JPH1093094A - Thin-film transistor - Google Patents

Thin-film transistor

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JPH1093094A
JPH1093094A JP24629896A JP24629896A JPH1093094A JP H1093094 A JPH1093094 A JP H1093094A JP 24629896 A JP24629896 A JP 24629896A JP 24629896 A JP24629896 A JP 24629896A JP H1093094 A JPH1093094 A JP H1093094A
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JP
Japan
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semiconductor film
source
drain
drain region
film
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Application number
JP24629896A
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Japanese (ja)
Inventor
Shiyuuichi Uchikoga
修一 内古閑
Yasumasa Goto
康正 後藤
Takami Yamaji
貴美 山路
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable making the withstand voltage higher, without adopting an LDD structure by making a first distance set to the thickness of a channel region longer than a second distance set to the thickness of a source/drain region. SOLUTION: The surface of an n<+> -type source/drain region 16 is etched selectively without using a photomask, so that a first distance being the distance between the insulating substrate 11 and the interface between the semiconductor film 12 of the whole part of a channel region and a gate-insulating film 13 may be longer than a second distance, being the distance between the insulating substrate 11 and the interface between an n<+> -type source/drain region 16 and a source/drain region 18 to be formed in a subsequent process. As the result of this, the thickness d1 of the semiconductor film 12 of the channel region becomes larger than the thickness d2 of the semiconductor film 12 of the n<+> -type source/drain region 16. Accordingly, it becomes possible to ease the high electric field of the drain region, and to make the drain withstand voltage higher by obtaining a thin-film transistor TFT having an element structure satisfying d1>d2.

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、薄膜トランジスタ
に係り、特に高耐圧のコプラナ型薄膜トランジスタに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor, and more particularly to a high breakdown voltage coplanar thin film transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、各種機器の表示装置として液晶表
示装置が多く使用されている。これは液晶表示装置が低
消費電力、軽量、低電圧駆動、平面型表示などの利点を
持っているからである。
2. Description of the Related Art In recent years, liquid crystal display devices have been widely used as display devices for various devices. This is because the liquid crystal display has advantages such as low power consumption, light weight, low voltage driving, and flat display.

【0003】液晶表示装置のうち各画素電極にスイッチ
ング素子を設け、各画素の動作を制御する方式のもの
は、アクティブマトリクス型液晶表示装置と呼ばれてい
る。このタイプの液晶表示装置は、走査線が増加して
も、コントラスト、視角範囲、応答速度の低下が生じな
いなどの高画質の表示が得られるので、大画面化に有利
である。
A liquid crystal display device in which a switching element is provided for each pixel electrode to control the operation of each pixel is called an active matrix liquid crystal display device. This type of liquid crystal display device is advantageous in increasing the size of a screen because a high quality display such as a decrease in contrast, a viewing angle range, and a response speed does not occur even when the number of scanning lines increases.

【0004】スイッチング素子としては、薄膜トランジ
スタ(以下、TFTという)が広く用いられている。T
FTは大面積の絶縁性基板上に形成されるため、通常の
シリコン基板上に形成する半導体素子とは異なる素子構
造、製造方法が要求される。
[0004] As a switching element, a thin film transistor (hereinafter, referred to as TFT) is widely used. T
Since the FT is formed on a large-area insulating substrate, an element structure and a manufacturing method different from those of a semiconductor element formed on a normal silicon substrate are required.

【0005】図5に、従来のコプラナ型のnチャネルT
FTの断面図を示す。図中、81は絶縁性基板を示して
おり、この絶縁性基板81上には半導体膜82が形成さ
れている。この半導体膜82の表面には1対のn+ 型ソ
ース・ドレイン領域83が選択的に形成されている。こ
のn+ 型ソース・ドレイン領域83にはソース・ドレイ
ン電極84が設けられている。
FIG. 5 shows a conventional coplanar n-channel T
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the FT. In the figure, reference numeral 81 denotes an insulating substrate, on which a semiconductor film 82 is formed. A pair of n + -type source / drain regions 83 are selectively formed on the surface of the semiconductor film 82. A source / drain electrode 84 is provided in the n + type source / drain region 83.

【0006】2つのn+ 型ソース・ドレイン領域83で
挟まれたチャネル領域の半導体膜82上にはゲート絶縁
膜85を介してゲート電極86が配設されている。ゲー
ト絶縁膜85はシリコン基板に形成する通常のMOSト
ランジスタのそれよりも3〜4倍程度厚い。
A gate electrode 86 is provided on a semiconductor film 82 in a channel region sandwiched between two n + -type source / drain regions 83 via a gate insulating film 85. The gate insulating film 85 is about 3 to 4 times thicker than that of a normal MOS transistor formed on a silicon substrate.

【0007】この種のコプラナ型のnチャネルTFTで
は、ドレイン領域として利用されるn+ 型ソース・ドレ
イン領域83の高電界によって、素子特性が劣化するこ
とが知られている。特性劣化の1つとしていわゆる寄生
バイポーラによるリーク電流の異常上昇があげられる。
In this type of coplanar n-channel TFT, it is known that the device characteristics are degraded by a high electric field in the n + -type source / drain region 83 used as a drain region. One of the characteristic deteriorations is an abnormal increase in leakage current due to a so-called parasitic bipolar.

