JPH10308517A - Manufacture of thin-film transistor - Google Patents

Manufacture of thin-film transistor

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JPH10308517A JP10126440A JP12644098A JPH10308517A JP H10308517 A JPH10308517 A JP H10308517A JP 10126440 A JP10126440 A JP 10126440A JP 12644098 A JP12644098 A JP 12644098A JP H10308517 A JPH10308517 A JP H10308517A
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silicon thin
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce off current and to decrease damages to a gate insulating film by performing the process for doping the first impurities to the lower concentration in a region, which becomes the channel of polycrystalline silicon thin film before forming the gate insulating film. SOLUTION: On an insulating transparent substrate 1-1, a non-added polycrystalline silicon thin film islands 1-2 and 1-3 are formed. Then, a resist mask 1-4 is formed, and boron is doped as a channel only in the island 1-3. Thereafter, the resist mask 1-4 is removed, and then a gate oxide film 1-6 is formed. For a gate electrode 1-7, n-type polycrystalline silicon is used. With the gate electrode 1-4 as a mask, boron or phosphor ions are implanted at the required parts, and boron doped regions 1-8 and phosphor doped regions 1-9 are formed. Then, an interlayer insulating film 1-12 is formed. Thereafter, the activating heat treatment of the boron doped regions 1-8 and the phosphor doped regions 1-9 is performed at about 1000 deg.C. At this time, hydrogen or plasma treatment or hydrogen-ion implanting treatment is performed.

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、絶縁性透明基板上
に形成されるアクティブマトリクスあるいはイメージセ
ンサーの画素のスイッチング素子あるいは駆動用回路に
用いられるCMOS(Comp1ementary−M
eta1−OxideーSemiconductor)
型多結晶シリコン薄膜トランジスタにおいて、低駆動電
圧で大電流が得られ、さらに両チャネルトランジスタの
スレッシュホルド電圧(以下Vthと記す)の絶対値が
一致するCMOS型多結晶シリコン薄膜トランジスタ及
びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CMOS (Complementary-M) used for a switching element or a driving circuit of a pixel of an active matrix or an image sensor formed on an insulating transparent substrate.
eta1-Oxide-Semiconductor)
The present invention relates to a CMOS type polycrystalline silicon thin film transistor in which a large current can be obtained at a low driving voltage and the absolute values of threshold voltages (hereinafter, referred to as Vth) of both channel transistors match, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】多結晶シリコンにおいては、結晶粒界に
存在するダングリングボンドなどの欠陥が、キャリアに
対するトラップ準位あるいは障壁として働くと一般的に
考えられており(John Y.W.Seto,J,A
ppl.Phys.,46,5247(1975)参
照)、従って多結晶シリコン薄膜トランジスタの性能を
向上させる為には、前記欠陥を低減させる必要がある。
(J.Appl.Phys.,53(2),1193
(1982)参照)その目的で、水素による前記欠陥の
終端化が行なわれており、その中でも代表的な方法が、
水素プラズマ処理(応用物理学会,1986年秋季大会
予稿集,講演番号27pーQー5 あるいは、Mate
r1sーReseahーSociety Symp.P
roc.Vol.53,419(1986)参照)ある
いは水素イオン打込み法(IEEE EIctronー
Device-Letters,Vol.EDLー7,N
o.11,November(1986),597べー
ジ参照)あるいはプラズマ窒化膜の形成(電子通信学会
技術研究報告SSD83ー75,23ぺージ参照)など
である。これらの方法を用いると、トランジスタ特性の
大幅な特性改善がなされる。しかしながら、特性が向上
する反面、Nチャネルトランジスタがデプレッション方
向に大きくシフトし、Pチャネルトランジスタがエンハ
ンスメント方向にわずかながらシフトするというVth
の異常シフトの問題が生じる。この原因は、トランジス
タがプラズマ中にさらされる事により、ゲート酸化膜中
に正の固定電荷が形成されチャネル部が常に負に誘起さ
れている為だと考えられている。(電子通信学会技術研
究報告SSD83ー75,23べージ参照)一方、水素
プラズマ処理によるVthのシフト量がNチャネルトラ
ンジスタについてはマイナス1Vからマイナス2Vであ
るのに対し、Pチャネルトランジスタについては、マイ
ナス0.1V程度であり(発明者による実験結果)この
現象についての原因は、まだわかっていない。
2. Description of the Related Art In polycrystalline silicon, it is generally considered that defects such as dangling bonds existing at crystal grain boundaries act as trap levels or barriers for carriers (John YW Seto, J, A
pp. Phys., 46, 5247 (1975)), and therefore, in order to improve the performance of polycrystalline silicon thin film transistors, it is necessary to reduce the defects.
(J. Appl. Phys., 53 (2), 1193.
(1982)) For this purpose, the above-mentioned defect is terminated by hydrogen.
Hydrogen plasma treatment (Japan Society of Applied Physics, Proceedings of the 1986 Autumn Meeting, Lecture No. 27p-Q-5 or Mate
r1s-Research-Society Symp. P
rc. Vol. 53, 419 (1986)) or a hydrogen ion implantation method (IEEE Electron-Device-Letters, Vol. EDL-7, N
o. 11, November (1986), 597 page) or formation of a plasma nitride film (see IEICE Technical Report SSD 83-75, page 23). By using these methods, the characteristics of the transistor can be significantly improved. However, while the characteristics are improved, the Nth transistor shifts greatly in the depletion direction and the P channel transistor shifts slightly in the enhancement direction.
This causes the problem of abnormal shift. It is believed that this is because, when the transistor is exposed to plasma, a positive fixed charge is formed in the gate oxide film, and the channel portion is always induced to be negative. (See IEICE Technical Report SSD 83-75, page 23) On the other hand, the shift amount of Vth due to the hydrogen plasma treatment is from -1 V to -2 V for the N-channel transistor, while the shift amount of Vth for the N-channel transistor is It is about minus 0.1 V (experimental result by the inventor). The cause of this phenomenon is not yet known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、ゲート
電極形成前に、ウエハ全面にわたってイオン打込み法に
より、ボロンをチャネルドーピングする方法と、多結晶
シリコン薄膜として、ボロンドープされた多結晶シリコ
ン薄膜を推積させて用いるという2つの方法がある。し
かしながら、前述のように水素プラズマあるいは水素イ
オン打込み法、あるいは、プラズマ窒化膜形成工程によ
るVthのシフト量がNチャネルとPチャネルとで異な
る為に、従来技術では、Pチャネルトランジスタが、エ
ンハンスメント方向にシフトしすぎてしまい、両チャネ
ルのVthの絶対値の値を等しくできなくなってしま
う。
In the prior art, prior to the formation of the gate electrode, a method of channel doping boron by ion implantation over the entire surface of the wafer and a boron-doped polycrystalline silicon thin film as the polycrystalline silicon thin film are proposed. There are two methods of stacking and using. However, as described above, the shift amount of Vth due to the hydrogen plasma or hydrogen ion implantation method or the plasma nitride film forming step is different between the N-channel and the P-channel. The shift is excessive, and the absolute value of Vth of both channels cannot be equalized.

