JPH08330595A - Thin film transistor and its manufacture - Google Patents

Thin film transistor and its manufacture

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JPH08330595A
JPH08330595A JP13434095A JP13434095A JPH08330595A JP H08330595 A JPH08330595 A JP H08330595A JP 13434095 A JP13434095 A JP 13434095A JP 13434095 A JP13434095 A JP 13434095A JP H08330595 A JPH08330595 A JP H08330595A
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JP
Japan
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gate
thin film
film transistor
channel layer
gate electrode
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JP13434095A
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Japanese (ja)
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Naoki Kato
直樹 加藤
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AG Technology Co Ltd
Original Assignee
AG Technology Co Ltd
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Publication date
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    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
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Abstract

PURPOSE: To prevent generation of point defects due to the disconnection of a gate lead wire, by forming a connection part in a region where a plurality of electrodes do not intersect semiconductor channel layer, while excepting the region where the gate electrodes are connected with a gate wiring path. CONSTITUTION: Gate electrodes 2 connected with a crate wiring path 3 are arranged above a semiconductor channel layer. A plurality of the gate electrodes 2 are formed in the channel length direction for a thin film transistor. By using a side etching method offset structure is formed in the channel layer, and a pattern is formed to have a connection part in a region where a plurality of the gate electrodes do not intersect the semiconductor channel layer, while excepting the region where the gate electrodes are connected with the gate wiring path 3. In a display of an active matrix using a thin film transistor of top gate structure and dual structure, point defects can be remarkably reduced.

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、アクティブマトリクス
・ディスプレイ用の薄膜トランジスタに関する。特に、
その製造での欠陥発生を救済し、高い生産性を得ようと
する素子構造について開示する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to thin film transistors for active matrix displays. In particular,
A device structure for relieving the occurrence of defects in the manufacture and obtaining high productivity will be disclosed.

【0002】[0002]

【従来の技術】フラットパネルディスプレイのなかで主
流となっているのが液晶表示素子(LCD)であり、カ
ラー化と高速化、高画質化の要求に対応して、薄膜トラ
ンジスタ(TFT)などを利用したアクティブマトリク
ス型のLCDが実用化されている。
2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices (LCDs) are the mainstream of flat panel displays, and thin film transistors (TFTs) are used to meet the demands for colorization, high speed, and high image quality. The active matrix type LCD has been put to practical use.

【0003】TFTには半導体層として一般にアモルフ
ァスシリコン(非晶質シリコン、以後a−Siと略記す
る)が用いられている。しかしより大画面・高密度の表
示が求められるようになると、短時間での画素書き込み
が必要となる。これを実現するための方法の一つとし
て、a−Siに比べ移動度の高い多結晶Siを用いると
いうことが挙げられる。
Amorphous silicon (amorphous silicon, hereinafter abbreviated as a-Si) is generally used as a semiconductor layer in a TFT. However, when a larger screen / higher density display is required, it is necessary to write pixels in a short time. One of the methods for achieving this is to use polycrystalline Si, which has a higher mobility than a-Si.

【0004】さらに、多結晶Siを用いることにより、
TFTの小型化による開口率の向上、駆動回路の同一の
基板上への集積化などが可能となる。こうしたことによ
り、多結晶Siを用いたTFT−LCDは、次世代LC
Dとして有望視される。
Further, by using polycrystalline Si,
It is possible to improve the aperture ratio by miniaturizing the TFT and to integrate the driving circuit on the same substrate. As a result, the TFT-LCD using polycrystalline Si will be the next generation LC
Promising as D.

【0005】多結晶SiのTFTを作製するために10
00℃前後の高温プロセスを用いた製造方法は既に実用
化されている。しかし、これは高温に耐えられる石英基
板を使用しなければならない。これに対し、レーザービ
ームを用いた高速ビームアニール法を用いて、a−Si
を多結晶化せしめ、600℃以下、好ましくは400℃
以下の低温プロセスで多結晶Siを得ることが可能とな
っている。例えば、特開平4−226039などがあげ
られる。この製造方法の場合、通常のLCD用ガラス基
板(旭硝子社 AN635、コーニング社 7059な
ど)の使用が可能となる。
In order to manufacture a polycrystalline Si TFT, 10
A manufacturing method using a high temperature process of around 00 ° C has already been put into practical use. However, it must use a quartz substrate that can withstand high temperatures. On the other hand, a high-speed beam annealing method using a laser beam was used to obtain a-Si.
Is polycrystallized, 600 ℃ or less, preferably 400 ℃
It is possible to obtain polycrystalline Si by the following low temperature process. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-226039 can be cited. In the case of this manufacturing method, a normal glass substrate for LCD (such as AN635 of Asahi Glass Co., 7059 of Corning Co., Ltd.) can be used.

