JPH10154813A - Manufacture of thin film transistor and liquid crystal display device - Google Patents

Manufacture of thin film transistor and liquid crystal display device

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JPH10154813A
JPH10154813A JP31060996A JP31060996A JPH10154813A JP H10154813 A JPH10154813 A JP H10154813A JP 31060996 A JP31060996 A JP 31060996A JP 31060996 A JP31060996 A JP 31060996A JP H10154813 A JPH10154813 A JP H10154813A
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JP
Japan
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thin film
film transistor
region
heat treatment
liquid crystal
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Application number
JP31060996A
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Japanese (ja)
Inventor
Ayako Yamaguchi
彩子 山口
Yukiharu Uraoka
行治 浦岡
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form an LDD region and a diffusion layer region in a self-aligned manner without increasing the number of processes, by a method wherein, in a heat treatment process, an LDD region is formed between the source region and the channel region of a silicon thin film and between the source region and a drain region. SOLUTION: Implanted impurities are activated in a heat treatment process, and as the diffusion speed of P-ion molecule, having small molecular weight, is higher than the diffusion speed of As ions with large molecular weight. P-ion molecule only is diffused into the channel, and an LDD region 13b and an As-ion diffusion region 13c are formed by P-ions. Accordingly, an LDD region 13b is formed between the source region and the channel region of the diffusion region 13 and between the drain region and the channel region of the diffusion region 13c. As a result, a region having different density can be formed in a silicon thin film, and an LDD region and a diffusion layer region can be formed in a self-aligned manner without increasing the number of processes.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に用
いる低濃度不純物注入領域(Lightly Doped Drain、以
下「LDD」という。)を有する薄膜トランジスタの製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor having a lightly doped drain (LDD) used in a liquid crystal display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】OFF電流特性の良いトランジスタを製
造するために、従来からLDD構造が採用されている。
LDD構造とは、拡散層の周辺に低濃度の領域を設け
て、濃度の勾配を緩くして、ソース、ドレインの電圧を
緩和させる構造である。
2. Description of the Related Art In order to manufacture a transistor having a good OFF current characteristic, an LDD structure has conventionally been adopted.
The LDD structure is a structure in which a low-concentration region is provided around a diffusion layer to reduce the concentration gradient and relax the source and drain voltages.

【0003】以下、従来のLDD構造の一例について、
図面を用いて説明する。図5の(a)〜(f)は、従来
のLDD構造を有する薄膜トランジスタの一例の断面図
を製造工程順に示している。
Hereinafter, an example of a conventional LDD structure will be described.
This will be described with reference to the drawings. 5A to 5F show cross-sectional views of an example of a conventional thin film transistor having an LDD structure in the order of manufacturing steps.

【0004】まず図5(a)に示したように、ガラス基
板10上にSiO2からなるコート層11を介して非結
晶シリコン薄膜12を形成する。非結晶シリコン薄膜1
2はプラズマCVD法により形成する。次に図5
(a)、(b)に示したように、非結晶シリコン薄膜1
2にエキシマレーザー光を矢印28方向に照射して、非
結晶シリコン薄膜12を溶融、結晶化させることにより
多結晶シリコン薄膜13を形成する。
First, as shown in FIG. 5A, an amorphous silicon thin film 12 is formed on a glass substrate 10 via a coating layer 11 made of SiO 2 . Amorphous silicon thin film 1
2 is formed by a plasma CVD method. Next, FIG.
As shown in (a) and (b), the amorphous silicon thin film 1
2 is irradiated with an excimer laser beam in the direction of arrow 28 to melt and crystallize the amorphous silicon thin film 12, thereby forming a polycrystalline silicon thin film 13.

【0005】次に図5(c)に示したように、前記多結
晶シリコン薄膜13を島状に加工し、酸化シリコン薄膜
からなるゲート絶縁膜14を形成する。さらに前記ゲー
ト絶縁膜14上にゲート電極15を形成する。
Next, as shown in FIG. 5C, the polycrystalline silicon thin film 13 is processed into an island shape, and a gate insulating film 14 made of a silicon oxide thin film is formed. Further, a gate electrode 15 is formed on the gate insulating film 14.

【0006】ゲート電極15の形成後は、図5(c)〜
(d)に示したように、ゲート電極15をマスクとして
イオン注入法にて矢印28方向に第一の不純物注入を行
い、LDD領域13bを形成する。第一の不純物注入は
燐(P)イオンを、加速電圧80kV、ドーズ量1×10
13cm-2にてて注入する。第一の不純物注入後、図5
(d)に示したようにフォトレジスト16にてLDD領
域のマスクを形成した後、第二の不純物注入を行い高濃
度不純物注入領域(以下「拡散層領域」という。)13
cを形成する。第二の不純物注入は燐(P)イオンを、加
速電圧80kV、ドーズ量1×1015cm-2にて注入す
る。
After the formation of the gate electrode 15, FIGS.
As shown in (d), the first impurity implantation is performed in the direction of arrow 28 by ion implantation using the gate electrode 15 as a mask to form the LDD region 13b. In the first impurity implantation, phosphorus (P) ions are implanted at an acceleration voltage of 80 kV and a dose of 1 × 10 4.
Inject at 13 cm -2 . After the first impurity implantation, FIG.
As shown in (d), after forming an LDD region mask with the photoresist 16, a second impurity implantation is performed, and a high-concentration impurity implantation region (hereinafter referred to as “diffusion layer region”) 13.
Form c. In the second impurity implantation, phosphorus (P) ions are implanted at an acceleration voltage of 80 kV and a dose of 1 × 10 15 cm −2 .

【0007】第二の不純物注入後、フォトレジスト16
を除去し、注入した不純物の活性化処理を行う。次に図
5(e)に示したように酸化シリコンからなる層間絶縁
膜17を形成する。最後に、図5(f)に示したよう
に、ソースおよびドレイン領域上にコンタクトホールを
開口し、ソース電極18およびドレイン電極19を形成
して薄膜トランジスタが完成する。
After the second impurity implantation, the photoresist 16
Is removed, and the implanted impurity is activated. Next, as shown in FIG. 5E, an interlayer insulating film 17 made of silicon oxide is formed. Finally, as shown in FIG. 5F, a contact hole is opened on the source and drain regions, and a source electrode 18 and a drain electrode 19 are formed to complete a thin film transistor.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来の薄膜トランジスタの製造方法では、LDD
構造を作製するためには高濃度および低濃度の二度のド
ーピング工程が必要であった。さらにマスクを形成する
ために別途フォト工程が必要であった。このため、LD
D構造を用いない薄膜トランジスタと比較して、工程数
が増加し製造プロセスが複雑になるという問題があっ
た。
However, in the conventional method of manufacturing a thin film transistor as described above, the LDD
Fabrication of the structure required two high and low doping steps. Further, a separate photo step was required to form a mask. For this reason, LD
As compared with a thin film transistor not using a D structure, there is a problem that the number of steps increases and the manufacturing process becomes complicated.

【0009】また、このように工程数が増加し製造プロ
セス複雑になれば、LDD構造を用いた薄膜トランジス
タを、液晶表示装置等に用いるアクティブマトリックス
アレイに応用するのが困難になるという問題もあった。
If the number of steps increases and the manufacturing process becomes complicated, it becomes difficult to apply a thin film transistor having an LDD structure to an active matrix array used in a liquid crystal display device or the like. .

