JPH0864825A - Method of fabrication of thin film transistor - Google Patents
Method of fabrication of thin film transistorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、アクティブマ
トリクス液晶ディスプレイ装置等の表示装置に用いられ
る薄膜トランジスタに係り、特に、オフ電流の低減と特
性ばらつきの抑圧及び信頼性の向上を図ることができる
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 thin film transistor used in a display device such as an active matrix liquid crystal display device, and in particular, can reduce off current, suppress characteristic variations, and improve reliability. The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の薄膜半導体装置として
は、ポリシリコンやアモルファスシリコンからなる薄膜
トランジスタが知られているが、特に、ポリシリコンか
らなる薄膜トランジスタは、アモルファスシリコンから
なる薄膜トランジスタに比して高い移動度と比較的高い
電流駆動能力を得ることができるので、例えば周辺駆動
回路一体型のアクティブマトリクスパネルのスイッチン
グ素子として好適である。ところが、ポリシリコン薄膜
トランジスタは、アモルファス薄膜トランジスタに比し
てリ−ク電流が大きいという問題があり、この欠点を解
決するための技術として、例えば、特開平58−105
574号公報に示されたように、薄膜トランジスタのチ
ャンネル層とドレイン・ソ−ス領域との間に、不純物濃
度の低い領域(以下、「低濃度不純物領域」という。)
を形成したLDD(Lightly DopedDrain)構造と称され
る薄膜トアランジスタが提案されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a thin film transistor made of polysilicon or amorphous silicon has been known as a thin film semiconductor device of this type. In particular, a thin film transistor made of polysilicon is higher than a thin film transistor made of amorphous silicon. Since it is possible to obtain mobility and a relatively high current drive capability, it is suitable as, for example, a switching element of an active matrix panel integrated with a peripheral drive circuit. However, the polysilicon thin film transistor has a problem that the leak current is larger than that of the amorphous thin film transistor. As a technique for solving this drawback, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 58-105.
As disclosed in Japanese Patent No. 574, a region having a low impurity concentration (hereinafter referred to as "low concentration impurity region") is provided between the channel layer of the thin film transistor and the drain / source region.
A thin film transistor called an LDD (Lightly Doped Drain) structure that has been formed has been proposed.
【0003】また、リ−ク電流を低減する技術として
は、例えば、「Extended Abstracts of the 22nd Confe
rence on Solid State Devices and Materials (p.101)
」に示されるように、ゲ−トとドレインの間にオフセ
ット領域と称される不純物がド−ピングされていない領
域を設けると共に、その上面を覆うように第2ゲ−ト電
極を設けた構造としたものが提案されている。As a technique for reducing the leak current, for example, "Extended Abstracts of the 22nd Confe"
rence on Solid State Devices and Materials (p.101)
, A structure in which an impurity region not doped with impurities is provided between the gate and the drain, and a second gate electrode is provided so as to cover the upper surface thereof. The one that has been proposed.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者に
おける低濃度不純物領域のチャンネル方向における長さ
は、薄膜トランジスタの特性を大きく左右するものであ
るが、この低濃度不純物領域は製造過程における2度の
フォトリソグラフィ−工程を経て決定されるようになっ
ているので、この2度のフォトリソグラフィ−工程にお
けるマスクアライメントの精度の良否によって低濃度不
純物領域の長さの精度も定まることとなり、比較的ばら
つきを生じやすいために、その結果、薄膜トランジスタ
の特性ばらつきが比較的大きいという問題がある。ま
た、後者にあっては、第1のゲ−ト電極と第2のゲ−ト
電極とが絶縁物を挾んで対向することとなるので、この
第1のゲ−ト電極と第2のゲ−ト電極との間で寄生容量
が形成されることとなり、この寄生容量に起因する動作
速度の低下、いわゆるフィ−ルドスル−による出力電圧
の低下などを招くという問題がある。However, the former length of the low-concentration impurity region in the channel direction largely influences the characteristics of the thin film transistor, and the low-concentration impurity region is formed twice in the manufacturing process. Since it is decided through the lithography process, the accuracy of the length of the low-concentration impurity region is also determined depending on the accuracy of the mask alignment in these two photolithography processes, which causes a relative variation. As a result, there is a problem that the characteristic variation of the thin film transistor is relatively large as a result. In the latter case, the first gate electrode and the second gate electrode are opposed to each other with the insulator interposed therebetween, so that the first gate electrode and the second gate electrode are opposed to each other. -There is a problem that a parasitic capacitance is formed between the gate electrode and the gate electrode, which causes a decrease in operating speed due to the parasitic capacitance and a decrease in output voltage due to a so-called field through.
