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JPH10209462A - Thin film transistor and fabrication thereof - Google Patents

Thin film transistor and fabrication thereof

Info

Publication number
JPH10209462A
JPH10209462A JP1282397A JP1282397A JPH10209462A JP H10209462 A JPH10209462 A JP H10209462A JP 1282397 A JP1282397 A JP 1282397A JP 1282397 A JP1282397 A JP 1282397A JP H10209462 A JPH10209462 A JP H10209462A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
layer
forming
conductive film
semiconductor layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1282397A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takehisa Yamaguchi
偉久 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Advanced Display Inc
Original Assignee
Advanced Display Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Advanced Display Inc filed Critical Advanced Display Inc
Priority to JP1282397A priority Critical patent/JPH10209462A/en
Priority to KR10-1998-0002054A priority patent/KR100399291B1/en
Priority to TW087101032A priority patent/TW406433B/en
Priority to CN 98103673 priority patent/CN1249817C/en
Priority to US09/013,938 priority patent/US6225644B1/en
Publication of JPH10209462A publication Critical patent/JPH10209462A/en
Priority to US09/448,946 priority patent/US6362031B1/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To decrease series resistance by implanting n-type impurities into the source and drain regions of a semiconductor layer thereby forming a junction. SOLUTION: Cr is deposited on an insulating substrate 21 and patterned to form a gate electrode 1. A gate insulation layer 2 and an undoped semiconductor layer, i.e., an amorphous silicon layer serving as a channel layer, is then formed continuously. Subsequently, a resist layer is formed and phosphorus is implanted using the resist layer as a mask. Thereafter, a two layer structure of Cr and Al is formed on an underlying second conductive layer and a channel region is removed by etching an isolated to obtain source electrodes 7a, 7b and drain electrodes 7c, 7d. Since ion implantation is employed for forming a junction of amorphous silicon and the n-type impurities in an n-type impurity implantation region 6, series resistance between source and drain can be decreased.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜トランジスタ、
とくにアクティブマトリクス型液晶表示装置に使用され
る薄膜トランジスタの電気特性の改善に関しており、と
くに電気特性の改善のうち、直列抵抗低減、光照射時に
おける光生成電流低減およびオフ電流低減に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thin film transistor,
In particular, the present invention relates to improvement of electric characteristics of a thin film transistor used for an active matrix type liquid crystal display device, and particularly relates to improvement of electric resistance, that is, reduction of series resistance, reduction of light generation current during light irradiation, and reduction of off current.

【0002】[0002]

【従来の技術】アクティブマトリクス型液晶表示装置に
使用されるスイッチング素子、いわゆる薄膜トランジス
タ(thin film transistor、以下、単にTFTという)
はその構造によって、正スタガー、逆スタガー構造に分
類される。さらに、逆スタガー構造TFTはエッチング
ストッパー型TFT(ES−TFT)およびチャネルエ
ッチ(channel etch、以下、単にCEともいう)型TF
T(CE−TFT)に分類される。図10は、従来のチ
ャネルエッチ型TFTの断面説明図であり、図10
(a)にエッチングストッパー(etching stopper、以
下、単にESともいう)型TFT(ES−TFT)およ
び図10(b)にチャネルエッチ型TFT(CE−TF
T)の断面構造図をそれぞれ示す。図10において、1
はゲート電極、2はゲート絶縁膜、7aおよび7bは2
層構造のソース電極、7cおよび7dは2層構造のドレ
イン電極、9はチャネル領域、13はエッチングストッ
パー膜、14はn型にドーピングされたアモルファスシ
リコン層、21は絶縁性基板、23はチャネル層をそれ
ぞれ示す。
2. Description of the Related Art Switching elements used in active matrix type liquid crystal display devices, so-called thin film transistors (hereinafter simply referred to as TFTs).
Are classified into a forward stagger structure and a reverse stagger structure according to their structures. Further, the inverted stagger structure TFT includes an etching stopper type TFT (ES-TFT) and a channel etch (hereinafter simply referred to as CE) type TF.
T (CE-TFT). FIG. 10 is an explanatory sectional view of a conventional channel-etch type TFT.
10A shows an etching stopper (hereinafter simply referred to as ES) type TFT (ES-TFT), and FIG. 10B shows a channel etch type TFT (CE-TF).
T) shows a cross-sectional structural view, respectively. In FIG. 10, 1
Is a gate electrode, 2 is a gate insulating film, 7a and 7b are 2
A layer structure source electrode, 7c and 7d are two-layer structure drain electrodes, 9 is a channel region, 13 is an etching stopper film, 14 is an n-type doped amorphous silicon layer, 21 is an insulating substrate, and 23 is a channel layer Are respectively shown.

【0003】いずれのタイプのTFTにも一長一短が存
在する。たとえばES−TFTではエッチングストッパ
ーとアモルファスシリコン層との界面が清浄に形成され
るので、オフ電流の小さい特性がえられる。しかし、一
方、小型化という点に関してはエッチングストッパーの
パターニングサイズおよびエッチングストッパー上に乗
り上げたソース電極およびドレイン電極の分離が転写装
置(ステッパー)の転写精度に規定されるので、小型化
が困難であるとともにソース電極およびドレイン電極が
エッチングストッパーに対して非対称に形成され、特性
も非対称となることもある。ここで、特性が非特性であ
るということは、接地電極をソース電極としたばあい
と、ドレイン電極としたばあいとで電流−電圧特性が異
なるということである。これに対し、CE−TFTでは
小型化が容易であり、特性が非対称とならない点ではE
S−TFTに比較して有利であるが、電流が流れるアモ
ルファスシリコン層のチャネル領域をエッチングしてソ
ース電極、ドレイン電極の分離を行うのでチャネル領域
にエッチングダメージが存在することとなり、これに起
因するオフ電流の増加が観測される。また、チャネル領
域のエッチングに関しては、オーバーエッチングによる
チャネル領域のアモルファスシリコン層の消失を防止す
るために必然的に厚膜化せざるをえない。かかる厚膜化
は、ソース電極からチャネル領域までの直列抵抗の増
加、光生成電流の増大をもたらすという問題を生ずる。
このような背景においてアクティブマトリクス型液晶表
示装置に使用されるTFTの構造はES−TFT型、C
E−TFT型が混在している状況である。
Each type of TFT has advantages and disadvantages. For example, in the case of an ES-TFT, the interface between the etching stopper and the amorphous silicon layer is formed cleanly, so that a characteristic with a small off-current can be obtained. However, on the other hand, in terms of miniaturization, the patterning size of the etching stopper and the separation of the source electrode and the drain electrode riding on the etching stopper are defined by the transfer accuracy of the transfer device (stepper), so that miniaturization is difficult. At the same time, the source electrode and the drain electrode are formed asymmetrically with respect to the etching stopper, and the characteristics may also be asymmetric. Here, non-characteristics means that current-voltage characteristics are different between when the ground electrode is used as the source electrode and when the ground electrode is used as the drain electrode. On the other hand, the CE-TFT can be easily reduced in size and the characteristics are not asymmetrical.
Although it is more advantageous than the S-TFT, the channel region of the amorphous silicon layer through which a current flows is etched to separate the source electrode and the drain electrode, so that etching damage is present in the channel region. An increase in off-state current is observed. In addition, regarding the etching of the channel region, the thickness of the channel region is inevitably increased in order to prevent the amorphous silicon layer in the channel region from disappearing due to over-etching. Such thickening causes a problem that the series resistance from the source electrode to the channel region increases and the photo-generated current increases.
In such a background, the structure of a TFT used in an active matrix type liquid crystal display device is an ES-TFT type,
This is a situation where E-TFT types are mixed.

