JPH11345978A - Thin film transistor, its manufacture, and liquid crystal display device - Google Patents

Thin film transistor, its manufacture, and liquid crystal display device

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JPH11345978A
JPH11345978A JP11097329A JP9732999A JPH11345978A JP H11345978 A JPH11345978 A JP H11345978A JP 11097329 A JP11097329 A JP 11097329A JP 9732999 A JP9732999 A JP 9732999A JP H11345978 A JPH11345978 A JP H11345978A
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semiconductor
semiconductor region
concentration
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JP11097329A
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Japanese (ja)
Inventor
Norihiko Kamiura
紀彦 上浦
Yoshiki Ishizuka
芳樹 石塚
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the reliability of a low-temperature polysilicon thin film transistor by reducing the turning-off current of the transistor by arranging an intermediate-concentration first semiconductor area of a specific concentration between a low-concentration third semiconductor area and a high- concentration second semiconductor area in the transistor. SOLUTION: In a thin film transistor(TFT), the impurity concentrations of a low-concentration source-drain area 5, an intermediate-concentration source- drain area 11, and a high-concentration source-drain area 12 are respectively set between 1×10<16> cm<-3> and 1×10<18> cm<-3> , between 1×10<18> cm<-3> and 1×10<20> cm<-3> , and between 1×10<20> cm<-3> and 1×10<22> cm<-3> . It is necessary to increase the resistance of the low-concentration impurity area 5 for relieving electric field in the vicinity of the drain and, conversely, it is essential to decrease the contact resistance between the high-concentration impurity area 12 and a source-drain electrode 8. A potential barrier is formed against a minority carrier at a junction when the TFT is turned off by providing an n* area 11 having good activation between an n<+> area 5 and an n<+> area 12.

Description

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

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜トランジスタお
よびその製造方法、また薄膜トランジスタを用いた液晶
表示装置に係り、特に低温で生成されるポリシリコンを
用いた薄膜トランジスタおよ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 thin film transistor and a method of manufacturing the same, and more particularly to a liquid crystal display device using the thin film transistor.

【従来の技術】アクティブマトリクス型液晶表示装置
(以下、単に液晶表示装置という)は、薄型・軽量、低
電圧駆動が可能で、更に、カラー化も容易であるなどの
特徴を有しているので、近年、パーソナルコンピュー
タ、ワープロや携帯情報端末として利用されている。こ
れらの中でも、画素部のスイッチング素子として、薄膜
トランジスタ(Thin Film Transist
or:以下、TFTという)を用いた液晶表示装置は、
表示品位が高く、消費電力が低いため、その研究・開発
が盛んに行われている。半導体層の材料の観点からTF
Tを分類すると、大きく分けて、半導体層の材料として
アモルファスシリコンを用いたアモルファスシリコンT
FTと、半導体層の材料としてポリシリコンを用いたポ
リシリコンTFTの2種類になる。ポリシリコンTFT
は、アモルファスシリコンTFTよりも易動度が10か
ら100倍程度高いという利点がある。このため、ポリ
シリコンTFTは、画素スイッチング素子として最適な
ものである。また、ポリシリコンTFTは、近年、周辺
駆動回路の構成素子としても用いられるようになり、そ
の結果、画素部のTFTと周辺駆動回路のTFTとを同
一基板上に形成するという、いわゆる、画素部・駆動回
路一体型の液晶表示装置の研究・開発が盛んに行われて
いる。ところが、ポリシリコンTFTは、アモルファス
シリコンTFTよりも、プロセス温度が高いため(例え
ば800℃:以下、高温ポリシリコンTFTという)、
以前は絶縁性基板として耐熱性のある高価なガラス基板
を使う必要があった。そのため、より安価なガラス材料
が使えるように、プロセス温度の低温化(例えば300
℃〜600℃)を実現する低温ポリシリコンTFTの研
究が注目をあびている。しかしながら、低温ポリシリコ
ンTFTは高温ポリシリコンTFTよりもコンタクト層
のソース・ドレイン領域の抵抗値が高いという問題があ
る。これは低温プロセスの方がソース・ドレイン領域の
不純物活性化率が低いため、電気伝導度に比例するキャ
リア濃度が小さいからである。コンタクト層のソース・
ドレイン領域の抵抗値が高いと直列抵抗成分が増大して
TFTのON電流が十分得られず、画質劣化が生ずる。
また、ポリシリコンTFTはアモルファスシリコンTF
Tよりも易動度が高いために、TFTサイズの微細化が
行われている反面、活性層のドレイン近傍で生ずる高電
界領域の電界強度を緩和する必要がある。ドレイン近傍
の電界強度が高いとインパクトイオン化現象やゲート絶
縁膜へのキャリアの注入などが生じ、このためTFTの
ゲートしきい値電圧(Vth)のシフトがおきてTFTの
信頼性が低下するという問題がある。周辺駆動回路に用
いる場合には特に問題にならないが、画素スイッチング
素子に用いた場合には、画質劣化という問題が生じる。
そこで、上記不具合を解消するために、画素部に用いる
ポリシリコンTFTには、Lightly Doped
Drain(以下、LDDまたはn-という)構造、
そしてソース・ドレインコンタクト層の低抵抗化のため
に高濃度の不純物が添加されているn+コンタクト構造
を採用することが考えられている。図7(a)乃至7
(e)は、800℃以上で熱アニール処理してLDD構
造とn+コンタクト層を有する従来の高温ポリシリコン
TFTを画素部のスイッチング素子として用いた液晶表
示装置のアレイ基板の製造方法を示す工程断面図であ
る。この液晶表示装置は画素部と周辺駆動回路部が同一
基板上に形成された構造となっている。ここでは、周辺
駆動回路の構成素子としてCMOSトランジスタのみを
示している。画素部のスイッチング素子として用いられ
たポリシリコンTFTの導電型はn型チャネルである。
まず、図7(a)に示すように、透明絶縁性基板81上
にポリシリコン膜を形成した後に、このポリシリコン膜
をパターニングして、半導体層82a〜82cを形成す
る。次いで、全面にゲート絶縁膜83を形成した後、こ
のゲート絶縁膜83上にゲート電極84a〜84cを形
成する。次に、図7(b)に示すように、周辺駆動回路
部のCMOS領域をレジスト85で覆った状態で、画素
部のTFT領域に燐(P)のイオン注入を行う。この結
果、不純物濃度が比較的低濃度(例えば1×1018cm
-3未満)のn-型ソース・ドレイン領域(以下、低濃度
のソース・ドレイン領域という)86がゲート電極84
cに対して自己整合的に形成される。次に、図7(c)
に示すように、レジスト85を除去した後、周辺駆動回
路部のCMOS領域のp型TFT領域、および画素部の
ゲート電極84cおよびその近傍の低濃度のn-型ソー
ス・ドレイン領域86をレジスト87で覆った状態で、
燐(P)のイオン注入を行う。この結果、不純物濃度が
高濃度(例えば1×1020cm-3)のn+型ソース・ド
レイン領域(以下、高濃度のソース・ドレイン領域とい
う)88a、88cが形成される。コンタクト層88c
の低抵抗化のために、低温プロセスでは高温プロセスの
時より、この領域88a、88cの不純物濃度を高くす
る必要がある。次に、図7(d)に示すように、レジス
ト87を除去した後、周辺駆動回路部のCMOS領域の
n型TFT領域、および画素部のTFT領域をレジスト
89で覆った状態で、周辺駆動回路部のCMOS領域の
p型TFT領域にボロン(B)のイオン注入を行う。こ
の結果、不純物濃度が比較的高濃度(例えば1×1019
cm-3〜1020cm-3)のp+型ソース・ドレイン領域
88bが形成される。最後に、図7(e)に示すよう
に、レジスト89を除去した後、不純物の熱活性化処理
(例えば800℃以上の高温熱アニール)、層間絶縁膜
90の作成、ソース・ドレイン電極91の作成を順次行
って各TFTの基本構造が完成する。この後、画素電極
(不図示)などを形成して、アレイ基板の基本構造が完
成する。しかしながら、このようなLDD構造とn+
コンタクト構造を有するTFTには、以下のような問題
がある。すなわち、低濃度のn-型ソース・ドレイン領
域86と高濃度n+型ソース・ドレイン領域88aと8
8cは不純物の活性化率が低いために、n-領域または
n型チャネルとの接合特性が悪く、TFTがOFFの時
に流れてしまうリーク電流(以下、TFTのOFF電流
という)が大きいという問題である。
2. Description of the Related Art An active matrix type liquid crystal display device (hereinafter simply referred to as a liquid crystal display device) has features such as being thin and light, capable of being driven at a low voltage, and being easily colorized. In recent years, it has been used as a personal computer, a word processor or a portable information terminal. Among them, a thin film transistor (Thin Film Transistor) is used as a switching element of a pixel portion.
or: hereinafter, referred to as TFT).
Due to high display quality and low power consumption, research and development are being actively conducted. TF from the viewpoint of the material of the semiconductor layer
T is roughly classified into amorphous silicon T using amorphous silicon as a material of a semiconductor layer.
There are two types: FT and polysilicon TFT using polysilicon as the material of the semiconductor layer. Polysilicon TFT
Has an advantage that the mobility is about 10 to 100 times higher than that of the amorphous silicon TFT. For this reason, the polysilicon TFT is optimal as a pixel switching element. In recent years, the polysilicon TFT has been used also as a component of a peripheral drive circuit, and as a result, a TFT of a pixel portion and a TFT of a peripheral drive circuit are formed on the same substrate, which is a so-called pixel portion. -Research and development of liquid crystal display devices with integrated drive circuits are being actively conducted. However, since a polysilicon TFT has a higher process temperature than an amorphous silicon TFT (for example, 800 ° C., hereinafter referred to as a high-temperature polysilicon TFT),
Previously, an expensive glass substrate having heat resistance had to be used as an insulating substrate. Therefore, the process temperature is lowered (for example, 300 ° C.) so that a cheaper glass material can be used.
(.Degree. C. to 600.degree. C.) has been attracting attention. However, there is a problem that the low-temperature polysilicon TFT has a higher resistance value in the source / drain region of the contact layer than the high-temperature polysilicon TFT. This is because the low-temperature process has a lower impurity activation rate in the source / drain regions, and therefore has a lower carrier concentration proportional to the electric conductivity. Source of contact layer
If the resistance value of the drain region is high, the series resistance component increases, so that a sufficient ON current of the TFT cannot be obtained, and image quality deteriorates.
The polysilicon TFT is amorphous silicon TF
Since the mobility is higher than T, the size of the TFT is reduced, but the electric field intensity in the high electric field region generated near the drain of the active layer needs to be reduced. If the electric field strength near the drain is high, an impact ionization phenomenon and injection of carriers into the gate insulating film occur, which causes a shift in the gate threshold voltage (V th ) of the TFT and lowers the reliability of the TFT. There's a problem. When used in a peripheral drive circuit, there is no particular problem, but when used in a pixel switching element, a problem of image quality degradation occurs.
Therefore, in order to solve the above problem, a polysilicon TFT used for the pixel portion is provided with Lightly Doped.
Drain (hereinafter, LDD or n - hereinafter) structure,
In order to reduce the resistance of the source / drain contact layer, it has been considered to adopt an n + contact structure in which a high concentration impurity is added. 7 (a) to 7
(E) shows a method of manufacturing an array substrate of a liquid crystal display device using a conventional high-temperature polysilicon TFT having an LDD structure and an n + contact layer as a switching element in a pixel portion by thermal annealing at 800 ° C. or higher. It is sectional drawing. This liquid crystal display device has a structure in which a pixel portion and a peripheral driving circuit portion are formed on the same substrate. Here, only CMOS transistors are shown as constituent elements of the peripheral drive circuit. The conductivity type of the polysilicon TFT used as the switching element in the pixel portion is an n-type channel.
First, as shown in FIG. 7A, after a polysilicon film is formed on a transparent insulating substrate 81, the polysilicon film is patterned to form semiconductor layers 82a to 82c. Next, after a gate insulating film 83 is formed on the entire surface, gate electrodes 84 a to 84 c are formed on the gate insulating film 83. Next, as shown in FIG. 7B, phosphorus (P) ions are implanted into the TFT region of the pixel portion while the CMOS region of the peripheral drive circuit portion is covered with the resist 85. As a result, the impurity concentration is relatively low (for example, 1 × 10 18 cm).
( Less than −3 ) n type source / drain regions (hereinafter referred to as low concentration source / drain regions) 86
It is formed in a self-aligned manner with respect to c. Next, FIG.
After removing the resist 85, the p-type TFT region in the CMOS region in the peripheral drive circuit portion, the gate electrode 84c in the pixel portion and the low-concentration n -type source / drain region 86 in the vicinity thereof are formed into a resist 87. In a state covered with
An ion implantation of phosphorus (P) is performed. As a result, n + -type source / drain regions (hereinafter referred to as high-concentration source / drain regions) 88a and 88c having a high impurity concentration (for example, 1 × 10 20 cm −3 ) are formed. Contact layer 88c
In order to reduce the resistance, the impurity concentration of the regions 88a and 88c needs to be higher in the low temperature process than in the high temperature process. Next, as shown in FIG. 7D, after removing the resist 87, the peripheral drive is performed in a state where the n-type TFT region of the CMOS region of the peripheral drive circuit portion and the TFT region of the pixel portion are covered with the resist 89. Boron (B) ions are implanted into the p-type TFT region in the CMOS region of the circuit portion. As a result, the impurity concentration becomes relatively high (for example, 1 × 10 19).
cm −3 to 10 20 cm −3 ) p + -type source / drain regions 88b are formed. Finally, as shown in FIG. 7E, after the resist 89 is removed, thermal activation of impurities (for example, high-temperature thermal annealing at 800 ° C. or higher), formation of the interlayer insulating film 90, and formation of the source / drain electrodes 91 are performed. The basic structure of each TFT is completed by sequentially forming the TFTs. Thereafter, pixel electrodes (not shown) are formed to complete the basic structure of the array substrate. However, TFTs having such an LDD structure and an n + -type contact structure have the following problems. That is, the low-concentration n -type source / drain regions 86 and the high-concentration n + -type source / drain regions 88a and 88
8c has a problem in that since the activation rate of impurities is low, the junction characteristics with the n region or the n-type channel are poor, and the leakage current (hereinafter referred to as TFT OFF current) that flows when the TFT is OFF is large. is there.