【0005】このため、本出願人は、上述の2つの従来
例における問題を解決する構造を有する薄膜トランジス
タを発明し、既に出願を行った(特願平5−69191
号)。更に、前記特願平5−69191号の薄膜トラン
ジスタにおいて、チャネルとなる半導体層に凹凸がある
ため段差部での絶縁耐圧低下を誘発し、またレーザー光
線で活性poly−Si領域を結晶化させる場合に半導体層
の下地の熱伝導率が局所的に異なるため、均一な結晶成
長を妨げTFT特性のばらつきを生じさせるという問題
を解消するため、図7に示された構造を有する薄膜トラ
ンジスタを発明し、既に出願を行った(特願平5−25
3668)。Therefore, the present applicant invented a thin film transistor having a structure that solves the problems in the above-mentioned two conventional examples, and has already filed an application (Japanese Patent Application No. 5-69191).
issue). Further, in the thin film transistor of the above-mentioned Japanese Patent Application No. 5-69191, since the semiconductor layer serving as a channel has irregularities, a decrease in withstand voltage is induced at the step portion, and a semiconductor is used when the active poly-Si region is crystallized by a laser beam. In order to solve the problem that the thermal conductivity of the underlayer of the layer is locally different, which prevents uniform crystal growth and causes variations in TFT characteristics, a thin film transistor having the structure shown in FIG. (Japanese Patent Application 5-25
3668).
【0006】すなわち、図7を参照しつつこの薄膜トラ
ンジスタについて説明すれば、この薄膜トランジスタ
は、ガラス等の絶縁部材からなる絶縁基板1上に、チャ
ンネル領域としてのpoly−Si領域2、ソ−ス・ドレイ
ン領域3a,3bが形成されており、これらpoly−Si
領域2及びソ−ス・ドレイン領域3a,3bは、第1の
ゲ−ト絶縁膜4に覆われている。そして、第1のゲ−ト
絶縁膜4の上には、断面形状が略台形形状を有する第2
のゲ−ト電極5a,5bが水平方向(図7において紙面
左右方向)において、適宜な間隔を隔てて設けられてい
る。更に、第2のゲ−ト電極5a,5b及び第1のゲ−
ト絶縁膜4を覆うように第2のゲ−ト絶縁膜6が形成さ
れている。そして、第2のゲ−ト電極5a,5bの間に
形成された凹部において、第1のゲ−ト電極7が第2の
ゲ−ト絶縁膜6上に形成されている。第2のゲ−ト絶縁
膜6、第1のゲ−ト電極7の上は層間絶縁膜8で被覆さ
れ、層間絶縁膜8にはコンタクト孔が穿孔されてソ−ス
・ドレイン領域3a,3bに接続される電極層10a,
10bが形成されている。層間絶縁膜8及び電極層10
a,10b上には、保護層としてパシベ−ション層9が
積層されている。That is, the thin-film transistor will be described with reference to FIG. 7. This thin-film transistor comprises a poly-Si region 2 as a channel region, a source / drain, on an insulating substrate 1 made of an insulating member such as glass. Regions 3a and 3b are formed, and these poly-Si
The region 2 and the source / drain regions 3a and 3b are covered with the first gate insulating film 4. A second trapezoidal cross section is formed on the first gate insulating film 4.
The gate electrodes 5a and 5b are provided at appropriate intervals in the horizontal direction (left-right direction on the paper surface in FIG. 7). Further, the second gate electrodes 5a, 5b and the first gate are formed.
A second gate insulating film 6 is formed so as to cover the gate insulating film 4. The first gate electrode 7 is formed on the second gate insulating film 6 in the recess formed between the second gate electrodes 5a and 5b. The second gate insulating film 6 and the first gate electrode 7 are covered with an interlayer insulating film 8, and contact holes are bored in the interlayer insulating film 8 to form source / drain regions 3a and 3b. Electrode layer 10a connected to
10b is formed. Interlayer insulating film 8 and electrode layer 10
A passivation layer 9 is laminated on a and 10b as a protective layer.
【0007】かかる構造により、チャンネル領域として
のpoly−Si領域2に段差を生ずることのないように、
しかもチャネル領域の上方に第1のゲート電極7及び第
2のゲート電極5a,5bが略並設されているので、チ
ャンネル領域の一部に局部的絶縁耐力が低下するような
部分がなくなるので、信頼性の向上が図れる。また、チ
ャンネル領域の段差がなくなることにより、その下地の
熱伝導率が異なるということがなくなるので、アニ−ル
による結晶化の際に結晶成長が均一となり、特性のばら
つきの少ない薄膜トランジスタを得ることができるもの
である。With this structure, no step is formed in the poly-Si region 2 as the channel region,
Moreover, since the first gate electrode 7 and the second gate electrodes 5a and 5b are arranged substantially above the channel region, there is no portion in the channel region where the local dielectric strength is lowered, The reliability can be improved. Further, since the step difference in the channel region is eliminated, the thermal conductivity of the underlying layer does not differ, so that the crystal growth becomes uniform during crystallization by annealing and a thin film transistor with less variation in characteristics can be obtained. It is possible.
【0008】しかしながら、上述の薄膜トランジスタに
あっては、第1のゲ−ト電極7と第2のゲート電極5
a,5bとの間に存在する第2のゲ−ト絶縁膜6は、薄
膜トランジスタの構造上その膜厚を薄くする必要がある
ため、この部分にピンホ−ル等が生じて第1のゲ−ト電
極と第2のゲ−ト電極の電極間に絶縁破壊が起こりやす
くなり、そのため、信頼性が低下するという新たな問題
を見出すに至った。However, in the above-mentioned thin film transistor, the first gate electrode 7 and the second gate electrode 5 are used.
