JPH08316486A - Thin-film semiconductor element - Google Patents

Thin-film semiconductor element

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JPH08316486A
JPH08316486A JP11863595A JP11863595A JPH08316486A JP H08316486 A JPH08316486 A JP H08316486A JP 11863595 A JP11863595 A JP 11863595A JP 11863595 A JP11863595 A JP 11863595A JP H08316486 A JPH08316486 A JP H08316486A
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JP
Japan
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semiconductor layer
layer
channel
thin film
impurity region
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Application number
JP11863595A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Sano
景一 佐野
Tomoyuki Noda
朋幸 納田
Yoichiro Aya
洋一郎 綾
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08316486A publication Critical patent/JPH08316486A/en
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Abstract

PURPOSE: To obtain a thin-film semiconductor element of a structure, wherein a drain current in an off-state of the element is reduced and at the same time, an even reduction in an off-state current is possible in case of a large quantity production of the element. CONSTITUTION: Source and drain regions 2 and 3 of a thin-film transistor respectively have a laminated structure, wherein a doped amorphous semiconductor layer 2a consisting of a high-resistance a-Si film is formed in the side of the upper layer of the region 2 and a doped polycrystalline semiconductor layer 2b consisting of a low-resistance impurity-doped a-Si film is formed in the side of the lower layer of the region 2, and a laminated structure, wherein a doped amorphous semiconductor layer 3a consisting of a high-resistance a-Si film is formed in the side of the upper layer of the region 3 and a doped polycrystalline semiconductor layer 3b consisting of a low-resistance doped a-Si film is formed in the side of the lower layer of the region 3. The thickness of the layers 2a and 3a is formed in such a way as to become thicker than that of a channel of the transistor.

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、薄膜半導体素子に関
し、特に、液晶ディスプレイなどの駆動回路を構成する
薄膜トランジスタなどの薄膜半導体素子におけるオフ電
流の低減化が図られた素子構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film semiconductor device, and more particularly to a device structure for reducing off current in a thin film semiconductor device such as a thin film transistor which constitutes a driving circuit of a liquid crystal display or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、液晶ディスプレイなどの表示装
置では、表示画素が形成されたガラス基板上に画素を駆
動するための駆動回路を一体的に形成して、装置の小型
化及び高性能化を図る技術開発が進められている。この
場合、駆動回路を構成するスイッチング素子として多結
晶シリコン薄膜トランジスタ(以下、poly−SiTFTと
称する)が一般的に用いられている。このpoly−SiTF
Tは、多結晶シリコン薄膜中に素子活性領域を形成する
構造を有しているため、ガラス基板上などに形成する場
合に適している。
2. Description of the Related Art For example, in a display device such as a liquid crystal display, a driving circuit for driving the pixel is integrally formed on a glass substrate on which display pixels are formed to reduce the size and performance of the device. Technology development is under way. In this case, a polycrystalline silicon thin film transistor (hereinafter referred to as poly-SiTFT) is generally used as a switching element forming a drive circuit. This poly-SiTF
T has a structure for forming an element active region in a polycrystalline silicon thin film, and is therefore suitable for forming on a glass substrate or the like.

【0003】しかしながら、従来のpoly−SiTFTで
は、オフ動作時のオフ電流が大きいという問題があっ
た。これは、TFTのオフ動作時に、チャネルとドレイ
ン間に強電界が印加され、この結果フィールドエミッシ
ョン電流が発生するためである。このため、TFTのオ
フ電流を低減するために、従来より幾つかの構造が提案
されている。その一例として、TFTのドレイン領域の
構造をいわゆるLDD(Lightly Doped Drain)構造を構
成したものがある。図17は、このLDD構造を有する
TFTの断面構造図である。一般的に、TFTは、絶縁
性基板41上に形成されており、ゲート電極46,ゲー
ト絶縁層45及び一対のソース・ドレイン領域42,4
3から構成されている。そして、ソース・ドレイン領域
42,43の各々は、チャネル形成領域44側に低濃度
の不純物領域42a,43aを形成し、さらにチャネル
形成領域44から遠ざかる方向に高濃度の不純物領域4
2b,43bを形成したいわゆるLDD構造に構成され
ている。このLDD構造の一方のドレイン領域42で
は、高濃度の不純物領域42b、すなわち低抵抗の不純
物領域42bとチャネル44aとの間に低濃度、すなわ
ち高抵抗の不純物領域42aを介在させることによりド
レイン近傍での強電界の発生を緩和させている。これに
よりフィールドエミッション電流の発生を低減化させて
いる。
However, the conventional poly-Si TFT has a problem that the off current during the off operation is large. This is because when the TFT is turned off, a strong electric field is applied between the channel and the drain, and as a result, a field emission current is generated. Therefore, in order to reduce the off-current of the TFT, some structures have been conventionally proposed. As an example thereof, there is one in which the structure of the drain region of the TFT is a so-called LDD (Lightly Doped Drain) structure. FIG. 17 is a sectional structural view of a TFT having this LDD structure. Generally, the TFT is formed on an insulating substrate 41, and includes a gate electrode 46, a gate insulating layer 45, and a pair of source / drain regions 42, 4.
It consists of three. In each of the source / drain regions 42 and 43, low-concentration impurity regions 42a and 43a are formed on the channel formation region 44 side, and the high-concentration impurity region 4 is further separated from the channel formation region 44.
It has a so-called LDD structure in which 2b and 43b are formed. In one drain region 42 of this LDD structure, a high-concentration impurity region 42b, that is, a low-concentration, high-resistance impurity region 42a is interposed between the low-resistance impurity region 42b and the channel 44a. The generation of a strong electric field is relaxed. This reduces the generation of field emission current.

【0004】ここで、図17に示すLDD構造を有する
TFTの製造工程について、説明する。まず、図18に
示すように、絶縁性基板41上に多結晶シリコンからな
るチャネル層50を形成する。さらに、その表面上に、
ゲート絶縁層材料及びゲート電極材料を形成し、パター
ニングしてゲート絶縁層45及びゲート電極46を形成
する。
Now, the manufacturing process of the TFT having the LDD structure shown in FIG. 17 will be described. First, as shown in FIG. 18, a channel layer 50 made of polycrystalline silicon is formed on an insulating substrate 41. Furthermore, on its surface,
A gate insulating layer material and a gate electrode material are formed and patterned to form a gate insulating layer 45 and a gate electrode 46.

【0005】次に、図19に示すように、ゲート電極4
6をマスクとして高濃度の不純物51をイオン注入し、
チャネル層50中に高濃度の不純物領域42c,43c
を形成する。
Next, as shown in FIG. 19, the gate electrode 4
6 is used as a mask, high-concentration impurity 51 is ion-implanted,
High concentration impurity regions 42c and 43c in the channel layer 50
To form.

【0006】さらに、図20に示すように、ゲート絶縁
層45及びゲート電極46をサイドエッチングし、ゲー
ト長方向の幅を減少させる。さらに、図21に示すよう
に、サイドエッチングされたゲート電極46をマスクと
してチャネル層50中に低濃度の不純物52をイオン注
入し、低濃度の不純物領域42a,43aと、所定の高
濃度に設定された高濃度不純物領域42b,43bを形
成し、LDD構造のソース・ドレイン領域42,43を
形成する。
Further, as shown in FIG. 20, the gate insulating layer 45 and the gate electrode 46 are side-etched to reduce the width in the gate length direction. Further, as shown in FIG. 21, low-concentration impurity 52 is ion-implanted into the channel layer 50 using the side-etched gate electrode 46 as a mask to set the low-concentration impurity regions 42a and 43a to a predetermined high concentration. The high concentration impurity regions 42b and 43b thus formed are formed, and the source / drain regions 42 and 43 of the LDD structure are formed.

