And a step of performing positioning by using the groove as a marker and irradiating a laser to crystallize the active layer, thereby providing a method of manufacturing a thin film transistor.

【0011】さらに、絶縁性基板上に活性層となる非結
晶性の半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜の上に
第1ゲート絶縁膜となる第2保護膜を形成する工程と、
該第2保護膜をパターニングしマーカを形成すると同時
に第1ゲート絶縁膜を形成する工程と、該マーカを目印
にレーザを照射し、前記半導体膜を結晶化する工程と、
前記レーザ照射された領域のうちの強度が均一なビーム
が照射された領域を残して前記活性層を形成する工程
と、前記活性層と前記第1ゲート絶縁膜とを覆うように
第2ゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第2ゲート絶
縁膜を介して、前記第1ゲート絶縁膜の一部を覆うよう
にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマス
クとして不純物をイオン注入し、前記第1ゲート絶縁膜
が形成されていない領域に不純物を高濃度に含有するソ
ース・ドレイン領域を形成する工程と、前記第2ゲート
絶縁膜および前記ゲート電極を覆うように層間絶縁膜を
形成する工程と、前記ソース・ドレイン領域上の前記層
間絶縁膜及び前記第2ゲート絶縁膜の一部にコンタクト
ホールを形成する工程と、前記コンタクトホールを介し
て、前記ソース・ドレイン領域と電気的に接続されたソ
ース・ドレイン電極を形成する工程とからなる薄膜トラ
ンジスタの製造方法を提供する。
Further, a step of forming an amorphous semiconductor film to be an active layer on the insulating substrate, and a step of forming a second protective film to be a first gate insulating film on the semiconductor film,
Patterning the second protective film to form a marker and simultaneously forming a first gate insulating film; and irradiating a laser with the marker as a mark to crystallize the semiconductor film,
A step of forming the active layer leaving a region of the laser-irradiated region irradiated with a beam having a uniform intensity; and a second gate insulation so as to cover the active layer and the first gate insulating film. A step of forming a film, a step of forming a gate electrode so as to cover a part of the first gate insulating film through the second gate insulating film, and ion implantation of impurities using the gate electrode as a mask, Forming a source / drain region containing a high concentration of impurities in a region where the first gate insulating film is not formed; and forming an interlayer insulating film so as to cover the second gate insulating film and the gate electrode. A step of forming a contact hole in a part of the interlayer insulating film and the second gate insulating film on the source / drain region, and the source / drain region through the contact hole. To provide a manufacturing method of a thin film transistor comprising the step of forming the in-region and electrically connected to the source and drain electrodes.

【0012】[0012]