Since the second gate insulating film 6 existing between a and 5b needs to be thin due to the structure of the thin film transistor, a pinhole or the like is generated in this portion and the first gate insulating film 6 is formed. Dielectric breakdown is likely to occur between the gate electrode and the second gate electrode, which has led to the discovery of a new problem of reduced reliability.
【0009】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、チャンネルとなる半導体の劣化を招くことがない構
造をとるとともに、信頼性が高く、しかも、オフ電流が
小さく且つ寄生容量の少ない薄膜トランジスタの製造方
法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a structure that does not cause deterioration of a semiconductor that serves as a channel, has high reliability, and has a small off-current and a small parasitic capacitance. It is intended to provide a manufacturing method.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解消するた
め請求項1の発明は、基板上に活性層シリコン膜を形成
する工程と、この活性層シリコン膜を被覆するゲ−ト絶
縁膜を形成する工程と、このゲ−ト絶縁膜上に互いに隣
接した主ゲ−ト電極と補助ゲ−ト電極とを形成する工程
と、前記活性層シリコン膜の前記主ゲ−ト電極と前記補
助ゲ−ト電極とに対応する領域以外の領域に不純物を導
入してソ−ス及びドレイン領域を形成する工程と、を有
する薄膜トランジスタの製造方法において、前記ゲ−ト
絶縁膜を形成する工程の後に、前記ゲ−ト絶縁膜上に前
記補助ゲ−ト電極を形成する工程と、この補助ゲ−ト電
極表面を酸化する工程と、この酸化する工程の後にこの
補助ゲ−ト電極に隣接して前記ゲ−ト電極を形成する工
程と、を具備することを特徴としている。In order to solve the above problems, the invention of claim 1 includes a step of forming an active layer silicon film on a substrate and a gate insulating film covering the active layer silicon film. A step of forming, a step of forming a main gate electrode and an auxiliary gate electrode adjacent to each other on the gate insulating film, a step of forming the main gate electrode and the auxiliary gate of the active layer silicon film. A step of introducing an impurity into a region other than the region corresponding to the gate electrode to form a source and drain region, and a step of forming the gate insulating film, after the step of forming the gate insulating film, Forming the auxiliary gate electrode on the gate insulating film, oxidizing the surface of the auxiliary gate electrode, and adjoining the auxiliary gate electrode after the oxidizing step. And a step of forming a gate electrode. It is characterized by a door.
【0011】請求項2の発明は、基板上に活性層シリコ
ン膜を形成する工程と、この活性層シリコン膜を被覆す
るゲ−ト絶縁膜を形成する工程と、このゲ−ト絶縁膜上
に互いに隣接した主ゲ−ト電極と補助ゲ−ト電極とを形
成する工程と、前記活性層シリコン膜の前記主ゲ−ト電
極と前記補助ゲ−ト電極に対応する領域以外の領域に不
純物を導入してソ−ス及びドレイン領域を形成する工程
と、を有する薄膜トランジスタの製造方法において、前
記ゲ−ト絶縁膜を形成する工程の後に、前記ゲ−ト絶縁
膜上に前記主ゲ−ト電極を形成する工程と、この主ゲ−
ト電極表面を酸化する工程と、この酸化する工程の後に
この主ゲ−ト電極に隣接して前記補助ゲ−ト電極を形成
する工程と、を具備することを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, a step of forming an active layer silicon film on a substrate, a step of forming a gate insulating film covering the active layer silicon film, and a step of forming a gate insulating film on the gate insulating film. A step of forming a main gate electrode and an auxiliary gate electrode adjacent to each other, and impurities are added to a region of the active layer silicon film other than a region corresponding to the main gate electrode and the auxiliary gate electrode. In the method of manufacturing a thin film transistor, the method comprises the steps of forming a source and a drain region by introducing the source and gate regions, and after forming the gate insulating film, the main gate electrode is formed on the gate insulating film. And the main gate
And a step of forming the auxiliary gate electrode adjacent to the main gate electrode after the step of oxidizing the gate electrode surface.
【0012】請求項3の発明は、請求項1乃至請求項2
の薄膜トランジスタの製造方法において、前記補助ゲ−
ト電極が前記主ゲ−ト電極のそれぞれ両側に隣接して形
成されることを特徴としている。The invention of claim 3 is the invention of claim 1 or claim 2.
In the method of manufacturing a thin film transistor, said auxiliary gate
A gate electrode is formed adjacent to both sides of the main gate electrode.
【0013】[0013]
【作用】主ゲ−ト電極と補助ゲ−ト電極の間に、主ゲー
ト電極若しくは補助ゲート電極の表面に形成される酸化
膜を介在することによって、主ゲ−ト電極と補助ゲ−ト
電極間の絶縁耐圧が向上し、信頼性の高い薄膜トランジ
スタとすることができる。The main gate electrode and the auxiliary gate electrode are formed by interposing an oxide film formed on the surface of the main gate electrode or the auxiliary gate electrode between the main gate electrode and the auxiliary gate electrode. The withstand voltage between them is improved, and a highly reliable thin film transistor can be obtained.
【0014】[0014]
【実施例】以下、図1乃至図4を参照しつつ、本発明方
法により作製された薄膜トランジスタについて説明す
る。ここで、図1は本発明方法により作製された薄膜ト
ランジスタの一実施例における縦断面図(図2のA−A
線断面図)、図2は図1の薄膜トランジスタの平面図、
図3及び図4は本発明による薄膜トランジスタの製造プ
ロセスを説明するための主要工程における縦断面図であ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A thin film transistor manufactured by the method of the present invention will be described below with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of one example of a thin film transistor manufactured by the method of the present invention (AA in FIG. 2).