【0004】ここではCE−TFTの従来の製法につい
て図を用いて詳細に説明する。図11および12は、従
来のCE−TFTの作製過程を工程別に示した、工程断
面説明図である。プロセスフローを以下、図11および
図12にしたがって説明する。まずガラスなどからなる
絶縁性基板21上にスパッタ法により、ゲート電極1と
なるCr膜を約300nm堆積させる。これを図11
(a)に示す。つぎにゲート絶縁膜2となるシリコン窒
化膜(SiNx)、チャネル層23となるアモルファス
シリコン層、n型にドーピングされたアモルファスシリ
コン層(以下、単にn型アモルファスシリコン層ともい
う)14をプラズマCVD(Chemical Vapor depositio
n、以下、単に、CVDともいう)により連続成膜を行
う。膜厚としては、ゲート絶縁膜2は300〜400n
m、アモルファスシリコン層は200〜400nm、n
型にドーピングされたアモルファスシリコン層(以下、
単にn型アモルファスシリコン層という)14は50〜
100nmである。これを図11(b)に示す。つぎに
チャネル層となるアモルファスシリコン層およびn型ア
モルファスシリコン層14を、ドライエッチ法によって
島状にパターニングする。これを図11(c)に示す。
つぎにソース電極7aおよび7bならびにドレイン電極
7cおよび7dを形成するためにCr、ついでAlをス
パッタ法により2層構造として順に堆積させ、写真製版
によりパターニングし、エッチングによりチャネル領域
9の上のCr膜およびAl膜を除去してソース電極7a
および7bならびにドレイン電極7cおよび7dを形成
する。これを図12(d)に示す。つぎにソース電極と
ドレイン電極のあいだの領域すなわちチャネル領域9の
n型アモルファスシリコン層14上のエッチング残渣を
完全に除去するためにドライエッチによりエッチングを
行う。このとき、オーバーエッチングによりチャネル領
域のアモルファスシリコン層の一部もエッチングされ
る。オーバーエッチング量としては50〜100nmで
ある。この工程の図を図12(e)に示す。最後にパッ
シベーション膜10をシリコン窒化膜により形成し、チ
ャネルエッチ型TFT(CE−TFT)が作製される。
これを図12(f)に示す。
Here, a conventional method for manufacturing a CE-TFT will be described in detail with reference to the drawings. 11 and 12 are process cross-sectional views showing the steps of manufacturing a conventional CE-TFT by process. The process flow will be described below with reference to FIGS. First, a Cr film serving as the gate electrode 1 is deposited to a thickness of about 300 nm on an insulating substrate 21 made of glass or the like by sputtering. This is shown in FIG.
(A). Next, a silicon nitride film (SiNx) serving as the gate insulating film 2, an amorphous silicon layer serving as the channel layer 23, and an n-type doped amorphous silicon layer (hereinafter, also simply referred to as an n-type amorphous silicon layer) 14 are subjected to plasma CVD ( Chemical Vapor depositio
n, hereinafter simply referred to as CVD) to form a continuous film. The thickness of the gate insulating film 2 is 300 to 400 n.
m, amorphous silicon layer is 200 to 400 nm, n
Type amorphous silicon layer (hereinafter referred to as
14 is 50-
100 nm. This is shown in FIG. Next, the amorphous silicon layer serving as a channel layer and the n-type amorphous silicon layer 14 are patterned into an island shape by a dry etching method. This is shown in FIG.
Next, in order to form the source electrodes 7a and 7b and the drain electrodes 7c and 7d, Cr and then Al are sequentially deposited as a two-layer structure by a sputtering method, patterned by photolithography, and etched to form a Cr film on the channel region 9 by etching. And the Al film is removed to remove the source electrode 7a.
And 7b and drain electrodes 7c and 7d are formed. This is shown in FIG. Next, dry etching is performed to completely remove the etching residue on the n-type amorphous silicon layer 14 in the region between the source electrode and the drain electrode, that is, in the channel region 9. At this time, part of the amorphous silicon layer in the channel region is also etched by over-etching. The amount of over-etching is 50 to 100 nm. A diagram of this step is shown in FIG. Finally, a passivation film 10 is formed of a silicon nitride film, and a channel-etch type TFT (CE-TFT) is manufactured.
This is shown in FIG.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】チャネルエッチ型TF
T(CE−TFT)をアクティブマトリクス型液晶ディ
スプレイに適用して表示特性を改善するためには、チャ
ネル層となるアモルファスシリコン層の膜厚を薄くする
ことにより、つぎのように、相互に関連する諸特性を改
善する必要がある。すなわち、直列抵抗の低減化、
光生成電流の低減化、接合に起因するオフ電流の低減
化、バックチャネル界面に起因するオフ電流の低減
化、である。以下、それぞれについて詳細に説明する。
SUMMARY OF THE INVENTION Channel-etch type TF
In order to improve display characteristics by applying T (CE-TFT) to an active matrix type liquid crystal display, the thickness of an amorphous silicon layer serving as a channel layer is reduced, and the mutual relation is obtained as follows. Various properties need to be improved. That is, reduction of series resistance,
A reduction in light generation current, a reduction in off-state current due to the junction, and a reduction in off-state current due to the back channel interface. Hereinafter, each will be described in detail.

【0006】まず、直列抵抗の低減化について説明す
る。CE−TFTでは、従来技術のプロセスフローに示
したように、ソース電極およびドレイン電極の形成後に
ソース電極およびドレイン電極のあいだ(以下、単にソ
ース・ドレイン間という)に残るn型にドーピングされ
たアモルファスシリコンの残渣を完全に除去するために
オーバーエッチングが行われる。この残渣が残ったまま
であると、低抵抗のn型アモルファスシリコン層の残渣
により、ソース・ドレイン間がショートする、または、
アモルファスシリコンとCrとにより形成されたシリサ
イド膜によりソース・ドレイン間がショートするという
不具合が生じる。n型アモルファスシリコン層と、チャ
ネル領域となるアモルファスシリコン層のエッチング選
択比は小さいので、オーバーエッチングによりチャネル
領域となるアモルファスシリコン層もエッチングされ
る。オーバーエッチングによるソース・ドレイン間の断
線を防止するためにはチャネル領域となるアモルファス
シリコン層の膜厚を厚くする必要があり、ES−TFT
では100nm程度とされたアモルファスシリコン層の
厚さは、CE−TFTでは200〜400nm必要とな
る。このチャネル領域となるアモルファスシリコン層は
ドーピングされていないため高抵抗層となり、TFT特
性への影響は大きく、電流−電圧特性において充分な電
流がえられなくなる。
First, the reduction of the series resistance will be described. In a CE-TFT, as shown in the process flow of the related art, an n-type doped amorphous layer remaining between the source electrode and the drain electrode (hereinafter, simply referred to as “source-drain”) after the formation of the source electrode and the drain electrode. Overetching is performed to completely remove the silicon residue. If this residue remains, a short circuit occurs between the source and the drain due to the residue of the low-resistance n-type amorphous silicon layer, or
A short circuit occurs between the source and the drain due to the silicide film formed of amorphous silicon and Cr. Since the etching selectivity between the n-type amorphous silicon layer and the amorphous silicon layer serving as the channel region is small, the amorphous silicon layer serving as the channel region is also etched by over-etching. In order to prevent disconnection between the source and drain due to over-etching, it is necessary to increase the thickness of the amorphous silicon layer serving as a channel region.
In the case of the CE-TFT, the thickness of the amorphous silicon layer set to about 100 nm is required to be 200 to 400 nm. Since the amorphous silicon layer serving as the channel region is not doped, it becomes a high-resistance layer, and has a great influence on the TFT characteristics, so that a sufficient current cannot be obtained in the current-voltage characteristics.

【0007】つぎに、光生成電流の低減化について説
明する。光照射により生成される電流(以下、光生成電
流という)は表示特性劣化をもたらすため低減化する必
要がある。この光生成電流はアモルファスシリコン層の
膜厚と密接な関係があり、膜厚の増大化に伴い大きくな
る。直列抵抗の低減化の項でも述べたようにCE−T
FTではアモルファスシリコン層の膜厚は厚いので光生
成電流の量も大きくなる。
Next, the reduction of the light generation current will be described. A current generated by light irradiation (hereinafter, referred to as a light generation current) deteriorates display characteristics, and thus needs to be reduced. This photo-generated current is closely related to the thickness of the amorphous silicon layer, and increases as the thickness increases. As described in the section on reducing series resistance, CE-T
In FT, since the thickness of the amorphous silicon layer is large, the amount of photogenerated current is also large.