【0010】本発明は、前記のような問題を解消し、工
程数を増加させることなく、自己整合的にLDD領域お
よび拡散層領域を形成できる薄膜トランジスタの製造方
法、並びにこの製造方法を用いた液晶表示装置用アクテ
ィブマトリックスアレイおよび液晶表示装置を提供する
ことを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems and provides a method of manufacturing a thin film transistor capable of forming an LDD region and a diffusion layer region in a self-aligned manner without increasing the number of steps, and a liquid crystal using the method. It is an object to provide an active matrix array for a display device and a liquid crystal display device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、非結晶の
シリコン薄膜をガラス基板上に堆積するシリコン薄膜の
堆積工程と、前記非結晶のシリコン薄膜をレーザーによ
り結晶化させる結晶化工程と、前記シリコン薄膜上にゲ
ート絶縁膜を堆積するゲート絶縁膜の堆積工程と、前記
ゲート絶縁膜上にゲート電極を堆積、パターニングする
ゲート電極の堆積およびパターニング工程と、前記ゲー
ト絶縁膜と前記ゲート電極を通して2種類の異なる不純
物を前記シリコン薄膜に注入する不純物注入工程と、前
記不純物の注入後前記シリコン薄膜を熱処理する熱処理
工程とを備え、前記熱処理工程において前記シリコン薄
膜のソース領域とチャネル領域との間およびドレイン領
域とチャネル領域との間に、LDD領域を形成すること
を特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention comprises the steps of: depositing an amorphous silicon thin film on a glass substrate; A crystallization step of crystallizing the thin film with a laser, a step of depositing a gate insulating film on the silicon thin film, and a step of depositing and patterning a gate electrode on the gate insulating film. A step of implanting two different impurities into the silicon thin film through the gate insulating film and the gate electrode, and a heat treatment step of heat-treating the silicon thin film after the implantation of the impurities. Between the source region and the channel region and between the drain region and the channel region of the silicon thin film Between, and forming an LDD region.

【0012】前記薄膜トランジスタの製造方法において
は、前記結晶化を前記結晶化工程で行うことに代えて、
前記熱処理工程において、前記結晶化を熱処理と兼ねて
行うことが好ましい。
In the method of manufacturing a thin film transistor, instead of performing the crystallization in the crystallization step,
In the heat treatment step, the crystallization is preferably performed also as a heat treatment.

【0013】また、前記薄膜トランジスタの製造方法に
おいては、前記不純物注入にイオンドーピング法を用い
ることが好ましい。
In the method of manufacturing a thin film transistor, it is preferable to use an ion doping method for the impurity implantation.

【0014】また、前記薄膜トランジスタの製造方法に
おいては、前記2種類の異なる不純物として燐(P)およ
び砒素(As)を用いることが好ましい。
In the method of manufacturing a thin film transistor, it is preferable to use phosphorus (P) and arsenic (As) as the two different impurities.

【0015】また、前記薄膜トランジスタの製造方法に
おいては、前記熱処理にアルゴンあるいはエキシマレー
ザーを用いてレーザーアニールにより行うことが好まし
い。
In the method of manufacturing a thin film transistor, the heat treatment is preferably performed by laser annealing using argon or excimer laser.

【0016】また、前記薄膜トランジスタの製造方法に
おいては、前記熱処理をガラス基板の裏面よりレーザー
アニールを行うことが好ましい。
In the method of manufacturing a thin film transistor, it is preferable that the heat treatment is performed by laser annealing from the back surface of the glass substrate.

【0017】前記のような薄膜トランジスタの製造方法
によれば、前記熱処理工程における外部からの熱処理に
よりシリコン薄膜中の異なる原子は、拡散速度が異なる
ことになる。すなわち、分子量の大きいものは分子量の
小さいものより拡散速度が遅い。このため、シリコン薄
膜中に濃度の異なる領域を形成することができ、工程数
を増加させることなく、自己整合的にLDD領域および
拡散層領域を形成することができる。
According to the method of manufacturing a thin film transistor as described above, different atoms in the silicon thin film have different diffusion rates due to external heat treatment in the heat treatment step. That is, a substance having a large molecular weight has a lower diffusion rate than a substance having a small molecular weight. Therefore, regions having different concentrations can be formed in the silicon thin film, and the LDD region and the diffusion layer region can be formed in a self-aligned manner without increasing the number of steps.

【0018】次に、本発明の液晶表示装置用アクティブ
マトリックスアレイは、薄膜トランジスタを備えた液晶
表示装置用アクティブマトリックスアレイであって、前
記薄膜トランジスタのうち少なくとも画素電極を駆動す
る薄膜トランジスタが、非結晶のシリコン薄膜をガラス
基板上に堆積するシリコン薄膜の堆積工程と、前記非結
晶のシリコン薄膜をレーザーにより結晶化させる結晶化
工程と、前記シリコン薄膜上にゲート絶縁膜を堆積する
ゲート絶縁膜の堆積工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲー
ト電極を堆積、パターニングするゲート電極の堆積およ
びパターニング工程と、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート
電極を通して2種類の異なる不純物を前記シリコン薄膜
に注入する不純物注入工程と、前記不純物の注入後前記
シリコン薄膜を熱処理する熱処理工程とを備え、前記熱
処理工程において前記シリコン薄膜のソース領域とチャ
ネル領域との間およびドレイン領域とチャネル領域との
間に、LDD領域を形成する薄膜トランジスタの製造方
法により形成されたLDD構造を有する薄膜トランジス
タであることを特徴とする。
Next, an active matrix array for a liquid crystal display device according to the present invention is an active matrix array for a liquid crystal display device having thin film transistors, wherein at least one of the thin film transistors for driving a pixel electrode is made of amorphous silicon. A silicon thin film deposition step of depositing a thin film on a glass substrate, a crystallization step of crystallizing the amorphous silicon thin film with a laser, and a gate insulation film deposition step of depositing a gate insulation film on the silicon thin film. Depositing and patterning a gate electrode on the gate insulating film, patterning a gate electrode for patterning; implanting two different impurities into the silicon thin film through the gate insulating film and the gate electrode; After the impurity implantation, the silicon thin film is heated. An LDD structure formed by a method of manufacturing a thin film transistor for forming an LDD region between a source region and a channel region and between a drain region and a channel region of the silicon thin film in the heat treatment process. A thin film transistor having:

【0019】前記液晶表示装置用アクティブマトリック
スアレイにおいては、前記結晶化を前記結晶化工程で行
うことに代えて、前記熱処理工程において、前記結晶化
を熱処理と兼ねて行う薄膜トランジスタの製造方法によ
り、前記LDD構造を有する薄膜トランジスタが形成さ
れていることが好ましい。
In the active matrix array for a liquid crystal display device, according to the method of manufacturing a thin film transistor, wherein the crystallization is performed also in the heat treatment step instead of performing the crystallization in the crystallization step, It is preferable that a thin film transistor having an LDD structure be formed.

【0020】また、前記液晶表示装置用アクティブマト
リックスアレイにおいては、前記不純物注入にイオンド
ーピング法を用いる薄膜トランジスタの製造方法によ
り、前記LDD構造を有する薄膜トランジスタが形成さ
れていることが好ましい。
In the active matrix array for a liquid crystal display device, it is preferable that the thin film transistor having the LDD structure is formed by a method of manufacturing a thin film transistor using the ion doping method for the impurity implantation.

【0021】また、前記液晶表示装置用アクティブマト
リックスアレイにおいては、前記2種類の異なる不純物
として燐(P)および砒素(As)を用いた薄膜トランジス
タの製造方法により、前記LDD構造を有する薄膜トラ
ンジスタが形成されていることが好ましい。
In the active matrix array for a liquid crystal display device, the thin film transistor having the LDD structure is formed by a method of manufacturing a thin film transistor using phosphorus (P) and arsenic (As) as the two different impurities. Is preferred.

【0022】また、前記液晶表示装置用アクティブマト
リックスアレイにおいては、前記熱処理にアルゴンまた
はエキシマレーザーを用いてレーザーアニールを行う薄
膜トランジスタの製造方法により、前記LDD構造を有
する薄膜トランジスタが形成されていることが好まし
い。
Further, in the active matrix array for a liquid crystal display device, it is preferable that the thin film transistor having the LDD structure is formed by a method of manufacturing a thin film transistor in which laser annealing is performed using argon or excimer laser for the heat treatment. .

【0023】また、前記液晶表示装置用アクティブマト
リックスアレイにおいては、前記熱処理をガラス基板の
裏面よりレーザーアニールにより行う薄膜トランジスタ
の製造方法により、前記LDD構造を有する薄膜トラン
ジスタが形成されていることが好ましい。
In the active matrix array for a liquid crystal display device, it is preferable that the thin film transistor having the LDD structure is formed by a method of manufacturing a thin film transistor in which the heat treatment is performed by laser annealing from the back surface of a glass substrate.