2 is a plan view of the thin film transistor of FIG. 1,
3 and 4 are vertical sectional views in the main steps for explaining the manufacturing process of the thin film transistor according to the present invention.
【0015】本発明方法により作製される図1に示した
薄膜トランジスタは、図7に示した薄膜トランジスタと
同様に、ガラス等の絶縁部材からなる絶縁基板1上に、
チャンネル領域としてのpoly−Si領域2、ソ−ス・ド
レイン領域3a,3b、これらpoly−Si領域2及びソ
−ス・ドレイン領域3a,3bを覆う第1のゲ−ト絶縁
膜4を順次積層している。そして、第1のゲ−ト絶縁膜
4の上には、断面形状が略台形形状を有する補助ゲート
電極としての第2のゲ−ト電極5a,5bが水平方向
(図1において紙面左右方向)において、適宜な間隔を
隔てて設けられている。The thin film transistor shown in FIG. 1 manufactured by the method of the present invention is similar to the thin film transistor shown in FIG. 7 on the insulating substrate 1 made of an insulating member such as glass.
A poly-Si region 2 serving as a channel region, source / drain regions 3a and 3b, and a first gate insulating film 4 covering the poly-Si region 2 and the source / drain regions 3a and 3b are sequentially laminated. are doing. Then, on the first gate insulating film 4, second gate electrodes 5a and 5b as auxiliary gate electrodes having a substantially trapezoidal cross section are arranged in the horizontal direction (the horizontal direction in the drawing of FIG. 1). In the above, it is provided with an appropriate interval.
【0016】この薄膜トランジスタの特徴的な構成は、
第2のゲ−ト電極5a,5bの上面側に酸化膜5′を形
成することである。第2のゲ−ト電極5a,5bの酸化
膜20及び第1のゲ−ト絶縁膜4を覆うように第2のゲ
−ト絶縁膜6が形成されている。そして、第2のゲ−ト
電極5a,5bの間に形成された凹部において、主ゲー
ト電極としての第1のゲ−ト電極7が第2のゲ−ト絶縁
膜6上に形成されている。前記酸化膜5′を形成するこ
とにより、第2のゲ−ト電極5a,5bと第1のゲ−ト
電極7との電極間には、酸化膜5′及び第2のゲ−ト絶
縁膜6が存在することになり、絶縁耐圧の高い酸化膜
5′の存在により前記電極間における絶縁破壊を確実に
防止することができる。The characteristic structure of this thin film transistor is as follows.
That is, an oxide film 5'is formed on the upper surfaces of the second gate electrodes 5a and 5b. A second gate insulating film 6 is formed so as to cover the oxide film 20 of the second gate electrodes 5a and 5b and the first gate insulating film 4. Then, in the recess formed between the second gate electrodes 5a and 5b, the first gate electrode 7 as the main gate electrode is formed on the second gate insulating film 6. . By forming the oxide film 5 ', an oxide film 5'and a second gate insulating film are provided between the second gate electrodes 5a and 5b and the first gate electrode 7. 6 exists, the dielectric breakdown between the electrodes can be surely prevented by the presence of the oxide film 5'having a high withstand voltage.
【0017】また、第2のゲ−ト絶縁膜6、第1のゲ−
ト電極7の上は層間絶縁膜8で被覆され、層間絶縁膜8
にはコンタクト孔が穿孔されてソ−ス・ドレイン領域3
a,3bに接続される電極層10a,10bが形成され
ている。層間絶縁膜8及び電極層10a,10b上に
は、保護層としてパシベ−ション層9が積層されてい
る。The second gate insulating film 6 and the first gate insulating film 6 are also provided.
The upper surface of the electrode 7 is covered with an interlayer insulating film 8 and
A contact hole is drilled in the source / drain region 3
Electrode layers 10a and 10b connected to a and 3b are formed. A passivation layer 9 is stacked as a protective layer on the interlayer insulating film 8 and the electrode layers 10a and 10b.
【0018】上記薄膜トランジスタは、例えば、アクテ
ィブマトリクス型の液晶ディスプレイ装置における液晶
素子の駆動用スイッチング素子として用いられるような
場合を想定したもので、図2はその場合の画素部分の主
たる配置構成を示しているものである。同図において、
ソ−ス・ドレイン領域3bからは、第2のゲ−ト電極に
同じ金属パターンにより形成される第2の電極本体部5
cと対向するように蓄積容量電極部11が延設されてお
り、第2のゲ−ト電極本体部5cとの間において、蓄積
容量12が形成されるようになっている。The thin film transistor is assumed to be used as, for example, a switching element for driving a liquid crystal element in an active matrix type liquid crystal display device, and FIG. 2 shows a main arrangement configuration of a pixel portion in that case. It is what In the figure,
From the source / drain region 3b, a second electrode body 5 is formed on the second gate electrode with the same metal pattern.
A storage capacitor electrode portion 11 is extended so as to face c, and a storage capacitor 12 is formed between the storage capacitor electrode portion 11 and the second gate electrode main body portion 5c.
