JPH05175230A - Method of manufacturing thin film transistor - Google Patents

Method of manufacturing thin film transistor

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JPH05175230A
JPH05175230A JP3337464A JP33746491A JPH05175230A JP H05175230 A JPH05175230 A JP H05175230A JP 3337464 A JP3337464 A JP 3337464A JP 33746491 A JP33746491 A JP 33746491A JP H05175230 A JPH05175230 A JP H05175230A
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JP
Japan
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gate electrode
film
thin film
film transistor
patterning
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JP3337464A
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Hiroyoshi Nakamura
弘喜 中村
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/6704Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device
    • H10D30/6713Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device characterised by the properties of the source or drain regions, e.g. compositions or sectional shapes
    • H10D30/6715Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device characterised by the properties of the source or drain regions, e.g. compositions or sectional shapes characterised by the doping profiles, e.g. having lightly-doped source or drain extensions

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  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明の薄膜トランジスタは、等方性エッチ
ングにより形成されるゲート電極パターニンク用のパタ
ーニンク用膜とゲート電極の大小関係を旨く利用し、L
DD構造の薄膜トランジスタを形成するものである。 【効果】 本発明によれば、ゲート電極パターニンク用
のパターニンク用膜とゲート電極の大小関係あるいは注
入イオンの拡散係数の相違により低濃度ドープ領域長が
決定されるため、ソース・ドレインの対称性に優れ、更
に大面積にわたり均一な構造が確保できる。
(57) [Summary] [Structure] The thin film transistor of the present invention makes good use of the magnitude relation between the gate electrode and the patterning film for the gate electrode patterning formed by isotropic etching.
A thin film transistor having a DD structure is formed. According to the present invention, the length of the low-concentration doped region is determined by the size relationship between the patterning film for the gate electrode patterning and the gate electrode or the difference in the diffusion coefficient of the implanted ions. Excellent and can secure a uniform structure over a large area.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、特にアクティブマトリ
クス型液晶表示装置の各画素をON/OFFする薄膜ト
ランジスタ、あるいは周辺駆動回路に用いられる活性層
が多結晶シリコン薄膜から成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 of manufacturing a thin film transistor for turning on / off each pixel of an active matrix type liquid crystal display device, or a thin film transistor in which an active layer used in a peripheral driving circuit is a polycrystalline silicon thin film.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高精細,高機能なアクティブマト
リクス型液晶表示装置の実現を狙った活性層が多結晶シ
リコン薄膜から成る薄膜トランジスタが用いられた液晶
表示装置の開発が進められている。
2. Description of the Related Art In recent years, a liquid crystal display device using a thin film transistor whose active layer is made of a polycrystalline silicon thin film has been developed for the purpose of realizing a high-definition and high-performance active matrix liquid crystal display device.

【0003】薄膜トランジスタの活性層として、非晶質
シリコンの代わりに高移動度の多結晶シリコンを用いる
ことにより、薄膜トランジスタを小さくすることがで
き、これにより液晶表示装置の高精細化が可能となる。
また、薄膜トランジスタの活性層として多結晶シリコン
を用いることにより、周辺駆動回路を同時に形成するこ
ともできるため、周辺駆動回路を液晶セルと一体に設け
ることができ、液晶表示装置の低廉化を達成することが
できる。
By using high-mobility polycrystalline silicon instead of amorphous silicon as the active layer of the thin film transistor, the thin film transistor can be made smaller, which allows the liquid crystal display device to have higher definition.
Further, by using polycrystalline silicon as the active layer of the thin film transistor, the peripheral drive circuit can be formed at the same time, so that the peripheral drive circuit can be provided integrally with the liquid crystal cell and the cost of the liquid crystal display device can be reduced. be able to.

【0004】アクティブマトリクス型液晶表示装置にお
ける各画素のスイッチングに用いられる薄膜トランジス
タとしては、表示にフリッカやクロストークがなく、ま
たコントラスト比の大きさの要求から、オフ(off)
電流が小さく電流のオン/オフ比が100:1以上であ
ることが要求されている。以下に、簡単に多結晶シリコ
ン薄膜トランジスタの構造について説明する。
As a thin film transistor used for switching each pixel in an active matrix type liquid crystal display device, there is no flicker or crosstalk in the display, and it is off because of the demand for a large contrast ratio.
It is required that the current is small and the on / off ratio of the current is 100: 1 or more. The structure of the polycrystalline silicon thin film transistor will be briefly described below.

