JP2001291875A - Thin film transistor, method of manufacturing the same, circuit using the same, and liquid crystal display device - Google Patents
Thin film transistor, method of manufacturing the same, circuit using the same, and liquid crystal display deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 特性の劣化を低減し、TFTのリーク電流を
低減し、リーク電流のばらつきを抑制する構造を有する
薄膜トランジスタ及びその製造方法並びにこれを用いた
回路及び液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 Vgs−Ids特性の劣化を低減し得る構
造を有する薄膜トランジスタである。この薄膜トランジ
スタ16は、N型不純物拡散領域からなるソース領域1
7、ドレイン領域18と、ゲート電極19を有してお
り、ゲート電極19直下がチャネル領域30となってい
る。また、ソース領域17、ドレイン領域18には、複
数のコンタクトホール20、…を通じてソース電極2
1、ドレイン電極22がそれぞれ接続されている。そし
て、チャネル領域30内部に、P型不純物拡散領域23
が複数個所、一定間隔おきに形成されている。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film transistor having a structure in which deterioration of characteristics is reduced, a leakage current of a TFT is reduced, and a variation in a leakage current is suppressed, a method of manufacturing the same, a circuit using the same, and a liquid crystal display device. The purpose is to provide. A thin film transistor having a structure capable of reducing deterioration of Vgs-Ids characteristics. The thin film transistor 16 has a source region 1 composed of an N-type impurity diffusion region.
7, a drain region 18 and a gate electrode 19, and a channel region 30 immediately below the gate electrode 19. Further, the source electrode 2 is formed in the source region 17 and the drain region 18 through a plurality of contact holes 20.
1 and the drain electrode 22 are connected to each other. Then, the P-type impurity diffusion region 23 is formed inside the channel region 30.
Are formed at a plurality of locations at regular intervals.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
及びその製造方法並びにこれを用いた回路及び液晶表示
装置に関する。The present invention relates to a thin film transistor, a method of manufacturing the same, a circuit using the same, and a liquid crystal display device.
【0002】[0002]
【背景技術】低いプロセス温度で形成可能な多結晶シリ
コン薄膜トランジスタ(Polycrystalline Silicon Thin
Film Transistor)、いわゆる「低温プロセスポリシリ
コンTFT」は、大型ガラス基板上にドライバーを内蔵
した高精細液晶ディスプレイを形成することのできる素
子として注目されている。2. Description of the Related Art Polycrystalline silicon thin film transistors (Polycrystalline Silicon Thin Films) that can be formed at low process temperatures
2. Description of the Related Art Film Transistors, so-called “low-temperature process polysilicon TFTs”, have attracted attention as elements capable of forming a high-definition liquid crystal display having a driver built on a large glass substrate.
【0003】図38(A)及び同図のB−B線断面図で
ある図38(B)は、従来のポリシリコンTFTの一例
を示すものであり、ソース、ドレイン領域を形成するポ
リシリコン薄膜が下側、ゲート電極が上側に位置するト
ップゲート型TFTを示している。また、このポリシリ
コンTFTはNチャネルTFTの例である。FIG. 38 (A) and FIG. 38 (B), which is a sectional view taken along the line BB of FIG. 38, show an example of a conventional polysilicon TFT, and show a polysilicon thin film forming source and drain regions. Indicates a top gate type TFT in which a gate electrode is located on the lower side and a gate electrode is located on the upper side. This polysilicon TFT is an example of an N-channel TFT.
【0004】図38(A)、図38(B)に示すよう
に、ガラス基板1上にシリコン酸化膜からなるバッファ
層2が形成され、その上にポリシリコン薄膜3が形成さ
れている。さらに、ポリシリコン薄膜3を覆うシリコン
酸化膜からなるゲート絶縁膜4が形成され、タンタル窒
化膜、アルミニウム(Al)膜等からなるゲート電極5
が形成されている。そして、ポリシリコン薄膜3のうち
ゲート電極直下を除く部分にN型不純物導入領域である
ソース領域6、ドレイン領域7が形成されている。ま
た、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜8が形成される
とともに、コンタクトホール9、9が開口され、ソース
電極10、ドレイン電極11が形成されている。As shown in FIGS. 38A and 38B, a buffer layer 2 made of a silicon oxide film is formed on a glass substrate 1, and a polysilicon thin film 3 is formed thereon. Further, a gate insulating film 4 made of a silicon oxide film covering the polysilicon thin film 3 is formed, and a gate electrode 5 made of a tantalum nitride film, an aluminum (Al) film or the like is formed.
Are formed. Then, a source region 6 and a drain region 7, which are N-type impurity introduction regions, are formed in portions of the polysilicon thin film 3 other than immediately below the gate electrode. In addition, an interlayer insulating film 8 made of a silicon oxide film is formed, contact holes 9 are opened, and a source electrode 10 and a drain electrode 11 are formed.
【0005】ところで、一般の半導体デバイスの分野に
おいて、デバイスのさらなる高速化、低消費電力化、高
機能化を図る目的で、近年、デバイスの微細化とともに
SOI(Silicon On Insulator)構造の採用が注目を集
めている。SOI構造とは、例えばシリコン基板の表面
にシリコン酸化膜を挟んで単結晶シリコン層を形成した
ものである。ところが、SOI構造は上記の利点を有す
る反面、トランジスタ形成領域と支持基板との間が電気
的に絶縁されているために基板浮遊効果の影響が顕著に
なる。この場合、基板浮遊効果によって生じる問題点
は、例えばソース・ドレイン間の耐圧低下である。この
メカニズムは、ドレイン領域近傍の高電界領域で発生し
た正孔がチャネル下部に蓄積され、チャネル部の電位を
上昇させるため、ソース、チャネル、ドレイン領域をそ
れぞれエミッタ、ベース、コレクタとする寄生バイポー
ラトランジスタがオンするためである。In the field of general semiconductor devices, attention has recently been paid to the use of SOI (Silicon On Insulator) structures along with the miniaturization of devices in order to further increase the speed, lower the power consumption, and enhance the functions of the devices. Are gathering. The SOI structure is, for example, a single-crystal silicon layer formed on a surface of a silicon substrate with a silicon oxide film interposed therebetween. However, although the SOI structure has the above advantages, the effect of the substrate floating effect becomes remarkable because the transistor formation region and the supporting substrate are electrically insulated. In this case, a problem caused by the substrate floating effect is, for example, a decrease in withstand voltage between the source and the drain. This mechanism is based on the fact that holes generated in the high electric field region near the drain region accumulate below the channel and raise the potential of the channel. Therefore, a parasitic bipolar transistor with the source, channel, and drain regions as the emitter, base, and collector, respectively. Is turned on.
【0006】一方、図38(A)及び図38(B)に示
したような構成のポリシリコンTFTを液晶駆動素子と
して使用する場合、ソース電極10−ドレイン電極11
間に信号電圧を、ゲート電極5に走査電圧を印加する
が、この際にも上記SOI構造で問題となった基板浮遊
効果と同様の特性劣化が生じることが明らかになってき
た。On the other hand, when a polysilicon TFT having a structure as shown in FIGS. 38A and 38B is used as a liquid crystal driving element, a source electrode 10 and a drain electrode 11 are used.
In the meantime, a signal voltage is applied to the gate electrode 5 and a scanning voltage is applied. In this case, it has been clarified that the same characteristic deterioration as the substrate floating effect which has been a problem in the SOI structure occurs.
【0007】また、TFTに顕著な劣化も明らかになっ
ている。TFTのチャネル部は、絶縁膜に囲まれている
ため、熱が逃げにくい構造となっている。従って、動作
時に発生するTFT自体の熱により劣化が生じる。この
様な劣化は、チャネル幅の大きいTFTで特に顕著であ
る。[0007] Further, remarkable deterioration of the TFT has been clarified. Since the channel portion of the TFT is surrounded by the insulating film, the structure is such that heat hardly escapes. Therefore, deterioration occurs due to the heat of the TFT itself generated during operation. Such deterioration is particularly remarkable in a TFT having a large channel width.
【0008】また、多結晶シリコンのTFTは、シリコ
ン単結晶のトランジスタに比べ、オフ時のリーク電流
(オフ電流)が大きく、かつ、電流量のばらつきが大き
い。この傾向は、高温プロセスにより形成したTFTよ
りも、低温プロセスによるTFTにおいてより顕著にな
る。In addition, a polycrystalline silicon TFT has a larger off-state leak current (off-state current) and a larger variation in the amount of current than a single-crystal silicon transistor. This tendency is more remarkable in a TFT formed by a low-temperature process than in a TFT formed by a high-temperature process.
【0009】例えば、画素部のTFTのリーク電流(オ
フ電流)が大きいと表示画面の輝度変動が大きくなり、
リーク電流(オフ電流)がばらつけば、TFTの設計が
困難になる。For example, if the leak current (off current) of the TFT in the pixel portion is large, the luminance fluctuation of the display screen becomes large,
If the leak current (off current) varies, it becomes difficult to design the TFT.
【0010】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、特性の劣化を低減し、かつ、TF
Tのリーク電流(オフ電流)を低減し、かつリーク電流
(オフ電流)のばらつきを抑制する構造を有する薄膜ト
ランジスタ及びその製造方法並びにこれを用いた回路及
び液晶表示装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to reduce the deterioration of characteristics and improve the TF
It is an object of the present invention to provide a thin film transistor having a structure in which T leakage current (off current) is reduced and a variation in leakage current (off current) is suppressed, a method of manufacturing the same, a circuit using the same, and a liquid crystal display device. .
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る薄膜トランジスタは、基板上の非単
結晶シリコン薄膜に形成されたチャネル領域と、該非単
結晶シリコン薄膜に該チャネル領域を挟むように離間し
て形成された第1導電型からなる第1領域および第2領
域を有し、前記第1領域または第2領域の近傍の高電界
領域で発生した前記第1導電型と反対の導電型のキャリ
アが流れ込むキャリア注入領域が設けられている。In order to achieve the above object, a thin film transistor according to the present invention comprises a channel region formed in a non-single-crystal silicon thin film on a substrate, and a channel region formed in the non-single-crystal silicon thin film. Having a first region and a second region of a first conductivity type formed to be separated from each other with the first conductivity type generated in a high electric field region near the first region or the second region. A carrier injection region into which carriers of the opposite conductivity type flow is provided.
【0012】本発明によれば、電界領域で発生したホッ
トキャリアを流れ込ませるキャリア注入領域が設けられ
るので、従来の薄膜トランジスタに比べて、第1領域ま
たは第2領域へのホットキャリアの注入量が少なくな
り、特性劣化を大きく低減することができる。According to the present invention, since the carrier injection region into which the hot carriers generated in the electric field region flow is provided, the injection amount of the hot carriers into the first region or the second region is smaller than that of the conventional thin film transistor. Thus, characteristic deterioration can be greatly reduced.
【0013】本発明に係る薄膜トランジスタは、基板上
の非単結晶シリコン薄膜に形成されたチャネル領域と、
該非単結晶シリコン薄膜に該チャネル領域を挟むように
離間して形成された第1導電型からなる第1領域および
第2領域と、これら第1領域および第2領域の間の前記
非単結晶シリコン薄膜に形成された前記第1導電型と反
対の導電型からなる少なくとも一つの第3領域とを有す
る。A thin film transistor according to the present invention comprises: a channel region formed in a non-single-crystal silicon thin film on a substrate;
A first region and a second region of a first conductivity type formed in the non-single-crystal silicon thin film so as to sandwich the channel region, and the non-single-crystal silicon between the first and second regions; And at least one third region having a conductivity type opposite to the first conductivity type formed in the thin film.
【0014】本発明において、複数の前記第3領域が、
前記非単結晶シリコン薄膜上に形成されてもよい。[0014] In the present invention, the plurality of third regions include:
It may be formed on the non-single-crystal silicon thin film.
【0015】前記第3領域は、前記第1領域および第2
領域の少なくとも一方と前記チャネル領域との間の前記
非単結晶シリコン薄膜に形成されてもよい。The third region includes the first region and the second region.
The non-single-crystal silicon thin film may be formed between at least one of the regions and the channel region.
【0016】前記第3領域は、前記チャネル領域内の少
なくとも一部に形成されてもよい。[0016] The third region may be formed in at least a part of the channel region.
【0017】前記第1導電型はN型であってもよい。The first conductivity type may be N-type.
【0018】前記非単結晶シリコン薄膜は、多結晶シリ
コン薄膜であってもよい。The non-single-crystal silicon thin film may be a polycrystalline silicon thin film.
【0019】前記チャネル領域、第1領域および第2領
域を有する多結晶シリコン薄膜は、低温プロセスで形成
されてもよい。The polycrystalline silicon thin film having the channel region, the first region and the second region may be formed by a low temperature process.
【0020】本発明に係る薄膜トランジスタは、基板上
の非単結晶シリコン薄膜に形成されたチャネル領域と、
該非単結晶シリコン薄膜に該チャネル領域を挟むように
離間して形成された第1導電型からなる第1領域および
第2領域を有し、前記非単結晶シリコン薄膜の少なくと
も前記チャネル領域の幅が、前記第1領域および第2領
域の最小の幅よりも大きい。A thin film transistor according to the present invention comprises: a channel region formed in a non-single-crystal silicon thin film on a substrate;
A first conductivity type first region and a second region formed in the non-single-crystal silicon thin film so as to sandwich the channel region, wherein at least the width of the channel region of the non-single-crystal silicon thin film is , Larger than the minimum width of the first region and the second region.
【0021】前記チャネル領域の幅は、50μm以上で
あること好ましい。The width of the channel region is preferably 50 μm or more.
【0022】前記チャネル領域の幅は、100μm以上
であることが好ましい。Preferably, the width of the channel region is at least 100 μm.
【0023】本発明に係る薄膜トランジスタは、ゲート
電極に交差するように基板上に形成される複数の非単結
晶シリコン薄膜と、前記各非単結晶シリコン薄膜に形成
されたチャネル領域と、該非単結晶シリコン薄膜に該チ
ャネル領域を挟むように離間して形成された第1導電型
からなる第1領域および第2領域を有し、前記複数の非
単結晶シリコン薄膜の第1領域同士および第2領域同士
がそれぞれ共通の電極に接続されている。A thin film transistor according to the present invention comprises: a plurality of non-single-crystal silicon thin films formed on a substrate so as to intersect a gate electrode; a channel region formed in each of the non-single-crystal silicon thin films; A first conductivity type first region and a second region formed in the silicon thin film so as to sandwich the channel region therebetween; the first regions of the plurality of non-single-crystal silicon thin films and the second region; Are connected to a common electrode.
【0024】前記各非単結晶シリコン薄膜のチャネル幅
は、10μm以下であることが好ましい。The channel width of each of the non-single-crystal silicon thin films is preferably 10 μm or less.
【0025】前記複数の非単結晶シリコン薄膜の最外の
辺間の寸法は、50μm以上であることが好ましい。Preferably, a dimension between outermost sides of the plurality of non-single-crystal silicon thin films is 50 μm or more.
【0026】前記チャネル領域の長さは、4μm以下で
あることが好ましい。The length of the channel region is preferably 4 μm or less.
【0027】本発明に係る薄膜トランジスタは、基板上
に設けられた半導体薄膜アイランドと、その半導体薄膜
アイランドに選択的に不純物を導入して形成されたソー
ス層およびドレイン層と、絶縁膜を介して前記半導体薄
膜アイランドに対向して設けられたゲート電極層と、を
有する薄膜トランジスタであって、前記ソース層または
ドレイン層の少なくとも一つが、前記半導体薄膜アイラ
ンドの外縁から所与の距離だけ内側に形成されている。According to the thin film transistor of the present invention, a semiconductor thin film island provided on a substrate, a source layer and a drain layer formed by selectively introducing impurities into the semiconductor thin film island, A gate electrode layer provided facing the semiconductor thin film island, wherein at least one of the source layer or the drain layer is formed inside by a given distance from an outer edge of the semiconductor thin film island. I have.
