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JPH11163366A - Manufacture of thin-film transistor - Google Patents

Manufacture of thin-film transistor

Info

Publication number
JPH11163366A
JPH11163366A JP26288098A JP26288098A JPH11163366A JP H11163366 A JPH11163366 A JP H11163366A JP 26288098 A JP26288098 A JP 26288098A JP 26288098 A JP26288098 A JP 26288098A JP H11163366 A JPH11163366 A JP H11163366A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
mask
forming
resist mask
conductive film
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.)
Abandoned
Application number
JP26288098A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigetaka Toriyama
重隆 鳥山
Hideo Hirayama
秀雄 平山
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP26288098A priority Critical patent/JPH11163366A/en
Publication of JPH11163366A publication Critical patent/JPH11163366A/en
Abandoned legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a thin-film transistor which can provide a uniform LDD region at low cost as a thin-film transistor which uses polycrystalline silicon for a semiconductor layer. SOLUTION: An invented manufacture of the thin-film transistor includes a process for forming a semiconductor layer on an insulating substrate 1, a process for laminating an insulating film 5 and a conductive layer 6 on the semiconductor layer, a process for forming a gate electrode by patterning the conductive layer, and a process for forming an offset area 9 by forming mask 7A, by reducing the width of a mask used for the formation of the gate electrode through a desired quantity and injecting impurity ions of high density into a part, where there is neither the mask nor the conductive layer.

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】この発明は、薄膜トランジス
タを用いたアクティブマトリックスタイプの液晶表示装
置における薄膜トランジスタの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor in an active matrix type liquid crystal display device using the thin film transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、液晶を用いた表示装置が広く普及
している。このため、液晶表示装置のさらなる小型化お
よび低消費電力化が求められている。これに伴い、液晶
パネルのガラス基板上に、駆動素子として利用されるス
イッチング素子である薄膜トランジスタを一体的に形成
する方法が実用化されている。なお、薄膜トランジスタ
の半導体領域を形成する方法として、多結晶シリコンを
ベースとする方法が用いられている。
2. Description of the Related Art In recent years, display devices using liquid crystals have become widespread. Therefore, further miniaturization and lower power consumption of the liquid crystal display device are required. Accordingly, a method of integrally forming a thin film transistor as a switching element used as a driving element on a glass substrate of a liquid crystal panel has been put to practical use. Note that a method based on polycrystalline silicon is used as a method for forming a semiconductor region of a thin film transistor.

【0003】薄膜トランジスタを形成する方法として
は、特開平3−148834号公報に開示されているよ
うに、先ず、P型のSi基板(10)上にチャンネル分
離領域(11)を形成し、このチャンネル分離領域(1
1)に依って区画された領域にゲート酸化膜(12)を
介してゲート電極(13)を形成する(第1図a)。こ
のゲート電極(13)の形成は、従来と同様に、Si基
板(10)上にPoly−Si膜を形成した後に所定の
パターンのレジスト膜(14)を形成し、このレジスト
膜(14)をマスクにしてPoly−Si膜をエッチン
グ除去して得られる。このとき、ゲート絶縁膜(13)
の長さは、最終的な長さより所定の量だけ、即ち第2図
に示すサイドウォール(6)に相当する分だけ長く形成
される。
As a method of forming a thin film transistor, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-148834, first, a channel isolation region (11) is formed on a P-type Si substrate (10). Separation area (1
A gate electrode (13) is formed in a region defined by 1) via a gate oxide film (12) (FIG. 1a). The gate electrode (13) is formed by forming a Poly-Si film on a Si substrate (10), forming a resist film (14) having a predetermined pattern, and forming the resist film (14) in the same manner as in the prior art. It is obtained by etching and removing the Poly-Si film as a mask. At this time, the gate insulating film (13)
Is formed to be longer than the final length by a predetermined amount, that is, by an amount corresponding to the sidewall (6) shown in FIG.

【0004】次に、ゲート絶縁膜(13)上のレジスト
膜(14)を除去することなく、さらにソース及びドレ
インとなる以外の領域、例えばチャンネル分離領域(1
1)やPチャンネル型MOSトランジスタの領域等を覆
うレジスト膜(15)を形成し、これらレジスト膜(1
4)(15)をマスクにしてN型不純物例えば砒素(A
+ )を高濃度に注入してN+ 型の拡散領域(16S)
(16D)を形成する(第1図b)。この拡散領域(1
6S)(16D)が夫々ソース及びドレイン領域とな
る。
Next, without removing the resist film (14) on the gate insulating film (13), regions other than the source and drain regions, for example, the channel isolation region (1)
1) and a resist film (15) covering the region of the P-channel type MOS transistor and the like are formed.
4) Using (15) as a mask, an N-type impurity such as arsenic (A
s + ) is implanted at a high concentration to form an N + type diffusion region (16S).
(16D) is formed (FIG. 1b). This diffusion region (1
6S) and (16D) become source and drain regions, respectively.

