JPH09107102A - 薄膜トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタ及びその製造方法

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JPH09107102A
JPH09107102A JP7261897A JP26189795A JPH09107102A JP H09107102 A JPH09107102 A JP H09107102A JP 7261897 A JP7261897 A JP 7261897A JP 26189795 A JP26189795 A JP 26189795A JP H09107102 A JPH09107102 A JP H09107102A
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thin film
film transistor
gate electrode
semiconductor layer
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JP7261897A
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Akihiro Hata
明宏 畑
Masahiro Adachi
昌浩 足立
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Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 オフ電流を低減してオフ特性に優れ、液晶表
示装置に用いて好適な薄膜トランジスタを製造する。 【解決手段】 イオンドーピングにあたり、フォトレジ
スト膜4をマスクに用いて非晶質半導体層3aの一部の
領域を遮蔽する際に、上部に形成するゲート電極8の幅
(ゲート長)よりも大きい領域を遮蔽する。また、この
マスク設計を、ソース領域5aまたはドレイン領域6a
にゲート電極8が重なることのないように、アライメン
トの精度及びエッチングの精度等を予め考慮して行う。
これにより、ソース領域5aまたはドレイン領域6aと
ゲート電極8とがオーバーラップすることなく、不純物
を含まないオフセット領域9も形成することができるの
で、液晶表示装置においてフリッカ等の表示不良の発生
を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブマトリ
クス型の液晶表示装置等に用いられる薄膜トランジスタ
及びその製造方法に関し、特にオフセット領域を有する
薄膜トランジスタ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、平面ディスプレイ等の画像表示素
子への応用を目的とした薄膜トランジスタ(TFT)の
開発が活発に行われている。そのうち、アクティブマト
リクス型の液晶表示装置等に用いられる薄膜トランジス
タでは、高移動度、高いON電流/OFF電流比、高耐
圧、素子サイズの縮小等が要求される。
【0003】多結晶半導体TFTは、非晶質半導体膜を
用いた場合と比べてコンダクタンスが大きいという長所
を有しているが、通常、プロセス温度が約1000℃と
高くなる。そこで、600℃以下のプロセス温度で多結
晶半導体膜を得ることができるレーザアニール技術を用
いた結晶化技術の研究・応用が盛んに行われている。
【0004】図12は、多結晶半導体膜を用いた従来の
薄膜トランジスタ100…が多数形成される液晶表示装
置のパネル基板の一部を示す底面図である。また、図1
3は、図12のE−E線における断面図であり、図14
の(a)〜(h)は、この薄膜トランジスタ100の製
造工程を示す工程図である。
【0005】上記薄膜トランジスタ100の製造工程で
は、図14(a)に示すように、まず、ガラス基板10
1上に非晶質半導体膜(α−Si)102aを成膜す
る。次に、エキシマレーザの照射等で非晶質半導体膜1
02aを多結晶半導体膜(P−Si)102bに成長さ
せる(図14(b)参照)。次に、多結晶半導体膜10
2bを所定の形状にパターニングする(図14(c)参
照)。次に、図14(d)に示すように、フォトレジス
ト膜103を用いて多結晶半導体膜102bのチャネル
領域となる部分の上部にマスクを形成し、このフォトレ
ジスト膜103をドーピングマスク(イオン注入マス
ク)にして不純物イオンを注入する(イオンドーピン
グ)。次に、フォトレジスト膜103を除去し、その後
エキシマレーザの照射等により活性化を行ってイオンを
拡散させ、ソース領域104aとドレイン領域105a
とを形成する(図14(e)参照)。次に、ゲート絶縁
膜106と金属膜とを成膜し、さらに、この金属膜を所
定の形状にパターニングしてゲート電極107を形成す
る(図14(f)参照)。次に、層間絶縁膜108を成
膜し、層間絶縁膜108及びゲート絶縁膜106を同時
に所定の形状にパターニングしてコンタクトホール10
9を形成する(図14(g)参照)。その後、金属膜を
成膜し、さらに、この金属膜を所定の形状にパターニン
グしてソース電極104とドレイン電極105とを形成
する(図14(h)参照)。このようにして得られた薄
膜トランジスタ100の近傍に、ドレイン電極105と
接続するように画素電極110を形成する(図12及び
図13参照)。画素電極110は、例えばITO等の透
明導電膜によりなる。
【0006】また、液晶表示装置では、データ保持特性
の向上を図って、各画素毎に液晶容量と並列な補助容量
を設ける技術が一般に知られている。これは、補助容量
電極を薄膜トランジスタと直列に接続し、液晶セルの容
量と並列に接続することにより、電圧の低下を極力抑え
ることができる技術である。この補助容量電極の一方を
多結晶シリコンで形成する技術が、SID1993DI
GESTの387頁から390頁に記載されている。
【0007】薄膜トランジスタの製造にあたり、その製
造工程にかかるコストを低減するために、工程を簡略化
した製造方法が検討されており、特開平5−23503
1号公報にはその1例となる製造方法が開示されてい
る。この製造方法では、図15(a)に示すように、ま
ず、ガラス基板101上に非晶質半導体膜102aを成
膜する。次に、フォトレジスト膜103を用いて非晶質