【0007】さらに、図22に示すように、全面を保護
絶縁層47で被覆した後、ソース・ドレイン領域の高濃
度不純物領域42b,43b上にコンタクトホールを形
成し、さらに電極層48,48を接続する。このような
工程により、LDD構造を有するTFTが製造される。
Further, as shown in FIG. 22, after covering the entire surface with a protective insulating layer 47, contact holes are formed on the high-concentration impurity regions 42b and 43b of the source / drain regions, and electrode layers 48 and 48 are further formed. Connecting. Through these steps, a TFT having an LDD structure is manufactured.

【0008】また、従来のオフ電流を低減させるための
他の構造として、オフセット構造を用いたTFTが提案
されている。図23は、このオフセット構造を有するT
FTの断面構造図である。このTFTは、一対のソース
・ドレイン領域42,43をゲート電極46に対してゲ
ート長方向にオフセットした位置関係で形成している。
このため、ドレイン領域近傍でのオフセット部分でオフ
時の強電界の発生を緩和し、オフ電流の低減を図ってい
る。
Further, as another structure for reducing the conventional off current, a TFT using an offset structure has been proposed. FIG. 23 shows a T having this offset structure.
It is a section construction drawing of FT. In this TFT, a pair of source / drain regions 42 and 43 are formed in a positional relationship offset from the gate electrode 46 in the gate length direction.
For this reason, generation of a strong electric field at the time of off is relaxed in the offset portion near the drain region, and the off current is reduced.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】液晶ディスプレイ用ス
イッチング素子において、各素子間のオフ電流が不均一
になると、表示画像が不均一となる。このために、液晶
ディスプレイに用いられる多数のTFTでは、各素子間
のオフ電流が均一になるように制御しなければならな
い。このために、従来のLDD構造を適用したTFTで
は、低濃度不純物領域42a,43aの幅をサブミクロ
ンオーダーで均一に形成する必要がある。しかしなが
ら、上述したように、この低濃度不純物領域42a,4
3aの幅は、ゲート絶縁層45及びゲート電極46のサ
イドエッチング量によって規定される。そして、例えば
10cm角以上の大面積の基板上に形成される多数のT
FTに対して、均一にゲート電極46及びゲート絶縁層
45のサイドエッチングを行うことは困難であり、この
ために表示画像の品質を向上させることが困難であっ
た。また、オフセット構造のTFTにおいても、同様
に、オフセットの幅をサブミクロンオーダーで均一に形
成する必要がある。しかしながら、従来のオフセット構
造では、オフセット部分をゲート電極46に対して自己
整合的に形成することができず、このために、多数のT
FT間でオフセット部の長さのばらつきを抑制すること
が困難であった。
In a switching element for a liquid crystal display, if the off-current between the elements becomes non-uniform, the displayed image becomes non-uniform. For this reason, in many TFTs used in a liquid crystal display, it is necessary to control the OFF current between the respective elements to be uniform. Therefore, in the TFT to which the conventional LDD structure is applied, it is necessary to uniformly form the widths of the low-concentration impurity regions 42a and 43a in the submicron order. However, as described above, the low concentration impurity regions 42a, 4a
The width of 3a is defined by the side etching amounts of the gate insulating layer 45 and the gate electrode 46. Then, for example, a large number of Ts formed on a substrate having a large area of 10 cm square or more.
It is difficult to uniformly side-etch the gate electrode 46 and the gate insulating layer 45 with respect to the FT, which makes it difficult to improve the quality of a displayed image. Also in the TFT having the offset structure, similarly, it is necessary to form the offset width uniformly in the submicron order. However, in the conventional offset structure, the offset portion cannot be formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 46.
It was difficult to suppress the variation in the length of the offset portion between the FTs.

【0010】このように、従来のオフ電流低減化構造
は、多数のTFTを同一基板上に形成し、かつ各TFT
のオフ電流を均一に制御することが困難であるという問
題があった。
As described above, in the conventional off-current reduction structure, a large number of TFTs are formed on the same substrate, and each TFT is
There is a problem that it is difficult to uniformly control the off current of the.

【0011】本発明の目的は、オフ電流の低減化が可能
で、かつ多数個形成した場合のオフ電流の低減化を均一
に制御する場合に適した薄膜半導体素子を提供すること
である。
An object of the present invention is to provide a thin film semiconductor device capable of reducing the off current and being suitable for uniformly controlling the reduction of the off current when a large number of them are formed.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明による薄膜半導体
素子は、基板上に形成された主表面を有する半導体層
と、半導体層の主表面方向に一定の間隔をもって半導体
層内に形成される一対のソース・ドレイン領域と、一対
のソース・ドレイン領域の間の半導体層の主表面近傍に
位置し、所定のゲート電圧が印加されたときにチャネル
が形成されるチャネル形成領域と、半導体層のチャネル
形成領域上に形成されたゲート絶縁層と、ゲート絶縁層
上に形成されたゲート電極とを備え、一対のソース・ド
レイン領域の少なくとも一方は、半導体層の主表面から
半導体層の厚み方向に順に積層された、相対的に高抵抗
の第1不純物領域と、相対的に低抵抗の第2不純物領域
とを少なくとも有しており、第1不純物領域の厚みは、
チャネルの厚みよりも大きくなるように形成されている
ことを特徴としている。
A thin-film semiconductor device according to the present invention comprises a semiconductor layer having a main surface formed on a substrate, and a pair of semiconductor layers formed in the semiconductor layer with a certain distance in the direction of the main surface of the semiconductor layer. A source / drain region between the pair of source / drain regions, and a channel forming region located near the main surface of the semiconductor layer where a channel is formed when a predetermined gate voltage is applied, and a channel of the semiconductor layer. A gate insulating layer formed on the formation region and a gate electrode formed on the gate insulating layer are provided, and at least one of the pair of source / drain regions is arranged in order from the main surface of the semiconductor layer in the thickness direction of the semiconductor layer. It has at least a first impurity region having a relatively high resistance and a second impurity region having a relatively low resistance that are stacked, and the thickness of the first impurity region is
It is characterized in that it is formed to be thicker than the thickness of the channel.

【0013】また、本発明の他の局面による薄膜半導体
素子は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極
上に形成されたゲート絶縁層と、ゲート絶縁層上に形成
された半導体層と、半導体層のゲート絶縁層に接する主
表面に沿って一定の間隔をもって半導体層内に形成され
る一対のソース・ドレイン領域と、一対のソース・ドレ
イン領域の間の半導体層の主表面近傍に位置し、所定の
ゲート電圧が印加されたときにチャネルが形成されるチ
ャネル形成領域とを備え、一対のソース・ドレイン領域
の少なくとも一方は、半導体層の主表面から半導体層の
厚み方向に順に積層された、相対的に高抵抗の第1不純
物領域と、相対的に低抵抗の第2不純物領域とを少なく
とも有しており、第1不純物領域の厚みは、チャネルの
厚みよりも大きくなるように形成されていることを特徴
としている。
A thin film semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a gate electrode formed on a substrate, a gate insulating layer formed on the gate electrode, and a semiconductor layer formed on the gate insulating layer. , A pair of source / drain regions formed in the semiconductor layer at regular intervals along the main surface of the semiconductor layer in contact with the gate insulating layer, and located near the main surface of the semiconductor layer between the pair of source / drain regions. A channel formation region in which a channel is formed when a predetermined gate voltage is applied, and at least one of the pair of source / drain regions is sequentially stacked from the main surface of the semiconductor layer in the thickness direction of the semiconductor layer. Further, it has at least a first impurity region having a relatively high resistance and a second impurity region having a relatively low resistance, and the thickness of the first impurity region is larger than the thickness of the channel. It is characterized in that it is formed so that.