【0028】TFTのリーク電流(オフ電流)が大きい
のは、一般的にいえば「結晶の質」に起因するものであ
る。しかし、本願の発明者がさらに種々検討したとこ
ろ、「薄膜アイランドの外縁(外周)の一部を構成する
高濃度のソース層やドレイン層のエッジと、ゲート電極
との間の電界」が、TFTのリーク電流(オフ電流)に
重要な影響を与えていることがわかった。The large leak current (off current) of a TFT is generally attributable to the "quality of crystal". However, the inventor of the present application has further studied variously, and found that “an electric field between the gate electrode and the edge of the high-concentration source or drain layer that forms a part of the outer edge (outer periphery) of the thin film island” indicates that the TFT It has an important effect on the leakage current (off current) of the semiconductor device.
【0029】つまり、ソース層やドレイン層に加わる電
界が大きくなると、TFTのリーク電流(オフ電流)も
大きいことがわかった。That is, it was found that when the electric field applied to the source layer and the drain layer was increased, the leak current (off current) of the TFT was also increased.
【0030】そこで、高濃度のソース層やドレイン層を
薄膜アイランドの内側に設け、外縁部に「スペース」を
設けることにより、そのスペースが、ソース,ドレイン
層に加わる前述の電界を緩和する。よって、リーク電流
(オフ電流)の低減ならびにそのばらつきの抑制が達成
される。Therefore, by providing a high-concentration source layer or drain layer inside the thin film island and providing a "space" at the outer edge, the space reduces the above-mentioned electric field applied to the source and drain layers. Thus, a reduction in leakage current (off current) and suppression of its variation are achieved.
【0031】前記ソース層及びドレイン層を避ける領域
であって、前記半導体薄膜アイランドの外縁部の、少な
くとも前記ゲート電極と重なりを有する部分は、不純物
が導入されていないイントリンシック層となっていても
よい。In a region avoiding the source layer and the drain layer, at least a portion of the outer edge of the semiconductor thin film island overlapping with the gate electrode is an intrinsic layer into which impurities are not introduced. Good.
【0032】「スペース」部分がイントリンシック層
(真性層)であることを明確化したものである。イント
リンシック層では空乏層がのびやすく、この空乏層が電
界を吸収する。よって、高濃度のソース層・ドレイン層
に加わる電界が減少し、TFTのリーク電流(オフ電
流)が減少し、ばらつきも抑制される。This clarifies that the "space" portion is an intrinsic layer (intrinsic layer). In the intrinsic layer, the depletion layer easily spreads, and this depletion layer absorbs the electric field. Therefore, the electric field applied to the high-concentration source layer / drain layer is reduced, the leak current (off current) of the TFT is reduced, and variation is suppressed.
【0033】前記ソース層及びドレイン層を避ける領域
であって、前記半導体薄膜アイランドの外縁部の、少な
くとも前記ゲート電極と重なりを有する部分は、前記ソ
ース層およびドレイン層とは反対導電型の不純物が導入
されている不純物層と、その不純物層に連なるイントリ
ンシック層とからなっていてもよい。In a region avoiding the source layer and the drain layer, at least a portion of the outer edge portion of the semiconductor thin film island which overlaps with the gate electrode has impurities of opposite conductivity type to the source layer and the drain layer. It may be composed of an introduced impurity layer and an intrinsic layer connected to the impurity layer.
【0034】例えば、NMOSトランジスタの場合に
は、薄膜アイランドの外縁部のうち、少なくともゲート
電極と重なりを有する部分がp層とi層(イントリンシ
ック層)とを有する。この場合も、請求項2の場合と同
様に、電界緩和の効果が得られ、リーク電流(オフ電
流)の低減やばらつきの抑制を図れる。For example, in the case of an NMOS transistor, at least a portion of the outer edge of the thin film island that overlaps the gate electrode has a p-layer and an i-layer (intrinsic layer). Also in this case, similarly to the case of the second aspect, the effect of relaxing the electric field can be obtained, and the leakage current (off current) can be reduced and the variation can be suppressed.
【0035】前記半導体薄膜アイランドの外縁から前記
ソースまたはドレインまでの前記所与の距離は、1μm
以上5μm以下であることが好ましい。The given distance from the outer edge of the semiconductor thin film island to the source or drain is 1 μm
It is preferably at least 5 μm.
【0036】半導体薄膜アイランドの外縁からソース
(ドレイン)までの距離が1μm未満では現実の加工が
難しく、また、5μmより大きいと、結果的に半導体薄
膜アイランドのサイズが大きくなり、設計仕様を満たさ
なくなる。よって、1μm以上5μm以下が望ましい。If the distance from the outer edge of the semiconductor thin film island to the source (drain) is less than 1 μm, actual processing is difficult. If the distance is more than 5 μm, the size of the semiconductor thin film island becomes large and the design specifications are not satisfied. . Therefore, the thickness is preferably 1 μm or more and 5 μm or less.
【0037】前記半導体薄膜アイランドは、アモルファ
スシリコンをアニールして作成されたポリシリコンから
構成されてもよい。[0037] The semiconductor thin film island may be made of polysilicon formed by annealing amorphous silicon.
【0038】低温プロセスによるポリシリコンTFT
は、高温処理をしないために結晶ダメージの回復力が弱
く、TFTのリーク電流(オフ電流)も大きくなりがち
である。よって、本発明の適用が効果的である。Polysilicon TFT by low temperature process
Since the high temperature treatment is not performed, the recovery from crystal damage is weak, and the leak current (off current) of the TFT tends to increase. Therefore, the application of the present invention is effective.
【0039】薄膜トランジスタは、前記ゲート電極と前
記ドレイン層との相対的位置関係において、オフセット
を有していてもよい。The thin film transistor may have an offset in the relative positional relationship between the gate electrode and the drain layer.
【0040】いわゆる「オフセット構造」は、ゲートと
ドレインが重なりを有さないことからリーク電流(オフ
電流)の低減には有効であるが、その一方、オフセット
量が大きいとオン電流の減少,しきい値電圧の増大を招
く。したがって、オフセット量の調整は難しい。The so-called "offset structure" is effective in reducing the leak current (off current) because the gate and drain do not overlap, but on the other hand, when the offset amount is large, the on current decreases. This leads to an increase in the threshold voltage. Therefore, it is difficult to adjust the offset amount.
【0041】本発明をオフセット構造のMOSトランジ
スタに適用すれば、オフセット量をそれほど大きくしな
くても、リーク電流(オフ電流)を効果的に低減でき、
また、ばらつきが抑制され、よって、オン電流の確保や
設計が容易となる。If the present invention is applied to a MOS transistor having an offset structure, the leak current (off current) can be effectively reduced without increasing the offset amount so much.
Further, the variation is suppressed, and thus, the securing of the on-current and the design are facilitated.
【0042】薄膜トランジスタは、2本のゲート電極を
互いに平行に配置したデュアルゲート構造を有していて
もよい。The thin film transistor may have a dual gate structure in which two gate electrodes are arranged in parallel with each other.
【0043】デュアルゲート構造のMOSFETは、2
個のMOSトランジスタを直列接続した構成をしてい
る。そして、本発明の電界緩和構造の採用によって各M
OSFETのリーク電流が低減し、一つのMOSFET
についての低減率(本発明の適用後のリーク電流量/適
用前のリーク電流量)を「F(<1)」とした場合、2
つのMOSFET全体でのリーク電流の低減率は、「F
×F」となり、1つのMOSFETの場合よりも、さら
にリーク電流量が低減される。The MOSFET of the dual gate structure has two
In this configuration, the MOS transistors are connected in series. Then, by adopting the electric field relaxation structure of the present invention, each M
OSFET leakage current is reduced, one MOSFET
When the reduction rate (the amount of leakage current after application of the present invention / the amount of leakage current before application of the present invention) is “F (<1)”, 2
The reduction rate of the leakage current in the entire MOSFET is “F
× F ”, and the amount of leak current is further reduced as compared with the case of one MOSFET.
【0044】本発明に係る薄膜トランジスタは、基板上
に設けられた半導体薄膜アイランドと、前記半導体薄膜
アイランドに選択的に不純物を導入して形成されたソー
ス層およびドレイン層と、前記半導体薄膜アイランドの
外縁部とのみ重なりを有して設けられた第1の絶縁膜
と、前記半導体薄膜アイランドの表面および前記第1の
絶縁膜を覆って形成された第2の絶縁膜と、前記第2の
絶縁膜上に設けられたゲート電極層と、を有する。A thin film transistor according to the present invention comprises a semiconductor thin film island provided on a substrate, a source layer and a drain layer formed by selectively introducing impurities into the semiconductor thin film island, and an outer edge of the semiconductor thin film island. A first insulating film provided so as to overlap only with the portion, a second insulating film formed to cover the surface of the semiconductor thin film island and the first insulating film, and the second insulating film A gate electrode layer provided thereon.
【0045】本発明では、ゲート電極とソース・ドレイ
ンとの間の電界緩和のために、第1の絶縁膜を薄膜アイ
ランドの外縁部にオーバーラップさせて設け、その第1
の絶縁膜の厚み分だけゲートのエッジまでの距離を増大
させる。これにより、ソース・ドレインに加わる電界が
緩和され、TFTのリーク電流(オフ電流)が減少し、
ばらつきも抑制される。According to the present invention, in order to reduce the electric field between the gate electrode and the source / drain, the first insulating film is provided so as to overlap the outer edge of the thin film island.
The distance to the edge of the gate is increased by the thickness of the insulating film. As a result, the electric field applied to the source / drain is reduced, and the leak current (off current) of the TFT decreases,
Variation is also suppressed.
【0046】本発明に係る回路は、上記薄膜トランジス
タを有する。A circuit according to the present invention has the above-mentioned thin film transistor.
【0047】本発明に係る液晶表示装置は、ドライバー
回路内蔵型のものであって、上記薄膜トランジスタを有
する。A liquid crystal display device according to the present invention is of a type with a built-in driver circuit, and has the above-mentioned thin film transistor.
【0048】本発明の薄膜トランジスタを用いることに
よって、回路の誤動作等の発生が少なく、良好な画質を
有する液晶表示装置を実現することができる。By using the thin film transistor of the present invention, it is possible to realize a liquid crystal display device having good image quality with less occurrence of circuit malfunction and the like.
【0049】上記液晶表示装置では、前記薄膜トランジ
スタは、回路部で用いられることが好ましい。In the above liquid crystal display device, it is preferable that the thin film transistor is used in a circuit section.
【0050】上記液晶表示装置では、前記薄膜トランジ
スタは、前記回路部のアナログスイッチ手段として用い
られることが好ましい。In the above liquid crystal display device, it is preferable that the thin film transistor is used as an analog switch of the circuit section.
【0051】本発明に係る液晶表示装置は、上記薄膜ト
ランジスタを、画素部に有する。A liquid crystal display device according to the present invention has the above thin film transistor in a pixel portion.
【0052】画素部のTFTのリーク電流(オフ電流)
が低減され、表示画面の輝度変動が少なくなる。また、
TFTのリーク電流(オフ電流)のばらつきが抑制され
てアクティブマトリクス基板の設計も容易である。した
がって、高性能な液晶表示装置が実現される。The leak current (off current) of the TFT in the pixel portion
Is reduced, and the luminance fluctuation of the display screen is reduced. Also,
Variations in the leak current (off current) of the TFT are suppressed, and the design of the active matrix substrate is easy. Therefore, a high-performance liquid crystal display device is realized.
【0053】本発明に係る液晶表示装置は、上記薄膜ト
ランジスタを用いて構成される。The liquid crystal display device according to the present invention is constituted by using the above-mentioned thin film transistor.
【0054】本発明のTFTで液晶ドライバ回路等の周
辺回路を構成した場合、高性能の回路を形成できる。そ
の回路をアクティブマトリクス基板上に形成することも
容易である。したがって、高性能な液晶表示装置が実現
される。When a peripheral circuit such as a liquid crystal driver circuit is constituted by the TFT of the present invention, a high-performance circuit can be formed. It is easy to form the circuit on an active matrix substrate. Therefore, a high-performance liquid crystal display device is realized.
【0055】本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法
は、基板上の非単結晶シリコン薄膜に形成されたチャネ
ル領域と、該非単結晶シリコン薄膜に該チャネル領域を
挟むように離間して形成された第1導電型からなる第1
領域および第2領域と、前記第1領域と前記チャネル領
域との間および前記第2領域と前記チャネル領域との間
の双方に形成された前記第1導電型と反対の導電型から
なる第3領域とを有し、前記チャネル領域が前記第1導
電型と反対の導電型からなる薄膜トランジスタの製造方
法であって、基板上に非単結晶シリコン薄膜を形成する
シリコン薄膜形成工程と、該非単結晶シリコン薄膜の一
部に第1導電型と反対の導電型の不純物をイオン注入す
ることにより前記第3領域を形成する第3領域形成工程
と、前記非単結晶シリコン薄膜の第3領域上にゲート絶
縁膜を介してゲート電極を形成するゲート電極形成工程
と、前記第3領域形成工程のイオン注入時のドーズ量よ
りも少ないドーズ量で第1導電型の不純物をイオン注入
することにより前記第1領域および第2領域を形成する
第1・第2領域形成工程、とを有する。In the method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention, a channel region formed in a non-single-crystal silicon thin film on a substrate and a first region formed in the non-single-crystal silicon thin film so as to sandwich the channel region are formed. First made of conductive type
A third region of a conductivity type opposite to the first conductivity type, which is formed both in a region and a second region, and between the first region and the channel region and between the second region and the channel region; A thin film transistor forming a non-single-crystal silicon thin film on a substrate, wherein the channel region has a conductivity type opposite to the first conductivity type. Forming a third region by ion-implanting an impurity of a conductivity type opposite to the first conductivity type into a portion of the silicon thin film; and forming a gate on the third region of the non-single-crystal silicon thin film. A gate electrode forming step of forming a gate electrode through an insulating film; and a first conductivity type impurity ion-implanted with a smaller dose than the ion implanted dose in the third region forming step. First and second regions forming a first region and a second region, with a city.
【0056】本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法
は、基板上の非単結晶シリコン薄膜に形成されたチャネ
ル領域と、該非単結晶シリコン薄膜に該チャネル領域を
挟むように離間して形成された第1導電型からなる第1
領域および第2領域と、前記第1領域と前記チャネル領
域との間および前記第2領域と前記チャネル領域との間
の双方に形成された前記第1導電型と反対の導電型から
なる第3領域とを有する薄膜トランジスタの製造方法で
あって、基板上に非単結晶シリコン薄膜を形成するシリ
コン薄膜形成工程と、該非単結晶シリコン薄膜上にゲー
ト絶縁膜を介してゲート電極を形成するゲート電極形成
工程と、該ゲート電極をマスクとして用いるとともに前
記第1領域および第2領域を覆うマスク材を用いて第1
導電型と反対の導電型の不純物をイオン注入することに
より、前記チャネル領域に隣接した領域に第3領域を形
成する第3領域形成工程と、該第3領域形成工程のイオ
ン注入時のドーズ量よりも少ないドーズ量で第1導電型
の不純物をイオン注入することにより前記非単結晶シリ
コン薄膜の第3領域に隣接した領域に前記第1領域およ
び第2領域を形成する第1・第2領域形成工程、とを有
する。In the method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention, a channel region formed in a non-single-crystal silicon thin film on a substrate and a first region formed in the non-single-crystal silicon thin film so as to sandwich the channel region are formed. First made of conductive type
A third region of a conductivity type opposite to the first conductivity type, which is formed both in a region and a second region, and between the first region and the channel region and between the second region and the channel region; A thin film forming step for forming a non-single-crystal silicon thin film on a substrate, and forming a gate electrode on the non-single-crystal silicon thin film via a gate insulating film. And a first step using a mask material that covers the first region and the second region while using the gate electrode as a mask.
