JPH10242052A - Polycrystalline silicon thin film transistor - Google Patents

Polycrystalline silicon thin film transistor

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JPH10242052A
JPH10242052A JP4822997A JP4822997A JPH10242052A JP H10242052 A JPH10242052 A JP H10242052A JP 4822997 A JP4822997 A JP 4822997A JP 4822997 A JP4822997 A JP 4822997A JP H10242052 A JPH10242052 A JP H10242052A
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JP
Japan
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gate electrode
film
region
gate
polycrystalline silicon
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JP4822997A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaru Wakita
賢 脇田
Hidekane Ogata
秀謙 尾方
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Sanyo Electric Co Ltd
Sony Corp
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form uniform p-Si (polycrystalline silicon) by making a-Si (amorphous silicon) above a gate electrode polycrystalline. SOLUTION: Above a gate electrode 12 formed on a substrate 10, an a-Si film 20 is formed across the gate electrode 12 via a gate insulating film 14, and then subjected to annealing for polycrystallization (ELA or RTA). In a region adjacent to the gate electrode 12, gate dummy films 16 are previously formed by the same process as the gate electrode 12. The heat capacity of a-Si above the gate electrode 12 and that of a-Si above the gate dummy films 16 become nearly equal. Thereby uniform p-Si can be formed in a channel of a TFT(thin film transistor) and its peripheral region. When a gate aperture part or a protruding part is formed in the gate electrode 12, or it is made a bent strip pattern, uniform p-Si can be formed on a gate forming region.

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】本発明は、液晶ディスプレイ
等のマトリクス型表示装置の薄膜トランジスタ(TF
T:Thin Film Transistor)などの各種トランジスタに
係り、特に、非晶質シリコン膜を多結晶化して得た多結
晶シリコン膜をトランジスタの能動層として用いたTF
Tの構成に関する。
The present invention relates to a thin film transistor (TF) for a matrix type display device such as a liquid crystal display.
The present invention relates to various transistors such as T: Thin Film Transistor, and in particular, a TF using a polycrystalline silicon film obtained by polycrystallizing an amorphous silicon film as an active layer of the transistor.
Regarding the configuration of T.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、表示装置として高精細、高画質な
表示が求められており、液晶ディスプレイではそのため
に液晶駆動用のスイッチング素子として薄膜トランジス
タを利用したアクティブマトリクス方式の液晶ディスプ
レイ(以下、AMLCD:Active Matrix Liquid Cryst
al Displayという)が用いられている。
2. Description of the Related Art In recent years, high-definition and high-quality display has been demanded as a display device. For a liquid crystal display, an active matrix type liquid crystal display using a thin film transistor as a switching element for driving a liquid crystal (hereinafter, AMLCD: Active Matrix Liquid Cryst
al Display).

【0003】TFTを用いたAMLCDにおいては、薄
膜トランジスタの能動層、つまりチャネル領域として、
非晶質シリコン(以下、a−Siという)を用いる非晶
質シリコンTFTと、多結晶シリコン(以下、p−Si
という)を用いる多結晶シリコンTFTが知られてい
る。
In an AMLCD using a TFT, an active layer of a thin film transistor, that is, a channel region is used as an active layer.
Amorphous silicon TFT using amorphous silicon (hereinafter a-Si) and polycrystalline silicon (hereinafter p-Si)
Is known.

【0004】このうち、非晶質シリコンTFTは、a−
Si膜が低温(例えば、300度)で成膜できるため、
融点の低い安価なガラス基板上に形成することが容易で
あり、また広い面積範囲に均質なa−Si膜を形成する
ことが容易なことから、パネルの大型化に有利であり、
現在のところ大型のLCDに多く用いられている。
[0004] Among them, the amorphous silicon TFT is a-
Since the Si film can be formed at a low temperature (for example, 300 degrees),
Since it is easy to form on an inexpensive glass substrate having a low melting point and it is easy to form a uniform a-Si film over a wide area, it is advantageous for increasing the size of the panel.
At present, it is often used for large LCDs.

【0005】一方の多結晶シリコンTFTは、a−Si
膜に比較してp−Si膜の移動度が高く、TFTとした
場合にオン電流が大きくシート抵抗(オン抵抗)が低い
等、応答性や駆動能力に優れている。よって、高精細・
高画質なLCDのスイッチング素子として有用視されて
いる。また、大型化に伴って選択期間(デューティー
比)が低くなることから、大型LCD用の液晶駆動用素
子としてもその有用性が指摘されている。また、多結晶
シリコンTFTは、p−Si膜を能動層として用いてい
るため、画素部の液晶駆動用素子としてだけでなく、駆
動回路の論理回路を構成するスイッチング素子としても
利用でき、更に、これら液晶駆動用素子及び論理回路の
素子を同一工程で同一基板上に形成することも可能であ
る。このため、現在、多結晶シリコンTFTは、画素部
と駆動部とを同一基板上に形成したいわゆるドライバ内
蔵型LCDとして、例えば高精細、高画質、そして小型
であることが要求される中・小型のLCDに多く利用さ
れている。
One polycrystalline silicon TFT is a-Si TFT.
The mobility of the p-Si film is higher than that of the film, and when a TFT is used, the on-state current is large and the sheet resistance (on-resistance) is low. Therefore, high definition
It is considered useful as a switching element of a high-quality LCD. In addition, since the selection period (duty ratio) decreases as the size increases, its usefulness as a liquid crystal driving element for a large LCD has been pointed out. In addition, since a polycrystalline silicon TFT uses a p-Si film as an active layer, it can be used not only as a liquid crystal driving element of a pixel portion but also as a switching element constituting a logic circuit of a driving circuit. These liquid crystal driving elements and logic circuit elements can be formed on the same substrate in the same step. For this reason, polycrystalline silicon TFTs are currently used as so-called driver-incorporated LCDs in which a pixel portion and a drive portion are formed on the same substrate, for example, small and medium-sized LCDs that require high definition, high image quality, and small size. LCDs are widely used.

【0006】多結晶シリコンTFTは、以上のようにL
CDの高精細・高画質化、またドライバ内蔵とすること
によりパネル周辺の省スペース化、軽量化が図られるこ
とからディスプレイの大型化においても有用である。そ
こで、大型化を達成するために非晶質シリコンTFTと
同様に、多結晶シリコンTFTを融点(600度程度)
の低い安価なガラス基板上に高い歩留まりで形成するこ
とが要求されている。しかし、現在のところ、ガラス基
板の融点(600度程度)以下の温度で、適切なグレイ
ンサイズを有するp−Si膜を形成することは困難であ
る。このため、最初にa−Si膜を基板上に形成し、そ
の後、レーザーアニールを用いてa−Si膜を多結晶化
させることにより、比較的低温でp−Si膜を形成する
方法が採用されている。
As described above, the polycrystalline silicon TFT has the L
By increasing the definition and image quality of the CD and by incorporating a driver, the space around the panel can be saved and the weight can be reduced. Therefore, in order to achieve a large size, like the amorphous silicon TFT, the polycrystalline silicon TFT has a melting point (about 600 degrees).
It is required to form a high yield on an inexpensive glass substrate with a low yield. However, at present, it is difficult to form a p-Si film having an appropriate grain size at a temperature lower than the melting point of the glass substrate (about 600 degrees). For this reason, a method of forming a p-Si film at a relatively low temperature by first forming an a-Si film on a substrate and then polycrystallizing the a-Si film using laser annealing is adopted. ing.