【発明が解決しようとする課題】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、従
来よりもOFF電流の少ない、信頼性の高い薄膜トラン
ジスタおよびその製造方法、またこの薄膜トランジスタ
を用いた液晶表示装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a highly reliable thin film transistor having a smaller OFF current than a conventional thin film transistor, a method of manufacturing the same, and An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device using the thin film transistor.

【課題を解決するための手段】本発明による薄膜トラン
ジスタの第1の態様は、絶縁性基板と、この絶縁性基板
上に形成されたポリシリコンを用いた半導体層と、この
半導体層に接して形成されたゲート絶縁膜と、このゲー
ト絶縁膜に接して形成されたゲート電極と、このゲート
電極に対応する前記半導体層の領域に形成された活性層
と、この活性層の外側の前記半導体層に形成された不純
物濃度が1×1018cm-3以上でかつ1×1020cm-3
未満の第1の半導体領域と、この第1の半導体領域の外
側の前記半導体層に形成された不純物濃度が前記第1の
半導体領域よりも高くかつ前記第1の半導体領域と同じ
導電型の第2の半導体領域と、を備えたことを特徴とす
る。また、本発明による薄膜トランジスタの第2の態様
は、絶縁性基板と、この絶縁性基板上に形成されたポリ
シリコンを用いた半導体層と、この半導体層に接して形
成されたゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜に接して形
成されたゲート電極と、このゲート電極に対応する前記
半導体層の領域に形成された活性層と、この活性層の外
側の前記半導体層に形成された不純物濃度が1×1018
cm-3以上でかつ1×1020cm-3未満の第1の半導体
領域と、この第1の半導体領域の外側の前記半導体層に
形成された不純物濃度が前記第1の半導体領域よりも高
くかつ前記第1の半導体領域と同じ導電型の第2の半導
体領域と、前記活性層と前記第1の半導体領域との間の
前記半導体層の領域に形成された不純物濃度が前記第1
の半導体領域よりも低くかつ前記第1の半導体領域と同
じ導電型の第3の半導体領域と、を備えたことを特徴と
する。なお、前記第1の半導体領域の活性化率は40%
以上であることが好ましい。なお、前記第2の半導体領
域と前記絶縁性基板との間に前記第1の半導体領域が形
成されていても良い。なお、前記第2の半導体領域の不
純物濃度が1×1020cm-3以上1×1022cm-3以下
であることが好ましい。なお、前記活性層と前記第1の
半導体領域との接合の境界面は前記ゲート電極端からオ
フセットされた位置にあっても良い。なお、前記第1の
半導体領域の幅が0.2μm以上2μm以下であること
が好ましい。なお、前記活性層の膜厚は10nm〜10
0nmであることが好ましい。また、本発明による薄膜
トランジスタの製造方法は、絶縁性基板に接するように
600℃以下の温度でポリシリコンを用いた半導体層を
形成する工程と、この半導体層に接するようにゲート絶
縁膜を形成する工程と、このゲート絶縁膜に接するよう
にゲート電極を形成する工程と、このゲート電極の外側
の前記半導体層に不純物濃度が1×1018cm-3以上で
かつ1×1020cm-3未満の第1の半導体領域を形成す
る工程と、この第1の半導体領域の外側の前記半導体層
に不純物濃度が前記第1の半導体領域よりも高くかつ前
記第1の半導体領域と同じ導電型の第2の半導体領域を
形成する工程と、を備えたことを特徴とする。なお、前
記ゲート電極に対応する前記半導体層の領域と前記第1
の半導体領域との間に前記第1の半導体領域よりも不純
物濃度が低くかつ前記第1の半導体領域と同じ導電型の
第3の半導体領域を形成する工程を備えるようにしても
良い。なお、前記第2の半導体領域を形成する前に前記
第2の半導体領域が形成される前記半導体層の領域上の
ゲート絶縁膜を除去しても良い。また、本発明による液
晶表示装置は、第1、第2の態様の薄膜トランジスタを
スイッチング素子として用いたことを特徴とするもので
ある。本発明によれば、低温ポリシリコンTFTにおい
て、低濃度部の第3の半導体領域と高濃度部の第2の半
導体領域との間に、中濃度部の第1の半導体領域を配置
する、または上記中濃度部をチャネル領域(活性層)と
高濃度部との間に配置することにより、低濃度部と高濃
度部との間、チャネルと高濃度部との間で良好な接合が
得られ、OFF時にこの接合部で少数キャリアに対して
十分なポテンシャル障壁を形成でき、少数キャリアを有
効にブロッキングする。よって、OFF電流が少なく、
信頼性の高い低温ポリシリコンTFTを実現でき、ひい
ては画質の劣化が少ない液晶表示装置を実現できる。
A first aspect of the thin film transistor according to the present invention is an insulating substrate, a semiconductor layer using polysilicon formed on the insulating substrate, and a semiconductor layer formed in contact with the semiconductor layer. A gate insulating film, a gate electrode formed in contact with the gate insulating film, an active layer formed in a region of the semiconductor layer corresponding to the gate electrode, and the semiconductor layer outside the active layer. The formed impurity concentration is 1 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3
And a first semiconductor region having a lower impurity concentration than the first semiconductor region and an impurity concentration formed in the semiconductor layer outside the first semiconductor region and having the same conductivity type as that of the first semiconductor region. And two semiconductor regions. In a second aspect of the thin film transistor according to the present invention, an insulating substrate, a semiconductor layer using polysilicon formed on the insulating substrate, a gate insulating film formed in contact with the semiconductor layer, A gate electrode formed in contact with the gate insulating film, an active layer formed in a region of the semiconductor layer corresponding to the gate electrode, and an impurity concentration formed in the semiconductor layer outside the active layer being 1 × 10 18
cm -3 and higher than or equal 1 × 10 20 cm -3 under the first semiconductor region, higher than the first outer said semiconductor layer in impurity concentration formed above the first semiconductor region of the semiconductor region And a second semiconductor region having the same conductivity type as that of the first semiconductor region, and an impurity concentration formed in a region of the semiconductor layer between the active layer and the first semiconductor region, wherein the first semiconductor region has an impurity concentration of the first semiconductor region.
And a third semiconductor region having the same conductivity type as the first semiconductor region and lower than the first semiconductor region. The activation rate of the first semiconductor region is 40%.
It is preferable that it is above. Note that the first semiconductor region may be formed between the second semiconductor region and the insulating substrate. Note that the impurity concentration of the second semiconductor region is preferably 1 × 10 20 cm −3 or more and 1 × 10 22 cm −3 or less. Note that a boundary surface of a junction between the active layer and the first semiconductor region may be located at a position offset from an end of the gate electrode. Preferably, the width of the first semiconductor region is 0.2 μm or more and 2 μm or less. The thickness of the active layer is 10 nm to 10 nm.
It is preferably 0 nm. In the method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention, a step of forming a semiconductor layer using polysilicon at a temperature of 600 ° C. or lower so as to be in contact with an insulating substrate, and a step of forming a gate insulating film so as to be in contact with the semiconductor layer A step of forming a gate electrode so as to be in contact with the gate insulating film, and an impurity concentration of 1 × 10 18 cm −3 or more and less than 1 × 10 20 cm −3 in the semiconductor layer outside the gate electrode. Forming a first semiconductor region, and the semiconductor layer outside the first semiconductor region has a higher impurity concentration than the first semiconductor region and has the same conductivity type as that of the first semiconductor region. Forming two semiconductor regions. The region of the semiconductor layer corresponding to the gate electrode and the first
Forming a third semiconductor region having an impurity concentration lower than that of the first semiconductor region and having the same conductivity type as that of the first semiconductor region. Note that, before forming the second semiconductor region, a gate insulating film over a region of the semiconductor layer where the second semiconductor region is formed may be removed. Further, a liquid crystal display device according to the present invention is characterized in that the thin film transistors of the first and second aspects are used as switching elements. According to the present invention, in the low-temperature polysilicon TFT, the first semiconductor region in the middle concentration portion is disposed between the third semiconductor region in the low concentration portion and the second semiconductor region in the high concentration portion, or By arranging the medium-concentration portion between the channel region (active layer) and the high-concentration portion, good junction can be obtained between the low-concentration portion and the high-concentration portion, and between the channel and the high-concentration portion. In the OFF state, a sufficient potential barrier can be formed for minority carriers at this junction, and the minority carriers are effectively blocked. Therefore, the OFF current is small,
A highly reliable low-temperature polysilicon TFT can be realized, and a liquid crystal display device with less deterioration in image quality can be realized.

