KR100771177B1 - A method of fabricating an electronic device comprising a thin-film transistor - Google Patents

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니겔 데. 요웅
욘 아르. 아. 아이레스
슈탄로이 데. 브로테르톤
카롤레 아. 피셰르
프란크 베. 롤핑
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티피오 홍콩 홀딩 리미티드
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Abstract

본 발명은 박막 트랜지스터를 포함하는 전자 디바이스를 제작하는 방법에 관한 것으로, 자기-정합(self-aligned) 박막 트랜지스터에서 증가된 오프-상태(off-state) 전류 및 감소된 캐리어 이동도(carrier mobility)의 문제점에 대해 설명한다. 상기 방법에 따라, 게이트 층(2,46)은 마스크 층(20,48) 아래에서 다시 에칭된다. 마스크 층을 주입(implantation) 마스크로서 사용하는 주입 단계에 이어서, 재-에칭(etch-back)은 주입 손상을 가져오며, 이는 이어서 에너지빔(42)에 의해 어닐링된다(annealed).
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method of fabricating an electronic device comprising a thin film transistor, wherein the increased off-state current and reduced carrier mobility in a self-aligned thin film transistor. Describes the problem. According to the method, the gate layers 2 and 46 are etched back under the mask layers 20 and 48. Following the implantation step using the mask layer as an implantation mask, etch-back results in implantation damage, which is then annealed by the energy beam 42.

Description

박막 트랜지스터를 포함하는 전자 디바이스 제작 방법{A METHOD OF FABRICATING AN ELECTRONIC DEVICE COMPRISING A THIN-FILM TRANSISTOR}A METHOD OF FABRICATING AN ELECTRONIC DEVICE COMPRISING A THIN-FILM TRANSISTOR}

본 발명은 박막 트랜지스터(이후, "TFT"라고 명함)를 포함하는 전자 디바이스를 제작하는 방법에 관한 것으로, 자기 정합(self-aligned) 기술을 사용하여 상기 TFT를 제작하기 위한 개선된 공정을 제공한다. 상기 디바이스는 플랫 패널 디스플레이{예컨대, 능동-매트릭스 액정 디스플레이인, AMLCD(active-matrix liquid-crystal display)} 또는 넓은 영역의 이미지 센서나 수 개의 다른 타입의 넓은 영역의 전자 디바이스(예컨대, 박막 데이터 기억 장치나 메모리 디바이스)가 될 수 있다.The present invention relates to a method of fabricating an electronic device comprising a thin film transistor (hereinafter referred to as "TFT"), which provides an improved process for fabricating the TFT using self-aligned technology. . The device may be a flat panel display (e.g., an active-matrix liquid-crystal display (AMLCD), which is an active-matrix liquid crystal display) or a wide area image sensor or several other types of wide area electronic devices (e.g. thin film data storage). Device or memory device).

넓은 영역의 전자 애플리케이션을 위한 절연 기판 상에 TFTs를 지닌 박막 회로 및 다른 박막 회로 소자를 개발하는 것에 많은 관심이 쏠려 있다. 비결정(amorphous), 미소결정(microcrystalline) 또는 다결정(polycrystalline)의 반도체 막의 부분으로 제작된 이들 회로 소자는 셀 매트릭스, 예컨대 미국 특허 명세서 US-A-5,130,829(코닌클리케 필립스사측 참조 번호 PHB 33646)에 설명된 바와 같은 플랫 패널 디스플레이에서 스위칭 소자를 형성할 수 있는데, 상기 명세서의 전체 내용은 본 명세서 안에 참조 자료로서 포함되어 있다. 더 최근에는, 상기 디 바이스는 집적 구동 회로, 특히 상기 회로 소자로서 다결정의 실리콘(이후, "폴리실리콘"으로 명함)으로 된 TFTs를 지닌 집적 구동 회로도 역시 포함할 수 있다.Much attention has been directed to developing thin film circuits and other thin film circuit devices with TFTs on insulated substrates for a wide range of electronic applications. These circuit elements, fabricated as part of an amorphous, microcrystalline or polycrystalline semiconductor film, are described in a cell matrix, such as US Pat. It is possible to form a switching element in a flat panel display as described, the entire contents of which are incorporated herein by reference. More recently, the device may also include an integrated drive circuit, in particular an integrated drive circuit having TFTs of polycrystalline silicon (hereinafter referred to as "polysilicon") as the circuit element.

폴리실리콘 TFT의 제작에서, TFT의 게이트로, 자기 정합(이후, "SA"라 명함) 방식으로 TFT의 소스/드레인을 위한 영역을 형성하기 위하여 도핑제(dopant) 이온{예컨대 인(phosphorus)} 주입(implantation)을 이용하는 것을 알려져 있다. 박막 구조에서, 에너지빔, 특히 레이저빔을 조종함으로써 주입된 도핑제를 활성화시키고 결정 격자 손상을 어닐링(anneal)하는 것이 알려져 있다.In the fabrication of polysilicon TFTs, dopant ions (such as phosphorus) to form the regions for the source / drain of the TFTs in a self-aligning (hereinafter referred to as "SA") manner as the gate of the TFTs. It is known to use implantation. In thin film structures, it is known to activate the implanted dopant and anneal crystal lattice damage by manipulating energy beams, in particular laser beams.

주입된 영역은 TFT의 고도로 도핑된 드레인 영역일 수 있다. 구동 회로에 사용된 TFT에 대해, TFT의 채널과 드레인 영역 사이에 빈약하게 도핑된 드레인 영역(이후, "LDD"라고 명함)을 포함하는 필드-제거(field-relief) 구조를 가지는 것이 유리할 수 있다. 이 경우, 주입된 SA 영역은 LDD 영역이 되거나, 더 고도로 도핑된 드레인 영역이 될 수 있다. 따라서, 게이트와 LDD 영역 사이에는 현저한 중첩(overlap)이 없을 수 있거나, 게이트가 소위 GOLDD라고 불리는 구조에서 상기 LDD 영역을 중첩 할 수 있다. 불행히도, 그 결과로 생기는 SA TFTs가 오프-상태 누설 전류의 증가와 캐리어 이동도의 감소를 당할 수 있다는 것이 밝혀졌다.The implanted region may be a highly doped drain region of the TFT. For a TFT used in a drive circuit, it may be advantageous to have a field-relief structure comprising a poorly doped drain region (hereinafter referred to as "LDD") between the channel and the drain region of the TFT. . In this case, the injected SA region may be an LDD region or a more highly doped drain region. Therefore, there may be no significant overlap between the gate and the LDD region, or the gate may overlap the LDD region in a structure called a GOLDD. Unfortunately, it has been found that the resulting SA TFTs can be subjected to an increase in off-state leakage current and a decrease in carrier mobility.

본 발명은 전자 디바이스의 SA TFTs를 위한 제조 방법 및 제작 공정을 제공하고자 하며, 이는 TFTs 및 TFTs를 지니는 디바이스의 특징에 다양한 개선을 가져다 준다.The present invention seeks to provide a manufacturing method and fabrication process for SA TFTs of an electronic device, which brings various improvements to the characteristics of the TFTs and devices having TFTs.

더 구체적으로는, 본 발명은 박막 트랜지스터를 포함하는 전자 디바이스를 제작하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은,
(a) 반도체 막(6, 30) 위에 있는 절연 막(4, 44) 위에 게이트 층(10, 46)을 증착시키는 단계와,
(b) 상기 게이트 층(10, 46) 위에 패터닝된(patterned) 마스크 층(48)을 한정하는 단계와,
(c) 상기 마스크 층(48)을 사용하여 상기 게이트 층(10, 46)을 패터닝하도록 에칭하고, 상기 마스크 층 아래에서 상기 게이트 층(10, 46)을 다시 에칭하는(etching back) 단계와,
(d) 주입(implantation) 마스크로서 상기 마스크 층(48) 및/또는 상기 게이트 층(10, 46)을 사용하여, 상기 반도체 막(6, 30)을 주입하는 단계와,
(e) 상기 마스크 층(48)을 제거하는 단계와,
More specifically, the present invention provides a method of fabricating an electronic device comprising a thin film transistor, the method comprising:
(a) depositing gate layers 10 and 46 on insulating films 4 and 44 over semiconductor films 6 and 30, and
(b) defining a patterned mask layer 48 over the gate layers 10, 46;
(c) etching to pattern the gate layers (10, 46) using the mask layer (48), and etching back the gate layers (10, 46) under the mask layer;
(d) implanting the semiconductor film 6, 30 using the mask layer 48 and / or the gate layers 10, 46 as an implantation mask,
(e) removing the mask layer 48;

(f) 에너지빔으로 상기 반도체 막(6, 30)을 어닐링하는(annealing) 단계를 포함한다.(f) annealing the semiconductor films 6 and 30 with energy beams.

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SA 주입된 영역을 지닌 TFTs의 경우에 있어, 본 발명자들은 오프-상태 누설 전류 증가 및 캐리어 이동도 감소에 있어서의 중요 인자는 게이트의 에지 밑에서 확장되고 게이트에 의해 레이저 어닐링으로부터 차단되는 격자 손상이라고 믿는다.In the case of TFTs with SA implanted regions, we believe that an important factor in increasing off-state leakage current and decreasing carrier mobility is lattice damage that extends under the edge of the gate and is blocked from laser annealing by the gate. .

마스크 층은 예를 들면, 포토레지스트(photoresist) 부식액(etchant) 마스크가 될 수 있다. 에너지 빔(특히 레이저 빔, 그러나 이에 국한하지는 않음)은 다시 에칭된 게이트 층에 의해 마스킹/차폐되지 않은 반도체 막에 있어서 주입 손상을 어닐링하는 역할을 한다.The mask layer can be, for example, a photoresist etchant mask. The energy beam (particularly, but not limited to, the laser beam) serves to anneal implantation damage in semiconductor films that are not masked / shielded by the etched gate layer again.

이러한 공정으로, (LDD 또는 GOLDD를 지니거나 지니지 않은)SA 폴리실리콘 TFTs에 있어서 주입 손상으로 인한 수 개의 문제점이 줄여지거나 극복 또는 방지될 수 있다.With this process, several problems due to injection damage in SA polysilicon TFTs (with or without LDD or GOLDD) can be reduced, overcome or avoided.

"게이트 재에칭(gate etch-back)"이라는 표현 대신에, 이를테면 "게이트 중복에칭(gate over-etching)" 및 "게이트 언더컷(gate undercut)"과 같은 다른 용어가 사용될 수 있다. 각 표현은 사이에 낀(중간)(intervening) 영역에서 격자 손상의 원하는 어닐링을 허용하기 위해 충분한 거리(갭)만큼 마스크 창의 에지로부터 오프셋되고/공간을 두도록, 마스크 층 아래에 위치하는 재에칭된 게이트 에지를 초래하는 에칭 공정을 의미한다. 단계(c)에서 에칭의 정도를 제어함으로써, 오프셋(갭)의 크기는 여러 주입 투여량(dose)의 다른 레벨로써 결정되는 반도체 격자 손상의 측면 크기(lateral extent)에 따라 조정될 수 있다.Instead of the expression "gate etch-back", other terms such as "gate over-etching" and "gate undercut" may be used. Each representation is a reetched gate located below the mask layer, spaced and offset from the edge of the mask window by a distance (gap) sufficient to allow the desired annealing of the grating damage in the intervening region. Means an etching process resulting in an edge. By controlling the degree of etching in step (c), the size of the offset (gap) can be adjusted according to the lateral extent of semiconductor lattice damage, which is determined as different levels of various implant doses.