【0008】これは半導体膜82の下が絶縁性基板81
であるため、ドレイン領域の高電界によって半導体膜8
2内に発生した正孔が、通常のシリコン基板に形成した
MOSトランジスタとは異なり、基板に逃げることがで
きず、半導体膜82に蓄積されるからである。
This is because an insulating substrate 81 is provided under a semiconductor film 82.
Therefore, the high electric field in the drain region causes the semiconductor film 8
This is because the holes generated in 2 cannot escape to the substrate and are accumulated in the semiconductor film 82, unlike a MOS transistor formed on a normal silicon substrate.

【0009】また、半導体膜82として多結晶半導体膜
を用いた場合、多結晶半導体膜内を流れるキャリアによ
って、グレイン間の結晶性が破壊され、多結晶半導体膜
の電気的性質が変化し、信頼性が低下するという問題も
ある。
When a polycrystalline semiconductor film is used as the semiconductor film 82, the crystal flowing between the grains is destroyed by carriers flowing in the polycrystalline semiconductor film, and the electrical properties of the polycrystalline semiconductor film are changed. There is also a problem that the performance is reduced.

【0010】図6に、ドレイン領域の高電界を緩和でき
る高耐圧のコプラナ型のTFTの断面図を示す。これは
LDD(Lightly Doped Drain )を導入したもので、図
5の素子構造において、n+ 型ソース・ドレイン領域8
3のチャネル側をn- 型層87に置き換えたものであ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a high-breakdown-voltage coplanar TFT capable of relaxing a high electric field in the drain region. This is obtained by introducing a LDD (Lightly Doped Drain), in the element structure shown in FIG. 5, n + -type source and drain regions 8
The channel side of No. 3 is replaced with an n type layer 87.

【0011】しかしながら、この種のLDD構造のTF
Tを大面積の基板上に集積形成する液晶表示装置におい
ては以下のような問題があった。上述したLDD構造の
TFTを形成するためには、まず、図7(a)に示すよ
うに、絶縁性基板81上に半導体膜82、ゲート絶縁膜
85、ゲート電極86を形成する。次に同図(a)に示
すように、ゲート幅L0のゲート電極86をマスクに用
いてリンイオン等のn型不純物イオン88を注入してn
+ 型ソース・ドレイン領域83を形成する。
However, this type of TF having an LDD structure
A liquid crystal display device in which T is integrated on a large-sized substrate has the following problems. In order to form a TFT having the above-described LDD structure, first, as shown in FIG. 7A, a semiconductor film 82, a gate insulating film 85, and a gate electrode 86 are formed on an insulating substrate 81. Next, as shown in FIG. 3A, an n-type impurity ion 88 such as phosphorus ion is implanted by using a gate electrode 86 having a gate width L0 as a mask to form n.
A + type source / drain region 83 is formed.

【0012】次に図7(b)に示すように、ゲート電極
86をパターニングしてその幅をL0からL1に短縮し
た後、このゲート幅L0のゲート電極86をマスクに用
いてリンイオン等のn型不純物イオン88をイオン注入
してn- 型層87を形成する。
Next, as shown in FIG. 7 (b), after the gate electrode 86 is patterned to reduce its width from L0 to L1, the gate electrode 86 having the gate width L0 is used as a mask to form n such as phosphorus ions. N - type layer 87 is formed by ion implantation of type impurity ions 88.

【0013】このとき、LDD寸法は(L0−L1)/
2(=L)で決定される。しかし、ゲート幅をL0から
L1に短縮する工程におけるフォトマスクの合わせずれ
により、LDD寸法は左右非対称となり、素子の左右対
称は失われる。
At this time, the LDD dimension is (L0−L1) /
2 (= L). However, due to misalignment of the photomask in the process of reducing the gate width from L0 to L1, the LDD dimension becomes left-right asymmetric, and the left-right symmetry of the element is lost.

【0014】この様子を図7(c)に示す。図には、中
心線89に対して合わせずれがδだけ生じ、左側のLD
D寸法がL−δ、右側のLDD寸法がL+δになった様
子が示されている。
FIG. 7C shows this state. In the figure, the misalignment occurs with respect to the center line 89 by δ, and the LD on the left
The state where the D dimension is L-δ and the LDD dimension on the right side is L + δ is shown.

【0015】n- 型層87は、n+ 型ソース・ドレイン
領域における電界の増大による素子特性の劣化を防止す
るためのものである。しかし、n- 型層87は、同時に
+型ソース・ドレイン領域83の抵抗成分となるた
め、例えば、ソース領域側のLDD寸法がドレイン領域
側のそれよりも長くなった場合には、ドレイン電流は減
少することになる。このようにLDD寸法の左右対称性
は素子特性に大きな影響を与えることになる。
The n -type layer 87 is for preventing the element characteristics from deteriorating due to an increase in the electric field in the n + -type source / drain regions. However, since the n -type layer 87 simultaneously becomes a resistance component of the n + -type source / drain region 83, if the LDD dimension on the source region side is longer than that on the drain region side, the drain current Will decrease. Thus, the left-right symmetry of the LDD dimension has a great effect on the element characteristics.