【0004】本発明は、このような水素プラズマ処理あ
るいは水素イオン打込み法あるいはプラズマ窒化膜形成
工程によるCMOS型多結晶シリコン薄膜トランジスタ
のVthの制御に関して、従来方法により生じたPチャ
ネル多結晶シリコン薄膜トランジスタが、エンハンスメ
ント方向へ大きくシフトするという問題点を解決し、V
thの絶対値が小さくてサブスレッシュホルド領域の立
ち上がりが急しゅんで、さらにPチャネル及びNチャネ
ル共にそのVthの絶対値がほぼ等しいCMOS型多結
晶シリコン薄膜トランジスタを実現することを目的とし
ている。
The present invention relates to the control of Vth of a CMOS type polycrystalline silicon thin film transistor by such a hydrogen plasma treatment, a hydrogen ion implantation method or a plasma nitride film forming step. The problem of a large shift in the enhancement direction was solved, and V
It is an object of the present invention to realize a CMOS type polycrystalline silicon thin film transistor in which the absolute value of th is small, the rise of the sub-threshold region is sharp, and the absolute value of Vth is substantially the same for both the P channel and the N channel.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のCM0S型多結
晶シリコン薄膜トランジスタ及びその製造方法は、絶縁
性透明基板上に多結晶シリコン薄膜と該多結晶シリコン
薄膜を熱酸化させて形成されたゲート酸化膜とゲート電
極と不純物拡散領域とで構成されたNチャネル多結晶シ
リコン薄膜トランジスタとPチャネル多結晶シリコン薄
膜トランジスタとを有するCMOS型多結晶シリコン薄
膜トランジスタにおいて、前記ゲート電極形成前に、前
記Nチャネル多結晶シリコン薄膜トランジスタのみに選
択的にボロンをチャネルドーピングする工程と、前記不
純物拡散領域の活性化熱処理後に水素プラズマ処理工程
あるいは水素イオン打込み工程あるいはプラズマ窒化膜
形成工程とを有することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a CMOS type polycrystalline silicon thin film transistor and a method of manufacturing the same, wherein a polycrystalline silicon thin film is formed on an insulating transparent substrate and a gate oxide formed by thermally oxidizing the polycrystalline silicon thin film. In a CMOS type polycrystalline silicon thin film transistor having an N channel polycrystalline silicon thin film transistor and a P channel polycrystalline silicon thin film transistor constituted by a film, a gate electrode and an impurity diffusion region, the N channel polycrystalline silicon thin film is formed before forming the gate electrode. The method is characterized by comprising a step of selectively channel-doping boron only in the thin film transistor, and a hydrogen plasma treatment step, a hydrogen ion implantation step, or a plasma nitride film formation step after the activation heat treatment of the impurity diffusion region.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】実施例1を、図1により、工程図
に従って説明する。同図(a)において、絶縁性透明基
板1一1上に無添加多結晶シリコン薄膜の島1ー2と1
ー3を形成する。前記無添加多結晶シリコン薄膜の島
は、減圧CVDなどで堆積させられ、続いてフォトエッ
チングで形成される。次に同図(b)に示すように、レ
ジストマスク1ー4を形成し、島1ー3のみにボロンを
チャネルドーピングする。このようにしてNチャネル薄
膜トランジスタにするべき島1ー3のみを低濃度のボロ
ンドープされたP型多結晶シリコンにする。1ー5はボ
ロンビームを示す。ただしVthのシフト量が1ボルト
程度で、抵抗率が低下しないくらいのチャネルドープ打
込み量に設定する必要があり、およそ1012cmー2から
1013cmー2程度が適当である。その後レジストマスタ
1ー4は剥離される。続いて同図(c)で示すように熱
酸によりゲート酸化膜1一6を形成する。同図(d)と
(e)は一般的なCMOS工程である。1ー7はゲート
電極であり、n型多結晶シリコンが使われる。該ゲート
電極1ー7をマスクとしてボロンあるいはリンを必要な
ところにイオン打込みして、ボロンドープ領域1一8及
び、リンドープ領域1ー9を形成する。このようにし
て、Pチャネル多結晶シリコン薄膜トランジスタ1ー1
0及び、低濃度にボロンをチャネルドーピングされたN
チャネル多結晶シリコン薄膜トランジスタ1ー11が作
製される。次に層間絶縁膜1ー12を形成する。該層間
絶縁膜はCVD法(減圧CVDあるいは常圧CVD)に
よるSiO2 を用いて形成される。続いて前記ボロンド
ープ領域1ー8及びリンドープ領域1ー9の活性化熱処
理を約1000℃で行なう。この段階でのTFT特性
は、Pチャネル多結晶シリコン薄膜トランジスタ1ー1
0は通常の特性であるが、低濃度にボロンをチャネルド
ーピングされたNチャネル多結晶シリコン薄膜トランジ
スタ1ー11は、エンハンスメント方向にシフトしてい
る。ここで水素プラズマ処埋あるいは水素イオン打込み
処理が行なわれる。同図1ー13は、水素プラズマによ
り発生した反応性の高い水素ラジカル、あるいは水素イ
オンピームを示している。水素プラズマは平行平板型の
一般的なプラズマ装置と水素ガスを用いることにより簡
単に得ることができる。その後、コンタクトホール形成