【0008】つぎに、接合に起因するオフ電流の低減
化について説明する。表示特性改善のためにはオフ電流
も低減する必要がある。オフ電流の発生機構としてはい
くつか考えられるが、その一つとしてn型アモルファス
シリコン層とノンドープアモルファスシリコン層の階段
接合における接合破壊があげられる。従来のCE−TF
Tではn型アモルファスシリコン層の形成方法にはCV
Dが使用されている。そのためn型アモルファスシリコ
ン層とノンドープアモルファスシリコン層との界面は、
いわゆる階段接合となっているので不純物プロファイル
は急峻となり、高電界が生じ、大きなオフ電流が流れ
る。この状況はES−TFTのばあいでも同様である。
このような不純物プロファイルの急峻さを改善するため
には、ドーピング方法としてイオン注入法を採用するこ
とにより不純物プロファイルに傾斜をつけることで、階
段接合のばあいの界面におけるような急峻な電界強度の
ピークを低減して電界緩和を行い、いわゆるなだらかな
接合を形成することにより、オフ電流を低減することが
可能である。ここで、アモルファスシリコン半導体と、
該アモルファスシリコン半導体にたとえばn型不純物を
ドーピングした領域とで接合を形成するばあい、n型不
純物をドーピングする領域全部にわたってドーピング濃
度を一定にし、接合の界面でドーピング濃度が急激に変
化するように形成するのが「階段接合」であり、これに
対して、n型不純物をドーピングする領域において接合
の界面に向かってドーピング濃度を徐々に低くし、接合
の界面付近で低い濃度となるようにして接合の界面でド
ーピング濃度がなだらかに変化するように形成したのが
「なだらかな接合」である。接合の界面における電界強
度については、階段接合では界面で不純物濃度が一定値
から0に急激に変化していることから、このときの電界
強度は界面をはさんで急峻なピークE1を示すのに対
し、なだらかな接合では、界面で不純物濃度は徐々に変
化していることからゆるやかで低いピークE2(E1>E
2)を示す。以上説明したような、なだらかな接合を形
成してオフ電流を低減することが可能であるが、従来の
CE−TFT構造にイオン注入法を適用するにはプロセ
スフローの点でチャネル領域にも不純物がドーピングさ
れるという制約があり、困難である。
Next, a description will be given of a reduction in off-state current caused by junction. In order to improve display characteristics, it is necessary to reduce the off-current. There are several possible off-current generation mechanisms, one of which is a junction breakdown in a stepwise junction between an n-type amorphous silicon layer and a non-doped amorphous silicon layer. Conventional CE-TF
In T, the method for forming the n-type amorphous silicon layer is CV.
D is used. Therefore, the interface between the n-type amorphous silicon layer and the non-doped amorphous silicon layer is
Because of the so-called step junction, the impurity profile becomes steep, a high electric field is generated, and a large off-state current flows. This situation is the same in the case of the ES-TFT.
In order to improve the steepness of such an impurity profile, the impurity profile is inclined by adopting an ion implantation method as a doping method, so that a steep electric field intensity peak at an interface in the case of a step junction is provided. , The off-state current can be reduced by forming a so-called gentle junction. Here, an amorphous silicon semiconductor,
When a junction is formed in the amorphous silicon semiconductor with, for example, a region doped with an n-type impurity, the doping concentration is kept constant over the entire region doped with the n-type impurity so that the doping concentration changes abruptly at the interface of the junction. What is formed is a "step junction". On the other hand, in the region where the n-type impurity is doped, the doping concentration is gradually reduced toward the junction interface, so that the concentration becomes low near the junction interface. “Smooth junction” is formed so that the doping concentration changes gradually at the interface of the junction. The electric field strength at the interface of bonding, since the impurity concentration at the interface with an abrupt junction and abruptly changed from 0 to a certain value, indicate peak E 1 field intensity steeply across the interface at this time On the other hand, in the case of a gentle junction, the impurity concentration gradually changes at the interface, and therefore, a gentle and low peak E 2 (E 1 > E 1 )
2 ) is shown. As described above, the off-state current can be reduced by forming a gentle junction. However, in order to apply the ion implantation method to the conventional CE-TFT structure, the impurity is also added to the channel region in terms of the process flow. Is limited, which is difficult.

【0009】つぎに、バックチャネル界面に起因する
オフ電流の低減化について説明する。バックチャネルと
いうのは、アモルファスシリコン層のうち、ゲート絶縁
膜と接している側ではなく、パッシベーション絶縁膜と
接している側の部分であり、バックチャネル界面とはア
モルファスシリコン層とパッシベーション膜との界面で
ある。CE−TFTでは、いったん全面にわたって形成
した導電膜をソース電極とドレイン電極とに分離するに
際しては、チャネル領域となるアモルファスシリコン層
のエッチングも行われる。このエッチングによりチャネ
ル領域となるアモルファスシリコン層とパッシベーショ
ン膜の界面には凹凸が形成されるとともにエッチング時
のプラズマによるダメージにより欠陥や、原子のダング
リングボンドなどに起因する界面準位が形成され、この
界面準位をパスとするオフ電流の増加が見られる。
Next, the reduction of off-state current caused by the back channel interface will be described. The back channel is the part of the amorphous silicon layer that is not in contact with the gate insulating film but is in contact with the passivation insulating film. The back channel interface is the interface between the amorphous silicon layer and the passivation film. It is. In a CE-TFT, when a conductive film formed over the entire surface is separated into a source electrode and a drain electrode, an amorphous silicon layer serving as a channel region is also etched. Due to this etching, irregularities are formed at the interface between the amorphous silicon layer serving as a channel region and the passivation film, and defects due to plasma damage during etching and interface states caused by dangling bonds of atoms are formed. An increase in off-state current that passes through the interface state is observed.

【0010】本発明は、これらの問題を解決するため薄
いアモルファスシリコン層、なだらかな不純物プロファ
イル、清浄なバックチャネル界面がえられる、構造の薄
膜トランジスタおよびその製法を提供することを課題と
する。
An object of the present invention is to provide a thin film transistor having a structure capable of obtaining a thin amorphous silicon layer, a gentle impurity profile, and a clean back channel interface in order to solve these problems, and a method of manufacturing the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明では、従来よりも薄いチャネル層となるアモ
ルファスシリコン層を成膜したのち、写真製版によりレ
ジストマスクをアモルファスシリコン層上に形成し、イ
オン注入により接合を形成することにより直列抵抗が小
さく、不純物プロファイルがなだらかな接合を形成する
ことが特徴である。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, after forming an amorphous silicon layer to be a thinner channel layer than before, a resist mask is formed on the amorphous silicon layer by photolithography. In addition, a feature is that a junction is formed by ion implantation to form a junction having a small series resistance and a gentle impurity profile.

【0012】したがって、本発明のトランジスタは、絶
縁性基板ならびに該絶縁性基板上に設けられる、ゲート
電極となる第1の導電膜層、該第1の導電膜層上のゲー
ト絶縁膜層となる第1の絶縁膜層、該第1の絶縁膜層上
のノンドープの半導体層、および該半導体層のソース領
域上に形成されるソース電極と前記半導体層のドレイン
領域上に形成されるドレイン電極とになる第2の導電膜
層からなる薄膜トランジスタであって、前記半導体層の
ソース領域および前記半導体層のドレイン領域にはn型
の不純物が注入された接合が形成されてなることを特徴
とする。
Therefore, the transistor of the present invention becomes an insulating substrate, a first conductive film layer provided on the insulating substrate and serving as a gate electrode, and a gate insulating film layer on the first conductive film layer. A first insulating film layer, a non-doped semiconductor layer on the first insulating film layer, a source electrode formed on a source region of the semiconductor layer, and a drain electrode formed on a drain region of the semiconductor layer. Wherein a junction in which an n-type impurity is implanted is formed in a source region of the semiconductor layer and a drain region of the semiconductor layer.

【0013】また、本発明の薄膜トランジスタの製法
は、(a)絶縁性基板上に第1の導電膜を成膜したのち
該第1の導電膜をエッチングしてゲート電極を設け、
(b)前記ゲート電極上に、第1の絶縁膜層およびノン
ドープの半導体層を形成し、該半導体層を島状にパター
ニングし、(c)前記半導体層上にレジスト膜を写真製
版により形成し、前記レジスト膜をマスクとしてn型不
純物を垂直に注入して接合を形成し、(d)前記レジス
ト膜を除去したのち、第2の導電膜を成膜したのち該第
2の導電膜に写真製版により電極パターンを形成して前
記第2の導電膜をエッチングしてソース電極およびゲー
ト電極を設けることを特徴とする。
In the method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention, (a) a first conductive film is formed on an insulating substrate, and then the first conductive film is etched to provide a gate electrode;
(B) forming a first insulating film layer and a non-doped semiconductor layer on the gate electrode, patterning the semiconductor layer in an island shape, and (c) forming a resist film on the semiconductor layer by photolithography. An n-type impurity is vertically injected using the resist film as a mask to form a junction. (D) After removing the resist film, a second conductive film is formed, and a photo is formed on the second conductive film. An electrode pattern is formed by plate making, and the second conductive film is etched to provide a source electrode and a gate electrode.