【0016】合わせずれδは一定の値ではなくある幅を
持った値であるため、TFTによってそのLDD寸法の
左右対称性が異なる。このため、LDD構造のTFTを
大面積の基板上に集積形成すると、ドレイン電流等の素
子特性にばらつきが生じ、画質が劣化するという問題が
生じる。
Since the misalignment δ is not a fixed value but a value having a certain width, the left-right symmetry of the LDD dimension differs depending on the TFT. For this reason, when the TFTs having the LDD structure are integrated on a large-sized substrate, the device characteristics such as the drain current vary, which causes a problem that the image quality is deteriorated.

【0017】液晶表示装置の表示面積の増大に伴って、
露光装置のマスク移動距離も大きくなる。マスク移動距
離が大きくなるとパターンずれも大きくなる。したがっ
て、LDD構造を大面積に均一に形成することは、露光
装置の性能で制限されことになる。
As the display area of the liquid crystal display device increases,
The mask moving distance of the exposure apparatus also increases. As the mask movement distance increases, the pattern shift also increases. Therefore, forming the LDD structure uniformly over a large area is limited by the performance of the exposure apparatus.

【0018】一方、LDD構造においてはn- 型層87
の不純物濃度(LDD濃度)が重要である。しかし、液
晶表示装置のような大面積の基板を用いた場合、基板全
体において不純物を均一に注入することは困難である。
On the other hand, in the LDD structure, n type layer 87
Impurity concentration (LDD concentration) is important. However, when a large-area substrate such as a liquid crystal display device is used, it is difficult to uniformly inject impurities into the entire substrate.

【0019】LDD濃度がTFTによって異なると、n
+ 型ソース・ドレイン領域83の電界のばらつきが生
じ、ドレイン電流のばらつきが生じる。この結果、LD
D寸法のばらつきの場合と同様に、画質が劣化すること
になる。
When the LDD concentration differs depending on the TFT, n
The electric field in the + type source / drain region 83 varies, and the drain current varies. As a result, LD
As in the case of the variation in the D dimension, the image quality deteriorates.

【0020】以上の説明ではTFTをスイッチング素子
に用いる場合について説明したが、TFTを論理回路素
子に用いる場合にも高耐圧である必要がある。これは論
理回路を高速動作させるためには、大きなドレイン電流
が必要であるからである。
In the above description, the case where a TFT is used for a switching element has been described. However, when a TFT is used for a logic circuit element, a high breakdown voltage is required. This is because a large drain current is required to operate the logic circuit at high speed.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来、絶
縁性基板を用いた高耐圧のTFTとしてLDD構造を導
入したものが提案されていたが、この種のTFTを大面
積の絶縁性基板上に集積形成する液晶表示装置において
は、LDD寸法やLDD濃度にばらつきが生じ、画質が
劣化するという問題があった。
As described above, there has been proposed a TFT having an LDD structure introduced as a high breakdown voltage TFT using an insulating substrate. In the liquid crystal display device integrated thereon, there is a problem that the LDD size and the LDD concentration vary, thereby deteriorating the image quality.

【0022】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、LDD構造を導入しな
いで耐圧の向上を図れる絶縁性基板を用いたTFTを提
供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a TFT using an insulating substrate capable of improving the breakdown voltage without introducing an LDD structure.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

[概要]上記目的を達成するために、本発明に係る液晶
表示装置(請求項1)は、絶縁性基板上に形成された半
導体膜と、この半導体膜に選択的に形成された1対のソ
ース・ドレイン領域と、これらソース・ドレイン領域に
それぞれ設けられたソース・ドレイン電極と、前記1対
のソース・ドレイン領域により挟まれたチャネル領域の
前記半導体膜上にゲート絶縁膜を介して配設されたゲー
ト電極とを備えてなり、前記チャネル領域の厚さである
第1の距離が、前記ソース・ドレイン領域の厚さである
第2の距離より大きいことを特徴とする。
[Summary] In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to the present invention (claim 1) comprises a semiconductor film formed on an insulating substrate and a pair of semiconductor films selectively formed on the semiconductor film. A source / drain region, source / drain electrodes provided in the source / drain regions, and a gate insulating film interposed on the semiconductor film in a channel region sandwiched between the pair of source / drain regions Wherein the first distance that is the thickness of the channel region is larger than the second distance that is the thickness of the source / drain regions.

【0024】また、本発明に係る他の液晶表示装置(請
求項2)は、上記液晶表示装置(請求項1)において、
前記半導体膜が光遮蔽膜を介して前記絶縁性基板上に形
成されていることを特徴とする。
Further, another liquid crystal display device according to the present invention (claim 2) is the liquid crystal display device according to the present invention (claim 1).
The semiconductor film is formed on the insulating substrate via a light shielding film.