【0005】続いて、酸素を含むプラズマ処理に依って
レジスト膜(14)(15)を所定量だけ等方的に除去
する(第1図c)。このプラズマ処理に於いては、ゲー
ト電極(13)が必要以上の大きさに形成されている分
だけレジスト膜(14)が除去される。即ち、プラズマ
処理の後に残るレジスト膜(14)の大きさが最終的な
ゲート電極(13′)の大きさとなるようにレジスト膜
(14)の一部が除去される。そして、所定の大きさと
なったレジスト膜(14′)をマスクとしてゲート電極
(13)をエッチングし、ゲート電極(13)の両端を
除去した後、レジスト膜(14′)(15′)をマスク
としてN型不純物、例えばP+ を先の拡散領域(16
S)(16D)の形成の際より低い濃度で注入し、N-
型の拡散領域(17S)(17D)を形成する方法があ
る。
Subsequently, the resist films (14) and (15) are isotropically removed by a predetermined amount by a plasma treatment containing oxygen (FIG. 1c). In this plasma treatment, the resist film (14) is removed by an amount corresponding to the gate electrode (13) being formed in a size larger than necessary. That is, a part of the resist film (14) is removed so that the size of the resist film (14) remaining after the plasma processing becomes the final size of the gate electrode (13 '). Then, the gate electrode (13) is etched using the resist film (14 ') having a predetermined size as a mask to remove both ends of the gate electrode (13), and then the resist films (14') and (15 ') are masked. As an N-type impurity such as P + ,
Injected at a lower concentration than during the formation of S) (16D), N -
There is a method of forming the diffusion regions (17S) and (17D) of the mold.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
3−148834号公報に記載されている薄膜トランジ
スタの製造方法では、LDD(Lightly Doped Drain )
の幅は、フォトリソグラフィーにより規定されることか
ら、Siを保持するガラス基板の撓みや、マスクを合わ
せる際のずれにより、ゲートの両側に作製されるLDD
の幅が左右で異なる幅となったり、基板1枚ごとに異な
る幅となる問題がある。このことは、薄膜トランジスタ
のオン電流の大きさを不均一とすることから、製品の歩
留まりおよび信頼性を向上できない問題がある。従っ
て、液晶表示装置としてのコストが増大される問題があ
る。
However, in the method of manufacturing a thin film transistor described in JP-A-3-148834, an LDD (Lightly Doped Drain) is used.
Is defined by photolithography, the LDDs formed on both sides of the gate due to the deflection of the glass substrate holding Si and the misalignment when aligning the mask
There is a problem that the width of the substrate becomes different between the left and right, or the width becomes different for each substrate. This causes a problem that the yield and reliability of the product cannot be improved because the on-state current of the thin film transistor is not uniform. Therefore, there is a problem that the cost as the liquid crystal display device is increased.

【0007】この発明の目的は、半導体層として多結晶
シリコンを用いる薄膜トランジスタにおいて、均一な幅
のLDD(Lightly Doped Drain )領域を、低コストで
提供可能な薄膜トランジスタの製造する方法を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor which can provide an LDD (Lightly Doped Drain) region having a uniform width at a low cost in a thin film transistor using polycrystalline silicon as a semiconductor layer. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記問題点
に基づきなされたもので、半導体層上に絶縁膜と導電膜
とを形成する工程と、前記導電膜上の第1のパターンに
レジストマスクを形成する工程と、前記導電膜を第1の
パターンにパターンニングする工程と、前記第1のパタ
ーンのレジストマスクの外周部を除去することで第2の
パターンのレジストマスクを作る工程と、前記第1のパ
ターンの導電膜をマスクとして前記半導体層に不純物を
注入する第1の注入工程と、前記導電膜を前記第2のパ
ターンをマスクとして第2のパターンにパターニングす
る工程と、前記第2のパターンのレジストマスクを除去
する工程と、前記第2のパターンのレジストマスクを除
去したのち、前記第2のパターンの導電膜をマスクとし
て前記半導体層に第2の不純物を注入する第2の注入工
程とからなる薄膜トランジスタの製造方法である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made based on the above problems, and comprises a step of forming an insulating film and a conductive film on a semiconductor layer, and a step of forming a resist on a first pattern on the conductive film. Forming a mask, patterning the conductive film into a first pattern, and forming a second pattern resist mask by removing an outer peripheral portion of the first pattern resist mask; A first implantation step of implanting impurities into the semiconductor layer using the conductive film of the first pattern as a mask, a step of patterning the conductive film into a second pattern using the second pattern as a mask, Removing the resist mask of the second pattern; and removing the resist mask of the second pattern, and then removing the resist mask of the second pattern by using the conductive film of the second pattern as a mask. A thin film transistor manufacturing method comprising the second implantation step of implanting second impurity.

【0009】また、この発明の薄膜トランジスタの製造
方法において、第1のパターンを有するレジストマスク
を除去する工程は、等方性エッチングであることを特徴
とする。
In the method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention, the step of removing the resist mask having the first pattern is an isotropic etching.

【0010】さらに、この発明の薄膜トランジスタの製
造方法において、第1の注入工程で注入される不純物の
濃度は、第2の注入工程で注入される不純物の濃度より
も高いことを特徴とする。
Further, in the method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention, the concentration of the impurity implanted in the first implantation step is higher than the concentration of the impurity implanted in the second implantation step.

