JP2000332254A - 薄膜トランジスタ装置 - Google Patents
薄膜トランジスタ装置Info
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Abstract
を及ぼし、TFTを液晶表示装置に用いた場合に画素電
極の電圧保持特性を低下しあるいは回路のリークにより
表示不良を生じるのを防止し、良好な表示品位を有する
液晶表示装置を高い歩留まりで製造可能とする。 【解決手段】 半導体層21、22側面をアモルファス
化した後酸化してゲート絶縁膜27の下地領域23、2
4を形成し、さらに半導体層21、23上にゲート絶縁
膜27の表面領域である酸化シリコン(SiO2)膜2
6を形成する。これにより半導体層21、22上面のゲ
ート絶縁膜27の膜厚より、半導体層21、22の側面
の膜厚を厚くして、 n型p−SiTFT16及びp型
p−SiTFT17の特性の安定化を図り、液晶表示装
置の表示不良による歩留まり低下を防止する。
Description
して半導体層上にゲート電極を有するトップゲート型の
薄膜トランジスタ装置に関する。
略称する。)膜や非結晶シリコン(以下a−Siと略称
する。)膜を半導体層として用いてなる薄膜トランジス
タ装置(以下TFTと略称する。)を、画素電極のスイ
ッチング素子とするアクティブマトリクス型液晶表示装
置の実用化が図られ、中でもp−Siを半導体層として
用いるp−SiTFTは、移動度が大きく良好な半導体
特性を有することから、上記画素電極のスイッチング素
子を動作させるための駆動回路素子としての実用化も図
られている。
は、ゲート電極をマスクにしてp−Si膜に自己整合的
に不純物を注入することによりソース領域及びドレイン
領域を高い製造精度で形成するよう、従来、図9乃至図
11に示すトップゲート型が多く採用されている。即ち
アンダーコート層1aを介しガラス基板1上にp−Si
膜2を島状に形成後、このp−Si膜2を酸化シリコン
(SiO2)からなるゲート絶縁膜3で被覆し、更にゲ
ート絶縁膜3上にゲート電極4を配線し、ゲート電極を
マスクにしてp−Si膜2に自己整合的に不純物を注入
してソース領域6及びドレイン領域7を形成している。
そしてこの後更に層間絶縁膜8を形成後、層間絶縁膜8
上に信号線10、11を配線し、コンタクトホールを介
しソース領域6あるいはドレイン領域7と接続し、p−
SiTFT12を形成していた。
プゲート型のp−SiTFT12にあっては、ゲート絶
縁膜である酸化シリコン(SiO2)が、p−Si膜2
の側面で薄膜化されてしまう。しかも島状のp−Si膜
2の側面2a、2b上方にもゲート電極4が配線される
ことから、 p−SiTFT12はp−Si膜2の側面
2a、2bの影響を受け、その特性は、p−Si膜2の
上面を流れる電流の他にp−Si膜2の側面2a、2b
を流れる電流が重ね合わさった構造となり、この側面2
a、2bを流れる電流は、特に低電圧時の p−SiT
FT12の電流特性に影響を与えてしまう。
晶表示装置の画素電極のスイッチング素子に用いるとそ
の電圧保持特性を低下させる一方、駆動回路素子に用い
ると回路のリーク原因となり、電流の立ち上がりが遅
く、均一な表示が成されず、ひいては画像上に斑点を生
じてしまい表示品位を著しく低下し、表示不良を生じる
という問題を有していた。
で、トップゲート型のp−SiTFTにおいてp−Si
膜の側面の電流による影響を低減し、特性の安定化を図
り、p−SiTFTを液晶表示装置に用いた場合画素電
極の電圧保持特性を向上し、あるいは駆動回路素子のリ
ークを防止して、良好な表示品位を有する液晶表示装置
を高い歩留まりで得られる、薄膜トランジスタ装置を提
供することを目的とする。
するための手段として、絶縁性基板と、この絶縁性基板
上に島状に形成されチャネル領域及びこのチャネル領域
を挟みソース領域並びにドレイン領域を有する半導体層