工程、続いて電極形成工程などそれれのデバイスに必要
な工程へと続いてゆく。前記電極材料として、金属(ア
ルミニウムあるいはクロムなど)を用いる場合には、電
極形成後に水素プラズマ処理あるいは水素イオン打込み
処理を行なっても何ら問題はない。ただし、ITO(I
ndium Tin Oxide)あるいはSnO2
どの透明導電膜を前記電極材料に用いる場合は、該透明
導電膜が還元作用を受けるため、水素プラズマ処理ある
いは水素イオン打込み処理は電極形成前に行なわなけれ
ばならない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 1A, islands 1-2 and 1 of an undoped polycrystalline silicon thin film are formed on an insulating transparent substrate 11-1.
-3 is formed. The islands of the undoped polycrystalline silicon thin film are deposited by low pressure CVD or the like, and subsequently formed by photoetching. Next, as shown in FIG. 3B, a resist mask 1-4 is formed, and only the islands 1-3 are channel-doped with boron. Thus, only the islands 1-3 to be N-channel thin film transistors are made of P-type polycrystalline silicon doped with low concentration of boron. Reference numeral 1-5 denotes a boron beam. However, it is necessary to set a Vth shift amount of about 1 volt and a channel doping implantation amount such that the resistivity does not decrease. An appropriate value is about 10 12 cm −2 to 10 13 cm −2 . Thereafter, the resist master 1-4 is peeled off. Subsequently, a gate oxide film 16 is formed by thermal acid as shown in FIG. FIGS. 1D and 1E show a general CMOS process. A gate electrode 1-7 is made of n-type polycrystalline silicon. Using the gate electrode 1-7 as a mask, boron or phosphorus is ion-implanted where necessary to form a boron-doped region 18 and a phosphorus-doped region 1-9. Thus, the P-channel polysilicon thin film transistor 1-1
0 and N lightly doped with boron by channel doping
A channel polycrystalline silicon thin film transistor 1-11 is manufactured. Next, an interlayer insulating film 1-12 is formed. The interlayer insulating film is formed using SiO 2 by a CVD method (low-pressure CVD or normal pressure CVD). Subsequently, heat treatment for activating the boron-doped regions 1-8 and the phosphorus-doped regions 1-9 is performed at about 1000.degree. The TFT characteristics at this stage are as follows: P-channel polycrystalline silicon thin film transistor 1-1
Although 0 is a normal characteristic, the N-channel polycrystalline silicon thin film transistor 1-11, which is doped with boron at a low concentration, shifts in the enhancement direction. Here, hydrogen plasma processing or hydrogen ion implantation processing is performed. FIGS. 1 to 13 show highly reactive hydrogen radicals or hydrogen ion beams generated by hydrogen plasma. Hydrogen plasma can be easily obtained by using a general parallel plate type plasma device and hydrogen gas. Thereafter, the steps necessary for the devices, such as a contact hole forming step and an electrode forming step, are continued. When a metal (such as aluminum or chromium) is used as the electrode material, there is no problem if a hydrogen plasma treatment or a hydrogen ion implantation treatment is performed after the electrode is formed. However, ITO (I
In the case where a transparent conductive film such as ndium tin oxide (SnO 2 ) or the like is used for the electrode material, the transparent conductive film is subjected to a reducing action, so that hydrogen plasma treatment or hydrogen ion implantation must be performed before the electrode is formed.