A third region forming step of forming a third region in a region adjacent to the channel region by ion-implanting an impurity of a conductivity type opposite to the conductivity type, and a dose amount during the ion implantation in the third region forming step First and second regions for forming the first region and the second region in a region adjacent to the third region of the non-single-crystal silicon thin film by ion-implanting a first conductivity type impurity with a smaller dose. Forming step.
【0057】本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法
は、P型、N型を合わせ持つ相補型薄膜トランジスタを
有する液晶表示装置に用いられ、基板上の非単結晶シリ
コン薄膜に形成されたチャネル領域と、該非単結晶シリ
コン薄膜に該チャネル領域を挟むように離間して形成さ
れた第1導電型からなる第1領域および第2領域と、こ
れら第1領域と第2領域の間の前記非単結晶シリコン薄
膜に形成された前記第1導電型と反対の導電型からなる
第3領域とを有する薄膜トランジスタの製造方法であっ
て、前記第3領域の形成を、前記第1導電型と反対の導
電型からなるトランジスタの第1領域および第2領域の
形成と同時に行う。The method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention is used for a liquid crystal display device having a complementary thin film transistor having both P-type and N-type, and a channel region formed in a non-single-crystal silicon thin film on a substrate, A first region and a second region of a first conductivity type formed in a single-crystal silicon thin film so as to sandwich the channel region, and the non-single-crystal silicon thin film between the first region and the second region And a third region having a conductivity type opposite to the first conductivity type formed in the thin film transistor, wherein the formation of the third region comprises a conductivity type opposite to the first conductivity type. This is performed simultaneously with the formation of the first region and the second region of the transistor.
【0058】本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法
は、基板上に、アモルファスシリコンの薄膜を堆積する
工程と、そのアモルファスシリコンの薄膜にレーザー光
を照射し、結晶化されたポリシリコンの薄膜を得る工程
と、レーザ照射により得られた前記ポリシリコンの薄膜
をパターニングしてポリシリコンアイランドを形成し、
そのポリシリコンアイランド上にゲート絶縁膜を形成
し、そのゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程
と、前記ポリシリコンアイランドの外縁部の少なくとも
一部を覆う絶縁層を形成する工程と、前記ゲート電極と
前記絶縁層とをマスクとして用いて前記ポリシリコンア
イランドに不純物を導入し、ソース層およびドレイン層
を形成する工程と、ソース電極およびドレイン電極を形
成する工程と、を有する。In the method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention, a step of depositing an amorphous silicon thin film on a substrate and a step of irradiating the amorphous silicon thin film with laser light to obtain a crystallized polysilicon thin film. And, patterning the polysilicon thin film obtained by laser irradiation to form a polysilicon island,
Forming a gate insulating film on the polysilicon island, forming a gate electrode on the gate insulating film; forming an insulating layer covering at least a part of an outer edge of the polysilicon island; Forming a source layer and a drain layer by introducing an impurity into the polysilicon island using the electrode and the insulating layer as a mask; and forming a source electrode and a drain electrode.
【0059】ゲート電極と絶縁層とをマスクとして用い
てセルフアラインで、薄膜アイランドの外縁より内側に
ソース層やドレイン層を形成することができる。Using the gate electrode and the insulating layer as a mask, the source layer and the drain layer can be formed inside the outer edge of the thin film island by self-alignment.
【0060】[0060]
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下、本発
明の第1の実施の形態を図1(A)〜図3(D)を参照
して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 (A) to 3 (D).
【0061】図1(A)及び図1(B)は本実施の形態
の薄膜トランジスタ16を示す図であって、この薄膜ト
ランジスタ16は、例えば液晶ディスプレイのアナログ
スイッチとして用いられるポリシリコンTFTである。FIGS. 1A and 1B show a thin film transistor 16 according to the present embodiment. The thin film transistor 16 is, for example, a polysilicon TFT used as an analog switch of a liquid crystal display.
【0062】図1(A)は薄膜トランジスタ16の平面
図である。この図に示すように、薄膜トランジスタ16
は、ともにN型(第1導電型)不純物拡散領域であるソ
ース領域17(第1領域)およびドレイン領域18(第
2領域)と、ゲート電極19を有しており、ゲート電極
19直下がチャネル領域30となっている。FIG. 1A is a plan view of the thin film transistor 16. As shown in FIG.
Has a source region 17 (first region) and a drain region 18 (second region), both of which are N-type (first conductivity type) impurity diffusion regions, and a gate electrode 19. This is an area 30.
【0063】なお、薄膜トランジスタ16のチャネル長
Lとチャネル幅Wの比は、例えば5μm/100μm程
度である。また、ソース領域17、ドレイン領域18に
は、複数のコンタクトホール20、20、…を通じてソ
ース電極21、ドレイン電極22がそれぞれ接続されて
いる。そして、ドレイン領域18、チャネル領域30、
およびソース領域17にわたって連続的に形成されたP
型不純物拡散領域23(キャリア注入領域、第1導電型
と反対の導電型からなる第3領域)が、複数個所、一定
間隔おきに形成されている。例えば、P型不純物拡散領
域23の幅は5μm程度、P型不純物拡散領域23同士
の間隔は5μm程度である。The ratio between the channel length L and the channel width W of the thin film transistor 16 is, for example, about 5 μm / 100 μm. Further, a source electrode 21 and a drain electrode 22 are connected to the source region 17 and the drain region 18 through a plurality of contact holes 20, 20,. Then, the drain region 18, the channel region 30,
And P continuously formed over source region 17.
Type impurity diffusion regions 23 (carrier injection regions, third regions having a conductivity type opposite to the first conductivity type) are formed at a plurality of locations and at regular intervals. For example, the width of the P-type impurity diffusion region 23 is about 5 μm, and the interval between the P-type impurity diffusion regions 23 is about 5 μm.
【0064】図1(B)は図1(A)のI−I線に沿う
断面図である。この図に示すように、ガラス基板24上
に、シリコン酸化膜からなる下地絶縁膜25、ソース、
ドレイン領域17、18およびP型不純物拡散領域23
が形成される多結晶シリコン薄膜26が順次形成されて
いる。そして、その上にゲート絶縁膜27を介してゲー
ト電極19が形成されている。また、その上にシリコン
酸化膜からなる層間絶縁膜28が形成されるとともに、
層間絶縁膜28を貫通してソース領域17、ドレイン領
域18に通じるコンタクトホール20、20が開口さ
れ、ソース電極21、ドレイン電極22が形成されてい
る。FIG. 1B is a sectional view taken along the line II of FIG. 1A. As shown in this figure, a base insulating film 25 made of a silicon oxide film, a source,
Drain regions 17, 18 and P-type impurity diffusion region 23
Are sequentially formed. Then, a gate electrode 19 is formed thereover via a gate insulating film 27. Further, an interlayer insulating film 28 made of a silicon oxide film is formed thereon,
Contact holes 20, 20 penetrating the interlayer insulating film 28 and leading to the source region 17 and the drain region 18 are opened, and a source electrode 21 and a drain electrode 22 are formed.
【0065】次に、上記構成の薄膜トランジスタの製造
方法を図2(A)〜図3(D)を用いて説明する。以下
に述べる製造方法は、例えばゲート絶縁膜の形成に熱酸
化法ではなくCVD法を用いるものであって、プロセス
全体を通して450℃以下の低いプロセス温度で製造す
るものである。これにより、基板の材料としてガラスを
用いることができる。Next, a method of manufacturing the thin film transistor having the above configuration will be described with reference to FIGS. The manufacturing method described below uses, for example, a CVD method instead of a thermal oxidation method for forming a gate insulating film, and manufactures at a low process temperature of 450 ° C. or less throughout the entire process. Thereby, glass can be used as the material of the substrate.
【0066】まず、図2(A)に示すように、ガラス基
板24上の全面に、CVD法を用いて膜厚100〜50
0nm程度のシリコン酸化膜を形成して下地絶縁膜25
とする。次に、下地絶縁膜25上の全面に、ジシラン
(Si2H6)あるいはモノシラン(SiH4)を原料と
したCVD法を用いて膜厚50nm程度のアモルファス
シリコン薄膜を形成した後、XeCl等のエキシマレー
ザーアニールを行なうことによって多結晶化する。そし
て、周知のフォトリソグラフィー・エッチング技術を用
いて多結晶シリコン薄膜26のパターニングを行なう
(シリコン薄膜形成工程)。First, as shown in FIG. 2A, a film having a thickness of 100 to 50
A silicon oxide film of about 0 nm is formed to form a base insulating film 25.
And Next, an amorphous silicon thin film having a thickness of about 50 nm is formed on the entire surface of the base insulating film 25 by a CVD method using disilane (Si 2 H 6 ) or monosilane (SiH 4 ) as a raw material. The polycrystal is formed by performing excimer laser annealing. Then, the polycrystalline silicon thin film 26 is patterned using a well-known photolithography / etching technique (silicon thin film forming step).
【0067】次に、図2(B)に示すように、P型不純
物拡散領域を形成しようとする領域のみが開口するフォ
トレジストパターン29を形成した後、B2H6/H2を
用いたイオンドーピングを行なうことによってP型不純
物拡散領域23を形成する(第3領域形成工程)。な
お、イオンドーピング時のドーズ量は例えば1〜10×
1015atoms/cm2程度とする。その後、フォトレジスト
パターン29を除去した後、図2(C)に示すように、
ECR−CVD(Electron Cyclotron ResonanceChemic
al Vapor Deposition)法等を用いて膜厚120nm程
度のシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜27を形成す
る。Next, as shown in FIG. 2B, after forming a photoresist pattern 29 having an opening only in a region where a P-type impurity diffusion region is to be formed, B 2 H 6 / H 2 was used. The P-type impurity diffusion region 23 is formed by performing ion doping (third region formation step). The dose during ion doping is, for example, 1 to 10 ×
It is about 10 15 atoms / cm 2 . Then, after removing the photoresist pattern 29, as shown in FIG.
ECR-CVD (Electron Cyclotron ResonanceChemic
The gate insulating film 27 made of a silicon oxide film having a thickness of about 120 nm is formed by using an Al Vapor Deposition method or the like.
【0068】次に、スパッタ法により膜厚600〜80
0nm程度のタンタル膜を全面に堆積させ、図3(A)
に示すように、これをパターニングすることによりゲー
ト電極19を形成する(ゲート電極形成工程)。つい
で、図3(B)に示すように、このゲート電極19をマ
スクとしてPH3/H2を用いたイオンドーピングを行な
うことにより、N型不純物拡散領域であるソース領域1
7、ドレイン領域18を形成する(第1・第2領域形成
工程)。また、イオンドーピング時のドーズ量は1〜1
0×1015atoms/cm2程度でよいが、図2(B)のイオ
ンドーピング工程におけるB2H6/H2のドーズ量より
も少なく設定する。この際、チャネル領域30とソー
ス、ドレイン領域17、18間の領域23aにはP型不
純物、N型不純物の双方が導入されることになるが、ド
ーズ量を上記のように設定することで領域23aはP型
のままとなる。ついで、300℃、2時間のN2アニー
ルを行なう。Next, a film thickness of 600 to 80 is formed by sputtering.
A tantalum film of about 0 nm is deposited on the entire surface, and FIG.
As shown in (1), a gate electrode 19 is formed by patterning this (gate electrode forming step). Then, as shown in FIG. 3 (B), ion doping using PH 3 / H 2 is performed using the gate electrode 19 as a mask, so that the source region 1 which is an N-type impurity diffusion region is formed.
7. Form the drain region 18 (first and second region forming steps). The dose during ion doping is 1-1.
The dose may be about 0 × 10 15 atoms / cm 2 , but is set to be smaller than the dose of B 2 H 6 / H 2 in the ion doping step of FIG. At this time, both the P-type impurity and the N-type impurity are introduced into the region 23a between the channel region 30 and the source / drain regions 17, 18, but by setting the dose amount as described above, 23a remains P-type. Next, N 2 annealing is performed at 300 ° C. for 2 hours.
【0069】そして、図3(C)に示すように、CVD
法により膜厚500〜1000nm程度のシリコン酸化
膜からなる層間絶縁膜28を形成する。最後に、図3
(D)に示すように、層間絶縁膜28を貫通して多結晶
シリコン薄膜26上のソース領域17、ドレイン領域1
8に通じるコンタクトホール20、20を開口した後、
全面にAl−Si−Cu膜を堆積させ、これをパターニ
ングすることにより、ソース電極21、ドレイン電極2
2を形成する。Then, as shown in FIG.
An interlayer insulating film 28 made of a silicon oxide film having a thickness of about 500 to 1000 nm is formed by a method. Finally, FIG.
As shown in (D), the source region 17 and the drain region 1 on the polycrystalline silicon thin film 26 penetrate through the interlayer insulating film 28.
After opening the contact holes 20, 20 leading to 8,
By depositing an Al—Si—Cu film on the entire surface and patterning it, the source electrode 21 and the drain electrode 2 are formed.
Form 2
【0070】本実施の形態の薄膜トランジスタ16にお
いて、アナログスイッチをオンさせる場合にソース電極
21−ドレイン電極22間に電圧を印加するとソース領
域17からドレイン領域18に向けて電子が注入される
が、その電子がドレイン領域18近傍の高電界領域で加
速され、インパクトイオン化によってホットキャリア
(電子・正孔対)が発生する。この際、本実施の形態の
薄膜トランジスタ16では、従来の薄膜トランジスタと
異なり、ドレイン領域18内にP型不純物拡散領域23
が設けられているので、発生した正孔の一部がポテンシ
ャルの低いP型不純物拡散領域23内に流れ込む。その
結果、従来の薄膜トランジスタに比べて、正孔がソース
領域17に注入される量が格段に少なくなるため、Vgs
−Ids特性曲線がdepletion側に移動するという特性劣
化を大きく低減することができる。In the thin film transistor 16 of this embodiment, when a voltage is applied between the source electrode 21 and the drain electrode 22 when the analog switch is turned on, electrons are injected from the source region 17 to the drain region 18. The electrons are accelerated in a high electric field region near the drain region 18 and hot carriers (electron-hole pairs) are generated by impact ionization. At this time, in the thin film transistor 16 of the present embodiment, unlike the conventional thin film transistor, the p-type impurity diffusion region 23 is formed in the drain region 18.
Is provided, some of the generated holes flow into the P-type impurity diffusion region 23 having a low potential. As a result, the amount of holes injected into the source region 17 is significantly smaller than that of the conventional thin film transistor.
-The characteristic degradation that the Ids characteristic curve moves to the depletion side can be greatly reduced.
【0071】また、本実施の形態の構造によれば、P型
不純物拡散領域23を1個所だけでなく、複数個所に均
等に設けているので、ドレイン領域18内のどの個所で
発生した正孔もP型不純物拡散領域23に流れ込みやす
く、特性劣化を低減する効果を高めることができる。Further, according to the structure of the present embodiment, the P-type impurity diffusion region 23 is provided not only in one place but also in a plurality of places, so that the holes generated at any place in the drain region 18 are formed. Can easily flow into the P-type impurity diffusion region 23, and the effect of reducing characteristic deterioration can be enhanced.
【0072】なお、本実施の形態では、P型不純物拡散
領域23がソース領域17、ドレイン領域18とつなが
った構造となっているが、P型不純物拡散領域をチャネ
ル領域の内部に独立して形成した構造としてもよい。In the present embodiment, the structure is such that the P-type impurity diffusion region 23 is connected to the source region 17 and the drain region 18. However, the P-type impurity diffusion region is formed independently inside the channel region. The structure may be modified.