【実施例】次に、請求項2記載の発明について図面を参
照して説明する。本発明の一実施例として、本発明を駆
動回路一体型液晶表示素子に応用した例について示す。
まず図1(a)に示すように、洗浄を行ったガラス基板
101上に、LPCVD法によりシランガスおよび酸素
ガスを用いて基板温度400℃でSiO2 膜を2000
オングストローム堆積し、第1保護膜102を形成し
た。次に、LPCVD法により、a−Si膜を1000
オングストローム堆積し、半導体層103を1000オ
ングストローム堆積した。さらにLPCVD法によりS
iO2 膜を堆積して第2保護膜104を形成した。さら
に、フォトリソグラフィー法によりパターニングを行い
第2保護膜の一部をドライエッチすることにより溝を形
成し目合わせ用マーカ105を形成した。次に、図1
(b)に示すように、マーカ105を用いて目合わせを
行い、半導体層103に、将来TFTが形成される領域
を含む領域にエキシマレーザビームを照射し結晶化し
た。このとき、エキシマレーザビームには強度が均一な
ビーム106の周辺に強度が不均一なビーム107が存
在し、両者が半導体層103の異なる領域に照射され
る。このため、半導体層103には強度が均一なビーム
が照射された領域108の周辺に強度が不均一なビーム
が照射された領域109が形成される。次に、図1
(c)に示すように、第2保護膜104を剥離した後、
フォトリソグラフィー法により強度が均一なビームが照
射された領域108を島状構造にパターニングし活性層
110を形成した。さらに、LPCVD法によりSiO
2 膜を1000オングストローム堆積した後、LPCV
D法によりシランガスとフォスフィンガスを用いて基板
温度600℃でリンを102 1 cm- 3 以上含有するn
+ poly−Si膜を2000オングストローム堆積し
た後、パターニングを行いゲート絶縁膜111及びゲー
ト電極112を形成した。さらに、イオン注入法により
リンイオン113を加速電圧40KeV、注入量5×1
1 5 cm- 2 で注入し、ソース・ドレイン領域114
を形成した。次に、図1(d)に示すように、600℃
でアニールを行いソース・ドレイン領域の活性化を行っ
た後、プラズマCVD法によりSiNx膜を2000オ
ングストローム堆積し層間絶縁膜115を形成した後、
コンタクトホールを形成した。さらに、スパッタ法によ
りアルミニウムを3000オングストローム堆積し、フ
ォトリソグラフィー法によりパターニングを行いソース
・ドレイン電極116を形成した。さらに、poly−
Si膜中の結晶粒界に存在するダングリングボンドを終
端すために、水素プラズマ雰囲気中でアニールを行っ
た。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the invention according to claim 2 will be described with reference to the drawings. As one embodiment of the present invention, an example in which the present invention is applied to a liquid crystal display device integrated with a drive circuit will be shown.
First, as shown in FIG. 1A, a SiO 2 film is formed on a cleaned glass substrate 101 by a LPCVD method at a substrate temperature of 400 ° C. using a silane gas and an oxygen gas.
Angular deposition was performed to form the first protective film 102. Next, the a-Si film is processed to 1000 by LPCVD.
Then, the semiconductor layer 103 was deposited to 1000 angstrom. Furthermore, by the LPCVD method, S
A second protective film 104 was formed by depositing an iO 2 film. Further, patterning was performed by a photolithography method, and a part of the second protective film was dry-etched to form a groove to form an alignment marker 105. Next, FIG.
As shown in (b), alignment was performed using the marker 105, and the semiconductor layer 103 was irradiated with an excimer laser beam to crystallize a region including a region where a TFT is to be formed in the future. At this time, in the excimer laser beam, a beam 107 having a non-uniform intensity exists around the beam 106 having a uniform intensity, and both beams are irradiated to different regions of the semiconductor layer 103. Therefore, in the semiconductor layer 103, a region 109 irradiated with a beam having a non-uniform intensity is formed around the region 108 irradiated with a beam having a uniform intensity. Next, FIG.
As shown in (c), after peeling off the second protective film 104,
A region 108 irradiated with a beam having a uniform intensity was patterned into an island structure by photolithography to form an active layer 110. Further, by the LPCVD method, SiO
After depositing 2 films of 1000 angstrom, LPCV
N containing 3 or more - phosphorus at a substrate temperature of 600 ℃ 10 2 1 cm by using silane gas and phosphine gas by Method D
After depositing a + poly-Si film at 2000 angstrom, patterning was performed to form a gate insulating film 111 and a gate electrode 112. Further, phosphorus ions 113 are accelerated by an ion implantation method at an acceleration voltage of 40 KeV and an implantation amount of 5 × 1.
0 1 5 cm - was injected at 2, the source-drain regions 114
Was formed. Next, as shown in FIG. 1D, 600 ° C.
After anneal to activate the source / drain regions, a SiNx film is deposited to 2000 angstrom by plasma CVD method to form an interlayer insulating film 115,
A contact hole was formed. Further, 3000 angstroms of aluminum was deposited by the sputtering method and patterned by the photolithography method to form the source / drain electrodes 116. Furthermore, poly-
Annealing was performed in a hydrogen plasma atmosphere in order to terminate dangling bonds existing at grain boundaries in the Si film.