半導体膜102aのチャネル領域となる部分の上部にマ
スクを形成し、このフォトレジスト膜103をイオン注
入マスクにして不純物イオンを注入し、不純物注入領域
111を形成する(図15(b)参照)。次に、フォト
レジスト膜103を除去し、その後エキシマレーザの照
射等により不純物注入領域111の活性化を行うと同時
に、チャネル領域部分の非晶質半導体膜102aを多結
晶半導体膜102bに成長させる(図15(c)参
照)。次に、チャネル領域、及び活性化を行った不純物
注入領域111を所定の形状にパターニングし、チャネ
ル領域に加えてソース領域104a及びドレイン領域1
05aを形成する(図15(d)参照)。次に、図15
(e)に示すように、ゲート絶縁膜106と金属膜とを
成膜し、さらに、この金属膜を所定の形状にパターニン
グしてゲート電極107を形成する。その後は、上述の
図14の(f)〜(h)を参照して説明した工程と同様
の工程を経て、薄膜トランジスタを得る。なお、この製
造方法においては、非晶質半導体膜102aを所定の形
状にパターニングしてから不純物イオン注入を行っても
よい。
【0008】上記製造方法では、非晶質半導体膜102
aのソース領域104a及びドレイン領域105aとな
る領域に不純物イオンを注入して不純物注入領域111
を形成した後、エキシマレーザの照射等により非晶質半
導体膜102aを多結晶化すると同時に、不純物注入領
域111を活性化している。即ち、多結晶化と活性化と
を一度のエキシマレーザの照射等により同時に行うこと
ができるので、製造工程の簡略化が可能になる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述の薄膜トランジス
タの製造方法では、いずれも、製造工程で不純物注入領
域を形成した後に、チャネル領域部分の上層にゲート絶
縁膜を介してゲート電極を形成する。
【0010】ところが、実際のプロセスでは、ガラス基
板の熱収縮などによってフォトマスクのアライメントに
ずれが生じ、この結果、例えば図16に示すように、不
純物注入領域(ソース領域104aまたはドレイン領域
105a)の上層にゲート電極107がオーバーラップ
した薄膜トランジスタが形成される。このように形成さ
れた薄膜トランジスタの特性は、ソース部またはドレイ
ン部の接合部のブレークダウン電圧が低く、オフ電流の
増大を招く。したがって、このような薄膜トランジスタ
を例えばアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素電
極のスイッチング素子に用いた場合、フリッカの発生等
の表示不良を引き起こすという問題が生じる。
【0011】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、オフ電流を低減してオフ
特性に優れ、液晶表示装置に用いて好適な薄膜トランジ
スタ及びその製造方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る薄
膜トランジスタの製造方法は、上記の課題を解決するた
めに、絶縁性基板上に非晶質半導体層を形成し、少くと
も上部にゲート電極が形成される領域を含む上記非晶質
半導体層の一部の領域を遮蔽した状態でイオンドーピン
グを行って、不純物注入領域を形成し、上記遮蔽を解除
した状態でのレーザ照射または加熱によって、上記非晶
質半導体層の結晶化を行うと同時に、上記不純物注入領
域の活性化を行ってドレイン領域とソース領域とを形成
することを含む薄膜トランジスタの製造方法において、
上記遮蔽する領域が、上部に形成するゲート電極の幅よ
りも大きいことを特徴としている。
【0013】上記の方法では、フォトレジスト膜等をド
ーピングマスクに用いて、上部にゲート電極が形成され
る領域を含む非晶質半導体層の一部の領域を遮蔽する際
に、このゲート電極の幅、即ちゲート長よりも大きい領
域を遮蔽する。この遮蔽領域の大きさを決定することに
なるマスクの設計は、不純物注入領域にゲート電極が重
なることのないように、アライメントの精度及びエッチ
ングの精度等を予め考慮して行われる。このように設計
されたマスクを用いてイオンドーピングを行うことで、
不純物注入領域にゲート電極が重なることを防ぐことが
できる。
【0014】したがって、上記方法により、製造される
薄膜トランジスタの特にオフ特性の悪化を防止し、オフ
電流を低減することができる。また、このように製造さ
れる薄膜トランジスタを、例えばアクティブマトリクス
型液晶表示装置の画素電極のスイッチング素子に用いた
場合、フリッカ等の表示不良の発生を防止することがで
きる。
【0015】さらに、ドーピングマスクを、上述のよう
に、アライメントの精度及びエッチングの精度等を予め
考慮して設計することで、半導体層のドレイン領域及び
ソース領域と上部にゲート電極が形成される領域との間
に、ドーパント(不純物)を含まないオフセット領域を
設けることができる。これにより、さらにオフ電流を低
減することができる。
【0016】請求項2の発明に係る薄膜トランジスタの
製造方法は、上記の課題を解決するために、請求項1の
製造方法に加えて、上記非晶質半導体層の結晶化及び上
記不純物注入領域の活性化を行った後、上部に形成した
ゲート電極を遮蔽手段として、上記イオンドーピングよ
りも低濃度で第2のイオンドーピングを行うことを特徴
としている。
【0017】上記の方法により、半導体層のドレイン領
域及びソース領域と上部にゲート電極が形成される領域
との間に、ドレイン領域及びソース領域のドーパント濃
度よりも低濃度のドーパント濃度を有する領域、即ちL
DD(Lightly Doped Drain)領域を設けることができ
る。また、ゲート電極をマスクにして、この領域にイオ
ンドーピングを行っているので、このLDD領域とゲー
ト電極とがオーバーラップすることはない。
【0018】このように製造される薄膜トランジスタで
は、オフ電流の低減が可能になるとともに、オン電流の
低減を抑えることができる。したがって、オフ特性及び
オン特性に優れた薄膜トランジスタを得ることができ
る。
【0019】好ましくは、上記LDD領域のドーパント
濃度を、ドレイン領域及びソース領域のドーパント濃度
の1/100から1/10000にする。これにより、
所望の特性を有する薄膜トランジスタを得ることができ
る。