【0014】また、本発明の薄膜トランジスタの製法
は、(a)絶縁性基板上に第1の導電膜を成膜したのち
該第1の導電膜をエッチングしてゲート電極を設け、
(b)前記ゲート電極上に、第1の絶縁膜層およびノン
ドープの半導体層を形成し、該半導体層を島状にパター
ニングし、(c)前記半導体層上にレジスト膜を写真製
版により形成し、前記レジスト膜をマスクとしてn型不
純物を回転斜め注入によりイオン注入して接合を形成
し、(d)前記レジスト膜を除去したのち、第2の導電
膜を成膜したのち該第2の導電膜に写真製版により電極
パターンを形成して前記第2の導電膜をエッチングして
ソース電極およびゲート電極を設けることを特徴とする
薄膜トランジスタの製法。
The method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention comprises the steps of (a) forming a first conductive film on an insulating substrate and then etching the first conductive film to form a gate electrode;
(B) forming a first insulating film layer and a non-doped semiconductor layer on the gate electrode, patterning the semiconductor layer in an island shape, and (c) forming a resist film on the semiconductor layer by photolithography. A junction is formed by ion-implanting an n-type impurity by rotational oblique implantation using the resist film as a mask, and (d) removing the resist film, forming a second conductive film, and then forming the second conductive film. A method for manufacturing a thin film transistor, comprising forming an electrode pattern on a film by photolithography and etching the second conductive film to provide a source electrode and a gate electrode.

【0015】本発明の薄膜トランジスタは、絶縁性基板
ならびに該絶縁性基板上に設けられる、ゲート電極とな
る第1の導電膜層、該第1の導電膜層上のゲート絶縁膜
層となる第1の絶縁膜層、該第1の絶縁膜層上のノンド
ープの半導体層、および該半導体層のソース領域上に形
成されるソース電極と前記半導体層のドレイン領域上に
形成されるドレイン電極とになる第2の導電膜層からな
る薄膜トランジスタであって、前記半導体層のソース領
域および前記半導体層のドレイン領域にはn型の不純物
が注入された接合が形成され、かつ、前記半導体層のう
ち、前記ソース電極の下の部分および前記ドレイン電極
の下の部分にもn型の不純物が注入されてなることを特
徴とする。
The thin-film transistor of the present invention comprises an insulating substrate, a first conductive film layer provided on the insulating substrate and serving as a gate electrode, and a first conductive film layer serving as a gate insulating film layer on the first conductive film layer. An insulating film layer, a non-doped semiconductor layer on the first insulating film layer, and a source electrode formed on a source region of the semiconductor layer and a drain electrode formed on a drain region of the semiconductor layer. In a thin film transistor including a second conductive film layer, a junction into which an n-type impurity is implanted is formed in a source region of the semiconductor layer and a drain region of the semiconductor layer, and An n-type impurity is also implanted into a portion below the source electrode and a portion below the drain electrode.

【0016】本発明の薄膜トランジスタの製法は、
(a)絶縁性基板上に第1の導電膜を成膜したのち該第
1の導電膜をエッチングしてゲート電極を設け、(b)
前記ゲート電極上に、第1の絶縁膜層およびノンドープ
の半導体層を形成し、(c)該半導体層上にレジスト膜
を形成したのち前記絶縁性基板の裏面側から露光して前
記レジスト膜にレジストパターンを形成してマスクとし
てn型不純物をイオン注入により注入し、(d)前記レ
ジスト膜を除去し、(e)第2の導電膜を成膜したの
ち、該第2の導電膜に写真製版により電極パターンを形
成して前記第2の導電膜をエッチングしてソース電極お
よびゲート電極を設けることを特徴とする。
The method for manufacturing the thin film transistor of the present invention is as follows.
(A) forming a first conductive film on an insulating substrate and then etching the first conductive film to provide a gate electrode;
Forming a first insulating film layer and a non-doped semiconductor layer on the gate electrode; and (c) forming a resist film on the semiconductor layer and exposing the resist film by exposing from the back side of the insulating substrate. After forming a resist pattern and implanting n-type impurities by ion implantation as a mask, (d) removing the resist film, (e) forming a second conductive film, and then photographing the second conductive film. An electrode pattern is formed by plate making, and the second conductive film is etched to provide a source electrode and a gate electrode.

【0017】(a)絶縁性基板上に第1の導電膜を成膜
したのち該第1の導電膜をエッチングしてゲート電極を
設け、(b)前記ゲート電極上に、第1の絶縁膜層およ
びノンドープの半導体層を形成し、(c)該半導体層上
にレジスト膜を形成したのち前記絶縁性基板の裏面側か
ら露光して前記レジスト膜にレジストパターンを形成し
てマスクとしてn型不純物を回転斜め注入によりイオン
注入し、(d)前記レジスト膜を除去し、(e)第2の
導電膜を成膜したのち、該第2の導電膜に写真製版によ
り電極パターンを形成して前記第2の導電膜をエッチン
グしてソース電極およびゲート電極を設けることを特徴
とする。
(A) After forming a first conductive film on an insulating substrate, the first conductive film is etched to provide a gate electrode, and (b) a first insulating film is formed on the gate electrode. (C) forming a resist film on the semiconductor layer, and then exposing from the back side of the insulating substrate to form a resist pattern on the resist film, and forming an n-type impurity as a mask. (D) removing the resist film, (e) forming a second conductive film, and forming an electrode pattern on the second conductive film by photolithography. A source electrode and a gate electrode are provided by etching the second conductive film.

【0018】本発明の薄膜トランジスタおよびその製法
により、チャネル領域のアモルファスシリコン層の膜厚
は薄膜化され、直列抵抗は低減化される。さらに接合形
成にイオン注入法が適用されるために不純物プロファイ
ルがなだらかになり電界緩和が行われ、オフ電流の低減
がなされる。この結果えられるCE−TFTの電気特性
は大幅に改善され、安定した良質の表示特性をうること
が可能となる。
According to the thin film transistor and the method of manufacturing the same of the present invention, the thickness of the amorphous silicon layer in the channel region is reduced, and the series resistance is reduced. Further, since the ion implantation is applied to the formation of the junction, the impurity profile becomes gentle, the electric field is relaxed, and the off-current is reduced. As a result, the electrical characteristics of the obtained CE-TFT are greatly improved, and stable and high-quality display characteristics can be obtained.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、添付図を参照しつつ、本発
明の実施の形態について詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0020】実施の形態1 図1は、本発明の一実施の形態にかかわるCE−TFT
の説明図である。図1(a)はCE−TFTにかかわる
電極の構成を示す平面説明図であり、図1(b)は図1
(a)中に示されるA−A線で切断したCE−TFTの
断面説明図である。図1において、1は第1の導電膜層
であるゲート電極、2は第1の絶縁膜層であるゲート絶
縁膜、3はノンドープの半導体層であるチャネル層、6
はチャネル層中のn型不純物注入領域、7aおよび7b
は2層構造のソース電極、7cおよび7dは2層構造の
ドレイン電極、9はチャネル領域、10はパッシベーシ
ョン膜、21は絶縁性基板をそれぞれ示す(図1(a)
にはパッシベーション膜10は図示されていない)。ま
た、図2および図3は、本発明のCE−TFT作製方法
を示す工程断面説明図であり、4はレジスト膜、5はリ
ンの注入、8はクロムシリサイド膜をそれぞれ示してお
り、その他、図1に示した要素と同じ要素には同一の符
号を付して示した(以下の図においても同様)。
Embodiment 1 FIG. 1 shows a CE-TFT according to an embodiment of the present invention.
FIG. FIG. 1A is an explanatory plan view showing a configuration of an electrode related to a CE-TFT, and FIG.
It is sectional drawing of the CE-TFT cut | disconnected by the AA line shown in (a). In FIG. 1, 1 is a gate electrode as a first conductive film layer, 2 is a gate insulating film as a first insulating film layer, 3 is a channel layer as a non-doped semiconductor layer, 6
Are n-type impurity implanted regions in the channel layer, 7a and 7b
Denotes a source electrode having a two-layer structure, 7c and 7d denote drain electrodes having a two-layer structure, 9 denotes a channel region, 10 denotes a passivation film, and 21 denotes an insulating substrate, respectively (FIG. 1A).
The passivation film 10 is not shown in FIG. FIGS. 2 and 3 are process cross-sectional views showing a method of manufacturing a CE-TFT according to the present invention, wherein 4 denotes a resist film, 5 denotes phosphorus implantation, and 8 denotes a chromium silicide film. The same elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals (the same applies to the following drawings).