【0007】実施例1では、ゲート酸化膜形成前に選択
チャネルドーピングする方法について説明したが、実施
例2では、ゲート酸化膜形成後に選択チャネルドーピン
グする方法について説明する。同図(a)に示すように
実施例1と同様な方法で絶縁性透明基板2ー1上に無添
加多結晶シリコン薄膜の島2ー2と2ー3を形成する。
次に同図(b)で示すように熱酸化によりゲート酸化膜
2ー4を形成する。続いて同図(c)レジストマスタ2
ー5を形成し、無添加多結晶シリコン薄膜の島2ー3の
みに、ボロンをチャネルドーピングする。このようにゲ
ート酸化膜2ー4を通して、Nチャネル多結晶シリコン
薄膜トランジスタにするべき島2一3のみを低濃度にボ
ロンドープされたP型多結晶シリコンにする。2一6は
ボロンビームを示す。チャネルドーピング打込み量につ
いては実施例1のところで述べたのでここでは省略す
る。その後、レジストマスク2ー5は剥離される。以後
同図(d),(e),(f)で示す工程は、実施例1の
ところで図1(d),(e),(f)に従って説明した
事と同様なので、ここでは省略する。
In the first embodiment, a method of performing selective channel doping before forming a gate oxide film is described. In a second embodiment, a method of performing selective channel doping after forming a gate oxide film will be described. As shown in FIG. 3A, islands 2-2 and 2-3 of an undoped polycrystalline silicon thin film are formed on an insulating transparent substrate 2-1 in the same manner as in the first embodiment.
Next, a gate oxide film 2-4 is formed by thermal oxidation as shown in FIG. Subsequently, FIG.
-5 is formed, and only the island 2-3 of the undoped polycrystalline silicon thin film is channel-doped with boron. In this way, only the islands 213 to be N-channel polycrystalline silicon thin film transistors are made of P-type polycrystalline silicon doped with boron at a low concentration through the gate oxide film 2-4. Reference numeral 216 denotes a boron beam. Since the amount of implanted channel doping has been described in the first embodiment, it is omitted here. Thereafter, the resist mask 2-5 is peeled off. Hereinafter, the steps shown in FIGS. 1D, 1E, and 1F are the same as those described with reference to FIGS. 1D, 1E, and 1F in the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.