【0020】請求項3の発明に係る薄膜トランジスタの
製造方法は、上記の課題を解決するために、請求項1ま
たは2の製造方法に加えて、上記ドレイン領域または上
記ソース領域のいずれか一方の領域を、該領域から延伸
する部分を有するように形成し、この延伸部を同一基板
上に形成するキャパシタの一方の電極とすることを特徴
としている。
【0021】上記の方法により、薄膜トランジスタとキ
ャパシタとを同一基板上に形成する場合、同一工程によ
り、少くとも薄膜トランジスタのドレイン領域及びソー
ス領域と、キャパシタの一方の電極とを同時に形成する
ことができる。
【0022】また、アクテイブマトリクス型液晶表示装
置のパネル基板上に多数の薄膜トランジスタとキャパシ
タとを形成する場合、即ち、薄膜トランジスタを各画素
電極のスイッチング素子として形成し、キャパシタを各
画素の液晶容量と並列な補助容量として形成する場合、
この薄膜トランジスタとキャパシタとを同一工程により
形成することが可能である。この場合、薄膜トランジス
タのゲート電極と一体に形成される走査信号線をキャパ
シタの他方の電極とし、薄膜トランジスタのゲート絶縁
膜の形成の際に、キャパシタの両電極間に介在する誘電
体を同時に形成すればよい。このように薄膜トランジス
タとキャパシタとを同一工程により製造することで、製
造工程を簡略化することができる。
【0023】請求項4の発明に係る薄膜トランジスタ
は、上記の課題を解決するために、絶縁性基板上に予め
定める形状に形成された半導体層の一部に、ドーパント
が注入されて形成されるドレイン領域及びソース領域
と、上記ドレイン領域と上記ソース領域とに挟まれた半
導体層の領域の上部に、該領域よりも幅を狭くして形成
されるゲート電極と、上記ゲート電極の下部に位置する
半導体層の領域の両側に、上記ドーパントを含まない領
域とを備え、上記ドレイン領域または上記ソース領域の
いずれか一方の領域が延伸部を有するとともに、該延伸
部が同一基板上に形成されるキャパシタの一方の電極と
して設けられていることを特徴としている。
【0024】上記の構成により、ゲート電極の下部に位
置する半導体層の領域の両側に、ドーパント(不純物)
を含まないオフセット領域を設けることができる。これ
により、薄膜トランジスタの特にオフ特性の悪化を防止
し、オフ電流を低減することができる。したがって、例
えばアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素電極の
スイッチング素子に用いた場合、フリッカ等の表示不良
の発生を防止することができる。
【0025】さらに、データの保持特性を向上するため
に、パネル基板上において各画素毎に薄膜トランジスタ
と補助容量とが設けられる液晶表示装置では、上記構成
の薄膜トランジスタを用いることにより、薄膜トランジ
スタと補助容量との同一工程による製造が可能になり、
製造工程を簡略化することができる。即ち、薄膜トラン
ジスタのドレイン領域またはソース領域からの延伸部が
キャパシタの一方の電極として同時に形成され、さら
に、キャパシタの誘電体及び他方の電極も、それぞれ薄
膜トランジスタのゲート絶縁膜及びゲート電極と同時に
形成することができるので、製造工程数を増やすことな
く、各画素のデータの保持特性を向上することができ
る。
【0026】請求項5の発明に係る薄膜トランジスタ
は、上記の課題を解決するために、絶縁性基板上に予め
定める形状に形成された半導体層の一部に、ドーパント
が注入されて形成されるドレイン領域及びソース領域
と、上記ドレイン領域と上記ソース領域とに挟まれた半
導体層の領域の上部に、該領域よりも幅を狭くして形成
されるゲート電極と、上記ゲート電極の下部に位置する
半導体層の領域の両側に、上記ドレイン領域及び上記ソ
ース領域のドーパント濃度よりも低濃度のドーパント濃
度を有する領域とを備え、上記ドレイン領域または上記
ソース領域のいずれか一方の領域が延伸部を有するとと
もに、該延伸部が同一基板上に形成されるキャパシタの
一方の電極として設けられていることを特徴としてい
る。
【0027】上記の構成により、ゲート電極の下部に位
置する半導体層の領域の両側に、ドレイン領域及びソー
ス領域のドーパント濃度よりも低濃度のドーパント濃度
を有する領域、即ちLDD(Lightly Doped Drain)領域
を設けることができる。これにより、オフ電流の低減が
可能になるとともに、オン電流の低減を抑えることがで
きる。したがって、オフ特性及びオン特性に優れ、液晶
表示装置のスイッチング素子に用いて好適な薄膜トラン
ジスタを提供することができる。
【0028】さらに、パネル基板上において各画素毎に
薄膜トランジスタと補助容量とが設けられる液晶表示装
置では、上記構成の薄膜トランジスタを用いることによ
り、薄膜トランジスタと補助容量との同一工程による製
造が可能になり、製造工程を簡略化することができる。
即ち、薄膜トランジスタのドレイン領域またはソース領
域からの延伸部がキャパシタの一方の電極として同時に
形成され、さらに、キャパシタの誘電体及び他方の電極
も、それぞれ薄膜トランジスタのゲート絶縁膜及びゲー
ト電極と同時に形成することができるので、製造工程数
を増やすことなく、各画素のデータの保持特性を向上す
ることができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態1〕本発明の実施の一形態について図1〜
図3に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【0030】図1の(a)〜(h)は、本形態の薄膜ト
ランジスタ1の製造工程を示す工程図である。また、図
2は、この薄膜トランジスタ1…が多数形成される液晶
表示装置のパネル基板の一部を示す底面図であり、図3
は、図2のA−A線における断面図である。
【0031】この薄膜トランジスタ1…は、図2に示す
ように、基板2上にマトリクス状に配された画素電極1
2…に各々接続され、各画素電極12…への画像信号の
供給を制御するスイッチング素子として形成されてい
る。また、基板2上には、画像信号を供給するための走
査信号線(ゲート線)13…とデータ信号線(ソース
線)14…とが平面的に交差するように多数配設されて
いる。走査信号線13は、後述するゲート電極8と一体
に形成される。一方、データ信号線は、後述するソース