【0025】[作用]本発明によれば、ソース・ドレイ
ン間の距離(チャネル長)が実効的に長くなるため、ド
レイン領域の電界が緩和され耐圧が高くなる。したがっ
て、本発明によれば、LDD構造を用いずに耐圧の向上
を図れるようになる。
[Operation] According to the present invention, the distance (channel length) between the source and the drain is effectively increased, so that the electric field in the drain region is relaxed and the breakdown voltage is increased. Therefore, according to the present invention, the breakdown voltage can be improved without using the LDD structure.

【0026】また、本発明によれば、ゲート電極をマス
クに用いてソース・ドレイン領域の半導体膜をエッチン
グすることにより、レジストパターンマスクを用いずに
第1の距離を第2の距離よりも大きくできる。したがっ
て、本発明によれば、大面積の絶縁性基板上に高耐圧の
TFTをばらつきなく集積形成できるようになる。
According to the present invention, the first distance is made larger than the second distance without using a resist pattern mask by etching the semiconductor film in the source / drain region using the gate electrode as a mask. it can. Therefore, according to the present invention, a high-breakdown-voltage TFT can be integrated and formed on a large-area insulating substrate without variation.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態(以下、実施形態という)を説明する。 (第1の実施形態)図1は、本発明の第1の実施形態に
係るコプラナ型のnチャネルTFTの形成方法を示す工
程断面図である。
Embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a process sectional view showing a method of forming a coplanar n-channel TFT according to a first embodiment of the present invention.

【0028】まず、図1(a)に示すように、絶縁性基
板11上に半導体膜12、ゲート絶縁膜13、ゲート電
極14を順次形成する。ここで、絶縁性基板11として
は、TFTが液晶表示装置のスイッチング素子の場合で
あれば、ガラス基板等の透光性のものを用いる。
First, as shown in FIG. 1A, a semiconductor film 12, a gate insulating film 13, and a gate electrode 14 are sequentially formed on an insulating substrate 11. Here, as the insulating substrate 11, if the TFT is a switching element of a liquid crystal display device, a transparent substrate such as a glass substrate is used.

【0029】半導体膜12としては、例えば、多結晶シ
リコン膜を用いる。その形成方法としては、例えば、非
晶質シリコン膜を形成した後、この非晶質シリコン膜を
固相成長またはレーザアニールによって多結晶シリコン
膜に変える方法を用いる。
As the semiconductor film 12, for example, a polycrystalline silicon film is used. As a forming method, for example, a method is used in which after forming an amorphous silicon film, the amorphous silicon film is changed to a polycrystalline silicon film by solid phase growth or laser annealing.

【0030】ゲート絶縁膜13としては、例えば、シリ
コン酸化膜またはシリコン窒化膜を用いる。ゲート電極
14の材料としては、例えば、Mo、W、Alまたはこ
の金属群から選ばれた少なくとも2つの金属を含む合金
を用いる。
As the gate insulating film 13, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film is used. As a material of the gate electrode 14, for example, Mo, W, Al, or an alloy containing at least two metals selected from the metal group is used.

【0031】次に図1(b)に示すように、ゲート電極
14をマスクに用いてチャネル領域以外のゲート絶縁膜
13をエッチング除去した後、ゲート電極14をマスク
に用いてリンイオン等のn型不純物イオン15を半導体
膜12にイオン注入して、n+ 型ソース・ドレイン領域
16を形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, after the gate insulating film 13 other than the channel region is removed by etching using the gate electrode 14 as a mask, n-type such as phosphorus ions is formed using the gate electrode 14 as a mask. Impurity ions 15 are implanted into the semiconductor film 12 to form n + -type source / drain regions 16.

【0032】なお、pチャネルTFTの場合には、例え
ば、ボロンイオン等のp型不純物イオンをイオン注入し
てp+ 型ソース・ドレイン領域を形成する。次に図1
(c)に示すように、ゲート電極14をマスクに用いて
+ 型ソース・ドレイン領域16の表面をエッチングし
て、所定の厚さのn+ 型ソース・ドレイン領域16を自
己整合的に形成する。
In the case of a p-channel TFT, for example, p + -type source / drain regions are formed by implanting p-type impurity ions such as boron ions. Next, FIG.
(C), the etched surface of the n + -type source and drain regions 16 using the gate electrode 14 as a mask, a self-aligned manner with the n + -type source and drain regions 16 of a predetermined thickness I do.

【0033】すなわち、チャネル領域の全部分の半導体
膜12とゲート絶縁膜13の界面と絶縁性基板11との
間の第1の距離が、n+ 型ソース・ドレイン領域と後工
程で形成するソース・ドレイン電極18との界面と絶縁
性基板11との間の第2の距離よりも大きくなるよう
に、n+ 型ソース・ドレイン領域16の表面をフォトマ
スクを用いずに選択的にエッチングする。
That is, the first distance between the interface between the semiconductor film 12 and the gate insulating film 13 in the entire channel region and the insulating substrate 11 is equal to the n + type source / drain region and the source formed in a later step. The surface of the n + -type source / drain region 16 is selectively etched without using a photomask so as to be larger than the second distance between the interface with the drain electrode 18 and the insulating substrate 11.