상기 재에칭 단계(c)는 주입 단계(d) 이후에 실행될 수 있다. 그러나, 위에 놓인 마스크 패턴이 단독으로 주입을 마스킹하기에 충분히 두텁고 안정할 때, 단계(c)가 단계(d) 전에 실행될 수 있다. 참으로, 이러한 격자 시퀀스에는 이점이 있다. 레이저 어닐링{특히 UV 엑시머(excimer) 레이저빔으로 하는 어닐링, 그러나 이에 국한되지는 않음}은 일반적으로 단계(f)에 대해 편리하다. 그러나, 다른 타입의 에너지 빔으로 하는 어닐링, 예컨대 고 강도의 UV 플래시 램프를 사용하는 것을 대신 사용할 수 있다.The reetch step (c) may be performed after the implantation step (d). However, when the overlying mask pattern alone is thick and stable enough to mask the implant, step (c) may be performed before step (d). Indeed, this lattice sequence has advantages. Laser annealing (particularly, but not limited to annealing with UV excimer laser beams) is generally convenient for step (f). However, annealing with other types of energy beams, such as using high intensity UV flash lamps, may be used instead.

비록 TFTs가 다른 결정질의 반도체 물질로 형성될 수 있으나, TFT의 채널 영역을 제공하는 박막 반도체에 대해 다결정의 실리콘을 사용하는 것이 일반적으로 편리하다. TFTs가 수반되는 절연 기판의 성질은 TFTs가 부분을 형성하는 전자 디바이스의 성질에 따라 변화할 수 있다. 전형적으로, 기판은 저가의 유리나 절연 폴리 머를 포함할 수 있다. 스테인레스 스틸 역시 사용될 수 있다.Although TFTs can be formed of other crystalline semiconductor materials, it is generally convenient to use polycrystalline silicon for thin film semiconductors that provide the channel region of a TFT. The nature of the insulating substrate that involves the TFTs may vary depending on the nature of the electronic device in which the TFTs form a part. Typically, the substrate may comprise inexpensive glass or insulating polymer. Stainless steel may also be used.

바람직한 실시예에서, 에칭 단계(c)는 하나의 공정 단계로서 실행된다. 이는 보다 일관된 결과 및 보다 정밀한 갭 길이 제어를 제공할 수 있다.In a preferred embodiment, the etching step (c) is carried out as one process step. This can provide more consistent results and more precise gap length control.

상기 방법은 단계(e) 이후, 추가의 주입 단계를 포함할 수 있는데, 단계(d) 보다 더 낮은 레벨의 도핑을 제공한다. 이는 게이트와 단계(d)에서 형성된 소스/드레인 영역 사이에 LDD 영역을 생산한다. 이는 전형적으로 대략 5V에 이르는 전압의, 상대적으로 낮은 바이어스에서 동작하는 TFTs에 대해서도 적합할 수 있다. 이러한 디바이스에 대해, 더 넓은 범위의 주입 투여량을 추가의 주입 단계에서 채용할 수 있어서, LDD 필드-제거 영역의 생성에 정규적으로 사용되는 투여량과 비교했을 때, 직렬 저항을 감소시킨다. 또한, 이러한 기술은 더 짧은 (전형적으로 서브미크론) LDD 영역을 형성하게 해주어, 그로써 상기 영역의 직렬 저항을 감소시킨다.The method may comprise an additional injection step after step (e), which provides a lower level of doping than step (d). This produces an LDD region between the gate and the source / drain regions formed in step (d). This may also be appropriate for TFTs operating at relatively low bias, typically at voltages of up to approximately 5V. For such devices, a wider range of infusion doses can be employed in additional infusion steps, reducing the series resistance when compared to the doses normally used for the generation of LDD field-removal regions. This technique also allows the formation of shorter (typically submicron) LDD regions, thereby reducing the series resistance of the regions.

또 다른 실시예에서, 단계(b)는, (h) 소스/드레인 패턴 마스크 층을 한정하는 단계와; (i) 상기 소스/드레인 패턴에 의해 한정된 소스 및 드레인 영역을 형성하기 위하여, 단계(d)보다 더 높은 도핑 레벨을 제공하는 주입 단계를 수행하는 단계로서, 상기 단계(d)의 주입에만 노출된 영역이 LDD 영역을 형성하는 주입 단계를 수행하는 단계와; (j) 게이트 패턴을 한정하도록 상기 마스크 층을 패터닝하는 단계를 포함한다. 대안으로, 상기 방법은 단계(c) 다음에 추가의 단계를 포함할 수 있는데, 즉, (k) 또 다른 마스크 층에서 소스/드레인 패턴을 한정하는 단계와; (l) 상기 소스/드레인 패턴에 의해 한정된 소스 및 드레인 영역을 형성하기 위하여, 단계(d)보다 더 높은 도핑 레벨을 제공하는 주입 단계를 수행하는 단계로서, 상기 단계(d)의 주입에만 노출된 영역이 LDD 영역을 형성하는 주입 단계를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 그러므로, 이들 방법에서 게이트 층의 재에칭은 LDD 영역과 게이트 층의 에지 사이에 갭을 생성한다. 주입된 영역은 에너지 빔에 충분히 노출된다.In yet another embodiment, step (b) comprises: (h) defining a source / drain pattern mask layer; (i) performing an implantation step that provides a higher doping level than step (d) to form a source and drain region defined by the source / drain pattern, wherein only the implantation of step (d) is exposed. Performing an implantation step in which the region forms an LDD region; (j) patterning the mask layer to define a gate pattern. Alternatively, the method may comprise an additional step after step (c), that is, (k) defining a source / drain pattern in another mask layer; (l) performing an implantation step that provides a higher doping level than step (d) to form a source and drain region defined by the source / drain pattern, wherein only the implantation of step (d) is exposed. The region may include performing an implantation step to form an LDD region. Therefore, in these methods the reetching of the gate layer creates a gap between the LDD region and the edge of the gate layer. The implanted area is sufficiently exposed to the energy beam.

또 다른 바람직한 방법은, (m) 초기에 패터닝된 마스크 층을 한정하는 단계와; (n) 주입 마스크로서 상기 초기의 마스크 층을 사용하는 주입 단계를 수행하는 단계로서, 상기 주입은 단계(b)에서 형성된 패터닝된 마스크의 에지 너머 측면 및 내측으로 연장하는 영역에 단계(d)보다 더 낮은 레벨의 도핑을 제공하는, 주입 단계를 수행하는 단계와; (o) 에너지 빔으로 반도체 막을 어닐링하는 단계를 포함한다. 따라서, LDD 영역은 완성된 디바이스의 게이트 아래에 연장할 수 있는 LDD 영역이 형성될 수 있는데, 여기서 상기 영역의 전부는 주입 손상을 복구하기 위해 에너지 빔에 노출되었다.Another preferred method comprises the steps of (m) defining an initially patterned mask layer; (n) performing an implantation step using the initial mask layer as an implantation mask, wherein the implantation is performed in a region extending laterally and inwardly beyond the edge of the patterned mask formed in step (b). Performing an implantation step that provides a lower level of doping; (o) annealing the semiconductor film with an energy beam. Thus, an LDD region can be formed in the LDD region that can extend below the gate of the finished device, where all of the region has been exposed to the energy beam to repair implantation damage.

상기 방법은, 재에칭 단계(c)에 앞서, 게이트 층을 양극 처리(anodising)하는 단계(p)를 포함할 수 있다. 주입 단계(d)는, 단계(d)가 상기 양극 처리 단계(p)에 앞서 마스크 층을 경화시키는 역할을 할 수 있으므로, 단계(p) 전에 실행되는 것이 바람직하다.The method may include anodizing the gate layer (p) prior to the reetching step (c). The implantation step (d) is preferably carried out before step (p), since step (d) may serve to cure the mask layer prior to the anodization step (p).

게이트 층은 금속, 또는 반도체(예컨대, 폴리실리콘), 또는 물질의 조합으로 제작될 수 있다. 바람직하게는, 상기 게이트 층은 알루미늄이나 티타늄 및 알루미늄 이중 층을 포함한다. 게이트는 단계(e)에서 3㎛ 이하(or less)의 간격으로, 더 바람직하게는 0.25 ㎛ 내지 0.5 ㎛의 간격으로 재에칭될 수 있다. The gate layer can be made of metal, or semiconductor (eg polysilicon), or a combination of materials. Preferably, the gate layer comprises aluminum or titanium and an aluminum double layer. The gate may be reetched in step (e) at intervals of 3 μm or less, more preferably at intervals of 0.25 μm to 0.5 μm.                 

본 발명을 구현하는 방법은 이제, 첨부된 도면을 참조하여, 예를 들어서 설명될 것이다.The method of implementing the present invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 게이트 재에칭 방법을 사용하여 제작된 SA TFTs의 개략적인 디바이스 구조를 도시한 도면.1 shows a schematic device structure of SA TFTs fabricated using the gate reetch method of the present invention.

도 2는 에칭 시간의 함수로 갭 길이를 도시하는 그래프.2 is a graph showing gap length as a function of etch time.

도 3은 언더컷 게이트의 SEM 현미경사진(micrograph)을 도시한 도면.3 shows an SEM micrograph of an undercut gate.

도 4는 다양한 TFT 구조의 이동도 및 주입 투여량을 도시하는 그래프.4 is a graph showing the mobility and infusion doses of various TFT structures.

도 5는 5V의 드레인 전압이 인가된, 다양한 디바이스의 최소 누설 전류 및 주입 투여량을 도시한 그래프.FIG. 5 is a graph showing the minimum leakage current and injection dose of various devices with a drain voltage of 5V applied. FIG.

도 6은 다양한 디바이스 및 주입 투여량에 대해, -10V의 게이트 전압에서의 누설 전류와 도 5에 도시한 최소 누설 전류의 비를 도시한 그래프.FIG. 6 is a graph showing the ratio of the leakage current at the gate voltage of −10 V to the minimum leakage current shown in FIG. 5 for various devices and injection doses.

도 7은 다양한 디바이스 및 주입 투여량에 대해, -10V의 게이트 전압에서의 오프-상태에서 로그(log)(드레인 전류)의 기울기 대 드레인 전압 곡선을 도시한 그래프.FIG. 7 is a graph showing the slope versus drain voltage curve of log (drain current) in the off-state at a gate voltage of −10 V for various devices and injection doses.