電極5と一体に形成される。
【0032】上記薄膜トランジスタ1は、図3に示すよ
うに、多結晶半導体膜(P−Si)3bの上に、ゲート
絶縁膜7、ゲート電極8、層間絶縁膜10が順次形成さ
れ、さらに、2つの後述するコンタクトホールに、ソー
ス電極5とドレイン電極6とが形成された構造になって
いる。多結晶半導体膜3bは、チャネル領域と、その両
側のソース領域5a及びドレイン領域6aとを有し、チ
ャネル領域は、ゲート電極8の下部に位置する領域の両
側にオフセット領域9・9を有している。また、ドレイ
ン電極6が、近傍の画素電極12に接続される。
【0033】上記薄膜トランジスタ1の製造工程では、
図1(a)に示すように、まず、ガラス基板、または絶
縁膜を成膜した基板の基板2上に、非晶質半導体膜(α
−Si)3aを30〜150nm程度の厚さに成膜す
る。次に、非晶質半導体膜3aを所定の形状にパターニ
ングする(図1(b)参照)。
【0034】次いで、図1(c)に示すように、イオン
ドーピングの際に非晶質半導体膜3aのチャネル領域と
なる部分を遮蔽するために、その上部にフォトレジスト
膜4を用いてドーピングマスク(イオン注入マスク)を
形成する。ここで、遮蔽する領域が、後の工程で上部に
形成するゲート電極8の幅(ゲート長)よりも大きくな
るようにマスクを形成する。また、この遮蔽領域の大き
さを決定することになるマスクの設計は、イオンドーピ
ングによってドーパント(不純物)が注入される領域と
ゲート電極8とが重なることのないように、アライメン
トの精度及びエッチングの精度等を予め考慮して行われ
る。
【0035】上記のようにドーピングマスクをフォトレ
ジスト膜4により形成した後、リンに代表される5価の
元素、またはボロンに代表される3価の元素をドーパン
トとして、加速電圧10kV〜70kV、ドーズ量1×
1015/cm2 〜1×1017/cm2 の条件でイオンド
ーピングを行い、不純物注入領域21・21を形成す
る。
【0036】次いで、図1(d)に示すように、フォト
レジスト膜4を除去し、その後エキシマレーザの照射等
によって、不純物注入領域21・21の活性化を行って
イオンを拡散させると同時に、チャネル領域となる部分
を含む非晶質半導体膜3aを多結晶半導体膜(P−S
i)3bに成長させる。これにより、不純物注入領域2
1・21からソース領域5aとドレイン領域6aとを形
成する。
【0037】次いで、図1(e)に示すように、SiO
2 等の絶縁膜を、TEOS、CVD、またはスパッタリ
ング等で100nm程度の厚さに成膜してゲート絶縁膜
7を形成する。続いて、このゲート絶縁膜7上に、n型
又はp型に不純物を注入したSi、Ta、Nb、Al等
の金属、またはITO等の導電性材料を用いて厚さ20
0nm程度に成膜し、所定の形状にパターニングを行っ
てゲート電極8を形成する。
【0038】ここで、上記イオンドーピングの際に用い
られたマスクは、不純物が注入される領域にゲート電極
8が重なることのないように設計され、ゲート電極8の
幅よりも大きい領域を遮蔽していたので、ゲート電極8
がソース領域5a及びドレイン領域6aに重なることは
ない。さらに、多結晶半導体膜3bのソース領域5a及
びドレイン領域6aとゲート電極8の下部に位置する領
域との間に、ドーパントを含まないオフセット領域9・
9を設けることができる。
【0039】次いで、層間絶縁膜10として、TEO
S、CVD、またはスパッタリング等でSiNxまたは
SiO2 等を基板全体に300〜400nm程度成膜
し、さらに、この層間絶縁膜10及びゲート絶縁膜7を
同時に所定の形状にパターニングしてコンタクトホール
11を形成する(図1(f)参照)。次に、Al、Mo
等の金属、またはITO等の導電性材料を500〜60
0nm程度成膜し、所定の形状にパターニングしてソー
ス電極5とドレイン電極6とを形成する(図1(g)参
照)。こうして得られた薄膜トランジスタ1の近傍に、
ドレイン電極6と接続するように画素電極12を形成す
る(図1(h)参照)。画素電極12は、例えばITO
等の透明導電膜によりなる。
【0040】上記製造方法により製造された薄膜トラン
ジスタ1では、ソース領域5a及びドレイン領域6aに
ゲート電極8がオーバーラップしていないので、薄膜ト
ランジスタ1の特性、特にオフ特性の悪化を防止し、オ
フ電流を低減することができる。また、オフセット領域
9を有しているので、さらにオフ電流の低減が可能とな
る。したがって、フリッカ等の表示不良の発生を防止す
ることができるので、液晶表示装置に用いて好適な薄膜
トランジスタ1を得ることができる。
【0041】〔実施の形態2〕本発明の他の実施の形態
について図4〜図6に基づいて説明すれば、以下のとお
りである。尚、説明の便宜上、上記実施の形態1と同一
の機能を有する部材には、同一の番号を付記し、その説
明は省略する。
【0042】図4は、本形態の薄膜トランジスタ15…
が多数形成される液晶表示装置のパネル基板の一部を示
す底面図である。また、図5は、図4のB−B線におけ
る断面図であり、図6の(a)〜(i)は、この薄膜ト
ランジスタ15の製造工程を示す工程図である。
【0043】上記薄膜トランジスタ15の構造は、図5
に示すように、上記オフセット領域9が、ソース領域5
a及びドレイン領域6aのドーパント濃度よりも低濃度
のドーパント濃度を有するLDD(Lightly Doped Drai
n )領域16となっている以外は上記実施の形態1の薄
膜トランジスタ1の構造と同じである。
【0044】また、上記薄膜トランジスタ15の製造工
程は、ゲート電極8を形成する迄の工程が、図6の
(a)〜(e)に示すように、上記実施の形態1の薄膜
トランジスタ1の製造工程において図1の(a)〜
(e)を参照して説明した工程と同じである。
【0045】本製造工程では、ゲート電極8を形成した
後、このゲート電極8をドーピングマスクにして、第2
のイオンドーピングを行う。即ち、図6(f)に示すよ
うに、ソース領域5a及びドレイン領域6aと同じドー
パントを、加速電圧10kV〜70kV、ドーズ量1×
1012/cm2 〜1×1015/cm2 という低濃度の条
件で、オフセット領域9を含む領域に注入する。この
後、図6(g)に示すように、エキシマレーザの照射等
によって、不純物が注入された領域の活性化を行う。
【0046】このように、低濃度でオフセット領域9に