【0006】これにより、より大画面用の基板サイズの
LCDであっても、高い生産性を維持して製造すること
ができる。通常のLCD用ガラス基板を使用すること
で、従来のプロセスの大半をそのまま用いることができ
る。つまり、従来からある大型a−SiTFT用プロセ
スを流用できる。
As a result, even an LCD having a substrate size for a larger screen can be manufactured while maintaining high productivity. By using a normal glass substrate for LCD, most of the conventional processes can be used as they are. That is, the conventional large-scale a-Si TFT process can be used.

【0007】現在、a−SiのTFTの多くは、半導体
チャネル層よりもゲート電極の層が下に位置するボトム
ゲート構造が採用されている。これに対し、多結晶Si
を用いたTFTでは、ゲート電極の層が半導体チャネル
層よりも上に位置するトップゲート構造をとることが多
い。
At present, most a-Si TFTs employ a bottom gate structure in which the gate electrode layer is located below the semiconductor channel layer. On the other hand, polycrystalline Si
In the TFT using, the gate electrode layer often has a top gate structure which is located above the semiconductor channel layer.

【0008】理由の一つはイオン注入法によってCMO
S回路が容易に作れるため、回路の集積化には都合が良
いことである。プロセスによっては、多結晶Siの形成
時にゲート電極が耐えることのできない温度に上がって
しまうため、ゲート電極の形成が後になるトップゲート
が必須となる場合もある。
One of the reasons is that the CMO is obtained by the ion implantation method.
Since the S circuit can be easily manufactured, it is convenient for circuit integration. Depending on the process, the temperature of the gate electrode cannot be withstood during the formation of the polycrystalline Si, and thus the top gate, which is to be formed later, may be essential.

【0009】また、多結晶Siの特徴として、a−Si
に比べリーク電流が大きいことが挙げられる。この対策
として様々な方法があるが、その一つとして、複数のト
ランジスタを直列接続するという方法がある。例えば、
特公平5−44195があげられる。
A characteristic feature of polycrystalline Si is a-Si.
The leakage current is larger than that of the above. There are various methods to solve this problem, and one method is to connect a plurality of transistors in series. For example,
Japanese Examined Patent Publication 5-44195 can be cited.

【0010】2つのトランジスタを直列接続したTFT
は、図2のように、1つのTFTのチャネル長方向にゲ
ート電極を2つ設けた形状になるので、以下これをデュ
アルゲート構造と呼ぶ。
A TFT in which two transistors are connected in series
2 has a shape in which two gate electrodes are provided in the direction of the channel length of one TFT as shown in FIG. 2, and this is hereinafter referred to as a dual gate structure.

【0011】これに対し、図3のような、通常のゲート
電極が1つのTFTをシングルゲート構造と呼ぶことと
する。デュアルゲート構造にすることで、リーク電流の
低減と、ソース・ドレイン間耐圧の向上という効果が得
られる。
On the other hand, a TFT having one normal gate electrode as shown in FIG. 3 is called a single gate structure. The dual gate structure has the effects of reducing the leak current and improving the breakdown voltage between the source and drain.

【0012】上記のような理由により、液晶ディスプレ
イの画素駆動用TFTとして多結晶Siを用いる場合、
トップゲート構造かつデュアルゲート構造を用いること
が多い。
For the above reasons, when polycrystalline Si is used as a pixel driving TFT of a liquid crystal display,
A top gate structure and a dual gate structure are often used.

【0013】ところが、トップゲート構造では、ゲート
電極がSiの層より上に位置するため、ゲート電極がS
iの段差上で断線することがある。この様子を図4と図
6に示す。この断線がゲート配線バス側の段差上で起こ
ると、ゲート電極に走査電位を与えることができずTF
Tが正常動作しないので、当該TFTが正常に動作し得
ず、そのためディスプレイの点欠陥となってしまう。
However, in the top gate structure, since the gate electrode is located above the Si layer, the gate electrode is S.
The wire may break on the step of i. This state is shown in FIGS. 4 and 6. If this disconnection occurs on the step on the gate wiring bus side, the scanning potential cannot be applied to the gate electrode and TF
Since T does not operate normally, the TFT cannot operate normally, resulting in a point defect of the display.