【0007】例えば、図8に示すようなLCD用のボト
ムゲート構造の多結晶シリコンTFTの製造にあたって
は、ガラス基板上に形成されたa−Si膜にエキシマレ
ーザを照射してa−Si膜を加熱し、これを多結晶化す
るレーザアニール方法が知られている。
For example, in manufacturing a polycrystalline silicon TFT having a bottom gate structure for an LCD as shown in FIG. 8, an a-Si film formed on a glass substrate is irradiated with an excimer laser to form the a-Si film. A laser annealing method of heating and polycrystallizing this is known.

【0008】ボトムゲート構造の多結晶シリコンTFT
の製造では、まず、ガラス基板10上にCr膜を形成し
てこれを所定の形状にパターニングし、図8(a)に示
すようにゲート配線と一体のゲート電極12を作成す
る。次に、図8(b)に示すように、2層構造のゲート
絶縁膜14と、a−Si膜をプラズマCVD(PE−C
VD:Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)
によって連続形成する。
[0008] Bottom gate structure polycrystalline silicon TFT
First, a Cr film is formed on a glass substrate 10 and patterned into a predetermined shape to form a gate electrode 12 integral with a gate wiring as shown in FIG. 8A. Next, as shown in FIG. 8B, a gate insulating film 14 having a two-layer structure and an a-Si film are formed by plasma CVD (PE-C
VD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)
To form continuously.

【0009】そして、形成したa−Si膜20にエキシ
マレーザを照射してa−Si膜20をアニール(EL
A:Excimer Laser Annealing)し、これによってa−
Siを多結晶化して、p−Si膜22を得る。このとき
の雰囲気温度は、通常300度程度である。
Then, the formed a-Si film 20 is irradiated with an excimer laser to anneal the a-Si film 20 (EL
A: Excimer Laser Annealing).
Si is polycrystallized to obtain a p-Si film 22. The ambient temperature at this time is usually about 300 degrees.

【0010】多結晶化によりp−Si膜22を形成した
後、p−Si膜22の上であって、チャネル領域44を
形成すべき領域(ゲート電極12と対向する領域)に、
SiO2からなる注入ストッパ膜30を形成する(図8
(d)参照)。次に、この注入ストッパ膜30をマスク
として、TFTのソース・ドレイン領域に相当する領域
に、図中の上方より不純物(例えば、リン)をドーピン
グする。なお、図8(d)に示すTFTは、LDD(Li
ghtly Doped Drain)構造であり、図中の領域42L
S,42LDがそれぞれ低濃度(N−)ソース・ドレイ
ン領域であり、領域40S,40Dが高濃度領域(N
+)となっている。
After the p-Si film 22 is formed by polycrystallization, a region on the p-Si film 22 where a channel region 44 is to be formed (a region facing the gate electrode 12) is formed.
An implantation stopper film 30 made of SiO 2 is formed (FIG. 8).
(D)). Next, using the implantation stopper film 30 as a mask, a region corresponding to the source / drain region of the TFT is doped with an impurity (for example, phosphorus) from above in the figure. Note that the TFT shown in FIG.
ghtly Doped Drain) structure and the area 42L in the figure
S and 42LD are low concentration (N−) source / drain regions, respectively, and regions 40S and 40D are high concentration regions (N−).
+).

【0011】不純物ドープ後、ランプアニールによる短
時間熱アニール処理(RTA:Rapid Thermal Annealin
g)を施し、ドープされた不純物を活性化し、これによ
りp−Si膜22内にソース・ドレイン領域、チャネル
領域を形成する。その後、層間絶縁膜50、52を形成
すると共に、ソース領域40Sにはソース電極(ソース
配線を兼用することが多い)70を接続し、ドレイン領
域40Dには、LCDの画素部のTFTの場合、画素電
極60として透明導電膜であるITO(IndiumTin Oxid
e)を接続し、LCDの一方の基板を得る。なお、図8
(d)に示すTFTの平面配置は、例えば、図9に示す
ような配置になっている(但し、図5は、ソース電極7
0、画素電極60形成前の状態を表している)。
After the impurity doping, a short-time thermal annealing treatment by RTA (RTA: Rapid Thermal Annealin)
g) is performed to activate the doped impurities, thereby forming source / drain regions and channel regions in the p-Si film 22. After that, the interlayer insulating films 50 and 52 are formed, a source electrode (often also serving as a source wiring) 70 is connected to the source region 40S, and the drain region 40D is connected to a TFT in a pixel portion of the LCD. ITO (Indium Tin Oxid) which is a transparent conductive film as the pixel electrode 60
e) is connected to obtain one substrate of the LCD. FIG.
The planar arrangement of the TFT shown in (d) is, for example, an arrangement as shown in FIG. 9 (however, FIG.
0, before the pixel electrode 60 is formed).

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来、
ボトムゲート構造の多結晶シリコンTFTにおいては、
a−Si膜20をエキシマレーザアニール処理によって
多結晶化しp−Si膜22を得ている。
As described above, conventionally,
In a polycrystalline silicon TFT having a bottom gate structure,
The a-Si film 20 is polycrystallized by excimer laser annealing to obtain a p-Si film 22.

【0013】このようなa−Siの多結晶化は、供給さ
れる熱量、つまりエネルギー量に依存するため、a−S
i膜に与える熱量、つまりエキシマレーザの面内エネル
ギーを均一に制御することが、均質なp−Si膜22を
形成する上で重要である。
Since such polycrystallization of a-Si depends on the amount of heat supplied, that is, the amount of energy, a-Si
It is important to uniformly control the amount of heat applied to the i-film, that is, the in-plane energy of the excimer laser, for forming a uniform p-Si film 22.

【0014】しかしながら、a−Si膜への照射面内に
おけるエネルギーの均一性が悪く、均質なp−Siを形
成することが困難である。
However, the uniformity of energy in the irradiated surface of the a-Si film is poor, and it is difficult to form uniform p-Si.

【0015】このようなエネルギーの不均一性が起こる
最大の原因は、ボトムゲート構造のTFTでは、多結晶
化すべきa−Si膜20の一部が、図8または図9に示
すように熱伝導性の高いゲート電極12の上方を覆うよ
うに、つまりゲート電極12を跨ぐように形成されてい
ることによる。即ち、ゲート電極12を構成する金属材
料(例えばCr)は、周辺のガラス基板10等よりも高
い熱伝導率を有しており、a−Si膜20にエキシマレ
ーザを照射すると、a−Si膜20のうち下層にゲート
電極12が存在する領域では、エキシマレーザによる熱
がゲート電極12及びゲート配線に沿って他のガラス基
板領域よりも速く拡散してしまうのである。
The largest cause of such energy non-uniformity is that, in the TFT having the bottom gate structure, a part of the a-Si film 20 to be polycrystallized has heat conduction as shown in FIG. 8 or FIG. This is because it is formed so as to cover the upper part of the gate electrode 12 having high property, that is, to straddle the gate electrode 12. That is, the metal material (for example, Cr) constituting the gate electrode 12 has a higher thermal conductivity than the surrounding glass substrate 10 and the like. When the a-Si film 20 is irradiated with an excimer laser, the a-Si film In the region where the gate electrode 12 exists in the lower layer of 20, the heat generated by the excimer laser diffuses faster along the gate electrode 12 and the gate wiring than in other glass substrate regions.