도 8a는 임계 전압, VT (막힌 기호), 아래의 1V에서의 출력 특징과 도 1의 구조 III 디바이스(n- & 갭)의 온-전류(on-current) 손실(열린 기호)을 도시한 그래프.Figure 8a is the threshold voltage, V T (De-symbol), 1V structure III device (n - & gap) and in Figure 1 the output characteristics of the below-shown current (on-current) loss (open symbols) on the graph.

도 8b는 임계 전압, VT (막힌 기호) 아래의 1V에서의 출력 특징과 SA LDD 디 바이스의 온-전류(on-current) 손실(열린 기호)을 도시한 그래프.FIG. 8B is a graph showing on-current loss (open symbol) of the SA LDD device and threshold characteristics, output characteristics at 1 V under V T (blocked symbol). FIG.

도 9는 서로 다른 디바이스 구조에 대한 주입 투여량의 함수로서 도시된 1분 스트레스 후의 30% 온-전류 손실이 있는 특징적인 드레인 전압을 도시한 그래프.FIG. 9 is a graph depicting a characteristic drain voltage with 30% on-current loss after 1 minute stress shown as a function of infusion dose for different device structures.

도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 따라 SA GOLDD TFT를 제작하기 위한 공정 시퀀스를 도시한 도면.10A-10D illustrate a process sequence for fabricating a SA GOLDD TFT in accordance with the present invention.

종래의 SA LDD 디바이스와 관련한 문제들은 잔여 주입 손상으로, 이는 온- 및 오프-전류 둘 모두를 저하시키고, 형편없는 안정성을 제공한다. SA LDD 디바이스에 서브미크론 오프셋 영역을 도입하는 것은 레이저에 의한 주입 손상을 완전히 제거해주어, 더 높은 온-전류와 드레인 필드를 상당히 감소시켜 준다. 그 결과의 TFT는 또한, 더 불량한 게이트-드레인 연결로 인하여 게이트 강화된 누설 전류에 대해 감소된 감도를 보인다. GOLDD TFT의 경우에서, 재에칭에 의해 한정된 오프셋 영역은 이전에 주입되고, 이전에 어닐링된 LDD 영역의 부분이 될 수 있다. 이러한 경우에, 높게 도핑된 드레인 영역의 후속 주입 이후에 하는 재에칭은 후속 주입 손상을 완전히 제거해주며(그래서 누설 전류를 감소시킴) 게이트-드레인 커패시턴스의 꼭 알맞은(tailored) 최소화를 허용한다.Problems associated with conventional SA LDD devices are residual implant damage, which degrades both on- and off-current and provides poor stability. The introduction of submicron offset regions into the SA LDD device completely eliminates laser injection damage, significantly reducing the higher on-current and drain fields. The resulting TFT also shows reduced sensitivity to gate enhanced leakage current due to poorer gate-drain connections. In the case of a GOLDD TFT, the offset region defined by reetching may be part of a previously annealed, annealed LDD region. In this case, reetching after subsequent implantation of the highly doped drain region completely eliminates subsequent implant damage (and thus reduces leakage current) and allows for justified minimization of the gate-drain capacitance.

필드-제거 구조는 전류 AMLCD 애플리케이션 및 다른 시스템-온-패널(system-on-panel) 디바이스에 요구되는 안정성 기준을 맞추기 위해 폴리실리콘 기반 CMOS 디바이스에서의 n-채널 TFT에 대해 채택된다. 필드-제거 없는 자기 정합 (SA) 및 비(non)-SA (NSA) n-채널 TFT는 낮은 드레인 전압에서 온-전류 손실 및 누설 전류 증가의 형태로, 수용할 수 없는 디바이스 불안정성을 디스플레이 하는 한편, 15V의 드레인 바이어스는 검출 가능한 어떠한 디바이스 성능 저하 없이 대응하는 p-채널 디바이스에 인가될 수 있다. 이 점에 대하여, 예컨대, 일본 응용 물리학 회지(Jpn. J. Appl. Phys.) 37, 1801 (1998)에 수록된, 제이에이 아이레스(JA Ayres), 에스디 브라더톤(SD Brotherton), 디제이 맥컬로크(DJ McCulloch) 및 엠제이 트레이노(MJ Trainor)이 쓴 논문을 참조할 수 있는데, 그 내용 전부가 본 명세서에 배경 자료로서 포함되어 있다.The field-removal structure is adopted for n-channel TFTs in polysilicon based CMOS devices to meet the stability criteria required for current AMLCD applications and other system-on-panel devices. Field-removal self-matching (SA) and non-SA (NSA) n-channel TFTs display unacceptable device instability in the form of on-current loss and leakage current increase at low drain voltages. A drain bias of 15V can be applied to the corresponding p-channel device without any detectable device degradation. In this regard, for example, JA Ayres, SD Brotherton, and DJ McCulloch (Jpn. J. Appl. Phys. 37, 1801 (1998)). References are made by DJ McCulloch and MJ Trainor, all of which are incorporated herein as background material.

필드-제거 영역이 게이트로 자기 정합된 SA LDD TFT가 연구되어 왔는데, 비록 대응하는 SA 디바이스와 비교했을 때 디바이스 안정성에 대해 적당한 개선이 증명되었지만, 그 안정성은 전류 AMLCD 애플리케이션에 대해서는 여전히 충분치 못하다. 게다가, SA LDD 디바이스는 고 누설 전류뿐만 아니라, 감소된 온-전류에 의해서도 특징지어 지는데, 상기 고 누설 전류 및 감소된 온-전류 둘 모두는 본 출원인들이 n- 인(phosphorus) 주입으로부터 생긴 격자 손상 탓이라고 생각한다.SA LDD TFTs with self-aligned field-removal regions gated have been studied, although a moderate improvement in device stability has been demonstrated when compared to corresponding SA devices, the stability is still not sufficient for current AMLCD applications. In addition, SA LDD devices are characterized not only by high leakage currents, but also by reduced on-current, both of which result in grating damage resulting from n - phosphorus implantation by the applicants. I think that's it.

본 명세서에 설명된 실시예는 게이트 바깥 또는 게이트의 실질적 바깥에 필드-제거 영역을 지닌 SA 구조로 구성되는데, 상기 실시예들은 종래의 SA LDD 디바이스에 대해 상기 확인된 사안 중 약간을 다룬다. 게이트를 한정하는 레지스트(resist) 마스크 아래에 게이트 금속의 제어된 중복-에칭(over-etching)이 구현된다. 게이트의 중복-에칭에 의해 생성된 조그만 갭은 드레인에 필드-제거를 제공하는데 사용되는데, 이는 디바이스 안정성을 개선시키며, 애벌란시(avalanche) 전류를 줄인다. 필드-제거는 LDD 영역을 형성하기 위해 이러한 갭에 저-투여량 주입, 또는 엑시머 레이저 활성 중의, 인접한 LDD 또는 소스/드레인으로부터 갭으로의 도핑제의 확산 중 어느 하나에 의해서 달성될 수 있다. 종래의 SA LDD 디바이스와 비교하면, 전자의 필드-제거 구조는 LDD 길이를 감소시켜 주는데, 이는 직렬 저항을 감소시키며, 한편, 후자의 구조는 레이저의 사용으로 완전한 주입 손상 제거 및 확장된 접합 형성을 가능하게 한다. 이는 더 높은 이동도 및 드레인 필드 감소를 가져온다.The embodiment described herein consists of an SA structure with a field-removal region outside the gate or substantially outside of the gate, which addresses some of the issues identified above for conventional SA LDD devices. Controlled over-etching of the gate metal is implemented under a resist mask that defines the gate. The small gap created by the overlap-etching of the gate is used to provide field-removal to the drain, which improves device stability and reduces avalanche current. Field-removal can be achieved either by low-dose injection into this gap to form an LDD region, or by diffusion of dopants from the adjacent LDD or source / drain into the gap during excimer laser activity. Compared with conventional SA LDD devices, the former field-removal structure reduces the LDD length, which reduces the series resistance, while the latter structure uses lasers for complete implant damage elimination and extended junction formation. Make it possible. This results in higher mobility and reduced drain field.

TFT 구조의 전기적 특성 및 그 안정성은 하단에 논의되는데, 이것들은 SA LDD 디바이스와 비교된다.The electrical properties of the TFT structure and its stability are discussed below, which are compared with SA LDD devices.

도 1은 본 발명의 방법에 따라 제작되고, 각각 I, II 및 III으로 표시된 TFT 구조의 횡단면을 도시한다.1 shows a cross section of a TFT structure made according to the method of the present invention and denoted by I, II and III, respectively.

각 디바이스는 게이트 절연 층(4) 위에 게이트 전극(2)을 포함한다. 게이트 전극은 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 티타늄/알루미늄 이중 층으로 형성되는 것이 바람직하다. SiO2 이산화실리콘(silicon dioxide)은 절연층을 형성할 수 있다. 게이트 절연층(4) 아래에는 반도체층(6)이 있는데, 전형적으로 실리콘으로 이루어져 있다.Each device includes a gate electrode 2 over the gate insulating layer 4. The gate electrode is preferably formed of an aluminum, aluminum alloy or titanium / aluminum double layer. SiO 2 silicon dioxide can form an insulating layer. Below the gate insulating layer 4 is a semiconductor layer 6, typically made of silicon.

각 구조의 실리콘 층(6)은 각 TFT의 소스 및 드레인을 한정하기 위하여 도핑제(n+)로 영역(8 및 10)에 주입되었다. 구조 II 및 III는 또한 실리콘 층 안에 상대적으로 가볍게 도핑된 (또는 n-) 영역(12 및 14)을 포함하는데, 이는 각각의 영역(8 및 10)에 인접하며, 상기 영역(8 및 10) 중의 하나는 LDD 영역을 형성할 것이다. 각 구조에서 게이트 전극(2) 아래에는, 각 TFT의 채널을 형성하는 도핑되지 않은 실리콘으로 이루어진 영역(16)이 존재한다.Silicon layers 6 of each structure were implanted into regions 8 and 10 with a dopant (n + ) to define the source and drain of each TFT. Structures II and III also include relatively lightly doped (or n ) regions 12 and 14 in the silicon layer, adjacent to respective regions 8 and 10, of which One will form an LDD region. Under the gate electrode 2 in each structure, there is a region 16 made of undoped silicon forming the channel of each TFT.

도 1의 각 구조에서, 오프셋(18)은 실리콘 층(6) 안에서 식별될 수 있는데, 게이트 전극(2)의 에지에서부터 가로질러 연장한다. 구조(I 및 II)에서, 오프셋은 게이트 전극의 양측에서 소스 및 드레인 영역(8 및 10)의 에지로써 한정되며, 구조(II)에서, 오프셋은 가볍게 도핑된 영역(12 및 14)의 폭에 해당한다. 구조(III)에서, 오프셋은 영역(12 및 14)의 안쪽 에지로써 한정된다.In each structure of FIG. 1, an offset 18 can be identified within the silicon layer 6, extending across from the edge of the gate electrode 2. In structures I and II, the offset is defined by the edges of the source and drain regions 8 and 10 on both sides of the gate electrode, and in structure II, the offset is defined by the width of the lightly doped regions 12 and 14. Corresponding. In structure (III), the offset is defined by the inner edges of regions 12 and 14.