【0014】このように、デュアルゲート構造の場合、
2つのゲート電極のうちどちらか1つが断線しただけで
もTFTは正常動作できなくなる。そのため、シングル
ゲート構造に比べ、点欠陥の生じる確率が高くなる。そ
して、この確率は素子構造の幾何学的寸法と密接な関係
がある。つまり、回路全体がそれほど縮小されず、例え
ばTFTの半導体チャネル(図5のL)が10〜数10
μm程度とされ、比較的長いときには、電極に切れ込み
が入っても断線にまで至ることが少なく、大きな問題で
はなかった。しかし、液晶ディスプレイの高精細化に伴
ってチャネル長Lが小さくなるにしたがって、深刻な問
題となった。
Thus, in the case of the dual gate structure,
Even if only one of the two gate electrodes is broken, the TFT cannot operate normally. Therefore, the probability of point defects occurring is higher than that in the single gate structure. And this probability is closely related to the geometrical dimensions of the device structure. That is, the entire circuit is not reduced so much, and for example, the semiconductor channel of the TFT (L in FIG.
When the length is set to about μm and is relatively long, even if a cut is made in the electrode, it is less likely to be broken, which is not a big problem. However, as the channel length L becomes smaller as the liquid crystal display becomes finer, it becomes a serious problem.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】多結晶SiでTFTア
クティブマトリクス・ディスプレイの画素駆動用TFT
を形成するのに、トップゲート構造かつデュアルゲート
構造をとると、シングルゲート構造の場合に比べて、ゲ
ート電極の断線による点欠陥が発生しやすくなってい
た。本発明の目的はこのような欠点を解消しようとする
ものである。
A TFT for driving a pixel of a TFT active matrix display made of polycrystalline Si.
If a top gate structure and a dual gate structure are used to form the structure, point defects due to the disconnection of the gate electrode are more likely to occur than in the case of the single gate structure. The object of the present invention is to eliminate such drawbacks.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は前項における問
題点を解決すべくなされたものであり、すなわち、ゲー
ト配線バスに接続されたゲート電極が半導体チャネル層
よりも上に配置され、一つの薄膜トランジスタあたりチ
ャネル長方向に複数のゲート電極が備えられた薄膜トラ
ンジスタにおいて、該複数のゲート電極が、半導体チャ
ネル層と交差しない領域であって、ゲート配線バスに接
続された領域以外で、接続部を有することを特徴とする
薄膜トランジスタを提供する。これを第1の発明と呼
ぶ。
The present invention has been made to solve the problems in the preceding paragraph, that is, the gate electrode connected to the gate wiring bus is arranged above the semiconductor channel layer and In a thin film transistor in which a plurality of gate electrodes are provided in the channel length direction per thin film transistor, the plurality of gate electrodes have a connecting portion in a region which does not intersect with the semiconductor channel layer and which is not connected to the gate wiring bus. A thin film transistor characterized by the above. This is called the first invention.

【0017】また、第1の発明において、該複数のゲー
ト電極のそれぞれの幅が8μm以下とされたことを特徴
とする薄膜トランジスタを提供する。これを第2の発明
と呼ぶ。
Further, in the first invention, there is provided a thin film transistor characterized in that each of the plurality of gate electrodes has a width of 8 μm or less. This is called the second invention.

【0018】また、第1または第2の発明において、接
続部の幅が2〜6μmとされたことを特徴とする薄膜ト
ランジスタを提供する。これを第3の発明と呼ぶ。
Also, in the first or second invention, there is provided a thin film transistor characterized in that the width of the connecting portion is set to 2 to 6 μm. This is called the third invention.

【0019】また、第1〜第3のいずれか1つの発明に
おいて、接続部と半導体チャネル層との間の距離が2〜
8μmとされたことを特徴とする薄膜トランジスタを提
供する。これを第4の発明と呼ぶ。
Further, in any one of the first to third inventions, the distance between the connecting portion and the semiconductor channel layer is 2 to
A thin film transistor having a thickness of 8 μm is provided. This is called the fourth invention.

【0020】また、第1〜第4のいずれか1つの発明に
おいて、ゲート電極の厚みが100nm以上、かつ半導
体チャネル層が50nm以上とされたことを特徴とする
薄膜トランジスタを提供する。これを第5の発明と呼
ぶ。
Further, in any one of the first to fourth inventions, there is provided a thin film transistor characterized in that the thickness of the gate electrode is 100 nm or more and the semiconductor channel layer is 50 nm or more. This is called the fifth invention.

【0021】また、第1〜第5のいずれか1つの発明に
おいて、画素面積が20000μm2 以下とされたこと
を特徴とする薄膜トランジスタを提供する。これを第6
の発明と呼ぶ。
Further, there is provided a thin film transistor according to any one of the first to fifth inventions, which has a pixel area of 20000 μm 2 or less. This is the sixth
Called invention.