【0016】例えば、図10に示すように、ゲート電極
12のない領域22Subでは、a−Si膜20が適切な
グレインサイズのp−Siになるものの、同じアニール
条件下で、ゲート電極12の存在する領域22Gのa−
Si膜20の多結晶化は不十分であり、適切なグレイン
サイズのp−Siにはならない。このことは、ELAの
エネルギーとp−Siのグレインサイズとの関係を示す
図11からも明らかである。つまり、図11に示すよう
に、領域(ドレイン・ソース領域)22subのグレイン
サイズが適正値になるようにELAエネルギーを設定し
た場合(Es)、領域(チャネル領域)22Gのグレイ
ンサイズは許容下限(φ150nm)ぎりぎり又はそれ
以下にしかならない。
For example, as shown in FIG. 10, in the region 22Sub without the gate electrode 12, although the a-Si film 20 becomes p-Si having an appropriate grain size, the presence of the gate electrode 12 is maintained under the same annealing condition. A- of the region 22G
The polycrystallization of the Si film 20 is insufficient, and it does not become p-Si having an appropriate grain size. This is apparent from FIG. 11 showing the relationship between the energy of ELA and the grain size of p-Si. That is, as shown in FIG. 11, when the ELA energy is set so that the grain size of the region (drain / source region) 22sub becomes an appropriate value (Es), the grain size of the region (channel region) 22G is set to the allowable lower limit ( (φ150 nm) marginally or less.

【0017】また、p−Si膜22のゲート電極上方領
域22GがTFTのチャネル領域を構成することから、
この領域22Gの多結晶のグレインサイズが十分大きく
なるように、レーザアニールの条件を制御することも考
えられる。しかし、この場合も図11に示されているよ
うに、ゲート電極の上方領域22Gのグレインサイズが
適切になるようにELAエネルギーを設定すると(E
g)、ガラス基板上の領域22Subに対してELAエネル
ギーの過供給となり、グレインサイズがかえって小さく
なって、グレインサイズの許容下限を下回ってしまうこ
ととなる。従って、アニール条件をチャネル領域の多結
晶化に合わせたとしても、均質かつ適正なグレインサイ
ズのp−Si膜を形成することはできなかった。
Since the region 22G above the gate electrode of the p-Si film 22 constitutes the channel region of the TFT,
Laser annealing conditions may be controlled so that the grain size of the polycrystal in region 22G is sufficiently large. However, also in this case, as shown in FIG. 11, if the ELA energy is set such that the grain size of the upper region 22G of the gate electrode becomes appropriate (E
g), the ELA energy is excessively supplied to the region 22Sub on the glass substrate, and the grain size is rather small, and the grain size falls below the allowable lower limit. Therefore, even if the annealing conditions were adjusted to the polycrystallization of the channel region, it was not possible to form a uniform and appropriate grain size p-Si film.

【0018】更に、上述のような面内で不均一なグレイ
ンサイズのp−Si膜22を用いてTFTを構成した場
合、各TFTの特性(例えばグレインサイズに依存する
オン電流、シート抵抗)のバラツキが大きくなる。よっ
て、LCDの画素部のTFTとして用いた場合、表示に
ムラが発生することとなり、LCDの表示品質に悪影響
を与える原因となってしまうという問題がある。
Further, when a TFT is formed by using the p-Si film 22 having an in-plane non-uniform grain size as described above, characteristics of each TFT (for example, ON current and sheet resistance depending on the grain size) are reduced. Variation increases. Therefore, when the TFT is used as a TFT in a pixel portion of an LCD, there is a problem that display unevenness occurs, which causes a bad influence on the display quality of the LCD.

【0019】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、a−Siを多結晶化して均質な
p−Siを形成することを目的とする。また、さらに、
このようなp−Si膜を利用して特性の優れた薄膜トラ
ンジスタを提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve such a problem, and has as its object to polycrystallize a-Si to form uniform p-Si. Also,
It is an object to provide a thin film transistor having excellent characteristics using such a p-Si film.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を解
決するためになされ、以下のような特徴を備える。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned object, and has the following features.

【0021】まず、この発明は、多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタにおいて、基板上にパターニングされたゲー
ト電極と、前記ゲート電極の近接領域に形成された前記
ゲート電極と同程度の熱容量を有する材料膜と、を有
し、前記ゲート電極及び前記材料膜の上方に非晶質シリ
コン膜を形成し、この非晶質シリコン膜をアニール処理
によって多結晶化し、得られた多結晶シリコン膜を薄膜
トランジスタの能動層に用いたものである。
First, the present invention relates to a polycrystalline silicon thin film transistor, comprising: a gate electrode patterned on a substrate; and a material film having a heat capacity similar to that of the gate electrode formed in a region adjacent to the gate electrode. Forming an amorphous silicon film above the gate electrode and the material film, polycrystallizing the amorphous silicon film by annealing, and using the obtained polycrystalline silicon film as an active layer of a thin film transistor. It was what was.

【0022】また、上記構成において、この発明は、前
記ゲート電極の近接領域に形成された材料膜には、前記
多結晶シリコン薄膜トランジスタを備える装置の所定の
共通電位又は接地電位を印加する。
Further, according to the present invention, in the present invention, a predetermined common potential or a ground potential of a device including the polycrystalline silicon thin film transistor is applied to a material film formed in a region adjacent to the gate electrode.

【0023】更に、この発明は、基板上にパターニング
されたゲート電極の上方に非晶質シリコン膜を形成し、
この非晶質シリコン膜をアニール処理によって多結晶化
し、得られた多結晶シリコン膜を薄膜トランジスタの能
動層に用いる多結晶シリコン薄膜トランジスタであり、
前記ゲート電極には、前記非晶質シリコン膜に覆われる
領域内に、突出部若しくはゲート開口部のいずれか又は
その両方が設けられているものである。
Further, according to the present invention, an amorphous silicon film is formed above a gate electrode patterned on a substrate,
This amorphous silicon film is polycrystalline by annealing treatment, and the obtained polycrystalline silicon film is a polycrystalline silicon thin film transistor used as an active layer of the thin film transistor.
The gate electrode is provided with one or both of a protrusion and a gate opening in a region covered with the amorphous silicon film.

【0024】また、基板上にパターニングされたゲート
電極の上方に非晶質シリコン膜を形成し、この非晶質シ
リコン膜をアニール処理によって多結晶化し、得られた
多結晶シリコン膜を薄膜トランジスタの能動層に用いる
多結晶シリコン薄膜トランジスタであり、前記ゲート電
極が、少なくとも前記非晶質シリコン膜に覆われる領域
において屈曲帯状パターンを有するものである。
Further, an amorphous silicon film is formed above the patterned gate electrode on the substrate, and the amorphous silicon film is polycrystallized by an annealing treatment. A polycrystalline silicon thin film transistor used for a layer, wherein the gate electrode has a bent band pattern at least in a region covered with the amorphous silicon film.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
(以下、実施形態という)について図面を用いて説明す
る。なお、以下の説明において、既に説明した図面と同
一部分には同一符号を付して説明を省略する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts as those in the drawings already described are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0026】実施形態1.本実施形態1に係る多結晶シ
リコン薄膜TFTは、LCDの液晶駆動用等に利用され
ているTFTであり、ゲート電極よりも上方にTFTの
チャネル領域、ソース・ドレイン領域が形成されるボト
ムゲート構造を有している。そして、ゲート電極の上方
に形成されるチャネル領域において、本実施形態1では
ゲート電極の近接領域に、ゲート電極と同一の熱容量を
有する材料膜としてゲートダミー膜を形成している。
Embodiment 1 The polycrystalline silicon thin film TFT according to the first embodiment is a TFT used for driving a liquid crystal of an LCD or the like, and has a bottom gate structure in which a channel region and source / drain regions of the TFT are formed above a gate electrode. have. In the channel region formed above the gate electrode, in the first embodiment, a gate dummy film is formed in a region adjacent to the gate electrode as a material film having the same heat capacity as the gate electrode.