【0024】次に、本発明の液晶表示装置は、薄膜トラ
ンジスタを備えたアクティブマトリックスアレイ基板
と、前記アクティブマトリックスアレイ基板に対向する
対向基板とを備えた液晶表示装置であって、前記薄膜ト
ランジスタのうち少なくとも画素電極を駆動する薄膜ト
ランジスタが、非結晶のシリコン薄膜をガラス基板上に
堆積するシリコン薄膜の堆積工程と、前記非結晶のシリ
コン薄膜をレーザーにより結晶化させる結晶化工程と、
前記シリコン薄膜上にゲート絶縁膜を堆積するゲート絶
縁膜の堆積工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を
堆積、パターニングするゲート電極の堆積およびパター
ニング工程と、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極を通
して2種類の異なる不純物を前記シリコン薄膜に注入す
る不純物注入工程と、前記不純物の注入後前記シリコン
薄膜を熱処理する熱処理工程とを備え、前記熱処理工程
において前記シリコン薄膜のソース領域とチャネル領域
との間およびドレイン領域とチャネル領域との間に、L
DD領域を形成する薄膜トランジスタの製造方法により
形成されたLDD領域を有する薄膜トランジスタである
ことを特徴とする。
Next, a liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device comprising an active matrix array substrate provided with a thin film transistor, and a counter substrate facing the active matrix array substrate, wherein at least one of the thin film transistors is provided. A thin film transistor for driving a pixel electrode, a deposition step of a silicon thin film for depositing an amorphous silicon thin film on a glass substrate, and a crystallization step of crystallizing the amorphous silicon thin film by a laser,
A gate insulating film depositing step of depositing a gate insulating film on the silicon thin film, a gate electrode depositing and patterning step of depositing and patterning a gate electrode on the gate insulating film, and passing through the gate insulating film and the gate electrode. An impurity implantation step of implanting two types of different impurities into the silicon thin film; and a heat treatment step of heat-treating the silicon thin film after the implantation of the impurity, wherein the heat treatment step includes a step between the source region and the channel region of the silicon thin film. And L between the drain region and the channel region.
The thin film transistor has an LDD region formed by a method for manufacturing a thin film transistor that forms a DD region.

【0025】前記液晶表示装置においては、前記対向基
板上に、カラーフィルター層と、ブラックマトリックス
と、前記カラーフィルター層および前記ブラックマトリ
ックス上に形成されたITO薄膜からなる透明導電層と
を備えたことが好ましい。
In the liquid crystal display device, a color filter layer, a black matrix, and a transparent conductive layer made of an ITO thin film formed on the color filter layer and the black matrix are provided on the counter substrate. Is preferred.

【0026】また前記液晶表示装置においては、前記結
晶化を前記結晶化工程で行うことに代えて、前記熱処理
工程において、前記結晶化を熱処理と兼ねて行う薄膜ト
ランジスタの製造方法により、前記LDD領域を有する
薄膜トランジスタが形成されていることが好ましい。
In the liquid crystal display device, instead of performing the crystallization in the crystallization step, in the heat treatment step, the LDD region is formed by a method of manufacturing a thin film transistor in which the crystallization also serves as a heat treatment. Is preferably formed.

【0027】また前記液晶表示装置においては、前記不
純物注入にイオンドーピング法を用いる薄膜トランジス
タの製造方法により、前記LDD領域を有する薄膜トラ
ンジスタが形成されていることが好ましい。
In the liquid crystal display device, it is preferable that the thin film transistor having the LDD region is formed by a method of manufacturing a thin film transistor using the ion doping method for the impurity implantation.

【0028】また前記液晶表示装置においては、前記2
種類の異なる不純物として燐(P)および砒素(As)を用
いた薄膜トランジスタの製造方法により、前記LDD領
域を有する薄膜トランジスタが形成されていることが好
ましい。
Further, in the liquid crystal display device,
It is preferable that the thin film transistor having the LDD region is formed by a method of manufacturing a thin film transistor using phosphorus (P) and arsenic (As) as different kinds of impurities.

【0029】また前記液晶表示装置においては、前記熱
処理にアルゴンまたはエキシマレーザーを用いてレーザ
ーアニールを行う薄膜トランジスタの製造方法により、
前記LDD領域を有する薄膜トランジスタが形成されて
いることが好ましい。
Further, in the liquid crystal display device, a method of manufacturing a thin film transistor in which laser annealing is performed using argon or excimer laser for the heat treatment,
Preferably, a thin film transistor having the LDD region is formed.

【0030】また前記液晶表示装置においては、前記熱
処理をガラス基板の裏面よりレーザーアニールにより行
う薄膜トランジスタの製造方法により、前記LDD領域
を有する薄膜トランジスタが形成されていることが好ま
しい。
In the liquid crystal display device, it is preferable that the thin film transistor having the LDD region is formed by a method of manufacturing a thin film transistor in which the heat treatment is performed by laser annealing from the back surface of the glass substrate.

【0031】前記のような液晶表示装置用アクティブマ
トリックスアレイまたは液晶表示装置によれば、LDD
領域の全範囲がゲート電極下に形成されているので、動
作中に発生するホットキャリアの注入に対し、ゲートの
制御が可能となるため、信頼性が向上する。すなわち、
ホットキャリアが注入されても、LDD領域はゲート電
極の下側にすべて含まれているため、ゲートに加わる電
圧によるクーロン力によってホットキャリアを再び放出
(デトラップ)させることができる。
According to the active matrix array for a liquid crystal display device or the liquid crystal display device as described above, the LDD
Since the entire region is formed under the gate electrode, the gate can be controlled with respect to injection of hot carriers generated during operation, so that reliability is improved. That is,
Even if hot carriers are injected, since the LDD region is entirely contained below the gate electrode, the hot carriers can be released (detrapped) again by the Coulomb force due to the voltage applied to the gate.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図1から図4を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0033】(実施の形態1)図1の(a)〜(f)
は、実施形態1に係る薄膜トランジスタの断面図を製造
工程順に示したものである。
(Embodiment 1) FIGS. 1 (a) to 1 (f)
1 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to Embodiment 1 shown in the order of manufacturing steps.

【0034】図1(a)は、非結晶シリコン薄膜の堆積
工程を示したものである。図1(a)に示すように、ガ
ラス基板10上にSiO2からなるコート層11を介し
て非結晶シリコン薄膜12を形成する。非結晶シリコン
薄膜12は膜厚85nmで、プラズマCVD法で形成す
る。
FIG. 1A shows a step of depositing an amorphous silicon thin film. As shown in FIG. 1A, an amorphous silicon thin film 12 is formed on a glass substrate 10 via a coating layer 11 made of SiO 2 . The amorphous silicon thin film 12 has a thickness of 85 nm and is formed by a plasma CVD method.

【0035】図1(b)は、非結晶シリコン薄膜12の
結晶化工程を示したものである。この結晶化工程におい
て、多結晶シリコン薄膜13を形成する。多結晶シリコ
ン薄膜13の形成は、まず非結晶シリコン薄膜12を窒
素中にて450℃、90分の熱処理を行い膜中の水素濃
度を低減させる。その後、エキシマレーザー光を矢印2
8方向に照射して非結晶シリコン薄膜12を溶融、結晶
化させて形成した。エキシマレーザーの光源としては波
長308nmのXeClエキシマレーザーを用い、エネ
ルギー密度は350mJ/cm2とした。次に、形成さ
れた多結晶シリコン薄膜13を薄膜トランジスタの形状
に加工する。
FIG. 1B shows a crystallization step of the amorphous silicon thin film 12. In this crystallization step, a polycrystalline silicon thin film 13 is formed. In forming the polycrystalline silicon thin film 13, first, the amorphous silicon thin film 12 is subjected to a heat treatment at 450 ° C. for 90 minutes in nitrogen to reduce the hydrogen concentration in the film. After that, excimer laser light
Irradiation was performed in eight directions to melt and crystallize the amorphous silicon thin film 12. A XeCl excimer laser having a wavelength of 308 nm was used as a light source for the excimer laser, and the energy density was 350 mJ / cm 2 . Next, the formed polycrystalline silicon thin film 13 is processed into a thin film transistor shape.