도 1의 TFT 모두는 SA 상부-게이트(top-gated) 구조를 갖는데, 여기서 게이트(2)는 소스/드레인 영역(8,10) 및 LDD 영역(12/14)(구조 II 및 III만)을 형성하기 위해 도핑제 주입에 앞서 한정된다. 상기 도핑제는 게이트 유전층(4)을 제거하지 않고서 주입될 수 있다. 각 경우에서, 게이트(2)에 인접한 영역은 상기 게이트를 한정하기 위해 증착되었던 레지스트 마스크의 에지 밑에서 게이트 금속의 제어된 중복 에칭에 의해 한정되었다. 0.3㎛와 3㎛ 사이의 범위에 있는 게이트의 재현 가능한 중복 에칭을 초래하는 조건이 설정되었다.All of the TFTs in FIG. 1 have a SA top-gated structure, where the gate 2 has a source / drain region 8,10 and an LDD region 12/14 (structures II and III only). Defined prior to dopant injection to form. The dopant may be implanted without removing the gate dielectric layer 4. In each case, the area adjacent to the gate 2 was defined by controlled overlapping etching of the gate metal below the edge of the resist mask that had been deposited to define the gate. Conditions were set which resulted in reproducible redundant etching of the gate in the range between 0.3 μm and 3 μm.

구조(I 및 II)에 대해, 소스/드레인 영역(8,10)은 상기 레지스트를 남겨둔 채로 상기 게이트(2)를 중복 에칭한 후에 주입된다. 구조(II)에 대해, 이러한 공정 다음에는, 레지스트 제거 후에 저-투여량 주입이 진행되어, 상기 갭 안에 LDD 12/14 영역을 생성하는데, 여기서 상기 게이트는 중복 에칭되었다. 구조(III)의 제작을 위해, LDD 영역(12/14)이 먼저 주입될 수 있고, 상기 레지스트가 제거된 후에 소스/드레인 영역(8/10)이 석판술로(photo-lithographically) 한정되고 주입된다. 대안으로, 상기 소스/드레인 영역을 한정하는 데에 레지스트의 같은 층이 사용될 수 있으며, 이어서, 상기 LDD 주입 단계를 위해 다시 패터닝되었다.For structures I and II, source / drain regions 8, 10 are implanted after overlapping etching the gate 2 leaving the resist. For structure (II), following this process, a low-dose implantation proceeds after resist removal, creating LDD 12/14 regions in the gap, where the gates are etched redundantly. For fabrication of structure (III), the LDD region 12/14 may be implanted first, and after the resist is removed the source / drain regions 8/10 are photo-lithographically defined and implanted. do. Alternatively, the same layer of resist can be used to define the source / drain regions and then patterned again for the LDD implantation step.

상기 언급한 바와 같이, 오늘날, p-채널 디바이스는 현재의 폴리실리콘 AMLCD 애플리케이션에 대한 안정성 기준을 맞추는 데에 필드-제거 구조를 필요로 하지 않는 것으로 보인다. 예컨대, 제이 아이레스 등이 쓴, 앞서 참조한 논문을 참조할 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 디바이스 구조는 n-채널 TFT에 대해서만 연구되었다.As mentioned above, today, p-channel devices do not appear to require a field-removal structure to meet the stability criteria for current polysilicon AMLCD applications. See, for example, the paper cited above by Jay Ayres et al. Therefore, the device structure shown in FIG. 1 has been studied only for n-channel TFTs.

구조(I 내지 III)에서의 갭 또는 오프셋(18)은 다음의 방법으로 제작될 수 있다. 게이트 전극(2)은 석판술로 한정되어, 40℃의 온도에서 인산, 아세트산 및 질산 그리고 물(vol%에서, 16:1:1:2)의 혼합 용액으로 에칭된다. 가장 일관된 결과 및 최소 갭 길이 변동은 게이트의 에칭 및 중복 에칭이 단일 단계(stage), 즉 에칭한 후에 혼합 용액으로부터 샘플을 제거하지 않을 때 얻어진다. 갭의 길이는 중복 에칭한 후, 게이트를 한정하는 레지스트를 통해 바로 측정될 수 있다. 그러나, 만약 갭 길이가, 에칭 전의 레지스트의 길이와 레지스트 제거 후의 게이트의 길이의 차이로부터 계산된다면, 더 정확한 결과가 얻어진다.The gap or offset 18 in the structures I to III can be fabricated in the following manner. The gate electrode 2 is limited to lithography and is etched with a mixed solution of phosphoric acid, acetic acid and nitric acid and water (vol%, 16: 1: 1: 2) at a temperature of 40 ° C. The most consistent results and minimum gap length variations are obtained when the etching and overlapping etching of the gate do not remove a sample from the mixed solution after a single stage, ie after etching. The length of the gap can be measured directly through the resist defining the gate after overlapping etching. However, if the gap length is calculated from the difference between the length of the resist before etching and the length of the gate after resist removal, a more accurate result is obtained.

두께 260 nm의 스퍼터링된 알루미늄-티타늄 금속 합금(중량의 4%의 티타늄)에 대한 갭 길이와 총 에칭 시간 사이의 관계가 도 2에 도시되어 있다. 표준 편차는 1㎛ 초과의 갭 길이에 대해 강하게 증가한다. 도 3은 레지스트 마크(20) 아래의 중복 에칭된 게이트 금속의 SEM 현미경사진을 도시한다. The relationship between the gap length and the total etch time for a sputtered aluminum-titanium metal alloy (titanium at 4% by weight) of thickness 260 nm is shown in FIG. 2. The standard deviation increases strongly for gap lengths greater than 1 μm. 3 shows an SEM micrograph of the overlapped etched gate metal under resist mark 20.                 

상기 중복 에칭 기술은 짧은 서브미크론 LDD와 오프셋 영역의 형성을 허용한다. 상기 중복 에칭 기술은 또한, 구조(I)(갭) 및 구조(III)(n- & 갭)를 구조(II)(갭에서의 n-) 및 현재의 SA LDD 디바이스와 비교하여, 디바이스 성능 및 안정성에 대한 잔류 주입 손상의 충격을 보여준다. 구조(I 및 III)에 주입되지 않은 갭을 도입하는 것은 레이저빔이 전체 LDD 또는 소스/드레인 (S/D) 영역을 조사할 것이기 때문에 엑시머 레이저 도핑제 활성에 유리하며, 한편 주입되지 않은 갭의 부재 시, 게이트로 자기 정합된 S/D 또는 LDD 영역을 지닌 디바이스에 대해 상기 게이트 밑에는 어닐링되지 않은 측면 손상이 존재할 것이다.The overlap etching technique allows the formation of short submicron LDDs and offset regions. The overlapping etching technique also compares structure (I) (gap) and structure (III) (n & gap) with structure (II) (n in gap) and current SA LDD devices, The impact of residual injection damage on stability is shown. Introducing uninjected gaps in structures (I and III) is advantageous for excimer laser dopant activity because the laser beam will irradiate the entire LDD or source / drain (S / D) regions, while In the absence, there will be unannealed lateral damage under the gate for devices with S / D or LDD regions self-aligned to the gate.

주입되지 않은 갭을 지닌 TFTs는 필드-제거를 제공하기 위하여 확장된 접합의 역할을 예시하여 준다. 레이저 활성 중에, 상기 도핑제는 갭/n+ 접합{구조(I)}, 갭/n- 접합{구조(III)} 뿐만 아니라, n-/n+ 접합{구조(II 및 III)}에서 용해된 실리콘 안에 측면으로 확산할 것이다. 그러나, 구조(II)에서는, 채널/n- 접합에 그러한 확산이 없을 것이며, 대신, 이러한 접합은 잔여 주입 손상이 있을 수 있음으로 해서 가파르게 될 것이다. 도핑제의 측면 확산은 접합에서의 피크 전기장을 감소시키는 확장된 접합을 제공한다. 이것은 차례로, 애벌란시 전류{킹크 효과(kink effect)} 및 핫-캐리어(hot-carrier) 손상 탓이라고 생각되어지는 불가피한 임의의 퇴화를 감소시킨다. 또한, 이것은 전기장-강화된 누설 전류의 크기를 감소시킨다.TFTs with non- implanted gaps illustrate the role of extended junctions to provide field-removal. During laser activity, the dopant dissolves in the gap / n + junction {structure (I)}, the gap / n junction {structure (III)} as well as the n / n + junction {structures (II and III)}. Will diffuse sideways into the silicon. However, in structure (II), there will be no such diffusion in the channel / n junction, but instead this junction will be steep as there may be residual implant damage. Lateral diffusion of the dopant provides an extended junction that reduces the peak electric field at the junction. This in turn reduces any unavoidable degeneration that is believed to be due to avalanche currents (kink effect) and hot-carrier damage. This also reduces the magnitude of the field-enhanced leakage current.

상기 논의된 디바이스에 대한 TFT 이동도 데이터가 이제 도 4에 관하여 고려 될 것이다.TFT mobility data for the device discussed above will now be considered with respect to FIG. 4.

도 4는 6㎛의 채널 길이를 지닌 TFT의 필드 효과 이동도 대 SA 및 SA LDD 디바이스에 대한 데이터와 함께, 구조(I 내지 III)에 대한 주입 투여량을 도시한다. 구조(II,III) 및 SA LDD 디바이스에 대해, 주입 투여량은 저-투여량 LDD 주입에 대응하고, 한편, SA 및 구조(I) 디바이스에서의 S/D 투여량을 나타낸다. 데이터 점(point)들은 단순히 서로 다른 디바이스로부터의 데이터 구분을 쉽게 하기 위하여 선으로 연결되어 있다. 모든 구조(III)(n- & 갭) 및 SA LDD 디바이스는 3㎛의 LDD 길이를 갖는다.4 shows the injection dose for structures I-III, with field effect mobility of the TFT with a channel length of 6 μm versus data for SA and SA LDD devices. For rescue (II, III) and SA LDD devices, the infusion dose corresponds to low-dose LDD infusion, while representing the S / D dose in the SA and rescue (I) devices. Data points are simply connected by lines to make it easier to distinguish data from different devices. All structures (III) (n & gap) and SA LDD devices have an LDD length of 3 μm.