【0019】次に、図3及び図4を参照しつつ、上記薄
膜トランジスタの製造プロセスについて説明する。先
ず、絶縁基板1上にアモルファスシリコンを、例えば、
LPCVD法により約100nmの膜厚に堆積し、これ
を炉中に晒すことによりあるいはレ−ザ−光線を照射す
ることにより結晶化アニ−ルを施し、パターニングする
ことにより島状半導体層であるpoly−Si領域2を得
る。続いて、このpoly−Si領域2上に、例えば、酸化
シリコンをECR−CVD法により約50nm程度の膜
厚で堆積することによって第1のゲ−ト絶縁膜4を形成
する(図3(a))。Next, the manufacturing process of the thin film transistor will be described with reference to FIGS. First, for example, amorphous silicon is provided on the insulating substrate 1.
The film is deposited to a film thickness of about 100 nm by the LPCVD method, and is exposed to a furnace or is irradiated with a laser beam to perform crystallization anneal, and is patterned to form an island-shaped semiconductor layer poly. -Si region 2 is obtained. Then, a first gate insulating film 4 is formed on the poly-Si region 2 by depositing, for example, silicon oxide in a film thickness of about 50 nm by the ECR-CVD method (FIG. 3A). )).
【0020】続いて、Taをスパッタ法により約500
nm程度の膜厚に着膜し、着膜後にフォトリソグラフィ
−法によりパタ−ニングすることにより第2のゲ−ト電
極5a,5bを形成する。尚、図3には示されていない
が、本発明方法により作製される薄膜トランジスタを液
晶ディスプレイ装置に適用する場合には、この際、第2
のゲ−ト電極本体部5c(図2参照)も同時に形成され
ることとなる。次に、第2のゲ−ト電極5a,5bの表
面を陽極酸化して酸化膜5′を形成する(図3
(b))。Subsequently, Ta is sputtered to about 500
The second gate electrodes 5a and 5b are formed by depositing a film having a thickness of about nm and patterning by photolithography after the deposition. Although not shown in FIG. 3, when the thin film transistor manufactured by the method of the present invention is applied to a liquid crystal display device, the second
The gate electrode body 5c (see FIG. 2) is also formed at the same time. Next, the surfaces of the second gate electrodes 5a and 5b are anodized to form an oxide film 5 '(FIG. 3).
(B)).
【0021】更に、例えば、酸化シリコンをLPCVD
法あるいはプラズマCVD法により約50nm程度の膜
厚で着膜して第2のゲ−ト絶縁膜6を形成する(図3
(c))。続いて、ポリシリコンを約300nm程度の
膜厚で着膜した後にフォトリソグラフィー法によりパタ
ーニングして電極層13を形成した後に、レジスト14
を全面にコートする(図3(d))。続いて、この表面
が平坦化しているレジスト14をエッチバックしていく
ことにより、第2のゲート電極5a,5bの端部位置が
電極端部となるように前記電極層13を平坦化して第1
のゲ−ト電極7を得る(図4(a))。この平坦化によ
り第1のゲ−ト電極7の上面の位置と、第2のゲ−ト電
極5a,5bの上面の位置とは略同じ位置となる。Further, for example, LPCVD of silicon oxide is performed.
Method or plasma CVD method to form a second gate insulating film 6 with a film thickness of about 50 nm (FIG. 3).
(C)). Subsequently, polysilicon is deposited to a film thickness of about 300 nm and then patterned by photolithography to form an electrode layer 13, and then a resist 14 is formed.
Is coated on the entire surface (FIG. 3 (d)). Subsequently, by etching back the resist 14 whose surface is flattened, the electrode layer 13 is flattened so that the end portions of the second gate electrodes 5a and 5b become the electrode end portions. 1
A gate electrode 7 is obtained (FIG. 4 (a)). By this flattening, the position of the upper surface of the first gate electrode 7 and the position of the upper surfaces of the second gate electrodes 5a and 5b become substantially the same position.
【0022】そして、上方よりP(nチャンネル型薄膜
トランジスタとする場合)等の不純物イオンを全面に注
入し、ソ−ス・ドレイン領域3a,3bを形成する(図
4(b))。この際、第1のゲ−ト電極7及び第2のゲ
−ト電極5a,5bの直下に位置するpoly−Si領域2
には、第1のゲ−ト電極7及び第2のゲ−ト電極5a,
5bがマスクとなるためにイオンが注入されることはな
く、この部分の長さ(図3及び図4において紙面左右方
向)は、第1のゲ−ト電極7及び第2のゲ−ト電極5
a,5bに対して自己整合的に設定されることとなる。Impurity ions such as P (in the case of an n-channel thin film transistor) are implanted into the entire surface from above to form the source / drain regions 3a and 3b (FIG. 4 (b)). At this time, the poly-Si region 2 located immediately below the first gate electrode 7 and the second gate electrodes 5a and 5b.
Includes a first gate electrode 7 and a second gate electrode 5a,
Since 5b serves as a mask, ions are not implanted, and the length of this portion (left and right in the plane of FIGS. 3 and 4) is determined by the first gate electrode 7 and the second gate electrode. 5
It is set in a self-aligned manner with respect to a and 5b.