【0011】またさらに、この発明の薄膜トランジスタ
において半導体層は、多結晶シリコンを含むことを特徴
とする。さらにまた、この発明は、第1の半導体領域と
第2の半導体領域とを有する半導体層上に絶縁膜と導電
膜とを形成する工程と、前記半導体領域上の第1のパタ
ーンを有する前記第1の半導体領域を覆うようにレジス
トマスクを形成する工程と、前記導体膜を第1のパター
ンにパターンニングする工程と、前記第1のパターンに
パターンニングされた前記導体膜をマスクとしてP型の
不純物を前記第2の半導体領域に注入する第1の注入工
程と、前記第1のパターンのレジストマスクを除去する
工程と、前記第1の半導体領域を覆う第2のパターンを
有する第2の半導体領域をマスクするレジストマスクを
形成する工程と、前記導体膜を前記第2のパターンにパ
ターンニングする工程と、前記第2のパターンを有する
レジストマスクの外周部を除去することで第3のパター
ンのレジストマスクを作る工程と、前記第2のパターン
の前記導体膜をマスクとして前記第1の半導体領域にN
型の不純物を注入する第2の注入工程と、前記導体膜を
第3のパターンにパターンニングする工程と、前記第1
の半導体領域から前記第3のレジストマスクを除去する
工程と、前記第3のパターンの前記導体膜をマスクとし
て前記第1の半導体領域にN型の不純物を注入する第3
の注入工程とからなる薄膜トランジスタの製造方法であ
る。
Still further, in the thin film transistor according to the present invention, the semiconductor layer contains polycrystalline silicon. Still further, the invention provides a step of forming an insulating film and a conductive film on a semiconductor layer having a first semiconductor region and a second semiconductor region, and a step of forming a first pattern having a first pattern on the semiconductor region. Forming a resist mask so as to cover one semiconductor region; patterning the conductive film into a first pattern; and forming a P-type using the conductive film patterned into the first pattern as a mask. A first implantation step of implanting impurities into the second semiconductor region, a step of removing the resist mask of the first pattern, and a second semiconductor having a second pattern covering the first semiconductor region Forming a resist mask for masking a region, patterning the conductor film into the second pattern, and forming an outer peripheral portion of the resist mask having the second pattern. A step of making a resist mask of a third pattern by to, the N to the first semiconductor region the conductor film of the second pattern as a mask
A second implantation step of implanting an impurity of a mold, a step of patterning the conductor film into a third pattern,
Removing the third resist mask from the semiconductor region, and implanting an N-type impurity into the first semiconductor region using the conductive film of the third pattern as a mask.
And a method of manufacturing a thin film transistor.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図1ないし図10を用い
て、液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタの製造
方法を詳細に説明する。図1に示す工程において、ガラ
ス基板1上に、例えば、PE(プラズマエンハンスド)
−CVD法またはスパッタ法等により、所定の厚さのパ
ッシベーション膜2を形成し、続いて、アモルファスシ
リコン(a−Si)層3を、所定の厚さに堆積する。な
お、パッシベーション膜2の材質として、Na等に対す
るイオンブロッキングの観点から、好ましくは、窒化シ
リコン(SiOx)が選択される。また、アモルファス
シリコン層3の厚さは、50〜100nmとする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method for manufacturing a thin film transistor used in a liquid crystal display device will be described in detail with reference to FIGS. In the process shown in FIG. 1, for example, PE (plasma enhanced)
-A passivation film 2 having a predetermined thickness is formed by a CVD method, a sputtering method, or the like, and an amorphous silicon (a-Si) layer 3 is subsequently deposited to a predetermined thickness. Preferably, silicon nitride (SiO x ) is selected as the material of the passivation film 2 from the viewpoint of ion blocking for Na and the like. Further, the thickness of the amorphous silicon layer 3 is set to 50 to 100 nm.

【0013】次に、アモルファスシリコン層3に含まれ
る水素量を減少させるため、例えばアニール炉を用い、
500°C程度で1時間加熱(熱アニール)する。続い
て、例えばXeCl等のエキシマーレーザ等に代表され
るエネルギービーム(レーザ光)を照射してアモルファ
スシリコン層3を加熱して一旦溶融させたのち冷却(放
熱)する。これにより、溶融したアモルファスシリコン
層3が結晶化し、多結晶シリコン層(4)となる。
Next, in order to reduce the amount of hydrogen contained in the amorphous silicon layer 3, for example, an annealing furnace is used.
Heat (thermal annealing) at about 500 ° C. for 1 hour. Subsequently, the amorphous silicon layer 3 is irradiated with an energy beam (laser light) typified by an excimer laser such as XeCl or the like to be heated and melted once, and then cooled (heat radiation). Thereby, the melted amorphous silicon layer 3 is crystallized to form a polycrystalline silicon layer (4).

【0014】次に、図2に示すように、ポリシリコン層
4に所定パターンのレジストマスク(図示しない)を形
成し、エッチングにより、ポリシリコン層をパターンニ
ングする。このとき、例えばCF4 等に代表されるフッ
素系ガスを用い、ダウンフローによるドライエッチング
により、加工端が例えばテーパ状となるようにエッチン
グする。次に、エッチングに用いた図示しないレジスト
マスクをO2 または有機アルカリ液を用いたプラズマア
ッシングによって取り除く。
Next, as shown in FIG. 2, a resist mask (not shown) having a predetermined pattern is formed on the polysilicon layer 4, and the polysilicon layer is patterned by etching. At this time, for example, a fluorine-based gas typified by CF 4 or the like is used to perform dry etching by downflow so that the processed end is tapered, for example. Next, the resist mask (not shown) used for the etching is removed by plasma ashing using O 2 or an organic alkali solution.