【0036】図1(c)は、ゲート絶縁膜の堆積工程、
ゲート電極の堆積およびパターニング工程を経た状態を
示している。ゲート絶縁膜14は酸化シリコン薄膜から
成り、プラズマCVD法を用いて形成する。本実施形態
1のものは、膜厚は100nmとした。ゲート絶縁膜1
4を形成後、ゲート電極の堆積およびパターニング工程
においてゲート電極15を形成する。
FIG. 1C shows a step of depositing a gate insulating film,
This shows a state after a gate electrode deposition and patterning process. The gate insulating film 14 is made of a silicon oxide thin film and is formed by using a plasma CVD method. In the first embodiment, the film thickness is 100 nm. Gate insulating film 1
After forming 4, a gate electrode 15 is formed in a gate electrode deposition and patterning process.

【0037】図1(c)に示した状態から、不純物注入
工程へと移る。図1(d)は、不純物注入工程と熱処理
工程を経た状態を示している。不純物注入工程におい
て、燐(P)イオン、砒素(As)イオンを図1(c)に示
した矢印28方向に連続注入する。このときソースおよ
びドレイン領域の多結晶シリコン薄膜13中の燐濃度、
砒素濃度が最大となるような加速電圧にて注入する。本
実施形態1では、Pイオン、Asイオンの加速電圧を9
0kV、注入量を1×1015cm-2とした。不純物注入
工程後に熱処理工程へ移る。熱処理工程では、エキシマ
レーザー光を図3(d)の矢印28方向に照射して熱処
理を行う。エキシマレーザーのエネルギー密度は400
mJ/cm2とした。
From the state shown in FIG. 1C, the process shifts to an impurity implantation step. FIG. 1D shows a state after an impurity implantation step and a heat treatment step. In the impurity implantation step, phosphorus (P) ions and arsenic (As) ions are continuously implanted in the direction of arrow 28 shown in FIG. At this time, the phosphorus concentration in the polycrystalline silicon thin film 13 in the source and drain regions,
The arsenic concentration is implanted at an acceleration voltage that maximizes the arsenic concentration. In the first embodiment, the acceleration voltage of P ions and As ions is set to 9
0 kV and the injection amount was 1 × 10 15 cm −2 . After the impurity implantation step, the process proceeds to a heat treatment step. In the heat treatment step, heat treatment is performed by irradiating an excimer laser beam in the direction of arrow 28 in FIG. Excimer laser energy density is 400
mJ / cm 2 .

【0038】この熱処理工程では、注入した不純物は活
性化し、さらに分子量の小さいPイオンの分子の拡散速
度が分子量の大きいAsイオンの拡散速度よりも速いた
め、Pイオンの分子のみチャネル内部に拡散していく。
このことにより、PイオンによるLDD領域13bとA
sイオンによる拡散層領域13cとが形成される。
In this heat treatment step, the implanted impurities are activated, and the diffusion rate of P ions having a small molecular weight is higher than that of As ions having a large molecular weight. Therefore, only P ion molecules diffuse into the channel. To go.
As a result, the LDD regions 13b and A
A diffusion layer region 13c is formed by s ions.

【0039】次に、図1(e)に示した酸化シリコンか
らなる層間絶縁膜17を形成する。さらに、図1(f)
に示したようにコンタクトホールを開口し、Alからな
るソース電極18およびドレイン電極19を形成して薄
膜トランジスタが完成する。
Next, an interlayer insulating film 17 made of silicon oxide shown in FIG. 1E is formed. Further, FIG.
As shown in (1), a contact hole is opened and a source electrode 18 and a drain electrode 19 made of Al are formed to complete a thin film transistor.

【0040】本薄膜トランジスタは、図1(f)に示す
ように、拡散層領域13cのソース領域とチャネル領域
13aの間、および拡散層領域13cのドレイン領域と
チャネル領域13aの間に、LDD領域13bが形成さ
れていることになる。
As shown in FIG. 1F, the thin film transistor has an LDD region 13b between the source region and the channel region 13a of the diffusion layer region 13c and between the drain region and the channel region 13a of the diffusion layer region 13c. Is formed.

【0041】なお、本実施例ではPイオン、Asイオン
を連続注入したが、あらかじめ2種類の不純物をシリコ
ン薄膜中に混合した後、注入する方法としてもよい。
In this embodiment, P ions and As ions are continuously implanted. However, a method may be used in which two types of impurities are mixed in advance in a silicon thin film and then implanted.

【0042】また、本実施形態1では熱処理工程におい
ては、エキシマレーザーによる熱処理を基板表面より行
ったが、基板裏面より行ってもよい。
In the first embodiment, in the heat treatment step, the heat treatment by the excimer laser is performed from the front surface of the substrate, but may be performed from the back surface of the substrate.

【0043】(実施の形態2)図2の(a)〜(e)
は、実施形態2に係る薄膜トランジスタの断面図を製造
工程順に示したものである。
(Embodiment 2) FIGS. 2 (a) to 2 (e)
1 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to Embodiment 2 shown in the order of manufacturing steps.

【0044】図2(a)は、非結晶シリコン薄膜の堆積
工程を示したものである。本図に示すように、ガラス基
板10上にSiO2からなるコート層11を介して非結
晶シリコン薄膜12を形成する。非結晶シリコン薄膜1
2は膜厚85nmで、プラズマCVD法で形成する。非
結晶シリコン薄膜12は、窒素中にて450℃、90分
の熱処理を行い膜中の水素濃度を低減させた後、薄膜ト
ランジスタの形状に加工する。本実施形態2の非結晶シ
リコン薄膜の堆積工程は、実施形態1と同じである。
FIG. 2A shows a step of depositing an amorphous silicon thin film. As shown in this figure, an amorphous silicon thin film 12 is formed on a glass substrate 10 via a coating layer 11 made of SiO 2 . Amorphous silicon thin film 1
Reference numeral 2 has a thickness of 85 nm and is formed by a plasma CVD method. The amorphous silicon thin film 12 is heat-treated at 450 ° C. for 90 minutes in nitrogen to reduce the hydrogen concentration in the film, and then processed into a thin film transistor shape. The deposition process of the amorphous silicon thin film of the second embodiment is the same as that of the first embodiment.

【0045】図2(b)は、ゲート絶縁膜の堆積工程、
ゲート電極の堆積およびパターニング工程を経た状態を
示している。ゲート絶縁膜14は酸化シリコン薄膜から
成り、プラズマCVD法を用いて形成する。本実施形態
2のものは、膜厚は100nmとした。ゲート絶縁膜1
4を形成後、ゲート電極の堆積およびパターニング工程
においてゲート電極15を形成する。本実施形態2のゲ
ート絶縁膜の堆積工程、ゲート電極の堆積およびパター
ニング工程は実施形態1と同じである。
FIG. 2B shows a step of depositing a gate insulating film,
This shows a state after a gate electrode deposition and patterning process. The gate insulating film 14 is made of a silicon oxide thin film and is formed by using a plasma CVD method. In the second embodiment, the film thickness is 100 nm. Gate insulating film 1
After forming 4, a gate electrode 15 is formed in a gate electrode deposition and patterning process. The steps of depositing the gate insulating film, depositing and patterning the gate electrode of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.

【0046】実施形態1では、非結晶シリコン薄膜の結
晶化工程を経て、ゲート絶縁膜の堆積工程、ゲート電極
の堆積およびパターニング工程へ移っている。本実施形
態2では、結晶化工程を省き非結晶シリコン薄膜の堆積
工程から直接ゲート絶縁膜の堆積工程、ゲート電極の堆
積およびパターニング工程へ移るところが実施形態1と
異なる。
In the first embodiment, the process proceeds to the step of depositing the gate insulating film, the step of depositing the gate electrode, and the step of patterning through the crystallization step of the amorphous silicon thin film. The second embodiment is different from the first embodiment in that the crystallization step is omitted, and the process shifts directly from the step of depositing the amorphous silicon thin film to the step of depositing the gate insulating film, and the step of depositing and patterning the gate electrode.