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。 (第1の実施の形態)図1(a)乃至1(f)は、本発
明の第1の実施の形態に係るTFTの製造工程を示す断
面図である。この実施の形態のTFTはコプラナ型TF
Tである。まず、図1(a)に示すように、絶縁性基板
1上に半導体層としての所定形状の真性型(不純物濃度
が1×1016cm-3以下)のポリシリコン膜20を形成
する。絶縁性基板1としては、例えば、ガラスなどの絶
縁材料からなる基板や、表面が絶縁コートされた基板を
用いる。TFTのポリシリコン膜20の膜厚は、一般に
10nm〜100nmであるが、本実施の形態では例え
ば50nmとする。ポリシリコン膜20の形成方法とし
ては、例えばアモルファスシリコン膜から固相成長によ
り形成する方法や、プラズマCVD法、LPCVD法な
どによりアモルファスシリコン膜を形成した後、このア
モルファスシリコン膜をレーザアニールにより結晶化し
て形成する方法や、SiH4、SiF4、H2などを原料
ガスとしたプラズマCVD法によりポリシリコン膜を直
接形成する方法がある。次に、図1(b)に示すよう
に、全面にゲート絶縁膜3を形成した後、このゲート絶
縁膜3上にゲート電極4を形成する。ゲート絶縁膜3と
しては、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用
い、その膜厚は例えば100nmとする。ゲート絶縁膜
3の成膜法としては、例えばCVD法、プラズマCVD
法、ECR−CVD法を用いる。また、ゲート絶縁膜3
として、ポリシリコン膜を熱酸化したものを用いても良
い。次に、図1(c)に示すように、ゲート電極4をマ
スクとして、n型不純物としての燐(P)をポリシリコ
ン膜20にイオン注入して、二つの低濃度のn-型ソー
ス・ドレイン領域5を形成する。 n-型ソース・ドレイ
ン領域5に挟まれた領域は活性層2となる。このときn
-型ソース・ドレイン領域5は、平均の不純物濃度が5
×1017cm-3であり、かつ図2(a)に示すように深
さ方向の中央付近に最大値を有するがほぼ平坦の分布の
不純物濃度プロファイルを有している。ここで、ソース
・ドレイン領域という表現を用いているが、これはソー
スとドレインとの区別が実際に使用しないと生じず、し
かも、使用中にソースとドレインとが入れ替わることも
あるからである。次に、図1(d)に示すように、ゲー
ト電極4およびその近傍のn-型ソース・ドレイン領域
5をレジスト6aで覆った状態で、n型不純物としての
燐(P)をポリシリコン膜にイオン注入して、二つの中
濃度のn*型ソース・ドレイン領域11を形成する。こ
のときn*型ソース・ドレイン領域11は、平均の不純
物濃度が1×1019cm-3であり、かつ図2(a)に示
すように深さ方向の中央付近に最大値を有するがほぼ平
坦の分布の不純物濃度プロファイルを有している。次に
レジスト6aを除去した後、図1(e)に示すように、
ゲート電極4およびその近傍のn-型ソース・ドレイン
領域5およびその近傍のn*型ソース・ドレイン領域1
1をレジスト6bで覆った状態で、n型不純物としての
燐(P)をポリシリコン膜にイオン注入して、二つの高
濃度のn+型ソース・ドレイン領域12を形成する。こ
のときn+型ソース・ドレイン領域12は、平均の不純
物濃度が1×1020cm-3であり、かつ図2(a)に示
すように深さ方向の中央付近に最大値を有するがほぼ平
坦の分布の不純物濃度プロファイルを有している。この
結果、図3(a)に示すように、ゲート電極4から見て
活性層2より外側に低濃度のn-型ソース・ドレイン領
域5、中濃度のn*型ソース・ドレイン領域11、高濃
度のn+型ソース・ドレイン領域12が順番に形成され
る。次いで、レジスト6bを除去した後、レーザー光や
電子線などのエネルギービームにより不純物(P)の活
性化(レーザアニール)や600℃以下の低温での熱活
性化(300℃〜600℃の熱アニール)を行う。レー
ザアニールは短時間で終了するので、不純物濃度プロフ
ァイルが変わるという問題は生じない。600℃以下の
熱アニールも同様である。さらに、コスト削減のために
絶縁性基板1として安価なガラス基板を用いても、ガラ
ス基板が熱ダメージを受けるという問題もない。次に、
図1(f)に示すように全面に層間絶縁膜10を形成し
た後、 n+型ソース・ドレイン領域12上のゲート絶縁
膜3および層間絶縁膜10をエッチング除去して、n+
型ソース・ドレイン領域12に対するコンタクトホール
を開口する。最後に、全面に導電膜を形成した後、この
導電膜をパターニングし、ソース・ドレイン電極8を形
成して、コプラナ型TFTの基本構造が完成する。不純
物濃度は、低濃度のソース・ドレイン領域5の不純物濃
度が1×1016cm-3以上1×1018cm-3未満、中濃
度のソース・ドレイン領域11の不純物濃度が1×10
18cm-3以上1×1020cm-3未満、高濃度のソース・
ドレイン領域12の不純物濃度が1×1020cm-3以上
1×1022cm-3以下であることが望ましい。低濃度の
不純物領域5はドレイン近傍での電界緩和のために高抵
抗化が必要で、逆に高濃度の不純物領域12はソース・
ドレイン電極8とのコンタクト抵抗の低抵抗化(1k
Ω)が必須である。中濃度のソース・ドレイン領域11
の不純物濃度が1×1018cm-3以上1×1020cm-3
未満であることが好ましい理由を以下に説明する。図8
は、ノンドープで厚さ50nmのポリシリコン膜に60
0℃の低温で活性化を行った場合の燐(P)の不純物濃
度と活性化率との関係を示す特性グラフである。この特
性グラフは本発明者によって初めて得られたものであ
る。不純物濃度に活性化率を乗じたものがキャリア濃度
になる。このキャリア濃度は正孔測定を行うことによ
り、不純物濃度はSIMS(Secondary−Io
n Mass Spectroscopy)を用いて分
析を行うことにより測定される。図8に示すように、6
00℃での低温で活性化を行った場合、不純物濃度が1
×1018cm-3未満の領域(低濃度領域)と1×1020
cm-3より大きい領域(高濃度領域)で活性化率が低
い。なお、不純物濃度が1×1020cm-3の場合は1×
1018cm-3の場合と同等の活性化率を示すが、不純物
濃度が1×1020cm-3の場合には、高濃度のソース・
ドレイン領域12の不純物濃度が1×10 20cm-3の場
合と区別がつかなくなるので、1×1020cm-3の場合
を除外する。一般に、半導体にイオン注入で打ち込まれ
た不純物は格子間位置にあるものが多く、そのままでは
ドナーやアクセプターとしても役目を果たさない。この
ため、不純物を格子位置に置き直し、電気的に活性化
し、さらに、打ち込みにより生じた格子欠陥をもとの結
晶状態に回復させるために、打ち込み後、熱処理(アニ
ール)を行う。しかし、高濃度(n+)領域を形成する
ためのイオン注入の場合、ポリシリコン膜のダメージが
大きいために、600℃以下の低温アニールでは、結晶
の回復が不十分で高温アニールのように効率よく活性化
が進まない。低濃度(n-)領域を形成するためのイオ
ン注入の場合、イオン注入される不純物濃度はポリシリ
コン膜に初めから存在しているトラップ濃度(1016
-3〜10 17cm-3)とほぼ同じレベルのため、みかけ
の活性化率は低下しているが結晶性は良好である。これ
は、イオン注入による膜ダメージが小さいので低温アニ
ールで十分結晶回復するからである。上述のようにn+
領域のみが結晶性が悪い。このため、従来の場合のよう
に活性層内のチャネルとn+領域を接合したときの接合
部や、n-領域とn+領域を接合したときの接合部におい
ては、TFTのOFF時において少数キャリア(この場
合は正孔)に対するポテンシャル障壁が十分に形成され
ない。これにより少数キャリアを十分に阻止することが
できず、TFTのOFF電流が増大することになる。し
かし、本実施の形態においては、 n-領域5とn+領域
12との間に活性化率の良い(40%以上)、すなわち
結晶性の良いn*領域11を設けることにより、このn*
領域11と結晶性の悪いn+領域12との間で良好な接
合を形成することが可能となる。これによりTFTのO
FF時に上記接合において、少数キャリアに対して十分
なポテンシャル障壁を形成することが可能となり少数キ
ャリアを有効に阻止することができ、OFF電流を少な
くすることができる。なお、この中濃度不純物領域11
の幅は0.2μm以上なければn+領域12からの燐
(P)の不純物拡散が抑えられない。また、幅は2μm
以下にすることが中濃度不純物領域11の低抵抗化のた
めに望ましい。本実施の形態によれば、中濃度のn*
ソース・ドレイン領域11の活性化率が40%以上であ
り、 n*領域11とn+領域12との接合部が少数キャ
リアに対して高効率にブロッキングをするので、OFF
電流が少なく、信頼性の高い低温ポリシリコンTFTを
実現できる。 (第2の実施の形態)図4(a)乃至4(f)は本発明
の第2の実施の形態に係るTFTの製造工程を示す工程
断面図である。この実施の形態のTFTはコプラナ型T
FTである。まず、図4(a)に示すように、絶縁性基
板1上に半導体層としての所定形状のポリシリコン膜2
0を形成する。ポリシリコン膜20の材料や形成方法や
膜厚は第1の実施の形態と同様である。次に、図4
(b)に示すように、全面にゲート絶縁膜3を形成した
後、このゲート絶縁膜3上にゲート電極4を形成する。
ゲート絶縁膜3、ゲート電極4の材料や形成方法や膜厚
は第1の実施の形態と同様である。次に、図4(c)に
示すように、ゲート電極4をマスクとして、n型不純物
としての燐(P)をポリシリコン膜20にイオン注入し
て、二つの低濃度のn-型ソース・ドレイン領域5を形
成する。このときn-型ソース・ドレイン領域5の平均
の不純物濃度が1×1017cm-3であり、かつ図2
(a)に示すように深さ方向の中央付近に最大値を有す
るがほぼ平坦の分布の不純物濃度プロファイルを有して
いる。次に、図4(d)に示すように、ゲート電極4お
よびその近傍のn-型ソース・ドレイン領域5をレジス
ト6aで覆った状態で、n型不純物としての燐(P)を
ポリシリコン膜にイオン注入して、二つの中濃度のn*
型ソース・ドレイン領域11を形成する。このn*領域
11は不純物濃度が1×1019cm-3であり、かつ図2
(a)に示すように深さ方向の中央付近に最大値を有す
るがほぼ平坦の分布の不純物濃度プロファイルを有して
いる。次に、レジスト6aを除去した後、図4(e)に
示すように、ゲート電極4およびその近傍のn-型ソー
ス・ドレイン領域5およびその近傍のn*型ソース・ド
レイン領域11をレジスト6bで覆った状態で、ゲート
絶縁膜3をエッチングする。続いて、レジスト6bを除
去した後、これから形成するn+領域12の上に絶縁膜
がない状態でイオン注入を行う。この場合は、絶縁膜に
吸収されるドーパントによるロスを排除できるのでイオ
ン注入の処理時間を短縮できる。例えば、形成されるn
+領域12の平均不純物濃度を1×1020cm-3とす
る。この場合、上層の絶縁膜がないので、図2(b)に
示すように、表面近くにイオン注入のピーク強度がくる
ため、上部にのみ高濃度のn+型ソース・ドレイン領域
12を形成することができる。n型不純物としての燐
(P)をポリシリコン膜にイオン注入して、二つの高濃
度のn+型ソース・ドレイン領域12を表面近くに形成
する。この結果、図3(b)に示すように、ゲートから
見て活性層より外側に低濃度のn-型ソース・ドレイン
領域5、中濃度のn*型ソース・ドレイン領域11、さ
らに外側にはn+型ソース・ドレイン領域12が上部
に、中濃度のn*型ソース・ドレイン領域11が底部に
形成される。次いで、レジスト6bを除去した後、レー
ザー光や電子線などのエネルギービームによる不純物
(P)の活性化(レーザアニール)または600℃以下
の低温での熱活性化(600℃以下の熱アニール)を行
う。第1の実施の形態と同様に、不純物濃度プロファイ
ルが変わるという問題は生じない。次に、図4(f)に
示すように、全面に層間絶縁膜10を形成した後、n+
型ソース・ドレイン領域12上のゲート絶縁膜3および
層間絶縁膜10をエッチング除去して、 n+型ソース・
ドレイン領域12に対するコンタクトホールを開口す
る。最後に、全面に導電膜を形成した後、この導電膜を
エッチングし、ソース・ドレイン電極8を形成して、コ
プラナ型TFTの基本構造が完成する。本実施の形態で
も第1の実施の形態と同様な効果が得られるには無論の
こと、さらに、以下のような効果が得られる。すなわ
ち、本実施の形態では、 n+領域12のイオン注入を低
加速条件(例えば10KeV〜30KeV)で行うの
で、 n-領域5、n*領域11(およびp型MOSのソ
ース・ドレイン領域(図示せず))上のゲート絶縁膜3
に低加速で燐(P)などのn型不純物を再度注入するこ
とになるが、このことは素子特性に良好に作用する。
-領域5、n*領域11を形成する際のイオン注入は高
加速(例えば50KeV以上)で行うため、ゲート絶縁
膜3に大きなダメージを残す。その後、n+領域12を
形成する際にゲート絶縁膜3に低加速でイオン注入する
ことで、注入ドーパントがゲート絶縁膜3のダメージを
緩和するように作用する。また、低温プロセスで形成す
る酸化膜(絶縁膜)は熱酸化膜と異なり、密度も疎で良
好でない膜となるが、Siと原子半径の若干異なるドー
パント原子の注入が、適度に欠陥を終端するように作用
し、膜質を向上させる。この場合、ゲート絶縁膜3下の
ソース・ドレイン領域にはほとんどイオン注入されな
い。TFTにおいて、ドレイン端近傍は電界強度が強
く、最も良好な膜質を要求される。その意味で、 n-
域5、n*領域11(およびp型MOSのソース・ドレ
イン領域(図示せず))上の絶縁膜への打ち込みによる
高品質化は特性向上に果たす役割が大きい。 (第3の実施の形態)図5(a)乃至5(f)は本発明
の第3の実施の形態に係るTFTの製造工程を示す工程
断面図である。この実施の形態のTFTもコプラナ型T
FTである。本実施の形態ではn-LDD領域をなくし
て、そのかわりにn*領域11をゲート電極4の端部か
らオフセットさせた構造となっている。まず、図5
(a)に示すように、絶縁性基板1上に半導体層として
の所定形状のポリシリコン膜20を形成する。ポリシリ
コン膜20の材料や形成方法や膜厚は先の実施の形態と
同様である。次に、図5(b)に示すように、全面にゲ
ート絶縁膜3を形成した後、このゲート絶縁膜3上にゲ
ート電極4を形成する。ゲート絶縁膜3、ゲート電極4
の材料や形成方法や膜厚は先の実施の形態と同様であ
る。次に、図5(c)に示すように、ゲート電極4およ
びその近傍までオフセットさせてレジスト6aで覆った
状態で、n型不純物としての燐(P)をポリシリコン膜
にイオン注入して、二つの中濃度のn*型ソース・ドレ
イン領域11を形成する。このn*領域11の平均の不
純物濃度は1×1019cm-3であり、かつ図2(a)に
示すように深さ方向の中央付近に最大値を有するがほぼ
平坦の分布を有する不純物濃度プロファイルを有する。
次に、レジスト6aを除去した後、図5(d)に示すよ
うに、ゲート電極4およびその近傍のn*型ソース・ド
レイン領域11をレジスト6bで覆った状態で、ゲート
絶縁膜3をエッチングする。続いて、レジスト6bを除
去した後、これから形成するn+領域12上の絶縁膜が
ない状態でイオン注入を行う。この場合は、絶縁膜に吸
収されるドーパントによるロスを排除できるのでイオン
注入の処理時間を短縮できる。例えば、形成されるn+
領域12の不純物濃度を1×102 0cm-3とする。この
場合も、 n+領域12の上の絶縁膜がなくn+領域12
の表面近くにイオン注入のピーク濃度がくるため、上部
にのみ高濃度のn+型ソース・ドレイン領域12を形成
することができる。n型不純物としての燐(P)をポリ
シリコン膜にイオン注入して、二つの高濃度のn+型ソ
ース・ドレイン領域12を表面近くに形成する。この結
果、図3(c)に示すように、ゲート電極4から見て活
性層2より外側に中濃度のn*型ソース・ドレイン領域
11、さらに外側には高濃度のn+型ソース・ドレイン
領域12が上部に、中濃度のn*型ソース・ドレイン領
域11が底部に形成される。なお、活性層2とn*領域
11との接合面は、ゲート電極4の端部からオフセット
された位置にある。次いで、レーザー光や電子線などの
エネルギービームによる不純物(P)の活性化(レーザ
アニール)や600℃以下の低温での熱活性化(600
℃以下の熱アニール)を行う。先の実施の形態と同様
に、不純物濃度プロファイルが変わるという問題は生じ
ない。次に、図5(e)に示すように、全面に層間絶縁
膜10を形成した後、n+型ソース・ドレイン領域12
上のゲート絶縁膜3および層間絶縁膜10をエッチング
除去して、 n+型ソース・ドレイン領域12に対するコ
ンタクトホールを開口する。最後に、全面に導電膜を形
成した後、この導電膜をエッチングし、ソース・ドレイ
ン電極8を形成して、コプラナ型TFTの基本構造が完
成する。なお、 n*領域11のゲート電極端からのオフ