【0015】続いて、図3に示すように、PE−CVD
法あるいはAP−CVD法により、原料ガスに、例えば
TEOS(テトラエトキシシラン)を用いて第1の絶縁
膜5を成膜する。なお、膜厚は、50〜150nmとす
る。次に、第1の絶縁膜5の上に、第1の導電層とし
て、モリブデンとタングステンの合金(以下、MoWと
略す)層6を、膜厚250nm程度をスパッタ等によっ
て成膜する。なお、MoWは、結晶構造が柱状で垂直方
向の加工が容易であり、パターン精度が要求される製品
への適用に有益である。また、高融点金属であるため、
後段の熱工程による影響を受けにくい。
Subsequently, as shown in FIG.
The first insulating film 5 is formed by a method or an AP-CVD method by using, for example, TEOS (tetraethoxysilane) as a source gas. Note that the film thickness is 50 to 150 nm. Next, a molybdenum-tungsten alloy (hereinafter abbreviated as MoW) layer 6 having a thickness of about 250 nm is formed as a first conductive layer on the first insulating film 5 by sputtering or the like. Note that MoW has a columnar crystal structure and can be easily processed in the vertical direction, and is useful for application to products that require pattern accuracy. Also, because it is a high melting point metal,
Less susceptible to subsequent thermal processes.

【0016】次に、図4に示すように、第1の導電層6
上にレジストマスク(フォトマスク)7を形成して所定
形状にパターニングし、フォトリソグラフィーにより、
ポリシリコン層4のp型トランジスタを形成する部分に
対応する領域のMoW層6をエッチングする。
Next, as shown in FIG. 4, the first conductive layer 6
A resist mask (photomask) 7 is formed thereon and patterned into a predetermined shape.
The MoW layer 6 in a region corresponding to a portion of the polysilicon layer 4 where a p-type transistor is to be formed is etched.

【0017】続いて、B26 等のIII 族の化合物を、
非質量分離型のイオン注入装置を用いて、MoW層6を
エッチングして取り除いた部分の下に対応する領域のポ
リシリコン層4中に、例えば加速電圧50keVで4×
1015atom/cm2 のドーズ量注入し、p+ ポリシ
リコン領域8を形成する。なお、B26 等のIII 族の
化合物を注入した後、マスク7を除去する。
Subsequently, a group III compound such as B 2 H 6 is
Using a non-mass separation type ion implanter, the MoW layer 6 is etched into the polysilicon layer 4 in a region corresponding to a portion below the portion removed by etching, for example, at an accelerating voltage of 50 keV, at 4 ×.
A dose of 10 15 atoms / cm 2 is implanted to form p + polysilicon region 8. After the implantation of a group III compound such as B 2 H 6 , the mask 7 is removed.

【0018】次に、図5に示すように、フォトリソグラ
フィーにより、ポリシリコン層4のN型トランジスタを
作成する部分のMoW(第1の導電層)6上に、有機マ
スク7Aを形成し、エッチングする。なお、マスク7A
は、図4の工程で形成されたp型トランジスタ向けのM
oW6とp+ ポリシリコン領域8とを、以下に引き続く
エッチング工程から保護するためにも利用される。
Next, as shown in FIG. 5, an organic mask 7A is formed by photolithography on the MoW (first conductive layer) 6 in a portion of the polysilicon layer 4 where an N-type transistor is to be formed, and etching is performed. I do. The mask 7A
Is M for the p-type transistor formed in the process of FIG.
It is also used to protect the oW 6 and the p + polysilicon region 8 from a subsequent etching step.

【0019】ところで、N型トランジスタを作成する部
分のMoW(第1の導電層)6をエッチングする場合、
MoW6は、ゲート線として利用されるため、MoWの
形状には高い加工精度が要求される。このため、例えば
フッ素、塩素および酸素ガスを含むプラズマを用いるド
ライエッチングによりエッチングされる。なお、ガス材
としてフッ素系または塩素系ガスを用いることにより、
下地となるTEOS膜(第1の絶縁膜)5に対して高い
エッチング選択比が得られる。これは、ガス中に含まれ
る塩素ガスとTEOS膜の主成分であるシリコン酸化膜
との反応生成物であるSiCl4 の揮発性が低いためで
ある。また、ガス中に含まれる酸素量の適正化を行うこ
とにより、MoW層6のエッチング速度をTEOS層5
のエッチング速度に対して高めることを可能としてい
る。なお、実験ではO2 量がフッ素および塩素量に対し
て30%になるように加えると最も効果的であることが
確認されている。
By the way, when the MoW (first conductive layer) 6 in the portion for forming the N-type transistor is etched,
Since MoW6 is used as a gate line, high processing accuracy is required for the shape of MoW6. For this reason, etching is performed by dry etching using plasma containing, for example, fluorine, chlorine and oxygen gas. In addition, by using a fluorine-based or chlorine-based gas as the gas material,
A high etching selectivity with respect to the underlying TEOS film (first insulating film) 5 is obtained. This is because the volatility of SiCl 4 which is a reaction product between the chlorine gas contained in the gas and the silicon oxide film which is the main component of the TEOS film is low. Further, by adjusting the amount of oxygen contained in the gas, the etching rate of the MoW layer 6 can be reduced.
The etching rate can be increased. In experiments, it has been confirmed that adding O 2 in an amount of 30% with respect to the amounts of fluorine and chlorine is most effective.