【0013】以上のような工程で作製した、駆動回路一
体型LCDの平面図を図2に示す。同図に示すように、
アクティブマトリクスアレイ117に接続されたデータ
ドライバ118及びゲートドライバ119からなる駆動
回路は数ブロックに分割されて形成されている。これら
の駆動回路は、上述したように、均一な強度を有するエ
キシマレーザビームを用いて結晶化された活性層を有す
るプレーナ型TFTにより構成されている。このよう
に、各ブロック内のTFT特性の均一性が向上しただけ
でなく、各ブロック間でもTFT特性は向上し、駆動回
路全体の移動度、しきい値、オン電流、オフ電流等のT
FT特性のバラツキを±3%以下に抑ることができた。
このように、TFT特性の均一性を向上させることによ
り薄膜回路の高性能化を実現することができ、駆動回路
を駆動電圧10Vで最大クロック周波数5MHzで動作
させることができた。
FIG. 2 shows a plan view of the LCD integrated with the driving circuit, which is manufactured through the above-mentioned steps. As shown in the figure,
The drive circuit including the data driver 118 and the gate driver 119 connected to the active matrix array 117 is formed by being divided into several blocks. As described above, these drive circuits are configured by the planar type TFT having the active layer crystallized by using the excimer laser beam having uniform intensity. As described above, not only the uniformity of the TFT characteristics in each block is improved, but also the TFT characteristics are improved between the blocks, and the T, such as mobility, threshold value, ON current, OFF current, etc. of the entire drive circuit is improved.
The variation in FT characteristics could be suppressed to ± 3% or less.
In this way, by improving the uniformity of the TFT characteristics, it was possible to realize high performance of the thin film circuit, and it was possible to operate the drive circuit at a drive voltage of 10 V and a maximum clock frequency of 5 MHz.