セット量x(図3(c)参照)はn-LDD領域がある
場合より活性層2の方が高抵抗であるため、n+領域1
2の端をよりゲート電極4の端部に近づけることができ
る。通常、 n-LDD領域の抵抗が100kΩ以下であ
り、 n*領域11はn-LDD領域より1桁以上低抵抗
(10kΩ以下)である。しかし、活性層2はn-LD
D領域より2桁以上高抵抗(10MΩ以上)であるた
め、ゲート端までn*領域11を広げてもよい。本実施
の形態では工程削減の効果、および第2の実施の形態と
同様な効果が得られるのは無論のこと、さらに、以下の
ような効果が得られる。すなわち、結晶性の良好な活性
層2と活性化率が高くアニールによる結晶回復の良好な
*領域11が直接接合することにより、良好な接合特
性を得ることができOFF電流の少ないTFTが得られ
る。さらに、 n*領域11をオフセットさせることによ
り、ドレイン近傍の高電界による劣化をおさえることが
でき、信頼性の高いTFTが実現できる。 (第4の実施の形態)図6(a)乃至6(f)は本発明
の第4の実施の形態に係るTFTの製造工程を示す工程
断面図である。この実施の形態のTFTは逆スタガ型T
FTである。まず、図6(a)に示すように、絶縁性基
板1上にゲート電極4を形成した後、このゲート電極4
上に全面にゲート絶縁膜3を形成する。ゲート絶縁膜
3、ゲート電極4の材料や形成方法や膜厚は先の実施の
形態と同様である。次に、図6(b)に示すように、絶
縁性基板1上に半導体層としての所定形状のポリシリコ
ン膜20を形成する。ポリシリコン膜20の材料や形成
方法や膜厚は先の実施の形態と同様である。この上に窒
化シリコン300nmをCVD法で形成しパターニング
することにより、チャネル保護膜13を形成する。次
に、図6(c)に示すように、チャネル保護膜13をマ
スクとして、n型不純物としての燐(P)をポリシリコ
ン膜にイオン注入して、二つの低濃度のn-型ソース・
ドレイン領域5を形成する。このn-領域5の不純物濃
度は5×101 7cm-3であり、かつ図2(a)に示すよ
うに、深さ方向の中央付近に最大値を有するがほぼ平坦
の分布を有する不純物濃度プロファイルを有する。次
に、図6(d)に示すように、チャネル保護膜13およ
びその近傍のn-型ソース・ドレイン領域5をレジスト
6aで覆った状態で、n型不純物としての燐(P)をポ
リシリコン膜にイオン注入して、二つの中濃度のn*
ソース・ドレイン領域11を形成する。このn*領域1
1の不純物濃度は1×1019cm-3であり、かつ図2
(a)に示すように、深さ方向の中央付近に最大値を有
するがほぼ平坦の分布を有する不純物濃度プロファイル
を有する。次に、レジスト6aを除去した後、図6
(e)に示すように、チャネル保護膜13およびその近
傍のn-型ソース・ドレイン領域5およびその近傍のn*
型ソース・ドレイン領域11をレジスト6bで覆った状
態で、n型不純物としての燐(P)をポリシリコン膜に
イオン注入して、二つの高濃度のn+型ソース・ドレイ
ン領域12を形成する。このn+領域12の不純物濃度
は1×1020cm-3であり、かつ図2(a)に示すよう
に、深さ方向の中央付近に最大値を有するがほぼ平坦の
分布を有する不純物濃度プロファイルを有する。この結
果、図3(a)に示すように、ゲート電極4から見て活
性層2より外側に低濃度のn-型ソース・ドレイン領域
5、中濃度のn*型ソース・ドレイン領域11、高濃度
のn+型ソース・ドレイン領域12が順番に形成され
る。次いでレーザアニールや600℃以下の低温での熱
アニールにより活性化を行う。レーザアニールは短時間
で終了するので、不純物濃度プロファイルが変わるとい
う問題は生じない。低温での熱アニールも同様である。
さらに、コスト削減のために絶縁性基板1として安価な
ガラス基板を用いても、ガラス基板が熱ダメージを受け
るという問題もない。次に、図6(f)に示すように、
全面に層間絶縁膜10を形成した後、n+型ソース・ド
レイン領域12上のゲート絶縁膜3および層間絶縁膜1
0をエッチング除去して、 n+型ソース・ドレイン領域
12に対するコンタクトホールを開口する。最後に、全
面に導電膜を形成した後、この導電膜をエッチングし、
ソース・ドレイン電極8を形成して、逆スタガ型TFT
の基本構造が完成する。本実施の形態でも先の実施の形
態と同様な効果が得られるのは無論のこと、さらに、以
下のような効果が得られる。すなわち、このTFTを形
成したアレイ基板にカラーフィルタ基板を対向させ、基
板間に液晶を注入して液晶表示装置を作成した場合、ア
レイ基板下部から光を入射させるため、ゲート電極がチ
ャネルである活性層を光遮蔽するので、光リークの少な
いTFTとして機能し、特性向上に果たす役割が大き
い。なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるもの
ではない。例えば、上述の実施の形態では、コプラナ型
TFTや逆スタガ型TFTの場合について説明したが、
本発明は逆スタガTFTとは膜の成長、パターニングの
順番を逆にしたスタガ型TFTにも応用できる。なお、
上述の第1乃至第4の実施の形態では、nチャネルTF
Tを例にとって説明したが、pチャネルTFTに本発明
を適用することができることは言うまでもない。また、
上述の第1乃至第4の実施の形態では、活性層は真性
(intrinsic)のものを用いたが、不純物(例
えば燐またはボロン)を1×1017cm-3程度含んでい
てもよい。次に、上述の第1乃至第4の実施の形態のT
FTを画素スイッチング素子として用いたアクティブマ
トリクス型液晶表示装置の構成を図9を参照して説明す
る。この液晶表示装置はアレイ基板100と、対向基板
200とを備えている。アレイ基板100は透明な絶縁
性基板(例えばガラス基板)101の表示領域102a
に、マトリクス状に配説された複数の信号線103およ
び複数の走査線104と、信号線103と走査線104
との交差部毎に形成されたTFTからなるスイッチング
素子105と、このスイッチング素子毎に設けられた画
素電極106とが形成された構成となっている。各スイ
ッチング素子105のゲートは対応する信号線103に
接続され、ソースおよびドレインのうちの一方が対応す
る信号線103に接続され、他方が画素電極106に接
続されている。また、アレイ基板100は、透明な絶縁
性基板101の周辺の非表示領域102bに、TFTを
有する駆動回路110およびこれらの駆動回路110に
接続された外部から電力や信号を供給するための外部端
子120が形成されている。一方、対向基板200は透
明な絶縁性基板201の一表面上にITO(Indiu
m Tin Oxide)からなる透明導電膜が対向電
極203として形成された構成となっている。これらの
基板100、200は所定の間隙を有するように対向配
置される。そして、アレイ基板100の表示領域102
aを囲むように非表示領域102b上に塗布したシール
材300によって貼り合わされる。シール材300に
は、図9に示すように液晶材料を注入する注入口301
が形成されている。そして、上記基板100、200の
貼り合わせ後にこの注入口301を通して液晶組成物
(図示せず)が間隙内に注入され封止されることにより
液晶表示装置が完成される。なお、液晶表示装置がカラ
ー液晶表示装置である場合には、対向基板200または
アレイ基板100の一方にカラーフィルタが形成される
構成となる。上述の第1乃至第4の実施の形態のTFT
を画素スイッチング素子として用いた場合には、OFF
電流を少なくすることができ、画質の劣化を防止するこ
とができる。その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で
あれば、様々な変形をすることは可能である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
This will be described with reference to FIG. (First Embodiment) FIGS. 1A to 1F show the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing a manufacturing process of the TFT according to the first embodiment.
FIG. The TFT of this embodiment is a coplanar type TF
T. First, as shown in FIG.
1 has an intrinsic type (impurity concentration) having a predetermined shape as a semiconductor layer.
Is 1 × 1016cm-3Forming polysilicon film 20)
I do. The insulating substrate 1 is made of, for example, glass or the like.
Substrate made of rim material or substrate with insulating coating on the surface
Used. The thickness of the polysilicon film 20 of the TFT is generally
10 nm to 100 nm, but in this embodiment,
If it is 50 nm. The method for forming the polysilicon film 20 is as follows.
For example, solid phase growth from amorphous silicon film
Such as a plasma CVD method and an LPCVD method.
After forming the amorphous silicon film,
Crystallization of morphous silicon film by laser annealing
Method and SiHFour, SiFFour, HTwoSuch as raw material
The polysilicon film is directly deposited by plasma CVD using gas.
There is a contact forming method. Next, as shown in FIG.
After forming a gate insulating film 3 on the entire surface,
A gate electrode 4 is formed on the edge film 3. With the gate insulating film 3
For example, use a silicon oxide film or silicon nitride film
The thickness is, for example, 100 nm. Gate insulating film
Examples of the film forming method 3 include a CVD method and a plasma CVD method.
Method and an ECR-CVD method. Also, the gate insulating film 3
May be used, which is obtained by thermally oxidizing a polysilicon film.
No. Next, as shown in FIG.
Phosphorus (P) as an n-type impurity
The ion implantation is performed on the low-concentration n-Mold saw
A drain region 5 is formed. n-Mold source dray
The region sandwiched between the active regions 5 becomes the active layer 2. Then n
-Source / drain region 5 has an average impurity concentration of 5
× 1017cm-3And, as shown in FIG.
Has a maximum value near the center in the vertical direction, but has an almost flat distribution.
It has an impurity concentration profile. Where the source
・ The expression "drain region" is used.
The distinction between source and drain does not occur unless actually used, and
Also, the source and drain may be switched during use
Because there is. Next, as shown in FIG.
Electrode 4 and n near it-Source / drain regions
5 is covered with a resist 6a.
Phosphorus (P) is ion-implanted into the polysilicon film, and
Concentration n*Form source / drain regions 11 are formed. This
When n*Type source / drain region 11 has an average impurity
The substance concentration is 1 × 1019cm-3And shown in FIG.
Has a maximum near the center in the depth direction, but is almost flat
It has an impurity concentration profile with a flat distribution. next
After removing the resist 6a, as shown in FIG.
Gate electrode 4 and n near it-Source / Drain
Region 5 and n near it*Source / drain region 1
1 covered with a resist 6b,
Phosphorus (P) is ion-implanted into the polysilicon film to form two high
Concentration n+Form source / drain regions 12 are formed. This
When n+Type source / drain region 12 has an average impurity
The substance concentration is 1 × 1020cm-3And shown in FIG.
Has a maximum near the center in the depth direction, but is almost flat
It has an impurity concentration profile with a flat distribution. this
As a result, as shown in FIG.
A low concentration of n outside the active layer 2-Mold source / drain area
Zone 5, medium concentration n*Source / drain region 11, high concentration
Degree n+Source / drain regions 12 are sequentially formed
You. Next, after removing the resist 6b, a laser beam or
Activation of impurity (P) by energy beam such as electron beam
(Laser annealing) and heat activity at low temperature of 600 ° C or less
(Thermal annealing at 300 ° C. to 600 ° C.). Leh
Since the annealing is completed in a short time, the impurity concentration profile