【0020】ところで、MoW層6を加工する場合、T
EOS膜5もエッチングされる場合があることから、フ
ッ素イオンや塩素イオン量を制御できるエッチング装置
を用いて、TEOS膜5が(エッチングにより)削られ
ることがないように、ガスを制御することが望ましい。
なお、TEOS膜5がエッチングにより消失すると、下
地であるポリシリコン層4もエッチングされてしまうた
め、特に注意が必要である。また、エッチング装置とし
ては、プラズマを生成する電源とプラズマ中のフッ素イ
オンや塩素イオンの被エッチング材への照射に利用され
る電源とが独立した装置を用いることで、高いエッチン
グ速度を確保しながら、下地のTEOS膜5への高い選
択性を確保することが可能となる。
When the MoW layer 6 is processed, T
Since the EOS film 5 may also be etched, it is necessary to use an etching apparatus capable of controlling the amount of fluorine ions and chlorine ions to control the gas so that the TEOS film 5 is not etched (by etching). desirable.
Note that when the TEOS film 5 is lost by etching, the underlying polysilicon layer 4 is also etched. In addition, as an etching apparatus, a power supply for generating plasma and a power supply for irradiating a material to be etched with fluorine ions or chlorine ions in plasma are used independently, thereby ensuring a high etching rate. In addition, it is possible to ensure high selectivity to the underlying TEOS film 5.

【0021】MoW層6をエッチングした後、エッチン
グに用いた有機マスク(レジスト)を、O2 ガスを主体
としたプラズマエッチングに用いたプラズマエッチング
によって、等方向にエッチングする。この場合、O2
スに微量のフッ素や塩素を入れても構わないが、MoW
層6やTEOS層5も削ることになるので、必要以上に
添加しない方が望ましい。
After the MoW layer 6 is etched, the organic mask (resist) used for the etching is etched in the same direction by plasma etching used for plasma etching mainly using O 2 gas. In this case, a small amount of fluorine or chlorine may be added to the O 2 gas.
Since the layer 6 and the TEOS layer 5 are also shaved, it is desirable not to add them more than necessary.

【0022】このようにして、マスク7Aを等方的にエ
ッチングすることにより、加工したMoW層6の端部と
マスク7Aの端部とに、オフセット領域9が形成され
る。このオフセット領域9の幅は、最終的にLDD(Li
ghtly Doped Drain )領域の幅となる。
As described above, by etching the mask 7A isotropically, the offset region 9 is formed at the end of the processed MoW layer 6 and the end of the mask 7A. The width of the offset region 9 finally becomes LDD (Li
ghtly Doped Drain) The width of the area.

【0023】LDD幅は、例えば0.2ないし1.0μ
mが望ましく、オフセット領域9は、マスク7Aの膜厚
やマスク7Aの端部の傾斜角を最適化することにより、
適切なLDD幅を提供可能に設定される。なお、マスク
7Aは、等方エッチングにより第1の導電層6上におい
て、ガラス基板1の面方向と直交する方向の2方向か
ら、概ね等しい距離だけエッチング(アッシング)され
る。
The LDD width is, for example, 0.2 to 1.0 μm.
m is desirable, and the offset region 9 is formed by optimizing the thickness of the mask 7A and the inclination angle of the end of the mask 7A.
It is set so that an appropriate LDD width can be provided. The mask 7A is etched (ashed) on the first conductive layer 6 by isotropic etching from the two directions orthogonal to the surface direction of the glass substrate 1 by substantially equal distances.

【0024】次に、図6に示す工程において、オフセッ
ト9が設けられた第1の導電膜6をマスクとして、例え
ばPH3 等のV族の化合物を、非質量分離型のイオン注
入装置を用いて、ポリシリコン層4のMoW層6が存在
しない部分に、例えば加速電圧65keVで1×1015
atom/cm2 のドーズ量を注入しn+ ポリシリコン
領域10を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 6, using a first conductive film 6 provided with an offset 9 as a mask, a group V compound such as PH 3 is ion-implanted using a non-mass separation type ion implantation apparatus. Then, 1 × 10 15 at an acceleration voltage of 65 keV is applied to a portion of the polysilicon layer 4 where the MoW layer 6 does not exist.
An n + polysilicon region 10 is formed by implanting a dose of atom / cm 2 .

【0025】続いて、図7に示すように、図5に示した
工程において等方的にエッチングされたマスク形状すな
わちオフセット9が与えられたマスク7Aを利用してM
oW層6を、再度エッチングする。このときのエッチン
グ条件は、上述のフッ素、酸素、塩素ガスを用いたドラ
イエッチングである。以下、エッチング終了後、マスク
7Aを取り除く。なお、マスク7Aには燐が含まれてい
るので、マスク7Aを取り除く工程としては、水素系の
ガスを用いて還元した後、O2 ガス等でアッシングする
ことが望ましい。
Subsequently, as shown in FIG. 7, the mask is etched isotropically in the step shown in FIG.
The oW layer 6 is etched again. The etching condition at this time is dry etching using the above-described fluorine, oxygen, and chlorine gas. Hereinafter, after the etching is completed, the mask 7A is removed. Since the mask 7A contains phosphorus, it is preferable to remove the mask 7A by ashing with an O 2 gas or the like after reducing with a hydrogen-based gas.