【0005】この多結晶シリコン薄膜トランジスタは、
石英ガラス等の絶縁基板上に多結晶シリコン薄膜が島状
に設置され、この上にゲート絶縁膜を介して多結晶シリ
コンに不純物がドーピングされて成るゲート電極が設置
されている。このゲート電極に隣接する多結晶シリコン
膜には、リンイオン(P+ )あるいはボロンイオン(B
+ )イオン等の不純物がドーピングされてソース領域お
よびドレイン領域が形成されており、これらソース領域
およびドレイン領域はアルミ(Al)等の金属によって
各電極と接続されて活性層が多結晶シリコン膜から成る
薄膜トランジスタは構成されている。
This polycrystalline silicon thin film transistor is
A polycrystalline silicon thin film is provided in an island shape on an insulating substrate such as quartz glass, and a gate electrode formed by doping polycrystalline silicon with impurities through a gate insulating film is provided thereon. In the polycrystalline silicon film adjacent to this gate electrode, phosphorus ion (P + ) Or boron ion (B
+ ) Impurities such as ions are doped to form a source region and a drain region. The source region and the drain region are connected to each electrode by a metal such as aluminum (Al), and the active layer is made of a polycrystalline silicon film. The thin film transistor is configured.

【0006】しかし、このような構造の多結晶シリコン
薄膜トランジスタでは、ゲート電圧が0V(Vg=0
V)でのリーク電流が大きく、かつ、逆バイアス条件、
例えばnチャネルトランジスタにおいては負のゲート電
圧が印加された場合、印加されたゲート電圧,ドレイン
電圧による電界がドレイン接合部に集中し、ドレイン接
合付近の結晶欠陥を介してキャリアが移動してゲート電
圧,ドレイン電圧に依存した大きなリーク電流が流れる
という問題がある。
However, in the polycrystalline silicon thin film transistor having such a structure, the gate voltage is 0 V (Vg = 0.
V) has a large leak current and a reverse bias condition,
For example, when a negative gate voltage is applied to an n-channel transistor, an electric field due to the applied gate voltage and drain voltage concentrates on the drain junction, carriers move through crystal defects near the drain junction, and the gate voltage is increased. However, there is a problem that a large leak current flows depending on the drain voltage.

【0007】このような課題を解決するものとして、例
えば特開昭63−204769号には、単結晶シリコン
薄膜トランジスタで良く行われているLDD(lightly
doped drain )構造を多結晶シリコン薄膜トランジスタ
に採用することにより、ドレイン電界を緩和してリーク
電流を抑えることが開示されている。
In order to solve such a problem, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-204769 discloses an LDD (lightly light) which is often used in a single crystal silicon thin film transistor.
It is disclosed that the drain electric field is relaxed and the leak current is suppressed by adopting a doped drain) structure for a polycrystalline silicon thin film transistor.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】通常、LDD構造の多
結晶シリコン薄膜トランジスタは、例えば図5に示すよ
うにして製造される。
A polycrystalline silicon thin film transistor having an LDD structure is usually manufactured as shown in FIG. 5, for example.

【0009】即ち、図5(a)に示されるように、石英
基板(11)上に多結晶シリコン層(20)を形成し、島状にエ
ッチングした後、同図(b)に示されるように多結晶シ
リコン膜(21)上に絶縁膜(31)を形成する。
That is, as shown in FIG. 5 (a), a polycrystalline silicon layer (20) is formed on a quartz substrate (11) and etched into islands, and then, as shown in FIG. 5 (b). Then, an insulating film (31) is formed on the polycrystalline silicon film (21).

【0010】この後、同図(c)に示されるように絶縁
膜(31)上に、異方性ドライエッチングにより略垂直にエ
ッチングされた所定形状のゲート電極(45)を形成し、図
5(d)に示されるようにゲート電極(45)をマスクとし
て低濃度イオン注入を行い、低濃度ドープ領域(25a),(2
5b) を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 5C, a gate electrode 45 having a predetermined shape is formed on the insulating film 31 by anisotropic dry etching so that the gate electrode 45 has a predetermined shape. As shown in (d), low-concentration ion implantation is performed using the gate electrode (45) as a mask, and the low-concentration doped regions (25a), (2
5b) is formed.

【0011】この後、同図(e)に示されるようにゲー
ト電極(45)上にCVD法で酸化膜(101) を形成し、ゲー
ト電極(45)の側壁に酸化膜側壁(103) が残るように異方
性ドライエッチング法で酸化膜(101) をエッチングす
る。そして、同図(f)に示されるようにゲート電極(4
5)と上記酸化膜側壁(103) をマスクとして更に高濃度の
イオン注入を行うことによって低濃度ドープ領域(25a),
(25b) に隣接する高濃度ドープ領域(23a),(23b) を形成
し、LDD構造を形成するものである。
Thereafter, as shown in FIG. 3E, an oxide film (101) is formed on the gate electrode (45) by a CVD method, and an oxide film side wall (103) is formed on the side wall of the gate electrode (45). The oxide film (101) is etched by anisotropic dry etching so that it remains. Then, as shown in FIG.
5) and the side wall of the oxide film (103) as a mask to perform high-concentration ion implantation, and
Highly doped regions (23a) and (23b) adjacent to (25b) are formed to form an LDD structure.