There is no problem that the file changes. Below 600 ° C
The same applies to thermal annealing. Furthermore, for cost reduction
Even if an inexpensive glass substrate is used as the insulating substrate 1,
There is no problem that the substrate is thermally damaged. next,
An interlayer insulating film 10 is formed on the entire surface as shown in FIG.
After n+Insulation on the source / drain region 12
The film 3 and the interlayer insulating film 10 are removed by etching to obtain n+
Hole for the source / drain region 12
Open. Finally, after forming a conductive film on the entire surface,
Pattern the conductive film to form source / drain electrodes 8
Thus, the basic structure of the coplanar TFT is completed. Impure
The impurity concentration is low impurity concentration of the source / drain region 5.
Degree 1 × 1016cm-3More than 1 × 1018cm-3Less than medium
Impurity concentration of the source / drain region 11 is 1 × 10
18cm-3More than 1 × 1020cm-3Less than high concentration source
The impurity concentration of the drain region 12 is 1 × 1020cm-3that's all
1 × 10twenty twocm-3It is desirable that: Low concentration
The impurity region 5 has a high resistance to alleviate the electric field near the drain.
Therefore, high impurity concentration regions 12 need to be
Reduction of contact resistance with drain electrode 8 (1k
Ω) is essential. Medium concentration source / drain region 11
Impurity concentration of 1 × 1018cm-3More than 1 × 1020cm-3
The reason why the value is preferably smaller than the above is described below. FIG.
Is a non-doped polysilicon film having a thickness of 50 nm.
The impurity concentration of phosphorus (P) when activated at a low temperature of 0 ° C.
5 is a characteristic graph showing a relationship between a degree and an activation rate. This feature
The sex graph was first obtained by the inventor.
You. Carrier concentration is obtained by multiplying impurity concentration by activation rate
become. This carrier concentration is determined by performing hole measurement.
And the impurity concentration is SIMS (Secondary-Io).
n Mass Spectroscopy)
It is measured by performing an analysis. As shown in FIG.
When activation is performed at a low temperature of 00 ° C., the impurity concentration becomes 1
× 1018cm-3Less than (low concentration area) and 1 × 1020
cm-3Low activation rate in larger area (high concentration area)
No. Note that the impurity concentration is 1 × 1020cm-31x for
1018cm-3Shows the same activation rate as in the case of
Concentration is 1 × 1020cm-3In the case of
The impurity concentration of the drain region 12 is 1 × 10 20cm-3Place
1 × 1020cm-3in the case of
Exclude Generally, implanted into a semiconductor by ion implantation
Impurities often exist at interstitial positions,
It has no role as a donor or acceptor. this
Therefore, impurities are placed in the lattice position and activated electrically
In addition, lattice defects caused by the implantation
After implantation, heat treatment (animation)
Do). However, forming a high concentration (n +) region
In the case of ion implantation for
Because of its large size, low-temperature annealing at 600 ° C or lower
Insufficient recovery and efficient activation like high temperature annealing
Does not progress. Low concentration (n-) Io to form region
In the case of ion implantation, the impurity concentration for ion implantation is polysilicon.
The trap concentration (1016c
m-3-10 17cm-3) Because it is almost the same level as
Has a low activation rate but good crystallinity. this
Has low film damage due to small film damage due to ion implantation.
This is because crystallization can be sufficiently recovered by the use of a metal. As described above, n +
Only the region has poor crystallinity. Therefore, as in the conventional case,
The channel in the active layer and n+Joining when joining regions
Department or n-Region and n+Smell at the joint when joining the areas
When the TFT is OFF, minority carriers (in this case,
The potential barrier to holes)
Absent. This makes it possible to sufficiently block minority carriers
No, the OFF current of the TFT increases. I
However, in the present embodiment, n-Region 5 and n+region
Good activation rate (40% or more)
N with good crystallinity*By providing the region 11, this n*
Good contact between region 11 and n + region 12 having poor crystallinity
A combination can be formed. As a result, the O
Sufficient for minority carriers in the above junction at FF
Potential barrier can be formed
Carrier can be effectively prevented, and the OFF current can be reduced.
Can be done. Note that this medium concentration impurity region 11
Is not more than 0.2 μm, the phosphor from n + region 12
The impurity diffusion of (P) cannot be suppressed. The width is 2 μm
The following should be considered to reduce the resistance of the medium concentration impurity region 11.
Desirable for According to the present embodiment, the medium concentration n*Type
The activation rate of the source / drain region 11 is 40% or more.
, N*Region 11 and n+If the junction with region 12 is
OFF because it blocks the rear with high efficiency
Low current polysilicon TFT with low current and high reliability
realizable. (Second Embodiment) FIGS. 4A to 4F show the present invention.
Showing the manufacturing process of the TFT according to the second embodiment of FIG.
It is sectional drawing. The TFT of this embodiment is a coplanar type T
FT. First, as shown in FIG.
Polysilicon film 2 of predetermined shape as semiconductor layer on plate 1
0 is formed. The material and forming method of the polysilicon film 20
The film thickness is the same as in the first embodiment. Next, FIG.
As shown in (b), a gate insulating film 3 was formed on the entire surface.
Thereafter, gate electrode 4 is formed on gate insulating film 3.
The material, forming method and film thickness of the gate insulating film 3 and the gate electrode 4
Are the same as in the first embodiment. Next, in FIG.
As shown in FIG.
Is implanted into the polysilicon film 20 as phosphorus (P).
And two low concentrations of n-Shaped source / drain region 5
To achieve. Then n-Of the source / drain region 5
Impurity concentration of 1 × 1017cm-3And FIG. 2
As shown in (a), there is a maximum value near the center in the depth direction
But with an almost flat distribution of impurity concentration profiles
I have. Next, as shown in FIG.
And n near it-Type source / drain region 5
In the state covered with the gate 6a, phosphorus (P) as an n-type impurity is
Ions are implanted into the polysilicon film and two medium concentrations of n*
Form source / drain regions 11 are formed. This n*region
11 has an impurity concentration of 1 × 1019cm-3And FIG. 2
As shown in (a), there is a maximum value near the center in the depth direction
But with an almost flat distribution of impurity concentration profiles
I have. Next, after removing the resist 6a, FIG.
As shown, the gate electrode 4 and the n-type
Drain region 5 and n in the vicinity thereof*Type source
With the rain area 11 covered with the resist 6b, the gate
The insulating film 3 is etched. Subsequently, the resist 6b is removed.
After leaving, n to be formed+Insulating film on region 12
The ion implantation is performed in a state where there is no. In this case, the insulating film
Since the loss due to the absorbed dopant can be eliminated,
The processing time for injection can be shortened. For example, the formed n
+The average impurity concentration of the region 12 is 1 × 1020cm-3Toss