と、この半導体層側面に被着する膜厚が前記半導体層上
面に被着する膜厚より厚くなるよう前記半導体層を被覆
するゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜上の前記チャネ
ル領域に対応する領域に形成されるゲート電極とを設け
るものである。
性を向上する事により、安定した半導体特性を有するp
−SiTFTを得ることが出来る。従ってこのようなp
−SiTFTを液晶表示装置に用いれば、画素電極は表
示画像を良好に保持可能となり、又駆動回路素子にあっ
ては安定した駆動特性を得られることから表示品位が向
上され、表示不良による歩留まりの低下の防止により製
造コストの低減も可能となる。
乃至図5を参照して説明する。図1は例えば液晶表示装
置(図示せず)の画素電極(図示せず)を駆動するn型
p−SiTFT16及び、駆動回路として用いられるp
型p−SiTFT17を示す。n型p−SiTFT16
及び、p型p−SiTFT17は共にトップゲート型で
あり、絶縁性基板であるガラス基板18上には、膜厚3
00nmの窒化シリコン(SiNx)からなるアンダー
コート層20を介し膜厚50nmのn型p−SiTFT
16の半導体層21及びp型p−SiTFT17の半導
体層22が島状にパターン形成されている。
ャネル領域21aに隣接しリン(P +)イオンを低濃度
でドーピングしたLDD(Lightly Doped
Drain)領域21b、21c、更にLDD領域2
1b、21cに隣接しリン(P+)イオンを高濃度でド
ーピングしてなるソース領域21d、ドレイン領域21
eから成っている。半導体層22は、チャネル領域22
a及びホウ素(B+)イオンを高濃度でドーピングして
なるソース領域22b、ドレイン領域22cから成って
いる。
ァス化されたp−Siを酸化してなる下地領域23、2
4が隣接され、更に半導体層21、22は、その上から
表面領域である膜厚100nmの酸化シリコン(SiO
2)膜26により被覆される。この酸化シリコン(Si
O2)膜26は、下地領域23、24と共にゲート絶縁
膜27を構成している。即ちゲート絶縁膜27は、半導
体層21、22の上面にあっては、酸化シリコン(Si
O2)膜26のみからなり、その膜厚は100nmとさ
れ、半導体層21、22の側面にあっては、下地領域2
3、24と酸化シリコン(SiO2)膜26とからな
り、その膜厚は500nmとされる。
21a、22aに対応する位置には、ゲート絶縁膜27
を介しモリブデン(Mo)及びタングステン(W)の合
金である金属膜からなりゲート線(図示せず)と一体的
に形成される厚さ250nmのゲート電極28、30が
形成され、更に酸化シリコン膜( SiO2)からなる層
間絶縁膜46にて被覆されている。層間絶縁膜46及び
ゲート絶縁膜27にはコンタクトホールが形成され、こ
のコンタクトホールを介して、モリブデン(Mo)、ア
ルミニウム( Al)、モリブデン(Mo)を順次50
nm、400nm、50nm積層してなりソース領域2
1d、22bに接続されるソース電極47、48及び、
ドレイン領域21e、22cに接続されるドレイン電極
50、51が形成されている。
TFT16及び、p型p−SiTFT17の製造方法に
ついて述べる。先ず図2(a)に示す様に、ガラス基板
18上に窒化シリコン(SiNx)膜からなるアンダー
コート層20及びa−Si層32をプラズマCVD(C
hemical Vapour Depositio
n)法により夫々300nm、50nm成膜する。その
後600℃で1時間アニールし、a−Si層32中の水
素濃度をおよそ0.1atomic%以下になるよう脱水素を
行い、図2(b)に示す様に、ボロンイオン(B+)を
1E12/cm2程度イオンドーピングし、更にELA
(エキシマレーザアニール)法によりXeClエキシマ
レーザを照射してa−Si層32を瞬時溶融し、多結晶
化してp−Si層33を形成する。