【0073】(第2の実施の形態)以下、本発明の第2
の実施の形態を図4(A)〜図7(D)を参照して説明
する。(Second Embodiment) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
Will be described with reference to FIGS. 4A to 7D.
【0074】図4(A)及び図4(B)は本実施の形態
の薄膜トランジスタ31を示す図であり、図4(B)
は、図4(A)のIV−IV線断面図である。なお、本実施
の形態の薄膜トランジスタ31が第1の実施の形態の薄
膜トランジスタと異なる点は、P型不純物拡散領域の構
造のみであるため、図4(A)及び図4(B)において
図1(A)及び図1(B)と共通の構成要素については
同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。FIGS. 4A and 4B are views showing a thin film transistor 31 according to the present embodiment.
FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. Note that the thin film transistor 31 of the present embodiment is different from the thin film transistor of the first embodiment only in the structure of the P-type impurity diffusion region. 1A and 1B are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0075】図4(A)、図4(B)に示すように、こ
の薄膜トランジスタ31は、ともにN型(第1導電型)
不純物拡散領域であるソース領域17(第1領域)およ
びドレイン領域18(第2領域)と、ゲート電極19を
有しており、ゲート電極19直下がチャネル領域30と
なっている。また、ソース領域17、ドレイン領域18
には、複数のコンタクト孔20、20、…を通じてソー
ス電極21、ドレイン電極22がそれぞれ接続されてい
る。そして、第1の実施の形態と異なり、複数のP型不
純物拡散領域32、32、…(キャリア注入領域、第3
領域)の各々が、チャネル領域30を除いてドレイン領
域18内およびソース領域17内に形成され、これら2
つの領域に分割された構成となっている。As shown in FIGS. 4A and 4B, both of the thin film transistors 31 are N-type (first conductivity type).
It has a source region 17 (first region) and a drain region 18 (second region), which are impurity diffusion regions, and a gate electrode 19, and a channel region 30 immediately below the gate electrode 19. The source region 17 and the drain region 18
Are connected to a source electrode 21 and a drain electrode 22, respectively, through a plurality of contact holes 20, 20,. Unlike the first embodiment, a plurality of P-type impurity diffusion regions 32, 32,.
Regions) are formed in the drain region 18 and the source region 17 except for the channel region 30.
It is configured to be divided into two areas.
【0076】次に、本実施の形態の薄膜トランジスタの
製造方法を図5(A)〜図6(C)を用いて説明する。Next, a method of manufacturing the thin film transistor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
【0077】まず、図5(A)に示すように、ガラス基
板24上の全面に、CVD法を用いて膜厚100〜50
0nm程度のシリコン酸化膜を形成して下地絶縁膜25
とする。次に、下地絶縁膜25上の全面に、ジシランあ
るいはモノシランを原料としたCVD法を用いて膜厚5
0nm程度のアモルファスシリコン薄膜を形成した後、
XeCl等のエキシマレーザーアニールを行なって多結
晶化する。そして、周知のフォトリソグラフィー・エッ
チング技術を用いて多結晶シリコン薄膜26のパターニ
ングを行なう(シリコン薄膜形成工程)。First, as shown in FIG. 5A, a film having a thickness of 100 to 50
A silicon oxide film of about 0 nm is formed to form a base insulating film 25.
And Next, a film thickness of 5 is formed on the entire surface of the base insulating film 25 by a CVD method using disilane or monosilane as a raw material.
After forming an amorphous silicon thin film of about 0 nm,
Excimer laser annealing such as XeCl is performed to perform polycrystallization. Then, the polycrystalline silicon thin film 26 is patterned using a well-known photolithography / etching technique (silicon thin film forming step).
【0078】次に、図5(B)に示すように、ECR−
CVD法を用いて膜厚120nm程度のシリコン酸化膜
からなるゲート絶縁膜27を形成する。そして、スパッ
タ法により膜厚600〜800nm程度のタンタル膜を
全面に堆積させ、これをパターニングすることによりゲ
ート電極19を形成する(ゲート電極形成工程)。Next, as shown in FIG.
A gate insulating film 27 made of a silicon oxide film having a thickness of about 120 nm is formed by a CVD method. Then, a tantalum film having a thickness of about 600 to 800 nm is deposited on the entire surface by a sputtering method, and the gate electrode 19 is formed by patterning the tantalum film (gate electrode forming step).
【0079】次に、図5(C)に示すように、P型不純
物拡散領域32を形成しようとする領域とゲート電極1
9を形成した領域が開口するフォトレジストパターン2
9を形成した後、B2H6/H2 を用いたイオンドーピン
グを行なうと、ゲート電極19とフォトレジストパター
ン29がマスク材となってイオンが注入されるため、チ
ャネル領域30に隣接する部分のみにP型不純物拡散領
域32が形成される(第3領域形成工程)。なお、イオ
ンドーピング時のドーズ量は、例えば1〜10×1015
atoms/cm2程度とする。Next, as shown in FIG. 5C, the region where the P-type impurity diffusion region 32 is to be formed and the gate electrode 1 are formed.
Pattern 2 in which region 9 is formed is opened
9 is formed, ion implantation using B 2 H 6 / H 2 is performed, and ions are implanted using the gate electrode 19 and the photoresist pattern 29 as a mask material. Only the P-type impurity diffusion region 32 is formed (third region formation step). The dose at the time of ion doping is, for example, 1 to 10 × 10 15
about atoms / cm 2 .
【0080】そして、フォトレジストパターン29を除
去した後、図6(A)に示すように、ゲート電極19を
マスクとしてPH3/H2を用いたイオンドーピングを行
なうことにより、N型不純物拡散領域であるソース領域
17、ドレイン領域18を形成する(第1・第2領域形
成工程)。また、イオンドーピング時のドーズ量は1〜
10×1015atoms/cm2程度でよいが、図5(C)のイ
オンドーピング工程におけるB2H6/H2のドーズ量よ
りも少なく設定する。この際、チャネル領域30とソー
ス、ドレイン領域17、18間の領域32にはP型不純
物、N型不純物の双方が導入されることになるが、ドー
ズ量を上記のように設定することで領域32はP型のま
まとなる。ついで、300℃、2時間のN2アニールを
行なう。After the photoresist pattern 29 is removed, as shown in FIG. 6A, ion doping using PH 3 / H 2 is performed using the gate electrode 19 as a mask, thereby forming an N-type impurity diffusion region. Are formed (first and second region forming steps). The dose during ion doping is 1 to
The dose may be about 10 × 10 15 atoms / cm 2 , but is set to be smaller than the dose amount of B 2 H 6 / H 2 in the ion doping step of FIG. At this time, both the P-type impurity and the N-type impurity are introduced into the region 32 between the channel region 30 and the source / drain regions 17 and 18, but by setting the dose amount as described above, 32 remains P-type. Next, N 2 annealing is performed at 300 ° C. for 2 hours.
【0081】そして、図6(B)に示すように、CVD
法により膜厚500〜1000nm程度のシリコン酸化
膜からなる層間絶縁膜28を形成する。最後に、図6
(C)に示すように、層間絶縁膜28を貫通して多結晶
シリコン薄膜26上のソース領域17、ドレイン領域1
8に通じるコンタクトホール20、20を開口した後、
全面にAl−Si−Cu膜を堆積させ、これをパターニ
ングすることにより、ソース電極21、ドレイン電極2
2を形成する。Then, as shown in FIG.
An interlayer insulating film 28 made of a silicon oxide film having a thickness of about 500 to 1000 nm is formed by a method. Finally, FIG.
As shown in (C), the source region 17 and the drain region 1 on the polycrystalline silicon thin film 26 penetrate through the interlayer insulating film 28.
After opening the contact holes 20, 20 leading to 8,
By depositing an Al—Si—Cu film on the entire surface and patterning it, the source electrode 21 and the drain electrode 2 are formed.
Form 2
【0082】以上、NチャネルTFT単独の場合の製造
方法について説明したが、PチャネルTFT、Nチャネ
ルTFTを合わせ持つ相補型(CMOS型)TFTを有
する液晶表示装置の場合、NチャネルTFTである薄膜
トランジスタ31のP型不純物拡散領域32の形成をP
チャネルTFTのソース、ドレイン領域の形成と同時に
行うこともできる。以下、その例について図7(A)〜
図7(D)を用いて説明する。The manufacturing method in the case of using only an N-channel TFT has been described above. However, in the case of a liquid crystal display device having a complementary (CMOS type) TFT having both a P-channel TFT and an N-channel TFT, a thin-film transistor which is an N-channel TFT The formation of the P-type impurity diffusion region 32 of FIG.
It can be performed simultaneously with the formation of the source and drain regions of the channel TFT. Hereinafter, the example will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG.
【0083】まず、図7(A)に示すように、ガラス基
板24上の全面に、CVD法を用いて膜厚100〜50
0nm程度のシリコン酸化膜を形成し、下地絶縁膜25
とする。次に、下地絶縁膜25上の全面に、ジシランあ
るいはモノシランを原料としたCVD法を用いて膜厚5
0nm程度のアモルファスシリコン薄膜を形成した後、
XeCl等のエキシマレーザーアニールを行なうことに
よって多結晶化する。そして、周知のフォトリソグラフ
ィー・エッチング技術を用いて多結晶シリコン薄膜のパ
ターニングを行なって多結晶シリコン薄膜26を形成す
る(シリコン薄膜形成工程)。First, as shown in FIG. 7A, a film having a thickness of 100 to 50
A silicon oxide film of about 0 nm is formed, and a base insulating film 25 is formed.
And Next, a film thickness of 5 is formed on the entire surface of the base insulating film 25 by a CVD method using disilane or monosilane as a raw material.
After forming an amorphous silicon thin film of about 0 nm,
It is polycrystallized by performing excimer laser annealing such as XeCl. Then, the polycrystalline silicon thin film is patterned using a well-known photolithography and etching technique to form a polycrystalline silicon thin film 26 (silicon thin film forming step).
【0084】次に、図7(B)に示すように、多結晶シ
リコン薄膜26および下地絶縁膜25の表面に、ECR
−CVD法を用いて膜厚120nm程度のシリコン酸化
膜からなるゲート絶縁膜27を形成する。そして、スパ
ッタ法により膜厚600〜800nm程度のタンタル膜
を全面に堆積させ、これをパターニングすることにより
ゲート電極19を形成する(ゲート電極形成工程)。以
上までの工程では、NチャネルTFT側、PチャネルT
FT側ともに同様の処理が行われる。Next, as shown in FIG. 7B, the surface of the polycrystalline silicon thin film 26 and the underlying insulating film 25 are covered with ECR.
A gate insulating film 27 made of a silicon oxide film having a thickness of about 120 nm is formed by using the CVD method; Then, a tantalum film having a thickness of about 600 to 800 nm is deposited on the entire surface by a sputtering method, and the gate electrode 19 is formed by patterning the tantalum film (gate electrode forming step). In the steps described above, the N-channel TFT side and the P-channel TFT
Similar processing is performed on both the FT side.
【0085】次に、図7(C)に示すように、Nチャネ
ルTFT側のP型不純物拡散領域を形成しようとする領
域とPチャネルTFT側の全ての領域が開口するフォト
レジストパターン29aを形成した後、B2H6/H2を
用いたイオンドーピングを行なう。すると、Nチャネル
TFT側ではフォトレジストパターン29aとゲート電
極19がマスクとなってイオンが注入されるため、ゲー
ト電極19直下のチャネル領域30の側方にP型不純物
拡散領域32が形成される(第3領域形成工程)。一
方、PチャネルTFT側ではゲート電極19がマスクと
なってイオンが注入されるため、ゲート電極19直下の
チャネル領域48を挟んでソース領域49(第1領
域)、ドレイン領域50(第2領域)が形成される。こ
のようにして、NチャネルTFTのP型不純物拡散領域
32とPチャネルTFTのソース、ドレイン領域49、
50を同時に形成することができる。なお、イオンドー
ピング時のドーズ量は、例えば1〜10×1015atoms/
cm2程度とする。Next, as shown in FIG. 7C, a photoresist pattern 29a is formed in which a region where the P-type impurity diffusion region on the N-channel TFT side is to be formed and all the regions on the P-channel TFT side are open. After that, ion doping using B 2 H 6 / H 2 is performed. Then, on the N-channel TFT side, ions are implanted using the photoresist pattern 29a and the gate electrode 19 as a mask, so that the P-type impurity diffusion region 32 is formed on the side of the channel region 30 immediately below the gate electrode 19 ( Third region forming step). On the other hand, on the P-channel TFT side, ions are implanted using the gate electrode 19 as a mask, so that the source region 49 (first region) and the drain region 50 (second region) sandwich the channel region 48 immediately below the gate electrode 19. Is formed. Thus, the P-type impurity diffusion region 32 of the N-channel TFT and the source / drain region 49 of the P-channel TFT
50 can be formed simultaneously. The dose during ion doping is, for example, 1 to 10 × 10 15 atoms /
and cm 2.
【0086】その後、フォトレジストパターン29aを
除去した後、図7(D)に示すように、PチャネルTF
T側の全ての領域を覆うフォトレジストパターン29b
を形成し、これをマスクとしてPH3/H2を用いたイオ
ンドーピングを行なう。すると、PチャネルTFT側に
はイオンが注入されず、NチャネルTFT側にN型不純
物拡散領域であるソース領域17、ドレイン領域18が
形成される(第1・第2領域形成工程)。また、イオン
ドーピング時のドーズ量は1〜10×1015atoms/cm2
程度でよいが、図7(C)のイオンドーピング工程にお
けるB2H6/H 2のドーズ量よりも少なく設定する。こ
の際、NチャネルTFT側のチャネル領域30とソー
ス、ドレイン領域17、18間の領域32にはP型不純
物、N型不純物の双方が導入されることになるが、ドー
ズ量を上記のように設定することで領域32はP型のま
まとなる。Thereafter, the photoresist pattern 29a is
After the removal, as shown in FIG.
Photoresist pattern 29b covering all regions on the T side
Is formed and PH is used as a mask.Three/ HTwoIo using
Doping. Then, on the P channel TFT side
Is not ion-implanted and N-type impurities are present on the N-channel TFT side.
The source region 17 and the drain region 18 which are material diffusion regions
It is formed (first and second region forming steps). Also, ion
The dose during doping is 1-10 × 10Fifteenatoms / cmTwo
Although it may be sufficient, the ion doping process of FIG.
BTwoH6/ H TwoIs set to be smaller than the dose amount. This
At this time, the channel region 30 on the N-channel TFT side is
Region 32 between the drain and drain regions 17 and 18 is a P-type impurity.
And N-type impurities will be introduced.
By setting the shift amount as described above, the region 32 remains P-type.
It will be normal.
【0087】以降は、第1の実施の形態の製造方法と同
様、層間絶縁膜の形成、コンタクトホールの開口、ソー
ス、ドレイン電極の形成を順次行えばよい。なお、本方
法では、NチャネルTFTのP型不純物拡散領域32と
PチャネルTFTのソース、ドレイン領域49、50を
先に、NチャネルTFTのソース、ドレイン領域17、
18を後に形成したが、これとは逆に、NチャネルTF
Tのソース、ドレイン領域17、18を先に、Nチャネ
ルTFTのP型不純物拡散領域32とPチャネルTFT
のソース、ドレイン領域49、50を後に形成するよう
にしてもよい(図7(C)と図7(D)の順番を逆にし
てもよい)。Thereafter, as in the manufacturing method of the first embodiment, the formation of the interlayer insulating film, the opening of the contact hole, and the formation of the source and drain electrodes may be performed in order. In this method, the P-type impurity diffusion region 32 of the N-channel TFT and the source / drain regions 49 and 50 of the P-channel TFT are first placed before the source / drain region 17 of the N-channel TFT.