【0012】また、上記引用特許ではゲート電極(45)を
マスクに低濃度イオン注入した後、ゲート電極(45)より
大きいレジストマスクを形成し高濃度イオン注入する方
法が示されている。
Further, the above-cited patent discloses a method of implanting low concentration ions with the gate electrode (45) as a mask, and then forming a resist mask larger than the gate electrode (45) and implanting high concentration ions.

【0013】しかし、LDD構造は、低濃度ドープ領域
(25a),(25b) のドーズ量と領域の幅によりオフ電流及び
オン電流が大きく依存するため、生産における精度が非
常に重要となってくる。
However, the LDD structure has a lightly doped region.
Since the off current and the on current greatly depend on the dose amount of (25a) and (25b) and the width of the region, accuracy in production becomes very important.

【0014】例えば、酸化膜側壁(103) を用いる方法で
は、面積の大きな液晶表示装置ではプロセス的に難しい
ことと制御できる側壁(103) 幅が狭いという問題があ
る。また、レジストをマスクにして行う場合にも、レジ
スト・パターンの精度に限界があり、大面積にわたり精
度良く製造することは困難である。この他にも、液晶表
示装置の画素用薄膜トランジスタの場合、液晶には劣化
防止のため交流的電圧を印加する必要から、薄膜トラン
ジスタのソースとドレインが例えばフレーム毎に反転す
るため、ゲート両側の低濃度不純物領域の不揃いはフリ
ッカ等の表示特性に影響を及ぼす。
For example, the method using the oxide film side wall (103) has a problem that a liquid crystal display device having a large area has a process difficulty and a controllable side wall (103) width is narrow. Even when the resist is used as a mask, the accuracy of the resist pattern is limited, and it is difficult to manufacture the resist pattern over a large area with high accuracy. In addition to this, in the case of a thin film transistor for a pixel of a liquid crystal display device, since an alternating voltage is required to be applied to the liquid crystal to prevent deterioration, the source and drain of the thin film transistor are inverted, for example, every frame. The unevenness of the impurity regions affects display characteristics such as flicker.

【0015】本発明は上述した課題に鑑み成されたもの
で、簡便な製法でかつゲート両側の低濃度ドープ領域の
長さの制御が容易な薄膜トランジスタの製造方法を提供
することを目的としたものである。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a thin film transistor in which the length of the lightly doped region on both sides of the gate can be easily controlled by a simple manufacturing method. Is.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の薄膜トランジス
タの製造方法は、基板上に多結晶シリコン膜および多結
晶シリコン膜上に絶縁膜を設ける工程と、絶縁膜上にゲ
ート電極膜を設ける工程と、ゲート電極膜上にゲート電
極をパターニングするためのパターニング用膜を設ける
工程と、ゲート電極膜を等方性エッチング法でパターニ
ング用膜のパターンよりも小さくなるようにオーバーエ
ッチングしてゲート電極とする工程と、島状多結晶シリ
コンに不純物を注入してソース領域、ドレイン領域を形
成する工程と、ソース領域およびドレイン領域に接続さ
れる金属配線膜を形成し加工する工程とを備えたことを
特徴とするものである。
A method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention comprises a step of forming a polycrystalline silicon film on a substrate and an insulating film on the polycrystalline silicon film, and a step of forming a gate electrode film on the insulating film. A step of providing a patterning film for patterning the gate electrode on the gate electrode film, and overetching the gate electrode film by an isotropic etching method so as to be smaller than the pattern of the patterning film to form a gate electrode And a step of implanting impurities into the island-shaped polycrystalline silicon to form a source region and a drain region, and a process of forming and processing a metal wiring film connected to the source region and the drain region. It is what

【0017】また、本発明は、特に不純物を注入してソ
ース領域、ドレイン領域を形成する工程が、パターニン
グ用膜をマスクとして不純物を注入する工程と、パター
ニング用膜を除去して不純物を注入する工程とから成る
ことを特徴としたものであり、また更に拡散係数の異な
る2種類の不純物を注入することを特徴としたものであ
る。
In the present invention, particularly, the step of implanting impurities to form the source region and the drain region includes the step of implanting impurities using the patterning film as a mask and the step of removing the patterning film and implanting impurities. The present invention is characterized by comprising the steps of: and further, injecting two kinds of impurities having different diffusion coefficients.

【0018】[0018]

【作用】従来、ゲート電極膜のエッチングは正確なゲー
ト長を確保する必要から異方性ドライエッチング法等が
用いられ、端面が略90度になるようにエッチングする
ことが一般的であった。
In the past, the anisotropic dry etching method or the like was used for the etching of the gate electrode film because it is necessary to secure an accurate gate length, and the etching is generally performed so that the end face becomes approximately 90 degrees.