도 4에서는, 이동도가 주입 투여량과 함께 증가함을 볼 수 있는데, 이는 LDD 또는 S/D 직렬 저항이 감소하는 탓이라고 할 수 있다. 이동도는 구조(II)(갭에서의 n-) 및 구조(III)(n- & 갭)에서 증가하는 갭 길이가 증가함에 따라 감소하며, 구조(III)에서, 이동도는 주입되지 않은 오프셋 영역의 더 큰 영역 저항(sheet resistance)으로 인하여 갭 길이에 대해 더 빠르게 감소한다. 그러나, 명확히 하기 위해 오직 하나의 LDD 길이에 대한 이동도 데이터가 도 4에 도시되어 있다. 구조(III)(n- & 갭)에서의 0.5㎛의 갭에서 기인하는 추가의 직렬 저항에도 불구하고, 이러한 디바이스의 이동도는 3㎛의 같은 LDD 길이를 지닌 SA LDD TFT의 이동도보다, 모든 LDD 투여량에 대해 더 높다. 실로, 0.5㎛의 갭과 1 x 1014 P/cm2이라는 고도의 LDD 농도를 가진 구조(III) TFT는 종래의 SA TFTs보다 더 큰 이동도를 보이는데, 상기 구조(III) TFTs는 5 x 1014 P/cm2 의 S/D 주입 투여량에 대해 전형적으로 130cm2/Vs의 이동도를 갖는다. 이는, 게이트로 완전히 자기 정합된 서브미크론 오프셋 영역의 도입이 레이저에 의한 완전 도핑제 활성을 가능하게 하는 것과, 상기 오프셋 영역이 충분히 작다면, 잔여 주입 손상으로 인한 직렬 저항은 도핑제가 확산되어 들어가는 주입되지 않은 작은 오프셋 영역보다 온-전류를 더 크게 감소시킬 수 있음을 제시한다. 도 4에서 데이터는 0.7㎛ 및 0.9㎛의 갭을 지닌 구조(III) 디바이스가 이동도에 있어, 특히 저 LDD 투여량에 대하여 강력한 감소를 보임을 나타낸다.In Figure 4, it can be seen that the mobility increases with the infusion dose, which may be attributed to the decrease in LDD or S / D series resistance. Mobility decreases with increasing gap length in structures (II) (n in the gap) and in structures (III) (n & gaps), and in structure (III), the mobility is offset not injected The larger sheet resistance of the region decreases faster with respect to the gap length. However, for clarity, mobility data for only one LDD length is shown in FIG. 4. Despite the additional series resistance resulting from the 0.5 μm gap in the structure (III) (n & gap), the mobility of this device is less than that of the SA LDD TFT with the same LDD length of 3 μm. Higher for LDD dose. Indeed, a structure (III) TFT having a gap of 0.5 μm and a high LDD concentration of 1 × 10 14 P / cm 2 exhibits greater mobility than conventional SA TFTs, wherein the structure (III) TFTs are 5 × 10. For S / D infusion doses of 14 P / cm 2 typically have a mobility of 130 cm 2 / Vs. This allows the introduction of a fully self-aligned submicron offset region into the gate to allow full dopant activity by the laser, and if the offset region is small enough, the series resistance due to residual implant damage is due to the diffusion of the dopant into the dopant. It is suggested that the on-current can be reduced more than the small offset region. The data in FIG. 4 shows that structure (III) devices with gaps of 0.7 μm and 0.9 μm show a strong decrease in mobility, especially for low LDD doses.

TFT 온-전류는 S/D 및 LDD 직렬 저항, R에 기인하여 감소된다. 구조(I 및 III)에서의 주입되지 않은 갭의 존재와, SA, SA LDD 및 구조(II)(갭 안의 n- ) 디바이스의 잔여 주입 손상은 추가의 저항 ΔR을 도입할 것이며, 이들 디바이스에 추가의 온-전류 감소를 가져올 것이다. R + ΔR의 전체 직렬 저항을 가정하면, TFT 전달 특성(상호컨덕턴스)으로부터 얻어진 이동도 μ0는,TFT on-current is reduced due to the S / D and LDD series resistance, R. The presence of non- implanted gaps in structures (I and III) and residual implant damage of SA, SA LDD, and structure (II) (n -in the gap) devices will introduce additional resistance ΔR and add to these devices Will bring on-current reduction. Assuming a total series resistance of R + ΔR, the mobility μ 0 obtained from the TFT transfer characteristic (mutual conductance) is

Figure 112001032155539-pct00001
,
Figure 112001032155539-pct00001
,

(여기서 RCh

Figure 112001032155539-pct00002
에 의해 주어진 채널 저항임.)Where R Ch is
Figure 112001032155539-pct00002
Is the channel resistance given by.)

에 의하여, 채널에서의 전하-캐리어 이동도(μ0 )와 관련됨을 보일 수 있다. By the charge-carrier mobility μ 0 in the channel.

저항 R은 저 투여량(LDD) 및 고 투여량(S/D)으로 주입된 폴리실리콘 막의 영역 저항 및 LDD와 S/D 영역의 치수로부터 계산될 수 있다{반 데어 포즈(van der Pauws) 측정을 사용함}. 이동도 μ0 는 전체 직렬 저항 R + ΔR이 채널 저항과 비교했을 때 무시해도 좋은 충분히 긴 채널을 지닌 TFT로부터 추산될 수 있다. μ0 는 LDD 없는 NSA 기준 TFT로부터 어떠한 잔여 주입 손상이 없을 시에도 추산될 수 있다. 따라서, 적합한 기준 TFT로부터의 채널 이동도 μ0 에 대한 평가와 함께, 면 저항 및 이동도 μ의 측정은 주입되지 않은 갭의 저항과 잔여 주입 손상의 추산을 허용한다.The resistance R can be calculated from the area resistance of the polysilicon film injected at low dose (LDD) and high dose (S / D) and the dimensions of the LDD and S / D areas (van der Pauws measurement Using}. Mobility μ 0 The total series resistance R + ΔR can be estimated from a TFT with a sufficiently long channel that can be ignored when compared to the channel resistance. μ 0 can be estimated even without any residual implant damage from the NSA reference TFT without LDD. Thus, the measurement of the surface resistance and mobility μ together with the evaluation of the channel mobility μ 0 from a suitable reference TFT allows the estimation of the resistance of the uninjected gap and the residual injection damage.

6㎛ 채널 길이를 지닌 SA, SA LDD 및 구조(II)( 갭 안의 n-) 디바이스에 대해, 본 출원인들은 단지 S/D 및 LDD 직렬 저항을 고려하여 예상된 이동도 감소를 계산하였다. 채널 이동도 μ0 는 200cm2/Vs 내지 250cm2/Vs의 정도였으며, 60㎛의 채널 길이를 지닌 기준 TFT로부터 추산되었다. 세 개의 모든 TFT 구조에 대해, 상기 측정된 이동도는 R에 대해서만 보정되는 이동도에는 미치지 못하며, 이는 잔여 주입 손상을 가리킨다. 이것은 SA TFT에서 확인되었으며, 논의된 결과는 본 명세서에서, 도 4에 도시된 최저의 LDD 투여량을 지닌 SA LDD 및 구조(II)(갭 안의 n-)의 디바이스에 대한 경우와도 같이, 심지어 그러한 영역에의 주입 투여량이 팩터 50 만큼 감소할 지라도 게이트 에지 부근에 있는 주입 손상은 제거될 수 없음을 확인시킨다. 저항 ΔR은 상기 방정식에서 계산될 수 있으며, 조사된 모든 샘플에 대하여, ΔR은 주입 투여량 증가와 함께 증가하고, 손상 정도는 투여량과 함께 증가함을 단순히 표시한다는 것이 밝혀졌다.For SA, SA LDD, and structure (II) (n ) gaps with 6 μm channel length, we only calculated the expected mobility reduction considering S / D and LDD series resistance. The channel mobility μ 0 was on the order of 200 cm 2 / Vs to 250 cm 2 / Vs, estimated from a reference TFT with a channel length of 60 μm. For all three TFT structures, the measured mobility falls short of the mobility corrected for R only, indicating residual implant damage. This has been confirmed in the SA TFT, and the results discussed are even used here, as is the case for the device of SA LDD and structure II (n − in the gap) with the lowest LDD dosage shown in FIG. 4. Even if the injection dose to such an area is reduced by factor 50, it confirms that the injection damage near the gate edge cannot be eliminated. The resistance ΔR can be calculated from the above equation, and for all the samples investigated, it was found that ΔR increases with increasing infusion dose, and that the extent of damage simply increases with dose.

구조(III)(n- & 갭)에 대해 상기 방정식을 사용하는 것은 주입되지 않은 갭의 저항이 LDD 투여량의 증가와 함께 감소한다는 것을 보여준다. 저항에 있어서의 이러한 감소는 엑시머-레이저 도핑제 활성 중에 용해된 실리콘에서 인접한 LDD 영역으로부터의 확산으로 인한 더 높은 LDD 투여량에 대한 갭에서의 더 큰 도핑제 농도의 결과이다. 유사하게, 구조(I)에서, 감소된 갭 저항이 더 높은 S/D 주입 투여량을 투여한 TFT에서 관찰된다.Structure (III) (n - & gap) The use of the equations shows that for the resistance of the non-injection gap that decreases with the increase in the LDD dose. This decrease in resistance is the result of higher dopant concentrations in the gap for higher LDD doses due to diffusion from adjacent LDD regions in the dissolved silicon during excimer-laser dopant activity. Similarly, in structure (I), a reduced gap resistance is observed in the TFT administered the higher S / D injection dose.

비록 SEM 현미경사진이 잔여 주입 손상이 있는 영역의 크기가 갭 보다 훨씬 더 작음을 보여줄 지라도, 주입 손상으로 인한 직렬 저항이 각각 구조(III 및 I) 에서 0.7㎛ 및 0.5㎛ 주입되지 않은 갭의 저항과 필적한다는 것은 주목할 만하다. 게다가, 주입되지 않은 영역과는 다르게, 잔여 주입 손상이 있는 영역은 게이트에 의해 충분히 조정(modulate)되어, 그것의 저항을 감소시킨다.Although SEM micrographs show that the size of the area with residual implantation damage is much smaller than the gap, the series resistance due to implantation damage is equal to the resistance of the 0.7 μm and 0.5 μm unfilled gaps in structures (III and I), respectively It is noteworthy to be comparable. In addition, unlike the non-implanted region, the region with residual implant damage is sufficiently modulated by the gate, reducing its resistance.

낮은 누설 전류는 폴리실리콘 TFT가 AMLCD 애플리케이션에서 픽셀 TFT로서 사용되게 하는 중요한 요건이다. 아래에 논의되는 데이터는 높은 게이트 전압에 이르는 오프-상태에서 낮은 전류를 얻기 위해 주입되지 않은 갭의 이득을 증명해 준다.Low leakage current is an important requirement for polysilicon TFTs to be used as pixel TFTs in AMLCD applications. The data discussed below demonstrate the gain of the non-injected gap to obtain low current in the off-state leading to a high gate voltage.