【0022】また、第1〜第6のいずれか1つの発明に
おいて、ゲート電極が1種類の金属からなることを特徴
とする薄膜トランジスタを提供する。これを第7の発明
と呼ぶ。
Also, in any one of the first to sixth inventions, there is provided a thin film transistor characterized in that the gate electrode is made of one kind of metal. This is called the seventh invention.

【0023】また、第7のいずれか1つの発明におい
て、ゲート電極がCrからなることを特徴とする薄膜ト
ランジスタを提供する。これを第8の発明と呼ぶ。
Further, in the invention of any one of the seventh aspect, there is provided a thin film transistor characterized in that the gate electrode is made of Cr. This is called the eighth invention.

【0024】また、第1〜第8のいずれか1つの発明に
おいて、ガラス基板が用いられ、多結晶Siが半導体チ
ャネルに用いられてなることを特徴とする薄膜トランジ
スタのを提供する。これを第9の発明と呼ぶ。
Further, in any one of the first to eighth inventions, there is provided a thin film transistor characterized in that a glass substrate is used and polycrystalline Si is used for a semiconductor channel. This is called the ninth invention.

【0025】また、ゲート配線バスに接続されたゲート
電極が半導体チャネル層よりも上に配置され、一つの薄
膜トランジスタあたりチャネル長方向に複数のゲート電
極が備えられた薄膜トランジスタの製造方法であって、
サイドエッチング法を用いて半導体チャネル層にオフセ
ット構造を形成し、該複数のゲート電極が、半導体チャ
ネル層と交差しない領域であって、ゲート配線バスに接
続された領域以外で、接続部を有するようにパターン形
成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。
A method of manufacturing a thin film transistor in which a gate electrode connected to a gate wiring bus is arranged above a semiconductor channel layer, and a plurality of gate electrodes are provided in the channel length direction for each thin film transistor,
An offset structure is formed in the semiconductor channel layer by using a side etching method, and the plurality of gate electrodes have a connection portion in a region which does not intersect the semiconductor channel layer and which is not connected to the gate wiring bus. Provided is a method of manufacturing a thin film transistor, which is characterized by forming a pattern on the substrate.

【0026】[0026]

【作用】デュアルゲート構造では、ゲート電極がSiの
島の段差を横切る箇所は、TFT1つあたり4箇所(図
5のa、b、c、d)ある。従来は、ゲート配線バス側
の2箇所(図5のa、c)のうちどちらかで断線が起こ
ると(図6)、ゲート電極に正しい電位を与えられなく
なり、TFTは正常動作できなくなっていた。
In the dual gate structure, there are four locations (a, b, c, d in FIG. 5) where the gate electrode crosses the step of the Si island per TFT. Conventionally, when a disconnection occurs in one of two locations (a and c in FIG. 5) on the gate wiring bus side (FIG. 6), the correct potential cannot be applied to the gate electrode, and the TFT cannot operate normally. .

【0027】これに対し、本発明では、1箇所が断線し
ただけならば(図7)ゲート電極には正しい電位が与え
られるので、TFTは正常動作する。
On the other hand, in the present invention, if only one portion is broken (FIG. 7), a correct potential is applied to the gate electrode, so that the TFT operates normally.

【0028】1つの段差に断線が生じる確率をp(0<
p<1)とし、互いに独立であるとすると、ゲート電極
の断線によって1つのTFTが正常動作できなくなる確
率は、ゲート電極1つあたりのチャネル長Lが等しいと
して表1のように近似できる。
The probability of disconnection at one step is p (0 <
If p <1) and they are independent of each other, the probability that one TFT cannot operate normally due to disconnection of the gate electrode can be approximated as shown in Table 1 assuming that the channel length L per gate electrode is equal.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】デュアルゲートの場合の不良発生の確率
は、シングルゲート、言い換えれば1つのゲート電極に
おける不良発生の確率pに対して、1−(1−p)2
2p−p2 ≒2p(通常p≪1であるため)となるから
である。つまり、デュアルゲートの場合シングルゲート
の約2倍の確率でゲート電極の断線による点欠陥が発生
することになる。Lが等しい場合、デュアルゲートTF
Tではオン電流がシングルゲートTFTよりも小さくな
るので、多くの場合、オン電流をかせぐために、デュア
ルゲートTFTではLを小さくする。
In the case of the dual gate, the probability of failure occurrence is 1- (1-p) 2 = for the probability p of failure occurrence in a single gate, in other words, one gate electrode.
This is because 2p−p 2 ≈2p (because normally p << 1). That is, in the case of the dual gate, a point defect due to the disconnection of the gate electrode occurs with a probability about twice that of the single gate. If L is equal, dual gate TF
Since the on-current at T is smaller than that at the single-gate TFT, in most cases, L is made smaller in the dual-gate TFT in order to make the on-current available.