18 was later formed, but conversely, the N-channel TF
First, the source / drain regions 17 and 18 of T, the P-type impurity diffusion region 32 of the N-channel TFT and the P-channel TFT
May be formed later (the order of FIGS. 7C and 7D may be reversed).
【0088】CMOS−TFTを有する場合、この方法
を用いると、1度のフォトリソグラフィー工程とP型イ
オン注入工程でNチャネルTFTのP型不純物拡散領域
32とPチャネルTFTのソース、ドレイン領域49、
50を同時に形成することができるため、工程数を増や
すことなく、特性劣化防止のための不純物拡散領域を有
する薄膜トランジスタを作製することができる。In the case where a CMOS-TFT is provided, using this method, the P-type impurity diffusion region 32 of the N-channel TFT and the source / drain region 49 of the P-channel TFT can be formed in one photolithography step and P-type ion implantation step.
Since 50 can be simultaneously formed, a thin film transistor having an impurity diffusion region for preventing characteristic deterioration can be manufactured without increasing the number of steps.
【0089】本実施の形態の薄膜トランジスタ31にお
いても、発生した正孔がP型不純物拡散領域32内に流
れ込む結果、正孔がソース領域21に注入される量が減
るため、Vgs−Ids特性曲線のdepletion側への移動と
いう特性劣化を低減することができる、という第1の実
施の形態と同様の効果を奏することができる。Also in the thin film transistor 31 of the present embodiment, since the generated holes flow into the P-type impurity diffusion region 32, the amount of holes injected into the source region 21 is reduced, so that the Vgs-Ids characteristic curve The same effect as that of the first embodiment, in which the characteristic deterioration of movement to the depletion side can be reduced, can be obtained.
【0090】なお、上記第1、第2の実施の形態では、
P型不純物拡散領域がゲート電極下のチャネル領域から
外側にはみ出すように形成された例を示したが、例え
ば、図8(A)及び同図のVIII−VIII線断面図である図
8(B)に示すように、チャネル領域30からソース、
ドレイン領域17、18側にはみ出さない形状のP型不
純物拡散領域71としたり、図9(A)及び同図のIX−
IX線断面図である図9(B)に示すように、チャネル領
域30のうちのチャネル長方向の一部をP型不純物拡散
領域72とする構造を採用してもよい。なお、図8
(A)〜図9(B)において、図1(A)及び図1
(B)並びに図4(A)及び図4(B)と共通の構成要
素については、同一の符号を付す。In the first and second embodiments,
An example in which the P-type impurity diffusion region is formed so as to protrude from the channel region below the gate electrode has been described. For example, FIG. 8A is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. ), The source from the channel region 30;
The P-type impurity diffusion region 71 having a shape not protruding toward the drain regions 17 and 18 may be used.
As shown in FIG. 9B, which is a cross-sectional view taken along the line IX, a structure in which a part of the channel region 30 in the channel length direction is a P-type impurity diffusion region 72 may be employed. FIG.
9A and 9B, FIG. 1A and FIG.
4 (A) and 4 (B) are denoted by the same reference numerals.
【0091】また、上記第1、第2の実施の形態の薄膜
トランジスタにおいては、ソース領域側にもP型不純物
拡散領域を設けたが、正孔が発生するのはあくまでもド
レイン領域近傍であるため、必ずしもP型不純物拡散領
域をソース領域側に設ける必要はなく、少なくともドレ
イン領域側に設けておけばよい。In the thin film transistors of the first and second embodiments, the P-type impurity diffusion region is provided also on the source region side. However, holes are generated only in the vicinity of the drain region. The P-type impurity diffusion region does not necessarily need to be provided on the source region side, and may be provided at least on the drain region side.
【0092】(第3の実施の形態)以下、本発明の第3
の実施の形態を図10(A)及び図10(B)を参照し
て説明する。(Third Embodiment) Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described.
Will be described with reference to FIGS. 10A and 10B. FIG.
【0093】図10(A)及び図10(B)は本実施の
形態の薄膜トランジスタ34を示す図であって、第1、
第2の実施の形態の薄膜トランジスタにはP型不純物拡
散領域が設けられていたが、本実施の形態の薄膜トラン
ジスタ34はP型不純物拡散領域を持たず、ソース、ド
レイン領域およびチャネル領域の平面形状を工夫したも
のである。FIGS. 10A and 10B are diagrams showing a thin film transistor 34 of the present embodiment.
Although the P-type impurity diffusion region is provided in the thin-film transistor of the second embodiment, the thin-film transistor 34 of this embodiment does not have the P-type impurity diffusion region, and the source, the drain region, and the channel region have planar shapes. It is something devised.
【0094】図10(A)は本実施の形態の薄膜トラン
ジスタ34の平面図である。この図に示すように、薄膜
トランジスタ34は、ともにN型不純物拡散領域である
ソース領域35およびドレイン領域36と、ゲート電極
37を有しており、ゲート電極37直下がチャネル領域
38となっている。また、ソース、ドレイン領域35、
36のゲート電極37と反対側、すなわちソース電極3
9、ドレイン電極40と接続される側の端部は幅が狭
く、ゲート電極37側はその幅が片側で10μm程度広
くなって外側(図中の上下方向)に張り出した張出部3
5a、36a(キャリア注入領域)となっている。本実
施の形態では、例えばチャネル長Lが5μm、ソース、
ドレイン領域の狭い側の幅W1(最小の幅)が100μ
m程度であり、チャネル領域の幅W2は狭い部分の幅W
1よりも20μm程度大きくなっている。そして、ソー
ス領域35、ドレイン領域36には、複数のコンタクト
ホール41、41、…を通じてソース電極39、ドレイ
ン電極40がそれぞれ接続されている。FIG. 10A is a plan view of the thin film transistor 34 of the present embodiment. As shown in this figure, the thin film transistor 34 has a source region 35 and a drain region 36, both of which are N-type impurity diffusion regions, and a gate electrode 37, and a channel region 38 immediately below the gate electrode 37. Further, the source and drain regions 35,
36, opposite to the gate electrode 37, that is, the source electrode 3
9. The end portion on the side connected to the drain electrode 40 has a narrow width, and the side of the gate electrode 37 has a width of about 10 μm wider on one side and extends outward (vertical direction in the figure).
5a and 36a (carrier injection regions). In the present embodiment, for example, the channel length L is 5 μm, the source,
The width W1 (minimum width) on the narrow side of the drain region is 100 μm
m, and the width W2 of the channel region is equal to the width W of the narrow portion.
It is about 20 μm larger than 1. The source electrode 39 and the drain electrode 40 are connected to the source region 35 and the drain region 36 through a plurality of contact holes 41, 41, respectively.
【0095】図10(B)は図10(A)のX−X線に
沿う断面図である。この図に示すように、ガラス基板4
2上に、シリコン酸化膜からなる下地絶縁膜43、ソー
ス、ドレイン領域35、36およびチャネル領域38と
なる多結晶シリコン薄膜44が順次形成されている。そ
して、その上にゲート絶縁膜45を介してタンタル膜か
らなるゲート電極37が形成されている。また、その上
にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜46が形成される
とともに、層間絶縁膜46を貫通してソース領域35、
ドレイン領域36に通じるコンタクトホール41、41
が開口され、ソース電極39、ドレイン電極40が形成
されている。FIG. 10B is a sectional view taken along line XX of FIG. 10A. As shown in FIG.
2, a base insulating film 43 made of a silicon oxide film, source and drain regions 35 and 36, and a polycrystalline silicon thin film 44 to be a channel region 38 are sequentially formed. Then, a gate electrode 37 made of a tantalum film is formed thereon via a gate insulating film 45. An interlayer insulating film 46 made of a silicon oxide film is formed thereon, and the source region 35
Contact holes 41, 41 leading to the drain region 36
Are formed, and a source electrode 39 and a drain electrode 40 are formed.
【0096】ところで、一般にキャリア(電子や正孔)
の移動機構にはドリフトと拡散がある。ドリフトは電界
によって移動するキャリアの流れ、拡散は濃度勾配によ
って移動するキャリアの流れ、である。そこで、本実施
の形態の薄膜トランジスタ34において、ドレイン領域
36近傍で発生した正孔の流れにも、ドリフトによって
ソース領域35に向けて流れる成分と拡散によって任意
の方向に流れる成分があり、したがって、拡散成分の一
部は張出部35a、36aの方に流れていく。その一
方、ソース、ドレイン電極39、40から電圧が印加さ
れて電界が発生し、トランジスタとして実際に機能する
領域は、ソース、ドレイン領域35、36およびチャネ
ル領域38のうちの幅が狭い部分の領域である。したが
って、張出部35a、36aに流れ込んだ正孔はトラン
ジスタ特性には影響しないことになり、その結果、従来
の薄膜トランジスタに比べて、ソース領域35に実効的
に注入される正孔の比率が低くなるため、特性劣化を低
減することができる。By the way, carriers (electrons and holes) are generally used.
There are drift and diffusion in the moving mechanism. Drift is the flow of carriers moving by an electric field, and diffusion is the flow of carriers moving by a concentration gradient. Therefore, in the thin film transistor 34 of the present embodiment, the flow of holes generated near the drain region 36 also has a component flowing toward the source region 35 due to drift and a component flowing in an arbitrary direction due to diffusion. Some of the components flow toward the overhang portions 35a and 36a. On the other hand, when a voltage is applied from the source / drain electrodes 39 and 40 to generate an electric field, the region which actually functions as a transistor is a region of a narrow portion of the source / drain regions 35 and 36 and the channel region 38. It is. Therefore, the holes flowing into the overhang portions 35a and 36a do not affect the transistor characteristics. As a result, the ratio of holes effectively injected into the source region 35 is lower than that of the conventional thin film transistor. Therefore, characteristic deterioration can be reduced.
【0097】(第4の実施の形態)以下、本発明の第4
の実施の形態を図11(A)及び図11(B)を参照し
て説明する。(Fourth Embodiment) Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described with reference to FIGS. 11 (A) and 11 (B).
【0098】図11(A)及び図11(B)は本実施の
形態の薄膜トランジスタ51を示す図であって、本実施
の形態の薄膜トランジスタ51も、第3の実施の形態と
同じくP型不純物拡散領域を持たず、チャネル幅の小さ
いトランジスタを複数個、並列に接続したような形態の
ものである。なお、図11(A)及び図11(B)にお
いて図10(A)及び図10(B)と同一の構成要素に
ついては同一の符号を付す。FIGS. 11A and 11B show a thin-film transistor 51 of the present embodiment. The thin-film transistor 51 of the present embodiment also has the same P-type impurity diffusion as the third embodiment. This is a mode in which a plurality of transistors each having no region and having a small channel width are connected in parallel. Note that in FIG. 11A and FIG. 11B, the same components as those in FIG. 10A and FIG.
【0099】図11(A)は本実施の形態の薄膜トラン
ジスタ51の平面図である。この図に示すように、薄膜
トランジスタ51は、複数(本実施の形態の場合、4
つ)の多結晶シリコン薄膜52が一つのゲート電極37
にそれぞれ交差するように形成されている。また、各多
結晶シリコン薄膜52には、ゲート電極37下のチャネ
ル領域38を挟むN型不純物拡散領域であるソース領域
53(第1領域)およびドレイン領域54(第2領域)
が形成されている。そして、各多結晶シリコン薄膜52
のソース領域53およびドレイン領域54にコンタクト
ホール41が形成され、ソース領域53同士、ドレイン
領域54同士が共通のソース電極39、ドレイン電極4
0にそれぞれ接続されている。また、本実施の形態で
は、寸法の一例としてチャネル長Lが5μm、各チャネ
ル領域38の幅W1が10μmであり、複数の多結晶シ
リコン薄膜52の最外の辺間の寸法W2が70μmとな
っている。なお、W1は10μm以下、W2は50μm
以上であることが望ましい。FIG. 11A is a plan view of the thin film transistor 51 of the present embodiment. As shown in this figure, a plurality of thin film transistors 51 (in the case of this embodiment, 4
) Of the polycrystalline silicon thin film 52 into one gate electrode 37.
Are formed so as to cross each other. In each polycrystalline silicon thin film 52, a source region 53 (first region) and a drain region 54 (second region), which are N-type impurity diffusion regions sandwiching the channel region 38 below the gate electrode 37, are provided.
Are formed. Then, each polycrystalline silicon thin film 52
A contact hole 41 is formed in the source region 53 and the drain region 54 of the source electrode 53, and the source region 53 and the drain region 54 share a common source electrode 39 and drain electrode 4.
0. In the present embodiment, as an example of the dimensions, the channel length L is 5 μm, the width W1 of each channel region 38 is 10 μm, and the dimension W2 between the outermost sides of the plurality of polycrystalline silicon thin films 52 is 70 μm. ing. W1 is 10 μm or less, and W2 is 50 μm.
It is desirable that this is the case.
【0100】図11(B)は図11(A)のXI−XI線に
沿う断面図である。この図に示すように、ガラス基板4
2上に、シリコン酸化膜からなる下地絶縁膜43、ソー
ス、ドレイン領域53、54およびチャネル領域38と
なる多結晶シリコン薄膜52が順次形成されている。そ
して、その上にゲート絶縁膜45を介してタンタル膜か
らなるゲート電極37が形成されている。また、その上
にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜46が形成される
とともに、層間絶縁膜46を貫通してソース領域53、
ドレイン領域54に通じるコンタクトホール41、41
が開口され、ソース電極39、ドレイン電極40が形成
されている。FIG. 11B is a cross-sectional view taken along the line XI-XI of FIG. As shown in FIG.
2, a base insulating film 43 made of a silicon oxide film, source and drain regions 53 and 54, and a polycrystalline silicon thin film 52 to be a channel region 38 are sequentially formed. Then, a gate electrode 37 made of a tantalum film is formed thereon via a gate insulating film 45. An interlayer insulating film 46 made of a silicon oxide film is formed thereon, and a source region 53
Contact holes 41, 41 leading to drain region 54
Are formed, and a source electrode 39 and a drain electrode 40 are formed.
【0101】チャネル幅の大きいTFT程、動作時の温
度が高い。これは、チャネル幅が大きいと、チャネルの
中央部付近で発生した熱が放散する方向が上下方向しか
なく、横方向には放散しにくいからである。したがっ
て、チャネル幅が大きいTFT程、信頼性が低下してし
まう。この観点から、本実施の形態では幅の小さい複数
個のトランジスタを並列に接続することで動作時の熱が
効率良く放散し、充分な信頼性を確保することができ
る。The operating temperature of a TFT having a larger channel width is higher. This is because, when the channel width is large, the heat generated near the center of the channel is dissipated only in the vertical direction, and is hard to dissipate in the horizontal direction. Therefore, the reliability decreases as the TFT has a larger channel width. From this viewpoint, in this embodiment, by connecting a plurality of transistors having a small width in parallel, heat during operation is efficiently dissipated, and sufficient reliability can be secured.
【0102】(第5の実施の形態)以下、本発明の第5
の実施の形態を図12を参照して説明する。(Fifth Embodiment) Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described.
Will be described with reference to FIG.
【0103】本実施の形態は、本発明の薄膜トランジス
タを用いた液晶表示装置であって、図12はその液晶表
示装置の構成を示すブロック図である。This embodiment relates to a liquid crystal display device using the thin film transistor of the present invention. FIG. 12 is a block diagram showing the structure of the liquid crystal display device.