【0027】ゲートダミー膜は、ゲート電極に近接配置
されており、後述するように、上方に形成されるa−S
iの多結晶化アニール処理にあたって、ゲート電極上方
領域と、ゲートダミー膜上方領域とのa−Siアニール
条件を等しくして均一なp−Siを得るために設けられ
ている。
The gate dummy film is arranged close to the gate electrode, and has an a-S
In order to obtain uniform p-Si by equalizing the a-Si annealing conditions in the region above the gate electrode and the region above the gate dummy film during the polycrystallization annealing treatment of i.

【0028】図1は、TFTのゲート配線と一体のゲー
ト電極(以下、単にゲート電極という)12と、その周
囲に設けられたゲートダミー膜16の平面及び断面状態
を示している。なお、図1(a)が平面構造を示し、図
1(b)が図1(a)のX1−X1線に沿った断面構造
を示している。また、図2及び図3は、本実施形態1の
多結晶シリコンTFTの製造工程を示している。
FIG. 1 shows a plan view and a sectional state of a gate electrode (hereinafter, simply referred to as a gate electrode) 12 integrated with a gate wiring of a TFT and a gate dummy film 16 provided therearound. 1A shows a planar structure, and FIG. 1B shows a cross-sectional structure along line X1-X1 in FIG. 1A. 2 and 3 show a manufacturing process of the polycrystalline silicon TFT according to the first embodiment.

【0029】ゲート電極12は、熱伝導性の高いCr
(W、Ta、TaMoでも良い)が用いられており、ゲ
ートダミー膜16は、図2(a)に示すように、ゲート
電極12をガラス基板10上にパターニングする際に同
時に形成する。
The gate electrode 12 is made of Cr having high thermal conductivity.
(W, Ta, TaMo may be used), and the gate dummy film 16 is formed at the same time as the gate electrode 12 is patterned on the glass substrate 10 as shown in FIG.

【0030】ゲート電極12及びゲートダミー膜16形
成後、これらの表面を含む基板10の全面に2層構造の
ゲート絶縁膜14(SiN、SiO2)及びa−Si膜
20をPE−CVDにより連続形成する(図1(b),
図2(b)参照)。
After the formation of the gate electrode 12 and the gate dummy film 16, a two-layered gate insulating film 14 (SiN, SiO 2 ) and an a-Si film 20 are continuously formed on the entire surface of the substrate 10 including these surfaces by PE-CVD. Forming (FIG. 1 (b),
(See FIG. 2B).

【0031】次に、図2(c)に示すように、a−Si
膜20にELAによる多結晶化アニール処理を施し、a
−Si膜20を多結晶化してp−Si膜24を形成す
る。本実施形態1は、ゲート電極12及びゲートダミー
膜16の熱伝導率(つまり、熱容量)が等しいことか
ら、これらの上方に形成されたa−Si領域では膜温度
が同程度となり、多結晶化が同じような条件で進行する
こととなる。このため、TFTのチャネル領域及びその
近辺領域(例えば、LDDTFTのLD(Ligthy Dope
d)領域)において均質なグレインサイズを有するp−
Si膜24が得られることとなる。
Next, as shown in FIG.
The film 20 is subjected to a polycrystallization annealing treatment by ELA, and a
The p-Si film 24 is formed by polycrystallizing the -Si film 20. In the first embodiment, since the gate electrode 12 and the gate dummy film 16 have the same thermal conductivity (that is, the heat capacity), the film temperature is substantially the same in the a-Si region formed above the gate electrode 12 and the gate dummy film 16, and the polycrystallization is performed. Will proceed under similar conditions. For this reason, the channel region of the TFT and its neighboring region (for example, LD (Ligthy Dope
d) p- with homogeneous grain size in region)
As a result, a Si film 24 is obtained.

【0032】多結晶化アニール処理として、上述のよう
にエキシマレーザを用いたELAを利用すれば、低温
(300度程度)でのアニールが可能であることから、
容易に、融点の低い安価なガラス基板10に結晶成長に
よるp−Si膜を形成することができる。
As described above, if the ELA using an excimer laser is used as the polycrystallization annealing treatment, annealing at a low temperature (about 300 degrees) is possible.
It is possible to easily form a p-Si film by crystal growth on an inexpensive glass substrate 10 having a low melting point.

【0033】また、ELAによる多結晶化アニールの場
合、上述のように下層に熱伝導率の高い電極材料膜の存
在するa−Si領域では、電極材料膜の熱伝導によりガ
ラス基板の領域よりも速く熱が拡散する。そこで、これ
らゲート電極及びゲートダミー膜の形成領域におけるa
−Siの多結晶化の速度に合わせてアニール条件を設定
する。本実施形態1では、TFTのチャネル領域及びそ
の周辺に対応する領域に、ゲート電極と、これに近接し
てゲートダミー膜とが配置されている。よって、これら
の領域の多結晶化条件に合うようにELA条件を設定す
れば、多結晶シリコンTFTの特性を維持する上で重要
なチャネル領域及びその周辺に、均質で適切なp−Si
を形成することが可能となる。なお、図11に示したE
LAエネルギーとグレインサイズとの関係を考慮する
と、TFTのソース・ドレイン領域36S,36D(図
3、図4参照)のグレインサイズは大きくならないが、
これらの領域には、後述するように不純物が高濃度にド
ーピングされることから、十分シート抵抗が低くなり、
グレインサイズが小さくともTFTの特性にはほとんど
影響を与えることはない。
Further, in the case of polycrystallization annealing by ELA, as described above, in the a-Si region where the electrode material film having a high thermal conductivity exists in the lower layer, the heat conduction of the electrode material film causes the heat conduction of the electrode material film to be larger than that of the glass substrate. The heat spreads quickly. Therefore, a in the formation region of the gate electrode and the gate dummy film,
-Annealing conditions are set according to the rate of polycrystallization of Si. In the first embodiment, the gate electrode and the gate dummy film are arranged in the vicinity of the gate electrode in a region corresponding to the channel region of the TFT and its periphery. Therefore, if the ELA conditions are set so as to meet the polycrystallization conditions in these regions, a uniform and appropriate p-Si layer is formed in and around the channel region which is important for maintaining the characteristics of the polycrystalline silicon TFT.
Can be formed. Note that E shown in FIG.
Considering the relationship between the LA energy and the grain size, the grain size of the source / drain regions 36S and 36D (see FIGS. 3 and 4) of the TFT does not increase.
Since these regions are heavily doped with impurities as described later, the sheet resistance becomes sufficiently low,
Even if the grain size is small, it hardly affects the characteristics of the TFT.