【0026】次に、例えばPH3 等のV族の化合物を、
非質量分離型のイオン注入装置を用い、前工程でMoW
層6をエッチングした部分の下に当たるポリシリコン層
4中に、加速電圧80keVで1×1013atom/c
2 のドーズ量で注入し、n- ポリシリコン領域11を
形成する。すなわち、このn- ポリシリコン(LDD)
11の幅は、オフセット領域9の幅により制限される。
なお、オフセット領域9の幅は、マスク7Aの膜厚やマ
スク7Aの端部の傾斜角を最適化することにより、別の
(新たな)マスクを用いる方法に比較して位置ずれが生
じる虞れがなく、しかも等方エッチングにより概ね等し
い幅が与えられているので、基板ごとにLDD幅が変化
する要素が極めて低く、均一な幅のLDDを提供でき
る。
Next, a group V compound such as PH 3 is
Using a non-mass separation type ion implanter, MoW
1 × 10 13 atom / c at an accelerating voltage of 80 keV in the polysilicon layer 4 under the portion where the layer 6 is etched.
Implantation is performed at a dose of m 2 to form n polysilicon region 11. That is, the n - polysilicon (LDD)
The width of 11 is limited by the width of the offset area 9.
The width of the offset region 9 may be misaligned by optimizing the thickness of the mask 7A or the inclination angle of the end of the mask 7A as compared with a method using another (new) mask. In addition, since the width is substantially equal by the isotropic etching, the element in which the LDD width changes for each substrate is extremely low, and an LDD having a uniform width can be provided.

【0027】次に、図8に示す工程において、PE−C
VD法、AP−CVD法、スパッタ法等により、第2の
絶縁膜として、例えばシリコン酸化物12を、膜厚50
0nmに成膜する。続いて、フォトリソグラフィーによ
り、n+ ポリシリコン層10上の第1の絶縁膜5および
第2の絶縁膜12に、CHF3 ガスやCF4 +H2 混合
ガスあるいはCF4 +CO混合ガスを用いたドライエッ
チングにより、コンタクトホール12aを開ける。な
お、このコンタクトホールの加工においては、酸耐性に
優れた導電材料が用いられ、しかもパターン精度が比較
的緩い場合に、希HFによるウェットエッチングでもよ
い。
Next, in the step shown in FIG.
As a second insulating film, for example, a silicon oxide 12 having a film thickness of 50 is formed by a VD method, an AP-CVD method, a sputtering method, or the like.
A film is formed to a thickness of 0 nm. Subsequently, dry etching using a CHF 3 gas, a CF 4 + H 2 mixed gas, or a CF 4 + CO mixed gas is applied to the first insulating film 5 and the second insulating film 12 on the n + polysilicon layer 10 by photolithography. Thereby, a contact hole 12a is opened. In the processing of the contact hole, a conductive material having excellent acid resistance is used, and when the pattern accuracy is relatively low, wet etching with dilute HF may be used.

【0028】以下、図9に示すように、コンタクトホー
ル12aの形成に用いたマスクを除去したのち、信号線
13となる第2の導電層として、例えばAl、Al−N
d、Al−Si−Cu等の金属およびMo+Al+Mo
の積層構造をスパッタ法等により堆積し、続いて、フォ
トリソグラフィーにより、所定の形状にパターニングす
る。
As shown in FIG. 9, after removing the mask used to form the contact hole 12a, the second conductive layer serving as the signal line 13 is made of, for example, Al or Al--N.
d, metal such as Al-Si-Cu and Mo + Al + Mo
Is deposited by sputtering or the like, and then patterned into a predetermined shape by photolithography.

【0029】続いて、図10に示す工程において、全面
に保護膜として、シリコン窒化膜14を成膜し、N型薄
膜トランジスタの信号線の上部に位置する領域に、コン
タクトホール15aを形成し、最後に、コンタクトホー
ル15aと画素電極15となる透明導電膜を成膜し、パ
ターニングして、アクティブマトリックス型液晶表示装
置用の薄膜トランジスタが提供される。
Subsequently, in a step shown in FIG. 10, a silicon nitride film 14 is formed as a protective film on the entire surface, and a contact hole 15a is formed in a region located above the signal line of the N-type thin film transistor. Then, a transparent conductive film serving as the contact hole 15a and the pixel electrode 15 is formed and patterned to provide a thin film transistor for an active matrix type liquid crystal display device.

【0030】[0030]

【発明の効果】このようにして形成した薄膜トランジス
タは、ゲート電圧が0Vのときのリーク電流を、従来の
薄膜トランジスタに比較して2〜3桁程度低減できる。
これにより、ドレイン端における電界の集中が緩和さ
れ、ゲート酸化膜中への電荷注入が減少され、薄膜トラ
ンジスタの信頼性が向上される。
The thin film transistor thus formed can reduce the leakage current when the gate voltage is 0 V by about two to three digits as compared with the conventional thin film transistor.
This alleviates the concentration of the electric field at the drain end, reduces charge injection into the gate oxide film, and improves the reliability of the thin film transistor.