도 5는 구조(I 내지 III) 및 비교를 위한 SA와 SA LDD 디바이스에 대한 주입 투여량과 최소 누설 전류 사이의 관계를 도시한다. 최소점은 모든 디바이스에 대해 VG = 0±1V이다. 주입되지 않은 갭의 도입이 누설 전류를 과감히 감소시킴을 바로 알 수 있는데, 구조(III)에서 0.5㎛ 갭의 존재는 모든 LDD 투여량에 대해 구조(II)(갭에 있어서의 n-)와 SA LDD 디바이스 둘 모두와 비교했을 때, 팩터 10 내지 팩터 30만큼 누설 전류를 감소시키며, 만약 SA를 구조(I) 디바이스와 비교한다면 누설 전류에는 훨씬 더 강한 감소, 즉, 팩터 80만큼의 누설 전류 감소가 있게 된다. SA 및 SA LDD에서 높은 누설 전류가 관찰되는 것은 잔여 주입 손상으로 인한 드레인 근처의 다수의 중간-갭 트랩 상태에 의해 설명될 수 있다. 투여량의 증가와 함께 관찰된 누설 전류에 있어서의 증가는 상기 확인한 바와 같이, 투여량 증가와 함께 주입 손상의 증가의 결과이다. 잔여 주입 손상이 없을 시, 누설 전류는 낮으며, 투여량과는 독립적이고, 이는 주입되지 않은 갭을 지닌 디바이스{구조(I 및 III)}에서 보여질 수 있는 바와 같다.FIG. 5 shows the relationship between injection dose and minimum leakage current for SA and SA LDD devices for structures I-III and comparison. The minimum is V G = 0 ± 1V for all devices. It can be seen immediately that the introduction of the non-injected gap drastically reduces the leakage current. The presence of a 0.5 μm gap in structure (III) indicates structure (II) (n − in the gap) and SA for all LDD doses. Compared with both LDD devices, the leakage current is reduced by factor 10 to factor 30, and if SA is compared with the structural (I) device, there is a much stronger reduction in leakage current, i.e. a reduction in leakage current by factor 80. Will be. The observation of high leakage currents in SA and SA LDD can be explained by the number of mid-gap trap states near the drain due to residual injection damage. The increase in leakage current observed with increasing dose is the result of an increase in infusion damage with increasing dose, as noted above. In the absence of residual injection damage, the leakage current is low and independent of dosage, as can be seen in devices with non-injected gaps (structures I and III).

도 6에서의 데이터는 도 5에 도시된 최소 누설 전류를 -10V의 게이트 전압에서의 전류와 관련시킨다. 이들 전류의 비는 주입 투여량의 함수로 도시된다. 주입되지 않은 갭{구조(I 및 III)}을 지닌 디바이스는 0V에서의 현재 최소로부터 -10V로 진행할 때 누설 전류에서 매우 작은 증가를 보인다. 디바이스 구조(I 내지 III)에 대해 전류 비와 주입 투여량 사이의 일관된 경향은 없다. 구조(II)(갭에 있어서의 n-)와 SA LDD 디바이스에 대해, 누설 전류 비는 더 크며, 주입 투여량과 함께 강력히 증가하여, SA TFT에서 대략 200의 최대 전류 비에 도달한다.The data in FIG. 6 correlates the minimum leakage current shown in FIG. 5 with the current at a gate voltage of -10V. The ratio of these currents is shown as a function of the infusion dose. Devices with non-injected gaps (structures I and III) show a very small increase in leakage current when proceeding from the current minimum at 0V to -10V. There is no consistent trend between current ratio and infusion dose for device structures I-III. For structure II (n − in the gap) and the SA LDD device, the leakage current ratio is larger and increases strongly with the injection dose, reaching a maximum current ratio of approximately 200 in the SA TFT.

누설 전류 및 필드-제거 사안을 더 조사하기 위해, 본 출원인들은 오프-상태에서의 ID-VD 곡선을 측정하였으며, log(ID)-VD 곡선의 기울기 대 -10V의 게이트 전압에 대한 주입 투여량이 도 7에 도시되어 있다. 기울기는 인가된 전압에 전기장을 관련시키는 팩터에 비례한다. 상기 기울기가 구조(III)(n- & 갭)에서보다 SA LDD 디바이스에서 더 크다는 것을 알 수 있으며, 구조(III)(n- & 갭)에서 LDD 투여량을 투여한 데이터의 커다란 변동에도 불구하고, 데이터는 전기장이 구조(III) 디바이스에서보다 SA LDD 및 SA 디바이스에서 증가하는 주입 투여량에 따라 더 강력하게 증가하는 것을 제시하는 것으로 보인다. 구조(III) 디바이스의 log(ID)-VD 곡선의 더 작은 기울기와 구조(I 및 III) 디바이스에 대한 더 낮은 전류 비(도 6 참조)는 높은 게이트 전압에 이르는 오프-상태에서 저 전류를 얻기 위해 확장된 접합 및 접합 오프셋을 통한 필드-제거의 이득을 명확히 증명해 준다.To further investigate leakage current and field-rejection issues, we measured the I D -V D curve in the off-state, and compared the slope of the log (I D ) -V D curve to the gate voltage of -10 V. Infusion doses are shown in FIG. 7. The slope is proportional to the factor that relates the electric field to the applied voltage. It can be seen that the greater in than the SA LDD devices in structure (III) - the slope of the structure (III) (& gap n) - in spite of a large variation in the dose of LDD dose in the (n & gap) data The data seems to suggest that the electric field increases more strongly with increasing infusion dose in SA LDD and SA devices than in structure (III) devices. The smaller slope of the log (I D ) -V D curve of the structure (III) device and the lower current ratio (see FIG. 6) for the structure (I and III) devices are low current in the off-state leading to the high gate voltage This clearly demonstrates the benefits of field-removal through extended junctions and junction offsets to obtain.

마지막으로, 누설 전류 및 필드-제거에 관해서는, SA LDD와 구조(II) 디바이스(갭 안의 n-) 사이에 오직 작은(minor) 차이만이 있을 뿐이며, LDD 길이는 채널/LDD 접합에서 전기장 분포에 현저한 영향을 끼치지 않는다는 것을 도 5 및 6으로부터 인식하게 될 것이다. 이러한 결과는 0.3㎛와 3㎛ 사이의 범위를 갖는 LDD 길이에 대해 확인되었다. 명확하게 하기 위해, 도 5 및 6은 0.7㎛의 갭을 지닌 구조(II) 디바이스에 대한 데이터만을 도시한다. 따라서, SA LDD 디바이스에 대해서, 누설 전류 및 필드-제거가 관련되는 한, 3㎛의 LDD 길이는 게이트의 제어된 중복- 에칭을 사용하여 누설 전류를 절충시키지 않고(compromising) 서브미크론 길이로 감소될 수 있다.Finally, with regard to leakage current and field-rejection, there is only a minor difference between the SA LDD and the structure (II) device (n − in the gap), and the LDD length is the electric field distribution at the channel / LDD junction. It will be appreciated from FIGS. 5 and 6 that it does not have a significant effect. These results were confirmed for LDD lengths ranging between 0.3 μm and 3 μm. For clarity, FIGS. 5 and 6 only show data for structure (II) devices with a gap of 0.7 μm. Thus, for SA LDD devices, as long as leakage current and field-rejection are involved, an LDD length of 3 μm can be reduced to submicron length without compromising the leakage current using controlled overlap-etching of the gate. Can be.

도 8a 및 8b는 다양한 LDD 주입 투여량을 투여하여, 각각 구조(III) 디바이스 (n- & 갭) 및 SA LDD 디바이스의, VT -1V에서 기록된 출력 특성(막힌 기호)을 도시한다. 둘 모두의 디바이스 구조에 대해서 LDD 투여량과 함께 드레인 전류가 강하게 증가함을 볼 수 있는데, 특히, 9 x 1012 P/cm2와 3 x 1013 P/cm2 사이의 임계 도핑 범위가 존재하는데, 상기 범위 내에서, 전류는 상기 둘 모두의 구조에 대해 강력히 증가한다. 그 위로 전류가 강하게 증가하는 임계 드레인 전압은 주입 투여량이 증가하면 감소한다는 것 또한 볼 수 있다. 도 8a 및 8b에서 두 개의 가장 높은 투여량에 대해, 킹크 효과는 구조(III) TFTs에서 더 높은 드레인 전압으로 대략 2V 만큼 이동된다. 이러한 측정은 드레인-필드-제거가 저 투여량 주입으로 얻어지며, 이러한 효과는 확장된 오프셋 접합에 의해 증가된다는 것을 명확히 증명한다. 이러한 결과는 상기 논의한 누설 전류 데이터와 일치한다.8A and 8B show the output characteristics (clogged symbols) recorded at V T -1V of the structure (III) device (n & gap) and SA LDD device, respectively, with various LDD infusion doses administered. It can be seen that the drain current increases strongly with the LDD dose for both device structures, in particular a critical doping range between 9 x 10 12 P / cm 2 and 3 x 10 13 P / cm 2 . Within this range, the current is strongly increased for both structures. It can also be seen that the critical drain voltage with a strong current increase above it decreases with increasing injection dose. For the two highest doses in FIGS. 8A and 8B, the kink effect is shifted by approximately 2V to the higher drain voltage in the structure (III) TFTs. This measurement clearly demonstrates that drain-field-removal is obtained with low dose infusion, and this effect is increased by extended offset conjugation. This result is consistent with the leakage current data discussed above.

디바이스 구조(I 내지 III)의 안정성은 코닌클리케 필립스사의 표준 SA LDD 디바이스의 안정성과 비교되었다. 이 결과의 일부는 도 8a 및 8b에 요약되어 있는데, 상기 도면들은 드레인 바이어스 스트레스를 1분 동안 적용한 후에, 선형 영역에서의 TFT 온-전류 손실(열린 기호)을 디스플레이하며, 상기 시간 동안 게이트 바이어스는 임계 전압으로 세팅되었고, 이는 최악의 경우의 스트레스 조건을 대변하다. The stability of the device structures (I to III) was compared with that of the standard SA LDD device from Koninkeke Phillips. Some of these results are summarized in FIGS. 8A and 8B, which show TFT on-current loss (open symbol) in the linear region after applying drain bias stress for 1 minute, during which time the gate bias The threshold voltage was set, which represents the worst case stress condition.                 