【0104】図12に示すように、この液晶表示装置5
5はドライバー回路を内蔵したものであり、ソース線ド
ライバー回路56、ゲート線ドライバー回路57、画素
マトリクス58の各部分から構成されている。ソース線
ドライバー回路56は、シフトレジスタ59、ビデオ信
号バス60a、60b、60c、アナログスイッチ61
a、61b、61c等を有し、また、ゲート線ドライバ
ー回路57は、シフトレジスタ62、バッファー63等
を有しており、これらドライバー回路56、57を構成
するトランジスタ(図示略)の構成はともにCMOS型
である。一方、画素マトリクス58は各画素64がマト
リクス状に配列されたものであり、各画素は画素トラン
ジスタ65、液晶セル66、対向電極67で構成されて
いる。そして、ソース線ドライバー回路56から画素マ
トリクス58の各画素トランジスタ65に対してソース
線68a、68b、68cが延在し、ゲート線ドライバ
ー回路57から画素マトリクス58の各画素トランジス
タ65に対してゲート線69a、69bが延在してい
る。As shown in FIG. 12, this liquid crystal display device 5
Reference numeral 5 denotes a device having a built-in driver circuit, which includes a source line driver circuit 56, a gate line driver circuit 57, and a pixel matrix 58. The source line driver circuit 56 includes a shift register 59, video signal buses 60a, 60b, 60c, and an analog switch 61.
a, 61b, 61c, etc., and the gate line driver circuit 57 has a shift register 62, a buffer 63, and the like. The transistors (not shown) constituting these driver circuits 56, 57 have the same configuration. It is a CMOS type. On the other hand, the pixel matrix 58 has pixels 64 arranged in a matrix, and each pixel includes a pixel transistor 65, a liquid crystal cell 66, and a counter electrode 67. Then, source lines 68a, 68b, 68c extend from the source line driver circuit 56 to each pixel transistor 65 of the pixel matrix 58, and a gate line extends from the gate line driver circuit 57 to each pixel transistor 65 of the pixel matrix 58. 69a and 69b extend.
【0105】この液晶表示装置においては、ソース線ド
ライバー回路、ゲート線ドライバー回路等の回路部、ア
ナログスイッチ、画素トランジスタの各部分あるいは一
部分に本発明の薄膜トランジスタが適用されている。こ
の構成により、回路の誤動作等の発生が少なく、良好な
画質を有する液晶表示装置を実現することができる。In this liquid crystal display device, the thin film transistor of the present invention is applied to each part or a part of a circuit portion such as a source line driver circuit and a gate line driver circuit, an analog switch, and a pixel transistor. With this configuration, it is possible to realize a liquid crystal display device with less occurrence of a circuit malfunction or the like and excellent image quality.
【0106】次に、ポリシリコンTFTにおいてリーク
電流(オフ電流)が生じる機構に関する考察について説
明する。Next, a description will be given of a consideration regarding a mechanism of generating a leak current (off current) in a polysilicon TFT.
【0107】図13(A)に示すように、ポリシリコン
TFT(nチャネルのエンハンスメント型MOSFE
T)M1のリーク電流(オフ電流)「ID」は、ゲート
(G)電位を0V以下とし、ソース(S)とドレイン
(D)との間に所定の電圧を与えた場合(ドレイン電位
>ソース電位,ドレイン電位>0)に流れる電流と定義
される。As shown in FIG. 13A, a polysilicon TFT (n-channel enhancement type MOSFET) is used.
T) The leak current (off current) “ID” of M1 is obtained when the potential of the gate (G) is set to 0 V or less and a predetermined voltage is applied between the source (S) and the drain (D) (drain potential> source). Potential, drain current> 0).
【0108】図14に、低温プロセスにより作成したポ
リシリコンTFTの、ゲート・ソース間電圧(VGS)と
ドレイン・ソース間電流(IDS)との関係の一例を示
す。リーク電流(オフ電流)はかなり大きく、かつ、ば
らつきの幅(Q)も広いことがわかる。FIG. 14 shows an example of the relationship between the gate-source voltage (VGS) and the drain-source current (IDS) of a polysilicon TFT formed by a low-temperature process. It can be seen that the leak current (off current) is quite large and the width of variation (Q) is wide.
【0109】単結晶のMOSFETに比べて、ポリシリ
コン薄膜のMOSFETのリーク電流(オフ電流)が大
きいのは、ポリシリコンのFET独自のリーク電流の機
構が存在するからである。図15を用いて、本願の発明
者によってなされた考察について説明する。The reason why the leakage current (off-state current) of the polysilicon thin film MOSFET is larger than that of the single crystal MOSFET is that there is a leakage current mechanism unique to the polysilicon FET. The consideration made by the inventor of the present application will be described with reference to FIG.
【0110】図15は、N型のMOSFETの蓄積状態
(ゲートを逆バイアスした状態)におけるエネルギーバ
ンド図を示す。負のゲート電圧の影響を受けて、エネル
ギーバンドは傾斜している。なお、Eiは真性レベルを
示し、Evは価電子帯の上限レベルを示し、Ecは伝導
帯の下限レベルを示す。FIG. 15 is an energy band diagram of the N-type MOSFET in the storage state (gate is reverse biased). Under the influence of the negative gate voltage, the energy band is inclined. Ei indicates the intrinsic level, Ev indicates the upper limit level of the valence band, and Ec indicates the lower limit level of the conduction band.
【0111】例えば、ポリシリコンMOSFETへの光
の照射や雑音による励起によって、価電子帯に電子・正
孔対が生じたとする。For example, suppose that electron-hole pairs are generated in the valence band due to light irradiation to the polysilicon MOSFET or excitation by noise.
【0112】ポリシリコンには、種々の局在準位J1,
J2,J3〜Jnが存在しており、したがって、電界の
助けがあれば、新たに生じた電子は、局在準位J1,J
2,J3等を介して高いレベルの局在準位Jnにまで達
することができる。そして、その準位における、禁制帯
と伝導帯との幅「d」が、バンドの曲がりによってドブ
ロイ波長程度と短いと、トンネル効果によって電子は禁
制帯を通り抜けて伝導体に移ることができる。これによ
り、リーク電流(オフ電流)が生じる。Various localized levels J1,
J2, J3 to Jn are present, and therefore, with the help of the electric field, the newly generated electrons will be localized levels J1, J
Through J2, J3, etc., it is possible to reach a high level of localized level Jn. If the width “d” between the forbidden band and the conduction band at that level is as short as the de Broglie wavelength due to the bending of the band, electrons can pass through the forbidden band and move to the conductor by the tunnel effect. Thus, a leak current (off current) is generated.
【0113】このように、ポリシリコンのMOSFET
における「電界」は、電子の局在準位を介した励起や、
あるいはバンドの急峻な曲がりを生じさせる。つまり、
「電界」はTFTのリーク電流特性に重要な影響を与え
る。As described above, the polysilicon MOSFET
The "electric field" in, the excitation through the localized level of electrons,
Alternatively, the band is sharply bent. That is,
The “electric field” has an important effect on the leakage current characteristics of the TFT.
【0114】そして、本発明者の検討によれば、図13
(B)に示すように、基板930上にポリシリコンアイ
ランドを用いて構成されたMOSFETでは、アイラン
ドの外縁部(外周部)とゲート電極22とが重なる部分
の、ソース132およびドレイン142と接する4つの
エッジ部(a)〜(d)において、強い電界がソース,
ドレインに加わり、これが、リーク電流の増大の要因と
なっていることがわかった。According to the study of the present inventor, FIG.
As shown in FIG. 4B, in a MOSFET configured using a polysilicon island on a substrate 930, a portion where the outer edge portion (outer peripheral portion) of the island overlaps with the gate electrode 22 is in contact with the source 132 and the drain 142. In the two edge portions (a) to (d), a strong electric field
In addition to the drain, it has been found that this is a cause of an increase in leakage current.
【0115】4つのエッジ部(a)〜(d)において電
界が強いのは、アイランドの厚みに起因して、基板93
0とアイランドとの間に段差が生じ、この部分でゲート
絶縁膜の膜厚が薄くなるため、および、アイランドのエ
ッジが鋭角であるため電界集中が生じやすいためであ
る。The strong electric field at the four edge portions (a) to (d) is due to the thickness of the island,
This is because a step is generated between 0 and the island, and the thickness of the gate insulating film becomes thinner at this portion, and because the edge of the island is at an acute angle, electric field concentration tends to occur.
【0116】(第6の実施の形態)図16は本発明の第
6の実施の形態にかかるMOSFETの平面図である。(Sixth Embodiment) FIG. 16 is a plan view of a MOSFET according to a sixth embodiment of the present invention.
【0117】このMOSFETの特徴は、ポリシリコン
アイランドの外縁部にイントリンシック層(i層)11
0が設けられていることである。つまり、図13(B)
とは異なり、ポリシリコンアイランドの外縁(外周)と
ソース層130およびドレイン層140の外縁とが一致
せず、ソース層130およびドレイン層140はアイラ
ンドの内側に設けられている。なお、図16中、参照番
号120はゲート電極層であり、参照番号930は絶縁
性基板である。This MOSFET is characterized in that an intrinsic layer (i-layer) 11 is formed on the outer edge of the polysilicon island.
0 is provided. That is, FIG.
Unlike this, the outer edge (outer periphery) of the polysilicon island does not coincide with the outer edges of the source layer 130 and the drain layer 140, and the source layer 130 and the drain layer 140 are provided inside the island. In FIG. 16, reference numeral 120 denotes a gate electrode layer, and reference numeral 930 denotes an insulating substrate.
【0118】図17は、図16のXVII−XVII線に沿うデ
バイスの断面図であり、図18(A)は図16のXVIII
−XVIII線に沿うデバイスの断面図である。図17,図
18(A)において、参照番号150はゲート絶縁膜
(SiO2膜)である。FIG. 17 is a sectional view of the device taken along the line XVII--XVII in FIG. 16, and FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the device along the line XVIII. 17 and 18A, reference numeral 150 denotes a gate insulating film (SiO 2 film).
【0119】図18(A)に示すように、ポリシリコン
アイランドのエッジ部(a),(b)では、アイランド
の厚みに起因して生じた段差によってゲート絶縁膜の厚
みL1,L2が他の平坦部分の厚みに比べて薄くなり、
かつ、アイランドのエッジが鋭角で電界集中が生じやす
く、よって電界が強い。As shown in FIG. 18A, at the edge portions (a) and (b) of the polysilicon island, the thicknesses L1 and L2 of the gate insulating film are different from each other due to a step caused by the thickness of the island. Thinner than the thickness of the flat part,
In addition, the edge of the island is at an acute angle and electric field concentration is likely to occur, so that the electric field is strong.
【0120】しかし、図18(A)の構造では、イント
リンシック層(i層)110がソース層130に加わる
電界を緩和する。つまり、図18(B)に示すように、
電界Eが加わると、イントリンシック層(i)層110
内で空乏層が伸び、その電界を吸収する。よって、ソー
ス層130に加わる電界が小さくなる。上述の説明のと
おり、電界はリーク電流(オフ電流)の発生に影響する
ため、電界が小さくなれば、それだけリーク電流(オフ
電流)が減少し、また、ばらつきも抑制される。However, in the structure of FIG. 18A, the intrinsic layer (i-layer) 110 reduces the electric field applied to the source layer 130. That is, as shown in FIG.
When an electric field E is applied, the intrinsic layer (i) layer 110
The depletion layer extends in the inside and absorbs the electric field. Therefore, the electric field applied to the source layer 130 decreases. As described above, the electric field affects the generation of the leak current (off current). Therefore, as the electric field becomes smaller, the leak current (off current) decreases and the variation is suppressed.
【0121】図19および図20に、本発明者によって
測定された、低温プロセスにより作成したポリシリコン
TFT(n型MOSFET)のゲート・ソース間電圧
(VGS)に対するドレイン・ソース間電流(IDS)の値
を示す。図19は本発明を適用しない場合であり、図2
0は本発明を適用した場合(図16の構造の場合)であ
り、共に、12個のサンプルについてリーク電流量を実
測した。FIGS. 19 and 20 show the relationship between the drain-source current (IDS) and the gate-source voltage (VGS) of a polysilicon TFT (n-type MOSFET) produced by a low-temperature process, as measured by the present inventors. Indicates a value. FIG. 19 shows a case where the present invention is not applied.
0 indicates the case where the present invention was applied (in the case of the structure of FIG. 16), and the leakage current amount was actually measured for 12 samples.
【0122】図19では、VGS=−10Vのとき、最大
でIDS=10-10Aであるが、図20の場合、同じ条件
で、最大でIDS=10-11Aであり、リーク電流量が一
桁、低減されている。In FIG. 19, when VGS = −10 V, IDS = 10 −10 A at maximum, but in FIG. 20, under the same conditions, IDS = 10 −11 A at maximum, and the amount of leakage current is One order of magnitude has been reduced.
【0123】また、図19の場合、VGS=−10Vのと
き、IDSのばらつき範囲は「10-1 1〜10-13(A)」
のオーダーであるが、図20の場合、同じ条件で、IDS
のばらつき範囲は「10-11〜10-12(A)」のオーダ
ーとなっており、ばらつきも一桁、低減されている。[0123] Also, in the case of FIG. 19, when VGS = -10 V, the variation range of the IDS is "10 -1 1 ~10 -13 (A)"
In the case of FIG. 20, under the same conditions, IDS
Is in the order of “10 −11 to 10 −12 (A)”, and the variation is reduced by one digit.
【0124】このように、図16の構成によれば、リー
ク電流(オフ電流)量を低減し、そのばらつきを抑制で
きる。As described above, according to the configuration of FIG. 16, the amount of leak current (off current) can be reduced and its variation can be suppressed.
【0125】図16では、ソース層,ドレイン層を形成
するためのマスクパターンの便宜を考慮して、ポリシリ
コンアイランドを取り囲むようにイントリンシック層
(i層)110を設けているが、基本的には、ゲート電
極層120とオーバーラップする部分、特に、図16の
(a),(b),(c),(d)部分において、イント
リンシック層(i)層が設けられていればよい。In FIG. 16, an intrinsic layer (i-layer) 110 is provided so as to surround the polysilicon island in consideration of convenience of a mask pattern for forming a source layer and a drain layer. It suffices that the intrinsic layer (i) be provided in a portion overlapping with the gate electrode layer 120, particularly in the portions (a), (b), (c), and (d) of FIG.
【0126】また、図16では、説明の便宜上、ソース
(S)とドレイン(D)の双方に対してイントリンシッ
ク層(i層)を介在させているが、基本的には、ドレイ
ン(D)に対してイントリンシック層(i層)が介在さ
れていればよい。In FIG. 16, for convenience of explanation, an intrinsic layer (i-layer) is interposed for both the source (S) and the drain (D). It is sufficient that an intrinsic layer (i-layer) is interposed.
【0127】但し、例えば、液晶表示装置の画素部のT
FTの場合、電位が種々変動し、ソースとドレインを特
定できない。このような場合は、ソース(またはドレイ
ン)となる2つの不純物層の双方に、イントリンシック
層(i層)を介在させる構造とする必要がある。However, for example, the T of the pixel portion of the liquid crystal display device is
In the case of FT, the potential fluctuates variously, and the source and drain cannot be specified. In such a case, it is necessary to have a structure in which an intrinsic layer (i-layer) is interposed in both of the two impurity layers serving as a source (or a drain).
【0128】(第7の実施の形態)図21は、本発明の
第7の実施の形態にかかるデバイスの断面図(図16の
XVIII−XVIII線に沿う断面図)である。(Seventh Embodiment) FIG. 21 is a sectional view of a device according to a seventh embodiment of the present invention (see FIG. 16).
It is sectional drawing which follows the XVIII-XVIII line.
【0129】本実施の形態では、電界が強い(a)部お
よび(b)部において、ポリシリコンアイランドの外縁
部にp層160と、このp層に連なるイントリンシック
層(i層)162とを設けたものである。In the present embodiment, in portions (a) and (b) where the electric field is strong, p layer 160 and an intrinsic layer (i layer) 162 connected to the p layer are formed on the outer edge of the polysilicon island. It is provided.
