JPH08306640A - Mos field effect transistor and its manufacture - Google Patents
Mos field effect transistor and its manufactureInfo
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- JPH08306640A JPH08306640A JP10376795A JP10376795A JPH08306640A JP H08306640 A JPH08306640 A JP H08306640A JP 10376795 A JP10376795 A JP 10376795A JP 10376795 A JP10376795 A JP 10376795A JP H08306640 A JPH08306640 A JP H08306640A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、MOS型電界効果トラ
ンジスタおよびその製造方法にかかり、より詳細には、
アクティブマトリクス型の画像表示装置とかイメージセ
ンサ等に利用できる薄膜型のものに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOS field effect transistor and a method for manufacturing the same, and more specifically, it relates to
The present invention relates to a thin film type that can be used for an active matrix type image display device or an image sensor.
【0002】[0002]
【従来の技術】ガラス等の絶縁性基板上に薄膜トランジ
スタ(TFT)を有する半導体装置としては、薄膜トラ
ンジスタを画素の駆動に用いるアクティブマトリクス型
液晶表示装置やイメージセンサー等が知られている。こ
れらの装置に用いられる薄膜トランジスタには、薄膜状
のシリコン半導体を用いるのが一般的である。2. Description of the Related Art As a semiconductor device having a thin film transistor (TFT) on an insulating substrate such as glass, an active matrix type liquid crystal display device using a thin film transistor for driving pixels and an image sensor are known. Thin film silicon semiconductors are generally used for thin film transistors used in these devices.
【0003】薄膜状のシリコン半導体としては、非晶質
シリコン半導体からなるものと、結晶性を有するシリコ
ン半導体からなるものの2つに大別される。非晶質シリ
コン半導体は、作製温度が低く、気相法で比較的容易に
作製することが可能で量産性に富むため最も一般的に用
いられているが、電流駆動能力が結晶性を有するシリコ
ン半導体に比べて劣るため、今後、より高速特性を得る
ためには、結晶性を有するシリコン半導体からなる薄膜
トランジスタの製造方法の確立が強く求められている。Thin-film silicon semiconductors are roughly classified into two types, those consisting of amorphous silicon semiconductors and those consisting of crystalline silicon semiconductors. Amorphous silicon semiconductors are most commonly used because they have a low manufacturing temperature, can be relatively easily manufactured by a vapor phase method, and have high mass productivity. Since it is inferior to semiconductors, in the future, in order to obtain higher speed characteristics, establishment of a method for manufacturing a thin film transistor made of a crystalline silicon semiconductor is strongly required.
【0004】結晶性を有するシリコン半導体としては、
単結晶シリコン(c−Si)、多結晶シリコン(p−S
i)、微結晶シリコン(μc−Si)、結晶成分を含む
非晶質シリコン、結晶性と非晶質性の中間の状態を有す
るセミアモルファスシリコン等が知られている。これら
の結晶性を有するシリコン薄膜トランジスタは、非晶質
のシリコン薄膜トランジスタに比べてキャリアの移動度
が高く、そのため、表示装置として、駆動能力の向上に
よりドライバーの一体型が可能であり、移動度の向上に
より微細化が可能となり、高開口率、高密度化を実現す
ることができる。As a crystalline silicon semiconductor,
Single crystal silicon (c-Si), polycrystalline silicon (p-S)
i), microcrystalline silicon (μc-Si), amorphous silicon containing a crystalline component, semi-amorphous silicon having an intermediate state between crystalline and amorphous are known. These crystalline silicon thin film transistors have higher carrier mobility than amorphous silicon thin film transistors. Therefore, as a display device, a driver integrated type is possible due to improved driving capability, and mobility is improved. With this, miniaturization is possible, and high aperture ratio and high density can be realized.
【0005】以下に、従来の結晶性を有するトップゲー
ト型シリコン薄膜トランジスタ(MOS型電界効果トラ
ンジスタ)であるp−Si(多結晶シリコン)のTFT
について説明する。図8に従来のp−SiTFTの断面
図を示す。A p-Si (polycrystalline silicon) TFT which is a conventional top gate type silicon thin film transistor (MOS type field effect transistor) having crystallinity is described below.
Will be described. FIG. 8 shows a sectional view of a conventional p-Si TFT.
【0006】最初に、石英、ガラス等からなる絶縁性基
板201上にスパッタ法等によりSiO2 膜からなるベ
ースコート膜202を形成した後、CVD(Chemical V
aporDeposition :気相成長)法等により非晶質シリコ
ン膜を形成し、その後に600℃程度の熱拡散炉等で熱
アニールする固相成長法(SPC法)やレーザー結晶化
法等により、チャネル形成用の能動層となる多結晶シリ
コン膜203を形成する。次に、多結晶シリコン膜20
3を島状パターンにエッチングして、CVD法等により
SiO2 膜からなるゲート絶縁膜206を形成した後、
スパッタ法等によりAl膜からなるゲート電極207を
形成する。First, a base coat film 202 made of a SiO 2 film is formed on an insulating substrate 201 made of quartz, glass or the like by a sputtering method or the like, and then CVD (Chemical V
aporDeposition: vapor phase growth) to form an amorphous silicon film, and then to form a channel by solid-phase growth (SPC) or laser crystallization in which thermal annealing is performed in a thermal diffusion furnace at about 600 ° C. A polycrystalline silicon film 203 to be an active layer is formed. Next, the polycrystalline silicon film 20
3 is etched into an island pattern to form a gate insulating film 206 made of a SiO 2 film by a CVD method or the like.