【0023】次に、例えば酸化シリコンをプラズマCV
D法により約1μm程度の膜厚で着膜して層間絶縁膜8
を形成し(図4(c))、その後、コンタクト孔の形
成、スパッタ法によるA1−Cuの着膜及びパタ−ニン
グを順に施すことによって、電極層10a,10bを形
成する。最後に、酸化シリコンを着膜してパシベ−ショ
ン層9を得ることによって、本実施例の薄膜トランジス
タが完成することとなる(図1参照)。Next, for example, silicon oxide is used for plasma CV.
The interlayer insulating film 8 is formed by the D method with a film thickness of about 1 μm.
Is formed (FIG. 4C), and thereafter, contact holes are formed, an A1-Cu film is formed by sputtering, and patterning is performed in order to form electrode layers 10a and 10b. Finally, by depositing silicon oxide to obtain the passivation layer 9, the thin film transistor of this embodiment is completed (see FIG. 1).
【0024】上述の構成において、第2のゲ−ト電極5
a,5bには、第1のゲ−ト電極7に印加される電圧と
略同程度の電圧を常時印加するようにする。これによ
り、poly−Si領域2の第2のゲ−ト電極5a,5bの
直下に位置する部位は、低抵抗領域となるので、薄膜ト
ランジスタのオフ状態において、電界が集中するドレイ
ン端部は、この低抵抗領域により電界の集中が緩和さ
れ、不純物注入に起因する結晶欠陥が少なくなり、オフ
電流が十分に低減されることとなる。そのため、従来例
で述べた構造の薄膜トランジスタに比してチャンネル長
を短く設定できることとなる。また、第1のゲ−ト電極
7と第2のゲ−ト電極5a,5bの間には膜厚が薄くて
も比較的絶縁耐圧の高い酸化膜5′が存在することによ
り、電極間の耐圧を向上させて絶縁破壊を防止し、薄膜
トランジスタの信頼性の向上を図ることができる。In the above structure, the second gate electrode 5
A voltage approximately the same as the voltage applied to the first gate electrode 7 is constantly applied to a and 5b. As a result, the portion of the poly-Si region 2 immediately below the second gate electrodes 5a and 5b becomes a low resistance region, so that the drain end where the electric field is concentrated in the off state of the thin film transistor is The electric field concentration is alleviated by the low resistance region, crystal defects due to impurity implantation are reduced, and the off current is sufficiently reduced. Therefore, the channel length can be set shorter than that of the thin film transistor having the structure described in the conventional example. Further, an oxide film 5'having a relatively high withstand voltage even if the film thickness is thin is present between the first gate electrode 7 and the second gate electrodes 5a and 5b, so that there is a gap between the electrodes. The breakdown voltage can be improved to prevent dielectric breakdown, and the reliability of the thin film transistor can be improved.
【0025】また、図1の構造の薄膜トランジスタによ
れば、第1のゲ−ト電極7と第2のゲ−ト電極5a,5
bの間には、互いの側壁部分で対向する部分が生じるこ
とにより寄生容量が生ずるが、その大きさは、構造に起
因して従来の寄生容量に比して小さく、しかも、第1の
ゲ−ト電極7の横幅(図1において紙面左右方向)を小
さくする(必然的にチャンネル長が短くなる)ことで、
この第1及び第2のゲ−ト電極7,5a,5b間に生ず
る寄生容量を小さくすることが可能であり、ゲ−トライ
ンにおける信号の遅延が低減されることとなる。Further, according to the thin film transistor having the structure of FIG. 1, the first gate electrode 7 and the second gate electrodes 5a, 5 are formed.
A parasitic capacitance is generated between portions b between the side walls of the first and second sidewalls, but the size thereof is smaller than that of the conventional parasitic capacitance due to the structure, and the first gate is used. -By reducing the lateral width of the electrode 7 (left and right in the plane of FIG. 1) (inevitably the channel length is shortened),
The parasitic capacitance generated between the first and second gate electrodes 7, 5a and 5b can be reduced, and the signal delay in the gate line can be reduced.
【0026】上記した実施例においては、補助ゲート電
極である第2のゲート電極5a,5bの表面を酸化して
第1のゲート電極7と第2のゲート電極5a,5b間に
酸化膜5′を形成したが、主ゲート電極である第1のゲ
ート電極7の表面を酸化することにより、図5に示すよ
うに、両電極間に酸化膜7′を介在させる構造としても
よい。この場合、第1のゲート電極7と第2のゲート電
極5a,5bの作製順が反対になる。In the embodiment described above, the surface of the second gate electrodes 5a and 5b, which are the auxiliary gate electrodes, is oxidized to oxidize the oxide film 5'between the first gate electrode 7 and the second gate electrodes 5a and 5b. However, by oxidizing the surface of the first gate electrode 7, which is the main gate electrode, an oxide film 7'may be interposed between both electrodes as shown in FIG. In this case, the manufacturing order of the first gate electrode 7 and the second gate electrodes 5a and 5b is opposite.