【0034】また、多結晶化アニールとしては、ハロゲ
ンランプ等を用いたRTAも適用可能である。RTAに
より多結晶化アニールを行う場合には、下方に不透明材
料が存在する領域、つまり本実施形態1においては、ゲ
ート電極とゲートダミー膜の形成された領域のa−Si
領域の多結晶化速度に合わせてランプパワーなどのアニ
ール条件を設定する。
As the polycrystallization annealing, RTA using a halogen lamp or the like can be applied. When performing polycrystallization annealing by RTA, the region where the opaque material exists below, that is, in the first embodiment, the a-Si region in the region where the gate electrode and the gate dummy film are formed is formed.
Annealing conditions such as lamp power are set according to the polycrystallization speed of the region.

【0035】なお、RTAのランプ光に対しては、EL
Aとは反対に、不透明材料であるゲート電極材料の方が
ランプ光の吸収率が高く、ガラス基板よりも熱容量が大
きいといえる。このため、ゲート電極及びゲートダミー
膜を不透明な導電材料(例えば、Cr)より形成した場
合、これらの上方のa−Si領域、つまりTFTのチャ
ネル領域とその周辺のLD領域等が優先的に多結晶化す
ることとなる。従って、RTAを用いて多結晶化を行う
場合には、ランプパワー又は処理雰囲気温度をそれほど
高く設定しなくても、必要な領域、つまり、TFTのチ
ャネル領域及びその周辺のa−Siを効率的に多結晶化
することができ、特性の優れた多結晶シリコンTFTが
得られる。また、RTAによっても融点の低い安価なガ
ラス基板上に多結晶シリコンTFTを形成することが容
易となる。
It should be noted that for lamp light of RTA, EL
Contrary to A, it can be said that the gate electrode material, which is an opaque material, has a higher absorptance of lamp light and a larger heat capacity than a glass substrate. Therefore, when the gate electrode and the gate dummy film are formed of an opaque conductive material (for example, Cr), the a-Si region above them, that is, the TFT channel region and the LD region around the TFT are preferentially increased. It will be crystallized. Therefore, in the case of performing polycrystallization using RTA, a necessary region, that is, a channel region of a TFT and a-Si around the TFT can be efficiently formed without setting a lamp power or a processing atmosphere temperature so high. And a polycrystalline silicon TFT having excellent characteristics can be obtained. Also, RTA makes it easy to form a polycrystalline silicon TFT on an inexpensive glass substrate having a low melting point.

【0036】以上のような多結晶化アニール処理によっ
てa−Si膜20の多結晶化処理が終了すると、次に
は、裏面露光と表面露光を併用したフォトリソグラフィ
工程を利用して、ゲート電極12上にのみフォトレジス
トを形成する。そして、これをマスクにエッチングする
ことにより、図2(d)に示すように、p−Si膜24
上のゲート電極12と対向する位置に、SiO2からな
る注入ストッパ膜30を形成する。注入ストッパ膜30
は、裏面露光によりそのエッジがゲート電極12のエッ
ジに一致するように形成されているとともに、表面露光
により、ゲートダミー膜16上には残存しないようにさ
れている。
After the poly-crystallization treatment of the a-Si film 20 is completed by the above-described poly-crystal anneal treatment, the gate electrode 12 is then formed by using a photolithography process using both back exposure and front exposure. A photoresist is formed only on top. Then, using this as a mask, the p-Si film 24 is formed as shown in FIG.
An injection stopper film 30 made of SiO 2 is formed at a position facing the upper gate electrode 12. Injection stopper film 30
Is formed so that the edge thereof coincides with the edge of the gate electrode 12 by back surface exposure, and is not left on the gate dummy film 16 by surface exposure.

【0037】その後、形成された注入ストッパ膜30を
マスクとして、p−Si膜24に不純物(P又はB)を
ドーピングし、注入ストッパ膜30の直下領域(チャネ
ル領域)34を除く領域に低濃度(例えば、N−)の不
純物ドープ領域を形成する。続いてLDD構造のTFT
のLD領域を形成するために、チャネル領域及びLD領
域とすべき領域をマスクで覆い、低濃度ドープの場合と
同じ伝導型の不純物をp−Si膜24に高濃度ドーピン
グする。これによりマスクで覆われたLD領域の外側に
高濃度ドープ領域(例えばN+)が形成される。
Then, using the formed implantation stopper film 30 as a mask, the p-Si film 24 is doped with an impurity (P or B), and the region except the region (channel region) 34 immediately below the implantation stopper film 30 has a low concentration. An (for example, N−) impurity-doped region is formed. Next, the TFT with LDD structure
In order to form the LD region, the channel region and the region to be the LD region are covered with a mask, and the p-Si film 24 is heavily doped with the same conductivity type impurity as in the case of low concentration doping. As a result, a heavily doped region (for example, N +) is formed outside the LD region covered with the mask.

【0038】低濃度及び高濃度の不純物ドーピング後、
図3に示すように、ドープした不純物を活性化するため
にELAによる活性化アニール処理を行う(但し、EL
A又はRTAのいずれを利用してもよい)。そして、こ
のアニール処理によって、TFTのLDソース・ドレイ
ン領域32LS、32LDと、ソース・ドレイン領域3
6S、36Dがそれぞれ形成される。なお、この活性化
アニールにおけるアニール温度は、ELAの場合、p−
Si膜24の膜温度が900度程度となるように設定さ
れ(但し、雰囲気温度は300度程度)、RTAの場合
には、雰囲気温度(加熱域温度)が600度程度となる
ように設定される。
After low and high concentration impurity doping,
As shown in FIG. 3, an activation annealing treatment by ELA is performed to activate the doped impurities (however, EL
A or RTA may be used). Then, by this annealing process, the LD source / drain regions 32LS and 32LD of the TFT and the source / drain regions 3
6S and 36D are formed respectively. Note that the annealing temperature in this activation annealing is p-
The film temperature of the Si film 24 is set to be about 900 degrees (however, the ambient temperature is about 300 degrees), and in the case of RTA, the ambient temperature (heating area temperature) is set to be about 600 degrees. You.

【0039】不純物活性化後、p−Si膜24を所望の
形状にパターニングし、図4に示されるように、SiO
2、SiNを積層して層間絶縁膜50を形成し、この層
間絶縁膜50のソース領域36Sの位置にコンタクトホ
ールを開口する。そして、その上にAlなどからなるソ
ース電極70を形成し、ソース領域36Sと接続する。
After the activation of the impurities, the p-Si film 24 is patterned into a desired shape, and as shown in FIG.
2. An interlayer insulating film 50 is formed by laminating SiN, and a contact hole is opened at a position of the source region 36S of the interlayer insulating film 50. Then, a source electrode 70 made of Al or the like is formed thereon, and is connected to the source region 36S.