A gate electrode 207 made of an Al film is formed by a sputtering method or the like.
【0007】その後、ゲート電極207をマスクにして
そのゲート電極207領域以外のゲート絶縁膜206
(図示せず)をエッチングし、多結晶シリコン膜203
に不純物元素ドープしてソース領域およびドレイン領域
を形成する。このとき、加速された大量のイオン(P
+ ,B+ ,H+ 等)が注入されるため、注入された領域
の結晶性は破壊され悪くなる。そこで、210で示すよ
うに、基板表面からのレーザー活性化210によりソー
ス領域209aおよびドレイン領域209bを形成す
る。After that, the gate insulating film 206 other than the region of the gate electrode 207 is masked with the gate electrode 207.
(Not shown) is etched to form a polycrystalline silicon film 203
A source region and a drain region are formed by doping with an impurity element. At this time, a large number of accelerated ions (P
+ , B + , H +, etc. are implanted, the crystallinity of the implanted region is destroyed and deteriorates. Therefore, as indicated by 210, the source region 209a and the drain region 209b are formed by laser activation 210 from the substrate surface.
【0008】次に、図9に示すように、CVD法等によ
りSiO2 膜からなる層間絶縁膜211を形成した後、
ソース領域209aおよびドレイン領域209bにコン
タクトホールを形成し、スパッタ法等によりAl膜から
なるソース電極212aおよびドレイン電極212bを
形成する。最後に、CVD法等によりSiNX 膜からな
る保護膜213やスパッタ法等によりITO膜(インジ
ウムスズ酸化膜)からなる透明な表示電極を設ければ、
図9に示すような表示装置とすることができる。Next, as shown in FIG. 9, after an interlayer insulating film 211 made of a SiO 2 film is formed by a CVD method or the like,
Contact holes are formed in the source region 209a and the drain region 209b, and a source electrode 212a and a drain electrode 212b made of an Al film are formed by a sputtering method or the like. Finally, if the transparent display electrode made of the ITO film (indium tin oxide film) is provided by the protective film 213 made of the SiN x film by the CVD method or the sputtering method,
A display device as shown in FIG. 9 can be used.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来のp−Si(多結晶シリコン)TFTであると、
nチャネルTFTの場合には、ゲート電極に負のゲート
電圧が印加されてTFTがオフ状態になったとき、ゲー
ト電極の下にはpチャネル層が形成されてしまう。ま
た、pチャネルTFTの場合には、ゲート電極に正のゲ
ート電圧が印加されてTFTがオフ状態になったとき、
ゲート電極の下にはnチャネル層が形成されてしまう。When the conventional p-Si (polycrystalline silicon) TFT having the above-mentioned structure is used,
In the case of an n-channel TFT, when a negative gate voltage is applied to the gate electrode and the TFT is turned off, a p-channel layer is formed under the gate electrode. In the case of a p-channel TFT, when a positive gate voltage is applied to the gate electrode and the TFT is turned off,
An n-channel layer will be formed under the gate electrode.
【0010】そのため、n,pどちらのチャネルの半導
体層の場合にも、ゲートに印加される電界が、ドレイン
領域またはソース領域である活性層とゲート領域の下部
にあるチャネル層すなわち能動層との接合部分近辺に集
中してしまう。多結晶シリコン膜には多くのトラップ
(結晶粒界での不純物によるキャリアの通路)が含まれ
ており、TFTがオフ状態でもこのようなトラップを介
してリーク電流が流れることになる。このため、p−S
i(多結晶シリコン)TFTでは、ゲート電圧やドレイ
ン電圧に依存した大きなリーク電流が流れてしまうとい
う問題がある。Therefore, in the case of a semiconductor layer having a channel of either n or p, the electric field applied to the gate is generated between the active layer, which is the drain region or the source region, and the channel layer, that is, the active layer, below the gate region. Concentrate near the joint. The polycrystalline silicon film includes many traps (carrier paths due to impurities at crystal grain boundaries), and a leak current flows through such traps even when the TFT is off. Therefore, p-S
The i (polycrystalline silicon) TFT has a problem that a large leak current depending on the gate voltage and the drain voltage flows.