【0047】次に、図2(b)の状態から不純物注入工
程へと移る。図2(c)は、不純物注入工程と熱処理工
程を経た状態を示している。不純物注入工程において、
Pイオン、Asイオンを図2(b)に示した矢印28方
向に連続注入する。このときソースおよびドレイン領域
の多結晶シリコン薄膜13中の燐濃度、砒素濃度が最大
となるような加速電圧にて注入する。本実施形態2で
は、燐イオン、砒素イオンの加速電圧を90kV、注入
量を1×1015cm-2とした。不純物注入工程後に熱処
理工程へ移る。熱処理工程では、図2(c)の矢印29
方向に基板裏面よりエキシマレーザーによる熱処理を行
う。エネルギー密度は400mJ/cm2とした。
Next, the process moves from the state shown in FIG. 2B to the impurity implantation step. FIG. 2C shows a state after an impurity implantation step and a heat treatment step. In the impurity implantation step,
P ions and As ions are continuously implanted in the direction of arrow 28 shown in FIG. At this time, implantation is performed at an acceleration voltage that maximizes the phosphorus concentration and the arsenic concentration in the polycrystalline silicon thin film 13 in the source and drain regions. In the second embodiment, the accelerating voltage of phosphorus ions and arsenic ions is 90 kV, and the implantation amount is 1 × 10 15 cm −2 . After the impurity implantation step, the process proceeds to a heat treatment step. In the heat treatment step, the arrow 29 in FIG.
In the direction, heat treatment with an excimer laser is performed from the back surface of the substrate. The energy density was 400 mJ / cm 2 .

【0048】この熱処理工程で、注入した不純物の活性
化を行い、あわせてチャネル領域13aの非結晶シリコ
ン薄膜部分を溶融、結晶化させる。実施形態1と同様
に、Pイオンの分子の拡散速度がAsイオンの拡散速度
よりも速いためPイオンの分子のみチャネル内部に拡散
していく。このことにより、PイオンによるLDD領域
13bとAsイオンによる拡散層領域13cが形成され
る。
In this heat treatment step, the implanted impurities are activated, and the amorphous silicon thin film portion of the channel region 13a is melted and crystallized. As in the first embodiment, since the diffusion rate of P ion molecules is faster than that of As ions, only P ion molecules diffuse into the channel. Thus, an LDD region 13b made of P ions and a diffusion layer region 13c made of As ions are formed.

【0049】本実施形態2では、不純物注入工程と熱処
理工程によるLDD領域および拡散層領域の形成方法は
実施形態1と同じであるが、実施形態2では、熱処理工
程において非結晶シリコン薄膜部分を溶融、結晶化を兼
ねて行うところが、実施形態1と異なっている。
In the second embodiment, the method of forming the LDD region and the diffusion layer region by the impurity implantation step and the heat treatment step is the same as that of the first embodiment. However, in the second embodiment, the amorphous silicon thin film portion is melted in the heat treatment step. This is different from the first embodiment in that the crystallization is also performed.

【0050】図2(d)、(e)で示した工程は、実施
形態1と同じである。すなわち、図2(d)に示したよ
うに酸化シリコンからなる層間絶縁膜17を形成し、図
2(e)に示したようにコンタクトホールを開口し、A
lからなるソース電極18およびドレイン電極19を形
成して薄膜トランジスタが完成する。
The steps shown in FIGS. 2D and 2E are the same as in the first embodiment. That is, as shown in FIG. 2D, an interlayer insulating film 17 made of silicon oxide is formed, and a contact hole is opened as shown in FIG.
Then, a source electrode 18 and a drain electrode 19 made of 1 are formed to complete a thin film transistor.

【0051】なお、実施形態2ではPイオン、Asイオ
ンを連続注入したが、あらかじめ2種類の不純物をシリ
コン薄膜に混合した後、注入する方法としてもよい。
In the second embodiment, P ions and As ions are continuously implanted. However, a method in which two kinds of impurities are mixed in advance in a silicon thin film and then implanted may be used.

【0052】(実施の形態3)実施形態3は、LDD構
造を用いた薄膜トランジスタを、液晶表示装置用アクテ
ィブマトリックスアレイに応用したものである。
Embodiment 3 In Embodiment 3, a thin film transistor having an LDD structure is applied to an active matrix array for a liquid crystal display device.

【0053】図3の(a)〜(d)は、実施形態3に係
る液晶表示装置用アクティブマトリックスアレイの断面
図を製造工程順に示したものである。
FIGS. 3A to 3D show sectional views of the active matrix array for a liquid crystal display device according to the third embodiment in the order of manufacturing steps.

【0054】図3(a)は、非結晶シリコン薄膜の堆積
工程、結晶化工程、ゲート絶縁膜の堆積工程を経た状態
を示している。また、後に説明するpチャネル薄膜トラ
ンジスタ部30については、さらにゲート電極の堆積お
よびパターニング工程を経た後の不純物注入工程を示し
ている。以下、工程順に説明する。
FIG. 3A shows a state after a deposition step of an amorphous silicon thin film, a crystallization step, and a deposition step of a gate insulating film. In addition, the p-channel thin film transistor section 30 described later shows an impurity implantation step after a gate electrode deposition and patterning step. Hereinafter, description will be made in the order of steps.

【0055】まず、非結晶シリコン薄膜の堆積工程にお
いて、ガラス基板10上にSiO2からなるコート層1
1を介して非結晶シリコン薄膜(図示せず)を形成す
る。非結晶シリコン薄膜は膜厚50nmで、プラズマC
VD法で形成する。次に結晶化工程において前記非結晶
シリコン薄膜を結晶化させて、多結晶シリコン薄膜13
を形成する。本実施形態3では、多結晶シリコン薄膜1
3の形成には、まず窒素中にて450℃、90分の熱処
理を行い、膜中の水素濃度を低減させた。その後、エネ
ルギー密度350mJ/cm2のエキシマレーザー光を
照射して前記非結晶シリコン薄膜を溶融、結晶化させる
ことにより多結晶シリコン薄膜13を形成した。
First, in the step of depositing an amorphous silicon thin film, a coating layer 1 made of SiO 2 is formed on a glass substrate 10.
1 to form an amorphous silicon thin film (not shown). The amorphous silicon thin film has a thickness of 50 nm, and the plasma C
It is formed by the VD method. Next, in the crystallization step, the amorphous silicon thin film is crystallized to form a polycrystalline silicon thin film 13.
To form In the third embodiment, the polycrystalline silicon thin film 1
In the formation of No. 3, a heat treatment was first performed at 450 ° C. for 90 minutes in nitrogen to reduce the hydrogen concentration in the film. Thereafter, an excimer laser beam having an energy density of 350 mJ / cm 2 was irradiated to melt and crystallize the amorphous silicon thin film, thereby forming a polycrystalline silicon thin film 13.

【0056】次に多結晶シリコン薄膜13を、薄膜トラ
ンジスタの形状に加工した後、ゲート絶縁膜の堆積工程
において、プラズマCVD法を用いてゲート絶縁膜14
を形成する。ゲート絶縁膜14は、酸化シリコン薄膜を
用い、膜厚は100nmとした。
Next, after processing the polycrystalline silicon thin film 13 into the shape of a thin film transistor, in the gate insulating film deposition step, the gate insulating film 14 is formed by plasma CVD.
To form The gate insulating film 14 was made of a silicon oxide thin film and had a thickness of 100 nm.

【0057】ゲート絶縁膜14を形成後、ゲート電極の
堆積およびパターニング工程において、第一の導電型で
あるpチャネル薄膜トランジスタ部30上にゲート電極
15を形成する。このとき第二の導電型であるnチャネ
ル薄膜トランジスタ部31と画素トランジスタ32上は
ゲート電極材料の被覆部14aにより被覆しておく。
After the gate insulating film 14 is formed, in the step of depositing and patterning the gate electrode, the gate electrode 15 is formed on the p-channel thin film transistor portion 30 of the first conductivity type. At this time, the n-channel thin film transistor portion 31 and the pixel transistor 32 of the second conductivity type are covered with the covering portion 14a of the gate electrode material.