【0034】この結果、チャネル領域の半導体膜12の
厚さd1(第1の距離)は、n+ 型ソース・ドレイン領
域16の半導体膜12の厚さd2(第2の距離)よりも
大きくなる。
As a result, the thickness d1 (first distance) of the semiconductor film 12 in the channel region becomes larger than the thickness d2 (second distance) of the semiconductor film 12 in the n + type source / drain region 16. .

【0035】次に図1(d)に示すように、全面に層間
絶縁膜17を形成し、次いでこの層間絶縁膜17にn+
型ソース・ドレイン領域16に対するコンタクトホール
を開口し、最後に全面に導電膜を形成し、これをパター
ニングしてソース・ドレイン電極18を形成して完成す
る。
Next, as shown in FIG. 1D, an interlayer insulating film 17 is formed on the entire surface, and then n +
A contact hole for the mold source / drain region 16 is opened, and finally a conductive film is formed on the entire surface, and this is patterned to form a source / drain electrode 18, thereby completing the process.

【0036】ここで、層間絶縁膜17としては、例え
ば、酸化膜を用いる。また、ソース・ドレイン電極18
の材料としては、例えば、Mo、W、Alまたはこの金
属群から選ばれた少なくとも2つの金属を含む合金を用
いる。
Here, as the interlayer insulating film 17, for example, an oxide film is used. The source / drain electrodes 18
For example, Mo, W, Al, or an alloy containing at least two metals selected from the group of metals is used as the material.

【0037】本実施形態のTFTは、従来のそれとは異
なり、d1>d2となっている。このような素子構造を
有するTFTによれば、従来のLDD構造のTFTと同
様な効果が得られる。すなわち、ドレイン領域の高電界
を緩和でき、ドレイン耐圧の向上を図れることができ
る。
The TFT of this embodiment is different from the conventional TFT in that d1> d2. According to the TFT having such an element structure, an effect similar to that of a conventional TFT having an LDD structure can be obtained. That is, the high electric field in the drain region can be reduced, and the drain withstand voltage can be improved.

【0038】その理由を図2を用いて説明する。図2
は、図1のTFTがオン状態の場合におけるn+ 型ソー
ス・ドレイン領域16およびその近傍を拡大した断面図
である。
The reason will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the n + -type source / drain region 16 and its vicinity when the TFT of FIG. 1 is in an ON state.

【0039】本実施形態の場合、チャネル19のピンチ
オフ点Aとn+ 型ソース・ドレイン領域16のチャネル
側端Bとは、d1−d2(=Δd)だけ離れている。し
たがって、実効的なチャネル長は、ゲート電極幅にΔd
を加えたものとなる。すなわち、従来に比べてΔdだけ
チャネル長が増加する。この結果、ドレイン領域におけ
る高電界が緩和され、LDD構造を用いた場合と同様
に、リーク電流の異常上昇を抑制できるようになる。
In the case of this embodiment, the pinch-off point A of the channel 19 and the channel side end B of the n + -type source / drain region 16 are separated by d1−d2 (= Δd). Therefore, the effective channel length is Δd
Is added. That is, the channel length increases by Δd as compared with the related art. As a result, the high electric field in the drain region is alleviated, and the abnormal rise of the leak current can be suppressed as in the case of using the LDD structure.

【0040】また、高電界が緩和されることにより、半
導体膜12として多結晶半導体膜を用いた場合における
多結晶半導体膜内を流れるキャリアによるグレイン間の
結晶性の破壊を抑制できる。これにより、結晶性の破壊
により多結晶半導体膜の電気的性質が変化することによ
る信頼性の低下を防止できる。
In addition, since the high electric field is alleviated, it is possible to suppress breakage of crystallinity between grains due to carriers flowing in the polycrystalline semiconductor film when the polycrystalline semiconductor film is used as the semiconductor film 12. Thus, a decrease in reliability due to a change in the electrical properties of the polycrystalline semiconductor film due to the destruction of crystallinity can be prevented.

【0041】図3は、本実施形態および従来のTFTの
ゲート電圧Vgsとドレイン電流Idsとの関係を示す特性
図である。図中、aは本実施形態のTFTの特性曲線、
bは従来のLDD構造を用いないTFTの特性曲線、b
は従来のLDD構造を用いたTFTの特性曲線を示して
いる。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the gate voltage V gs and the drain current I ds of the present embodiment and the conventional TFT. In the figure, a is a characteristic curve of the TFT of this embodiment,
b is a characteristic curve of a TFT not using the conventional LDD structure, b
Shows a characteristic curve of a TFT using the conventional LDD structure.