도 8a 및 8b에 도시된 데이터로부터 유도되어, 도 9는 도 8a 및 8b에서의 두 개의 디바이스 구조가 30%의 온-전류 감소를 드러내는 특징적인 드레인 전압을 비교한다. 구조(I) 디바이스(갭)를 위한 데이터가 또한 도시되어 있다. 갭의 도입이 구조(III) 디바이스에 대해, 1-3V 만큼 디바이스 안정성을 향상시킨다는 것을 인식할 수 있다. SA LDD 디바이스는 LDD 투여량 증가로 덜 안정하게 되어서, SA 디바이스의 안정성에 도달한다. 도 9에서의 데이터로부터, 구조(III) 디바이스에서 안정성과 LDD 투여량 사이에는 강한 관련성이 없다. 6 x 1013 P/cm2 의 주입 투여량을 투여한 디바이스에 대해, 더 높은 안정성이 얻어지며, 상기 데이터로부터는 이것이 인공물(artefact)인지 또는 향상된 안정성이 그 안에서 얻어질 수 있는 조그만 주입 투여량 창이 존재하는 지의 여부가 명확하지 않다. 구조(II)(갭 안의 n-) 디바이스에 대해, 안정성은 0.3㎛과 3㎛ 사이의 길이에 대한 LDD 영역의 길이에 무관하다. 이들 디바이스의 안정성은 LDD 투여량의 증가와 함께 감소하며, SA LDD 디바이스에 필적한다.Derived from the data shown in FIGS. 8A and 8B, FIG. 9 compares the characteristic drain voltage with the two device structures in FIGS. 8A and 8B exhibiting a 30% on-current reduction. Data for the structure (I) device (gap) is also shown. It can be appreciated that the introduction of the gap improves device stability by 1-3V, for the structure (III) device. The SA LDD device becomes less stable with increasing LDD dose, thereby reaching the stability of the SA device. From the data in FIG. 9, there is no strong relationship between stability and LDD dose in the Structure (III) device. For devices administered an infusion dose of 6 x 10 13 P / cm 2 , higher stability is obtained, from which data is a small infusion dose, whether this is an artefact or an improved stability can be obtained therein. It is not clear whether the window exists. For structure II (n-in - gap) devices, the stability is independent of the length of the LDD region for lengths between 0.3 μm and 3 μm. The stability of these devices decreases with increasing LDD dosage and is comparable to SA LDD devices.

조그만 오프셋 영역의 도입{구조(I 및 III)}은 종래의 SA 및 SA LDD TFT에 대해 확인된 문제를 다룬다. 이들 디바이스는 직렬 저항, 높은 누설 전류 및 빈약한 안정성으로 인해 낮은 온-전류를 나타낸다. 게이트 에지 부근에서의 잔여 주입 손상으로 인해 레이저-활성화된 SA 및 SA LDD 디바이스에서 이동도가 감소한다. 주입되지 않은 갭이 존재할 때, 주입 손상은 레이저를 전체 LDD 및 S/D 영역을 조사시켜 완전히 제거될 수 있어서, 디바이스로 하여금 더 높은 이동도 및 더 낮은 누설 전류를 지니도록 한다. 오프셋 영역으로 인한 추가의 직렬 저항은 그 길이가 0.5㎛ 보다 더 작다면, 사안(issue)을 제공하지 않는다. 상기 갭은 확장하는 접합 및 오프세팅을 통해 필드-제거를 제공한다. 이는 전기장 강화된 누설 전류에 상당한 감소를 가져온다. 그것은 또한, 애벌란시를 감소시켜 주며, 디바이스 안정성을 개선시킨다.The introduction of small offset regions (structures I and III) addresses the problems identified for conventional SA and SA LDD TFTs. These devices exhibit low on-current due to series resistance, high leakage current and poor stability. Residual implantation damage near the gate edge reduces mobility in laser-activated SA and SA LDD devices. When there is a non- implanted gap, implantation damage can be completely eliminated by irradiating the laser with the entire LDD and S / D regions, allowing the device to have higher mobility and lower leakage current. The additional series resistance due to the offset area does not provide an issue if the length is smaller than 0.5 μm. The gap provides field-removal through expanding bonding and offsetting. This results in a significant reduction in the electric field enhanced leakage current. It also reduces avalanche and improves device stability.

도 1의 TFT는 게이트의 재에칭에 의해 레이저 어닐링에 노출된 주입되지 않은 갭을 구비한다. 도 10은 낮은 게이트-드레인 커패시턴스 및 낮은 누설 전류에 관하여 SA GOLLD TFT를 최적화 하는데 사용될 수 있는 공정을 도시한다. 이 경우, 레이저 어닐링에 노출된 갭 영역은 LDD 영역을 미리 어닐링하여(n-) 사전에 주입된다.The TFT of FIG. 1 has an uninjected gap exposed to laser annealing by reetching the gate. 10 illustrates a process that can be used to optimize SA GOLLD TFTs with respect to low gate-drain capacitance and low leakage current. In this case, the gap region exposed to laser annealing is pre-annealed (n−) before the LDD region is injected in advance.

도 10a에서, 디바이스 섬(device island)(30)이 기판(32) 상에 형성되었으며, 가볍게 도핑된 n-영역(34 및 36)은 레지스트 마스크(미도시)를 사용한 주입으로써 형성되었다. 이들은 결국 LDD 영역(33 및 35)을 형성할 것이다. 또한, 이온 주입과 관련된 손상이 (개략적으로 점을 찍어) 도시되어 있다. 이것은 주입된 영역 전체에 걸쳐 그리고 주입 범위와 통상 같은 양으로 마스크 에지(도핑할 때와 마찬가지로) 위치에 해당하는 라인(38 및 40) 너머 옆으로도 연장한다.In FIG. 10A, device islands 30 were formed on substrate 32 and lightly doped n-regions 34 and 36 were formed by implantation using a resist mask (not shown). They will eventually form LDD regions 33 and 35. In addition, the damage associated with the ion implantation is shown (roughly dotted). This extends throughout the implanted area and beyond the lines 38 and 40 corresponding to the mask edge (as doping) position, typically in the same amount as the implantation range.

도 10b에서, 막은 에너지 빔(42), 전형적으로 레이저 조사에 의해 어닐링된다. 이것은 물질을 결정화시켜서, 우수한 품질의 폴리실리콘을 형성하여, n-도핑제를 활성화시키고, 손상을 어닐링해 없애며, 접합 에지를 단계적으로 변화하게(gradation) 하고, 추가로 적은 양의 측면 도핑제 확산(0.25 미크론 이하) 을 발생시킬 수 있다.In FIG. 10B, the film is annealed by an energy beam 42, typically laser irradiation. This crystallizes the material, forming good quality polysilicon, activating the n-dope, annealing away the damage, gradating the junction edges, and further reducing the amount of side dopant diffusion. (0.25 micron or less).

도 10c의 c에서, 게이트 구조는 절연체(44)를, 이어서 금속(46)을, 그리고 나서는 상기 금속을 포토레지스트(48)로 패터닝하고 에칭하여 형성된다. 상기 금속은 바람직하게는, 고 반사형으로 매끈한 것이 좋고, Al 합금이나 Ti/Al 이중 층을 포함할 수 있다. 인 이온(50)의 고 투여량(n+)이 이제 주입되어, 소스 및 드레인 접점(contacts)(52 및 54)을 형성한다. 이러한 공정 시퀀스는 알려진 자기 정합 게이트-중첩된 가볍게 도핑된 드레인 구조(SAGOLDD: self-aligned gate-overlapped lightly-doped-drain structure)기반이다. SAGOLDD는 최상의 안정성에 대해 필수적인 상기 LDD 영역(33,35)을 중첩하는 게이트를 구비하나, 상기 게이트로의 LDD/n+ 접합의 자기 정합으로 인해 중첩 커패시턴스를 최소화시켰다.In c of FIG. 10C, the gate structure is formed by patterning and etching the insulator 44, followed by the metal 46, and then the metal with the photoresist 48. The metal is preferably high reflective and smooth, and may comprise an Al alloy or a Ti / Al double layer. High doses (n +) of phosphorus ions 50 are now implanted to form source and drain contacts 52 and 54. This process sequence is based on a known self-aligned gate-overlapped lightly-doped-drain structure (SAGOLDD). SAGOLDD has a gate that overlaps the LDD regions 33 and 35 which are essential for the best stability, but minimizes overlap capacitance due to self-matching of the LDD / n + junction to the gate.

그러나, 도 10c의 c는 n+와 관련한 (개략적으로 점으로 찍은)주입 손상을 도시하며, 상기 주입 손상은 게이트(46) 밑에서 측면으로 연장한다. 이 단계(stage)에서 상기 도핑제를 활성화시키기 위해 2차 레이저 어닐링을 하는 것이 정상이나, 이는 레이저 광이 관통할 수 없는 게이트 아래에 손상 영역을 남긴다.However, c in FIG. 10C shows the implantation damage (approximately dotted) associated with n +, which implantation extends laterally under the gate 46. It is normal to perform secondary laser annealing to activate the dopant in this stage, but this leaves a damaged area under the gate through which the laser light cannot penetrate.

도 10c의 d에는, 추가의 공정 단계가 도시되어 있는데, 이는 (화살표 56으로 도시된 바와 같이)상기 금속을 다시 재에칭하는 것으로, 전형적으로 0.25미크론-0.5미크론 만큼 에칭하여, 손상된 영역이 레이저 광(42)에 액세스 가능하게 한다{도 10c의 e}. 상기 주입된 포토레지스트는 매우 안정되어 있으며, 단단한 마스크이다. 이러한 레이저 단계는 n+ 도핑제를 활성화시키며, 격자 손상을 제거하고, n+에서 n-로 점차 전이(transition)하게 한다. 이러한 방법으로, 도 10d에 도시된 바 와 같이, 2개의 LDD 하부 영역{하나(58)는 중첩되고, 다른 하나(60)는 비중첩됨}이 형성되며, 잔여 손상은 남기지 않는다. 비중첩 하부 영역(60)은 매우 좁으며, 어떠한 인식 가능한 직렬 저항을 보태지 않는다.In FIG. 10C d, an additional process step is shown, which is to reetch the metal again (as shown by arrow 56), typically etched by 0.25 microns-0.5 microns so that the damaged area is laser lighted. Access to 42 (e of FIG. 10C). The implanted photoresist is very stable and is a rigid mask. This laser step activates the n + dopant, removes the lattice damage, and gradually transitions from n + to n-. In this way, as shown in FIG. 10D, two LDD subregions (one 58 overlaps and the other 60 non-overlapping) are formed, leaving no residual damage. The non-overlapping bottom region 60 is very narrow and does not add any recognizable series resistance.

본 명세서 안에 개시된 본 발명의 공정의 이점은 포토레지스트 마스크(48)가 주입에 의해 경화되어, 만약 주입 후에 실행된다면 재에칭에 대해 매우 견고한 마스크가 된다는 것이다. 이어서, 전형적으로 산소 플라즈마 애싱(ashing)이 마스크 제거에 필요하다.An advantage of the process of the present invention disclosed herein is that the photoresist mask 48 is cured by implantation, making it a very robust mask for reetching if performed after implantation. Oxygen plasma ashing is then typically required for mask removal.