【0014】本発明の限定された局面に従う薄膜半導体
素子において、第1不純物領域は、非晶質半導体から形
成されていることを特徴としている。また、本発明のよ
り限定された局面に従う薄膜半導体素子は、第1不純物
領域がアモルファスシリコンから形成され、第2不純物
領域が多結晶シリコンから形成されていることを特徴と
している。
In the thin film semiconductor device according to the limited aspect of the present invention, the first impurity region is formed of an amorphous semiconductor. A thin film semiconductor element according to a more limited aspect of the present invention is characterized in that the first impurity region is formed of amorphous silicon and the second impurity region is formed of polycrystalline silicon.

【0015】[0015]

【作用】図8は、オフ動作時における薄膜半導体素子の
チャネル近傍の動作状態を示す断面構造図である。図8
に示すように、ソース・ドレイン領域を高抵抗の第1不
純物領域2aと低抵抗の第2不純物領域2bの積層構造
に構成すると、ドレイン電流は低抵抗の第2不純物領域
2bを流れ、チャネル4aに近づくと、高抵抗の第1不
純物領域を通りチャネル4aを通過するように流れる。
このため、高抵抗の第1不純物領域2aがドレイン電流
のシリーズ抵抗として作用し、その結果ドレイン電流が
低下する。
FIG. 8 is a sectional structural view showing an operating state in the vicinity of the channel of the thin film semiconductor element during the off operation. FIG.
When the source / drain region is formed to have a laminated structure of the high-resistance first impurity region 2a and the low-resistance second impurity region 2b, the drain current flows through the low-resistance second impurity region 2b as shown in FIG. , The current flows so as to pass through the high-resistance first impurity region and the channel 4a.
Therefore, the high-resistance first impurity region 2a acts as a series resistance of the drain current, and as a result, the drain current decreases.

【0016】また、第1不純物領域の抵抗値は、第1不
純物領域の厚みによって規定することができる。そし
て、この厚みは、例えば従来のLDD構造のように、低
濃度の不純物領域の幅をエッチングプロセスなどを用い
て制御する場合に比べ、例えば、イオンドーピング条件
等を調整することにより、精度良く制御することができ
る。このため、同一基板上に多数の薄膜半導体素子を形
成する場合において、各素子の高抵抗の不純物領域の厚
みを均一に制御することにより、装置全体にわたって均
一なオフ電流特性を有する素子を形成することができ
る。
The resistance value of the first impurity region can be defined by the thickness of the first impurity region. Then, this thickness is controlled with high accuracy by adjusting, for example, ion doping conditions, as compared with the case where the width of the low concentration impurity region is controlled by using an etching process or the like as in the conventional LDD structure. can do. Therefore, when a large number of thin film semiconductor elements are formed on the same substrate, by uniformly controlling the thickness of the high-resistance impurity region of each element, an element having uniform off-current characteristics is formed over the entire device. be able to.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例につき図面を参照して
詳細に説明する。第1の実施例 図1は、本発明の第1の実施例によるコプラナ構造の薄
膜トランジスタ(TFT)の断面構造図である。図1に
示すように、TFTは、ガラスなどの絶縁性基板1の表
面上に形成されている。そして、TFTは、チャネル層
10中に形成された一対のソース・ドレイン領域2,3
と、ゲート絶縁層5及びゲート電極6とを備えている。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. First Embodiment FIG. 1 is a sectional structural view of a coplanar thin film transistor (TFT) according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the TFT is formed on the surface of an insulating substrate 1 such as glass. The TFT has a pair of source / drain regions 2 and 3 formed in the channel layer 10.
And a gate insulating layer 5 and a gate electrode 6.

【0018】ソース・ドレイン領域2,3の各々は、非
晶質半導体ドープ層2a,3aと多結晶半導体ドープ層
2b,3bとが紙面上下方向に積層された2層構造を有
している。チャネル層10の上層側に形成された非晶質
半導体ドープ層2a,3aは、a−Siから形成されて
おり、チャネル層10の厚み方向に沿う厚みは、50〜
200nmに形成されている。
Each of the source / drain regions 2 and 3 has a two-layer structure in which the amorphous semiconductor doped layers 2a and 3a and the polycrystalline semiconductor doped layers 2b and 3b are laminated in the vertical direction of the paper. The amorphous semiconductor doped layers 2a and 3a formed on the upper layer side of the channel layer 10 are formed of a-Si, and the thickness of the channel layer 10 along the thickness direction is 50 to 50.
It is formed to 200 nm.

【0019】また、多結晶半導体ドープ層2b,3b
は、非晶質半導体ドープ層2a,3aの下部に形成され
ており、不純物がドープされた多結晶シリコンから構成
されている。例えば、pチャネルTFTの場合には、B
(ホウ素)が5×1019〜2×1021/cm3 程度ドー
プされ、またnチャネルTFTの場合には、P(リン)
が5×1019〜1×1021/cm3 程度、あるいはAs
(砒素)が5×1019〜1×1021/cm3 程度ドープ
されている。これによって上層の非晶質半導体ドープ層
2a,3aより低抵抗に形成されている。
Further, the polycrystalline semiconductor doped layers 2b and 3b
Is formed under the amorphous semiconductor doped layers 2a and 3a and is made of impurity-doped polycrystalline silicon. For example, in the case of a p-channel TFT, B
(Boron) is doped at about 5 × 10 19 to 2 × 10 21 / cm 3 , and in the case of an n-channel TFT, P (phosphorus) is used.
Is about 5 × 10 19 to 1 × 10 21 / cm 3 , or As
(Arsenic) is doped at about 5 × 10 19 to 1 × 10 21 / cm 3 . As a result, the resistance is lower than that of the upper amorphous semiconductor doped layers 2a and 3a.

【0020】また、ゲート絶縁層5は、SiO2 あるい
はSiNx などの絶縁膜から構成され、1000〜30
00Åの膜厚に形成されている。ゲート電極6は、多結
晶シリコン、あるいはMo,Pa,Tiなどの金属から
構成され、3000〜5000Åの膜厚に形成されてい
る。
The gate insulating layer 5 is made of an insulating film such as SiO 2 or SiN x and has a thickness of 1000 to 30.
It is formed to a film thickness of 00Å. The gate electrode 6 is made of polycrystalline silicon or a metal such as Mo, Pa, or Ti, and has a film thickness of 3000 to 5000 Å.