3上にPEP(Photo Engraving Pr
ocess)法によりフォトレジスト36、37をパタ
ーン形成し、このフォトレジスト36、37をマスクに
してp−Si層33を島状にエッチング加工して半導体
層21、22をパターン形成する。この後図2(d)に
示す様に、アッシングによりフォトレジスト36、37
の周囲を後退させ、半導体層21、22の側面にアルゴ
ンイオン(Ar)を10keVでイオン注入して、半導
体層21、22側面をアモルファス化する。これによ
り、次の工程の酸素(O2)プラズマによる側面の酸化
時に、表面のみでなく全領域を酸化可能とする。
た後アモルファス化した半導体層21、22側面の全領
域を酸素(O2)プラズマで酸化して図2(e)に示す
ように、下地領域23、24を形成する。更に図2
(f)に示すように、下地領域23、24を形成された
半導体層21、22上に、TEOS(tetra et
hyl ortho silicate )を原料とし
て用いたプラズマCVD法により、酸化シリコン(Si
O2)膜26を100nm程度成長させてゲート絶縁膜
27を形成する。
ング法によりモリブデン(Mo)及びタングステン
(W)の合金からなる金属膜40を250nmの膜厚に
形成後、PEP法により形成されたフォトレジスト(図
示せず)をマスクに金属膜40をエッチングしてゲート
電極28、30をパターン形成し、次いで図2(h)に
示すようにリンイオン(P+)を、ドーズ量3E13/
cm2、加圧電圧80keVで低濃度イオンドーピングす
る。
型p−SiTFT17全体を被覆するフォトレジスト4
1及びn型p−SiTFT16のゲート電極28よりわ
ずかに大きい領域を被覆するフォトレジスト42をパタ
ーン形成後、図3(a)に示すようにホスフィン(PH
3)ガスを用いリンイオン(P+)を、ドーズ量2E1
5/cm2、加圧電圧70keVで高濃度イオンドーピン
グする。これによりn型p−SiTFT16の半導体層
のイオン高濃度のソース領域21d及びドレイン領域2
1eとチャネル領域21aとの間には、イオン低濃度の
LDD領域21b、21cが形成される。このLDD領
域21b、21cは、リーク電流を低減し、n型p−S
iTFT16の劣化を防止する。
41、42を除去した後、再度レジストを塗布後PEP
法により、n型p−SiTFT16全体を被覆するフォ
トレジスト43をパターン形成し、図3(b)に示すよ
うにボロンイオン(B+)を、ドーズ量2E1015/cm
2、加圧電圧70keVで高濃度イオンドーピングす
る。その後アッシング法によりフォトレジスト43を除
去した後、図3(c)に示すようにドーピングしたイオ
ンを活性化させるためにガラス基板18を500℃で1
時間アニールする。
D法により酸化シリコン( SiO2)からなる層間絶縁
膜46を400nm成膜する。更にPEP法により形成
されるマスク(図示せず)を用い、層間絶縁膜46及び
ゲート絶縁膜27にコンタクトホール23をエッチング
形成し、図3(e)に示すように、スパッタリング法に
よりモリブデン(Mo)、アルミニウム( Al)、モ
リブデン(Mo)を順次50nm、400nm、50n
m積層し金属膜47を形成する。この後、PEP法によ
り形成されるマスクを用い図3(f)に示すようにソー
ス電極48、50、ドレイン電極51、52をパターン
形成して所望の n型p−SiTFT16及び、p型p
−SiTFT17を得る事となる。
TFT16及び、p型p−SiTFT17は、図4及び
図5に示すように半導体層21、22側面の下地領域2
3、24及び酸化シリコン(SiO2)膜からなるゲー
ト絶縁膜27の膜厚が、半導体層21、22上面の酸化
シリコン(SiO2)膜26からなるゲート絶縁膜27
の膜厚に比し厚く形成されていて、半導体層21、22
側面の絶縁性を良好に保持出来、側面の電流によるTF
T特性への悪影響が低減される。
T16及び、p型p−SiTFT17は、半導体層2