【0130】本発明者の実験によれば、この場合も、前
掲の実施の形態と同様の効果が得られた。According to the experiment of the present inventor, in this case also, the same effect as that of the above-described embodiment was obtained.
【0131】(第8の実施の形態)図22は、本発明の
第8の実施の形態にかかるデバイスの断面構造(上側)
および平面構造(下側)を示す図である。(Eighth Embodiment) FIG. 22 shows a sectional structure (upper side) of a device according to an eighth embodiment of the present invention.
It is a figure which shows a planar structure (lower side).
【0132】本実施の形態の特徴は、ポリシリコンアイ
ランドの外縁部に重なるように絶縁膜(SiO2膜)1
70を設け、エッジ部における絶縁膜の厚みを増大さ
せ、これによって電界を緩和したことである。This embodiment is characterized in that an insulating film (SiO 2 film) 1 is formed so as to overlap the outer edge of a polysilicon island.
70 is provided to increase the thickness of the insulating film at the edge portion, thereby alleviating the electric field.
【0133】図22の上側の図に示すように、ポリシリ
コンアイランドのエッジ部において、そのエッジとゲー
ト電極層120との間には、絶縁膜(SiO2膜)17
0(厚みL3a,L3b)とゲート絶縁膜150(厚み
L4a,L4b)とが重なりあって存在している。これ
により、n+層(ソースまたはドレイン)130に加わ
る電界が緩和される。As shown in the upper part of FIG. 22, an insulating film (SiO 2 film) 17 is provided between the edge of the polysilicon island and the gate electrode layer 120 at the edge.
0 (thickness L3a, L3b) and the gate insulating film 150 (thickness L4a, L4b) overlap and exist. Thereby, the electric field applied to n + layer (source or drain) 130 is reduced.
【0134】(第9の実施の形態)図23(A)は、本
発明の第9の実施の形態にかかるデバイスの平面構造を
示し、図23(B)はその等価回路を示す。(Ninth Embodiment) FIG. 23A shows a plan structure of a device according to a ninth embodiment of the present invention, and FIG. 23B shows an equivalent circuit thereof.
【0135】本発明の特徴は、図16の構造をデュアル
ゲート型のMOSFETに適用したことである。A feature of the present invention is that the structure shown in FIG. 16 is applied to a dual gate type MOSFET.
【0136】デュアルゲート型のMOSFETは、図2
3(B)に示すように、2個のMOSトランジスタM
1,M2を直列に接続した構成をしている。なお、図2
3(A)において、参照番号120は第1ゲートであ
り、参照番号22は第2ゲートであり、参照番号180
はソース層である。The dual-gate type MOSFET shown in FIG.
3 (B), two MOS transistors M
1 and M2 are connected in series. Note that FIG.
In FIG. 3A, reference numeral 120 is a first gate, reference numeral 22 is a second gate, and reference numeral 180 is
Is a source layer.
【0137】そして、図16に示すイントリンシック層
による電界緩和構造を、少なくとも図23(A)に示さ
れる(a)〜(h)の各部に採用することによって、各
MOSFETのリーク電流が低減する。By adopting the electric field relaxation structure using the intrinsic layer shown in FIG. 16 in at least each of the parts (a) to (h) shown in FIG. 23 (A), the leak current of each MOSFET is reduced. .
【0138】一つのMOSFETについてのリーク電流
の低減率(本発明の適用後のリーク電流量/適用前のリ
ーク電流量)を「F(<1)」とした場合、2つのMO
SFET全体でのリーク電流の低減率は、「F×F」と
なり、1つのMOSFETの場合よりも、さらにリーク
電流量が低減される。また、リーク電流のばらつきも低
減される。When the reduction rate of the leak current for one MOSFET (the amount of leakage current after application of the present invention / the amount of leakage current before application) is “F (<1)”, two MOs
The reduction rate of the leakage current in the entire SFET is “F × F”, and the leakage current amount is further reduced as compared with the case of one MOSFET. In addition, variations in leakage current are reduced.
【0139】(第10の実施の形態)図24は、本発明
の第10の実施の形態にかかるデバイスの平面構造(上
側)および断面構造(下側)を示す図である。(Tenth Embodiment) FIG. 24 is a diagram showing a planar structure (upper side) and a sectional structure (lower side) of a device according to a tenth embodiment of the present invention.
【0140】本実施の形態の特徴は、図16の構造を、
いわゆる「オフセットMOSFET」に適用したもので
ある。This embodiment is characterized in that the structure shown in FIG.
This is applied to a so-called “offset MOSFET”.
【0141】オフセットMOSFETは、ゲート電極に
対し、少なくともドレイン層をオフセットをもたせて配
置した構造を有する(つまり、相対的位置関係において
オフセットを有する)トランジスタである。なお、図2
4では、ドレイン層142の他、ソース層132にもオ
フセットを設けている。An offset MOSFET is a transistor having a structure in which at least a drain layer is arranged with an offset with respect to a gate electrode (ie, has an offset in a relative positional relationship). Note that FIG.
In No. 4, an offset is provided not only in the drain layer 142 but also in the source layer 132.
【0142】オフセット構造は、ゲートとドレインが重
なりを有さないことからリーク電流(オフ電流)の低減
には有効であるが、その一方、オフセット量が大きいと
オン電流の減少,しきい値電圧の増大を招く。したがっ
て、オフセット量の調整は難しい。The offset structure is effective in reducing the leak current (off current) because the gate and drain do not overlap, but on the other hand, when the offset amount is large, the on current decreases and the threshold voltage decreases. Increase. Therefore, it is difficult to adjust the offset amount.
【0143】図16の構成をオフセット構造のMOSト
ランジスタに適用すれば、オフセット量をそれほど大き
くしなくても、リーク電流(オフ電流)を効果的に低減
でき、また、ばらつきも抑制できる。よって、オン電流
の確保や設計が容易となる。If the structure shown in FIG. 16 is applied to a MOS transistor having an offset structure, the leak current (off current) can be effectively reduced and the variation can be suppressed without increasing the offset amount so much. Therefore, it is easy to secure the ON current and design.
【0144】例えば、本発明を適用しない場合、リーク
電流(オフ電流)を所望のレベルに低減するために2μ
mのオフセット量を必要としたとすると、本実施の形態
の構造の採用によって、例えば、オフセット量が1μm
でよくなり、設計がより容易となる。For example, when the present invention is not applied, 2 μm is required to reduce the leak current (off current) to a desired level.
Assuming that an offset amount of m is required, by adopting the structure of the present embodiment, for example, the offset amount is 1 μm
And the design becomes easier.
【0145】(第11の実施の形態)図16の構造を採
用した、CMOS構造のTFTの製造方法の一例を図2
5〜図31に示す。(Eleventh Embodiment) An example of a method of manufacturing a TFT having a CMOS structure employing the structure of FIG. 16 is shown in FIG.
5 to 31 are shown.
【0146】(工程1) 図25に示すように、ガラス
基板930上の、LPCVD法によって堆積されたアモ
ルファスシリコン薄膜(もしくはポリシリコン薄膜)2
00に対してエキシマレーザーによるレーザー照射を行
い、アニールすることによってポリシリコン薄膜を再結
晶化する。(Step 1) As shown in FIG. 25, an amorphous silicon thin film (or polysilicon thin film) 2 deposited on a glass substrate 930 by LPCVD.
Then, laser irradiation is performed on the polysilicon thin film with an excimer laser, and the polysilicon thin film is recrystallized by annealing.
【0147】(工程2) 続いて、図26に示すよう
に、パターニングして、アイランド210a,210b
を形成する。(Step 2) Subsequently, as shown in FIG. 26, patterning is performed to form islands 210a and 210b.
To form
【0148】(工程3) 図27に示されるように、ア
イランド210a,210bを覆うゲート絶縁膜300
a,300bを形成する。(Step 3) As shown in FIG. 27, the gate insulating film 300 covering the islands 210a and 210b
a and 300b are formed.
【0149】(工程4) 図28に示されるように、A
l,Cr,Ta等からなるゲート電極400a,400
bを形成する。(Step 4) As shown in FIG.
Gate electrodes 400a, 400 made of l, Cr, Ta, etc.
b is formed.
【0150】(工程5) 図29に示すように、ポリイ
ミド等からなるマスク層450a,450bを形成し、
ゲート電極400aおよびマスク層450a,450b
をマスクとして用い、セルフアラインで、例えばボロン
(B)のイオン注入を行う。これによって、p+層50
0a,500bが形成される。また、これに伴い、自動
的に、イントリンシック層510a,510bが形成さ
れる。(Step 5) As shown in FIG. 29, mask layers 450a and 450b made of polyimide or the like are formed,
Gate electrode 400a and mask layers 450a and 450b
Is used as a mask, for example, boron (B) ion implantation is performed in a self-aligned manner. Thereby, the p + layer 50
0a and 500b are formed. Accompanying this, intrinsic layers 510a and 510b are automatically formed.
【0151】(工程6) 図30に示すように、ポリイ
ミド等からなるマスク層460a,460bを形成し、
ゲート電極400bおよびマスク層460a,460b
をマスクとして用い、セルフアラインで、例えばリン
(P)のイオン注入を行う。これによって、n+層60
0a,600bが形成される。また、これに伴い、自動
的に、イントリンシック層610a,610bが形成さ
れる。(Step 6) As shown in FIG. 30, mask layers 460a and 460b made of polyimide or the like are formed.
Gate electrode 400b and mask layers 460a, 460b
Is used as a mask, for example, phosphorus (P) ion implantation is performed in a self-aligned manner. Thereby, the n + layer 60
0a and 600b are formed. Accompanying this, the intrinsic layers 610a and 610b are automatically formed.
【0152】(工程7) 図31に示すように、層間絶
縁膜700を形成し、選択的にコンタクトホール形成
後、電極810,820,830を形成する。(Step 7) As shown in FIG. 31, an interlayer insulating film 700 is formed, and after selectively forming a contact hole, electrodes 810, 820, and 830 are formed.
【0153】このように、本実施の形態によれば、ゲー
ト電極と絶縁層とをマスクとして用いてセルフアライン
で、ポリシリコンアイランドの外縁より内側にソース層
やドレイン層を形成することができる。つまり、セルフ
アラインで、ポリシリコンアイランドの外縁部にイント
リンシック層(i)層を自動的に形成することができ
る。As described above, according to the present embodiment, the source layer and the drain layer can be formed inside the outer edge of the polysilicon island by self-alignment using the gate electrode and the insulating layer as a mask. That is, the intrinsic layer (i) can be automatically formed at the outer edge of the polysilicon island by self-alignment.
【0154】(第12の実施の形態)図32および図3
3に、本発明に係る第1〜11の実施の形態を適用した
液晶表示装置の概要を示す。(Twelfth Embodiment) FIGS. 32 and 3
FIG. 3 shows an outline of a liquid crystal display device to which the first to eleventh embodiments according to the present invention are applied.
【0155】液晶表示装置は、例えば、図32に示すよ
うに、アクティブマトリクス部(画素部)101と、デ
ータ線ドライバ110と、走査線ドライバ102とを具
備する。なお、図32中、参照番号103はタイミング
コントローラであり、参照番号104は映像信号増幅回
路であり、参照番号105は、映像信号発生装置であ
る。The liquid crystal display device includes, for example, as shown in FIG. 32, an active matrix section (pixel section) 101, a data line driver 110, and a scanning line driver 102. In FIG. 32, reference numeral 103 denotes a timing controller, reference numeral 104 denotes a video signal amplifier circuit, and reference numeral 105 denotes a video signal generator.
【0156】本実施の形態では、アクティブマトリクス
部(画素部)101におけるTFTと、データ線ドライ
バ110および走査線ドライバ102を構成するTFT
とを共に、図16あるいは図22〜図24に示されるい
ずれかの構造とする。In this embodiment mode, the TFTs in the active matrix section (pixel section) 101 and the TFTs constituting the data line driver 110 and the scanning line driver 102
Both have the structure shown in FIG. 16 or any of the structures shown in FIGS.
【0157】また、図33に示すように、アクティブマ
トリクス基板940上に、画素部100のTFTのみな
らず、データ線ドライバ110および走査線ドライバ1
02を構成するTFTを同一の製造プロセスで形成す
る。つまり、ドライバ搭載型のアクティブマトリクス基
板940を用いて液晶表示装置を構成する。As shown in FIG. 33, on the active matrix substrate 940, not only the TFT of the pixel portion 100 but also the data line driver 110 and the scanning line driver 1 are provided.
02 are formed by the same manufacturing process. That is, a liquid crystal display device is formed using the driver-mounted active matrix substrate 940.
【0158】液晶表示装置は、例えば図33に示される
ように、バックライト900,偏光板920,アクティ
ブマトリクス基板940,液晶950,カラーフィルタ
基板(対向基板)960,偏光板970からなる。As shown in FIG. 33, for example, the liquid crystal display device comprises a backlight 900, a polarizing plate 920, an active matrix substrate 940, a liquid crystal 950, a color filter substrate (counter substrate) 960, and a polarizing plate 970.
【0159】本実施の形態の液晶表示装置では、画素部
のTFTのリーク電流(オフ電流)が低減され、表示画
面の輝度変動が少なくなる。また、TFTのリーク電流
(オフ電流)のばらつきが抑制され、よって、アクティ
ブマトリクス基板の設計も容易である。また、本発明の
TFTを用いて構成された高性能な液晶ドライバ回路を
搭載するため、高性能である。In the liquid crystal display device of this embodiment mode, the leak current (off current) of the TFT in the pixel portion is reduced, and the fluctuation of the luminance of the display screen is reduced. Further, variations in the leak current (off current) of the TFT are suppressed, and therefore, the active matrix substrate can be easily designed. In addition, since a high-performance liquid crystal driver circuit configured using the TFT of the present invention is mounted, the performance is high.
【0160】上述の実施の形態の液晶表示装置を用いて
構成される電子機器は、図34に示す表示情報出力源1
000、表示情報処理回路1002、表示駆動回路10
04、液晶パネルなどの表示パネル1006、クロック
発生回路1008及び電源回路1010を含んで構成さ
れる。表示情報出力源1000は、ROM、RAMなど
のメモリ、テレビ信号を同調して出力する同調回路など
を含んで構成され、クロック発生回路1008からのク
ロックに基づいて、ビデオ信号などの表示情報を出力す
る。表示情報処理回路1002は、クロック発生回路1
008からのクロックに基づいて表示情報を処理して出
力する。この表示情報処理回路1002は、例えば増幅
・極性反転回路、相展開回路、ローテーション回路、ガ
ンマ補正回路あるいはクランプ回路等を含むことができ
る。表示駆動回路1004は、走査側駆動回路及びデー
タ側駆動回路を含んで構成され、液晶パネル1006を
表示駆動する。電源回路1010は、上述の各回路に電
力を供給する。An electronic apparatus using the liquid crystal display device of the above-described embodiment has a display information output source 1 shown in FIG.
000, display information processing circuit 1002, display drive circuit 10
04, a display panel 1006 such as a liquid crystal panel, a clock generation circuit 1008, and a power supply circuit 1010. The display information output source 1000 includes a memory such as a ROM or a RAM, a tuning circuit for tuning and outputting a television signal, and the like, and outputs display information such as a video signal based on a clock from a clock generation circuit 1008. I do. The display information processing circuit 1002 includes a clock generation circuit 1
The display information is processed and output based on the clock from 008. The display information processing circuit 1002 can include, for example, an amplification / polarity inversion circuit, a phase expansion circuit, a rotation circuit, a gamma correction circuit, a clamp circuit, and the like. The display driving circuit 1004 includes a scanning side driving circuit and a data side driving circuit, and drives the liquid crystal panel 1006 for display. The power supply circuit 1010 supplies power to each of the above circuits.