【0014】次に、請求項1および請求項3記載の発明
の実施例について、図面を参照しながら説明する。まず
図3(a)に示すように、ガラス基板301上に、LP
CVD法によりSiO2 膜を2000オングストローム
堆積し第1保護膜302を形成し、さらに、LPCVD
法によりa−Si膜を1000オングストローム堆積し
半導体層303を形成した。さらに、LPCVD法によ
りSiO2 膜を1000オングストローム堆積して、第
2保護膜304を形成した後パターニングを行い、第1
ゲート絶縁膜306及びマーカ305を形成した。次
に、図3(b)に示すように、エキシマレーザビームを
照射し半導体層303を結晶化した。このとき、強度が
均一なビーム307の周辺に強度が不均一なビーム30
8存在し、両者が半導体層303に照射される。このた
め、半導体層303には強度が均一なビームが照射され
た領域309の周辺に、強度が不均一なビームが照射さ
れた領域310が形成される。次に、図3(c)に示す
ように、強度が均一なビームが照射された領域309を
パターニングして、島状構造の活性層311を形成し
た。次に図4(a)に示すように、LPCVD法により
SiO2 膜を500 オングストローム堆積して第2ゲ
ート絶縁膜313を形成した。次に、LPCVD法によ
り、シランガスとフォスフィンガスを用いてリンを10
2 1 cm- 3 以上含有するn+ poly−Si膜を2
000オングストローム堆積した後、パターニングを行
いゲート電極313を形成した。このとき、ゲート電極
313は第1ゲート絶縁膜306よりも小さくなるよう
にパターニングを行う。次に、ゲート電極313をマス
クとして、イオン注入法によりリンイオン314を加速
電圧60KeV、ドーズ量6×101 5 cm- 2 で注入
した。このとき、膜厚500オングストロームの第2ゲ
ート絶縁膜のみが形成された活性層311にはリンを1
2 1 cm- 3 以上含有するソース・ドレイン領域31
5が形成される。一方、ゲート電極313が形成されて
おらず、膜厚1500オングストロームの第1ゲート絶
縁膜306及び膜厚500オングストロームの第2ゲー
ト絶縁膜312が形成された領域にはリン濃度は10
1 9 cm- 3 以下のオフセット領域316が形成され
る。次に、図4(b)に示すように、プラズマCVD法
によりSiNx膜を2000オングストローム堆積し層
間絶縁膜317を形成した後、コンタクトホールを形成
し、さらにスパッタ法によりアルミを3000オングス
トローム堆積した後パターニングを行いソース・ドレイ
ン電極318を形成する。
Next, an embodiment of the invention described in claims 1 and 3 will be described with reference to the drawings. First, as shown in FIG. 3 (a), LP on the glass substrate 301.
A SiO 2 film is deposited to a thickness of 2000 Å by the CVD method to form a first protective film 302, and LPCVD is performed.
Then, the semiconductor layer 303 was formed by depositing an a-Si film of 1000 angstrom by the method. Further, a SiO 2 film is deposited to a thickness of 1000 Å by the LPCVD method to form a second protective film 304, and then patterning is performed.
The gate insulating film 306 and the marker 305 were formed. Next, as shown in FIG. 3B, an excimer laser beam was irradiated to crystallize the semiconductor layer 303. At this time, the beam 30 having a non-uniform intensity is formed around the beam 307 having a uniform intensity.
8 exist and both are irradiated to the semiconductor layer 303. Therefore, in the semiconductor layer 303, a region 310 irradiated with a beam having a non-uniform intensity is formed around the region 309 irradiated with a beam having a uniform intensity. Next, as shown in FIG. 3C, a region 309 irradiated with a beam having a uniform intensity was patterned to form an active layer 311 having an island structure. Next, as shown in FIG. 4A, a SiO 2 film was deposited to a thickness of 500 Å by LPCVD to form a second gate insulating film 313. Next, by the LPCVD method, phosphorus is added to 10 by using silane gas and phosphine gas.
2 1 cm − 3 or more containing n + poly-Si film
After depositing 000 Å, patterning was performed to form a gate electrode 313. At this time, the gate electrode 313 is patterned so as to be smaller than the first gate insulating film 306. Next, the gate electrode 313 as a mask, phosphorus ions 314 acceleration voltage 60 KeV, a dose of 6 × 10 1 5 cm by ion implantation - was injected at 2. At this time, phosphorus is added to the active layer 311 having only the second gate insulating film having a thickness of 500 Å.