イオン注入を行うことによって、オフセット領域9はL
DD領域16となる。また、ゲート電極8をマスクにし
てイオン注入を行っているので、セルフアライン方式に
なる。したがって、LDD領域16とゲート電極8とが
重なることはない。
【0047】次いで、薄膜トランジスタ1の製造工程と
同様に、層間絶縁膜10として、TEOS、CVD、ま
たはスパッタリング等でSiNxまたはSiO2 等を基
板全体に300〜400nm程度成膜し、さらに、この
層間絶縁膜10及びゲート絶縁膜7を同時に所定の形状
にパターニングしてコンタクトホール11を形成する
(図6(h)参照)。次に、Al、Mo等の金属、また
はITO等の導電性材料を500〜600nm程度成膜
し、所定の形状にパターニングしてソース電極5とドレ
イン電極6とを形成する(図6(i)参照)。このよう
にして得られた薄膜トランジスタ15の近傍に、ドレイ
ン電極6と接続するように画素電極12を形成する(図
4及び図5参照)。画素電極12は、例えばITO等の
透明導電膜によりなる。
【0048】上記製造方法により製造された薄膜トラン
ジスタ15では、ソース領域5a及びドレイン領域6a
にゲート電極8が重なることなく、さらに、LDD領域
16にゲート電極8が重なることもないので、薄膜トラ
ンジスタ15のオフ電流の低減が可能になるとともに、
オン電流の低減を抑えることができる。したがって、オ
フ特性及びオン特性に優れた薄膜トランジスタ15を得
ることができる。また、フリッカ等の表示不良の発生を
防止することができるので、液晶表示装置に用いて好適
な薄膜トランジスタ15を得ることができる。
【0049】〔実施の形態3〕本発明のさらに他の実施
の形態について図7〜図10に基づいて説明すれば、以
下のとおりである。尚、説明の便宜上、上記実施の形態
1と同一の機能を有する部材には、同一の番号を付記
し、その説明は省略する。
【0050】図7は、本形態の薄膜トランジスタ17…
及び補助容量18…が多数形成される液晶表示装置のパ
ネル基板の一部を示す底面図である。また、図8は、図
7のC−C線における薄膜トランジスタ17の断面図で
あり、図9は、図7のD−D線における補助容量18の
断面図であり、図10の(a)〜(g)は、薄膜トラン
ジスタ17及びこの薄膜トランジスタ17と同時に製造
される補助容量18の製造工程を示す工程図である。
【0051】上記薄膜トランジスタ17の構造は、図8
に示すように、上記実施の形態1の薄膜トランジスタ1
の構造と概ね同様であるが、図7に示すように、ドレイ
ン領域6aから延伸部25が形成されている。また、同
時に製造される補助容量18は、図7及び図9に示すよ
うに、上記延伸部25がその一方の電極19として形成
され、他方の電極24として前段の走査信号線13が形
成され、さらに、両電極19・24間に介在する誘電体
部20がゲート絶縁膜7と同一材料により形成された構
造になっている。この補助容量18は、データの保持特
性を向上するために、各画素毎に液晶容量と並列に設け
られている。
【0052】上記薄膜トランジスタ17の製造工程は、
図10の(a)〜(g)に示すように、上記実施の形態
1の薄膜トランジスタ1の製造工程において図1の
(a)〜(g)を参照して説明した工程と同じである。
但し、この薄膜トランジスタ17の製造においては、同
時に補助容量18を製造することになる。
【0053】上記薄膜トランジスタ17及び補助容量1
8の製造工程では、図10(a)に示すように、まず、
ガラス基板、または絶縁膜を成膜した基板の基板2上
に、非晶質半導体膜3aを30〜150nm程度の厚さ
に成膜する。次に、薄膜トランジスタ17形成領域、及
び補助容量18形成領域の非晶質半導体膜3aを、同時
に所定の形状にパターニングする(図10(b)参
照)。このパターニングの際に、図7に示すように、ド
レイン領域6aとなる部分から近傍の補助容量18形成
領域へ延伸部25となる部分をパターン形成する。
【0054】次いで、図10(c)に示すように、上記
実施の形態1と同様に、フォトレジスト膜4を用いて薄
膜トランジスタ17形成領域の非晶質半導体膜3aのチ
ャネル領域となる部分の上部にドーピングマスクを形成
する。このマスク設計、マスクにより遮蔽する領域の大
きさは、上記実施の形態1と同様である。
【0055】そして、薄膜トランジスタ17形成領域及
び補助容量18形成領域に、上記実施の形態1と同様に
イオンドーピングを行って、不純物注入領域21…を形
成する。次に、薄膜トランジスタ17形成領域のフォト
レジスト膜4を除去した後、薄膜トランジスタ17形成
領域及び補助容量18形成領域に、例えばエキシマレー
ザを照射し、不純物注入領域21…の活性化を行ってイ
オンを拡散させると同時に、非晶質半導体膜3aを多結
晶半導体膜3bに成長させる(図10(d)参照)。こ
れにより、不純物注入領域21…からソース領域5a及
びドレイン領域6aを形成すると同時に、補助容量18
の一方の電極19を形成する。
【0056】次に、図10(e)に示すように、薄膜ト
ランジスタ17形成領域に上記実施の形態1と同様にゲ
ート絶縁膜7を形成する際に、補助容量18形成領域に
同時に誘電体部20を形成する。即ち、SiO2 等の絶
縁膜を、TEOS、CVD、またはスパッタリング等で
100nm程度の厚さに成膜して誘電体部20を形成す
る。続いて、薄膜トランジスタ17形成領域に上記実施
の形態1と同様にゲート電極8を形成する際に、補助容
量18形成領域に他方の電極24となる前段の走査信号
線を同時に形成する。即ち、誘電体部20上に、n型又
はp型に不純物を注入したSi、Ta、Nb、Al等の
金属、またはITO等の導電性材料を用いて厚さ200
nm程度に成膜し、所定の形状にパターニングを行って
走査信号線を形成する。このとき、薄膜トランジスタ1
7形成領域に形成するゲート電極8は、上記実施の形態
1と同様に形成しているので、ソース領域5a及びドレ
イン領域6aと重なる部分が無い。また、オフセット領
域9も同時に形成することができる。
【0057】次いで、図10(f)に示すように、薄膜
トランジスタ17形成領域及び補助容量18形成領域
に、層間絶縁膜10として、TEOS、CVD、または
スパッタリング等でSiNxまたはSiO2 等を300
〜400nm程度成膜する。さらに、薄膜トランジスタ