【0021】図1(b)に断面構造説明図で示したTF
Tの作製方法についてプロセスフローにしたがい、順に
図2(a)〜(c)および図3(d)〜(g)を用いて
説明する。まず、ガラスなどからなる絶縁性基板21上
に低抵抗かつ高融点の金属であるCr膜をスパッタ法に
より成膜する。つぎに写真製版によりパターンを形成
し、エッチングによりCr膜をパターン形成してゲート
電極1とする(図2(a))。つぎにゲート絶縁膜2、
チャネル層3となるイントリンシックな、すなわち、ノ
ンドープの半導体層としてアモルファスシリコン(i−
a−Si:H)層をプラズマCVDにより連続的に成膜
する。このときの膜厚構成はゲート絶縁膜は約400n
m、イントリンシックなアモルファスシリコン層は約1
00nm程度である。つぎに写真製版によりレジスト膜
4を形成する(図2(b))。つぎにレジスト膜をマス
クとしてリンの注入5を行う。このときの注入エネルギ
ーおよび注入量はチャネル層となるアモルファスシリコ
ン層の膜厚に依存しているので、アモルファスシリコン
層の膜厚に対応して決定される。この注入エネルギーの
大きさは注入飛程Rpを指標として表すことができ、注
入飛程Rpは、実際に不純物が注入される範囲が、ある
中心値Rpに対して幅Rwを伴ってRp−RwからRp
+Rwの範囲として表わされるときの中心値Rpであ
る。このように表わすとき、注入エネルギーが大きいば
あいはRpが大きくなるとともにRwも大きくなる。
FIG. 1B is a sectional view of the TF shown in FIG.
The method of manufacturing T will be described in order with reference to FIGS. 2A to 2C and 3D to 3G according to a process flow. First, a Cr film, which is a metal having a low resistance and a high melting point, is formed on an insulating substrate 21 made of glass or the like by a sputtering method. Next, a pattern is formed by photolithography, and a Cr film is patterned by etching to form a gate electrode 1 (FIG. 2A). Next, the gate insulating film 2,
As an intrinsic, ie, non-doped, semiconductor layer serving as the channel layer 3, amorphous silicon (i-
An a-Si: H) layer is continuously formed by plasma CVD. At this time, the thickness of the gate insulating film is about 400 n.
m, about 1 amorphous intrinsic silicon layer
It is about 00 nm. Next, a resist film 4 is formed by photolithography (FIG. 2B). Next, phosphorus implantation 5 is performed using the resist film as a mask. Since the implantation energy and the implantation amount at this time depend on the thickness of the amorphous silicon layer serving as the channel layer, they are determined according to the thickness of the amorphous silicon layer. The magnitude of the implantation energy can be represented by using the implantation range Rp as an index. The implantation range Rp is such that the range in which impurities are actually implanted is Rp−Rw with a width Rw relative to a certain center value Rp. To Rp
The center value Rp when expressed as a range of + Rw. In this case, when the injection energy is large, Rp increases and Rw increases.

【0022】今、不純物の注入が行われるべきアモルフ
ァスシリコン層の層厚tに対して、注入飛程Rpが適切
に選択されたときはRpが層厚tの中央に位置し、かつ
Rp−RwからRp+Rwの範囲が層厚tに対して2R
w≦tとできるが、適切に選択されずに、たとえば大き
すぎるように選択されたときはRpがtの中央からはず
れるとともに、Rwも大きいことから、注入が行われる
べきアモルファスシリコン層以外のたとえば隣接する他
の層にも注入されてしまうことになる。
When the implantation range Rp is appropriately selected with respect to the layer thickness t of the amorphous silicon layer into which the impurity is to be implanted, Rp is located at the center of the layer thickness t, and Rp-Rw To Rp + Rw is 2R with respect to the layer thickness t.
Although w ≦ t can be satisfied, if not properly selected, for example, if it is selected to be too large, Rp deviates from the center of t and Rw is also large. It will also be implanted into other adjacent layers.

【0023】もし、不純物を注入すべきでない絶縁膜中
に不純物の注入が行われるようにRpが大きく設定され
たばあい、アモルファスシリコン層の表面不純物濃度は
低下し、不純物量が少ない高抵抗の領域がアモルファス
シリコン層中に含まれることとなって、アモルファスシ
リコン層の抵抗は高くなり、したがってTFT特性の劣
化をもたらす。
If Rp is set to a large value so that impurities are implanted into an insulating film to which impurities should not be implanted, the surface impurity concentration of the amorphous silicon layer decreases, and the amount of impurities is small. Since the region is included in the amorphous silicon layer, the resistance of the amorphous silicon layer is increased, and therefore, the TFT characteristics are deteriorated.

【0024】以上説明したように、不純物の注入飛程し
たがって注入エネルギーを、アモルファスシリコン層の
膜厚tに応じて適切に設定する必要があり、注入飛程R
pがアモルファスシリコン層の膜厚以下になるのが望ま
しい。たとえばアモルファスシリコン層の膜厚が100
nm程度の膜厚ならば注入エネルギーとしては約30K
eV、注入量としては約5E14/cm2以上であり、
このとき注入飛程Rpは約300Åである(図2
(c))。つぎにレジスト剥離を行い、さらに写真製版
を行い、アモルファスシリコン層を島状にエッチングす
る(図3(d))。つぎに、第2の導電膜を、下地にC
r、その上にAlを堆積した2層構造として形成したの
ち、その第2の導電膜のチャネル領域をエッチング除去
して分離してソース電極およびドレイン電極とする。前
記2層構造を形成するためにいったんゲート絶縁膜およ
びチャネル層の全面にわたってCr膜、ついでAl膜を
スパッタ法により順に堆積させる。ソース電極が形成さ
れる領域(ソース領域)およびドレイン電極が形成され
る領域(ドレイン領域)に対して写真製版により電極パ
ターンを形成し、前記2層構造の導電膜のうち、チャネ
ル層3のチャネル領域9上の部分のCr膜およびAl膜
のエッチングを行う(図3(e))。このエッチングを
行うに際してはCrとアモルファスシリコン層との反応
によりクロムシリサイド(CrSix)膜8が微量なが
ら、図中に記号的に示すように不連続に形成され、ソー
ス・ドレイン間のショートをもたらす可能性があるた
め、さらにドライエッチによりCrSix膜の除去を行
う(図3(f))。このドライエッチではCrSix膜
とアモルファスシリコン膜との選択比は充分であるた
め、アモルファスシリコン層が大きくエッチングされる
ことはないので薄膜化したアモルファスシリコン層をチ
ャネル領域で断線させることはない。さらにパッシベー
ション膜となる窒化膜10をプラズマCVDにより厚さ
約500nm程度堆積させてCE−TFTが完成する
(図3(g))。これにより、チャネル層となるアモル
ファスシリコン層が薄く形成されたことと、アモルファ
スシリコンとn型不純物注入領域6のn型不純物との接
合形成にイオン注入が用いられたこととにより、ソース
・ドレイン間の直列抵抗が小さく、かつ光生成電流の増
加が抑制され、さらにイオン注入による不純物のプロフ
ィールのなだらかな接合形成の結果、接合界面に生じる
電界の低減が達成され、オフ電流の増加が抑制されたT
FT特性の安定したCE−TFTがえられる。
As described above, it is necessary to appropriately set the implantation range of the impurity and therefore the implantation energy in accordance with the thickness t of the amorphous silicon layer.
It is desirable that p be equal to or less than the thickness of the amorphous silicon layer. For example, if the thickness of the amorphous silicon layer is 100
For a film thickness of about nm, the implantation energy is about 30K
eV, the injection amount is about 5E14 / cm 2 or more,
At this time, the injection range Rp is about 300 ° (FIG. 2).
(C)). Next, the resist is stripped off, photolithography is performed, and the amorphous silicon layer is etched into an island shape (FIG. 3D). Next, a second conductive film is formed on
After forming a two-layer structure in which Al is deposited thereon, the channel region of the second conductive film is removed by etching to separate it into a source electrode and a drain electrode. In order to form the two-layer structure, a Cr film and then an Al film are sequentially deposited over the entire surface of the gate insulating film and the channel layer by sputtering. An electrode pattern is formed by photolithography on a region where the source electrode is formed (source region) and a region where the drain electrode is formed (drain region), and the channel of the channel layer 3 in the conductive film having the two-layer structure is formed. The Cr film and the Al film in the portion on the region 9 are etched (FIG. 3E). When this etching is performed, a small amount of the chromium silicide (CrSix) film 8 is formed discontinuously as shown symbolically in the figure due to the reaction between Cr and the amorphous silicon layer, which may cause a short circuit between the source and the drain. Therefore, the CrSix film is further removed by dry etching (FIG. 3F). In this dry etching, the selectivity between the CrSix film and the amorphous silicon film is sufficient, so that the amorphous silicon layer is not greatly etched, so that the thinned amorphous silicon layer is not disconnected in the channel region. Further, a nitride film 10 serving as a passivation film is deposited to a thickness of about 500 nm by plasma CVD to complete the CE-TFT (FIG. 3 (g)). As a result, the amorphous silicon layer serving as the channel layer is formed thin, and the ion implantation is used to form the junction between the amorphous silicon and the n-type impurity in the n-type impurity implantation region 6. Has a small series resistance, suppresses an increase in photogenerated current, and forms a junction with a gentle impurity profile by ion implantation, thereby reducing the electric field generated at the junction interface and suppressing an increase in off-current. T
A CE-TFT with stable FT characteristics can be obtained.