【0027】すなわち、図6に示すように、絶縁基板1
上にpoly−Si領域2及び第1のゲ−ト絶縁膜4を形成
した後、Taの着膜及びパターニングを行なって主ゲー
ト電極となる第1のゲート電極7を形成し、この第1の
ゲート電極7の表面を陽極酸化して酸化膜7′を形成
し、更に、第2のゲート絶縁膜6を形成する(図6
(a))。続いて、ポリシリコンを約300nm程度の
膜厚で着膜した後にフォトリソグラフィー法によりパタ
ーニングして電極層13を形成し、更にレジスト14を
全面にコートし(図6(b))、この表面が平坦化して
いるレジスト14をエッチバックしていくことにより、
第1のゲート電極7の端部位置が電極端部となるように
前記電極層13を平坦化して第2のゲ−ト電極5a,5
bを得る(図6(c))。この平坦化により第1のゲ−
ト電極7の上面の位置と、第2のゲ−ト電極5a,5b
の上面の位置とは略同じ位置となる。その後、図3及び
図4に示したプロセスと同様に、イオン注入工程を経て
薄膜トランジスタを作製する。この実施例によれば、図
1に示した実施例と同様に、第1のゲ−ト電極7と第2
のゲ−ト電極5a,5bの間には膜厚が薄くても比較的
絶縁耐圧の高い酸化膜7′が存在することにより、電極
間の耐圧を向上させて絶縁破壊の発生を防止し、薄膜ト
ランジスタの信頼性の向上を図ることができる。That is, as shown in FIG. 6, the insulating substrate 1
After forming the poly-Si region 2 and the first gate insulating film 4 thereon, a Ta film is deposited and patterned to form a first gate electrode 7 serving as a main gate electrode. The surface of the gate electrode 7 is anodized to form an oxide film 7'and further a second gate insulating film 6 (FIG. 6).
(A)). Then, polysilicon is deposited to a film thickness of about 300 nm and then patterned by photolithography to form an electrode layer 13, and a resist 14 is coated on the entire surface (FIG. 6B). By etching back the flattened resist 14,
The second gate electrodes 5a, 5 are formed by flattening the electrode layer 13 so that the end portion of the first gate electrode 7 is located at the end portion of the electrode.
b is obtained (FIG. 6 (c)). By this flattening, the first gate
Position of the upper surface of the gate electrode 7 and the second gate electrodes 5a, 5b
The position is substantially the same as the position of the upper surface of. Then, similarly to the process shown in FIGS. 3 and 4, an ion implantation process is performed to manufacture a thin film transistor. According to this embodiment, similar to the embodiment shown in FIG. 1, the first gate electrode 7 and the second gate electrode 7
Since the oxide film 7'having a relatively high withstand voltage even if the film thickness is thin is present between the gate electrodes 5a and 5b, the withstand voltage between the electrodes is improved and the occurrence of dielectric breakdown is prevented. The reliability of the thin film transistor can be improved.
【0028】また、上記各実施例においては、主ゲート
電極としての第1のゲート電極7の両側に補助ゲート電
極として第2のゲート電極5を配置するように構成した
が、第2のゲート電極5が片側に配置される構造であっ
てもよい。In each of the above embodiments, the second gate electrode 5 is arranged as the auxiliary gate electrode on both sides of the first gate electrode 7 as the main gate electrode. The structure in which 5 is arranged on one side may be adopted.
【0029】[0029]
【発明の効果】本発明によれば、チャンネル領域に段差
を生ずることのないように、しかもチャンネル領域の上
方に主ゲート電極及び補助ゲ−ト電極が略並設される構
造の薄膜トランジスタを作製する場合において、主ゲー
ト電極若しくは補助ゲ−ト電極上面を酸化することによ
り、主ゲ−ト電極と補助ゲ−ト電極の間に酸化膜を介在
することができ、主ゲ−ト電極と補助ゲ−ト電極間の絶
縁耐圧の向上を図り、信頼性の高い薄膜トランジスタを
得ることができる。According to the present invention, a thin film transistor having a structure in which a main gate electrode and an auxiliary gate electrode are arranged substantially above the channel region so that no step is formed in the channel region is manufactured. In some cases, an oxide film can be interposed between the main gate electrode and the auxiliary gate electrode by oxidizing the upper surface of the main gate electrode or the auxiliary gate electrode. -The withstand voltage between the gate electrodes can be improved and a highly reliable thin film transistor can be obtained.
【図1】 本発明方法により作製された薄膜トランジス
タの縦断面説明図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional explanatory view of a thin film transistor manufactured by the method of the present invention.
【図2】 薄膜トランジスタを液晶ディスプレイの画素
部に適用した場合の平面説明図である。FIG. 2 is an explanatory plan view when a thin film transistor is applied to a pixel portion of a liquid crystal display.
【図3】 (a)〜(d)は、薄膜トランジスタの製造
プロセスの一部を示す縦断面説明図である。3A to 3D are vertical cross-sectional explanatory views showing a part of the manufacturing process of the thin film transistor.
【図4】 (a)〜(c)は、薄膜トランジスタの製造
プロセスの一部を示す縦断面説明図である。4A to 4C are vertical cross-sectional explanatory views showing a part of the manufacturing process of the thin film transistor.
【図5】 薄膜トランジスタの他の実施例を示す縦断面
説明図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional explanatory view showing another embodiment of the thin film transistor.