【0040】図4に示すように、LCDの画素部におけ
る液晶駆動用TFTを形成する場合には、更にこれらの
上層のアクリル樹脂を用いて平坦化膜52を形成し、平
坦化膜52及び層間絶縁膜50にコンタクトホールを開
口し、その上に画素電極となるITO60を形成し、I
TO60とドレイン領域36Dとを接続する。
As shown in FIG. 4, when forming a liquid crystal driving TFT in a pixel portion of an LCD, a flattening film 52 is further formed by using an acrylic resin on the upper layer, and the flattening film 52 and the interlayer are formed. A contact hole is opened in the insulating film 50, and an ITO 60 serving as a pixel electrode is formed thereon.
The TO 60 and the drain region 36D are connected.

【0041】以上のようにして、LCDパネルの画像表
示部には、マトリクス状の画素毎に図4の如きTFTが
形成され、LCDの一方の基板が得られる。この基板
と、共通電極86及びカラーフィルタ82の形成された
対向基板80とを貼り合わせ、間に液晶を封入すること
によりLCD装置が得られる。そして、各画素部TFT
を用いて画素電極60の電位を制御することによって、
液晶に所望の電圧が印加され表示が行われる。なお、図
4においては、ソース領域36Sとソース電極70、ド
レイン領域36DとITO60とを接続しているが、こ
れには限られず、ソース領域36SをITO60に接続
する場合もある。
As described above, a TFT as shown in FIG. 4 is formed for each pixel in a matrix on the image display section of the LCD panel, and one substrate of the LCD is obtained. By bonding this substrate and the opposite substrate 80 on which the common electrode 86 and the color filter 82 are formed, and sealing liquid crystal therebetween, an LCD device is obtained. And each pixel part TFT
By controlling the potential of the pixel electrode 60 using
A desired voltage is applied to the liquid crystal to perform display. In FIG. 4, the source region 36S is connected to the source electrode 70, and the drain region 36D is connected to the ITO 60. However, the present invention is not limited to this, and the source region 36S may be connected to the ITO 60.

【0042】ここで、TFT毎に配置される平面構成の
ゲートダミー膜16は、図1に示すように、例えば、ダ
ミー配線16LによってLCDパネルの画素TFTの行
方向に共通に接続される。行方向にそれぞれ設けられた
複数のダミー配線16Lは、LCDパネルの端部におい
て共通接続される。そして、これらのダミー配線16L
は図4に示す対向基板80側の共通電極86に接続して
共通電極電位を印加する。或いは接地して接地電位とし
てもよい。このように、ゲートダミー配線16Lを介し
てゲートダミー膜16を所定の電位に制御することによ
り、TFTの誤動作を防ぐことができる。
Here, as shown in FIG. 1, the gate dummy films 16 having a planar configuration arranged for each TFT are commonly connected in the row direction of the pixel TFTs of the LCD panel by, for example, dummy wirings 16L. The plurality of dummy wirings 16L provided in the row direction are commonly connected at an end of the LCD panel. Then, these dummy wirings 16L
Is connected to the common electrode 86 on the counter substrate 80 shown in FIG. 4 to apply a common electrode potential. Alternatively, it may be grounded to a ground potential. As described above, by controlling the gate dummy film 16 to a predetermined potential via the gate dummy wiring 16L, malfunction of the TFT can be prevented.

【0043】なお、上述のような工程で得られたTFT
を液晶駆動用ではなく、IC内の各種メモリ素子や論理
回路素子又は液晶表示装置の駆動回路の論理回路の素子
として用いる場合には、ITO60は不要である。この
場合には、ソース電極70の形成と同時に、同様な手法
でドレイン電極を形成し、ドレイン領域36Dと接続す
る。また、ソース・ドレイン電極の形成後においては、
それぞれ対応するソース・ドレイン配線に接続する。但
し、電極と配線とを一体的に形成する場合には、ソース
・ドレイン電極の形成と同時に必要な配線パターンを形
成する。
The TFT obtained by the above-described steps
Is not used for driving the liquid crystal, but the ITO 60 is unnecessary when the memory is used as various memory elements and logic circuit elements in an IC or as elements of a logic circuit of a driving circuit of a liquid crystal display device. In this case, at the same time as the formation of the source electrode 70, a drain electrode is formed in the same manner and connected to the drain region 36D. After the formation of the source / drain electrodes,
Connect to corresponding source / drain wiring. However, when the electrode and the wiring are formed integrally, a necessary wiring pattern is formed simultaneously with the formation of the source / drain electrodes.

【0044】なお、本実施形態の多結晶シリコンTFT
を利用して表示装置の駆動回路等の素子として、例えば
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconducto
r)を形成する場合には、nチャネル(n−ch)TF
Tとpチャネル(p−ch)TFTを形成する。具体的
には、n型不純物を先にドープする場合、p−chTF
Tの形成領域をマスク材で覆っておき、n型不純物ドー
プ後、p−chTFTを覆うマスク材を剥離し、反対に
n−chTFT領域をマスクし、この状態でp型の不純
物をドープする。n型及びp型の不純物ドープ終了後に
は、n−chTFT、p−chTFTとも同時に活性化
処理を行ってTFTを作成する。
The polycrystalline silicon TFT according to the present embodiment
For example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconducto
r), the n-channel (n-ch) TF
T and p-channel (p-ch) TFTs are formed. Specifically, when the n-type impurity is doped first, p-chTF
The region where T is to be formed is covered with a mask material, and after doping n-type impurities, the mask material covering the p-ch TFT is peeled off. Conversely, the n-ch TFT region is masked, and p-type impurities are doped in this state. After the end of the n-type and p-type impurity doping, the n-ch TFT and the p-ch TFT are simultaneously activated to form a TFT.

【0045】実施形態2.実施形態1では、ゲート電極
12の周囲に独立してゲートダミー膜16を形成してい
る。これに対して本実施形態2では、a−Si膜に覆わ
れる領域におけるゲート電極12の形状を変更してこの
領域内での熱容量を高くかつ平均化することにより、a
−Siの多結晶化にあたり、チャネル領域及びその周辺
の領域において均一なp−Si膜を形成する。
Embodiment 2 In the first embodiment, the gate dummy film 16 is formed independently around the gate electrode 12. On the other hand, in the second embodiment, the shape of the gate electrode 12 in the region covered with the a-Si film is changed so that the heat capacity in this region is increased and averaged.
When polycrystallizing Si, a uniform p-Si film is formed in the channel region and its peripheral region.

【0046】図5、図6及び図7は、ゲート形成領域に
おける熱容量を平均化するためのゲート電極の形状例を
示している。
FIGS. 5, 6 and 7 show examples of the shape of the gate electrode for averaging the heat capacity in the gate formation region.

【0047】図5に示す例では、TFTのゲート電極1
8のパターン内にゲート電極材料の存在しない領域、つ
まりゲート開口部18aが形成されている。なお、図5
において、図5(a)は、LCD画素部における画素毎
のTFTの平面構造、図5(b)は、図5(a)のX2
−X2線に沿った断面構造を示している。
In the example shown in FIG. 5, the gate electrode 1 of the TFT is
In the pattern 8, a region where the gate electrode material does not exist, that is, a gate opening 18 a is formed. FIG.
5A is a plan view of the TFT structure of each pixel in the LCD pixel portion, and FIG. 5B is a plan view of X2 in FIG. 5A.
The cross-sectional structure along line -X2 is shown.