【0058】次に、不純物注入工程において、pチャネ
ル薄膜トランジスタ部30上のゲート電極15をマスク
として第一の導電型であるBイオンを図3(a)の矢印
28方向に注入する。Bイオンは水素希釈率95%のB
26ガスをプラズマ分解してイオンを生成し、生成した
イオンの質量分離工程を行うことなく加速させて基板に
注入した。注入は加速電圧を80kV、注入量を2×1
15cm-2とした。この工程により、pチャネル薄膜ト
ランジスタ部30にのみBイオンが注入され、ソースお
よびドレイン領域が形成される。
Next, in the impurity implantation step, B ions of the first conductivity type are implanted in the direction of arrow 28 in FIG. 3A using the gate electrode 15 on the p-channel thin film transistor section 30 as a mask. B ions are 95% hydrogen diluted B
2 H 6 gas was plasma-decomposed to generate ions, and the generated ions were accelerated and injected into the substrate without performing a mass separation step. The injection was performed at an acceleration voltage of 80 kV and an injection amount of 2 × 1.
It was set to 0 15 cm -2 . By this step, B ions are implanted only into the p-channel thin film transistor section 30 to form source and drain regions.

【0059】図3(b)は、nチャネル薄膜トランジス
タ部31と画素駆動用トランジスタ部32における不純
物注入工程を示している。第二の導電型であるnチャネ
ル薄膜トランジスタ部31上にゲート電極15を形成
し、第二の導電型を有するnチャネル薄膜トランジスタ
部31を形成するため、Pイオン、Asイオンを矢印2
8方向に連続注入する。
FIG. 3B shows an impurity implantation step in the n-channel thin film transistor section 31 and the pixel driving transistor section 32. In order to form the gate electrode 15 on the n-channel thin film transistor portion 31 of the second conductivity type and to form the n-channel thin film transistor portion 31 of the second conductivity type, P ions and As ions are moved by arrows 2
Continuous injection in eight directions.

【0060】Pイオン、Asイオンの注入は加速電圧9
0kV、注入量2×1015cm-2とした。不純物注入
後、エネルギー密度400mJ/cm2にてエキシマレ
ーザーによる熱処理を行った。この熱処理で注入した不
純物の活性化が行なわれ、Pイオンの分子の拡散速度が
Asイオンの分子の拡散速度よりも速いため、Pイオン
の分子のみがチャネル内部に拡散していく。これによ
り、PイオンによるLDD領域13bとAsイオンによ
る拡散層領域13cが形成された。
P ions and As ions are implanted at an accelerating voltage of 9
0 kV, and the injection amount was 2 × 10 15 cm −2 . After the impurity implantation, heat treatment was performed with an excimer laser at an energy density of 400 mJ / cm 2 . The impurities implanted by this heat treatment are activated, and the diffusion rate of P ion molecules is faster than the diffusion rate of As ion molecules, so that only P ion molecules diffuse into the channel. Thus, an LDD region 13b made of P ions and a diffusion layer region 13c made of As ions were formed.

【0061】したがって、画素駆動用トランジスタ部3
2には、拡散層領域13cのソース領域とチャネル領域
13aの間、および拡散層領域13cのドレイン領域と
チャネル領域13aの間に、LDD領域13bが形成さ
れていることになる。
Therefore, the pixel driving transistor section 3
2, the LDD region 13b is formed between the source region and the channel region 13a of the diffusion layer region 13c and between the drain region and the channel region 13a of the diffusion layer region 13c.

【0062】次に、図3(d)に示したように酸化シリ
コンからなる膜厚400nmの層間絶縁膜17を形成す
る。層間絶縁膜17形成後、第一および第二の導電型の
薄膜トランジスタのソースおよびドレイン領域上にコン
タクトホールを開口する。コンタクトホール開口後、画
素駆動用の薄膜トランジスタ32に透明導電膜(IT
O)にて画素電極20を形成する。画素電極20を形成
後、Alからなるソース電極18およびドレイン電極1
9を形成して窒化シリコン薄膜からなる保護絶縁膜22
を形成する。保護絶縁膜22形成後、画素電極上の保護
絶縁膜22を選択的に除去すれば薄膜トランジスタアレ
イが完成する。
Next, as shown in FIG. 3D, an interlayer insulating film 17 made of silicon oxide and having a thickness of 400 nm is formed. After the formation of the interlayer insulating film 17, contact holes are opened on the source and drain regions of the first and second conductivity type thin film transistors. After the opening of the contact hole, a transparent conductive film (IT
O) to form the pixel electrode 20. After forming the pixel electrode 20, the source electrode 18 and the drain electrode 1 made of Al are formed.
9 to form a protective insulating film 22 made of a silicon nitride thin film.
To form After forming the protective insulating film 22, the thin film transistor array is completed by selectively removing the protective insulating film 22 on the pixel electrode.

【0063】なお、本実施形態3ではPイオン、Asイ
オンを連続注入したが、あらかじめ2種類の不純物をシ
リコン薄膜に混合した後、注入する方法としてもよい。
In the third embodiment, P ions and As ions are continuously implanted. However, a method in which two kinds of impurities are mixed in advance in a silicon thin film and then implanted may be used.

【0064】また、本実施形態3では画素駆動用薄膜ト
ランジスタにLDD構造を有する場合について説明した
が、駆動回路部のnチャネル薄膜トランジスタの一部に
LDD構造を用いてもよい。この場合は、特に信頼性の
向上に効果がある。
In the third embodiment, the case where the pixel driving thin film transistor has the LDD structure is described. However, the LDD structure may be used as a part of the n-channel thin film transistor in the driving circuit portion. This case is particularly effective for improving reliability.

【0065】(実施の形態4)実施形態4は、本発明の
アクティブマトリックスアレイを用いて液晶表示装置を
製造したものである。この表示装置は、ガラス基板10
上に薄膜トランジスタを形成したアクティブマトリック
スアレイ基板とこのアクティブマトリックスアレイ基板
に対向する対向基板を備えている。この対向基板には、
カラーフィルター層23と、ブラックマトリックス24
と、前記カラーフィルター層23およびブラックマトリ
ックス24上に形成されたITO薄膜からなる透明導電
膜21とが形成されている。アクティブマトリックスア
レイ基板と対向基板との間には、液晶26が注入されて
いる。液晶26の注入は、配向膜25を塗布し、ラビン
グ処理を行ない、双方の基板を張り合わせた後行った。
また、偏光板27がガラス基板10上に設けられてい
る。本液晶表示装置は、薄膜トランジスタをスイッチン
グ素子として画素電極20を駆動して液晶を充電し画像
表示を行なう。
(Embodiment 4) In Embodiment 4, a liquid crystal display device is manufactured using the active matrix array of the present invention. This display device has a glass substrate 10
An active matrix array substrate having a thin film transistor formed thereon and a counter substrate facing the active matrix array substrate are provided. In this counter substrate,
Color filter layer 23 and black matrix 24
And a transparent conductive film 21 made of an ITO thin film formed on the color filter layer 23 and the black matrix 24. Liquid crystal 26 is injected between the active matrix array substrate and the opposing substrate. The liquid crystal 26 was injected after applying the alignment film 25, performing a rubbing process, and bonding both substrates.
Further, a polarizing plate 27 is provided on the glass substrate 10. The present liquid crystal display device performs image display by charging the liquid crystal by driving the pixel electrode 20 using the thin film transistor as a switching element.