【0025】実施の形態2 実施の形態1では、不純物であるリンを注入する際にイ
ントリンシックなアモルファスシリコン層に垂直にリン
を注入した。実施の形態2では図4の本発明の他の実施
の形態にかかわるTFTの断面説明図に示すように、リ
ンの斜め注入11をイオン注入機の、基板をセットして
あるステージを連続回転させながら行う。これによりチ
ャネルとなるアモルファスシリコン層と不純物注入領域
との接合における界面の不純物プロファイルはさらにな
だらかになり、TFTの動作時に、接合における高電界
の発生は抑制され、オフ電流の低減化が達成されること
になる。このときの注入条件として、注入角度θで注入
するばあいには不純物の飛程Rpが、式Rp=d/co
sθを満足する注入エネルギーを選択する必要がある。
ここでdは、チャネルとなるアモルファスシリコン層の
膜厚である。注入量は実施の形態1と同程度で良い(図
4)。
Second Embodiment In the first embodiment, phosphorus is implanted vertically into an intrinsic amorphous silicon layer when phosphorus as an impurity is implanted. In Embodiment 2, as shown in the cross-sectional view of the TFT according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 4, the oblique implantation of phosphorus 11 is performed by continuously rotating a stage of an ion implanter on which a substrate is set. While doing. As a result, the impurity profile at the interface between the amorphous silicon layer serving as a channel and the impurity-implanted region becomes more gentle, the generation of a high electric field at the junction during the operation of the TFT is suppressed, and a reduction in off-current is achieved. Will be. As an implantation condition at this time, when the implantation is performed at the implantation angle θ, the range Rp of the impurity is expressed by the following formula: Rp = d / co
It is necessary to select an implantation energy that satisfies sθ.
Here, d is the film thickness of the amorphous silicon layer serving as a channel. The injection amount may be about the same as in the first embodiment (FIG. 4).

【0026】実施の形態3 実施の形態3では、さらにTFT特性が安定したCE−
TFTの構造、製法について説明する。実施の形態1、
2ではイオン注入による接合形成後のソース電極および
ドレイン電極となるCr膜およびAl膜のパターニング
において、ソース電極、ドレイン電極がn型不純物注入
領域6を覆うように行われた。これを図5(a)に示
す。この構造においてはつぎの問題点が生じる可能性が
ある。図5は、本発明の他の実施の形態にかかわるTF
Tの不純物注入領域の長さを説明する断面説明図であ
り、図5(b)において16は不純物注入領域である。
図5(a)においてソース電極、ドレイン電極下の不純
物が存在しない領域の長さA、Bが等しいばあいにはT
FT特性は対称となる。しかしながら、A、Bの長さが
異なるばあいにはソース電極、ドレイン電極下の不純物
が存在しない領域は抵抗となり、ソース電極とドレイン
電極とでは寄生する抵抗値が異なるため特性に非対称性
が現れることになる。これを解決するためにはソース電
極、ドレイン電極の長さを不純物注入領域の長さで規定
する必要がある。このようにソース電極、ドレイン電極
の長さを不純物領域の長さで規定する構造のTFTの製
法について示す。イオン注入を行い、不純物層を形成す
るまでは実施の形態1、2と同様である。ソース電極お
よびドレイン電極の形成においてスパッタ法により下地
がCr、その上がAlとなる2層構造の導電膜を成膜し
たのち、ソース電極およびドレイン電極下に不純物層注
入領域16が存在するように写真製版を行う。そのの
ち、前記2層構造の膜をエッチングし、所望のCE−T
FTが形成される。これを図5(b)に示す。この構造
を採用することにより、ソース電極およびドレイン電極
下に高抵抗となるアモルファスシリコン層がなくなるの
で、TFT特性の非対称性の問題はなくなる。このばあ
い、符号16で示された不純物注入領域のうち、曲線の
部分が接合となっている。
Third Embodiment In the third embodiment, a CE-type TFT having more stable TFT characteristics is used.
The structure and manufacturing method of the TFT will be described. Embodiment 1,
In pattern No. 2, patterning of the Cr film and the Al film serving as the source electrode and the drain electrode after the formation of the junction by ion implantation was performed so that the source electrode and the drain electrode covered the n-type impurity implanted region 6. This is shown in FIG. The following problems may occur in this structure. FIG. 5 shows a TF according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view illustrating the length of an impurity implantation region of T. In FIG. 5B, reference numeral 16 denotes an impurity implantation region.
In FIG. 5A, when the lengths A and B of the regions under the source electrode and the drain electrode where no impurities are present are equal, T
The FT characteristics are symmetric. However, when the lengths of A and B are different, the region under the source electrode and the drain electrode where no impurity exists becomes a resistance, and the parasitic resistance differs between the source electrode and the drain electrode, resulting in asymmetry in characteristics. Will be. In order to solve this, it is necessary to define the length of the source electrode and the drain electrode by the length of the impurity implantation region. A method of manufacturing a TFT having a structure in which the lengths of the source electrode and the drain electrode are defined by the length of the impurity region will be described. It is the same as the first and second embodiments until the ion implantation is performed and the impurity layer is formed. In forming the source electrode and the drain electrode, a conductive film having a two-layer structure in which the underlayer is Cr and the upper layer is Al is formed by a sputtering method so that the impurity layer injection region 16 exists under the source electrode and the drain electrode. Perform photoengraving. Thereafter, the film having the two-layer structure is etched, and the desired CE-T
An FT is formed. This is shown in FIG. By employing this structure, there is no amorphous silicon layer having a high resistance under the source electrode and the drain electrode, so that the problem of the asymmetry of the TFT characteristics is eliminated. In this case, the curved portion of the impurity-implanted region indicated by reference numeral 16 is a junction.

【0027】実施の形態4 実施の形態4では、実施の形態1〜3で示した基本TF
T構造を採用しながらTFTを小型化する方法について
説明する。図6、7、8および9にその製法を示す。図
6、8および9は、本実施の形態にかかわるTFTの製
法を示す工程断面説明図であり、図7は、写真製版によ
る、現像後のパターンの説明図である。図6において、
12は露光であり、図7において、26は不純物注入領
域である。
Fourth Embodiment In a fourth embodiment, the basic TF shown in the first to third embodiments is used.
A method for reducing the size of a TFT while employing the T structure will be described. 6, 7, 8 and 9 show the manufacturing method. 6, 8 and 9 are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a TFT according to the present embodiment, and FIG. 7 is an explanatory view of a pattern after development by photolithography. In FIG.
Reference numeral 12 denotes exposure. In FIG. 7, reference numeral 26 denotes an impurity implantation region.