You. In this case, since there is no upper insulating film, FIG.
As shown, the peak intensity of ion implantation comes near the surface
Therefore, only high concentration n+Source / drain regions
12 can be formed. Phosphorus as n-type impurity
(P) is ion-implanted into the polysilicon film to form two highly concentrated layers.
Degree n+Type source / drain region 12 formed near the surface
I do. As a result, as shown in FIG.
Low concentration of n outside the active layer-Source / Drain
Region 5, medium concentration n*Type source / drain region 11,
N outside+Source / drain regions 12
In addition, medium concentration n*Source / drain region 11 at the bottom
It is formed. Next, after removing the resist 6b, the laser
Impurities due to energy beams such as laser light and electron beams
Activation of (P) (laser annealing) or 600 ° C or less
Thermal activation (thermal annealing below 600 ° C)
U. As in the first embodiment, the impurity concentration profile
There is no problem that the file changes. Next, FIG.
As shown, after forming an interlayer insulating film 10 on the entire surface, n+
Gate insulating film 3 on type source / drain region 12 and
The interlayer insulating film 10 is removed by etching, and n+Type source
Open contact hole for drain region 12
You. Finally, after forming a conductive film on the entire surface, this conductive film is
Etching to form source / drain electrodes 8
The basic structure of the planar type TFT is completed. In this embodiment
It is needless to say that the same effect as in the first embodiment can be obtained.
In addition, the following effects can be obtained. Sand
In this embodiment, n+Low ion implantation in region 12
It is performed under acceleration conditions (for example, 10 KeV to 30 KeV).
Where n-Region 5, n*Region 11 (and the p-type MOS
Gate insulating film 3 on source / drain regions (not shown)
N-type impurities such as phosphorus (P) with low acceleration
However, this has a good effect on the element characteristics.
n-Region 5, n*The ion implantation for forming the region 11 is high.
Gate insulation because of acceleration (for example, 50 KeV or more)
A large damage is left on the film 3. Then n+Region 12
At the time of formation, ions are implanted into the gate insulating film 3 at low acceleration.
As a result, the implanted dopant causes damage to the gate insulating film 3.
Acts to mitigate. Also, it is formed by a low temperature process.
Oxide film (insulating film) is different from thermal oxide film in density and good
Although this is not a good film, the dopant having a slightly different atomic radius from Si
Injection of punt atoms acts to properly terminate defects
And improve the film quality. In this case, the gate insulating film 3
Almost no ions are implanted in the source / drain regions.
No. In a TFT, the electric field intensity is high near the drain end.
And the best film quality is required. In that sense, n-Territory
Area 5, n*Region 11 (and source / drain of p-type MOS)
By implantation into the insulating film on the in-region (not shown)
High quality plays a large role in improving characteristics. (Third Embodiment) FIGS. 5A to 5F show the present invention.
Showing the manufacturing process of the TFT according to the third embodiment of the present invention.
It is sectional drawing. The TFT of this embodiment is also a coplanar type T
FT. In the present embodiment, n-Eliminate LDD area
Instead of n*Region 11 is the end of gate electrode 4
It has a structure offset from it. First, FIG.
As shown in (a), as a semiconductor layer on the insulating substrate 1
A polysilicon film 20 having a predetermined shape is formed. Polysil
The material, forming method and film thickness of the con film 20 are the same as those of the previous embodiment.
The same is true. Next, as shown in FIG.
After forming the gate insulating film 3, a gate is formed on the gate insulating film 3.
A gate electrode 4 is formed. Gate insulating film 3, gate electrode 4
The material, the forming method, and the film thickness are the same as in the previous embodiment.
You. Next, as shown in FIG.
And covered with resist 6a
In this state, phosphorus (P) as an n-type impurity is
Into two intermediate concentrations of n*Type sauce dress
An in-region 11 is formed. This n*Average of area 11
Pure substance concentration is 1 × 1019cm-3And FIG. 2 (a)
As shown, it has a maximum value near the center in the depth direction, but almost
It has an impurity concentration profile having a flat distribution.
Next, after removing the resist 6a, as shown in FIG.
As described above, the gate electrode 4 and n*Type source
With the rain area 11 covered with the resist 6b, the gate
The insulating film 3 is etched. Subsequently, the resist 6b is removed.
After leaving, n to be formed+The insulating film on the region 12
The ion implantation is performed in the absence. In this case, the insulating film absorbs
Ions due to the loss of dopants collected
Injection processing time can be reduced. For example, the formed n+
The impurity concentration of the region 12 is 1 × 10Two 0cm-3And this
Also, n+There is no insulating film on the region 12 and n+Area 12
Because the peak concentration of ion implantation comes near the surface of
Only high concentrations of n+Form source / drain regions 12
can do. Phosphorus (P) as an n-type impurity
Ion implantation into the silicon film yields two high-concentration n+Type
The source / drain region 12 is formed near the surface. This result
As a result, as shown in FIG.
Medium concentration n outside the conductive layer 2*Source / drain regions
11, further high concentration n+Source / Drain
Region 12 is on top and medium concentration n*Mold source / drain area
Zone 11 is formed at the bottom. The active layer 2 and n*region
11 is offset from the end of the gate electrode 4
It is in the position. Then, such as laser light and electron beam
Activation of impurity (P) by energy beam (laser
Annealing) or thermal activation at a low temperature of 600 ° C. or less (600 ° C.).
C. or lower). Same as the previous embodiment
In addition, the problem that the impurity concentration profile changes
Absent. Next, as shown in FIG.
After forming the film 10, n+Source / drain region 12
Etching of the gate insulating film 3 and the interlayer insulating film 10
Remove n+Type source / drain region 12
Open contact hole. Finally, form a conductive film on the entire surface
After the formation, this conductive film is etched and the source drain
Electrode 8 to complete the basic structure of the coplanar TFT.
To achieve. Note that n*Off from gate electrode end of region 11
The set amount x (see FIG. 3C) is n-There is an LDD region
Since the resistance of the active layer 2 is higher than in the case,+Area 1
2 can be closer to the end of the gate electrode 4
You. Usually n-The resistance of the LDD region is 100 kΩ or less
, N*Region 11 is n-Lower resistance by at least one digit than LDD area
(10 kΩ or less). However, the active layer 2 has n-LD
Higher resistance (more than 10MΩ) by at least two orders of magnitude
To the gate end*The area 11 may be expanded. This implementation
In the embodiment, the effect of the process reduction, and the second embodiment and
Needless to say, the same effect can be obtained.
Such effects can be obtained. That is, good activity of crystallinity
High activation rate with layer 2 and good crystal recovery by annealing
n*The direct bonding of the region 11 provides good bonding characteristics.