【0011】本発明は、このような事情に鑑みて創案さ
れたものであって、オフ状態でのリーク電流を低減でき
るMOS型電界効果トランジスタおよび容易なプロセス
で精度高く製造できるMOS型電界効果トランジスタの
製造方法を提供することを目的としている。The present invention was devised in view of the above circumstances, and a MOS type field effect transistor capable of reducing a leak current in an off state and a MOS type field effect transistor which can be manufactured with high accuracy by a simple process. It is intended to provide a manufacturing method of.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項1に係る本発明の
MOS型電界効果トランジスタにおいては、チャネル層
とこれの両側に配置されるソース領域とドレイン領域そ
れぞれの間に高抵抗領域が形成されていることを特徴と
している。In the MOS field effect transistor of the present invention according to claim 1, a high resistance region is formed between a channel layer and source and drain regions arranged on both sides of the channel layer. It is characterized by
【0013】前記高抵抗領域は好ましくは低結晶性のも
ので構成されていてもよい。The high resistance region may preferably be made of a low crystalline material.
【0014】請求項3に係る本発明のMOS型電界効果
トランジスタにおいては、チャネル層の両側に配置され
るソース領域とドレイン領域が、活性層となる高結晶性
領域と高抵抗層となる低結晶性領域とで構成され、前記
低結晶性領域は前記チャネル層と前記高結晶性領域との
間に配置されていることを特徴としている。In the MOS field effect transistor according to the third aspect of the present invention, the source region and the drain region arranged on both sides of the channel layer have a high crystalline region which becomes an active layer and a low crystalline region which becomes a high resistance layer. A low-crystalline region, and the low-crystalline region is arranged between the channel layer and the high-crystalline region.
【0015】これら電界効果トランジスタにおいては、
好ましくは前記絶縁性基板上に高融点金属層からなる遮
光膜が形成されていてもよい。In these field effect transistors,
Preferably, a light shielding film made of a refractory metal layer may be formed on the insulating substrate.
【0016】請求項4に係る本発明のMOS型電界効果
トランジスタの製造方法においては、絶縁性基板上にベ
ースコート膜を介してチャネル層とこれの両側にソース
領域とドレイン領域とが形成されたMOS型電界効果ト
ランジスタの製造方法において、前記ソース領域とドレ
イン領域とに不純物をイオン注入して低結晶性のソース
領域とドレイン領域とし、次いで、前記絶縁性基板の裏
面から前記チャネル層とこれの両側近傍にある低結晶性
のソース領域の一部とドレイン領域の一部とを遮光する
遮光膜を介してレーザー活性化することにより、前記チ
ャネル層の両側には、前記低結晶性ソース領域の一部と
ドレイン領域の一部を介して高結晶性ソース領域と高結
晶性ドレイン領域とを形成することを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a MOS field effect transistor in which a channel layer and a source region and a drain region on both sides of the channel layer are formed on an insulating substrate via a base coat film. In the method of manufacturing a field effect transistor, impurities are ion-implanted into the source region and the drain region to form a low crystalline source region and drain region, and then, from the back surface of the insulating substrate to the channel layer and both sides thereof. Laser activation is performed through a light shielding film that shields a part of the low crystalline source region and a part of the drain region in the vicinity, so that the low crystalline source region on both sides of the channel layer is activated. It is characterized in that the highly crystalline source region and the highly crystalline drain region are formed through the portion and a part of the drain region.
【0017】前記遮光膜を好ましくは高融点金属層から
なるものとしてもよい。The light-shielding film may preferably be composed of a refractory metal layer.
【0018】[0018]
【作用】本発明のMOS型電界効果トランジスタは、チ
ャネル層とこれの両側に配置されるソース領域とドレイ
ン領域それぞれの間に高抵抗領域が形成されていること
から、ソース領域とチャネル層との接合部分での電界集
中が緩和され、トランジスタがオフの状態でのリーク電
流が低減化される。In the MOS field effect transistor of the present invention, since the high resistance region is formed between the channel layer and the source region and the drain region arranged on both sides of the channel layer, the high resistance region is formed between the source region and the channel layer. The electric field concentration at the junction is relaxed, and the leak current when the transistor is off is reduced.