0 2 1 cm - 3 source and drain regions 31 containing more than
5 is formed. On the other hand, the phosphorus concentration is 10 in a region where the gate electrode 313 is not formed and the first gate insulating film 306 having a film thickness of 1500 angstrom and the second gate insulating film 312 having a film thickness of 500 angstrom are formed.
An offset region 316 having a size of 19 cm −3 or less is formed. Next, as shown in FIG. 4B, a SiNx film is deposited to 2000 angstroms by a plasma CVD method to form an interlayer insulating film 317, a contact hole is formed, and aluminum is further deposited to 3000 angstroms by a sputtering method. Patterning is performed to form source / drain electrodes 318.

【0015】本法によれば、オフセット領域を形成する
際、イオン注入後にゲート電極をパターニングする工程
を省略することができる。従って、オフセット構造TF
Tが従来に比べ少ない工程数で作製することができた。
さらに、エキシマレーザアニール時に用いた保護絶縁膜
をそのままゲート絶縁膜として用いているために、界面
準位密度の低い良好な界面が形成され、リーク電流が低
く、かつしきい値電圧が低い高性能なTFTが作製でき
た。本実施例では、オフセット構造について述べてきた
が、ゲート絶縁膜厚及びイオン注入加速電圧を変えるこ
とで低濃度不純物領域の不純物濃度を変えることがで
き、同一マスクを用いてLDD構造TFTを作製するこ
とも可能である。
According to this method, when forming the offset region, the step of patterning the gate electrode after ion implantation can be omitted. Therefore, the offset structure TF
It was possible to fabricate T in a smaller number of steps than in the past.
Furthermore, since the protective insulating film used during the excimer laser annealing is used as it is as the gate insulating film, a good interface with a low interface state density is formed, a low leak current, and a high threshold voltage. It was possible to fabricate different TFTs. Although the offset structure has been described in this embodiment, the impurity concentration of the low concentration impurity region can be changed by changing the gate insulating film thickness and the ion implantation acceleration voltage, and the LDD structure TFT is manufactured using the same mask. It is also possible.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように、請求項2記載の発
明により、プレーナ型TFTのように、半導体層の下部
にマーカが形成されていない場合においても、半導体層
の所望の位置にエキシマレーザビームを照射することが
でき、プレーナ型TFTにおいてもブロック照射法が適
用できた。このため、50cm×50cmのガラス基板
上に形成したTFTの特性ばらつきを±3%以内に抑え
ることができ、駆動回路を駆動電圧10Vで最大クロッ
ク周波数5MHzで動作させることができた。
As described above, according to the second aspect of the present invention, even when a marker is not formed under the semiconductor layer as in the planar type TFT, the excimer laser is provided at a desired position of the semiconductor layer. Beam irradiation was possible, and the block irradiation method could be applied to planar TFTs. Therefore, the characteristic variation of the TFT formed on the glass substrate of 50 cm × 50 cm can be suppressed within ± 3%, and the drive circuit can be operated at the drive voltage of 10 V and the maximum clock frequency of 5 MHz.