TFT with low OFF current
You. Further, n*By offsetting the area 11
And the deterioration due to the high electric field near the drain can be suppressed.
And a highly reliable TFT can be realized. (Fourth Embodiment) FIGS. 6A to 6F show the present invention.
Showing the manufacturing process of the TFT according to the fourth embodiment of the present invention.
It is sectional drawing. The TFT of this embodiment is an inverted stagger type T
FT. First, as shown in FIG.
After the gate electrode 4 is formed on the plate 1, the gate electrode 4
A gate insulating film 3 is formed on the entire surface. Gate insulating film
3. The material, forming method and film thickness of the gate electrode 4 are the same as those of the previous embodiment.
Same as the form. Next, as shown in FIG.
Polysilicon having a predetermined shape as a semiconductor layer on an edge substrate 1
A film 20 is formed. Material and formation of polysilicon film 20
The method and the film thickness are the same as those in the above embodiment. On this
300nm silicon nitride formed by CVD and patterned
Thereby, the channel protective film 13 is formed. Next
Next, as shown in FIG.
Phosphorus (P) as an n-type impurity
Ion implantation into the ion implantation film to obtain two low concentration n-Type source
The drain region 5 is formed. This n-Impurity concentration in region 5
The degree is 5 × 101 7cm-3And as shown in FIG.
Has a maximum value near the center in the depth direction, but is almost flat
Has an impurity concentration profile having the following distribution. Next
Next, as shown in FIG.
And n near it-Type source / drain region 5 as resist
6a, phosphorus (P) as an n-type impurity is
Ions are implanted into the silicon layer to form two medium-concentration n*Type
Source / drain regions 11 are formed. This n*Area 1
The impurity concentration of 1 is 1 × 1019cm-3And FIG. 2
As shown in (a), there is a maximum value near the center in the depth direction.
Impurity concentration profile with almost flat distribution
Having. Next, after removing the resist 6a, FIG.
As shown in (e), the channel protective film 13 and its vicinity are formed.
Beside n-Source / drain region 5 and n in the vicinity thereof*
Source / drain region 11 covered with resist 6b
In this state, phosphorus (P) as an n-type impurity is added to the polysilicon film.
Ion implantation, two high concentrations of n+Mold source dray
Forming region 12. This n+Impurity concentration of region 12
Is 1 × 1020cm-3And as shown in FIG.
Has a maximum near the center in the depth direction, but is almost flat.
It has an impurity concentration profile having a distribution. This result
As a result, as shown in FIG.
A low concentration of n outside the conductive layer 2-Source / drain regions
5. Medium concentration n*Source / drain region 11, high concentration
N+Source / drain regions 12 are sequentially formed
You. Next, laser annealing or heat at a low temperature of 600 ° C or less
Activation is performed by annealing. Laser annealing is short
And the impurity concentration profile changes
No problem arises. The same applies to thermal annealing at a low temperature.
Furthermore, inexpensive insulating substrate 1 is used for cost reduction.
Even if a glass substrate is used, the glass substrate
No problem. Next, as shown in FIG.
After the interlayer insulating film 10 is formed on the entire surface, n+Type source
Gate insulating film 3 and interlayer insulating film 1 on rain region 12
0 by etching away, n+Source / drain regions
Then, a contact hole is opened with respect to No. Finally, all
After forming a conductive film on the surface, this conductive film is etched,
A source / drain electrode 8 is formed, and an inverted stagger type TFT is formed.
The basic structure of is completed. In this embodiment as well,
Needless to say, the same effect can be obtained.
The following effects are obtained. That is, this TFT is formed
With the color filter substrate facing the array substrate
When a liquid crystal display device is created by injecting liquid crystal between plates,
In order to make light incident from the lower part of the ray substrate, the gate electrode
Light shielding of the active layer, which is a channel, reduces light leakage.
Function as a thin TFT and play a large role in improving characteristics
No. The present invention is limited to the above-described embodiment.
is not. For example, in the above embodiment, the coplanar type
Although the case of a TFT or an inverted stagger type TFT has been described,
In the present invention, the reverse staggered TFT is used for film growth and patterning.
It can be applied to a staggered TFT in which the order is reversed. In addition,
In the first to fourth embodiments, the n-channel TF
T has been described as an example.
It is needless to say that can be applied. Also,
In the first to fourth embodiments, the active layer is intrinsic.
(Intrinsic), but impurities (eg,
For example, phosphorus or boron)17cm-3Including degree
You may. Next, T of the first to fourth embodiments described above is used.
Active matrix using FT as pixel switching element
The configuration of the trix-type liquid crystal display device will be described with reference to FIG.
You. This liquid crystal display device has an array substrate 100 and a counter substrate.
200. Array substrate 100 is transparent insulation
Area 102a of a transparent substrate (for example, a glass substrate) 101
In addition, a plurality of signal lines 103 and
And a plurality of scanning lines 104, a signal line 103, and a scanning line 104.
Consisting of TFTs formed at each intersection with
Element 105 and an image provided for each switching element.
It has a configuration in which the elementary electrodes 106 are formed. Each sui
The gate of the switching element 105 is connected to the corresponding signal line 103.
Connected and one of the source and drain
And the other is connected to the pixel electrode 106.
Has been continued. The array substrate 100 is made of a transparent insulating material.
TFT is provided in the non-display area 102b around the conductive substrate 101.
Drive circuits 110 and the drive circuits 110
External end for supplying power and signals from the connected external
A child 120 is formed. On the other hand, the opposite substrate 200 is transparent.
On one surface of a clear insulating substrate 201, ITO (Indiu
m Tin Oxide) is a transparent conductive film
It is configured as a pole 203. these
The substrates 100 and 200 are opposed to each other so as to have a predetermined gap.
Is placed. Then, the display area 102 of the array substrate 100
a seal applied on the non-display area 102b so as to surround a
It is bonded by the material 300. For sealing material 300
Is an injection port 301 for injecting a liquid crystal material as shown in FIG.
Are formed. Then, the substrates 100 and 200
After bonding, the liquid crystal composition is
(Not shown) is injected into the gap and sealed
The liquid crystal display device is completed. Note that the liquid crystal display is
-In the case of a liquid crystal display device, the counter substrate 200 or
A color filter is formed on one side of the array substrate 100
Configuration. TFTs of the First to Fourth Embodiments
Is used as the pixel switching element.
Current can be reduced to prevent image quality degradation.
Can be. In addition, without departing from the gist of the present invention.
If so, various modifications are possible.