【0031】すると上記したように、断線がますます起
こりやすくなり、pが大きくなるので、点欠陥となる確
率はさらに大きくなる。その結果、シングルゲートの2
倍以上となる。
Then, as described above, the disconnection is more likely to occur and p becomes larger, so that the probability of becoming a point defect becomes even larger. As a result, 2 of single gate
More than double.

【0032】本発明によると、図5のa、b、c、dの
段差のうち、(1)4つ全部が断線していたとき、
(2)3つが断線していたとき、(3)2つが断線して
いたとき(bとdの両方が断線している場合を除く)
に、TFTは正常動作できなくなる。この場合、欠陥の
発生する総合確率は、以下の数1のようになる。
According to the present invention, among all the steps (a), (b), (c) and (d) in FIG. 5, (1) when all four are disconnected,
(2) When three are disconnected, (3) When two are disconnected (except when both b and d are disconnected)
Moreover, the TFT cannot operate normally. In this case, the total probability that a defect will occur is as shown in the following formula 1.

【0033】[0033]

【数1】 p4 +4(1−p)p3 +5(1−p)22 =5p2 −6p3 +2p4 ≒5p[Number 1] p 4 +4 (1-p) p 3 +5 (1-p) 2 p 2 = 5p 2 -6p 3 + 2p 4 ≒ 5p

【0034】ここで、pは一般に非常に小さいため、5
2 ≪2pとなる。すなわち、本発明により、ゲート電
極の断線により点欠陥が起こる確率は大幅に小さくな
る。
Since p is generally very small, 5
p 2 << 2p. That is, according to the present invention, the probability that point defects will occur due to disconnection of the gate electrode is significantly reduced.

【0035】また、薄膜トランジスタの各部の幾何学的
寸法とも一定の関連性がある。例えば、ゲート電極の幅
は実質的にチャネル長そのものであって、また、1つあ
たりの薄膜トランジスタの占有面積の制限もあり、あま
り長くすることができない。通常8μm以下とされる
(図7の符号D)。また、2本のゲート電極の間隙はお
よそ3〜8μm程度とされる(図7の符号C)。及び、
2本のゲート電極を接続する接続部の幅はゲート電極の
幅と同程度に設けるがおよそ2〜6μmとする(図7の
符号B)。以下に、本発明を図を参照しつつ説明する。
There is also a certain relationship with the geometrical dimensions of each part of the thin film transistor. For example, the width of the gate electrode is substantially the channel length itself, and the area occupied by each thin film transistor is limited, so that it cannot be made too long. Usually, it is set to 8 μm or less (reference numeral D in FIG. 7). The gap between the two gate electrodes is about 3 to 8 μm (reference numeral C in FIG. 7). as well as,
The width of the connecting portion that connects the two gate electrodes is set to be approximately the same as the width of the gate electrode, but is set to approximately 2 to 6 μm (reference numeral B in FIG. 7). The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0036】[0036]

【実施例】【Example】

(実施例1)TFTアクティブマトリクスタイプの液晶
ディスプレイを作製した。TFTとしては、コプレーナ
型を用いた。
Example 1 A TFT active matrix type liquid crystal display was manufactured. A coplanar type TFT was used.

【0037】最初に、ガラス基板上にプラズマCVDに
よって下地膜としてSiNX 膜を200nm、a−Si
を100nm、SiNX 膜を50nm形成した。次に、
HSBA(アルゴンイオンレーザを用いた高速ビームア
ニール法)によって、a−Siのうち必要な部分を多結
晶化した。この基板からSiNX 膜を除去した後、Si
を島状にパターニングした。
First, a SiN x film having a thickness of 200 nm and an a-Si film as a base film is formed on a glass substrate by plasma CVD.
Of 100 nm and a SiN x film of 50 nm were formed. next,
A necessary portion of a-Si was polycrystallized by HSBA (high-speed beam annealing method using an argon ion laser). After removing the SiN x film from this substrate,
Was patterned into an island shape.

【0038】この上にプラズマCVDでゲート絶縁膜と
してSiO2 (2酸化シリコン)膜を120nm成膜し
た。次にスパッタによりCrを300nm成膜し、パタ
ーニングしてゲート電極およびゲート配線バスを形成し
た。このとき、デュアルゲート構造となるようにパター
ニングを行なうが、2つのゲート電極がゲート配線バス
と反対側で互いに接続されているように設ける。チャネ
ル長Lはゲート電極1つあたり5μmとした。
A SiO 2 (silicon dioxide) film having a thickness of 120 nm was formed thereon as a gate insulating film by plasma CVD. Then, a 300 nm Cr film was formed by sputtering and patterned to form a gate electrode and a gate wiring bus. At this time, patterning is performed so as to have a dual gate structure, but the two gate electrodes are provided so as to be connected to each other on the side opposite to the gate wiring bus. The channel length L was 5 μm per gate electrode.