【0021】TFTの表面上はSiO2 などの保護絶縁
膜7により覆われている。そして、ソース・ドレイン領
域2,3には、保護絶縁膜7中に形成されたコンタクト
ホール9,9を通してAl(アルミニウム)などの電極
層8,8が接続されている。この電極層8,8は、非晶
質半導体ドープ層2a,3aを貫通して、直接低抵抗の
多結晶半導体ドープ層2b,3bに接続することが好ま
しいが、非晶質半導体ドープ層2a,3aに接続させて
も構わない。
The surface of the TFT is covered with a protective insulating film 7 such as SiO 2 . Then, electrode layers 8 and 8 made of Al (aluminum) or the like are connected to the source / drain regions 2 and 3 through contact holes 9 and 9 formed in the protective insulating film 7. The electrode layers 8 and 8 preferably penetrate the amorphous semiconductor doped layers 2a and 3a and are directly connected to the low resistance polycrystalline semiconductor doped layers 2b and 3b. It may be connected to 3a.

【0022】次に、上記構造を有する薄膜トランジスタ
の製造工程について図2〜図5を参照して説明する。ま
ず、図2に示すように、ガラスなどの絶縁性基板1上に
半導体層を形成し、アイランド状にパターニングしてチ
ャネル層10を形成する。この工程の具体例では、LP
CVD法を用いてa−Si膜を膜厚100nmに形成す
る。次に、a−Si膜表面にエキシマレーザービーム1
1を照射し、a−Si膜を溶融再結晶化させ、poly−Si
(多結晶Si)膜を得る。その後、通常のフォトリソ工
程を用いてパターニングし、多結晶Siのチャネル層1
0を形成する。
Next, a manufacturing process of the thin film transistor having the above structure will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2, a semiconductor layer is formed on an insulating substrate 1 such as glass and patterned into an island shape to form a channel layer 10. In a specific example of this step, LP
An a-Si film is formed to a thickness of 100 nm by using the CVD method. Next, an excimer laser beam 1 is applied to the surface of the a-Si film.
1 to melt and recrystallize the a-Si film,
A (polycrystalline Si) film is obtained. After that, patterning is performed using a normal photolithography process, and the channel layer 1 of polycrystalline Si is formed.
Form 0.

【0023】次に、図3に示すように、絶縁膜及び多結
晶SiあるいはTiなどの金属膜を順次形成し、フォト
リソ工程を用いてパターニングし、ゲート絶縁層5及び
ゲート電極6を形成する。具体例では、ゲート絶縁膜5
はスパッタ法などを用いて形成した膜厚100nmのS
iO2 膜から構成され、ゲート電極6はスパッタ法など
により形成したTi層から構成される。
Next, as shown in FIG. 3, an insulating film and a metal film such as polycrystalline Si or Ti are sequentially formed and patterned by a photolithography process to form a gate insulating layer 5 and a gate electrode 6. In the specific example, the gate insulating film 5
Is a 100 nm-thick S film formed by using a sputtering method or the like.
It consists iO 2 film, a gate electrode 6 is comprised of Ti layer formed by sputtering or the like.

【0024】さらに、図4に示すように、パターニング
したゲート電極6をマスクとしてチャネル層10に導電
性を付与するための不純物をイオンドーピング法などを
用いて注入し、チャネル層10の表面側に非晶質半導体
ドープ層2a,3aを形成する。
Further, as shown in FIG. 4, using the patterned gate electrode 6 as a mask, impurities for imparting conductivity to the channel layer 10 are implanted by an ion doping method or the like, and then the surface side of the channel layer 10 is implanted. Amorphous semiconductor doped layers 2a and 3a are formed.

【0025】具体例では、nチャネルTFTの場合、リ
ンをドーズ量1×1016/cm2 、加速電圧30keV
でチャネル層10中に注入する。このイオンドーピング
により、チャネル層10は、その表面から約50nmの
深さまで非晶質化され、a−Siの非晶質半導体ドープ
層2a,3aが形成される。そして、この後450℃で
熱活性化処理を1時間行い、注入された不純物を活性化
させる。
In a specific example, in the case of an n-channel TFT, phosphorus is added at a dose of 1 × 10 16 / cm 2 and an acceleration voltage of 30 keV.
Is implanted into the channel layer 10. By this ion doping, the channel layer 10 is amorphized to a depth of about 50 nm from the surface thereof, and a-Si amorphous semiconductor doped layers 2a and 3a are formed. Then, after that, thermal activation treatment is performed at 450 ° C. for 1 hour to activate the implanted impurities.

【0026】この工程を図6及び図7に示すチャネル層
の断面模式図を用いて説明する。不純物のイオンドーピ
ング前は、図6に示すように、チャネル層10は多結晶
シリコン膜であるが、図7に示すように、不純物のイオ
ンドーピング後には、例えばリンがドーピングされた表
面領域が非晶質化し、非晶質半導体ドープ層2aが形成
され、その下層側は出発膜である多結晶シリコン膜が残
余している。この状態で低温の熱活性化処理が行われる
と、上層の非晶質半導体ドープ層2aは非晶質状態を維
持し、下層側の多結晶半導体ドープ層2bは不純物が拡
散され低抵抗の不純物領域となる。
This step will be described with reference to the schematic sectional views of the channel layer shown in FIGS. Before the impurity ion doping, the channel layer 10 is a polycrystalline silicon film as shown in FIG. 6, but as shown in FIG. 7, after the impurity ion doping, for example, the surface region doped with phosphorus is not formed. Amorphous semiconductor doped layer 2a is formed by crystallization, and a polycrystalline silicon film as a starting film remains on the lower layer side. When the low temperature thermal activation process is performed in this state, the upper amorphous semiconductor-doped layer 2a maintains the amorphous state, and the lower polycrystalline semiconductor-doped layer 2b diffuses impurities and has low resistance. It becomes an area.

【0027】なお、上記のイオンドーピング法におい
て、非晶質半導体ドープ層2aの厚みは、不純物イオン
の加速電圧を調整することにより制御できる。例えば、
不純物としてリンをドーズ量1×1016/cm2 で注入
する場合、加速電圧が10keVの場合では表面から2
0nmの位置まで非晶質化され、また加速電圧を50k
eVに設定した場合には、表面から約80nmまでが非
晶質化される。
In the above-mentioned ion doping method, the thickness of the amorphous semiconductor doped layer 2a can be controlled by adjusting the acceleration voltage of impurity ions. For example,
When phosphorus is implanted at a dose of 1 × 10 16 / cm 2 as an impurity, 2 from the surface when the acceleration voltage is 10 keV.
Amorphized to the position of 0 nm, and the acceleration voltage is 50k.
When it is set to eV, about 80 nm from the surface is amorphized.

【0028】なお、nチャネルTFTの場合には、不純
物としてリン以外にAsを用いることができ、またpチ
ャネルTFTの場合には、不純物としてB(ホウ素)を
用いることができる。
In the case of an n-channel TFT, As can be used as an impurity other than phosphorus, and in the case of a p-channel TFT, B (boron) can be used as an impurity.

【0029】さらに、図5に示すように、基板1上の全
面を保護絶縁膜7で被覆した後、ソース・ドレイン領域
2,3上の所定の位置にコンタクトホール9,9を形成
する。さらに、Al膜を全面に堆積し、パターニングす
ることにより電極層8,8を形成する。なお、コンタク
トホール9は非晶質半導体ドープ層2a,3aを貫通し
て形成してもよく、あるいは非晶質半導体ドープ層2
a,3a表面に達する位置で留めてもよい。
Further, as shown in FIG. 5, after covering the entire surface of the substrate 1 with the protective insulating film 7, contact holes 9 and 9 are formed at predetermined positions on the source / drain regions 2 and 3. Further, an Al film is deposited on the entire surface and patterned to form the electrode layers 8 and 8. The contact hole 9 may be formed through the amorphous semiconductor doped layers 2a and 3a, or the amorphous semiconductor doped layer 2 may be formed.
It may be stopped at a position reaching the surfaces of a and 3a.