【0048】図5のゲート開口部18aは、基板10上
にゲート電極18を形成する際に同時にパターニングし
て形成することができ、特別な工程の追加なしに形成で
きる。図5の例では、ゲート電極18の面積が、例えば
図1のゲート電極12と同程度になるように設定してい
るので、ゲート電極18のパターン幅は、ゲート開口部
18aの面積分だけ減少している。このため、ゲート電
極18の熱伝導率は、ゲート電極12よりも低くなる。
よって、図5ののようなゲート開口部18aを備えたゲ
ート電極18の上方にゲート絶縁膜14を介してa−S
i膜を形成し、これを例えばELAによって多結晶化す
ると、熱伝導率が低くなった分熱容量が大きくなり、ゲ
ート電極18上方領域のa−Siのアニール時の膜温度
を高くすることができる。
The gate opening 18a in FIG. 5 can be formed by patterning at the same time when the gate electrode 18 is formed on the substrate 10, and can be formed without adding a special step. In the example of FIG. 5, since the area of the gate electrode 18 is set to be substantially the same as the gate electrode 12 of FIG. 1, for example, the pattern width of the gate electrode 18 is reduced by the area of the gate opening 18a. doing. Therefore, the thermal conductivity of the gate electrode 18 is lower than that of the gate electrode 12.
Therefore, a-S is formed above the gate electrode 18 having the gate opening 18a as shown in FIG.
When an i-film is formed and polycrystallized by, for example, ELA, the heat capacity is increased by the reduced thermal conductivity, and the film temperature at the time of annealing the a-Si in the region above the gate electrode 18 can be increased. .

【0049】また、ゲート電極18の熱伝導率の低下に
加え、上方がa−Si膜に覆われる領域内、つまりゲー
ト形成領域19内に熱伝導率の低いゲート開口部18a
が存在することからこの形成領域19内における熱容量
が全体として高くなる。よって、この点からも形成領域
19の上方のa−Si膜のアニール膜温度を高くするこ
とができ、TFTのチャネル領域となる部分のa−Si
の多結晶化を促進させることが可能となる。
Further, in addition to the decrease in the thermal conductivity of the gate electrode 18, the gate opening 18 a having a low thermal conductivity is formed in a region where the upper portion is covered with the a-Si film, that is, in the gate formation region 19.
Is present, the heat capacity in the formation region 19 is increased as a whole. Therefore, also from this point, the annealing film temperature of the a-Si film above the formation region 19 can be increased, and the a-Si film in the portion to be the channel region of the TFT can be formed.
Can be promoted.

【0050】なお、より均一なp−Siを形成する観点
から、ゲート形成領域19内における熱容量の平面方向
での偏りを小さくするために、ゲート開口部18aをゲ
ート形成領域19内に複数個設けることが好ましい(図
5の例では3つ)。
From the viewpoint of forming more uniform p-Si, a plurality of gate openings 18a are provided in the gate formation region 19 in order to reduce the deviation of the heat capacity in the gate formation region 19 in the plane direction. Preferably (three in the example of FIG. 5).

【0051】次に、図6に示す例では、まず、図5と同
様、ゲート電極21の形成面積は例えば図1のゲート電
極12と同程度に設定する。更に、ゲート電極21に櫛
歯形状の複数の突出部21aを所定間隔で形成し、その
分ゲート電極幅を狭くしている。このような形状とする
ことにより、図5と同様に、ゲート電極21の熱伝導率
が低下する。突出部間隙21bにはゲート電極材料が存
在しないので、突出部間隙21bでの熱容量は高く、ゲ
ート形成領域19内での熱容量が全体として高くなり、
この領域内でのa−Siの多結晶化が効率的にかつ均一
に進むこととなる。なお、ゲート電極21の図中左右に
延びる櫛歯状の突出部21aの位置関係は、図6(a)
のように左右対称な配置には限られず、図6(b)のよ
うに左右非対称としてもよい。また、図6に示すような
パターンのゲート電極21に、更に図5のようなゲート
開口部を設けてもよい。
Next, in the example shown in FIG. 6, first, as in FIG. 5, the formation area of the gate electrode 21 is set to, for example, about the same as the gate electrode 12 in FIG. Further, a plurality of comb-shaped protrusions 21a are formed at predetermined intervals on the gate electrode 21, and the width of the gate electrode is reduced accordingly. With such a shape, the thermal conductivity of the gate electrode 21 decreases as in FIG. Since the gate electrode material does not exist in the protrusion gap 21b, the heat capacity in the protrusion gap 21b is high, and the heat capacity in the gate formation region 19 as a whole increases.
The polycrystallization of a-Si in this region proceeds efficiently and uniformly. FIG. 6A shows the positional relationship between the comb-shaped protruding portions 21a of the gate electrode 21 extending left and right in the drawing.
The arrangement is not limited to the left-right symmetric arrangement as shown in FIG. 6, but may be left-right asymmetric as shown in FIG. Further, a gate opening as shown in FIG. 5 may be further provided in the gate electrode 21 having a pattern as shown in FIG.

【0052】図7に示すゲート電極の形状例では、ゲー
ト電極23を幅の狭い帯状電極とし、この帯状のゲート
電極23を複数回屈曲させた形状としている。このよう
に電極幅を狭く、また屈曲させた形状としてゲート電極
材料の存在しない領域をゲート形成領域内に設けること
によって、上述の図5及び図6と同様、ゲート電極23
の熱伝導率が低くなり、またゲート形成領域19内の熱
容量が全体として上昇する。従って、図7に示すような
ゲート電極パターンによっても、その上方に形成される
a−Si膜に対して多結晶化アニールを施すことによ
り、迅速にかつ均一にこれを多結晶化することが可能と
なる。
In the example of the shape of the gate electrode shown in FIG. 7, the gate electrode 23 is a narrow band-shaped electrode, and the band-shaped gate electrode 23 is bent a plurality of times. By providing a region where the gate electrode material is not present in the gate forming region with a narrow electrode width and a bent shape in this manner, the gate electrode 23 is formed in the same manner as in FIGS. 5 and 6 described above.
, And the heat capacity in the gate formation region 19 as a whole increases. Therefore, even with the gate electrode pattern as shown in FIG. 7, it is possible to rapidly and uniformly polycrystallize the a-Si film formed thereon by performing polycrystallization annealing. Becomes

【0053】なお、本実施形態2においても実施形態1
と同様に、多結晶化アニールとしてELAだけでなく、
RTAを採用することが可能である。
In the second embodiment, the first embodiment is also used.
Similarly to the polycrystallization annealing, not only ELA,
It is possible to employ RTA.

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明では、上述のようにボトムゲート
構造の多結晶シリコンTFTにおいて、基板上に形成さ
れたゲート電極と同程度の熱容量を有する材料膜をゲー
ト電極に近接配置し、ゲート電極及びこの材料膜の上方
にa−Si膜を形成し、これを多結晶化する。従って、
多結晶化アニールに際して、アニール条件、つまり、a
−Si膜の膜温度をゲート電極の上方領域と材料膜の上
方領域とで同程度にすることができ、広い範囲に均一な
p−Si膜を形成することができる。更に、この材料膜
に所定の共通電位又は接地電位を印加して、その電位を
制御すれば、TFTの動作へ悪影響を与えることを防止
することが可能となる。
According to the present invention, as described above, in a polycrystalline silicon TFT having a bottom gate structure, a material film having the same heat capacity as that of a gate electrode formed on a substrate is disposed in close proximity to the gate electrode. Then, an a-Si film is formed above the material film, and this is polycrystallized. Therefore,
At the time of polycrystallization annealing, annealing conditions, ie, a
The film temperature of the -Si film can be made substantially the same in the region above the gate electrode and the region above the material film, and a uniform p-Si film can be formed over a wide range. Further, by applying a predetermined common potential or ground potential to this material film and controlling the potential, it is possible to prevent the TFT operation from being adversely affected.