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来よりもOFF電流の少ない、信頼性の高い薄膜トラン
ジスタおよびその製造方法、またこの薄膜トランジスタ
を用いた液晶表示装置を提供することが可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a highly reliable thin film transistor having a smaller OFF current than the conventional one, a method of manufacturing the same, and a liquid crystal display device using the thin film transistor. Become.

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

【図1】 本発明の第1の実施の形態に係るTFTの製
造工程を示す工程断面図。
FIG. 1 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of a TFT according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第1の実施の形態に係るTFTのn
型不純物(燐)の不純物濃度プロファイル、第2の実施
の形態に係るTFTの中間濃度層の不純物濃度プロファ
イルを示す図。
FIG. 2 shows n of the TFT according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an impurity concentration profile of a type impurity (phosphorus) and an impurity concentration profile of an intermediate concentration layer of the TFT according to the second embodiment.

【図3】 本発明のTFTの不純物領域の拡大図。FIG. 3 is an enlarged view of an impurity region of the TFT of the present invention.

【図4】 本発明の第2の実施の形態に係るTFTの製
造工程を示す工程断面図。
FIG. 4 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of a TFT according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第3の実施の形態に係るTFTの製
造工程を示す工程断面図。
FIG. 5 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of a TFT according to a third embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第4の実施の形態に係るTFTの製
造工程を示す工程断面図。
FIG. 6 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of a TFT according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】 従来の画素部・周辺駆動回路部一体型の液晶
表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図。
FIG. 7 is a process sectional view showing a manufacturing process of an array substrate of a conventional liquid crystal display device integrated with a pixel portion and a peripheral driving circuit portion.

【図8】 低温プロセスにおける不純物濃度と活性化
率、キャリア濃度の関係を示すグラフ。
FIG. 8 is a graph showing a relationship between an impurity concentration, an activation rate, and a carrier concentration in a low-temperature process.

【図9】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の構成
を示す模式図。
FIG. 9 is a schematic view illustrating a configuration of an active matrix liquid crystal display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…絶縁性基板 2…活性層 3…ゲート絶縁膜 4…ゲート電極 5… n-型ソース・ドレイン領域 8…ソース・ドレイン電極 10…層間絶縁膜 11…n*型ソース・ドレイン領域 12…n+型ソース・ドレイン領域 20…ポリシリコン膜DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating substrate 2 ... Active layer 3 ... Gate insulating film 4 ... Gate electrode 5 ... n - type source / drain region 8 ... Source / drain electrode 10 ... Interlayer insulating film 11 ... n * -type source / drain region 12 ... n + Type source / drain region 20: polysilicon film

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁性基板と、 この絶縁性基板上に形成されたポリシリコンを用いた半
導体層と、 この半導体層に接して形成されたゲート絶縁膜と、 このゲート絶縁膜に接して形成されたゲート電極と、 このゲート電極に対応する前記半導体層の領域に形成さ
れた活性層と、 この活性層の外側の前記半導体層に形成された不純物濃
度が1×1018cm-3以上でかつ1×1020cm-3未満
の第1の半導体領域と、 この第1の半導体領域の外側の前記半導体層に形成され
た不純物濃度が前記第1の半導体領域よりも高くかつ前
記第1の半導体領域と同じ導電型の第2の半導体領域
と、 を備えたことを特徴とする薄膜トランジスタ。
1. An insulating substrate, a semiconductor layer using polysilicon formed on the insulating substrate, a gate insulating film formed in contact with the semiconductor layer, and formed in contact with the gate insulating film An active layer formed in a region of the semiconductor layer corresponding to the gate electrode, and an impurity concentration formed in the semiconductor layer outside the active layer is 1 × 10 18 cm −3 or more. And a first semiconductor region of less than 1 × 10 20 cm −3 and an impurity concentration formed in the semiconductor layer outside the first semiconductor region is higher than that of the first semiconductor region and the first semiconductor region And a second semiconductor region having the same conductivity type as the semiconductor region.
【請求項2】 絶縁性基板と、 この絶縁性基板上に形成されたポリシリコンを用いた半
導体層と、 この半導体層に接して形成されたゲート絶縁膜と、 このゲート絶縁膜に接して形成されたゲート電極と、 このゲート電極に対応する前記半導体層の領域に形成さ
れた活性層と、 この活性層の外側の前記半導体層に形成された不純物濃
度が1×1018cm- 3以上でかつ1×1020cm-3未満
の第1の半導体領域と、 この第1の半導体領域の外側の前記半導体層に形成され
た不純物濃度が前記第1の半導体領域よりも高くかつ前
記第1の半導体領域と同じ導電型の第2の半導体領域
と、 前記活性層と前記第1の半導体領域との間の前記半導体
層の領域に形成された不純物濃度が前記第1の半導体領
域よりも低くかつ前記第1の半導体領域と同じ導電型の
第3の半導体領域と、 を備えたことを特徴とする薄膜トランジスタ。
2. An insulating substrate, a semiconductor layer using polysilicon formed on the insulating substrate, a gate insulating film formed in contact with the semiconductor layer, and a gate insulating film formed in contact with the gate insulating film 3 or more - a gate electrode, an active layer formed in a region of the semiconductor layer corresponding to the gate electrode, the impurity concentration formed on the semiconductor layer outside of the active layer 1 × 10 18 cm And a first semiconductor region of less than 1 × 10 20 cm −3 and an impurity concentration formed in the semiconductor layer outside the first semiconductor region is higher than that of the first semiconductor region and the first semiconductor region A second semiconductor region of the same conductivity type as the semiconductor region; and an impurity concentration formed in a region of the semiconductor layer between the active layer and the first semiconductor region, which is lower than that of the first semiconductor region. Same as the first semiconductor region A thin film transistor characterized by comprising a third semiconductor region of a conductivity type, the.
【請求項3】 前記第1の半導体領域の活性化率が40
%以上である請求項1、2記載の薄膜トランジスタ。
3. An activation rate of the first semiconductor region is 40.
%.
【請求項4】 前記第2の半導体領域と前記絶縁性基板
との間に前記第1の半導体領域が形成されている請求項
1、2記載の薄膜トランジスタ。
4. The thin film transistor according to claim 1, wherein said first semiconductor region is formed between said second semiconductor region and said insulating substrate.
【請求項5】 前記第2の半導体領域の不純物濃度が1
×1020cm-3以上1×1022cm-3以下である請求項
1、2記載の薄膜トランジスタ。
5. An impurity concentration of said second semiconductor region is 1
The thin film transistor according to claim 1, wherein the thickness is not less than × 10 20 cm −3 and not more than 1 × 10 22 cm −3 .
【請求項6】 前記活性層と前記第1の半導体領域との
接合の境界面が前記ゲート電極端からオフセットされた
位置にある請求項1、2記載の薄膜トランジスタ。
6. The thin film transistor according to claim 1, wherein a boundary surface of a junction between the active layer and the first semiconductor region is located at a position offset from an end of the gate electrode.
【請求項7】 前記第1の半導体領域の幅が0.2μm
以上2μm以下である請求項1、2記載の薄膜トランジ
スタ。
7. The width of the first semiconductor region is 0.2 μm.
The thin film transistor according to claim 1, wherein the thickness is not less than 2 μm.
【請求項8】 前記活性層の膜厚が10nm〜100n
mである請求項1、2記載の薄膜トランジスタ。
8. The active layer has a thickness of 10 nm to 100 n.
3. The thin film transistor according to claim 1, wherein m is m.
【請求項9】 絶縁性基板に接するように600℃以下
の温度でポリシリコンを用いた半導体層を形成する工程
と、 この半導体層に接するようにゲート絶縁膜を形成する工
程と、 このゲート絶縁膜に接するようにゲート電極を形成する
工程と、 このゲート電極の外側の前記半導体層に不純物濃度が1
×1018cm-3以上でかつ1×1020cm-3未満の第1
の半導体領域を形成する工程と、 この第1の半導体領域の外側の前記半導体層に不純物濃
度が前記第1の半導体領域よりも高くかつ前記第1の半
導体領域と同じ導電型の第2の半導体領域を形成する工
程と、 を備えたことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方
法。
9. A step of forming a semiconductor layer using polysilicon at a temperature of 600 ° C. or less so as to be in contact with the insulating substrate; a step of forming a gate insulating film so as to be in contact with the semiconductor layer; A step of forming a gate electrode so as to be in contact with the film;
A first not less than × 10 18 cm -3 and less than 1 × 10 20 cm -3
Forming a semiconductor region, and a second semiconductor having an impurity concentration higher than that of the first semiconductor region in the semiconductor layer outside the first semiconductor region and having the same conductivity type as that of the first semiconductor region. Forming a region; and a method of manufacturing a thin film transistor.
【請求項10】 前記ゲート電極に対応する前記半導体
層の領域と前記第1の半導体領域との間に前記第1の半
導体領域よりも不純物濃度が低くかつ前記第1の半導体
領域と同じ導電型の第3の半導体領域を形成する工程を
備えた請求項9記載の薄膜トランジスタの製造方法。
10. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first semiconductor region has a lower impurity concentration than said first semiconductor region and has the same conductivity type as a region between said semiconductor layer region corresponding to said gate electrode and said first semiconductor region. 10. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 9, further comprising the step of forming a third semiconductor region.
【請求項11】 前記第2の半導体領域を形成する前に
前記第2の半導体領域が形成される前記半導体層の領域
上のゲート絶縁膜を除去する請求項9記載の薄膜トラン
ジスタの製造方法。
11. The method according to claim 9, wherein before forming the second semiconductor region, a gate insulating film on a region of the semiconductor layer where the second semiconductor region is formed is removed.
【請求項12】 請求項1〜8記載の薄膜トランジスタ
をスイッチング素子として用いたことを特徴とする液晶
表示装置。
12. A liquid crystal display device using the thin film transistor according to claim 1 as a switching element.
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