【0019】本発明のMOS型電界効果トランジスタの
製造方法においては、ソース領域とドレイン領域とに不
純物をイオン注入して低結晶性のソース領域とドレイン
領域とし、次いで、前記絶縁性基板の裏面から前記チャ
ネル層とこれの両側近傍にある低結晶性のソース領域の
一部とドレイン領域の一部とを遮光する遮光膜を介して
レーザー活性化することにより、前記チャネル層の両側
には、前記低結晶性ソース領域の一部とドレイン領域の
一部を介して高結晶性ソース領域と高結晶性ドレイン領
域とを形成することから、その遮光膜が、レーザー活性
化のときに入射してくるレーザー光の反射膜となり、効
率の良い結晶化が図られるとともに絶縁性基板へのダメ
ージを低減できる。また、その遮光膜は、トランジスタ
の完成状態では、直視型パネルでのバックライトや投射
型パネルでのプロジェクションランプから能動層に対す
る遮光膜ともなり、光励起によるリーク電流も抑制する
うえ、高結晶性のソース領域およびドレイン領域を作る
ためのレーザー活性化も容易となり、容易なプロセスで
の製造ができる。In the method of manufacturing a MOS field effect transistor of the present invention, impurities are ion-implanted into the source region and the drain region to form the low crystalline source region and drain region, and then from the back surface of the insulating substrate. Laser activation is performed through a light shielding film that shields the channel layer and a part of the low crystalline source region and a part of the drain region in the vicinity of both sides of the channel layer. Since the highly crystalline source region and the highly crystalline drain region are formed through a portion of the low crystalline source region and a portion of the drain region, the light shielding film is incident upon laser activation. It serves as a reflection film for laser light, which enables efficient crystallization and reduces damage to the insulating substrate. Further, the light-shielding film serves as a light-shielding film for the active layer from the backlight in the direct-view type panel or the projection lamp in the projection type panel in the completed state of the transistor, and also suppresses the leak current due to photoexcitation and has high crystallinity. Laser activation for forming the source region and the drain region is also facilitated, and manufacturing can be performed by an easy process.
【0020】[0020]
【実施例】以下、本発明のMOS型電界効果トランジス
タをシリコン薄膜トランジスタを実施例としてまた、そ
れの製造方法を中心にして以下、図面を参照して詳細に
説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The MOS type field effect transistor of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings by taking a silicon thin film transistor as an embodiment and focusing on a manufacturing method thereof.
【0021】図1ないし図7はそのトランジスタの製造
方法の各過程の説明に供するものであり、図1はレーザ
ー結晶化前、図2はレーザー結晶化、図3と図4はイオ
ン注入前、図5はイオン注入、図6は裏面からのレーザ
ー照射による結晶化および不純物の活性化、図7は完成
した薄膜トランジスタ(TFT)、をそれぞれ示してい
る。1 to 7 are provided for explaining each step of the manufacturing method of the transistor. FIG. 1 is before laser crystallization, FIG. 2 is laser crystallization, and FIGS. 3 and 4 are before ion implantation. FIG. 5 shows ion implantation, FIG. 6 shows crystallization by laser irradiation from the back surface and activation of impurities, and FIG. 7 shows a completed thin film transistor (TFT).
【0022】図1を参照して、最初に石英、ガラス等か
らなる絶縁性基板101上にスパッタ法等により高融点
金属であるTa膜等からなる遮光膜104を厚さ150
nm程度形成した後、スパッタ法等によりSiO2 膜か
らなるベースコート膜102を厚さ300nm程度形成
し、さらにCVD法(気相成長法)等により非晶質シリ
コン膜105を厚さ50nm程度形成する。Referring to FIG. 1, first, a light shielding film 104 made of a Ta film or the like, which is a refractory metal, having a thickness of 150 is formed on an insulating substrate 101 made of quartz, glass or the like by a sputtering method or the like.
After forming a thickness of about 10 nm, a base coat film 102 made of a SiO 2 film is formed to a thickness of about 300 nm by a sputtering method, and an amorphous silicon film 105 is formed to a thickness of about 50 nm by a CVD method (vapor phase growth method) or the like. .
【0023】次に、固相成長法(SPC法)やレーザー
結晶化法等により非晶質シリコン膜105を多結晶シリ
コン膜103とする。図2はレーザー結晶化108によ
る場合を示している。レーザー結晶化108の条件は、
発振波長がXeClエキシマレーザーの308nm、照
射エネルギー密度が300mJ/cm2 程度で、発振時
間(パルス幅)が約50nsであり、発振周波数は30
0Hzとした。ただし、レーザー照射される膜の状態
(膜質、膜厚、構造)により条件は異なる。Next, the amorphous silicon film 105 is formed into a polycrystalline silicon film 103 by a solid phase growth method (SPC method), a laser crystallization method or the like. FIG. 2 shows the case of laser crystallization 108. The conditions for laser crystallization 108 are
The oscillation wavelength is 308 nm of XeCl excimer laser, the irradiation energy density is about 300 mJ / cm 2 , the oscillation time (pulse width) is about 50 ns, and the oscillation frequency is 30.
It was set to 0 Hz. However, the conditions differ depending on the state (film quality, film thickness, structure) of the film irradiated with the laser.
【0024】次に、図3に示すように、多結晶シリコン
膜103をフォトリソ法とドライエッチング法等により
島状パターンにエッチングする。Next, as shown in FIG. 3, the polycrystalline silicon film 103 is etched into an island pattern by photolithography and dry etching.