【0066】なお、本実施形態4では画素駆動用薄膜ト
ランジスタにLDD構造を有する場合に関して説明した
が、駆動回路部のnチャネル薄膜トランジスタの一部に
LDD構造を用いてもよい。この場合は、特に信頼性の
向上に効果がある。
Although the fourth embodiment has described the case where the pixel driving thin film transistor has the LDD structure, the LDD structure may be used as a part of the n-channel thin film transistor of the driving circuit portion. This case is particularly effective for improving reliability.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上のように本発明の薄膜トランジスタ
の製造方法によれば、前記熱処理工程においては外部か
らの熱処理によりシリコン薄膜の中の異なる原子は、拡
散速度が異なることになる。すなわち、分子量の大きい
ものは分子量の小さいものより拡散速度が遅い。このた
め、シリコン薄膜中に濃度の異なる領域を形成すること
ができ、工程数を増加させることなく、自己整合的にL
DD領域および拡散層領域を形成することができる。
As described above, according to the method of manufacturing a thin film transistor of the present invention, in the heat treatment step, different atoms in the silicon thin film have different diffusion rates due to external heat treatment. That is, a substance having a large molecular weight has a lower diffusion rate than a substance having a small molecular weight. For this reason, regions having different concentrations can be formed in the silicon thin film, and the number of steps can be increased in a self-aligned manner without increasing the number of steps.
DD regions and diffusion layer regions can be formed.

【0068】また本発明の液晶表示装置用アクティブマ
トリックスアレイまたは液晶表示装置によれば、LDD
領域の全範囲がゲート電極下に形成されているので、動
作中に発生するホットキャリアの注入に対し、ゲートの
制御が可能となるため、信頼性が向上する。すなわち、
ホットキャリアが注入されても、LDD領域はゲート電
極の下側にすべて含まれているため、ゲートに加わる電
圧によるクーロン力によって再びホットキャリアを放出
(デトラップ)させることができる。
According to the active matrix array for a liquid crystal display device or the liquid crystal display device of the present invention, the LDD
Since the entire region is formed under the gate electrode, the gate can be controlled with respect to injection of hot carriers generated during operation, so that reliability is improved. That is,
Even if hot carriers are injected, since the LDD region is entirely contained below the gate electrode, the hot carriers can be released (detrapped) again by the Coulomb force due to the voltage applied to the gate.

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

【図1】本発明の実施形態1に係る薄膜トランジスタの
製造工程を示す断面図
FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing process of a thin film transistor according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】本発明の実施形態2に係る薄膜トランジスタの
製造工程を示す断面図
FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of the thin film transistor according to Embodiment 2 of the present invention.

【図3】本発明の実施形態3に係る液晶表示用アクティ
ブマトリックスアレイの製造工程を示す断面図
FIG. 3 is a sectional view showing a manufacturing process of an active matrix array for a liquid crystal display according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の液晶表示装置の一実施形態を示す断面
FIG. 4 is a sectional view showing an embodiment of the liquid crystal display device of the present invention.

【図5】従来のLDD構造を有する薄膜トランジスタの
製造工程の一例を示す断面図
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of a conventional thin film transistor having an LDD structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ガラス基板 11 コート層 12 非結晶シリコン薄膜 13 多結晶シリコン薄膜 13a チャネル領域 13b LDD領域 13c 拡散層領域 14 ゲート絶縁膜 14a 被覆部 15 ゲート電極 16 フォトレジストマスク 17 層間絶縁膜 18 ソース電極 19 ドレイン電極 20 画素電極 21 透明導電膜 22 保護絶縁膜 23 カラーフィルター 24 ブラックマトリクス 25 配向膜 26 液晶 27 偏光板 28 レーザー照射方向またはイオン注入方向 29 レーザー照射方向 30 pチャネル薄膜トランジスタ部 31 nチャネル薄膜トランジスタ部 32 画素駆動用薄膜トランジスタ部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Glass substrate 11 Coat layer 12 Amorphous silicon thin film 13 Polycrystalline silicon thin film 13a Channel region 13b LDD region 13c Diffusion layer region 14 Gate insulating film 14a Covering portion 15 Gate electrode 16 Photoresist mask 17 Interlayer insulating film 18 Source electrode 19 Drain electrode Reference Signs List 20 pixel electrode 21 transparent conductive film 22 protective insulating film 23 color filter 24 black matrix 25 alignment film 26 liquid crystal 27 polarizing plate 28 laser irradiation direction or ion implantation direction 29 laser irradiation direction 30 p-channel thin film transistor section 31 n-channel thin film transistor section 32 pixel drive Thin film transistor part