【0030】以上の工程により、非晶質半導体ドープ層
2aと多結晶半導体ドープ層2bの積層構造からなるソ
ース・ドレイン領域2,3を有するTFTを製造する。
なお、図4に示す積層構造のソース・ドレイン領域2,
3の形成方法は、上記の方法に限定されず、以下のよう
な方法を用いて形成してもよい。すなわち、予めチャネ
ル層10をa−Si膜で形成しておき、ゲート電極6を
マスクとしてチャネル層10にリンをドーズ量1×10
16/cm2 、加速電圧を30keVでイオン注入する。
その後、リンがドープされた非晶質のチャネル層10表
面をArFエキシマレーザービームを250〜300m
j/cm2 の条件で照射し、レーザー活性化処理を行
う。これにより、非晶質のチャネル層10全体が再結晶
化されるとともに、注入された不純物が活性化される。
これにより、不純物が導入された低抵抗の多結晶シリコ
ン膜が形成される。その後、この多結晶シリコン膜表面
にSiをイオン注入で打ち込み、例えば表面から約50
nm程度の深さまで非晶質化させる。この工程によって
もチャネル層の上層側が非晶質半導体ドープ層2a,3
a、下層側が多結晶半導体ドープ層2b,3bからなる
積層構造のソース・ドレイン領域2,3が形成できる。
Through the above steps, the TFT having the source / drain regions 2 and 3 having the laminated structure of the amorphous semiconductor doped layer 2a and the polycrystalline semiconductor doped layer 2b is manufactured.
The source / drain regions 2 of the laminated structure shown in FIG.
The method of forming No. 3 is not limited to the above method, and may be formed using the following method. That is, the channel layer 10 is formed in advance with an a-Si film, and phosphorus is dosed in the channel layer 10 with the gate electrode 6 as a mask at a dose of 1 × 10 5.
Ion implantation is performed at 16 / cm 2 and an acceleration voltage of 30 keV.
Thereafter, the surface of the amorphous channel layer 10 doped with phosphorus is irradiated with an ArF excimer laser beam for 250 to 300 m.
Irradiation is performed under the condition of j / cm 2 to perform laser activation treatment. As a result, the entire amorphous channel layer 10 is recrystallized and the implanted impurities are activated.
As a result, a low resistance polycrystalline silicon film having impurities introduced therein is formed. Then, Si is implanted into the surface of the polycrystalline silicon film by ion implantation, and, for example, about 50
Amorphize to a depth of about nm. Even in this step, the upper side of the channel layer is doped with the amorphous semiconductor doped layers 2a, 3
It is possible to form the source / drain regions 2 and 3 having a laminated structure in which a and the lower layer side are the polycrystalline semiconductor doped layers 2b and 3b.

【0031】上記のような構造を有するTFTにおい
て、非晶質半導体ドープ層2a,3aは、ゲート電極6
直下のチャネル層10表面に形成されるチャネル4aの
厚みに比べて厚く形成されている。しかも、下層の多結
晶半導体ドープ層2b,3bに比べ高抵抗となるように
形成されている。図8は、上記の薄膜トランジスタのオ
フ動作時の状態を模式的に示す断面構造図である。TF
Tがオフ状態の場合、例えばゲート電圧が−20V、ソ
ース・ドレイン電極2,3間に5Vの電圧が印加された
状態では、チャネル形成領域4の表面にチャネル4aが
厚さtc 、例えば100Å程度に形成される。そして、
オフ電流は矢印Xで示すような経路に沿って流れる。す
なわち、ソース・ドレイン領域2では、低抵抗の多結晶
半導体ドープ層2bを通り、チャネル形成領域4近傍に
おいて高抵抗の非晶質半導体ドープ層2a内を垂直方向
に横断した後、チャネル4aに流れる。このオフ電流X
の経路では、高抵抗の非晶質半導体ドープ層2aを通る
ように構成されることによって、オフ電流経路の抵抗が
増加し、その結果、オフ電流が低減される。
In the TFT having the above structure, the amorphous semiconductor doped layers 2a and 3a are formed by the gate electrode 6.
It is formed thicker than the thickness of the channel 4a formed on the surface of the channel layer 10 immediately below. Moreover, the resistance is higher than that of the lower polycrystalline semiconductor doped layers 2b and 3b. FIG. 8 is a cross-sectional structural view schematically showing a state of the above-mentioned thin film transistor during an off operation. TF
When T is in the off state, for example, when the gate voltage is −20 V and the voltage of 5 V is applied between the source / drain electrodes 2 and 3, the channel 4a has a thickness t c , for example 100 Å, on the surface of the channel forming region 4. Formed to a degree. And
The off current flows along the path indicated by the arrow X. That is, in the source / drain region 2, after passing through the low-resistance polycrystalline semiconductor doped layer 2b and vertically crossing the high-resistance amorphous semiconductor doped layer 2a in the vicinity of the channel formation region 4, the current flows to the channel 4a. . This off current X
Since the path is configured to pass through the high-resistance amorphous semiconductor doped layer 2a, the resistance of the off-current path increases, and as a result, the off-current is reduced.

【0032】図9は、オフ電流低減化構造を有しない従
来の薄膜トランジスタ(従来例)と上記の本発明のよる
薄膜トランジスタ(本発明)のドレイン電流−ゲート電
圧特性を示す特性図である。図9から明らかなように、
本発明によるTFTは、従来のものに比べ、オフ時のド
レイン電流が低減していることがわかる。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the drain current-gate voltage characteristics of a conventional thin film transistor (conventional example) having no off-current reduction structure and the above-described thin film transistor of the present invention (present invention). As is clear from FIG.
It can be seen that the TFT according to the present invention has a reduced drain current when off as compared with the conventional one.

【0033】さらに、図10及び図11は、本発明のT
FTにおいて、非晶質半導体ドープ層2a,3aの膜厚
を種々変化させた場合のドレイン電流−ゲート電圧特性
を示している。ここで、Aは、非晶質半導体ドープ層の
厚みtX が50nmの場合を示し、Bは同様にtX =2
0nm、CはtX =80nmの場合を示している。この
図10及び図11に示す特性からわかるように、非晶質
半導体ドープ層2a,3aの厚みが20nm以下では、
オフ時のドレイン電流が従来に比べて十分に低減されて
いないが、厚みが50,80nmの場合(A,C)に
は、オフ電流が低減されている。
Further, FIGS. 10 and 11 show the T of the present invention.
In the FT, the drain current-gate voltage characteristics when the film thickness of the amorphous semiconductor doped layers 2a and 3a are variously changed are shown. Here, A shows the case where the thickness t X of the amorphous semiconductor doped layer is 50 nm, and B shows t X = 2 similarly.
0 nm and C indicate the case of t X = 80 nm. As can be seen from the characteristics shown in FIGS. 10 and 11, when the thickness of the amorphous semiconductor doped layers 2a and 3a is 20 nm or less,
Although the drain current at the time of off is not sufficiently reduced as compared with the conventional one, the off current is reduced when the thickness is 50 and 80 nm (A, C).