【0017】さらに、半導体層上に保護酸化膜を設けて
エキシマレーザアニールを行っているため、エキシマレ
ーザアニールにおける半導体層中への不純物の混入を保
護酸化膜を形成しない場合に比べ100分の1以下に抑
えることができ、高品質なpoly−Si膜が得られ
た。さらに、保護膜を形成しているために、エキシマレ
ーザアニールにおける溶融・結晶化過程で起こる表面の
凹凸を±5nm以下に抑えられ、電界効果移動度200
cm2 /V・sを有するpoly−Si TFTが作製
できた。
Further, since the excimer laser annealing is performed by providing the protective oxide film on the semiconductor layer, the mixing of impurities into the semiconductor layer during the excimer laser annealing is 1 / 100th of the case where the protective oxide film is not formed. It was possible to suppress it to the following, and a high quality poly-Si film was obtained. Furthermore, since the protective film is formed, the surface irregularities that occur during the melting / crystallization process during excimer laser annealing can be suppressed to ± 5 nm or less, and the field effect mobility of 200 can be achieved.
A poly-Si TFT having cm 2 / V · s could be manufactured.

【0018】さらに、保護膜として用いたゲート絶縁膜
を通してエキシマレーザビームを照射して活性層を溶融
・結晶化することにより、活性層とゲート絶縁膜の界面
は1400℃以上に加熱される。このため、界面準位密
度を従来のエキシマレーザアニール法に比べて1/10
0以下に抑えることができた。
Further, the interface between the active layer and the gate insulating film is heated to 1400 ° C. or higher by irradiating the excimer laser beam through the gate insulating film used as the protective film to melt and crystallize the active layer. Therefore, the interface state density is 1/10 that of the conventional excimer laser annealing method.
It could be suppressed to 0 or less.

【0019】また、請求項1および請求項3記載の発明
により、オフセット長を0.5μmとしたときに、オン
電流を1mAに保ったまま、リーク電流を0.1pA以
下に低減することができた。さらに、エキシマレーザア
ニール時に用いた保護絶縁膜をゲート絶縁膜に用いるこ
とにより、良好な界面が得られ、しきい値電圧をn−c
h TFTで3V、p−ch TFTで−3Vと低く抑
えることができた。さらに、エキシマレーザビームの強
度が均一な領域のみを用いて活性化を行っているため、
大面積基板上に形成したTFTの特性ばらつきを±3%
以内に抑えることができ、作製したシフトレジスタを最
大クロック周波数5MHzで動作させることができた。
According to the first and third aspects of the invention, when the offset length is 0.5 μm, the leak current can be reduced to 0.1 pA or less while keeping the on-current at 1 mA. It was Furthermore, by using the protective insulating film used during the excimer laser annealing as the gate insulating film, a good interface can be obtained and the threshold voltage can be reduced to n−c.
It was possible to suppress the voltage to as low as 3 V for the h TFT and −3 V for the p-ch TFT. Furthermore, since the activation is performed using only the region where the intensity of the excimer laser beam is uniform,
± 3% variation in characteristics of TFTs formed on a large area substrate
It was possible to suppress the difference within the range, and the manufactured shift register could be operated at the maximum clock frequency of 5 MHz.