【0042】図から、ゲート電圧Vgsが0V付近におい
て流れるドレイン電流Idsは、従来のLDD構造を用い
ないTFTでは数μmAであるのに対し、本実施形態の
TFTでは1pAより小さいことが分かる。すなわち、
本実施形態によれば、ドレイン領域の高電界を十分に緩
和でき、これによりリーク電流を非常に小さくできるこ
とが分かる。
From the figure, it can be seen that the drain current I ds flowing when the gate voltage V gs is around 0 V is several μmA in the conventional TFT not using the LDD structure, whereas it is smaller than 1 pA in the TFT of the present embodiment. . That is,
According to the present embodiment, it can be seen that the high electric field in the drain region can be sufficiently relaxed, whereby the leakage current can be extremely reduced.

【0043】一方、ゲート電圧Vgsが高い領域において
流れるドレイン電流Idsは、本実施形態のTFTと従来
のLDD構造を用いたTFTとの間には差がないことが
分かる。すなわち、本実施形態によれば、十分に大きな
ドレイン電流が得られることが分かる。
On the other hand, it can be seen that there is no difference between the TFT of the present embodiment and the TFT using the conventional LDD structure in the drain current I ds flowing in the region where the gate voltage V gs is high. That is, according to the present embodiment, it can be seen that a sufficiently large drain current can be obtained.

【0044】以上の結果をまとめると、本実施形態によ
れば、LDD構造を用いずにリーク電流を十分に抑制で
きるとともに、十分なレベルのドレイン電流(オン電
流)を得ることができるようになる。すなわち、LDD
構造を用いなくても、LDD構造を用いた場合と同等の
素子特性を有するTFTを実現できるようになる。
Summarizing the above results, according to the present embodiment, the leakage current can be sufficiently suppressed without using the LDD structure, and a sufficient level of the drain current (ON current) can be obtained. . That is, LDD
Even without using the structure, it becomes possible to realize a TFT having the same element characteristics as the case using the LDD structure.

【0045】また、本実施形態によれば、d1>d2な
る素子構造はゲート電極14をマスクに用いたn+ 型ソ
ース・ドレイン領域16のエッチングにより自己整合的
に形成できる。すなわち、上記素子構造は、従来のTF
Tプロセスを大きく変更することなく、大面積の基板に
ばらつきなく容易に集積形成できるものである。
According to the present embodiment, the element structure satisfying d1> d2 can be formed in a self-aligned manner by etching the n + -type source / drain region 16 using the gate electrode 14 as a mask. That is, the above element structure is the same as the conventional TF
It can be easily integrated and formed on a large-area substrate without largely changing the T process.

【0046】したがって、液晶表示装置の絶縁性基板
(マトリクスアレイ基板)上に形成するスイッチング素
子として、従来のLDD構造のTFTの代わりに、本実
施形態のTFTを用いれば、素子特性のばらつきに起因
する画質の劣化を防止できるようになる。
Therefore, if the TFT of the present embodiment is used as a switching element formed on an insulating substrate (matrix array substrate) of a liquid crystal display device instead of a conventional TFT having an LDD structure, variations in element characteristics may occur. This can prevent the deterioration of the image quality.

【0047】また、本実施形態のTFTは、d1>d2
なる素子構造により、ドレイン耐圧が向上し、大きなド
レイン電流を流すことができるようになるので、本実施
形態のTFTを論理回路素子として用いれば、高速動作
の論理回路を実現できるようになる。 (第2の実施形態)本実施形態のTFTは、第1の実施
形態のそれとは異なり、光遮蔽膜を用いたものである。
この光遮蔽膜は、半導体膜に光が照射されることにより
生じるリーク電流を防止するためのものである。液晶表
示装置の場合、TFTに光が照射される状況で使用され
るので、通常、光遮蔽膜は必要となる。
Further, the TFT of the present embodiment has d1> d2
Since the element structure improves the drain withstand voltage and allows a large drain current to flow, a high-speed operation logic circuit can be realized by using the TFT of this embodiment as a logic circuit element. (Second Embodiment) The TFT of the present embodiment uses a light shielding film, unlike the TFT of the first embodiment.
This light shielding film is for preventing a leak current generated by irradiating the semiconductor film with light. In the case of a liquid crystal display device, since it is used in a situation where light is irradiated to the TFT, a light shielding film is usually required.

【0048】図4は、本発明の第2の実施形態に係るコ
プラナ型のn型チャネルTFTの形成方法を示す工程断
面図である。まず、図4(a)に示すように、ガラス基
板等の絶縁性基板21上に光遮蔽膜22を形成する。次
に同図(a)に示すように、光遮蔽膜22を覆うように
絶縁性基板21上に半導体膜23を形成する。
FIG. 4 is a process sectional view showing a method for forming a coplanar n-type channel TFT according to the second embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 4A, a light shielding film 22 is formed on an insulating substrate 21 such as a glass substrate. Next, as shown in FIG. 1A, a semiconductor film 23 is formed on the insulating substrate 21 so as to cover the light shielding film 22.