【0034】また、特に図11に示すように、非晶質半
導体ドープ層2a,3aの厚みが80nm以上の場合で
は、オフ時のドレイン電流を低減できるものの、逆にオ
ン時のドレイン電流が低下してしまう。
In particular, as shown in FIG. 11, when the thickness of the amorphous semiconductor doped layers 2a and 3a is 80 nm or more, the drain current at the time of off can be reduced, but the drain current at the time of on decreases. Resulting in.

【0035】以上のように、非晶質半導体ドープ層2
a,3aは、ソース・ドレイン領域2,3とチャネル4
aを通るドレイン電流経路に対して、直列抵抗体として
作用している。そして、オフ時にはドレイン電流を低減
する効果を奏する一方、オン時にはドレイン電流を低減
させるように作用する。従って、この非晶質半導体ドー
プ層2a,3aの抵抗値を適当な範囲で制御することに
より薄膜トランジスタのオン時及びオフ時のドレイン電
流を最適なレベルに調整することができる。本発明によ
る薄膜トランジスタでは、非晶質半導体ドープ層2a,
3aの抵抗値はその厚みに依存する。従って、図10及
び図11に示すような種々の実験結果により、非晶質半
導体ドープ層の厚みとしては20nmを超えかつ80n
m未満であることが好ましい。さらに、好ましくは、5
0nm程度とされる。なお、この非晶質半導体ドープ層
の厚みは、非晶質化のためのイオンドーピングの前とド
ーピング/活性化後のX線回折ピーク比と断面TEM
(透過型電子顕微鏡)観察を用いて算出したものであ
る。なお、非晶質半導体ドープ層の厚みの算出やイオン
ドーピング法を用いたドープ膜は、J.Appl.Phys.Vol.7
5. No.10, 1994 p4993 に記載されている。
As described above, the amorphous semiconductor doped layer 2
a and 3a are the source / drain regions 2 and 3 and the channel 4
It acts as a series resistor with respect to the drain current path passing through a. Then, while it has the effect of reducing the drain current when it is off, it acts to reduce the drain current when it is on. Therefore, by controlling the resistance values of the amorphous semiconductor doped layers 2a and 3a within an appropriate range, it is possible to adjust the drain current when the thin film transistor is on and off to an optimum level. In the thin film transistor according to the present invention, the amorphous semiconductor doped layer 2a,
The resistance value of 3a depends on its thickness. Therefore, according to various experimental results shown in FIGS. 10 and 11, the thickness of the amorphous semiconductor doped layer exceeds 20 nm and is 80 n or less.
It is preferably less than m. Furthermore, preferably 5
It is set to about 0 nm. The thickness of the amorphous semiconductor doped layer is determined by the X-ray diffraction peak ratio and cross-sectional TEM before and after ion doping for amorphization.
(Transmission electron microscope) Calculated using observation. Note that the calculation of the thickness of the amorphous semiconductor doped layer and the doped film using the ion doping method are described in J. Appl. Phys. Vol.
5. No. 10, 1994 p4993.

【0036】第2の実施例 上記実施例は、コプラナ構造の薄膜トランジスタについ
て説明したが、本発明は逆スタガ構造の薄膜トランジス
タに適用することもできる。図12は、逆スタガ構造を
有する薄膜トランジスタの断面構造図である。この薄膜
トランジスタは、絶縁性基板21上に形成されたゲート
電極26と、その表面上に形成されたゲート絶縁層25
と、さらにその上に形成されたチャネル層30とを備え
ている。チャネル層30には、一対のソース・ドレイン
領域22,23が形成され、各々電極層28,28が接
続されている。
Second Embodiment In the above embodiment, the thin film transistor having the coplanar structure has been described, but the present invention can be applied to the thin film transistor having the inverted stagger structure. FIG. 12 is a cross-sectional structure diagram of a thin film transistor having an inverted stagger structure. This thin film transistor includes a gate electrode 26 formed on an insulating substrate 21 and a gate insulating layer 25 formed on the surface thereof.
And a channel layer 30 formed thereon. A pair of source / drain regions 22 and 23 are formed in the channel layer 30, and the electrode layers 28 and 28 are connected to each other.

【0037】ソース・ドレイン領域22,23の各々
は、ゲート絶縁層25と接する表面側に非晶質半導体ド
ープ層22a,23aが形成され、その上部に多結晶半
導体ドープ層22b,23bが形成された積層構造を有
している。この非晶質半導体ドープ層22a,23aと
多結晶半導体ドープ層22b,23bは、第1の実施例
と同様の構造及び機能を有している。
In each of the source / drain regions 22 and 23, amorphous semiconductor doped layers 22a and 23a are formed on the surface side in contact with the gate insulating layer 25, and polycrystalline semiconductor doped layers 22b and 23b are formed thereon. It has a laminated structure. The amorphous semiconductor doped layers 22a and 23a and the polycrystalline semiconductor doped layers 22b and 23b have the same structure and function as those of the first embodiment.

【0038】ここで、上記構造を有する薄膜トランジス
タの製造方法について図13〜図17を参照して説明す
る。まず、図13に示すように、絶縁性基板21上に、
例えばAPCVD法を用いて多結晶Si膜を形成し、パ
ターニングすることにより、ゲート電極26を形成す
る。さらに、ゲート電極26及び絶縁性基板21上にS
iO2 などの絶縁材料からなるゲート絶縁層25を形成
させる。
Here, a method of manufacturing the thin film transistor having the above structure will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 13, on the insulating substrate 21,
For example, a gate electrode 26 is formed by forming a polycrystalline Si film by using the APCVD method and patterning it. Furthermore, S is formed on the gate electrode 26 and the insulating substrate 21.
A gate insulating layer 25 made of an insulating material such as iO 2 is formed.

【0039】次に、図14に示すように、ゲート絶縁膜
25上にLPCVD法を用いて多結晶Si膜を膜厚10
0nmに形成する。そして、多結晶Si膜上にレジスト
を形成してパターニングし、チャネルが形成されるべき
領域上にのみレジストパターン31を形成する。そし
て、レジストパターン31をマスクとして多結晶Si膜
30中に不純物32、例えばnチャネルTFTの場合に
はリンをドーズ量1×1016/cm-2、加速電圧60k
eVでイオン注入し、多結晶Si膜30を非晶質化させ
る。
Next, as shown in FIG. 14, a polycrystalline Si film having a film thickness of 10 is formed on the gate insulating film 25 by the LPCVD method.
It is formed to 0 nm. Then, a resist is formed on the polycrystalline Si film and patterned, and a resist pattern 31 is formed only on a region where a channel is to be formed. Then, using the resist pattern 31 as a mask, impurities 32, for example, in the case of an n-channel TFT, phosphorus is added in the polycrystalline Si film 30 at a dose amount of 1 × 10 16 / cm -2 and an acceleration voltage of 60 k
Ion implantation is performed by eV to make the polycrystalline Si film 30 amorphous.