【0019】ところが、本発明者によれば等方性エッチ
ング法でもオーバーエッチング量が大きくなりエッチン
グ端面は90度に近づくため、異方性ドライエッチング
法同様に正確なゲート長を確保することができることが
確認された。このような事実に基づき、本発明は成され
たものである。
However, according to the present inventor, even in the isotropic etching method, the over-etching amount becomes large and the etching end surface approaches 90 degrees, so that an accurate gate length can be secured as in the anisotropic dry etching method. Was confirmed. The present invention has been made based on these facts.

【0020】本発明は、特に等方性エッチング法を用い
ることにより、その特徴を利用するものであって、ゲー
ト電極膜のパターニング用膜のパターンよりもゲート電
極が小さくなることを利用したものである。そして、パ
ターニング用膜のパターンととゲート電極との差によっ
て、容易にLDD構造の薄膜トランジスタを製造するこ
とが可能となる。即ち、パターニング用膜とゲート電極
との差により低濃度ドープ領域長が決定される、あるい
は注入される不純物の拡散係数の相違による低濃度ドー
プ領域長が決定されるため、従来のようにマスクなどの
位置精度は全く要求されない。従って、低濃度ドープ領
域長の均一な薄膜トランジスタを製造することができ
る。
The present invention takes advantage of the characteristics of the isotropic etching method, in particular, the fact that the gate electrode is smaller than the pattern of the patterning film of the gate electrode film. is there. Then, due to the difference between the pattern of the patterning film and the gate electrode, it becomes possible to easily manufacture the thin film transistor having the LDD structure. That is, the length of the low-concentration doped region is determined by the difference between the patterning film and the gate electrode, or the length of the low-concentration doped region is determined by the difference in the diffusion coefficient of the implanted impurities. No positional accuracy is required. Therefore, it is possible to manufacture a thin film transistor having a lightly doped region with a uniform length.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の薄膜トランジスタの製造方法
の一実施例について、図面を参照して説明する。図1
は、本発明の一実施例における薄膜トランジスタ(1) の
概略断面図を示すものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Figure 1
FIG. 1 is a schematic sectional view of a thin film transistor (1) according to an embodiment of the present invention.

【0022】本実施例により製造される薄膜トランジス
タ(1) は、石英基板(11)上に島状の多結晶シリコン膜(2
1)が設置されており、更に絶縁膜(31)を介してゲート電
極(45)が設置されている。
The thin film transistor (1) manufactured according to the present embodiment has an island-shaped polycrystalline silicon film (2) formed on a quartz substrate (11).
1) is installed, and the gate electrode (45) is installed via the insulating film (31).

【0023】多結晶シリコン膜(21)のゲート電極(45)に
隣接する部分には、不純物がドープされて成るソース領
域(28a) 、ドレイン領域(28b) が形成されている。そし
て、これらソース領域(28a) 、ドレイン領域(28b) は、
ゲート電極(45)に近接する低濃度ドープ領域(25a),(25
b) と、低濃度ドープ領域(25a),(25b) に接する高濃度
ドープ領域(23a),(23b) とを備えている。そして、ソー
ス領域(28a) およびドレイン領域(28b) は、アルミ(A
l)から成る金属配線(71a),(71b) によって外部に配線
されている。次に、本実施例における薄膜トランジスタ
(1) の製造方法について、図2を参照して説明する。
In the portion of the polycrystalline silicon film (21) adjacent to the gate electrode (45), a source region (28a) and a drain region (28b) formed by doping impurities are formed. Then, these source region (28a) and drain region (28b) are
Lightly doped regions (25a), (25a) close to the gate electrode (45)
b) and heavily doped regions (23a), (23b) in contact with the lightly doped regions (25a), (25b). The source region (28a) and the drain region (28b) are made of aluminum (A
The metal wirings (71a) and (71b) made of (1) are wired outside. Next, the thin film transistor in this embodiment
The manufacturing method (1) will be described with reference to FIG.