17形成領域では、層間絶縁膜10及びゲート絶縁膜7
を同時に所定の形状にパターニングしてコンタクトホー
ル11を形成する。次に、図10(g)に示すように、
薄膜トランジスタ17形成領域において、Al、Mo等
の金属、またはITO等の導電性材料を500〜600
nm程度成膜し、所定の形状にパターニングしてソース
電極5とドレイン電極6とを形成する。この際、補助容
量18の近傍にデータ信号線14が形成される。さら
に、このようにして得られた薄膜トランジスタ17の近
傍に、ドレイン電極6と接続するように画素電極12を
形成する(図7及び図8参照)。画素電極12は、例え
ばITO等の透明導電膜によりなる。
【0058】上記製造方法により製造された薄膜トラン
ジスタ17では、ソース領域5a及びドレイン領域6a
にゲート電極8がオーバーラップしていないので、薄膜
トランジスタ17の特性、特にオフ特性の悪化を防止
し、オフ電流を低減することができる。また、オフセッ
ト領域9を有しているので、さらにオフ電流の低減が可
能となる。したがって、フリッカ等の表示不良の発生を
防止することができるので、液晶表示装置に用いて好適
な薄膜トランジスタ17を得ることができる。
【0059】また、上記方法により、パネル基板上に多
数の薄膜トランジスタ17と補助容量18とを形成する
に際して、この薄膜トランジスタ17と補助容量18と
を同一工程により形成することができる。即ち、ソース
領域5a及びドレイン領域6aを形成する際に、ドレイ
ン領域6aからの延伸部25を補助容量18の一方の電
極19として同時に形成し、ゲート絶縁膜7を形成する
際に、補助容量18の誘電体部20を同時に形成し、ゲ
ート電極8を形成する際に、補助容量18の他方の電極
24となる前段の走査信号線13を同時に形成すること
ができる。このように薄膜トランジスタ17と補助容量
18とを同一工程により製造することで、製造工程を簡
略化することができる。また、上記方法により各画素毎
に薄膜トランジスタ17と補助容量18とが形成される
液晶表示装置では、製造工程数を増やすことなく、各画
素のデータの保持特性を向上することが可能となる。
【0060】〔実施の形態4〕本発明のさらに他の実施
の形態について図11に基づいて説明すれば、以下のと
おりである。尚、説明の便宜上、上記実施の形態3と同
一の機能を有する部材には、同一の番号を付記し、その
説明は省略する。
【0061】図11の(a)〜(d)は、本形態の薄膜
トランジスタ22及びこの薄膜トランジスタ22と同時
に製造される補助容量23の製造工程の一部を示す工程
図である。この薄膜トランジスタ22の構造は、上記実
施の形態3と同様にドレイン領域6aから延伸部25が
形成されている以外は、上記実施の形態2の薄膜トラン
ジスタ15の構造と同じである。また、この薄膜トラン
ジスタ22の製造工程は、上記実施の形態2の薄膜トラ
ンジスタ15の製造工程と同じである。但し、この薄膜
トランジスタ22の製造においては、同時に補助容量2
3を製造することになる。
【0062】また、上記薄膜トランジスタ22及び補助
容量23の製造工程では、薄膜トランジスタ22のゲー
ト電極8と、補助容量23の他方の電極24となる前段
の走査信号線13とを同時に形成する迄の工程が、上記
実施の形態3の薄膜トランジスタ17の製造工程におい
て図10の(a)〜(e)を参照して説明した工程と同
じである。
【0063】本製造工程では、ゲート電極8及び電極2
4となる前段の走査信号線13を形成した後、図11
(a)に示すように、ソース領域5a及びドレイン領域
6aと同じ不純物を、加速電圧10kV〜70kV、ド
ーズ量1×1012/cm2 〜1×1015/cm2 という
低濃度の条件で、ゲート電極8をマスクにして、オフセ
ット領域9を含む領域にイオン注入を行う。この後、図
11(b)に示すように、エキシマレーザの照射等によ
って、不純物が注入された領域の活性化を行う。
【0064】このように、低濃度でオフセット領域9に
イオン注入を行うことによって、オフセット領域9はL
DD領域26となる。また、ゲート電極8をマスクにし
てイオン注入を行っているので、セルフアライン方式に
なる。したがって、LDD領域26とゲート電極8とが
重なることはない。
【0065】次いで、図11(c)に示すように、薄膜
トランジスタ22形成領域及び補助容量23形成領域
に、層間絶縁膜10として、TEOS、CVD、または
スパッタリング等でSiNxまたはSiO2 等を300
〜400nm程度成膜する。さらに、薄膜トランジスタ
22形成領域では、層間絶縁膜10及びゲート絶縁膜7
を同時に所定の形状にパターニングしてコンタクトホー
ル11を形成する。次に、図11(d)に示すように、
薄膜トランジスタ22形成領域において、Al、Mo等
の金属、またはITO等の導電性材料を500〜600
nm程度成膜し、所定の形状にパターニングしてソース
電極5とドレイン電極6とを形成する。この際、補助容
量23の近傍にデータ信号線14が形成される。さら
に、このようにして得られた薄膜トランジスタ22の近
傍に、ドレイン電極6と接続するように画素電極を形成
する。画素電極は、例えばITO等の透明導電膜により
なる。
【0066】上記製造方法により製造された薄膜トラン
ジスタ22では、ソース領域5a及びドレイン領域6a
にゲート電極8が重なることなく、さらに、LDD領域
26にゲート電極8が重なることもないので、薄膜トラ
ンジスタ22のオフ電流の低減が可能になるとともに、
オン電流の低減を抑えることができる。したがって、オ
フ特性及びオン特性に優れた薄膜トランジスタ22を得
ることができる。また、フリッカ等の表示不良の発生を
防止することができるので、液晶表示装置に用いて好適
な薄膜トランジスタ22を得ることができる。
【0067】また、上記方法により、パネル基板上に多
数の薄膜トランジスタ22と補助容量23とを形成する
に際して、上記実施の形態3と同様に、薄膜トランジス
タ22と補助容量23とを同一工程により形成すること
ができる。したがって、このように薄膜トランジスタ2
2と補助容量23とを同一工程により製造することで、
製造工程を簡略化することができる。また、上記方法に
より各画素毎に薄膜トランジスタ22と補助容量23と
が形成される液晶表示装置では、製造工程数を増やすこ
となく、各画素のデータの保持特性を向上することが可
能となる。