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非結晶のシリコン薄膜をガラス基板上に
堆積するシリコン薄膜の堆積工程と、前記非結晶のシリ
コン薄膜をレーザーにより結晶化させる結晶化工程と、
前記シリコン薄膜上にゲート絶縁膜を堆積するゲート絶
縁膜の堆積工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を
堆積、パターニングするゲート電極の堆積およびパター
ニング工程と、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極を通
して2種類の異なる不純物を前記シリコン薄膜に注入す
る不純物注入工程と、前記不純物の注入後前記シリコン
薄膜を熱処理する熱処理工程とを備え、前記熱処理工程
において前記シリコン薄膜のソース領域とチャネル領域
との間およびドレイン領域とチャネル領域との間に、低
濃度不純物注入領域(LDD領域)を形成することを特
徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
A step of depositing an amorphous silicon thin film on a glass substrate; and a step of crystallizing the amorphous silicon thin film by a laser.
A gate insulating film depositing step of depositing a gate insulating film on the silicon thin film, a gate electrode depositing and patterning step of depositing and patterning a gate electrode on the gate insulating film, and passing through the gate insulating film and the gate electrode. An impurity implantation step of implanting two types of different impurities into the silicon thin film; and a heat treatment step of heat-treating the silicon thin film after the implantation of the impurity, wherein the heat treatment step includes a step between the source region and the channel region of the silicon thin film. And forming a low-concentration impurity implantation region (LDD region) between the drain region and the channel region.
【請求項2】 前記結晶化を前記結晶化工程で行うこと
に代えて、前記熱処理工程において、前記結晶化を熱処
理と兼ねて行う請求項1記載の薄膜トランジスタの製造
方法。
2. The method according to claim 1, wherein, instead of performing the crystallization in the crystallization step, in the heat treatment step, the crystallization is performed also as a heat treatment.
【請求項3】 前記不純物注入にイオンドーピング法を
用いる請求項1または2記載の薄膜トランジスタの製造
方法。
3. The method according to claim 1, wherein an ion doping method is used for the impurity implantation.
【請求項4】 前記2種類の異なる不純物として燐(P)
および砒素(As)を用いる請求項1または2記載の薄膜
トランジスタの製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the two different impurities are phosphorus (P).
3. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein said thin film transistor uses arsenic (As).
【請求項5】 前記熱処理にアルゴンまたはエキシマレ
ーザーを用いてレーザーアニールを行う請求項1または
2記載の薄膜トランジスタの製造方法。
5. The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein laser annealing is performed using argon or excimer laser for the heat treatment.
【請求項6】 前記熱処理をガラス基板の裏面よりレー
ザーアニールにより行う請求項1または2記載の薄膜ト
ランジスタの製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the heat treatment is performed by laser annealing from the back surface of the glass substrate.
【請求項7】 薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置
用アクティブマトリックスアレイであって、前記薄膜ト
ランジスタのうち少なくとも画素電極を駆動する薄膜ト
ランジスタが、非結晶のシリコン薄膜をガラス基板上に
堆積するシリコン薄膜の堆積工程と、前記非結晶のシリ
コン薄膜をレーザーにより結晶化させる結晶化工程と、
前記シリコン薄膜上にゲート絶縁膜を堆積するゲート絶
縁膜の堆積工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を
堆積、パターニングするゲート電極の堆積およびパター
ニング工程と、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極を通
して2種類の異なる不純物を前記シリコン薄膜に注入す
る不純物注入工程と、前記不純物の注入後前記シリコン
薄膜を熱処理する熱処理工程とを備え、前記熱処理工程
において前記シリコン薄膜のソース領域とチャネル領域
との間およびドレイン領域とチャネル領域との間に、L
DD領域を形成する薄膜トランジスタの製造方法により
形成されたLDD領域を有する薄膜トランジスタである
ことを特徴とする液晶表示装置用アクティブマトリック
スアレイ。
7. An active matrix array for a liquid crystal display device including a thin film transistor, wherein at least one of the thin film transistors for driving a pixel electrode is formed by depositing an amorphous silicon thin film on a glass substrate. A crystallization step of crystallizing the amorphous silicon thin film with a laser,
A gate insulating film depositing step of depositing a gate insulating film on the silicon thin film, a gate electrode depositing and patterning step of depositing and patterning a gate electrode on the gate insulating film, and passing through the gate insulating film and the gate electrode. An impurity implantation step of implanting two types of different impurities into the silicon thin film; and a heat treatment step of heat-treating the silicon thin film after the implantation of the impurity, wherein the heat treatment step includes a step between the source region and the channel region of the silicon thin film. And L between the drain region and the channel region.
An active matrix array for a liquid crystal display device, which is a thin film transistor having an LDD region formed by a method for manufacturing a thin film transistor forming a DD region.
【請求項8】 前記結晶化を前記結晶化工程で行うこと
に代えて、前記熱処理工程において、前記結晶化を熱処
理と兼ねて行う薄膜トランジスタの製造方法により、前
記LDD領域を有する薄膜トランジスタが形成されてい
る請求項7記載の液晶表示装置用アクティブマトリック
スアレイ。
8. The thin film transistor having the LDD region is formed by a method of manufacturing a thin film transistor in which the crystallization is also performed in the heat treatment step instead of performing the crystallization in the crystallization step. The active matrix array for a liquid crystal display device according to claim 7.
【請求項9】 前記不純物注入にイオンドーピング法を
用いる薄膜トランジスタの製造方法により、前記LDD
領域を有する薄膜トランジスタが形成されている請求項
7または8記載の液晶表示装置用アクティブマトリック
スアレイ。
9. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the method comprises the steps of:
9. The active matrix array for a liquid crystal display device according to claim 7, wherein a thin film transistor having a region is formed.
【請求項10】 前記2種類の異なる不純物として燐
(P)および砒素(As)を用いる薄膜トランジスタの製造
方法により、前記LDD領域を有する薄膜トランジスタ
が形成されている請求項7または8記載の液晶表示装置
用アクティブマトリックスアレイ。
10. The phosphor as the two different impurities
9. The active matrix array for a liquid crystal display device according to claim 7, wherein the thin film transistor having the LDD region is formed by a method of manufacturing a thin film transistor using (P) and arsenic (As).
【請求項11】 前記熱処理にアルゴンまたはエキシマ
レーザーを用いてレーザーアニールを行う薄膜トランジ
スタの製造方法により、前記LDD領域を有する薄膜ト
ランジスタが形成されている請求項7または8記載の液
晶表示装置用アクティブマトリックスアレイ。
11. The active matrix array for a liquid crystal display device according to claim 7, wherein the thin film transistor having the LDD region is formed by a method of manufacturing a thin film transistor in which laser annealing is performed using argon or excimer laser for the heat treatment. .
【請求項12】 前記熱処理をガラス基板の裏面よりレ
ーザーアニールにより行う薄膜トランジスタの製造方法
により、前記LDD領域を有する薄膜トランジスタが形
成されている請求項7または8記載の液晶表示装置用ア
クティブマトリックスアレイ。
12. The active matrix array for a liquid crystal display device according to claim 7, wherein the thin film transistor having the LDD region is formed by a method of manufacturing a thin film transistor in which the heat treatment is performed by laser annealing from the back surface of the glass substrate.
【請求項13】 薄膜トランジスタを備えたアクティブ
マトリックスアレイ基板と、前記アクティブマトリック
スアレイ基板に対向する対向基板とを備えた液晶表示装
置であって、前記薄膜トランジスタのうち少なくとも画
素電極を駆動する薄膜トランジスタが、非結晶のシリコ
ン薄膜をガラス基板上に堆積するシリコン薄膜の堆積工
程と、前記非結晶のシリコン薄膜をレーザーにより結晶
化させる結晶化工程と、前記シリコン薄膜上にゲート絶
縁膜を堆積するゲート絶縁膜の堆積工程と、前記ゲート
絶縁膜上にゲート電極を堆積、パターニングするゲート
電極の堆積およびパターニング工程と、前記ゲート絶縁
膜と前記ゲート電極を通して2種類の異なる不純物を前
記シリコン薄膜に注入する不純物注入工程と、前記不純
物の注入後前記シリコン薄膜を熱処理する熱処理工程と
を備え、前記熱処理工程において前記シリコン薄膜のソ
ース領域とチャネル領域との間およびドレイン領域とチ
ャネル領域との間に、LDD領域を形成する薄膜トラン
ジスタの製造方法により形成されたLDD領域を有する
薄膜トランジスタであることを特徴とする液晶表示装
置。
13. A liquid crystal display device comprising: an active matrix array substrate having a thin film transistor; and a counter substrate facing the active matrix array substrate, wherein at least one of the thin film transistors that drives at least a pixel electrode is a non-transistor. A silicon thin film deposition step of depositing a crystalline silicon thin film on a glass substrate, a crystallization step of crystallizing the amorphous silicon thin film with a laser, and a gate insulating film for depositing a gate insulating film on the silicon thin film. A deposition step; a gate electrode deposition and patterning step of depositing and patterning a gate electrode on the gate insulating film; and an impurity implantation step of implanting two different impurities into the silicon thin film through the gate insulating film and the gate electrode. And after the implantation of the impurity, A heat treatment step of heat-treating the silicon thin film, wherein the heat treatment step forms the LDD region between the source region and the channel region and between the drain region and the channel region of the silicon thin film by a method of manufacturing a thin film transistor. A liquid crystal display device comprising a thin film transistor having an LDD region.
【請求項14】 前記対向基板上に、カラーフィルター
層と、ブラックマトリックスと、前記カラーフィルター
層および前記ブラックマトリックス上に形成されたIT
O薄膜からなる透明導電層とを備えた請求項13記載の
液晶表示装置。
14. A color filter layer, a black matrix, and an IT formed on the color filter layer and the black matrix on the counter substrate.
14. The liquid crystal display device according to claim 13, comprising a transparent conductive layer made of an O thin film.
【請求項15】 前記結晶化を前記結晶化工程で行うこ
とに代えて、前記熱処理工程において、前記結晶化を熱
処理と兼ねて行う薄膜トランジスタの製造方法により、
前記LDD領域を有する薄膜トランジスタが形成されて
いる請求項13または14記載の液晶表示装置。
15. A method of manufacturing a thin film transistor, wherein the crystallization is performed in the heat treatment step instead of performing the crystallization in the crystallization step,
15. The liquid crystal display device according to claim 13, wherein a thin film transistor having the LDD region is formed.
【請求項16】 前記不純物注入にイオンドーピング法
を用いる薄膜トランジスタの製造方法により、前記LD
D領域を有する薄膜トランジスタが形成されている請求
項13、14または15記載の液晶表示装置。
16. The method according to claim 16, further comprising the step of:
16. The liquid crystal display device according to claim 13, wherein a thin film transistor having a D region is formed.
【請求項17】 前記2種類の異なる不純物として燐
(P)および砒素(As)を用いる薄膜トランジスタの製造
方法により、前記LDD領域を有する薄膜トランジスタ
が形成されている請求項13、14または15記載の液
晶表示装置用。
17. The method according to claim 17, wherein the two different impurities are phosphorous.
16. The liquid crystal display device according to claim 13, wherein the thin film transistor having the LDD region is formed by a method of manufacturing a thin film transistor using (P) and arsenic (As).
【請求項18】 前記熱処理にアルゴンまたはエキシマ
レーザーを用いてレーザーアニールを行う薄膜トランジ
スタの製造方法により、前記LDD領域を有する薄膜ト
ランジスタが形成されている請求項13、14または1
5記載の液晶表示装置。
18. The thin film transistor having the LDD region is formed by a method of manufacturing a thin film transistor in which laser annealing is performed using argon or excimer laser for the heat treatment.
6. The liquid crystal display device according to 5.
【請求項19】 前記熱処理をガラス基板の裏面よりレ
ーザーアニールにより行う薄膜トランジスタの製造方法
により、前記LDD領域を有する薄膜トランジスタが形
成されている請求項13、14または15記載の液晶表
示装置用。
19. The liquid crystal display device according to claim 13, wherein the thin film transistor having the LDD region is formed by a method of manufacturing a thin film transistor in which the heat treatment is performed by laser annealing from the back surface of the glass substrate.
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