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

【図1】請求項2記載の発明の実施例。1 is an embodiment of the invention according to claim 2;

【図2】請求項2記載の発明の実施例。FIG. 2 is an embodiment of the invention according to claim 2;

【図3】請求項1および請求項3記載の発明の実施例。FIG. 3 is an embodiment of the invention described in claims 1 and 3.

【図4】請求項1および請求項3記載の発明の実施例。FIG. 4 is an embodiment of the invention described in claims 1 and 3;

【図5】エキシマレーザビームプロファイル及びTFT
特性の均一性。
FIG. 5: Excimer laser beam profile and TFT
Uniformity of properties.

【図6】ブロック照射法によるスタガ型TFTの工程
図。
FIG. 6 is a process drawing of a staggered TFT by a block irradiation method.

【図7】オフセット構造TFTの工程図。FIG. 7 is a process drawing of an offset structure TFT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 ガラス基板 102 第1保護膜 103 半導体層 104 第2保護膜 105 マーカ 106 強度が均一なビーム 107 強度が不均一なビーム 108 強度が均一なビームが照射された領域 109 強度が不均一なビームが照射された領域 110 活性層 111 ゲート絶縁膜 112 ゲート電極 113 リンイオン 114 ソース・ドレイン領域 115 層間絶縁膜 116 ソース・ドレイン電極 117 アクティブマトリクスアレイ 118 データドライバ 119 ゲートドライバン領域 301 ガラス基板 302 第1保護膜 303 半導体層 304 第2保護膜 305 マーカ 306 第1ゲート絶縁膜 307 強度が均一なビーム 308 強度が不均一なビーム 309 強度が均一なビームが照射された領域 330 強度が不均一なビームが照射された領域 311 活性層 312 第2ゲート絶縁膜 313 ゲート電極 314 リンイオン 315 ソース・ドレイン領域 316 オフセット領域 317 層間絶縁膜 318 ソース・ドレイン電極 501 ビーム強度が不均一な領域 502 ビーム強度が均一な領域 503 ガラス基板 504 駆動回路が形成される領域 505 第1ショット 506 第2ショット 507 第3ショット 508 強度が不均一なビームが照射された領域 509 センサアレイ 510 ガラス基板 511 駆動回路が形成される領域 512 第1ショット 513 第2ショット 514 第3ショット 515 センサアレイ 516 強度が均一なビームが照射された領域 517 強度が不均一なビームが照射された領域 601 ガラス基板 602 保護膜 603 ソース・ドレイン領域 604 マーカ 605 半導体層 606 強度が均一なビーム 607 強度が不均一なビーム 608 強度が均一なビームが照射された領域 609 強度が不均一なビームが照射された領域 610 活性層 611 ゲート絶縁膜 612 ゲート電極 613 層間絶縁膜 614 ソース・ドレイン電極 701 ガラス基板 702 第1保護膜 703 半導体層 704 第2保護膜 705 エキシマレーザビーム 706 活性層 707 第1ゲート絶縁膜 708 第2ゲート絶縁膜 709 ゲート電極 710 リンイオン 711 ソース・ドレイン領域 712 オフセット領域 713 層間絶縁膜 714 ソース・ドレイン電極 101 glass substrate 102 first protective film 103 semiconductor layer 104 second protective film 105 marker 106 beam with uniform intensity 107 beam with non-uniform intensity 108 region irradiated with beam with uniform intensity 109 beam with non-uniform intensity Irradiated area 110 Active layer 111 Gate insulating film 112 Gate electrode 113 Phosphorus ion 114 Source / drain region 115 Interlayer insulating film 116 Source / drain electrode 117 Active matrix array 118 Data driver 119 Gate driver area 301 Glass substrate 302 First protective film 303 semiconductor layer 304 second protective film 305 marker 306 first gate insulating film 307 beam with uniform intensity 308 beam with non-uniform intensity 309 region irradiated with beam with uniform intensity 330 beam with non-uniform intensity Irradiated region 311 Active layer 312 Second gate insulating film 313 Gate electrode 314 Phosphorous ion 315 Source / drain region 316 Offset region 317 Interlayer insulating film 318 Source / drain electrode 501 Region with non-uniform beam intensity 502 Region with uniform beam intensity 503 glass substrate 504 region where drive circuit is formed 505 first shot 506 second shot 507 third shot 508 region irradiated with beam with non-uniform intensity 509 sensor array 510 glass substrate 511 region where drive circuit is formed 512 First shot 513 Second shot 514 Third shot 515 Sensor array 516 Area irradiated with beam with uniform intensity 517 Area irradiated with beam with non-uniform intensity 601 Glass substrate 602 Protective film 603 Source / source Rain region 604 Marker 605 Semiconductor layer 606 Uniform intensity beam 607 Non-uniform intensity beam 608 Region irradiated with uniform intensity beam 609 Region irradiated with non-uniform intensity 610 Active layer 611 Gate insulating film 612 Gate electrode 613 Interlayer insulating film 614 Source / drain electrode 701 Glass substrate 702 First protective film 703 Semiconductor layer 704 Second protective film 705 Excimer laser beam 706 Active layer 707 First gate insulating film 708 Second gate insulating film 709 Gate electrode 710 phosphorus ion 711 source / drain region 712 offset region 713 interlayer insulating film 714 source / drain electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9056−4M H01L 29/78 311 Y ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location 9056-4M H01L 29/78 311 Y