【0008】以上述べたように本発明によれば、従来の
水素プラズマ処理で生じた、Nチャネル多結晶シリコン
薄膜トランジスタがデプレッション方向へ1Vから2V
程度シフトするという異常シフトの問題を、Nチャネル
多結晶シリコン薄膜トランジズタのみのチャネル部にボ
ロンを低濃度(1012cmー2から1013cmー2程度)に
選択チャネルドーピングしたので、エンハンスメント方
向へ制御して解決することができる。従って、水素プラ
ズマ処理あるいは水素イオン打込み処理あるいはプラズ
マ窒化膜形成による多結晶シリコンの欠陥の低減という
長所を最大限に利用することが可能となった。つまり、
サブスレッシュホルド領域の立ち上がりが急しゅんとな
り、Vthの絶対値が低減され、しかもNチャネル,P
チャネル共にそのVthの絶対値の大きさが一致すると
いう優れた特性を有する。CMOS型多結晶シリコン薄
膜トランジスタの実現が可能となる。図3にCMOS型
多結晶シリコン薄膜トランジスタに対する本発明の効果
な示す。図3(a)にNチャネル多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタに対する本発明の効果を示す。同図は発明者
が実験して得たデータである。横柚はゲートとソース間
電圧VGSであり、縦軸はドレイン電IDSの対数である。
測定はドレインとソース間の電圧VDSを5V一定にして
行なった。同図において破線3ー1の曲線が従来方法に
よる結果であり、実線3ー2の曲線が、ボロンを選択チ
ャネルドーピングされた薄膜トランジスタのトランジス
タ特性である。図3(b)には同様にPチャネル多結晶
シリコン薄膜トランジスタのトランジスタ特性を示す。
DSはー5Vである。Pチャネル多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタは、チャネルドーピングはされていないの
で、Vthのシフト量は、問題とならない。これらの結
果からわかるように、従来方法では、水素プラズマ処理
あるいは水素イオン打込み処理あるいはプラズマ窒化膜
形成など(以下まとめて水素処理と呼ぶ)によるNチャ
ネルのデプレッション方向への異常シフトを全面にボロ
ンなチャネルドーピングという方向で行なっていたの
で、前記水素処理による異常シフトの小さいPチャネル
多結晶シリコン薄膜トランジスタはエンハンスメント方
向へ異常シフトしてしまった。本発明ではNチャネル多
結晶シリコン薄膜トランジスタのみにボロンを選択チャ
ネルドーピングするので、NチャネルのみVthがエン
ハンスメント方向に制御されることとなり、前記水素処
理後には両チャネルのVthの絶対値のほとんど一致し
た、優れたCMOS型多結晶シリコン薄膜トランジスタ
を実現することが可能となった。
As described above, according to the present invention, the N-channel polycrystalline silicon thin film transistor generated by the conventional hydrogen plasma processing is changed from 1 V to 2 V in the depletion direction.
Abnormal shift problem of degree shifts, since the selected channel doping boron into the channel portion of the N-channel polycrystalline silicon thin film Toranjizuta only in a low concentration (10 12 cm -2 from 10 13 cm -2 order), the enhancement direction It can be controlled and solved. Therefore, the advantage of reducing defects of polycrystalline silicon by hydrogen plasma treatment, hydrogen ion implantation treatment, or plasma nitride film formation can be used to the maximum. That is,
The rising of the sub-threshold region becomes steep, the absolute value of Vth is reduced, and N channel, P
Each channel has an excellent characteristic that the magnitudes of the absolute values of Vth coincide. A CMOS type polycrystalline silicon thin film transistor can be realized. FIG. 3 shows the effect of the present invention on a CMOS type polycrystalline silicon thin film transistor. FIG. 3A shows the effect of the present invention on an N-channel polycrystalline silicon thin film transistor. The figure shows data obtained by the inventor through experiments. The horizontal axis represents the voltage V GS between the gate and the source, and the vertical axis represents the logarithm of the drain voltage I DS .
The measurement was carried out by the voltage V DS between the drain and the source to 5V fixed. In this figure, the curve indicated by a broken line 3-1 is a result obtained by the conventional method, and the curve indicated by a solid line 3-2 is a transistor characteristic of a thin film transistor selectively doped with boron. FIG. 3B similarly shows transistor characteristics of a P-channel polycrystalline silicon thin film transistor.
V DS is -5V. Since the P-channel polycrystalline silicon thin film transistor is not channel-doped, the shift amount of Vth does not matter. As can be seen from these results, in the conventional method, an abnormal shift in the depletion direction of the N-channel due to hydrogen plasma treatment, hydrogen ion implantation treatment, plasma nitride film formation, etc. (hereinafter collectively referred to as hydrogen treatment) is entirely boron-free. Since the channel doping was performed in the direction, the P-channel polycrystalline silicon thin film transistor having a small abnormal shift due to the hydrogen treatment was abnormally shifted in the enhancement direction. In the present invention, boron is selectively channel-doped only in the N-channel polycrystalline silicon thin film transistor, so that Vth is controlled in the enhancement direction only in the N-channel, and after the hydrogen treatment, the absolute values of Vth in both channels almost match. It has become possible to realize an excellent CMOS polycrystalline silicon thin film transistor.