【0024】まず、基板として石英基板(11)を用い、こ
の基板(11)上に減圧CVD法で100(%)シランガス
を用いて圧力1(torr)、成膜温度550℃で非晶
質シリコン(a−Si)膜を2000オングストローム
の膜厚で堆積し、600℃で固相成長を行い結晶粒径が
約2ミクロン程度の大粒径の多結晶シリコン膜(21)を得
た。多結晶シリコン膜(21)の結晶粒径としては、1〜5
ミクロン程度が好ましい特性が得られる。多結晶シリコ
ン膜(21)を得る方法としては種々の方法があるが、非晶
質シリコン(a−Si)膜を固相成長させる方法が特に
好ましい。中でも減圧CVD法により成膜される非晶質
シリコン(a−Si)膜を固相成長させるものが特に好
ましく、粒子径の大きな多結晶シリコン膜(21)を得るこ
とができる。そして、図1中(a)に示すように、この
多結晶シリコン膜(21)を島状にエッチングし、熱酸化に
より膜厚が500オングストロームの酸化シリコン(S
iO2 )膜から成るゲート絶縁膜(31)を形成した。次
に、図2中(b)に示すように、4000オングストロ
ームの膜厚のゲート電極膜(41)の形成を行う。
First, a quartz substrate (11) is used as a substrate, and 100 (%) silane gas is used on the substrate (11) by a low pressure CVD method at a pressure of 1 (torr) and a film forming temperature of 550 ° C. to form amorphous silicon. An (a-Si) film was deposited to a thickness of 2000 angstroms and solid phase growth was performed at 600 ° C. to obtain a polycrystalline silicon film (21) having a large grain size of about 2 μm. The crystal grain size of the polycrystalline silicon film (21) is 1 to 5
It is possible to obtain preferable characteristics of about micron. There are various methods for obtaining the polycrystalline silicon film (21), but the method of solid phase growing an amorphous silicon (a-Si) film is particularly preferable. Among them, a material obtained by solid phase growth of an amorphous silicon (a-Si) film formed by a low pressure CVD method is particularly preferable, and a polycrystalline silicon film (21) having a large particle diameter can be obtained. Then, as shown in FIG. 1A, the polycrystalline silicon film (21) is etched into an island shape and thermally oxidized to form a silicon oxide film (S) having a thickness of 500 Å.
A gate insulating film (31) made of an iO 2 ) film was formed. Next, as shown in FIG. 2B, a gate electrode film (41) having a film thickness of 4000 angstrom is formed.

【0025】そして、同図中(c)に示すように、ゲー
ト電極膜(41)をパターニングするためのパターニング用
膜として、例えば、ゲート電極膜(41)上に塗布されたレ
ジストをパターニングして所定形状のレジスト・パター
ン(51)を用い、等方性エッチング法で、かつ、レジスト
・パターン(51)端下部のゲート電極膜(41)を、例えば片
側1ミクロン、オーバーエッチングしてゲート電極(45)
を形成する。このようにしてレジスト・パターン(51)よ
りも小さいゲート電極(45)を得た。尚、ゲート電極(45)
の大きさは、エッチング時間あるいは混合ガス比等で容
易に制御することができる。
Then, as shown in (c) of the figure, as a patterning film for patterning the gate electrode film (41), for example, a resist applied on the gate electrode film (41) is patterned. Using the resist pattern (51) of a predetermined shape, the gate electrode film (41) under the end of the resist pattern (51) is isotropically etched, and the gate electrode 45)
To form. Thus, a gate electrode (45) smaller than the resist pattern (51) was obtained. Incidentally, the gate electrode (45)
The size of can be easily controlled by the etching time or the mixed gas ratio.

【0026】次に、同図中(d)に示すように、レジス
ト・パターン(51)をマスクとして、As+ イオンを5×
1015(atoms/2 )の濃度でイオン注入を行い、高濃度
ドープ領域(23a),(23b) を形成した。
Next, as shown in (d) of the figure, using the resist pattern (51) as a mask, As + 5x ion
Ions were implanted at a concentration of 10 15 (atoms / 2) to form heavily doped regions (23a) and (23b).

【0027】また、図中(e)に示すように、レジスト
・パターン(51)を除去し、ゲート電極(45)をマスクとし
てセルフアラインでAs+ イオンを1×1012(atoms/
2 )の濃度でイオン注入を行い、低濃度ドープ領域(25
a),(25b) を形成した。
Further, as shown in (e) in the figure, the resist pattern (51) is removed, and As + is self-aligned using the gate electrode (45) as a mask. 1 × 10 12 (atoms /
Ion implantation is performed at the concentration of 2) and the lightly doped region (25
Formed a) and (25b).

【0028】そして、成膜条件として、成膜温度830
℃、1時間の減圧CVD法により、高温酸化(HTO:
High Temperature Oxide)膜を成膜して層間絶縁層(61)
を形成した後、図中(f)に示すように層間絶縁層(61)
にコンタクトホール(63a),(63b) を形成する。尚、注入
イオンの活性化は、層間絶縁層(61)の製造工程で兼ねて
おり、同図中におけ高濃度ドープ領域(23a),(23b) 、低
濃度ドープ領域(25a),(25b) が得られる。
As film forming conditions, film forming temperature 830
High temperature oxidation (HTO:
High Temperature Oxide) film is formed to form interlayer insulation layer (61)
After forming the, as shown in (f) in the figure, the interlayer insulating layer (61)
Contact holes (63a) and (63b) are formed in the. The activation of the implanted ions is also performed in the manufacturing process of the interlayer insulating layer (61), and in the figure, high-concentration doped regions (23a), (23b), low-concentration doped regions (25a), (25b ) Is obtained.

【0029】そして、図2中(g)に示すように、コン
タクトホール(63a),(63b) を介してドープ領域(28a),(2
8b) に接続される金属配線(71a),(71b) を形成して薄膜
トランジスタを構成した。
Then, as shown in (g) of FIG. 2, the doped regions (28a), (2) are formed through the contact holes (63a), (63b).
Metal wirings (71a) and (71b) connected to 8b) were formed to form a thin film transistor.