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁性基板上に形成された、ソース・ド
レイン領域と、活性層と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極
と、層間絶縁膜と、ソース・ドレイン電極からなる薄膜
トランジスタにおいて、 アモルファスシリコンあるいは多結晶シリコン等の半導
体からなる島状構造の活性層と、 前記活性層の一部を覆うように形成された第1ゲート絶
縁膜と、 前記活性層及び前記第1ゲート絶縁膜を覆うように形成
された第2ゲート絶縁膜と、 前記第2ゲート絶縁膜を介して、前記第1ゲート絶縁膜
の一部を覆うように形成されたゲート電極と、 前記活性層のうち、前記第2ゲート絶縁膜が形成され、
かつ前記第1ゲート絶縁膜が形成されていない領域に形
成された、不純物を高濃度に含有するソース・ドレイン
領域と、 前記活性層のうち、前記第1ゲート絶縁膜お
よび前記第2ゲート絶縁膜が形成され、かつ前記ゲート
電極が形成されていない領域に形成された、不純物濃度
が前記ソース・ドレイン領域よりも低い低不純物濃度領
域と、 前記第2ゲート絶縁膜および前記ゲート電極を覆うよう
に形成された層間絶縁膜と、 前記ソース・ドレイン領域上の前記層間絶縁膜及び前記
第2ゲート絶縁膜の一部に形成されたコンタクトホール
と前記コンタクトホールを介して、前記ソース・ドレイ
ン領域と電気的に接続されたソース・ドレイン電極とか
らなる薄膜トランジスタ。
1. A thin film transistor formed on an insulating substrate, comprising a source / drain region, an active layer, a gate insulating film, a gate electrode, an interlayer insulating film and a source / drain electrode. An island-shaped active layer made of a semiconductor such as polycrystalline silicon; a first gate insulating film formed so as to cover a part of the active layer; and a first gate insulating film covering the active layer and the first gate insulating film. A formed second gate insulating film, a gate electrode formed so as to cover a part of the first gate insulating film through the second gate insulating film, and a second gate of the active layer An insulating film is formed,
And source / drain regions containing a high concentration of impurities formed in a region where the first gate insulating film is not formed, and the first gate insulating film and the second gate insulating film in the active layer And a low impurity concentration region formed in a region where the gate electrode is not formed and having an impurity concentration lower than that of the source / drain regions, and the second gate insulating film and the gate electrode. The formed interlayer insulating film, the contact hole formed in a part of the interlayer insulating film and the second gate insulating film on the source / drain region, and the source / drain region electrically via the contact hole. Thin film transistor including a source / drain electrode electrically connected to each other.
【請求項2】 絶縁性基板上に形成されたソース・ドレ
イン領域と、活性層と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極
と、層間絶縁膜と、ソース・ドレイン電極からなる薄膜
トランジスタの製造方法において、 絶縁性基板上にアモルファスシリコンあるいは多結晶シ
リコン等の半導体層からなる活性層を形成する工程と、 前記活性層上にレーザビームを吸収しない透明絶縁膜か
らなる保護膜を形成する工程と、 前記保護膜の一部をエッチング等により除去して溝を形
成する工程と、 前記溝をマーカとして位置決めを行いレーザを照射して
前記活性層を結晶化する工程とを有することを特徴とす
る薄膜トランジスタの製造方法。
2. A method for manufacturing a thin film transistor comprising a source / drain region formed on an insulating substrate, an active layer, a gate insulating film, a gate electrode, an interlayer insulating film, and a source / drain electrode, which comprises: Forming an active layer made of a semiconductor layer such as amorphous silicon or polycrystalline silicon on a flexible substrate; forming a protective film made of a transparent insulating film that does not absorb a laser beam on the active layer; A part of the groove is removed by etching or the like to form a groove, and a step of positioning the groove as a marker and irradiating a laser to crystallize the active layer, the method of manufacturing a thin film transistor. .
【請求項3】 絶縁性基板上に活性層となる非結晶性の
半導体膜を形成する工程と、 前記半導体膜の上に第1ゲート絶縁膜となる保護膜を形
成する工程と、 該第2保護膜をパターニングしマーカを形成すると同時
に第1ゲート絶縁膜を形成する工程と、 該マーカを目印にレーザを照射し、前記半導体膜を結晶
化する工程と、 前記レーザ照射された領域のうちの強度が均一なビーム
が照射された領域を残して前記活性層を形成する工程
と、 前記活性層と前記第1ゲート絶縁膜とを覆うように第2
ゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記第2ゲート絶縁膜を介して、前記第1ゲート絶縁膜
の一部を覆うように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不純物をイオン注入し、
前記第1ゲート絶縁膜が形成されていない領域に不純物
を高濃度に含有するソース・ドレイン領域を形成する工
程と、 前記第2ゲート絶縁膜および前記ゲート電極を覆うよう
に層間絶縁膜を形成する工程と、 前記ソース・ドレイン領域上の前記層間絶縁膜及び前記
第2ゲート絶縁膜の一部にコンタクトホールを形成する
工程と、 前記コンタクトホールを介して、前記ソース・ドレイン
領域と電気的に接続されたソース・ドレイン電極を形成
する工程とからなる薄膜トランジスタの製造方法。
3. A step of forming an amorphous semiconductor film to be an active layer on an insulating substrate; a step of forming a protective film to be a first gate insulating film on the semiconductor film; Patterning the protective film to form a marker and simultaneously forming a first gate insulating film; irradiating a laser with the marker as a mark to crystallize the semiconductor film; A step of forming the active layer leaving a region irradiated with a beam having a uniform intensity; and a second step of covering the active layer and the first gate insulating film.
Forming a gate insulating film, forming a gate electrode so as to cover a part of the first gate insulating film through the second gate insulating film, and ion-implanting impurities using the gate electrode as a mask Then
Forming a source / drain region containing a high concentration of impurities in a region where the first gate insulating film is not formed; and forming an interlayer insulating film so as to cover the second gate insulating film and the gate electrode. A step of forming a contact hole in a part of the interlayer insulating film and the second gate insulating film on the source / drain region, and electrically connecting to the source / drain region via the contact hole Method of manufacturing a thin film transistor, which comprises the step of forming the formed source / drain electrodes.
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