【0025】次に、CVD法等によりSiO2 膜からな
るゲート絶縁膜106を厚さ100nm程度形成した
後、スパッタ法等によりAl膜からなるゲート電極10
7を厚さ500nm程度形成する。その後、図4に示す
ように、ゲート電極107をフォトリソ法とウェットエ
ッチング法等によりゲートラインパターンにエッチング
した後、ゲート電極107をマスクにしてゲート電極1
07領域以外のゲート絶縁膜106(図示せず)をエッ
チングする。Next, a gate insulating film 106 made of a SiO 2 film is formed to a thickness of about 100 nm by a CVD method or the like, and then a gate electrode 10 made of an Al film is formed by a sputtering method or the like.
7 is formed to a thickness of about 500 nm. Thereafter, as shown in FIG. 4, the gate electrode 107 is etched into a gate line pattern by a photolithography method, a wet etching method, or the like, and then the gate electrode 107 is used as a mask.
The gate insulating film 106 (not shown) other than the 07 region is etched.
【0026】次に、図5に示すように、多結晶シリコン
膜103に不純物元素をドープして低い結晶性のソース
領域114aおよび低い結晶性のドレイン領域114b
を形成する。図5の場合は、イオン注入115による低
い結晶性のソース領域114aおよびドレイン領域11
4bの形成を示す。Next, as shown in FIG. 5, the polycrystalline silicon film 103 is doped with an impurity element to form a low crystalline source region 114a and a low crystalline drain region 114b.
To form. In the case of FIG. 5, the source region 114a and the drain region 11 having low crystallinity due to the ion implantation 115 are formed.
4b shows formation of 4b.
【0027】このイオン注入115の条件は、nチャネ
ルの場合、イオン種はP+ とH+ 、注入加速電圧は30
kV程度で、全注入量は1×1016/cm2 程度とし
た。また、pチャネルの場合、イオン種はB+ とH+ 、
注入加速電圧は15kV程度で、全注入量は1×1016
/cm2 程度とした。ただし、イオン注入される膜の状
態(膜質、膜厚、構造)により条件は異なり、後述する
活性化後のコンタクト抵抗が1kΩ以下程度となるよう
に設定する。The conditions of this ion implantation 115 are: P + and H + as the ion species and 30 at the implantation acceleration voltage in the case of n-channel.
The total injection amount was about 1 × 10 16 / cm 2 at about kV. In the case of p-channel, the ion species are B + and H + ,
The injection acceleration voltage is about 15 kV, and the total injection amount is 1 × 10 16.
/ Cm 2 . However, the conditions vary depending on the state (film quality, film thickness, structure) of the ion-implanted film, and the contact resistance after activation, which will be described later, is set to be about 1 kΩ or less.
【0028】そして、図6に示すように、絶縁性基板1
01の裏面からのレーザー活性化110を遮光膜104
を介して行うこと(レーザーアニール法)により、前記
の低い結晶性のソース領域114aおよびドレイン領域
114bを一部残したまま結晶化と不純物の活性化とを
行い、高い結晶性のソース領域109aおよびドレイン
領域109bを形成することができる。Then, as shown in FIG. 6, the insulating substrate 1
The laser activation 110 from the back surface of the light shielding film 104
(Laser annealing method) by performing the crystallization and the activation of impurities while partially leaving the low crystalline source region 114a and the drain region 114b. The drain region 109b can be formed.
【0029】レーザー活性化110の条件は、発振波長
がXeClエキシマレーザーの308nm、照射エネル
ギー密度が400mJ/cm2 程度で、発振時間(パル
ス幅)が約50nsであり、発振周波数は300Hzと
した。ただし、レーザー照射される膜の状態(膜質、膜
厚、構造)により条件は異なる。具体的には、通常は照
射エネルギー密度が150mJ/cm2 程度から照射表
面の非晶質シリコンの溶融が始まり、照射エネルギー密
度が250mJ/cm2 程度で照射表面から100nm
程度の深さまで溶融される。ただし、本実施例では、絶
縁性基板101やベースコート膜102による照射エネ
ルギー吸収があるという条件下で、ソース領域109a
およびドレイン領域109bの活性化を充分に行うた
め、照射エネルギー密度は300mJ/cm2 程度以上
は必要となる。The conditions for laser activation 110 were such that the oscillation wavelength was 308 nm of XeCl excimer laser, the irradiation energy density was about 400 mJ / cm 2 , the oscillation time (pulse width) was about 50 ns, and the oscillation frequency was 300 Hz. However, the conditions differ depending on the state (film quality, film thickness, structure) of the film irradiated with the laser. Specifically, usually the melting starts amorphous silicon irradiation surface irradiation energy density is from about 150 mJ / cm 2, 100 nm from the irradiated surface irradiation energy density of about 250 mJ / cm 2
It is melted to a depth. However, in this embodiment, the source region 109a is provided under the condition that the irradiation energy is absorbed by the insulating substrate 101 and the base coat film 102.
Further, in order to sufficiently activate the drain region 109b, the irradiation energy density needs to be about 300 mJ / cm 2 or more.