【0009】[0009]

【発明の効果】アクティブマトリクス基板に本発明を用
いるとOFF電流が小さいので高コントラストなアクテ
ィブマトリクス基板が実現できる。また、CM0S構造
である為シフトレジスタ回路と光電変換素子を同一基板
に作り込んだイメージセンサーにも応用することがで
き、前記イメージセンサーの高速読み取りや大型化、あ
るいはカラー化などに対して大きな効果が期待できる。
OFF電流も低下するので、低消費電力化にも役立つ。
またトランジスタ特性の立ち上がりが急しゅんになるの
で、素子の駆動電圧の低減もできるので素子の信頼性向
上にもつながる。
When the present invention is applied to an active matrix substrate, an OFF current is small, so that a high-contrast active matrix substrate can be realized. In addition, since it has a CM0S structure, it can be applied to an image sensor in which a shift register circuit and a photoelectric conversion element are formed on the same substrate. Can be expected.
Since the OFF current is also reduced, it is useful for reducing power consumption.
Further, since the rise of the transistor characteristics becomes steep, the driving voltage of the element can be reduced, which leads to an improvement in the reliability of the element.

【0010】このように、アクティブマトリクス基板あ
るいはイメージセンサーなどのデバイスの高速動作、低
消費電力、低駆動電圧化、及び高信頼化などの要求項目
に対し。本発明の効果は非常に大きい。
As described above, the requirements for high-speed operation, low power consumption, low drive voltage, and high reliability of devices such as an active matrix substrate or an image sensor are satisfied. The effect of the present invention is very large.

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

【図1】(a)から(f)は、本発明におけるCMOS
型多結晶シリコン薄膜トランジスタの工程図であり、実
施例1である。
FIGS. 1A to 1F show a CMOS according to the present invention.
FIG. 6 is a process drawing of a type polycrystalline silicon thin film transistor, which is Example 1.

【図2】(a)から(f)は、同じく本発明の実施例2
を示す工程図である。
FIGS. 2A to 2F show a second embodiment of the present invention.
FIG.

【図3】(a),(b)は、CMOS型多結晶シリコン
薄膜トランジスタに対する本発明の効果を示すトランジ
スタ特性図である。
FIGS. 3A and 3B are transistor characteristic diagrams showing the effect of the present invention on a CMOS type polycrystalline silicon thin film transistor. FIGS.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1ー4と2ー5;選択チャネルドーピングのためのレジ
ストマスク 1ー5と2ー6;ボロンビーム 1ー13と2ー11;水素ラジカル 3ー1;従来例によるNチャネルのトランジスタカーブ 3ー2;本発明によるNチャネルのトランジスタカーブ 3ー3;本発明によるPチャネルのトランジスタカーブ
1-4 and 2-5; resist masks for selective channel doping 1-5 and 2-6; boron beams 1-13 and 2-11; hydrogen radicals 3-1; N-channel transistor curves according to conventional examples 3- 2; N-channel transistor curve according to the present invention 3-3; P-channel transistor curve according to the present invention