【図6】 (a)〜(c)は、図5の薄膜トランジスタ
の製造プロセスの一部を示す縦断面説明図である。6A to 6C are explanatory longitudinal sectional views showing a part of the manufacturing process of the thin film transistor of FIG.
【図7】 本発明方法により作製された薄膜トランジス
タの基礎となった本願出願人による発明に係る薄膜トラ
ンジスタの縦断面説明図である。FIG. 7 is a vertical cross-sectional explanatory view of a thin film transistor according to the invention of the present applicant, which is the basis of the thin film transistor manufactured by the method of the present invention.
1…絶縁基板1、 2…poly−Si領域、 4…第1の
ゲ−ト絶縁膜、 5a,5b…第2のゲ−ト電極(補助
ゲート電極)、 5′,7′…酸化膜、 5c…第2の
ゲ−ト電極本体部、 6…第2のゲ−ト絶縁膜、 7…
第1のゲ−ト電極(主ゲート電極)DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating substrate 1, 2 ... Poly-Si area | region, 4 ... 1st gate insulating film, 5a, 5b ... 2nd gate electrode (auxiliary gate electrode), 5 ', 7' ... Oxide film, 5c ... second gate electrode main body portion, 6 ... second gate insulating film, 7 ...
First gate electrode (main gate electrode)
Claims (3)
程と、 この活性層シリコン膜を被覆するゲ−ト絶縁膜を形成す
る工程と、 このゲ−ト絶縁膜上に互いに隣接した主ゲ−ト電極と補
助ゲ−ト電極とを形成する工程と、 前記活性層シリコン膜の前記主ゲ−ト電極と前記補助ゲ
−ト電極とに対応する領域以外の領域に不純物を導入し
てソ−ス及びドレイン領域を形成する工程と、を有する
薄膜トランジスタの製造方法において、 前記ゲ−ト絶縁膜を形成する工程の後に、前記ゲ−ト絶
縁膜上に前記補助ゲ−ト電極を形成する工程と、 この補助ゲ−ト電極表面を酸化する工程と、 この酸化する工程の後にこの補助ゲ−ト電極に隣接して
前記ゲ−ト電極を形成する工程と、を具備することを特
徴とする薄膜トランジスタの製造方法。1. A step of forming an active layer silicon film on a substrate, a step of forming a gate insulating film covering the active layer silicon film, and a main gate adjacent to each other on the gate insulating film. A step of forming a gate electrode and an auxiliary gate electrode, and an impurity is introduced into a region of the active layer silicon film other than a region corresponding to the main gate electrode and the auxiliary gate electrode. A step of forming a gate region and a drain region, and a step of forming the auxiliary gate electrode on the gate insulating film after the step of forming the gate insulating film. And a step of oxidizing the surface of the auxiliary gate electrode, and a step of forming the gate electrode adjacent to the auxiliary gate electrode after the oxidation step. Method of manufacturing thin film transistor.
程と、 この活性層シリコン膜を被覆するゲ−ト絶縁膜を形成す
る工程と、 このゲ−ト絶縁膜上に互いに隣接した主ゲ−ト電極と補
助ゲ−ト電極とを形成する工程と、 前記活性層シリコン膜の前記主ゲ−ト電極と前記補助ゲ
−ト電極に対応する領域以外の領域に不純物を導入して
ソ−ス及びドレイン領域を形成する工程と、を有する薄
膜トランジスタの製造方法において、 前記ゲ−ト絶縁膜を形成する工程の後に、前記ゲ−ト絶
縁膜上に前記主ゲ−ト電極を形成する工程と、 この主ゲ−ト電極表面を酸化する工程と、 この酸化する工程の後にこの主ゲ−ト電極に隣接して前
記補助ゲ−ト電極を形成する工程と、を具備することを
特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。2. A step of forming an active layer silicon film on a substrate, a step of forming a gate insulating film covering the active layer silicon film, and main gates adjacent to each other on the gate insulating film. A step of forming a gate electrode and an auxiliary gate electrode, and an impurity is introduced into a region of the active layer silicon film other than a region corresponding to the main gate electrode and the auxiliary gate electrode. A step of forming a gate and a drain region, and a step of forming the main gate electrode on the gate insulating film after the step of forming the gate insulating film. And a step of oxidizing the surface of the main gate electrode, and a step of forming the auxiliary gate electrode adjacent to the main gate electrode after the oxidation step. Method of manufacturing thin film transistor.
タの製造方法において、 前記補助ゲ−ト電極が前記主ゲ−ト電極のそれぞれ両側
に隣接して形成されることを特徴とする薄膜トランジス
タの製造方法。3. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the auxiliary gate electrode is formed adjacent to both sides of the main gate electrode. Method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21673794A JPH0864825A (en) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | Method of fabrication of thin film transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21673794A JPH0864825A (en) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | Method of fabrication of thin film transistor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0864825A true JPH0864825A (en) | 1996-03-08 |
Family
ID=16693146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21673794A Pending JPH0864825A (en) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | Method of fabrication of thin film transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0864825A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6897530B2 (en) * | 2000-10-12 | 2005-05-24 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Ultra-thin SOI MOS transistors |
-
1994
- 1994-08-19 JP JP21673794A patent/JPH0864825A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6897530B2 (en) * | 2000-10-12 | 2005-05-24 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Ultra-thin SOI MOS transistors |
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