【0055】また、ゲート電極の形成領域に電極材料の
存在しないゲート開口部を設けたり、ゲート電極に突出
部を設けたり、或いはゲート電極を帯状屈曲形状とすれ
ば、これらの構成によって、ゲート形成領域内における
熱容量を均一化することができる。従って、ゲート電極
形成領域上に均一なp−Siを形成することが可能とな
る。
If a gate opening where no electrode material is present is provided in the gate electrode formation region, a protruding portion is provided in the gate electrode, or the gate electrode is formed in a band-like bent shape, the gate formation can be performed by these structures. The heat capacity in the region can be made uniform. Therefore, uniform p-Si can be formed on the gate electrode formation region.

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

【図1】 本発明の実施形態1に係るボトムゲート構造
の多結晶シリコンTFTの構造を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a polycrystalline silicon TFT having a bottom gate structure according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施形態1に係る多結晶シリコンT
FTの製造工程を示す図である。
FIG. 2 shows a polycrystalline silicon T according to the first embodiment of the present invention.
It is a figure showing the manufacturing process of FT.

【図3】 本発明の実施形態1に係る多結晶シリコンT
FTの製造工程を示す図である。
FIG. 3 shows a polycrystalline silicon T according to the first embodiment of the present invention.
It is a figure showing the manufacturing process of FT.

【図4】 本発明の実施形態1に係る多結晶シリコンT
FTをLCD画素部のTFTとして用いた場合の構成を
示す図である。
FIG. 4 shows a polycrystalline silicon T according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration when an FT is used as a TFT in an LCD pixel portion.

【図5】 本発明の実施形態2に係る多結晶シリコンT
FTの構成を示す図である。
FIG. 5 shows a polycrystalline silicon T according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an FT.

【図6】 本発明の実施形態2に係る多結晶シリコンT
FTの構成を示す図である。
FIG. 6 shows a polycrystalline silicon T according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an FT.

【図7】 本発明の実施形態2に係る多結晶シリコンT
FTの構成を示す図である。
FIG. 7 shows a polycrystalline silicon T according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an FT.

【図8】 ボトムゲート構造の多結晶シリコンTFTの
従来の製造工程を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a conventional manufacturing process of a polycrystalline silicon TFT having a bottom gate structure.

【図9】 ボトムゲート構造の液晶駆動用TFTの平面
構成を説明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a planar configuration of a liquid crystal driving TFT having a bottom gate structure.

【図10】 従来の多結晶化方法によって得られたp−
Si膜の多結晶化状態を示す図である。
FIG. 10 shows a graph of p- obtained by a conventional polycrystallization method.
FIG. 3 is a diagram showing a polycrystallized state of a Si film.

【図11】 ELAエネルギーとp−Siのグレインサ
イズとの関係を示す図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between ELA energy and grain size of p-Si.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基板、12,18,21,23 ゲート電極、1
4 ゲート絶縁膜、18b 開口部、19 ゲート形成
領域、20 a−Si膜、21a 突出部、21b 突
出部間隙、24 p−Si膜、30 注入ストッパ膜、
34 チャネル領域、36S ソース領域、36D ド
レイン領域、60 ITO。
10 Substrate, 12, 18, 21, 23 Gate electrode, 1
4 gate insulating film, 18b opening, 19 gate formation region, 20a-Si film, 21a protrusion, 21b protrusion gap, 24p-Si film, 30 injection stopper film,
34 channel region, 36S source region, 36D drain region, 60 ITO.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上にパターニングされたゲート電極
と、 前記ゲート電極の近接領域に形成され、前記ゲート電極
と同程度の熱容量を有する材料膜と、を有し、 前記ゲート電極及び前記材料膜の上方に非晶質シリコン
膜を形成し、この非晶質シリコン膜をアニール処理によ
って多結晶化し、得られた多結晶シリコン膜を薄膜トラ
ンジスタの能動層に用いることを特徴とする多結晶シリ
コン薄膜トランジスタ。
1. A gate electrode patterned on a substrate, and a material film formed in a region adjacent to the gate electrode and having a heat capacity similar to that of the gate electrode, wherein the gate electrode and the material film A polycrystalline silicon thin film formed by forming an amorphous silicon film above the polycrystalline silicon film, polycrystallizing the amorphous silicon film by annealing, and using the obtained polycrystalline silicon film as an active layer of the thin film transistor.
【請求項2】 請求項1に記載の多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタにおいて前記ゲート電極の近接領域に形成さ
れた材料膜には、前記多結晶シリコン薄膜トランジスタ
を備える装置の所定の共通電位又は接地電位を印加する
ことを特徴とする多結晶シリコン薄膜トランジスタ。
2. A polycrystalline silicon thin film transistor according to claim 1, wherein a predetermined common potential or a ground potential of a device including said polycrystalline silicon thin film transistor is applied to a material film formed in a region adjacent to said gate electrode. A polycrystalline silicon thin film transistor characterized by the above-mentioned.
【請求項3】 多結晶シリコン薄膜トランジスタにおい
て、 基板上にパターニングされたゲート電極の上方に非晶質
シリコン膜を形成し、この非晶質シリコン膜をアニール
処理によって多結晶化し、得られた多結晶シリコン膜を
薄膜トランジスタの能動層に用いる多結晶シリコン薄膜
トランジスタであり、 前記ゲート電極は、前記非晶質シリコン膜に覆われる領
域内に、突出部若しくはゲート開口部のいずれか又は両
方が設けられていることを特徴とする多結晶シリコン薄
膜トランジスタ。
3. In a polycrystalline silicon thin film transistor, an amorphous silicon film is formed above a gate electrode patterned on a substrate, and the amorphous silicon film is polycrystallized by an annealing treatment. A polycrystalline silicon thin film transistor using a silicon film as an active layer of the thin film transistor, wherein the gate electrode is provided with one or both of a protrusion and a gate opening in a region covered with the amorphous silicon film. A polycrystalline silicon thin film transistor characterized by the above-mentioned.
【請求項4】 多結晶シリコン薄膜トランジスタにおい
て、 基板上にパターニングされたゲート電極の上方に非晶質
シリコン膜を形成し、この非晶質シリコン膜をアニール
処理によって多結晶化し、得られた多結晶シリコン膜を
薄膜トランジスタの能動層に用いる多結晶シリコン薄膜
トランジスタであり、 前記ゲート電極は、前記非晶質シリコン膜に覆われる領
域において、屈曲帯状パターンを有することを特徴とす
る多結晶シリコン薄膜トランジスタ。
4. In a polycrystalline silicon thin film transistor, an amorphous silicon film is formed above a gate electrode patterned on a substrate, and the amorphous silicon film is polycrystallized by an annealing treatment. A polycrystalline silicon thin film transistor using a silicon film as an active layer of the thin film transistor, wherein the gate electrode has a bent band pattern in a region covered with the amorphous silicon film.
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