【0030】図3は、縦軸にドレイン電流(ID )、横
軸にゲート電圧(VG )をとり、ソース・ドレイン間の
電圧VSDを10(V)とした時のnチャンネル薄膜トラ
ンジスタの特性を示すもので、図中曲線(a)は本実施
例によるnチャンネル薄膜トランジスタ、図中曲線
(b)はLDD構造ではない従来のnチャンネル薄膜ト
ランジスタの特性を示している。この図から、本実施例
のnチャンネル薄膜トランジスタによれば、ゲート電圧
(VG )が0(V)時のリーク電流、および逆バイアス
下でのリーク電流が非常に低減されていることがわか
る。
FIG. 3 shows the characteristics of the n-channel thin film transistor when the drain current (ID) is plotted on the vertical axis and the gate voltage (VG) is plotted on the horizontal axis, and the source-drain voltage VSD is 10 (V). The curve (a) in the figure shows the characteristic of the n-channel thin film transistor according to this embodiment, and the curve (b) in the figure shows the characteristic of the conventional n-channel thin film transistor having no LDD structure. From this figure, it is understood that according to the n-channel thin film transistor of this embodiment, the leak current when the gate voltage (VG) is 0 (V) and the leak current under the reverse bias are significantly reduced.

【0031】また、本実施例によれば、オーバーエッチ
ングによるゲート電極(45)とレジストパターン(51)との
大小関係を旨く利用するものであって、マスク等の位置
精度には全く起因することがなく、低濃度ドープ領域長
(d)を制御することができる。尚、低濃度ドープ領域
長(d)とは、図1に示すように、高濃度ドープ領域(2
3a),(23b) に重複しない低濃度ドープ領域(25a),(25b)
の長さを指すもので、低濃度ドープ領域(25a),(25b) の
長さとは異なる。
Further, according to this embodiment, the size relationship between the gate electrode (45) and the resist pattern (51) due to over-etching is used satisfactorily, and it is completely due to the positional accuracy of the mask and the like. And the length (d) of the lightly doped region can be controlled. The low-concentration doped region length (d) means a high-concentration doped region (2
Lightly doped regions (25a) and (25b) that do not overlap with 3a) and (23b)
Of the lightly doped regions (25a) and (25b).

【0032】そして、本実施例によれば、低濃度ドープ
領域長(d)はゲート電極膜(41)のオーバーエッチング
により、比較的自由に制御することができると共に、ゲ
ート絶縁膜(31)のみを介してイオン注入を行うため、拡
散係数の小さいAs+ イオン、BF2 + イオン等が利用
できる。このため、低濃度ドープ領域長(d)の制御は
一層容易である。
According to this embodiment, the length (d) of the lightly doped region can be controlled relatively freely by overetching the gate electrode film (41), and only the gate insulating film (31) is formed. As the ion implantation is performed via As, the diffusion coefficient As + is small . Ion, BF 2 + Ions, etc. can be used. Therefore, it is easier to control the length (d) of the lightly doped region.

【0033】上記した理由により、ゲート電極(45)両側
端に隣接する低濃度ドープ領域長(d)の対称性を大面
積にわたり確保することができるため、大面積にわたっ
て特性の均一さが要求されるアクティブマトリクス型液
晶表示装置には最適である。次に、本発明の他の実施例
について図4を参照し、上述した実施例と同一符号を用
いて説明する。図4中(a)〜(c)までは上述した実
施例と同様にして行い、ゲート電極(45)を所定形状にオ
ーバーエッチングする。
For the above reason, the symmetry of the length (d) of the lightly doped region adjacent to both ends of the gate electrode (45) can be ensured over a large area, so that the characteristics are required to be uniform over a large area. It is most suitable for an active matrix type liquid crystal display device. Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4A to 4C are performed in the same manner as in the above-described embodiment, and the gate electrode 45 is over-etched into a predetermined shape.

【0034】この後、本実施例は、高濃度不純物注入に
おける注入イオンと低濃度不純物注入における注入イオ
ンとして、注入イオンの拡散係数の異なる不純物を注入
するものである。即ち、レジスト・パターン(51)とゲー
ト電極(45)との大きさの相違、および拡散係数の異なる
注入イオンを用いることにより、良好なLDD構造を形
成することができる。
After that, in the present embodiment, impurities having different diffusion coefficients of the implanted ions are implanted as the implanted ions in the high concentration impurity implantation and the implantation ions in the low concentration impurity implantation. That is, it is possible to form a good LDD structure by using implanted ions having different sizes of the resist pattern (51) and the gate electrode (45) and different diffusion coefficients.