【0031】また、一つのマスクを2工程に用いること
でマスク数を削減できスループットが向上される。さら
に、LDDを形成するために利用するマスクは、位置合
わせを必要とせず、しかも、等方性エッチングにより、
幅が制御されることから、基板毎にLDDの幅が変動す
ることが防止できる。
Further, by using one mask in two steps, the number of masks can be reduced and the throughput can be improved. Further, the mask used for forming the LDD does not require alignment, and is further subjected to isotropic etching.
Since the width is controlled, it is possible to prevent the width of the LDD from changing for each substrate.

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

【図1】この発明の薄膜トランジスタの製造工程を、工
程の順を追って説明するための第1の工程を示す概略
図。
FIG. 1 is a schematic view showing a first step for describing a manufacturing process of a thin film transistor of the present invention in the order of steps.

【図2】図1に示した薄膜トランジスタの製造工程に引
き続く工程を説明するための概略図。
FIG. 2 is a schematic view for explaining a step following the step of manufacturing the thin film transistor shown in FIG.

【図3】図2に示した薄膜トランジスタの製造工程にさ
らに引き続く工程を説明するための概略図。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a step that follows the manufacturing step of the thin film transistor shown in FIG. 2;

【図4】図3に示した薄膜トランジスタの製造工程にさ
らに引き続く工程を説明するための概略図。
FIG. 4 is a schematic view for explaining a step further following the step of manufacturing the thin film transistor shown in FIG. 3;

【図5】図4に示した薄膜トランジスタの製造工程にさ
らに引き続く工程を説明するための概略図。
FIG. 5 is a schematic view for explaining a step further following the step of manufacturing the thin film transistor shown in FIG. 4;

【図6】図5に示した薄膜トランジスタの製造工程にさ
らに引き続く工程を説明するための概略図。
FIG. 6 is a schematic view for explaining a step further following the step of manufacturing the thin film transistor shown in FIG. 5;

【図7】図6に示した薄膜トランジスタの製造工程にさ
らに引き続く工程を説明するための概略図。
FIG. 7 is a schematic view for explaining a step further following the manufacturing step of the thin film transistor shown in FIG. 6;

【図8】図7に示した薄膜トランジスタの製造工程にさ
らに引き続く工程を説明するための概略図。
FIG. 8 is a schematic view for explaining a step further following the step of manufacturing the thin film transistor shown in FIG. 7;

【図9】図8に示した薄膜トランジスタの製造工程にさ
らに引き続く工程を説明するための概略図。
FIG. 9 is a schematic view for explaining a step that follows the manufacturing step of the thin film transistor shown in FIG. 8;