【0049】ここで、光遮蔽膜22としては、例えば、
Mo、Al、Ta、Wまたはこの金属群から選ばれた少
なくとも2つの金属からなる合金からなる薄膜を用い
る。要は光透過率の小さい薄膜であれば良い。
Here, as the light shielding film 22, for example,
A thin film made of Mo, Al, Ta, W or an alloy composed of at least two metals selected from the group of metals is used. In short, any thin film having a small light transmittance may be used.

【0050】また、半導体膜23としては、例えば、非
晶質シリコン膜または多結晶シリコン膜を用いる。次に
図4(b)に示すように、ゲート絶縁膜24、ゲート電
極25を順次形成した後、ゲート電極25をマスクに用
いてリンイオン等のn型不純物イオン26を半導体膜2
3にイオン注入して、n+ 型ソース・ドレイン領域27
を形成する。
As the semiconductor film 23, for example, an amorphous silicon film or a polycrystalline silicon film is used. Next, as shown in FIG. 4B, after a gate insulating film 24 and a gate electrode 25 are sequentially formed, n-type impurity ions 26 such as phosphorus ions are formed using the gate electrode 25 as a mask.
3 are implanted into the n + -type source / drain regions 27.
To form

【0051】ここで、チャネル領域以外のゲート絶縁膜
24を除去して、イオン注入を行っても良い。また、ゲ
ート絶縁膜24としては、例えば、シリコン酸化膜また
はシリコン窒化膜を用いる。
Here, the ion implantation may be performed after removing the gate insulating film 24 other than the channel region. As the gate insulating film 24, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film is used.

【0052】また、ゲート電極25の材料としては、例
えば、Mo、W、Alまたはこの金属群から選ばれた少
なくとも2つの金属を含む合金を用いる。また、pチャ
ネルTFTの場合には、例えば、ボロンイオン等のp型
不純物イオンをイオン注入してp+ 型ソース・ドレイン
領域を形成する。
As the material of the gate electrode 25, for example, Mo, W, Al or an alloy containing at least two metals selected from the group consisting of these metals is used. In the case of a p-channel TFT, for example, p + -type source / drain regions are formed by implanting p-type impurity ions such as boron ions.

【0053】次に図4(c)に示すように、全面に層間
絶縁膜28を形成し、次いでこの層間絶縁膜28にn+
型ソース・ドレイン領域27に対するコンタクトホール
を開口し、最後に全面に導電膜を形成し、これをパター
ニングしてソース・ドレイン電極29を形成して完成す
る。
Next, as shown in FIG. 4C, an interlayer insulating film 28 is formed on the entire surface, and then n +
A contact hole for the mold source / drain region 27 is opened, and finally a conductive film is formed on the entire surface, and this is patterned to form a source / drain electrode 29, thereby completing the process.

【0054】ここで、層間絶縁膜28としては、例え
ば、酸化膜を用いる。また、ソース・ドレイン電極29
の材料としては、例えば、Mo、W、Alまたはこの金
属群から選ばれた少なくとも2つの金属を含む合金を用
いる。
Here, as the interlayer insulating film 28, for example, an oxide film is used. Also, the source / drain electrodes 29
For example, Mo, W, Al, or an alloy containing at least two metals selected from the group of metals is used as the material.

【0055】本実施形態の場合、チャネル領域の半導体
膜23の厚さd1は、n+ 型ソース・ドレイン領域27
の半導体膜23の厚さd2と同じであるが、チャネル領
域の半導体膜23下部に光遮蔽膜22が存在するため、
チャネル領域の中央部の半導体膜23とゲート絶縁膜2
4の界面と、絶縁性基板21との間の第1の距離が、チ
ャネル領域側のn+ 型ソース・ドレイン領域27とゲー
ト絶縁膜24との界面と、絶縁性基板21との間の第2
の距離よりも大きくなる。
In the case of this embodiment, the thickness d 1 of the semiconductor film 23 in the channel region is the same as that of the n + type source / drain region 27.
Is the same as the thickness d2 of the semiconductor film 23, but the light shielding film 22 exists below the semiconductor film 23 in the channel region.
Semiconductor film 23 and gate insulating film 2 in the center of channel region
4 and the first distance between the insulating substrate 21 and the interface between the n + -type source / drain region 27 on the channel region side and the gate insulating film 24 and the insulating substrate 21. 2
Is greater than the distance.

【0056】この結果、半導体膜23の上面の平坦部端
Cとn+ 型ソース・ドレイン領域16のチャネル側端B
との間の距離をLBC、半導体膜23の上面の平坦部と半
導体膜23の側面の傾斜部とがなす角度をθとすると、
実効的なチャネル長は、ゲート電極幅にLBC(1−co
sθ)を加えたものとなる。すなわち、従来に比べてL
BC(1−cosθ)だけチャネル長が増加する。
As a result, the flat portion end C of the upper surface of the semiconductor film 23 and the channel side end B of the n + type source / drain region 16 are formed.
Is defined as L BC , and the angle between the flat portion on the upper surface of the semiconductor film 23 and the inclined portion on the side surface of the semiconductor film 23 is θ.
The effective channel length is L BC (1-co
sθ). That is, L
The channel length increases by BC (1−cos θ).