【0030】また、ここで、残った低い結晶性のソース
領域114aおよびドレイン領域114bは高抵抗のコ
ンタクト層となる。この高抵抗の低結晶性コンタクト領
域114a,114bについては、幅が広いほどTFT
のオフ状態でのリーク電流を抑えることができる。ただ
し、幅が広すぎるとオン電流も抑えられてしまい、電界
効果移動が低下してしまうので、必要なスペックに応じ
て調整しなければならない。具体的には、0.1〜1.
5μm程度の範囲内で調整すればよい。Here, the remaining low crystalline source region 114a and drain region 114b serve as a contact layer having high resistance. As for the high resistance low crystalline contact regions 114a and 114b, the wider the
The leakage current in the off state of can be suppressed. However, if the width is too wide, the on-current will also be suppressed and the field effect movement will decrease, so it must be adjusted according to the required specifications. Specifically, 0.1-1.
It may be adjusted within a range of about 5 μm.
【0031】最後に、図7に示すように、CVD法等に
よりSiO2 膜からなる層間絶縁膜111を厚さ600
nm程度形成した後、高い結晶性のソース領域109a
およびドレイン領域109b上において、層間絶縁膜1
11にフォトリソ法とウェットエッチング法等によりコ
ンタクトホールを形成し、そこにそれぞれコンタクトす
る状態でスパッタ法等によりAl膜からなるソース電極
112aおよびドレイン電極112bを厚さ500nm
程度形成し、フォトリソ法とウェットエッチング法等に
よりソース、ドレインラインパターンにエッチングした
後、層間絶縁膜111とソース電極112aおよびドレ
イン電極112bの上にCVD法等によりSiNX 膜か
らなる保護膜113を形成するとともに、スパッタ法等
によりITO膜(インジウムスズ酸化膜)からなる表示
電極を設ければ、図7に示すような表示装置とすること
ができる。Finally, as shown in FIG. 7, an interlayer insulating film 111 made of a SiO 2 film having a thickness of 600 is formed by a CVD method or the like.
After being formed to a thickness of about 10 nm, the highly crystalline source region 109a is formed.
And on the drain region 109b, the interlayer insulating film 1
11, contact holes are formed by a photolithography method and a wet etching method, and the source electrode 112a and the drain electrode 112b made of an Al film are formed to a thickness of 500 nm by a sputtering method or the like in a state of making contact with each contact hole.
After forming the film to a desired extent and etching the source / drain line pattern by photolithography and wet etching, a protective film 113 made of a SiN x film is formed on the interlayer insulating film 111, the source electrode 112a and the drain electrode 112b by CVD or the like. A display device as shown in FIG. 7 can be obtained by forming and providing a display electrode made of an ITO film (indium tin oxide film) by a sputtering method or the like.
【0032】上記のように製造されたMOS型電界効果
トランジスタとなるトップゲート型シリコン薄膜トラン
ジスタにおいては、活性層である高い結晶性のソース領
域109aおよびドレイン領域109bと能動層である
多結晶シリコン膜(チャネル層)103の接合部分近辺
が低い結晶性のソース領域114aおよびドレイン領域
114bとなっていて高抵抗領域を形成しているから、
接合部分での電界集中を緩和し、TFTがオフ状態での
リーク電流を低減することができる。In the top gate type silicon thin film transistor which becomes the MOS field effect transistor manufactured as described above, the highly crystalline source region 109a and drain region 109b which are active layers and the polycrystalline silicon film which is an active layer ( Since the vicinity of the junction of the channel layer) 103 is a low crystalline source region 114a and drain region 114b, which form a high resistance region,
It is possible to reduce the electric field concentration at the junction portion and reduce the leak current when the TFT is in the off state.
【0033】すなわち、nチャネルTFTの場合、電子
流は矢印で示すように、ソース電極112aからソース
領域109a、チャネル層103の表面、ドレイン領域
109b、ドレイン電極112bの順で流れ、逆に、電
流は、ドレイン電極112bからドレイン領域109
b、チャネル層103の表面、ソース領域109a、ソ
ース電極112aの順で矢印とは反対向きに流れる。n
チャネルTFTのオフ状態ではチャネル層103の表面
にはP- 〜P+ の反転層が形成され、ドレイン端ではn
+ となる高い結晶性を有するドレイン領域109bとの
間でp−nの逆バイアス状態となる。従来の構造と異な
り、このp−nの逆バイアス状態は、本発明実施例では
低い結晶性の領域(高抵抗)114bを間に挟んだp−
n- −n+構造となり、従来においてリーク電流の原因
であったドレイン端の電界集中を低減し、リーク電流を
抑えることができる。That is, in the case of the n-channel TFT, the electron flow flows from the source electrode 112a to the source region 109a, the surface of the channel layer 103, the drain region 109b, and the drain electrode 112b in this order, as indicated by the arrow, and conversely, the current flows. From the drain electrode 112b to the drain region 109
b, the surface of the channel layer 103, the source region 109a, and the source electrode 112a flow in the order opposite to the arrow. n
In the off state of the channel TFT, an inversion layer of P − to P + is formed on the surface of the channel layer 103, and n is formed at the drain end.