【0035】即ち、図2中(d)に示すように、レジス
ト・パターン(51)をマスクとしてAs+ イオンを注入し
て高濃度ドープ領域(23a),(23b) を形成する。そして、
レジスト・パターン(51)を剥離することなく、続いて図
2中(d)に示すようにP+ イオンを用いて低濃度ドー
プ領域(25a),(25b) を形成する。
That is, as shown in (d) of FIG.
As using the pattern (51) as a mask+ Implanting ions
To form heavily doped regions (23a) and (23b). And
Continue without removing the resist pattern (51).
P in 2 (d)+ Low concentration dose using ions
Form regions (25a) and (25b).

【0036】この後、上述した実施例と同様に、レジス
ト・パターン(51)を剥離し、成膜温度830℃、1時間
で高温酸化(HTO)膜を成膜して層間絶縁層(61)を形
成し、同図中(f)に示すように層間絶縁層(61)にコン
タクトホール(63a),(63b) を形成する。
Thereafter, the resist pattern (51) is peeled off, and a high temperature oxide (HTO) film is formed at a film forming temperature of 830 ° C. for 1 hour to form an interlayer insulating layer (61), as in the above-mentioned embodiment. And contact holes (63a) and (63b) are formed in the interlayer insulating layer (61) as shown in FIG.

【0037】この層間絶縁層(61)の成膜条件下で注入イ
オンは活性化されるが、それぞれの注入イオンは拡散係
数が相違するため、同図中に示すようにゲート電極(45)
下への食い込み長はAs+ イオンで0.4ミクロン、P
+ イオンで1.5ミクロンとなる。尚、Pチャネルトラ
ンジスタの場合は、高濃度ドープ領域(23a),(23b) を形
成するための注入イオンとしては、As+ イオンのかわ
りに、例えばBF2 + イオンが利用可能であり、また低
濃度ドープ領域(25a),(25b)を形成するための注入イオ
ンとしては、P+ イオンのかわりに、例えばB+ イオン
が利用可能である。
Under the film forming conditions of the interlayer insulating layer (61), injection
ON is activated, but each implanted ion has a diffusion coefficient.
Since the numbers are different, the gate electrode (45)
The bite length is As+ Ion 0.4 micron, P
+ Ions are 1.5 microns. In addition, P-channel tiger
In the case of a transistor, form the heavily doped regions (23a), (23b).
As ions to be implanted,+ Aeon's Kawa
For example, BF2 + Ions are available and low
Implanted ions for forming the heavily doped regions (25a), (25b)
As P+ Instead of ions, for example B+ ion
Is available.

【0038】そして、同図中(g)に示すように、コン
タクトホール(63a),(63b) を介してドープ領域(28a),(2
8b) に接続される金属配線(71a),(71b) を形成して薄膜
トランジスタを構成した。
Then, as shown by (g) in the figure, the doped regions (28a), (2) are formed through the contact holes (63a), (63b).
Metal wirings (71a) and (71b) connected to 8b) were formed to form a thin film transistor.

【0039】このように、本実施例の製造方法は、上述
した実施例に比べてイオン注入が連続して行えるため、
より効率的に製造することができる。また、マスクなど
を用いるのではなく、注入イオンの拡散係数の相違を利
用するために低濃度ドープ領域長(d)の対称性も維持
される。
As described above, according to the manufacturing method of this embodiment, the ion implantation can be performed continuously as compared with the above-mentioned embodiment,
It can be manufactured more efficiently. Further, the symmetry of the lightly doped region length (d) is maintained because the difference in diffusion coefficient of implanted ions is utilized instead of using a mask or the like.

【0040】以上詳述したように、本実施例によれば、
簡単な製造工程で、しかも高精度な位置合わせの必要が
なく、ゲート電極両側端に隣接する低濃度ドープ領域長
の対称性を大面積にわたり確保することができる。従っ
て、特にアクティブマトリクス型液晶表示装置の各表示
画素のスイッチング素子、あるいは駆動回路素子などの
大面積におよぶものに最適である。
As described in detail above, according to this embodiment,
It is possible to secure the symmetry of the length of the low-concentration doped region adjacent to both ends of the gate electrode over a large area by a simple manufacturing process without the need for highly accurate alignment. Therefore, it is particularly suitable for a large area such as a switching element of each display pixel of an active matrix type liquid crystal display device or a drive circuit element.

【0041】また、本発明によれば導電型の異なる薄膜
トランジスタ、即ち、pチャンネル薄膜トランジスタと
nチャンネル薄膜トランジスタとを同一基板上に形成す
ることも可能である。
According to the present invention, it is also possible to form thin film transistors having different conductivity types, that is, a p-channel thin film transistor and an n-channel thin film transistor on the same substrate.

【0042】まず、ゲート電極をパターニングするため
のパターニング用膜として、シリコン酸化膜等を用いて
ゲート電極をオーバーエッチングした後、レジスト・マ
スクを用いてnチャンネル部とpチャンネル部の所望の
箇所に拡散係数の異なる不純物をイオン注入し拡散させ
ることにより形成することができる。
First, as a patterning film for patterning the gate electrode, the gate electrode is over-etched using a silicon oxide film or the like, and then a resist mask is used to form desired portions of the n-channel portion and the p-channel portion. It can be formed by ion-implanting and diffusing impurities having different diffusion coefficients.