【0068】さらに、走査信号線とデータ信号線とにそ
れぞれ走査信号とデータ信号とを出力する駆動回路が、
薄膜トランジスタが上述のように画素部に形成されるT
FT基板上に一体に形成される所謂ドライバ内蔵型TF
T−LCDでは、この駆動回路に用いられる薄膜トラン
ジスタを上記実施の形態1〜4と同様の製造方法により
形成することが可能である。この際、例えば、より低い
オフ電流が要求される各画素電極のスイッチング素子用
の薄膜トランジスタには、上記実施の形態3のオフセッ
ト構造の薄膜トランジスタ17を用い、より高いオン電
流が要求されるドライバ部分には、上記実施の形態2の
LDD構造の薄膜トランジスタ15を用いるといったよ
うに用途に応じて、上記実施の形態1〜4に記載の各薄
膜トランジスタの構造及びその製造方法を使い分けるこ
とも可能である。
【0069】
【発明の効果】請求項1の発明に係る薄膜トランジスタ
の製造方法は、以上のように、上記遮蔽する領域を、上
部に形成するゲート電極の幅よりも大きくする方法であ
る。
【0070】これにより、不純物注入領域にゲート電極
が重なることを防ぐことができるので、製造される薄膜
トランジスタの特にオフ特性の悪化を防止し、オフ電流
を低減することができる。また、このように製造される
薄膜トランジスタを、例えばアクティブマトリクス型液
晶表示装置の画素電極のスイッチング素子に用いた場
合、フリッカ等の表示不良の発生を防止することができ
る。
【0071】さらに、半導体層のドレイン領域及びソー
ス領域と上部にゲート電極が形成される領域との間に、
ドーパントを含まないオフセット領域を設けることがで
きる。これにより、さらにオフ電流を低減することがで
きる。
【0072】それゆえ、液晶表示装置に用いて好適な薄
膜トランジスタを得ることができるという効果を奏す
る。
【0073】請求項2の発明に係る薄膜トランジスタの
製造方法は、以上のように、請求項1の製造方法に加え
て、上記非晶質半導体層の結晶化及び上記不純物注入領
域の活性化を行った後、上部に形成したゲート電極を遮
蔽手段として、上記イオンドーピングよりも低濃度で第
2のイオンドーピングを行う方法である。
【0074】これにより、半導体層のドレイン領域及び
ソース領域と上部にゲート電極が形成される領域との間
に、ドレイン領域及びソース領域のドーパント濃度より
も低濃度のドーパント濃度を有するLDD領域を設ける
ことができる。また、ゲート電極をマスクにした所謂セ
ルフアライン方式によって、この領域にイオンドーピン
グを行っているので、このLDD領域とゲート電極とが
重なることを防ぐことができる。
【0075】このLDD構造の薄膜トランジスタでは、
オフ電流の低減が可能になるとともに、オン電流の低減
を抑えることができる。したがって、オフ特性及びオン
特性に優れた薄膜トランジスタを得ることができる。
【0076】請求項3の発明に係る薄膜トランジスタの
製造方法は、以上のように、請求項1または2の製造方
法に加えて、上記ドレイン領域または上記ソース領域の
いずれか一方の領域を、該領域から延伸する部分を有す
るように形成し、この延伸部を同一基板上に形成するキ
ャパシタの一方の電極とする方法である。
【0077】これにより、薄膜トランジスタとキャパシ
タとを同一基板上に形成する場合、同一工程により、少
くとも薄膜トランジスタのドレイン領域及びソース領域
と、キャパシタの一方の電極とを同時に形成することが
できる。
【0078】さらに、アクテイブマトリクス型液晶表示
装置のパネル基板上に多数の薄膜トランジスタとキャパ
シタとを形成する場合、薄膜トランジスタとキャパシタ
とを同一工程により形成することができる。したがっ
て、製造工程を簡略化することができる。
【0079】請求項4の発明に係る薄膜トランジスタ
は、以上のように、絶縁性基板上に予め定める形状に形
成された半導体層の一部に、ドーパントが注入されて形
成されるドレイン領域及びソース領域と、上記ドレイン
領域と上記ソース領域とに挟まれた半導体層の領域の上
部に、該領域よりも幅を狭くして形成されるゲート電極
と、上記ゲート電極の下部に位置する半導体層の領域の
両側に、上記ドーパントを含まない領域とを備え、上記
ドレイン領域または上記ソース領域のいずれか一方の領
域が延伸部を有するとともに、該延伸部が同一基板上に
形成されるキャパシタの一方の電極として設けられてい
る構成である。
【0080】これにより、ゲート電極の下部に位置する
半導体層の領域の両側に、ドーパントを含まないオフセ
ット領域を設けることができるので、薄膜トランジスタ
の特にオフ特性の悪化を防止し、オフ電流を低減するこ
とができる。したがって、例えばアクティブマトリクス
型液晶表示装置の画素電極のスイッチング素子に用いた
場合、フリッカ等の表示不良の発生を防止することがで
きる。
【0081】さらに、パネル基板上において各画素毎に
薄膜トランジスタと補助容量とが設けられる液晶表示装
置では、上記構成の薄膜トランジスタを用いることによ
り、薄膜トランジスタと補助容量との同一工程による製
造が可能になり、製造工程を簡略化することができる。
即ち、薄膜トランジスタのドレイン領域またはソース領
域からの延伸部がキャパシタの一方の電極として同時に
形成され、さらに、キャパシタの誘電体及び他方の電極
も、それぞれ薄膜トランジスタのゲート絶縁膜及びゲー
ト電極と同時に形成することができるので、製造工程数
を増やすことなく、各画素のデータの保持特性を向上す
ることができる。
【0082】それゆえ、液晶表示装置に用いて好適な薄
膜トランジスタを提供することができるという効果を奏
する。
【0083】請求項5の発明に係る薄膜トランジスタ
は、以上のように、絶縁性基板上に予め定める形状に形
成された半導体層の一部に、ドーパントが注入されて形
成されるドレイン領域及びソース領域と、上記ドレイン
領域と上記ソース領域とに挟まれた半導体層の領域の上
部に、該領域よりも幅を狭くして形成されるゲート電極
と、上記ゲート電極の下部に位置する半導体層の領域の
両側に、上記ドレイン領域及び上記ソース領域のドーパ
ント濃度よりも低濃度のドーパント濃度を有する領域と
を備え、上記ドレイン領域または上記ソース領域のいず
れか一方の領域が延伸部を有するとともに、該延伸部が
同一基板上に形成されるキャパシタの一方の電極として
設けられている構成である。