A reverse bias state of the p-n between the drain region 109b having a + to become highly crystalline. Unlike the conventional structure, the reverse bias state of pn is p− with the low crystallinity region (high resistance) 114b sandwiched in the embodiment of the present invention.
With the n − −n + structure, it is possible to reduce the electric field concentration at the drain end, which was the cause of the leakage current in the past, and to suppress the leakage current.
【0034】pチャネルTFTの場合は、キャリアとし
てホールに置き換えて考えれば、上記と同様のことがい
える。In the case of a p-channel TFT, the same as the above can be said if holes are replaced as carriers.
【0035】さらに、遮光膜104を高融点金属層で形
成することにより、図2で示す非晶質シリコン膜105
に対するその表面からのレーザー結晶化108のとき
は、入射してくるレーザー光の反射膜となり、薄膜半導
体層に対する効率の良い結晶化や絶縁性基板101への
ダメージの低減を図ることができる。Further, by forming the light-shielding film 104 with a refractory metal layer, the amorphous silicon film 105 shown in FIG. 2 is formed.
In the case of laser crystallization 108 from its surface, the film becomes a reflection film of incident laser light, and efficient crystallization of the thin film semiconductor layer and reduction of damage to the insulating substrate 101 can be achieved.
【0036】そして、遮光膜104は、TFT完成後に
は、直視型パネルでのバックライトや投射型パネルでの
プロジェクションランプから能動層であるチャネル層1
03に対する遮光膜となり、光励起によるリーク電流を
抑えることができる。After the TFT is completed, the light-shielding film 104 is the channel layer 1 which is an active layer from a backlight in a direct-view type panel or a projection lamp in a projection-type panel.
It becomes a light-shielding film for 03 and can suppress the leak current due to photoexcitation.
【0037】また、高い結晶性のソース領域109aお
よびドレイン領域109bを作るためのレーザー活性化
110を絶縁性基板101の裏面より遮光膜104を介
してレーザー照射を行うことにより、上記構成のトップ
ゲート型シリコン薄膜トランジスタを容易なプロセスで
形成することができる。Further, laser activation 110 for forming the highly crystalline source region 109a and drain region 109b is performed from the back surface of the insulating substrate 101 through the light shielding film 104, and the top gate having the above structure is formed. Type silicon thin film transistors can be formed by an easy process.
【0038】[0038]
【発明の効果】本発明の電界効果トランジスタによれ
ば、チャネル層とソース領域との間、チャネル層とドレ
イン領との間に高抵抗領域を設けたから、チャネル層と
ソース領域との間、チャネル層とドレイン領域との間の
接合部分での電界集中が緩和され、トランジスタがオフ
の状態でのリーク電流を低減化できる。According to the field effect transistor of the present invention, since the high resistance region is provided between the channel layer and the source region and between the channel layer and the drain region, the channel between the channel layer and the source region is The electric field concentration at the junction between the layer and the drain region is relieved, and leakage current in the off state of the transistor can be reduced.
【0039】本発明の電界効果トランジスタの製造方法
によれば、遮光膜があるので、絶縁性基板の裏面からの
レーザー照射による活性化のときは入射してくるレーザ
ー光の反射膜となり、効率の良い結晶化を図れ、かつ絶
縁性基板へのダメージを低減することができ、トランジ
スタを容易なプロセスで作製することができる。According to the method for manufacturing a field effect transistor of the present invention, since there is a light-shielding film, it becomes a reflecting film of an incident laser beam at the time of activation by laser irradiation from the back surface of the insulating substrate, resulting in high efficiency. Good crystallization can be achieved, damage to the insulating substrate can be reduced, and a transistor can be manufactured by an easy process.
【図1】本発明の一実施例に係るトランジスタの製造方
法におけるレーザー活性化前の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view before laser activation in a method for manufacturing a transistor according to an embodiment of the present invention.
【図2】実施例におけるレーザー活性化を示す断面図で
ある。FIG. 2 is a cross-sectional view showing laser activation in an example.
【図3】実施例におけるエッチングの状態を示す断面図
である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state of etching in the example.
【図4】実施例におけるゲート電極形成時の断面図であ
る。FIG. 4 is a cross-sectional view when forming a gate electrode in an example.
【図5】実施例におけるイオン注入を示す断面図であ
る。FIG. 5 is a cross-sectional view showing ion implantation in an example.
【図6】実施例における裏面からのレーザー活性化を示
す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing laser activation from the back surface in the example.
【図7】実施例のトランジスタの完成した状態を示す断
面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a completed state of the transistor of the example.
【図8】従来のトランジスタの製造方法におけるレーザ
ー活性化時の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view at the time of laser activation in a conventional transistor manufacturing method.
【図9】従来のトランジスタの完成状態での断面図であ
る。FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional transistor in a completed state.