【0057】したがって、本実施形態でもLDD構造を
用いずにドレイン領域における高電界が緩和され、第1
の実施形態と同様な効果が得られる。なお、本発明は上
述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上
記実施形態では、第1の距離を第2の距離よりも大きく
したが、その逆に第2の距離を第1の距離も大きくして
も良い。この場合も、チャネル長が実効的に長くなるの
で、LDD構造を用いずにドレイン領域の電界を緩和で
きるようになる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で、種々変形して実施できる。
Therefore, also in this embodiment, the high electric field in the drain region is reduced without using the LDD structure, and the first electric field is reduced.
The same effect as that of the embodiment can be obtained. Note that the present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the above embodiment, the first distance is larger than the second distance, but conversely, the second distance may be larger than the first distance. Also in this case, since the channel length is effectively increased, the electric field in the drain region can be reduced without using the LDD structure. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ソ
ース・ドレイン間の距離(チャネル長)が実効的に長く
なるため、LDD構造を導入しなくても絶縁性基板上に
高耐圧のTFTを実現できるようになる。
As described above in detail, according to the present invention, since the distance (channel length) between the source and the drain is effectively increased, a high breakdown voltage can be formed on the insulating substrate without introducing the LDD structure. TFT can be realized.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係るTFTの形成方
法を示す工程断面図
FIG. 1 is a process sectional view showing a method for forming a TFT according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のTFTの作用効果を説明するための図FIG. 2 is a diagram for explaining the function and effect of the TFT of FIG. 1;

【図3】本実施形態および従来のTFTのゲート電圧V
gsとドレイン電流Idsとの関係を示す特性図
FIG. 3 shows a gate voltage V of the present embodiment and a conventional TFT.
characteristic diagram showing the relationship between gs and the drain current I ds

【図4】本発明の第2の実施形態に係るTFTの形成方
法を示す工程断面図
FIG. 4 is a process sectional view showing a method for forming a TFT according to a second embodiment of the present invention.

【図5】従来のTFTを示す断面図FIG. 5 is a sectional view showing a conventional TFT.

【図6】従来のLDD構造を採用したTFTを示す断面
FIG. 6 is a sectional view showing a TFT adopting a conventional LDD structure.

【図7】図6のTFTの形成方法を示す工程断面図FIG. 7 is a process sectional view showing the method of forming the TFT in FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…絶縁性基板 12…半導体膜 13…ゲート絶縁膜 14…ゲート電極 15…n型不純物イオン 16…n+ 型ソース・ドレイン領域 17…層間絶縁膜 18…ソース・ドレイン電極 21…絶縁性基板 22…光遮蔽膜 23…半導体膜 24…ゲート絶縁膜 25…ゲート電極 26…n型不純物イオン 27…n+ 型ソース・ドレイン領域 28…層間絶縁膜 29…ソース・ドレイン電極DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Insulating substrate 12 ... Semiconductor film 13 ... Gate insulating film 14 ... Gate electrode 15 ... N-type impurity ion 16 ... n + type source / drain region 17 ... Interlayer insulating film 18 ... Source / drain electrode 21 ... Insulating substrate 22 ... light shielding film 23 ... semiconductor film 24 ... gate insulating film 25 ... gate electrode 26 ... n-type impurity ion 27 ... n + type source / drain region 28 ... interlayer insulating film 29 ... source / drain electrode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁性基板上に形成された半導体膜と、 この半導体膜に選択的に形成された1対のソース・ドレ
イン領域と、 これらソース・ドレイン領域にそれぞれ設けられたソー
ス・ドレイン電極と、 前記1対のソース・ドレイン領域により挟まれたチャネ
ル領域の前記半導体膜上にゲート絶縁膜を介して配設さ
れたゲート電極とを具備してなり、 前記チャネル領域の厚さである第1の距離が、前記ソー
ス・ドレイン領域の厚さである第2の距離より大きいこ
とを特徴とする薄膜トランジスタ。
A semiconductor film formed on an insulating substrate; a pair of source / drain regions selectively formed in the semiconductor film; and source / drain electrodes provided in the source / drain regions, respectively. And a gate electrode disposed on the semiconductor film in a channel region sandwiched by the pair of source / drain regions via a gate insulating film, wherein a thickness of the channel region is 2. The thin film transistor according to claim 1, wherein the first distance is greater than a second distance that is the thickness of the source / drain region.
【請求項2】前記半導体膜は光遮蔽膜を介して前記絶縁
性基板上に形成されていることを特徴とする請求項1に
記載の薄膜トランジスタ。
2. The thin film transistor according to claim 1, wherein the semiconductor film is formed on the insulating substrate via a light shielding film.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100359022B1 (en) * 2000-12-20 2002-10-31 엘지.필립스 엘시디 주식회사 Method for Fabricating Poly Silicon Of Thin Film Transistor
WO2016038823A1 (en) * 2014-09-10 2016-03-17 株式会社Joled Thin film transistor and thin film transistor manufacturing method

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