【0039】また、2本のゲート電極の間隙は5μmと
した。ゲート電極は半導体チャネル層を間に挟んで、一
方の領域に位置するゲート電極バスで接続され、残る他
方の領域で接続されるように設けた。コの字型のパター
ンをなしている。接続部は半導体チャネル層から十分に
離れ、かつ占有面積に影響を与えないように設けた。半
導体チャネル層との間の距離は3μmとした。さらに、
このCrをマスクとして、SiO2 膜をエッチングし
た。
The gap between the two gate electrodes was 5 μm. The gate electrode was provided so as to be connected to the gate electrode bus located in one region with the semiconductor channel layer sandwiched therebetween, and to be connected in the remaining other region. It has a U-shaped pattern. The connection portion was provided so as to be sufficiently separated from the semiconductor channel layer and not to affect the occupied area. The distance from the semiconductor channel layer was 3 μm. further,
The SiO 2 film was etched using this Cr as a mask.

【0040】次にもう一度Crのエッチング液に浸すこ
とにより、ゲート電極Crをサイドエッチングした。こ
のあと、イオン注入装置でP(リン)イオンを注入し
た。上記サイドエッチングを行なったため、イオン注入
された領域と、チャネルとなる領域との間にオフセット
領域が形成された。ここでは1μm弱のオフセット領域
を形成した。このオフセット領域が存在することによっ
てソース・ドレイン間の耐圧が向上する。上述したよう
に、ゲート電極の断線が起こるのは主としてこのサイド
エッチング工程においてである。
Next, the gate electrode Cr was side-etched by immersing it again in the Cr etching solution. After that, P (phosphorus) ions were implanted with an ion implanter. Since the side etching was performed, an offset region was formed between the ion-implanted region and the region to be the channel. Here, an offset region of less than 1 μm was formed. The presence of this offset region improves the breakdown voltage between the source and drain. As described above, the disconnection of the gate electrode occurs mainly in this side etching step.

【0041】続いて、ゲート電極バス(配線ライン)と
ソース・ドレイン電極バス(配線)の絶縁のために、プ
ラズマCVDでSiNX 膜を300nm成膜した。この
上にスパッタで画素電極となるITO膜を50nm成膜
しパターニングした。そしてソース・ドレイン電極バス
とSiとのコンタクトをとるために、SiNX 膜をパタ
ーニングした。
Subsequently, a SiN x film was formed to a thickness of 300 nm by plasma CVD in order to insulate the gate electrode bus (wiring line) and the source / drain electrode bus (wiring). An ITO film to be a pixel electrode was formed to a thickness of 50 nm by sputtering and patterned. Then, the SiN x film was patterned to make contact between the source / drain electrode bus and Si.

【0042】この上にスパッタでCrを50nm、続い
てAlを300nm成膜し、このAlおよびCrをパタ
ーニングしてソース・ドレイン電極バスを形成した。最
後に、保護膜としてCVDでSiNX 膜を400nm成
膜し、パターニングした。このように、ソース・ドレイ
ン電極バスは金属の2層構造とした。
A 50 nm thick film of Cr and a 300 nm thick film of Al were formed thereon by sputtering, and the Al and Cr films were patterned to form source / drain electrode buses. Finally, a SiN x film having a thickness of 400 nm was formed as a protective film by CVD and patterned. In this way, the source / drain electrode bus has a two-layer metal structure.

【0043】以上のようにして、多結晶Siを用いたT
FT基板を得た。画素のTFTとその周辺部を図1に示
す。基板上のTFTの数は約30万個である。このTF
T基板と対向基板を組み合わせ、液晶ディスプレイを作
製した。また同様のプロセスを用いて、従来型のデュア
ルゲート構造TFT(図2)の基板を作製し、LCDを
作製した。このLCDのTFTの数は約33万個であ
る。TFTのチャネル長、チャネル幅、配線の幅などは
同じである。
As described above, T using polycrystalline Si is used.
An FT substrate was obtained. A pixel TFT and its peripheral portion are shown in FIG. The number of TFTs on the substrate is about 300,000. This TF
A liquid crystal display was produced by combining the T substrate and the counter substrate. Further, using the same process, a substrate of a conventional dual gate structure TFT (FIG. 2) was produced and an LCD was produced. The number of TFTs in this LCD is about 330,000. The channel length, channel width, wiring width, etc. of the TFT are the same.