【0040】さらに、図15に示すように、非晶質化さ
れたチャネル層30を所定の形状にパターニングした
後、ArFエキシマレーザービーム33を150〜20
0mj/cm2 の照射条件で照射し、表面から約50n
mの深さまで溶融再結晶化させる。これにより、再結晶
化された領域がリンがドープされた低抵抗の多結晶半導
体ドープ層22b,23bとなり、その下層側は非晶質
状態が維持された非晶質半導体ドープ層22a,23a
となる。この工程により、a−Si膜22a,23aと
多結晶Si膜22b,23bの積層構造からなるソース
・ドレイン領域22,23が形成される。なお、この工
程においても、第1の実施例と同様に、非晶質化するた
めのイオン注入に用いる不純物の種類はTFTの導電型
により各々選択され、また非晶質半導体ドープ層22
a,23aの厚みを制御するために、イオン注入する不
純物の加速電圧が適宜調整される。
Further, as shown in FIG. 15, after patterning the amorphized channel layer 30 into a predetermined shape, the ArF excimer laser beam 33 is irradiated with 150 to 20.
Irradiation under the irradiation condition of 0 mj / cm 2 and about 50 n from the surface
Melt recrystallize to a depth of m. As a result, the recrystallized regions become phosphorus-doped low-resistance polycrystalline semiconductor doped layers 22b and 23b, and the lower layers thereof are amorphous semiconductor doped layers 22a and 23a in which the amorphous state is maintained.
Becomes By this step, the source / drain regions 22 and 23 having a laminated structure of the a-Si films 22a and 23a and the polycrystalline Si films 22b and 23b are formed. Also in this step, as in the first embodiment, the type of impurities used for ion implantation for amorphization is selected according to the conductivity type of the TFT, and the amorphous semiconductor doped layer 22 is used.
In order to control the thickness of a and 23a, the acceleration voltage of the impurities to be ion-implanted is appropriately adjusted.

【0041】さらには、この工程に対しても、第1の実
施例の非晶質半導体ドープ層を形成するための他の方法
として説明したSiイオン注入による非晶質化工程を適
用することも可能である。この後、図16に示すよう
に、スパッタ法などによりアルミニウム膜を全面に被着
形成した後、パターニングして、ソース・ドレイン領域
22,23に各々接続される電極層28,28を形成す
る。
Furthermore, the amorphization step by Si ion implantation described as another method for forming the amorphous semiconductor doped layer of the first embodiment may be applied to this step as well. It is possible. After that, as shown in FIG. 16, an aluminum film is deposited on the entire surface by a sputtering method or the like, and then patterned to form electrode layers 28 and 28 connected to the source / drain regions 22 and 23, respectively.

【0042】以上の工程により、逆スタガ構造を有する
TFTが製造される。上記の第1及び第2の実施例で
は、ソース・ドレイン領域が、高抵抗のa−Si膜(非
晶質半導体ドープ層)と低抵抗の多結晶Si膜(多結晶
半導体ドープ層)の2層の積層構造から構成される例に
ついて説明したが、本発明は、このような2層構造に限
定されるものではない。すなわち、ソース・ドレイン領
域とチャネル領域とを通過するドレイン電流の電流経路
に高抵抗の非晶質半導体ドープ層を設けるように構成さ
れればよい。このために、一対のソース・ドレイン領域
2,3の少なくとも一方において、チャネル領域との境
界部分に高抵抗の非晶質半導体ドープ層を設け、その下
層側には、これより低抵抗の不純物ドープ領域を多層に
わたって積層する構造に構成してもよい。
Through the above steps, a TFT having an inverted stagger structure is manufactured. In the above-mentioned first and second embodiments, the source / drain regions are composed of a high resistance a-Si film (amorphous semiconductor doped layer) and a low resistance polycrystalline Si film (polycrystalline semiconductor doped layer). Although an example having a laminated structure of layers has been described, the present invention is not limited to such a two-layer structure. That is, the high resistance amorphous semiconductor doped layer may be provided in the current path of the drain current passing through the source / drain region and the channel region. For this reason, a high resistance amorphous semiconductor doped layer is provided at the boundary with the channel region in at least one of the pair of source / drain regions 2 and 3, and the lower layer side thereof is doped with an impurity having a lower resistance. The region may be laminated in multiple layers.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上のように、本発明による半導体薄膜
素子は、ドレイン電流の電流経路に直列抵抗として機能
する高抵抗の不純物領域を設け、かつ低抵抗の不純物領
域と積層構造をなすように構成したことにより、オフ電
流が低減された薄膜半導体素子を実現することができ
る。しかも、基板上に多数の素子を形成する場合におい
ても、各素子の高抵抗の不純物領域の厚みを精度よく制
御できることにより、本発明の薄膜半導体素子を用いる
表示装置、例えば液晶ディスプレイなどにおいて表示画
像の均一性に優れた装置を実現することができる。
As described above, the semiconductor thin film element according to the present invention is provided with the high resistance impurity region functioning as a series resistance in the current path of the drain current and forming the laminated structure with the low resistance impurity region. With the configuration, a thin film semiconductor element with reduced off current can be realized. Moreover, even when a large number of elements are formed on the substrate, it is possible to accurately control the thickness of the high resistance impurity region of each element, so that a display image in a display device using the thin film semiconductor element of the present invention, such as a liquid crystal display, is displayed. It is possible to realize a device having excellent uniformity.

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

【図1】本発明の実施例によるコプラナ構造を有する薄
膜トランジスタの断面構造図。
FIG. 1 is a sectional structural view of a thin film transistor having a coplanar structure according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す薄膜トランジスタの製造プロセスの
一工程を示す製造工程図。
FIG. 2 is a manufacturing process chart showing one process of manufacturing the thin film transistor shown in FIG.

【図3】図1に示す薄膜トランジスタの製造プロセスの
一工程を示す製造工程図。
3A to 3D are manufacturing process diagrams showing one process of manufacturing the thin film transistor shown in FIG.

【図4】図1に示す薄膜トランジスタの製造プロセスの
一工程を示す製造工程図。
4A to 4C are manufacturing process diagrams showing one step of a manufacturing process of the thin film transistor shown in FIG.

【図5】図1に示す薄膜トランジスタの製造プロセスの
一工程を示す製造工程図。
5A to 5D are manufacturing process diagrams showing one process of manufacturing the thin film transistor shown in FIG.

【図6】図4に示す製造工程におけるチャネル層の結晶
状態を模式的に示す断面模式図。
6 is a schematic cross-sectional view schematically showing a crystalline state of a channel layer in the manufacturing process shown in FIG.

【図7】図4に示す製造工程における非晶質化後のチャ
ネル層の構造を示す断面模式図。
7 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the channel layer after amorphization in the manufacturing process shown in FIG.

【図8】図1に示す薄膜トランジスタのチャネル近傍で
の動作状態を示す断面模式図。
8 is a schematic cross-sectional view showing an operating state near the channel of the thin film transistor shown in FIG.

【図9】従来例と本発明による薄膜トランジスタのドレ
イン電流−ゲート電圧特性を示す特性図。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing drain current-gate voltage characteristics of a thin film transistor according to a conventional example and the present invention.

【図10】本発明による薄膜トランジスタのドレイン電
流−ゲート電圧特性を示す特性図。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing drain current-gate voltage characteristics of the thin film transistor according to the present invention.

【図11】本発明による薄膜トランジスタのドレイン電
流−ゲート電圧特性を示す特性図。
FIG. 11 is a characteristic diagram showing drain current-gate voltage characteristics of the thin film transistor according to the present invention.