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成10年5月18日[Submission date] May 18, 1998

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0001[Correction target item name] 0001

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に形成され
るアクティブマトリクスあるいはイメージセンサーの画
素のスイッチング素子あるいは駆動用回路に用いられる
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 used for a switching element or a driving circuit of a pixel of an active matrix or an image sensor formed on a substrate.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0005[Correction target item name] 0005

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に薄膜
トランジスタを形成する薄膜トランジスタの製造方法に
おいて、前記多結晶シリコン薄膜のチャネルとなる領域
に第1不純物を低濃度にドーピングする工程と、前記多
結晶シリコン薄膜の上に前記ゲート絶縁膜を介してゲー
ト電極を形成する工程と、前記多結晶シリコン薄膜に選
択的に第2不純物を高濃度にドーピングしてソース・ド
レイン領域を形成する工程と、前記ソース・ドレイン領
域を形成した後に、前記多結晶シリコン薄膜を水素処理
する工程とを有し、前記多結晶シリコン薄膜のチャネル
となる領域に第1不純物を低濃度にドーピングする工程
は、前記ゲート絶縁膜を形成する前であることを特徴と
する。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor for forming a thin film transistor on a substrate, wherein a step of doping a first impurity at a low concentration in a region to be a channel of the polycrystalline silicon thin film; Forming a gate electrode on the polycrystalline silicon thin film via the gate insulating film; and selectively forming a source / drain region by doping the polycrystalline silicon thin film with a second impurity at a high concentration. Hydrogen-treating the polycrystalline silicon thin film after forming the source / drain regions, and doping a region of the polycrystalline silicon thin film which becomes a channel with a first impurity at a low concentration, Before forming a gate insulating film.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0007[Correction target item name] 0007

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0007】実施例1では、ゲート酸化膜形成前に選択
チャネルドーピングする方法について説明したが、参考
例では、ゲート酸化膜形成後に選択チャネルドーピング
する方法について説明する。同図(a)に示すように実
施例1と同様な方法で絶縁性透明基板2ー1上に無添加
多結晶シリコン薄膜の島2ー2と2ー3を形成する。次
に同図(b)で示すように熱酸化によりゲート酸化膜2
ー4を形成する。続いて同図(c)レジストマスタ2ー
5を形成し、無添加多結晶シリコン薄膜の島2ー3のみ
に、ボロンをチャネルドーピングする。このようにゲー
ト酸化膜2ー4を通して、Nチャネル多結晶シリコン薄
膜トランジスタにするべき島2一3のみを低濃度にボロ
ンドープされたP型多結晶シリコンにする。2一6はボ
ロンビームを示す。チャネルドーピング打込み量につい
ては実施例1のところで述べたのでここでは省略する。
その後、レジストマスク2ー5は剥離される。以後同図
(d),(e),(f)で示す工程は、実施例1のとこ
ろで図1(d),(e),(f)に従って説明した事と
同様なので、ここでは省略する。
In the first embodiment, a method of performing selective channel doping before forming a gate oxide film has been described. In a reference example, a method of performing selective channel doping after forming a gate oxide film will be described. As shown in FIG. 3A, islands 2-2 and 2-3 of an undoped polycrystalline silicon thin film are formed on an insulating transparent substrate 2-1 in the same manner as in the first embodiment. Next, the gate oxide film 2 is formed by thermal oxidation as shown in FIG.
-4 is formed. Subsequently, a resist master 2-5 is formed as shown in FIG. 3C, and boron is channel-doped only in the islands 2-3 of the non-added polycrystalline silicon thin film. In this way, only the islands 213 to be N-channel polycrystalline silicon thin film transistors are made of P-type polycrystalline silicon doped with boron at a low concentration through the gate oxide film 2-4. Reference numeral 216 denotes a boron beam. Since the amount of implanted channel doping has been described in the first embodiment, it is omitted here.
Thereafter, the resist mask 2-5 is peeled off. Hereinafter, the steps shown in FIGS. 1D, 1E, and 1F are the same as those described with reference to FIGS. 1D, 1E, and 1F in the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0009[Correction target item name] 0009

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0009】[0009]