【0084】これにより、ゲート電極の下部に位置する
半導体層の領域の両側に、ドレイン領域及びソース領域
のドーパント濃度よりも低濃度のドーパント濃度を有す
るLDD領域を設けることができるので、オフ電流の低
減が可能になるとともに、オン電流の低減を抑えること
ができる。したがって、オフ特性及びオン特性に優れ、
アクティブマトリクス型液晶表示装置のスイッチング素
子に用いた場合に、フリッカ等の表示不良の発生を防止
することができる。
【0085】さらに、パネル基板上において各画素毎に
薄膜トランジスタと補助容量とが設けられる液晶表示装
置では、上記構成の薄膜トランジスタを用いることによ
り、薄膜トランジスタと補助容量との同一工程による製
造が可能になり、製造工程を簡略化することができる。
即ち、薄膜トランジスタのドレイン領域またはソース領
域からの延伸部がキャパシタの一方の電極として同時に
形成され、さらに、キャパシタの誘電体及び他方の電極
も、それぞれ薄膜トランジスタのゲート絶縁膜及びゲー
ト電極と同時に形成することができるので、製造工程数
を増やすことなく、各画素のデータの保持特性を向上す
ることができる。
【0086】それゆえ、液晶表示装置に用いて好適な薄
膜トランジスタを提供することができるという効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の薄膜トランジスタの製
造工程を示す工程図である。
【図2】上記薄膜トランジスタが多数形成される液晶表
示装置のパネル基板の一部を示す底面図である。
【図3】図2のA−A線における上記薄膜トランジスタ
の断面図である。
【図4】本発明の他の形態の薄膜トランジスタが多数形
成される液晶表示装置のパネル基板の一部を示す底面図
である。
【図5】図4のB−B線における上記薄膜トランジスタ
の断面図である。
【図6】上記薄膜トランジスタの製造工程を示す工程図
である。
【図7】本発明のさらに他の形態の薄膜トランジスタ及
び補助容量が多数形成される液晶表示装置のパネル基板
の一部を示す底面図である。
【図8】図7のC−C線における上記薄膜トランジスタ
の断面図である。
【図9】図7のD−D線における上記補助容量の断面図
である。
【図10】上記薄膜トランジスタ及び上記補助容量の製
造工程を示す工程図である。
【図11】本発明のさらに他の形態の薄膜トランジスタ
及び補助容量の製造工程を示す工程図である。
【図12】従来の薄膜トランジスタが多数形成される液
晶表示装置のパネル基板の一部を示す底面図である。
【図13】図12のE−E線における上記薄膜トランジ
スタの断面図である。
【図14】上記薄膜トランジスタの製造工程を示す工程
図である。
【図15】従来の薄膜トランジスタの他の製造工程を示
す工程図である。
【図16】従来の薄膜トランジスタの不純物注入領域の
上層にゲート電極がオーバーラップした状態を示す説明
図である。
【符号の説明】
1 薄膜トランジスタ 3a 非晶質半導体膜 3b 多結晶半導体膜 4 フォトレジスト膜 5a ソース領域 6a ドレイン領域 7 ゲート絶縁膜 8 ゲート電極 9 オフセット領域 16 LDD領域 18 補助容量 21 不純物注入領域 25 延伸部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁性基板上に非晶質半導体層を形成し、 少くとも上部にゲート電極が形成される領域を含む上記
    非晶質半導体層の一部の領域を遮蔽した状態でイオンド
    ーピングを行って、不純物注入領域を形成し、 上記遮蔽を解除した状態でのレーザ照射または加熱によ
    って、上記非晶質半導体層の結晶化を行うと同時に、上
    記不純物注入領域の活性化を行ってドレイン領域とソー
    ス領域とを形成することを含む薄膜トランジスタの製造
    方法において、 上記遮蔽する領域が、上部に形成するゲート電極の幅よ
    りも大きいことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方
    法。
  2. 【請求項2】上記非晶質半導体層の結晶化及び上記不純
    物注入領域の活性化を行った後、上部に形成したゲート
    電極を遮蔽手段として、上記イオンドーピングよりも低
    濃度で第2のイオンドーピングを行うことを特徴とする
    請求項1記載の薄膜トランジスタの製造方法。
  3. 【請求項3】上記ドレイン領域または上記ソース領域の
    いずれか一方の領域を、該領域から延伸する部分を有す
    るように形成し、この延伸部を同一基板上に形成するキ
    ャパシタの一方の電極とすることを特徴とする請求項1
    または2記載の薄膜トランジスタの製造方法。
  4. 【請求項4】絶縁性基板上に予め定める形状に形成され
    た半導体層の一部に、ドーパントが注入されて形成され
    るドレイン領域及びソース領域と、 上記ドレイン領域と上記ソース領域とに挟まれた半導体
    層の領域の上部に、該領域よりも幅を狭くして形成され
    るゲート電極と、 上記ゲート電極の下部に位置する半導体層の領域の両側
    に、上記ドーパントを含まない領域とを備え、 上記ドレイン領域または上記ソース領域のいずれか一方
    の領域が延伸部を有するとともに、該延伸部が同一基板
    上に形成されるキャパシタの一方の電極として設けられ
    ていることを特徴とする薄膜トランジスタ。
  5. 【請求項5】絶縁性基板上に予め定める形状に形成され
    た半導体層の一部に、ドーパントが注入されて形成され
    るドレイン領域及びソース領域と、 上記ドレイン領域と上記ソース領域とに挟まれた半導体
    層の領域の上部に、該領域よりも幅を狭くして形成され
    るゲート電極と、 上記ゲート電極の下部に位置する半導体層の領域の両側
    に、上記ドレイン領域及び上記ソース領域のドーパント
    濃度よりも低濃度のドーパント濃度を有する領域とを備
    え、 上記ドレイン領域または上記ソース領域のいずれか一方
    の領域が延伸部を有するとともに、該延伸部が同一基板
    上に形成されるキャパシタの一方の電極として設けられ
    ていることを特徴とする薄膜トランジスタ。
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