【図10】図9に示した薄膜トランジスタの製造工程に
さらに引き続く工程を説明するための概略図。
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a step further subsequent to the step of manufacturing the thin film transistor shown in FIG. 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ・・・ガラス基板(絶縁基板)、 3 ・・・アモルファスシリコン層、 4 ・・・多結晶(ポリ)シリコン層、 5 ・・・第1の絶縁膜、 6 ・・・第1の導電層、 7 ・・・レジストマスク、 7A・・・レジストマスク、 8 ・・・p+ ポリシリコン領域、 9 ・・・オフセット領域、 10 ・・・n+ ポリシリコン領域、 11 ・・・n- ポリシリコン領域 12 ・・・第2の絶縁膜、 13 ・・・第2の導電層。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass substrate (insulating substrate), 3 ... Amorphous silicon layer, 4 ... Polycrystalline (poly) silicon layer, 5 ... First insulating film, 6 ... First conductive layer , 7 ... resist mask, 7A ... resist mask, 8 ... p + polysilicon region, 9 ... offset region, 10 ... n + polysilicon region, 11 ... n - polysilicon Region 12 ... second insulating film, 13 ... second conductive layer.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体層上に絶縁膜と導電膜とを形成する
工程と、 前記導電膜上の第1のパターンにレジストマスクを形成
する工程と、 前記導電膜を第1のパターンにパターンニングする工程
と、 前記第1のパターンのレジストマスクの外周部を除去す
ることで第2のパターンのレジストマスクを作る工程
と、 前記第1のパターンの導電膜をマスクとして前記半導体
層に不純物を注入する第1の注入工程と、 前記導電膜を前記第2のパターンをマスクとして第2の
パターンにパターニングする工程と、 前記第2のパターンのレジストマスクを除去する工程
と、 前記第2のパターンのレジストマスクを除去したのち、
前記第2のパターンの導電膜をマスクとして前記半導体
層に第2の不純物を注入する第2の注入工程とからなる
薄膜トランジスタの製造方法。
A step of forming an insulating film and a conductive film on the semiconductor layer; a step of forming a resist mask on a first pattern on the conductive film; and a step of patterning the conductive film into a first pattern. Forming a resist mask of a second pattern by removing an outer peripheral portion of the resist mask of the first pattern; and implanting impurities into the semiconductor layer using the conductive film of the first pattern as a mask. A first implanting step, a step of patterning the conductive film into a second pattern using the second pattern as a mask, a step of removing the resist mask of the second pattern, and a step of removing the resist mask of the second pattern. After removing the resist mask,
A second implantation step of implanting a second impurity into the semiconductor layer using the conductive film of the second pattern as a mask.
【請求項2】前記第2のパターンのレジストマスクを作
る工程は、等方性エッチング工程を含むことを特徴とす
る請求項1記載の薄膜トランジスタの製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the step of forming the second pattern resist mask includes an isotropic etching step.
【請求項3】前記等方性エッチングは、プラズマ雰囲気
中において酸素ガスを主成分とするエッチングガスを用
いることを特徴とする請求項2記載の薄膜トランジスタ
の製造方法。
3. The method according to claim 2, wherein the isotropic etching uses an etching gas containing oxygen gas as a main component in a plasma atmosphere.
【請求項4】前記エッチングガスは、フッ素ガスまたは
塩素ガスの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求
項3記載の薄膜トランジスタの製造方法。
4. The method according to claim 3, wherein the etching gas contains at least one of a fluorine gas and a chlorine gas.
【請求項5】前記第1の不純物と第2の不純物は、実質
的に同一の導電型を有し、前記第1の不純物の濃度は、
前記第2の不純物の濃度よりも高いことを特徴とする請
求項1記載の薄膜トランジスタの製造方法。
5. The first impurity and the second impurity have substantially the same conductivity type, and the concentration of the first impurity is
2. The method according to claim 1, wherein the concentration of the second impurity is higher than the concentration of the second impurity.
【請求項6】前記第1の注入工程は、前記第1のパター
ンのレジストマスクの外周部分を除去した後に、実行さ
れることを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジスタ
の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the first implantation step is performed after removing an outer peripheral portion of the resist mask of the first pattern.
【請求項7】前記導電膜は、柱状の結晶構造を有する高
融点金属であることを特徴とする請求項1記載の薄膜ト
ランジスタの製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein the conductive film is a refractory metal having a columnar crystal structure.
【請求項8】前記半導体層は、絶縁基板上に形成されて
いることを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジスタ
の製造方法。
8. The method according to claim 1, wherein said semiconductor layer is formed on an insulating substrate.
【請求項9】前記半導体層は、多結晶シリコンであるこ
とを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジスタの製造
方法。
9. The method according to claim 1, wherein said semiconductor layer is made of polycrystalline silicon.
【請求項10】第1の半導体領域と第2の半導体領域と
を有する半導体層上に絶縁膜と導電膜とを形成する工程
と、 前記半導体領域上の第1のパターンを有する前記第1の
半導体領域を覆うようにレジストマスクを形成する工程
と、 前記導体膜を第1のパターンにパターンニングする工程
と、 前記第1のパターンにパターンニングされた前記導体膜
をマスクとしてP型の不純物を前記第2の半導体領域に
注入する第1の注入工程と、 前記第1のパターンのレジストマスクを除去する工程
と、 前記第1の半導体領域を覆う第2のパターンを有する第
2の半導体領域をマスクするレジストマスクを形成する
工程と、 前記導体膜を前記第2のパターンにパターンニングする
工程と、 前記第2のパターンを有するレジストマスクの外周部を
除去することで第3のパターンのレジストマスクを作る
工程と、 前記第2のパターンの前記導体膜をマスクとして前記第
1の半導体領域にN型の不純物を注入する第2の注入工
程と、 前記導体膜を第3のパターンにパターンニングする工程
と、 前記第1の半導体領域から前記第3のレジストマスクを
除去する工程と、 前記第3のパターンの前記導体膜をマスクとして前記第
1の半導体領域にN型の不純物を注入する第3の注入工
程とからなる薄膜トランジスタの製造方法。
10. A step of forming an insulating film and a conductive film on a semiconductor layer having a first semiconductor region and a second semiconductor region; and forming the first pattern having a first pattern on the semiconductor region. A step of forming a resist mask so as to cover a semiconductor region; a step of patterning the conductor film into a first pattern; and a step of removing P-type impurities using the conductor film patterned in the first pattern as a mask. A first implantation step of implanting into the second semiconductor region; a step of removing the resist mask of the first pattern; and a step of removing a second semiconductor region having a second pattern covering the first semiconductor region. Forming a resist mask to be masked; patterning the conductive film into the second pattern; removing an outer peripheral portion of the resist mask having the second pattern Forming a resist mask of a third pattern by using the conductive film of the second pattern as a mask, a second implantation step of implanting an N-type impurity into the first semiconductor region, Patterning a film into a third pattern; removing the third resist mask from the first semiconductor region; and using the conductor film of the third pattern as a mask to form the first semiconductor region. And a third implantation step of implanting an N-type impurity into the thin film transistor.
【請求項11】前記第3の注入工程で注入される不純物
の濃度は、前記第2の注入工程で注入される不純物の濃
度よりも高いことを特徴とする請求項10記載の薄膜ト
ランジスタの製造方法。
11. The method according to claim 10, wherein the concentration of the impurity implanted in the third implantation step is higher than the concentration of the impurity implanted in the second implantation step. .
【請求項12】前記半導体層は、絶縁基板上に形成され
ていることを特徴とする請求項11記載の薄膜トランジ
スタの製造方法。
12. The method according to claim 11, wherein said semiconductor layer is formed on an insulating substrate.
【請求項13】前記半導体層は、多結晶シリコンである
ことを特徴とする請求項10記載の薄膜トランジスタの
製造方法。
13. The method according to claim 10, wherein said semiconductor layer is made of polycrystalline silicon.
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