1、22側面に不所望な電流が流れることなく、安定し
た特性を得られ、これらを液晶表示装置に用いた場合、
画素電極の電圧保持特性を向上出来ることから良好な表
示を得られ、更に駆動回路素子のリークが防止され、図
6に実線で示すように半導体層側面のゲート絶縁膜の薄
い従来例に比し、電圧(Vg)印加時に急峻な電流(I
d)の立ち上がりを得られることから、斑点を生じるこ
となく全面にわたり均一な表示をえられ、表示不良によ
る歩留まりの低下を防止出来良好な表示品位を有する液
晶表示装置の低価格化の実現も図れる。
でなく、その趣旨を変えない範囲での変更は可能であっ
て、例えば半導体層を被覆するゲート絶縁膜の膜厚は半
導体層の上面より側面の方が厚ければ限定されない。
定されず、上記実施の形態のように、半導体層側面をア
モルファス化することなく、例えば図7に示す第1の変
形例のように、半導体層上に1層目の酸化膜を形成後、
半導体層上面が露出するまで1層目の酸化膜を均一にエ
ッチングすれば、エッチング終了後半導体層側面に酸化
膜が残るのでこれを下地領域としても良い。
55上にアンダーコート層56を介してp−Siからな
る半導体層57、58をパターン形成後、図7(b)に
示すように、プラズマCVD法により1層目の酸化シリ
コン(SiO2)膜60を500nm程度成長させ、続
いて図7(c)に示すように酸化シリコン(SiO2)
膜60を均一にエッチングし、半導体層57、58上面
を露出させる。この時半導体層57、58側面には酸化
シリコン(SiO2)膜60a〜60dが残る。
ethyl ortho silicate )を原料
として用いたプラズマCVD法により2層目の酸化シリ
コン(SiO2)膜61を100nm程度成長させ酸化
シリコン(SiO2)膜60a〜60dと共にゲート絶
縁膜62を構成すれば、図7(d)に示すように、半導
体層57、58側面には、酸化シリコン(SiO2)膜
60a〜60dに更に2層目の酸化シリコン(Si
O2)膜61からなるゲート絶縁膜62が被着され、半
導体層57、58上面を被覆する2層目の酸化シリコン
(SiO2)膜61のみからなるゲート絶縁膜62より
その膜厚は厚くされる。
す第2の変形例のように、半導体層上に1層目の酸化膜
を形成後、半導体層上面が露出するまで、半導体層上面
の酸化膜のみをエッチングするようにして形成しても良
い。このようにすれば、1層目の酸化膜の膜厚により半
導体層側面に残る下地領域としての酸化膜の膜厚を制御
可能となる。
65上にアンダーコート層66を介してp−Siからな
る半導体層67、68をパターン形成後、図8(b)に
示すように、プラズマCVD法により1層目の酸化シリ
コン(SiO2)膜70を成長させ、続いて図8(c)
に示すように、1層目の酸化シリコン(SiO2)膜7
0の半導体層67、68上方のみをエッチングし、半導
体層57、58上面を露出させる。この時ガラス基板6
5上には酸化シリコン(SiO2)膜70a〜70cが
残る。
ethyl ortho silicate )を原料
として用いたプラズマCVD法により2層目の酸化シリ
コン(SiO2)膜71を成長させ、酸化シリコン(S
iO2)膜70a〜70cと共にゲート絶縁膜72を構
成すれば、図8(d)に示すように、半導体層67、6
8側面には、酸化シリコン(SiO2)膜70a〜70
cに更に2層目の酸化シリコン(SiO2)膜71から
なるゲート絶縁膜72が被着され、半導体層67、68
上面を被覆する2層目の酸化シリコン(SiO2)膜7
1のみからなるゲート絶縁膜72よりその膜厚は厚くさ
れる。
導体層側面のゲート絶縁膜が、半導体層上面のゲート絶
縁膜より厚いので、半導体層側面に不所望に流れる電流
が低減し、TFTの特性に悪影響を及ぼす事がなく、T
FTは均一且つ安定した良好な特性を得られる。従って
この様な安定したTFTを液晶表示装置に用いれば、表
示不良が解消され、その歩留まりを向上出来、良好な表