【0028】まずガラス基板上に低抵抗かつ高融点金属
であるCr膜をスパッタ法により成膜する。つぎに写真
製版によりパターンを形成し、エッチングによりCr膜
のパターン形成を行い、ゲート電極1を形成する(図6
(a))。つぎにゲート絶縁膜2、チャネル層3となる
イントリンシックなアモルファスシリコン(i−a−S
i:H)層をプラズマCVDにより連続に成膜する。こ
のときの膜厚構造は、ゲート絶縁膜が400nm、イン
トリンシックなアモルファスシリコン層が100nm程
度である(図6(b))。つぎに写真製版によりレジス
ト膜を塗布する。つぎに図6(c)において、符号12
で示す矢印が示すように、裏面側より光を照射し、露光
12を行う。この裏面側からの露光12を行い現像後の
パターンを図6(c)中および図8に示す。図8は現像
後のパターンの平面説明図であり、図6(c)は、図8
中に示したA−A線における、CE−TFTの断面説明
図である。この図に示すように形成されるレジスト膜の
パターンはゲート配線パターンよりも縮小されたパター
ンとなる。この状態でレジストをマスクとして全面にリ
ンの注入5を行う(図8(d))。このときの注入エネ
ルギーおよび注入量は実施の形態1で示した条件と同様
である。つぎにレジスト剥離を行い、所定の領域すなわ
ちTFTが形成される領域を島状に形成し、n型不純物
注入領域26が形成される(図8(e))。レジスト膜
剥離後、ソース電極およびドレイン電極となるCr膜お
よびAl膜をスパッタ法により堆積させる。写真製版に
より電極パターンを形成し、Cr膜およびAl膜のエッ
チングを行う(図9(f))。このエッチングを行うに
際してはCrとアモルファスシリコンとの反応によりク
ロムシリサイド(CrSix)が微量ながら形成されソ
ース・ドレイン間のショートをもたらす可能性があるの
で、さらにドライエッチによりCrSix除去を行う
(図9(g))。このドライエッチではCrSixとア
モルファスシリコン膜の選択比は充分であるため、アモ
ルファスシリコン層が大きくエッチングされることはな
く成膜化したアモルファスシリコン層に大きく影響する
ことはない。さらにパッシベーション膜10となる窒化
膜をプラズマCVDにより厚さ約500nm程度堆積さ
せ、CE−TFTが完成する(図9(h))。この方法
によりTFTが形成される配線領域のゲート配線幅は縮
小され開口率の向上、TFT自身の寄生容量の低減化が
達成される。
First, a Cr film, which is a metal having a low resistance and a high melting point, is formed on a glass substrate by a sputtering method. Next, a pattern is formed by photolithography, a pattern of a Cr film is formed by etching, and a gate electrode 1 is formed (FIG. 6).
(A)). Next, intrinsic amorphous silicon (iaS) which becomes the gate insulating film 2 and the channel layer 3 is formed.
i: H) A layer is continuously formed by plasma CVD. At this time, the gate insulating film has a thickness of about 400 nm, and the intrinsic amorphous silicon layer has a thickness of about 100 nm (FIG. 6B). Next, a resist film is applied by photolithography. Next, in FIG.
Exposure 12 is performed by irradiating light from the back side as indicated by the arrow indicated by. The pattern after exposure 12 from the back side and development is shown in FIG. 6C and FIG. FIG. 8 is an explanatory plan view of the pattern after development, and FIG.
It is sectional drawing of the CE-TFT in the AA line shown in the inside. The pattern of the resist film formed as shown in this figure is a pattern smaller than the gate wiring pattern. In this state, phosphorus implantation 5 is performed on the entire surface using the resist as a mask (FIG. 8D). The implantation energy and the implantation amount at this time are the same as the conditions described in the first embodiment. Next, the resist is stripped, and a predetermined region, that is, a region where a TFT is formed is formed in an island shape, and an n-type impurity implantation region 26 is formed (FIG. 8E). After removing the resist film, a Cr film and an Al film serving as a source electrode and a drain electrode are deposited by a sputtering method. An electrode pattern is formed by photolithography, and the Cr film and the Al film are etched (FIG. 9F). When performing this etching, a small amount of chromium silicide (CrSix) is formed due to the reaction between Cr and amorphous silicon, which may cause a short circuit between the source and the drain. Therefore, CrSix is further removed by dry etching (FIG. 9 ( g)). In this dry etching, since the selectivity between CrSix and the amorphous silicon film is sufficient, the amorphous silicon layer is not largely etched and does not greatly affect the formed amorphous silicon layer. Further, a nitride film serving as the passivation film 10 is deposited to a thickness of about 500 nm by plasma CVD, thereby completing the CE-TFT (FIG. 9 (h)). By this method, the gate wiring width in the wiring region where the TFT is formed is reduced, the aperture ratio is improved, and the parasitic capacitance of the TFT itself is reduced.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上、詳述したように本発明にかかわる
チャネルエッチ型の薄膜トランジスタはチャネル層とな
るアモルファスシリコン層の膜厚を薄膜化し、ソース領
域およびドレイン領域の不純物層をイオン注入法により
形成したことにより、従来構造では問題となっていた直
列抵抗の低減化が達成されるとともにイオン注入による
なだらかな接合形成により電圧印加時の高電界の発生が
抑制され、オフ電流の増大を防止することが可能とな
り、その結果、表示特性が優れたアクティブマトリクス
液晶ディスプレイをうることが可能となった。
As described above in detail, in the channel-etch type thin film transistor according to the present invention, the thickness of the amorphous silicon layer serving as the channel layer is reduced, and the impurity layers in the source region and the drain region are formed by ion implantation. As a result, the reduction of series resistance, which has been a problem in the conventional structure, is achieved, and the generation of a high electric field at the time of voltage application is suppressed by the gentle junction formation by ion implantation, thereby preventing an increase in off-current. As a result, an active matrix liquid crystal display having excellent display characteristics can be obtained.

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

【図1】本発明の一実施の形態にかかわるTFTの説明
図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a TFT according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態にかかわるTFTの工程
断面説明図である。
FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view of a process of a TFT according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施の形態にかかわるTFTの工程
断面説明図である。
FIG. 3 is an explanatory sectional view showing a step of a TFT according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施の形態にかかわるTFTの工
程断面説明図である。
FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view showing a step of a TFT according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施の形態にかかわるTFTの工
程断面説明図である。
FIG. 5 is an explanatory sectional view showing a step of a TFT according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施の形態にかかわるTFTの工
程断面説明図である。
FIG. 6 is an explanatory sectional view showing a step of a TFT according to another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の他の実施の形態にかかわる現像後のパ
ターンの平面説明図である。
FIG. 7 is an explanatory plan view of a pattern after development according to another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の他の実施の形態にかかわるTFTの工
程断面説明図である。
FIG. 8 is an explanatory sectional view showing a step of a TFT according to another embodiment of the present invention.

【図9】本発明の他の実施の形態にかかわるTFTの工
程断面説明図である。
FIG. 9 is an explanatory process sectional view of a TFT according to another embodiment of the present invention.

【図10】従来のエッチングストッパー型TFTの断面
説明図である。
FIG. 10 is an explanatory sectional view of a conventional etching stopper type TFT.

【図11】従来のチャネルエッチ型TFTの工程断面説
明図である。
FIG. 11 is a process sectional view for explaining a conventional channel-etch type TFT.