101……絶縁性基板 102……ベースコート膜 103……多結晶シリコン膜(チャネル層) 104……遮光膜(高融点金属層) 105……非晶質シリコン膜 106……ゲート絶縁膜 107……ゲート電極 108……レーザー結晶化 109a…高い結晶性のソース領域(低抵抗) 109b…高い結晶性のドレイン領域(低抵抗) 110……レーザー活性化 111……層間絶縁膜 112a…ソース電極 112b…ドレイン電極 113……保護膜 114a…低い結晶性のソース領域(高抵抗) 114b…低い結晶性のドレイン領域(高抵抗) 115……イオン注入 101 ... Insulating substrate 102 ... Base coat film 103 ... Polycrystalline silicon film (channel layer) 104 ... Light-shielding film (refractory metal layer) 105 ... Amorphous silicon film 106 ... Gate insulating film 107 ... Gate electrode 108 ... Laser crystallization 109a ... Highly crystalline source region (low resistance) 109b ... Highly crystalline drain region (low resistance) 110 ... Laser activation 111 ... Interlayer insulating film 112a ... Source electrode 112b ... Drain electrode 113 ... Protective film 114a ... Source region with low crystallinity (high resistance) 114b ... Drain region with low crystallinity (high resistance) 115 ... Ion implantation
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/78 627G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 29/78 627G
Claims (6)
ース領域とドレイン領域それぞれの間に高抵抗領域が形
成されていることを特徴とするMOS型電界効果トラン
ジスタ。1. A MOS field effect transistor, characterized in that a high resistance region is formed between a channel region and a source region and a drain region arranged on both sides of the channel layer.
されていることを特徴とする請求項1記載のMOS型電
界効果トランジスタ。2. The MOS field effect transistor according to claim 1, wherein the high resistance region is formed of a low crystalline material.
域とドレイン領域が、活性層となる高結晶性領域と高抵
抗層となる低結晶性領域とで構成され、前記低結晶性領
域は前記チャネル層と前記高結晶性領域との間に配置さ
れていることを特徴とするMOS型電界効果トランジス
タ。3. The source region and the drain region arranged on both sides of the channel layer are composed of a highly crystalline region which becomes an active layer and a low crystalline region which becomes a high resistance layer, and the low crystalline region is the above A MOS field effect transistor characterized by being arranged between a channel layer and the highly crystalline region.
る遮光膜が形成されていることを特徴とする請求項1な
いし3のいずれかに記載のMOS型電界効果トランジス
タ。4. The MOS field effect transistor according to claim 1, wherein a light-shielding film made of a refractory metal layer is formed on the insulating substrate.
チャネル層とこれの両側にソース領域とドレイン領域と
が形成されたMOS型電界効果トランジスタの製造方法
において、 前記ソース領域とドレイン領域とに不純物をイオン注入
して低結晶性のソース領域とドレイン領域とし、次い
で、前記絶縁性基板の裏面から前記チャネル層とこれの
両側近傍にある低結晶性のソース領域の一部とドレイン
領域の一部とを遮光する遮光膜を介してレーザー活性化
することにより、前記チャネル層の両側には、前記低結
晶性ソース領域の一部とドレイン領域の一部を介して高
結晶性ソース領域と高結晶性ドレイン領域とを形成する
ことを特徴とするMOS型電界効果トランジスタの製造
方法。5. A method for manufacturing a MOS field effect transistor in which a channel layer and a source region and a drain region on both sides of the channel layer are formed on an insulating substrate through a base coat film, wherein the source region and the drain region are formed on the insulating layer. Impurities are ion-implanted to form a low crystalline source region and a drain region, and then the channel layer is formed from the back surface of the insulating substrate and a part of the low crystalline source region near both sides of the channel layer and the drain region. By activating the laser through a light-shielding film that shields the light-shielding part from the high-crystallinity source region and the high-crystallinity source region on both sides of the channel layer, a part of the low-crystallinity source region and a part of the drain region are provided. A method for manufacturing a MOS field effect transistor, which comprises forming a crystalline drain region.
とすることを特徴とする請求項5記載のMOS型電界効
果トランジスタの製造方法。6. The method for manufacturing a MOS field effect transistor according to claim 5, wherein the light shielding film is made of a refractory metal layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10376795A JPH08306640A (en) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | Mos field effect transistor and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10376795A JPH08306640A (en) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | Mos field effect transistor and its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08306640A true JPH08306640A (en) | 1996-11-22 |
Family
ID=14362632
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10376795A Pending JPH08306640A (en) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | Mos field effect transistor and its manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08306640A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013182274A (en) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Lg Display Co Ltd | Liquid crystal display device |
-
1995
- 1995-04-27 JP JP10376795A patent/JPH08306640A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013182274A (en) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Lg Display Co Ltd | Liquid crystal display device |
US9323119B2 (en) | 2012-03-02 | 2016-04-26 | Lg Display Co., Ltd. | Liquid crystal display device |
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