【図12】本発明の第2の実施例による逆スタガ構造を
有する薄膜トランジスタの断面構造図。
FIG. 12 is a sectional structural view of a thin film transistor having an inverted stagger structure according to a second embodiment of the present invention.

【図13】図12に示す薄膜トランジスタの製造プロセ
スの一工程を説明する製造工程説明図。
FIG. 13 is a manufacturing process explanatory view illustrating a step in the manufacturing process of the thin film transistor shown in FIG.

【図14】図12に示す薄膜トランジスタの製造プロセ
スの一工程を説明する製造工程説明図。
FIG. 14 is a manufacturing process explanatory view which illustrates one manufacturing process of the thin film transistor shown in FIG.

【図15】図12に示す薄膜トランジスタの製造プロセ
スの一工程を説明する製造工程説明図。
FIG. 15 is a manufacturing process explanatory view illustrating one step of the manufacturing process of the thin film transistor shown in FIG. 12;

【図16】図12に示す薄膜トランジスタの製造プロセ
スの一工程を説明する製造工程説明図。
16 is a manufacturing process explanatory view illustrating a step in the manufacturing process of the thin film transistor shown in FIG. 12. FIG.

【図17】従来のLDD構造を有する薄膜トランジスタ
の断面構造図。
FIG. 17 is a sectional structural view of a conventional thin film transistor having an LDD structure.

【図18】図17に示す従来の薄膜トランジスタの製造
プロセスの一工程を示す製造工程断面図。
FIG. 18 is a manufacturing step cross-sectional view showing a step in the manufacturing process of the conventional thin film transistor shown in FIG. 17.

【図19】図17に示す従来の薄膜トランジスタの製造
プロセスの一工程を示す製造工程断面図。
FIG. 19 is a manufacturing step cross-sectional view showing a step in the manufacturing process of the conventional thin film transistor shown in FIG. 17.

【図20】図17に示す従来の薄膜トランジスタの製造
プロセスの一工程を示す製造工程断面図。
20 is a sectional view of a manufacturing step showing one step of the manufacturing process of the conventional thin film transistor shown in FIG. 17. FIG.

【図21】図17に示す従来の薄膜トランジスタの製造
プロセスの一工程を示す製造工程断面図。
21 is a sectional view of a manufacturing step showing one step of the manufacturing process of the conventional thin film transistor shown in FIG. 17. FIG.

【図22】図17に示す従来の薄膜トランジスタの製造
プロセスの一工程を示す製造工程断面図。
22 is a sectional view of a manufacturing step showing one step of the manufacturing process of the conventional thin film transistor shown in FIG. 17. FIG.

【図23】従来のオフセット構造を有する薄膜トランジ
スタの断面構造図。
FIG. 23 is a sectional structural view of a conventional thin film transistor having an offset structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2,3,22,23…ソース・ドレイン領域 2a,3a,22a,23a…非晶質半導体ドープ層 2b,3b,22b,23b…多結晶半導体ドープ層 4a…チャネル 5,25…ゲート絶縁層 6,26…ゲート電極 2, 3, 22, 23 ... Source / drain regions 2a, 3a, 22a, 23a ... Amorphous semiconductor doped layer 2b, 3b, 22b, 23b ... Polycrystalline semiconductor doped layer 4a ... Channel 5, 25 ... Gate insulating layer 6 , 26 ... Gate electrode

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された主表面を有する半導
体層と、 前記半導体層の主表面方向に一定の間隔をもって前記半
導体層内に形成される一対のソース・ドレイン領域と、 一対の前記ソース・ドレイン領域の間の前記半導体層の
主表面近傍に位置し、所定のゲート電圧が印加されたと
きにチャネルが形成されるチャネル形成領域と、 前記半導体層の前記チャネル形成領域上に形成されたゲ
ート絶縁層と、 前記ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極とを備え、 一対の前記ソース・ドレイン領域の少なくとも一方は、 前記半導体層の前記主表面から前記半導体層の厚み方向
に順に積層された、相対的に高抵抗の第1不純物領域
と、相対的に低抵抗の第2不純物領域とを少なくとも有
しており、 前記第1不純物領域の厚みは、前記チャネルの厚みより
も大きくなるように形成されていることを特徴とする、
薄膜半導体素子。
1. A semiconductor layer having a main surface formed on a substrate, a pair of source / drain regions formed in the semiconductor layer at regular intervals in the main surface direction of the semiconductor layer, and a pair of the A channel formation region located between the source / drain regions in the vicinity of the main surface of the semiconductor layer, in which a channel is formed when a predetermined gate voltage is applied, and a channel formation region of the semiconductor layer. A gate insulating layer and a gate electrode formed on the gate insulating layer, wherein at least one of the pair of source / drain regions is sequentially laminated from the main surface of the semiconductor layer in a thickness direction of the semiconductor layer. At least a first impurity region having a relatively high resistance and a second impurity region having a relatively low resistance, and the thickness of the first impurity region is equal to the thickness of the channel. Characterized in that it is formed to be larger than the thickness of,
Thin film semiconductor device.
【請求項2】 基板上に形成されたゲート電極と、 前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁層と、 前記ゲート絶縁層上に形成された半導体層と、 前記半導体層の前記ゲート絶縁層に接する主表面に沿っ
て一定の間隔をもって前記半導体層内に形成される一対
のソース・ドレイン領域と、 一対の前記ソース・ドレイン領域の間の前記半導体層の
主表面近傍に位置し、所定のゲート電圧が印加されたと
きにチャネルが形成されるチャネル形成領域とを備え、 一対の前記ソース・ドレイン領域の少なくとも一方は、 前記半導体層の前記主表面から前記半導体層の厚み方向
に順に積層された、相対的に高抵抗の第1不純物領域
と、相対的に低抵抗の第2不純物領域とを少なくとも有
しており、 前記第1不純物領域の厚みは、前記チャネルの厚みより
も大きくなるように形成されていることを特徴とする、
薄膜半導体素子。
2. A gate electrode formed on a substrate, a gate insulating layer formed on the gate electrode, a semiconductor layer formed on the gate insulating layer, and the gate insulating layer of the semiconductor layer. A pair of source / drain regions formed in the semiconductor layer at regular intervals along the main surface in contact with each other, and a predetermined gate located near the main surface of the semiconductor layer between the pair of source / drain regions. A channel forming region in which a channel is formed when a voltage is applied, and at least one of the pair of source / drain regions is sequentially stacked from the main surface of the semiconductor layer in a thickness direction of the semiconductor layer. At least a first impurity region having a relatively high resistance and a second impurity region having a relatively low resistance, and the thickness of the first impurity region is the thickness of the channel. Characterized in that it is formed so as to be larger Ri,
Thin film semiconductor device.
【請求項3】 前記第1不純物領域は、非晶質半導体か
ら形成されていることを特徴とする、請求項1または請
求項2に記載の薄膜半導体素子。
3. The thin film semiconductor device according to claim 1, wherein the first impurity region is formed of an amorphous semiconductor.
【請求項4】 前記第1不純物領域がアモルファスシリ
コンから形成され、 前記第2不純物領域が多結晶シリコンから形成されてい
ることを特徴とする、請求項3に記載の薄膜半導体素
子。
4. The thin film semiconductor device according to claim 3, wherein the first impurity region is formed of amorphous silicon and the second impurity region is formed of polycrystalline silicon.
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