【図12】従来のチャネルエッチ型TFTの工程断面説
明図である。
FIG. 12 is a process cross-sectional view illustrating a conventional channel-etch type TFT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ゲート電極 2 ゲート絶縁膜 3 チャネル層 4 レジスト膜 5 リンの注入 6、16、26 n型不純物注入領域 7a、7b ソース電極 7c、7d ドレイン電極 8 クロムシリサイド膜 9 チャネル領域 10 パッシベーション膜 11 リンの斜め注入 12 露光 21 絶縁性基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gate electrode 2 Gate insulating film 3 Channel layer 4 Resist film 5 Phosphorus injection 6, 16, 26 n-type impurity implantation regions 7a, 7b Source electrode 7c, 7d Drain electrode 8 Chromium silicide film 9 Channel region 10 Passivation film 11 Phosphorus Oblique injection 12 Exposure 21 Insulating substrate

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁性基板ならびに該絶縁性基板上に設
けられる、ゲート電極となる第1の導電膜層、該第1の
導電膜層上のゲート絶縁膜層となる第1の絶縁膜層、該
第1の絶縁膜層上のノンドープの半導体層、および該半
導体層のソース領域上に形成されるソース電極と前記半
導体層のドレイン領域上に形成されるドレイン電極とに
なる第2の導電膜層からなる薄膜トランジスタであっ
て、前記半導体層のソース領域および前記半導体層のド
レイン領域にはn型の不純物が注入された接合が形成さ
れてなることを特徴とする薄膜トランジスタ。
1. An insulating substrate and a first conductive film layer provided on the insulating substrate and serving as a gate electrode, and a first insulating film layer serving as a gate insulating film layer over the first conductive film layer A non-doped semiconductor layer on the first insulating film layer, and a second conductive layer serving as a source electrode formed on a source region of the semiconductor layer and a drain electrode formed on a drain region of the semiconductor layer. A thin film transistor comprising a film layer, wherein a junction in which an n-type impurity is implanted is formed in a source region of the semiconductor layer and a drain region of the semiconductor layer.
【請求項2】 (a)絶縁性基板上に第1の導電膜を成
膜したのち該第1の導電膜をエッチングしてゲート電極
を設け、(b)前記ゲート電極上に、第1の絶縁膜層お
よびノンドープの半導体層を形成し、該半導体層を島状
にパターニングし、(c)前記半導体層上にレジスト膜
を写真製版により形成し、前記レジスト膜をマスクとし
てn型不純物を垂直に注入して接合を形成し、(d)前
記レジスト膜を除去したのち、第2の導電膜を成膜した
のち該第2の導電膜に写真製版により電極パターンを形
成して前記第2の導電膜をエッチングしてソース電極お
よびゲート電極を設けることを特徴とする薄膜トランジ
スタの製法。
(A) forming a first conductive film on an insulating substrate, etching the first conductive film to provide a gate electrode, and (b) forming a first conductive film on the gate electrode. An insulating film layer and a non-doped semiconductor layer are formed, the semiconductor layer is patterned into an island shape, and (c) a resist film is formed on the semiconductor layer by photolithography, and n-type impurities are vertically formed using the resist film as a mask. (D) removing the resist film, forming a second conductive film, forming an electrode pattern on the second conductive film by photolithography, and forming the second conductive film. A method for manufacturing a thin film transistor, comprising providing a source electrode and a gate electrode by etching a conductive film.
【請求項3】 (a)絶縁性基板上に第1の導電膜を成
膜したのち該第1の導電膜をエッチングしてゲート電極
を設け、(b)前記ゲート電極上に、第1の絶縁膜層お
よびノンドープの半導体層を形成し、該半導体層を島状
にパターニングし、(c)前記半導体層上にレジスト膜
を写真製版により形成し、前記レジスト膜をマスクとし
てn型不純物を回転斜め注入によりイオン注入して接合
を形成し、(d)前記レジスト膜を除去したのち、第2
の導電膜を成膜したのち該第2の導電膜に写真製版によ
り電極パターンを形成して前記第2の導電膜をエッチン
グしてソース電極およびゲート電極を設けることを特徴
とする薄膜トランジスタの製法。
And (a) forming a first conductive film on the insulating substrate and then etching the first conductive film to form a gate electrode; and (b) forming a first conductive film on the gate electrode. Forming an insulating film layer and a non-doped semiconductor layer, patterning the semiconductor layer into an island shape, (c) forming a resist film on the semiconductor layer by photolithography, and rotating the n-type impurity using the resist film as a mask; A junction is formed by ion implantation by oblique implantation, and (d) after removing the resist film,
A method for producing a thin film transistor, comprising forming an electrode pattern on the second conductive film by photolithography, etching the second conductive film, and providing a source electrode and a gate electrode.
【請求項4】 絶縁性基板ならびに該絶縁性基板上に設
けられる、ゲート電極となる第1の導電膜層、該第1の
導電膜層上のゲート絶縁膜層となる第1の絶縁膜層、該
第1の絶縁膜層上のノンドープの半導体層、および該半
導体層のソース領域上に形成されるソース電極と前記半
導体層のドレイン領域上に形成されるドレイン電極とに
なる第2の導電膜層からなる薄膜トランジスタであっ
て、前記半導体層のソース領域および前記半導体層のド
レイン領域にはn型の不純物が注入された接合が形成さ
れ、かつ、前記半導体層のうち、前記ソース電極の下の
部分および前記ドレイン電極の下の部分にもn型の不純
物が注入されてなることを特徴とする薄膜トランジス
タ。
4. An insulating substrate and a first conductive film layer provided on the insulating substrate and serving as a gate electrode, and a first insulating film layer serving as a gate insulating film layer on the first conductive film layer A non-doped semiconductor layer on the first insulating film layer, and a second conductive layer serving as a source electrode formed on a source region of the semiconductor layer and a drain electrode formed on a drain region of the semiconductor layer. A thin film transistor including a film layer, wherein a junction into which an n-type impurity is implanted is formed in a source region of the semiconductor layer and a drain region of the semiconductor layer, and a junction of the semiconductor layer below the source electrode. And a portion below the drain electrode is also doped with an n-type impurity.
【請求項5】 (a)絶縁性基板上に第1の導電膜を成
膜したのち該第1の導電膜をエッチングしてゲート電極
を設け、(b)前記ゲート電極上に、第1の絶縁膜層お
よびノンドープの半導体層を形成し、(c)該半導体層
上にレジスト膜を形成したのち前記絶縁性基板の裏面側
から露光して前記レジスト膜にレジストパターンを形成
してマスクとしてn型不純物をイオン注入により注入
し、(d)前記レジスト膜を除去し、(e)第2の導電
膜を成膜したのち、該第2の導電膜に写真製版により電
極パターンを形成して前記第2の導電膜をエッチングし
てソース電極およびゲート電極を設けることを特徴とす
る薄膜トランジスタの製法。
5. A gate electrode is provided by (a) forming a first conductive film on an insulating substrate and then etching the first conductive film, and (b) forming a first conductive film on the gate electrode. Forming an insulating film layer and a non-doped semiconductor layer, (c) forming a resist film on the semiconductor layer, and exposing from the back side of the insulating substrate to form a resist pattern on the resist film to form a mask with n (D) removing the resist film, (e) forming a second conductive film, and forming an electrode pattern on the second conductive film by photolithography. A method for manufacturing a thin film transistor, wherein a source electrode and a gate electrode are provided by etching a second conductive film.
【請求項6】 (a)絶縁性基板上に第1の導電膜を成
膜したのち該第1の導電膜をエッチングしてゲート電極
を設け、(b)前記ゲート電極上に、第1の絶縁膜層お
よびノンドープの半導体層を形成し、(c)該半導体層
上にレジスト膜を形成したのち前記絶縁性基板の裏面側
から露光して前記レジスト膜にレジストパターンを形成
してマスクとしてn型不純物を回転斜め注入によりイオ
ン注入し、(d)前記レジスト膜を除去し、(e)第2
の導電膜を成膜したのち、該第2の導電膜に写真製版に
より電極パターンを形成して前記第2の導電膜をエッチ
ングしてソース電極およびゲート電極を設けることを特
徴とする薄膜トランジスタの製法。
6. A gate electrode is provided by (a) forming a first conductive film on an insulating substrate and then etching the first conductive film, and (b) forming a first conductive film on the gate electrode. Forming an insulating film layer and a non-doped semiconductor layer, (c) forming a resist film on the semiconductor layer, and exposing from the back side of the insulating substrate to form a resist pattern on the resist film to form a mask with n (D) removing the resist film, and (e) removing the second
Forming a conductive film, forming an electrode pattern on the second conductive film by photolithography, etching the second conductive film, and providing a source electrode and a gate electrode. .
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