示品位を有する液晶表示装置の価格低減も可能となる。
p型p−SiTFTを示す概略断面図である。
p型p−SiTFTの製造方法を示し、(a)はそのp
−Si層形成時、(b)はそのp−Si層形成時、
(c)はその半導体層パターン形成時、(d)はその半
導体層側面のアモルファス化時、(e)はその下地領域
形成時、(f)はそのゲート絶縁膜の形成時、(g)は
その金属膜形成時、(h)はその半導体層への低濃度で
のリンイオン(P+)ドーピング時を示す概略説明図で
ある。
p型p−SiTFTの製造方法を示し、(a)はそのn
型p−SiTFTへの高濃度でのリンイオン(P+)ド
ーピング時、(b)はそのp型p−SiTFTへの高濃
度でのボロンイオン(B+)ドーピング時、 (c)は
その半導体層活性化時、(d)はその層間絶縁膜形成
時、(e)はその金属膜形成時、(f)はそのソース・
ドレイン電極形成時を示す概略説明図である。
を形成した状態を示す概略斜視図である。
る概略断面図である。
を示すグラフである。
の形成方法を示し、(a)はその半導体層パターン形成
時、(b)はその1層目の酸化シリコン膜形成時、
(c)はその1層目の酸化シリコン膜エッチング時、
(d)はその2層目の酸化シリコン膜形成時を示す概略
説明図である。
の形成方法を示し、(a)はその半導体層パターン形成
時、(b)はその1層目の酸化シリコン膜形成時、
(c)はその1層目の酸化シリコン膜エッチング時、
(d)はその2層目の酸化シリコン膜形成時を示す概略
説明図である。
である。
した状態を示す概略斜視図である。
略断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 絶縁性基板と、この絶縁性基板上に島状
に形成されチャネル領域及びこのチャネル領域を挟みソ
ース領域並びにドレイン領域を有する半導体層と、この
半導体層側面に被着する膜厚が前記半導体層上面に被着
する膜厚より厚くなるよう前記半導体層を被覆するゲー
ト絶縁膜と、このゲート絶縁膜上の前記チャネル領域に
対応する領域に形成されるゲート電極とを具備する事を
特徴とする薄膜トランジスタ装置。 - 【請求項2】 ゲート絶縁膜が、半導体層側面に隣接さ
れる下地領域及びこの下地領域と共に前記半導体層を被
覆してなる表面領域とからなることを特徴とする請求項
1に記載の薄膜トランジスタ装置。 - 【請求項3】 下地領域が、半導体層側面を露出して酸
化する事により形成されることを特徴とする請求項2に
記載の薄膜トランジスタ装置。 - 【請求項4】 下地領域が、半導体層全面を酸化して酸
化膜を形成後、前記半導体層上面が露出するまで前記酸
化膜を均一にエッチング除去する事により形成されるこ
とを特徴とする請求項2に記載の薄膜トランジスタ装
置。 - 【請求項5】 下地領域が、半導体層全面を酸化して酸
化膜を形成後、前記半導体層上面上方の前記酸化膜のみ
をエッチング除去する事により形成されることを特徴と
する請求項2に記載の薄膜トランジスタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14154199A JP2000332254A (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | 薄膜トランジスタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP14154199A JP2000332254A (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | 薄膜トランジスタ装置 |
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|---|---|
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