【0043】ゲート電極をパターニングするためのパタ
ーニング用膜としては、レジストが有用であることは勿
論であるが、パターン精度等を考慮するとシリコン酸化
膜であっても良いことはいうまでもない。
Of course, a resist is useful as a patterning film for patterning the gate electrode, but it goes without saying that a silicon oxide film may be used in consideration of pattern accuracy and the like.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、等
方性エッチングにより形成されるゲート電極パターニン
グ用のパターニング用膜とゲート電極の大小関係を旨く
利用し、これらの大小関係、あるいは注入イオンの拡散
係数の相違により低濃度ドープ領域長が決定されるた
め、ソース・ドレインの対称性に優れ、しかも大面積に
わたり均一なLDD構造の薄膜トランジスタを形成する
ことができる。
As described above, according to the present invention, the size relationship between the patterning film for patterning the gate electrode formed by isotropic etching and the gate electrode can be effectively used, and the size relationship between Since the length of the lightly doped region is determined by the difference in the diffusion coefficient of the implanted ions, it is possible to form a thin film transistor having an LDD structure that is excellent in the symmetry of the source / drain and is uniform over a large area.

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

【図1】図1は、本発明の一実施例の薄膜トランジスタ
の概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は、本発明の一実施例の薄膜トランジスタ
の製造方法を説明する製造プロセス図である。
FIG. 2 is a manufacturing process diagram illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.

【図3】図3は、縦軸にドレイン電流(ID )、横軸に
ゲート電圧(VG )をとり、一実施例の薄膜トランジス
タの電流−電圧特性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a current-voltage characteristic of a thin film transistor according to an embodiment, in which a vertical axis represents a drain current (ID) and a horizontal axis represents a gate voltage (VG).

【図4】図4は、本発明の他の実施例の薄膜トランジス
タの製造方法を説明する製造プロセス図である。
FIG. 4 is a manufacturing process diagram illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to another embodiment of the present invention.

【図5】図5は、従来の薄膜トランジスタの製造方法を
説明するための製造プロセス図である。
FIG. 5 is a manufacturing process diagram for explaining a conventional method of manufacturing a thin film transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) …薄膜トランジスタ (11)…石英基板 (21)…多結晶シリコン膜 (45)…ゲート電極 (51)…レジスト・パターン (1) ... thin film transistor (11) ... quartz substrate (21) ... polycrystalline silicon film (45) ... gate electrode (51) ... resist pattern

フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 8617−4M H01L 21/265 F Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location 8617-4M H01L 21/265 F

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に多結晶シリコン膜および該多結
晶シリコン膜上に絶縁膜を設ける工程と、 前記絶縁膜上にゲート電極膜を設ける工程と、 前記ゲート電極膜上に前記ゲート電極膜をパターニング
するためのパターニング用膜を設ける工程と、 前記ゲート電極膜を等方性エッチング法で前記パターニ
ング用膜のパターンよりも小さくなるようにオーバーエ
ッチングしてゲート電極とする工程と、 前記島状多結晶シリコンに不純物を注入してソース領
域、ドレイン領域を形成する工程と、 前記ソース領域および前記ドレイン領域に接続される金
属配線膜を形成し加工する工程とを備えたことを特徴と
する薄膜トランジスタの製造方法。
1. A step of providing a polycrystalline silicon film on a substrate and an insulating film on the polycrystalline silicon film, a step of providing a gate electrode film on the insulating film, and the gate electrode film on the gate electrode film. A step of providing a patterning film for patterning the gate electrode film, a step of overetching the gate electrode film by an isotropic etching method so as to be smaller than the pattern of the patterning film to form a gate electrode, and the island shape. A thin film transistor comprising: a step of implanting impurities into polycrystalline silicon to form a source region and a drain region; and a step of forming and processing a metal wiring film connected to the source region and the drain region. Manufacturing method.
【請求項2】 請求項1記載の不純物を注入してソース
領域、ドレイン領域を形成する工程が、前記パターニン
グ用膜をマスクとして不純物を注入する工程と、前記パ
ターニング用膜を除去して不純物を注入する工程とから
成ることを特徴とした薄膜トランジスタの製造方法。
2. The step of implanting an impurity according to claim 1 to form a source region and a drain region comprises implanting an impurity using the patterning film as a mask, and removing the patterning film to remove the impurity. And a step of injecting the thin film transistor.
【請求項3】 請求項1記載の不純物を注入してソース
領域、ドレイン領域を形成する工程が、拡散係数の異な
る2種類の不純物を注入することを特徴とした薄膜トラ
ンジスタの製造方法。
3. A method of manufacturing a thin film transistor, wherein the step of implanting an impurity according to claim 1 to form a source region and a drain region implants two kinds of impurities having different diffusion coefficients.
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