【0044】このようにして得た液晶ディスプレイに画
像を表示して、点欠陥の数を調べた。従来型のものは、
基板によって異なるものの、数十〜百数十個の点欠陥が
見られた。これに対して、本発明に基づいて2つのゲー
ト電極がゲート配線バスと反対側で互いに接続したもの
は、0〜数個しか点欠陥が見られなかった。
An image was displayed on the liquid crystal display thus obtained, and the number of point defects was examined. The conventional type is
Although depending on the substrate, tens to hundreds and dozens of point defects were observed. On the other hand, in the case where two gate electrodes are connected to each other on the opposite side of the gate wiring bus according to the present invention, only 0 to several point defects were observed.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上に示したように、本発明によれば、
トップゲート構造かつデュアルゲート構造のTFTを用
いたアクティブマトリクスのディスプレイにおいて、点
欠陥を大幅に低減することができた。
As described above, according to the present invention,
In an active matrix display using a TFT having a top gate structure and a dual gate structure, it was possible to significantly reduce point defects.

【0046】本発明は大型のガラス基板(対角サイズが
8サイズ≒20cm以上、30万画素以上(例:640
×480のアクティブマトリックスディスプレイ))を
用いた低温形成の多結晶SiTFTアレー基板の製造に
おいて、高い製造歩留を得ることができた。特に、大き
な基板面積の中に多数設けられた薄膜トランジスタの段
差部分での接続欠陥を救済することができ、表示の点欠
陥不良のない液晶表示素子を容易に形成できるようにな
った。
The present invention uses a large-sized glass substrate (diagonal size is 8 size≈20 cm or more, 300,000 pixels or more (eg, 640
A high production yield could be obtained in the production of a low-temperature formed polycrystalline SiTFT array substrate using a (× 480 active matrix display)). In particular, it has become possible to relieve connection defects at the stepped portions of a large number of thin film transistors provided in a large substrate area, and it is possible to easily form a liquid crystal display element free from display point defect defects.

【0047】また、従来から知られているSi層のテー
パー処理を用いずに、断線防止を達成することができる
ようになった。そのため、テーパー処理に応じて必要と
なる薄膜トランジスタの設計ルールを回避することがで
きる。例えば、オン電流を確保するためにチャネル幅を
大きくする必要がなくなり、その場合のオフ電流の上昇
や、寄生容量の増加といった二次的なマイナス要素を克
服することができる。
Further, it has become possible to prevent wire breakage without using the conventionally known taper treatment of the Si layer. Therefore, it is possible to avoid the design rule of the thin film transistor which is required depending on the taper process. For example, it is not necessary to increase the channel width to secure the on-current, and in that case, it is possible to overcome secondary negative factors such as an increase in off-current and an increase in parasitic capacitance.

【0048】また、ゲート電極及びゲート電極バスはC
rなどの金属1層で設けることが製造プロセス全体の観
点から好ましい、この場合、金属の厚みを厚くすると応
力の発生により、段差での断線が発生しやすくなる傾向
がある。また、内部の半導体チャネル層の厚みも関係
し、電気的特性などの観点から一定の厚みが必要となる
が、このような場合であっても、本発明を用いることで
高い製造歩留を得ることができる。
The gate electrode and the gate electrode bus are C
It is preferable to provide a single layer of metal such as r from the viewpoint of the entire manufacturing process. In this case, if the thickness of the metal is increased, stress is likely to occur, so that disconnection at a step is likely to occur. Further, the thickness of the internal semiconductor channel layer is also involved, and a certain thickness is required from the viewpoint of electrical characteristics and the like. Even in such a case, by using the present invention, a high manufacturing yield can be obtained. be able to.

【0049】このように、本発明は単に欠陥救済を達成
するばかりでなく、その他の製造工程に影響を与えるこ
となく安定した生産性と高い製品性能を得ることができ
る。
As described above, according to the present invention, not only the defect relief can be achieved, but also stable productivity and high product performance can be obtained without affecting other manufacturing processes.

【0050】また、本発明はその効果を損しない範囲で
種々の応用ができる。
Further, the present invention can be applied in various ways within the range of not impairing its effect.

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

【図1】本発明の実施例を表す平面図。FIG. 1 is a plan view illustrating an embodiment of the present invention.

【図2】従来のデュアルゲート構造TFTの平面図。FIG. 2 is a plan view of a conventional dual gate structure TFT.

【図3】従来のシングルゲート構造TFTの平面図。FIG. 3 is a plan view of a conventional single gate structure TFT.

【図4】ゲート電極の断線の様子をあらわす断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a disconnection state of a gate electrode.