담금(immersion) 에칭이 상기 재에칭에 대해 바람직하다. 그러나, 대안의 공정이 사용될 수 있음은 당업자에게 분명할 것이다. 만약 스프레이 에쳐(etcher)가 대신 사용된다면, 원하는 재에칭은 높은 정도의 재현성을 갖고 달성되기가 더 어려울 수 있다. 이러한 경우에, 원하는 재에칭은 {예를 들면 디에틸렌 글리콜(diethelyene glycol)에서} 습식 양극 처리로 또는 플라즈마 양극 처리에 의해 정밀하게 달성될 수 있다. 복합 트리플(triple) 양극 처리 방식은 AMLCD 워크숍 1996에서 발표한 요시노우치 등이 쓴 논문의 29 페이지 내지 31 페이지에 설명되어 있는데, (비-중첩 TFT 디바이스 내에서) LDD 영역을 형성하는데 사용된다. 상기 AMLCD 워크숍 논문의 전체 내용은 본 명세서 안에 참고 자료로 포함되어 있다. 상기 세 개의 양극 처리 중 적어도 하나는 측면 양극 처리를 위한 상부 금속 표면 위에 단단한 마스크를 형성하는데 아주 필요하다. 본 명세서 안에 설명된 기술은 상기 디바이스 공정에 대해서도 이점이 있을 수 있는데, 경화된 레지스트 마스킹이 이러한 단단한 마스크 양극 처리 단계를 대체하여 필요한 양극 처리의 수를 줄일 수 있기 때문이다.Immersion etching is preferred for the reetch. However, it will be apparent to one skilled in the art that alternative processes may be used. If a spray etcher is used instead, the desired reetch may be more difficult to achieve with a high degree of reproducibility. In this case, the desired reetching can be precisely achieved by wet anodization (eg in diethelyene glycol) or by plasma anodization. Composite triple anodization is described on pages 29-31 of a paper by Yoshinouchi et al. Published in the AMLCD Workshop 1996, which is used to form LDD regions (in non-overlapping TFT devices). The entire contents of the AMLCD Workshop papers are incorporated herein by reference. At least one of the three anodizations is very necessary to form a rigid mask over the upper metal surface for side anodization. The techniques described herein may also be advantageous for the device process as cured resist masking can replace this rigid mask anodization step to reduce the number of anodization required.

본 개시를 읽어 가면, 다른 변형 및 변경이 당업자에게 뚜렷할 것이다. 그러한 변형 및 변경은 상기 고안, 제작 및 박막 회로, 반도체 디바이스, 및 그것의 구성품을 포함하는 전자 디바이스의 사용에 있어서 이미 알려진 것과 동등한 그리고 다른 특징을 포함할 수 있으며, 이는 본 명세서 안에 이미 설명된 특징 대신에 또는 거기에 추가하여 사용될 수 있다.Upon reading this disclosure, other variations and modifications will be apparent to those skilled in the art. Such modifications and variations may include equivalent and other features as are already known in the design, fabrication, and use of electronic devices, including thin film circuits, semiconductor devices, and components thereof, which are already described herein. Can be used instead or in addition to it.

비록 청구항이 본 출원에서 특징들의 특정 조합으로 공식화되었지만, 명쾌하게 또는 은연 중으로 또는 이를 임의로 종합하여, 본 발명의 개시의 범위가, 임의의 청구항에서 현재 청구된 바와 같은 발명에 관한 것이든 아니든 그리고 본 발명이 그러하듯이 동일한 기술적 문제점 중 임의의 것 또는 전부를 경감시키든 아니든, 임의의 신규 특징 또는 본 명세서에 개시된 특징들의 임의의 신규 조합도 포함한다는 것을 이해하여야 한다. 별도의 실시예에 관련해서 설명된 특징들은 또한 홀(single) 실시예 안에서 조합되어 제공될 수도 있다. 거꾸로, 간략하게 하면, 홀 실시예와 관련해 설명된 다양한 특징 또한 별도의 또는 임의의 적당한 하부 조합으로 제공될 수 있다. 이로써 본 출원인들은 새로운 청구항이 본 출원 또는 거기에서 파생된 임의의 추가 출원의 속행(prosecution) 중에 그러한 특징 및/또는 그러한 특징의 조합으로 공식화될 수 있다고 공지한다.Although the claims are formulated with specific combinations of features in the present application, either explicitly or indirectly or arbitrarily combining them, the scope of the present disclosure, whether or not related to the invention as currently claimed in any claim, and the present It is to be understood that the invention includes any novel feature or any novel combination of features disclosed herein, whether or not alleviating any or all of the same technical problems as the invention. Features described in connection with a separate embodiment may also be provided in combination in a single embodiment. Conversely, in brief, the various features described in connection with the hole embodiment can also be provided in separate or any suitable subcombination. As such, Applicants disclose that new claims may be formulated with such features and / or combinations of such features during the prosecution of the present application or any further application derived therefrom.

상술한 바와 같이, 본 발명은 박막 트랜지스터를 포함하는 전자 디바이스를 제작하는 방법에 이용된다.As described above, the present invention is used in a method of manufacturing an electronic device including a thin film transistor.

Claims (15)

박막 트랜지스터를 포함하는 전자 디바이스 제작 방법으로서,An electronic device manufacturing method comprising a thin film transistor, (a) 반도체 막(30) 위에 있는 절연 막(44) 위에 게이트 층(46)을 증착시키는 단계와,(a) depositing a gate layer 46 on the insulating film 44 over the semiconductor film 30, (b) 상기 게이트 층(46) 위에 패터닝된(patterned) 마스크 층(48)을 한정하는 단계와,(b) defining a patterned mask layer 48 over the gate layer 46; (c) 상기 마스크 층(48)을 사용하여 상기 게이트 층(46)을 패터닝하도록 에칭하고, 상기 마스크 층 아래에서 상기 게이트 층(46)을 다시 에칭하는(etching back) 단계와,(c) etching to pattern the gate layer 46 using the mask layer 48, and etching back the gate layer 46 under the mask layer; (d) 주입(implantation) 마스크로서 상기 마스크 층(48) 및 상기 게이트 층(46)을 사용하여, 상기 반도체 막(30)에 도핑제(dopant)를 주입하는 단계와,(d) implanting a dopant into the semiconductor film 30 using the mask layer 48 and the gate layer 46 as an implantation mask, (e) 상기 마스크 층(48)을 제거하는 단계와,(e) removing the mask layer 48; (f) 에너지빔으로 상기 반도체 막(30)을 어닐링하는(annealing) 단계를(f) annealing the semiconductor film 30 with an energy beam. 포함하는, 전자 디바이스 제작 방법.An electronic device manufacturing method comprising. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(e) 이 후, 단계(d)보다 더 낮은 도핑 레벨을 제공하는 추가 주입 단계를 포함하는, 전자 디바이스 제작 방법.The method of claim 1, further comprising, after step (e), an additional implantation step that provides a lower doping level than step (d). 제 1 항에 있어서, 상기 단계(b)는The method of claim 1, wherein step (b) (h) 소스/드레인 패턴 마스크 층을 한정하는 단계와,(h) defining a source / drain pattern mask layer, (i) 상기 소스/드레인 패턴에 의해 한정된 소스 및 드레인 영역(8, 10)을 형성하기 위하여, 단계(d)보다 더 높은 도핑 레벨을 제공하는 주입 단계를 수행하는 단계로서, 상기 단계(d)의 주입에만 노출된 영역이 LDD 영역을 형성하는 주입 단계를 수행하는 단계와,(i) performing an implantation step that provides a higher doping level than step (d) to form source and drain regions 8, 10 defined by the source / drain pattern, wherein step (d) Performing an implantation step in which a region exposed only to an implantation of an LDD region is formed; (j) 게이트 패턴을 한정하기 위해 상기 마스크 층을 패터닝하는 단계를(j) patterning the mask layer to define a gate pattern 포함하는, 전자 디바이스 제작 방법.An electronic device manufacturing method comprising. 제 1 항에 있어서, 단계(c) 이후에,The method of claim 1, wherein after step (c), (k) 또 다른 마스크 층에 소스/드레인 패턴을 한정하는 단계와,(k) defining a source / drain pattern in another mask layer, (l) 상기 소스/드레인 패턴에 의해 한정된 소스 및 드레인 영역(8, 10)을 형성하기 위하여, 단계(d)보다 더 높은 도핑 레벨을 제공하는 주입 단계를 수행하는 단계로서, 상기 단계(d)의 주입에만 노출된 영역이 LDD 영역(12, 14)을 형성하는 주입 단계를 수행하는 단계를(l) performing an implantation step that provides a higher doping level than step (d) to form source and drain regions 8, 10 defined by the source / drain pattern, wherein step (d) Performing the implantation step of forming the LDD regions 12 and 14 in the region exposed only to the implantation of 더 포함하는, 전자 디바이스 제작 방법.Further comprising, the electronic device manufacturing method. 제 1 항에 있어서, 단계(a)에 앞서,The method of claim 1, prior to step (a), (m) 초기에 패터닝된 마스크 층을 한정하는 단계와,(m) defining an initially patterned mask layer, (n) 주입 마스크로서 상기 초기의 마스크 층을 사용하는 주입 단계로서, 상기 주입은 단계(b)에서 형성된 상기 패터닝된 마스크의 에지 너머 측면 및 내측으로 연장하는 영역에 단계(d)보다 더 낮은 도핑 레벨을 제공하는 주입 단계를 수행하는 단계와,(n) an implantation step using said initial mask layer as an implantation mask, said implantation being doped lower than step (d) in regions extending laterally and inwardly beyond the edge of said patterned mask formed in step (b) Performing an injection step providing a level, (o) 에너지빔으로 상기 반도체 막을 어닐링하는 단계를(o) annealing the semiconductor film with an energy beam 더 포함하는, 전자 디바이스 제작 방법.Further comprising, the electronic device manufacturing method. 제 5항에 있어서, 단계(c)의 상기 재에칭 후에, 상기 게이트 층(46)은 단계(n)에서 형성된 상기 주입된 영역의 한 부분 위에 겹치는, 전자 디바이스 제작 방법.6. The method of claim 5, wherein after the reetching of step (c), the gate layer (46) overlaps over a portion of the implanted region formed in step (n). 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계(c)에 앞서 상기 게이트 층(2, 46)을 양극 처리하는 단계(p)를 포함하는, 전자 디바이스 제작 방법.7. A method according to any one of the preceding claims, comprising anodizing (p) the gate layer (2, 46) prior to step (c). 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 게이트(2, 46)는 단계(c)에서 0.3㎛와 3㎛ 사이의 범위의 간격 만큼 재에칭되는, 전자 디바이스 제작 방법.7. A method according to any one of the preceding claims, wherein the gate (2, 46) is reetched by an interval in the range of between 0.3 μm and 3 μm in step (c). 제 8항에 있어서, 상기 게이트(2, 46)는 0.25㎛ 내지 0.5㎛ 범위의 간격만큼 단계(c)에서 재에칭되는, 전자 디바이스 제작 방법.9. A method according to claim 8, wherein the gate (2, 46) is reetched in step (c) by an interval in the range of 0.25 [mu] m to 0.5 [mu] m. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 게이트 층은 알루미늄 또는 티타늄 및 알루미늄 이중 층을 포함하는, 전자 디바이스 제작 방법.The method of claim 1, wherein the gate layer comprises aluminum or titanium and an aluminum bilayer. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 상기 박막 트랜지스터는 매트릭스의 스위칭 소자로서 기판 위에 형성되는, 전자 디바이스 제작 방법.7. A method according to any one of the preceding claims, wherein a plurality of said thin film transistors are formed on a substrate as switching elements of a matrix. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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