【発明の効果】本発明は、以下に述べる如き顕著な効果
を奏することができる。 (a)ソース・ドレイン領域を形成した後に、多結晶シ
リコン薄膜を水素処理することにより、シリコン薄膜中
のダングリングボンドなどの欠陥が削減され、トランジ
スタ特性を改善することができる。 (b)また、多結晶シリコン薄膜を水素処理することに
よるしきい値の異常シフトを第1不純物を低濃度にドー
ピングすることにより、コントロールすることができ、
オフ電流を小さくすることができる。 (c)また多結晶シリコン薄膜のチャネルとなる領域に
第1不純物を低濃度にドーピングする工程は、前記ゲー
ト絶縁膜を形成する前であることにより、ドーピングに
よるゲート絶縁膜へのダメージを低減することができ
る。
According to the present invention, the following remarkable effects can be obtained. (A) By subjecting the polycrystalline silicon thin film to hydrogen treatment after forming the source / drain regions, defects such as dangling bonds in the silicon thin film can be reduced, and the transistor characteristics can be improved. (B) an abnormal shift in threshold value caused by hydrogen treatment of the polycrystalline silicon thin film can be controlled by doping the first impurity with a low concentration;
The off-state current can be reduced. (C) The step of doping the region of the polycrystalline silicon thin film which becomes a channel with the first impurity at a low concentration is before forming the gate insulating film, thereby reducing damage to the gate insulating film due to doping. be able to.

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Correction target item name] Brief description of drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

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

【図1】(a)から(f)は、本発明におけるCMOS
型多結晶シリコン薄膜トランジスタの工程図であり、実
施例1である。
FIGS. 1A to 1F show a CMOS according to the present invention.
FIG. 6 is a process drawing of a type polycrystalline silicon thin film transistor, which is Example 1.

【図2】(a)から(f)は、同じく本発明の参考例を
示す図である。
FIGS. 2A to 2F are views showing a reference example of the present invention.

【図3】(a)、(b)は、CMOS型多結晶シリコン
薄膜トランジスタに対する本発明の効果を示すトランジ
スタ特性図である。
FIGS. 3A and 3B are transistor characteristic diagrams showing the effect of the present invention on a CMOS polycrystalline silicon thin film transistor. FIGS.

【符号の説明】 1−4と2−5;選択チャネルドーピングのためのレジ
ストマスク 1−5と2−6;ボロンビーム 1−13と2−11;水素ラジカル 3−1;従来例によるNチャネルのトランジスタカーブ 3−2;本発明によるNチャネルのトランジスタカーブ 3−3;本発明によるPチャネルのトランジスタカーブ
[Description of Signs] 1-4 and 2-5; Resist mask for selective channel doping 1-5 and 2-6; Boron beam 1-13 and 2-11; Hydrogen radical 3-1; N channel according to conventional example 3-2; N-channel transistor curve according to the present invention 3-3; P-channel transistor curve according to the present invention

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁性透明基板上に、多結晶シリコン薄
膜と該多結晶シリコン薄膜を熱酸化させて形成されたゲ
ート酸化膜とゲート電極と不純物拡散領域とで構成され
たNチャネル多結晶シリコン薄膜トランジスタとPチャ
ネル多結晶シリコン薄膜トランジスタを形成する薄膜ト
ランジスタの製造方法において、前記ゲート電極形成前
に、前記Nチャネル多結晶シリコン薄膜トランジスタの
みに選択的にボロンをチャネルドーピングする工程と、
前記不純物拡散領域の活性化熱処理後に水素プラズマ処
理工程あるいは水素イオン打込み工程あるいはプラズマ
窒化膜形成工程とを有することを特徴とする薄膜トラン
ジスタの製造方法。
1. An N-channel polycrystalline silicon comprising a polycrystalline silicon thin film, a gate oxide film formed by thermally oxidizing the polycrystalline silicon thin film, a gate electrode, and an impurity diffusion region on an insulating transparent substrate. In the method of manufacturing a thin film transistor for forming a thin film transistor and a P-channel polycrystalline silicon thin film transistor, prior to forming the gate electrode, selectively channel-doping boron only to the N-channel polycrystalline silicon thin film transistor;
A method for manufacturing a thin film transistor, comprising: a hydrogen plasma treatment step, a hydrogen ion implantation step, or a plasma nitride film formation step after the activation heat treatment of the impurity diffusion region.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100685395B1 (en) 2004-06-30 2007-02-22 삼성에스디아이 주식회사 Fabrication method of display device

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