【図5】デュアルゲート構造TFTにおける、ゲート電
極がSi島の段差を横切る箇所を示す平面図。
FIG. 5 is a plan view showing a portion where a gate electrode crosses a step of a Si island in a dual gate structure TFT.

【図6】従来のデュアルゲート構造TFTで、ゲート電
極の断線が起きた様子を示す平面図。
FIG. 6 is a plan view showing a state in which a gate electrode is broken in a conventional dual gate structure TFT.

【図7】本発明においてゲート電極の断線が起きた様子
を示す平面図。
FIG. 7 is a plan view showing how the gate electrode is broken in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:Si島 2:ゲート電極 3:ゲート配線バス 4:ソース電極 5:ソース配線 6:ドレイン電極 7:画素電極(ITO) 8:ゲート絶縁膜 9:下地膜 10:ガラス基板 1: Si Island 2: Gate Electrode 3: Gate Wiring Bus 4: Source Electrode 5: Source Wiring 6: Drain Electrode 7: Pixel Electrode (ITO) 8: Gate Insulating Film 9: Base Film 10: Glass Substrate

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ゲート配線バスに接続されたゲート電極が
半導体チャネル層よりも上に配置され、一つの薄膜トラ
ンジスタあたりチャネル長方向に複数のゲート電極が備
えられた薄膜トランジスタにおいて、該複数のゲート電
極が、半導体チャネル層と交差しない領域であって、ゲ
ート配線バスに接続された領域以外で、接続部を有する
ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
1. In a thin film transistor in which a gate electrode connected to a gate wiring bus is disposed above a semiconductor channel layer, and a plurality of gate electrodes are provided in the channel length direction per thin film transistor, the plurality of gate electrodes are provided. A thin film transistor having a connection portion in a region which does not intersect with the semiconductor channel layer and which is not connected to the gate wiring bus.
【請求項2】該複数のゲート電極のそれぞれの幅が8μ
m以下とされたことを特徴とする請求項1の薄膜トラン
ジスタ。
2. The width of each of the plurality of gate electrodes is 8 μm.
The thin film transistor according to claim 1, wherein the thickness is set to m or less.
【請求項3】接続部の幅が2〜6μmとされたことを特
徴とする請求項1または2の薄膜トランジスタ。
3. The thin film transistor according to claim 1, wherein the width of the connection portion is 2 to 6 μm.
【請求項4】接続部と半導体チャネル層との間の距離が
2〜8μmとされたことを特徴とする請求項1〜3のい
ずれか1項の薄膜トランジスタ。
4. The thin film transistor according to claim 1, wherein the distance between the connection portion and the semiconductor channel layer is 2 to 8 μm.
【請求項5】ゲート電極の厚みが100nm以上、かつ
半導体チャネル層が50nm以上とされたことを特徴と
する請求項1〜4のいずれか1項の薄膜トランジスタ。
5. The thin film transistor according to claim 1, wherein the gate electrode has a thickness of 100 nm or more and the semiconductor channel layer has a thickness of 50 nm or more.
【請求項6】画素面積が20000μm2 以下とされた
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項の薄膜ト
ランジスタ。
6. The thin film transistor according to claim 1, wherein the pixel area is 20000 μm 2 or less.
【請求項7】ゲート電極が1種類の金属からなることを
特徴とする請求項1〜6のいずれか1項の薄膜トランジ
スタ。
7. The thin film transistor according to claim 1, wherein the gate electrode is made of one kind of metal.
【請求項8】ゲート電極がCrからなることを特徴とす
る請求項7の薄膜トランジスタ。
8. The thin film transistor according to claim 7, wherein the gate electrode is made of Cr.
【請求項9】ゲート配線バスに接続されたゲート電極が
半導体チャネル層よりも上に配置され、一つの薄膜トラ
ンジスタあたりチャネル長方向に複数のゲート電極が備
えられた薄膜トランジスタの製造方法であって、サイド
エッチング法を用いて半導体チャネル層にオフセット構
造を形成し、該複数のゲート電極が、半導体チャネル層
と交差しない領域であって、ゲート配線バスに接続され
た領域以外で、接続部を有するようにパターン形成する
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
9. A method of manufacturing a thin film transistor, wherein a gate electrode connected to a gate wiring bus is disposed above a semiconductor channel layer, and a plurality of gate electrodes are provided in the channel length direction for each thin film transistor. An offset structure is formed in the semiconductor channel layer by using an etching method, and the plurality of gate electrodes have a connection portion in a region which does not intersect with the semiconductor channel layer and which is not connected to the gate wiring bus. A method of manufacturing a thin film transistor, which comprises patterning.
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