【0161】このような構成の電子機器として、図35
に示す液晶プロジェクタ、図36に示すマルチメディア
対応のパーソナルコンピュータ(PC)及びエンジニア
リング・ワークステーション(EWS)、図37に示す
ページャ、あるいは携帯電話、ワードプロセッサ、テレ
ビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテー
プレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲー
ション装置、POS端末、タッチパネルを備えた装置な
どを挙げることができる。FIG. 35 shows an electronic apparatus having such a configuration.
36, a personal computer (PC) and an engineering workstation (EWS) for multimedia shown in FIG. 36, a pager shown in FIG. 37, or a mobile phone, a word processor, a television, a viewfinder type video or a monitor direct view type video. Examples include a tape recorder, an electronic organizer, an electronic desk calculator, a car navigation device, a POS terminal, and a device having a touch panel.
【0162】図35に示す液晶プロジェクタは、透過型
液晶パネルをライトバルブとして用いた投写型プロジェ
クタであり、例えば3板プリズム方式の光学系を用いて
いる。The liquid crystal projector shown in FIG. 35 is a projection type projector using a transmission type liquid crystal panel as a light valve, and uses, for example, a three-plate prism type optical system.
【0163】図35において、プロジェクタ1100で
は、白色光源のランプユニット1102から射出された
投写光がライトガイド1104の内部で、複数のミラー
1106および2枚のダイクロイックミラー1108に
よってR、G、Bの3原色に分けられ、それぞれの色の
画像を表示する3枚の液晶パネル1110R、1110
Gおよび1110Bに導かれる。そして、それぞれの液
晶パネル1110R、1110Gおよび1110Bによ
って変調された光は、ダイクロイックプリズム1112
に3方向から入射される。ダイクロイックプリズム11
12では、レッドRおよびブルーBの光が90°曲げら
れ、グリーンGの光が直進するので各色の画像が合成さ
れ、投写レンズ1114を通してスクリーンなどにカラ
ー画像が投写される。Referring to FIG. 35, in a projector 1100, a projection light emitted from a lamp unit 1102 of a white light source is divided into R, G, and B light by a plurality of mirrors 1106 and two dichroic mirrors 1108 inside a light guide 1104. Three liquid crystal panels 1110R, 1110 that are divided into primary colors and display images of each color
G and 1110B. The light modulated by each of the liquid crystal panels 1110R, 1110G and 1110B is applied to a dichroic prism 1112.
Is incident from three directions. Dichroic prism 11
In 12, the red R and blue B lights are bent by 90 ° and the green G light goes straight, so that the images of the respective colors are synthesized, and a color image is projected on a screen or the like through the projection lens 1114.
【0164】図36に示すパーソナルコンピュータ12
00は、キーボード1202を備えた本体部1204
と、液晶表示画面1206とを有する。The personal computer 12 shown in FIG.
00 is a main body 1204 having a keyboard 1202
And a liquid crystal display screen 1206.
【0165】図37に示すページャ1300は、金属製
フレーム1302内に、液晶表示基板1304、バック
ライト1306aを備えたライトガイド1306、回路
基板1308、第1,第2のシールド板1310,13
12、2つの弾性導電体1314,1316、及びフィ
ルムキャリアテープ1318を有する。2つの弾性導電
体1314,1316及びフィルムキャリアテープ13
18は、液晶表示基板1304と回路基板1308とを
接続するものである。The pager 1300 shown in FIG. 37 includes a liquid crystal display substrate 1304, a light guide 1306 provided with a backlight 1306a, a circuit board 1308, and first and second shield plates 1310, 13 in a metal frame 1302.
12, two elastic conductors 1314 and 1316, and a film carrier tape 1318. Two elastic conductors 1314 and 1316 and film carrier tape 13
Reference numeral 18 denotes a connection between the liquid crystal display substrate 1304 and the circuit board 1308.
【0166】ここで、液晶表示基板1304は、2枚の
透明基板1304a,1304bの間に液晶を封入した
もので、これにより少なくともドットマトリクス型の液
晶表示パネルが構成される。一方の透明基板に、図34
に示す駆動回路1004、あるいはこれに加えて表示情
報処理回路1002を形成することができる。液晶表示
基板1304に搭載されない回路は、液晶表示基板の外
付け回路とされ、図37の場合には回路基板1308に
搭載できる。Here, the liquid crystal display substrate 1304 has liquid crystal sealed between two transparent substrates 1304a and 1304b, thereby forming at least a dot matrix type liquid crystal display panel. On one transparent substrate, FIG.
Or a display information processing circuit 1002 in addition to the above. The circuit not mounted on the liquid crystal display substrate 1304 is an external circuit of the liquid crystal display substrate, and can be mounted on the circuit substrate 1308 in the case of FIG.
【0167】図37はページャの構成を示すものである
から、液晶表示基板1304以外に回路基板1308が
必要となるが、電子機器用の一部品として液晶表示装置
が使用される場合であって、透明基板に表示駆動回路な
どが搭載される場合には、その液晶表示装置の最小単位
は液晶表示基板1304である。あるいは、液晶表示基
板1304を筺体としての金属フレーム1302に固定
したものを、電子機器用の一部品である液晶表示装置と
して使用することもできる。さらに、バックライト式の
場合には、金属製フレーム1302内に、液晶表示基板
1304と、バックライト1306aを備えたライトガ
イド1306とを組み込んで、液晶表示装置を構成する
ことができる。これらに代えて、図24に示すように、
液晶表示基板1304を構成する2枚の透明基板130
4a,1304bの一方に、金属の導電膜が形成された
ポリイミドテープ1322にICチップ1324を実装
したTCP(Tape Carrier Package)1320を接続し
て、電子機器用の一部品である液晶表示装置として使用
することもできる。FIG. 37 shows the configuration of the pager, and therefore requires a circuit board 1308 in addition to the liquid crystal display substrate 1304. However, this is a case where a liquid crystal display device is used as one component for electronic equipment. When a display driving circuit or the like is mounted on a transparent substrate, the minimum unit of the liquid crystal display device is the liquid crystal display substrate 1304. Alternatively, a structure in which the liquid crystal display substrate 1304 is fixed to a metal frame 1302 serving as a housing can be used as a liquid crystal display device which is one component for electronic devices. Further, in the case of a backlight type, a liquid crystal display substrate 1304 and a light guide 1306 provided with a backlight 1306a can be incorporated in a metal frame 1302 to constitute a liquid crystal display device. Instead of these, as shown in FIG.
Two transparent substrates 130 constituting the liquid crystal display substrate 1304
A TCP (Tape Carrier Package) 1320 in which an IC chip 1324 is mounted on a polyimide tape 1322 on which a metal conductive film is formed is connected to one of 4a and 1304b, and is used as a liquid crystal display device which is one component for electronic equipment. You can also.
【0168】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。例えば、本発明は上述の各種の液晶パ
ネルの駆動に適用されるものに限らず、エレクトロルミ
ネッセンス、プラズマディスプレー装置にも適用可能で
ある。Note that the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the present invention is not limited to being applied to the driving of the above-described various liquid crystal panels, but is also applicable to electroluminescence and plasma display devices.
【0169】また、本発明は、LDD構造のMOSFE
Tにも適用することができる。Further, the present invention relates to a MOSFE having an LDD structure.
It can also be applied to T.
【0170】さらに、上記第1〜第4の実施の形態で
は、NチャネルTFTの例について説明したが、ホット
キャリアによる特性劣化の問題は、NチャネルTFTほ
ど顕著ではないにしろ、PチャネルTFTにも起こり得
る問題である。したがって、本発明をPチャネルTFT
に適用することもでき、その場合、第1、第2の実施の
形態におけるP型不純物拡散領域に代えて、N型不純物
拡散領域を形成すればよい。また、チャネル領域やソー
ス、ドレイン領域を形成するシリコン薄膜としては、多
結晶シリコン薄膜に限らず、非晶質シリコン薄膜を用い
てもよい。Further, in the first to fourth embodiments, the example of the N-channel TFT has been described. However, the problem of characteristic deterioration due to hot carriers is not so remarkable as that of the N-channel TFT. Is also a possible problem. Therefore, the present invention relates to a P-channel TFT.
In this case, an N-type impurity diffusion region may be formed instead of the P-type impurity diffusion region in the first and second embodiments. The silicon thin film forming the channel region, the source, and the drain region is not limited to the polycrystalline silicon thin film, but may be an amorphous silicon thin film.
【0171】そして、第1、第2の実施の形態における
P型不純物拡散領域の寸法やP型不純物拡散領域を形成
する数、あるいは第3の実施の形態における張出部の寸
法、第4の実施の形態における各チャネル領域の幅や全
体の幅等の具体的な数値に関しては、適宜設計すること
が可能である。また、液晶表示装置において、本発明の
薄膜トランジスタを画素トランジスタやアナログスイッ
チに限らず、種々の回路構成要素に適用することができ
る。さらに、上記実施の形態ではトップゲート型薄膜ト
ランジスタの例を挙げたが、本発明をボトムゲート型薄
膜トランジスタに適用することも可能である。Then, the dimensions of the P-type impurity diffusion regions and the number of the P-type impurity diffusion regions in the first and second embodiments, or the dimensions of the overhang portion in the third embodiment and the fourth Specific numerical values such as the width of each channel region and the entire width in the embodiment can be appropriately designed. Further, in the liquid crystal display device, the thin film transistor of the present invention is not limited to a pixel transistor and an analog switch, and can be applied to various circuit components. Further, although an example of a top gate thin film transistor is described in the above embodiment, the present invention can be applied to a bottom gate thin film transistor.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】図1(A)及び図1(B)は、本発明の第1の
実施の形態である薄膜トランジスタを示す図である。FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a thin film transistor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図2(A)〜図2(C)は、薄膜トランジスタ
の製造工程を順を追って示すプロセスフロー図である。FIGS. 2A to 2C are process flow charts showing the steps of manufacturing the thin film transistor in order.
【図3】図3(A)〜図3(D)は、薄膜トランジスタ
の製造工程を順を追って示すプロセスフロー図である。FIGS. 3A to 3D are process flow charts showing the steps of manufacturing a thin film transistor in order.
【図4】図4(A)及び図4(B)は、本発明の第2の
実施の形態である薄膜トランジスタを示す図である。FIGS. 4A and 4B are diagrams showing a thin film transistor according to a second embodiment of the present invention.
【図5】図5(A)〜図5(C)は、薄膜トランジスタ
の製造方法を順を追って示すプロセスフロー図である。5 (A) to 5 (C) are process flow charts showing a method of manufacturing a thin film transistor in order.
【図6】図6(A)〜図6(C)は、薄膜トランジスタ
の製造方法を順を追って示すプロセスフロー図である。FIGS. 6A to 6C are process flow charts sequentially showing a method of manufacturing a thin film transistor.
【図7】図7(A)〜図7(D)は、薄膜トランジスタ
の他の製造方法を順を追って示すプロセスフロー図であ
る。FIGS. 7A to 7D are process flow charts sequentially showing another method of manufacturing a thin film transistor.
【図8】図8(A)及び図8(B)は、P型不純物拡散
領域の形状が異なる他の実施の形態の薄膜トランジスタ
を示す図である。FIGS. 8A and 8B are diagrams showing a thin film transistor according to another embodiment in which the shape of a P-type impurity diffusion region is different.
【図9】図9(A)及び図9(B)は、P型不純物拡散
領域の形状が異なるさらに他の実施の形態の薄膜トラン
ジスタを示す図である。FIGS. 9A and 9B are diagrams showing a thin film transistor of still another embodiment in which the shape of a P-type impurity diffusion region is different.
【図10】図10(A)及び図10(B)は、本発明の
第3の実施の形態である薄膜トランジスタを示す図であ
る。FIGS. 10A and 10B are diagrams showing a thin film transistor according to a third embodiment of the present invention.
【図11】図11(A)及び図11(B)は、本発明の
第4の実施の形態である薄膜トランジスタを示す図であ
る。FIGS. 11A and 11B are diagrams showing a thin film transistor according to a fourth embodiment of the present invention.
【図12】図12は、本発明の第5の実施の形態として
の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a liquid crystal display device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図13】図13(A)はTFT(n型MOSFET)
のリーク電流(オフ電流)を説明するための図であり、
図13(B)は、TFT(n型MOSFET)の平面構
造を示す図である。FIG. 13A shows a TFT (n-type MOSFET).
FIG. 7 is a diagram for explaining a leak current (off current) of
FIG. 13B is a diagram showing a planar structure of a TFT (n-type MOSFET).
【図14】図14は、ポリシリコンTFTの電圧−電流
特性を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing voltage-current characteristics of a polysilicon TFT.
【図15】図15は、ポリシリコンTFTにおいて、リ
ーク電流(オフ電流)が生じる一因を説明するための図
である。FIG. 15 is a diagram for explaining a cause of a leak current (off current) in a polysilicon TFT.
【図16】図16は、本発明の第6の実施の形態にかか
るMOSFETの平面図である。FIG. 16 is a plan view of a MOSFET according to a sixth embodiment of the present invention.
【図17】図17は、図16のデバイスのXVII−XVII線
に沿うMOSFETの断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view of the MOSFET of FIG. 16 taken along the line XVII-XVII.
【図18】図18(A)は図16のデバイスのXVIII−X
VIII線に沿うMOSFETの断面図であり、図18
(B)は電界緩和の効果を説明するための図である。FIG. 18 (A) is an XVIII-X of the device of FIG.
FIG. 18 is a sectional view of the MOSFET along the line VIII,
(B) is a diagram for explaining the effect of electric field relaxation.
【図19】図19は、比較例の、ゲート・ソース間電圧
(VGS)とドレイン・ソース間電流(IDS)との関係を
示す図である。FIG. 19 is a diagram illustrating a relationship between a gate-source voltage (VGS) and a drain-source current (IDS) of a comparative example.
【図20】図20は、図16に示す本発明のMOSFE
Tの、ゲート・ソース間電圧(VGS)とドレイン・ソー
ス間電流(IDS)との関係を示す図である。FIG. 20 is a MOSFE of the present invention shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a gate-source voltage (VGS) and a drain-source current (IDS) of T.
【図21】図21は、本発明の第7の実施の形態にかか
るデバイスの断面図(図16のXVIII−XVIII線に沿う断
面図)である。FIG. 21 is a sectional view of the device according to the seventh embodiment of the present invention (a sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG. 16).
【図22】図22は、本発明の第8の実施の形態にかか
るデバイスの断面構造(上側)および平面構造(下側)
を示す図である。FIG. 22 is a cross-sectional structure (upper side) and a planar structure (lower side) of a device according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG.
【図23】図23(A)は、本発明の第9の実施の形態
にかかるデバイスの平面構造を示す図であり、図23
(B)はその等価回路を示す図である。FIG. 23A is a diagram showing a planar structure of a device according to a ninth embodiment of the present invention.
(B) is a diagram showing an equivalent circuit thereof.
【図24】図24は、本発明の第10の実施の形態にか
かるデバイスの平面構造(上側)および断面構造(下
側)を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a planar structure (upper side) and a cross-sectional structure (lower side) of a device according to a tenth embodiment of the present invention.
【図25】図25は、本発明のCMOS(TFT)を製
造するための第1の工程を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing a first step for manufacturing the CMOS (TFT) of the present invention.
【図26】図26は、本発明のCMOS(TFT)を製
造するための第2の工程を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing a second step for manufacturing the CMOS (TFT) of the present invention.
【図27】図27は、本発明のCMOS(TFT)を製
造するための第3の工程を示す図である。FIG. 27 is a diagram showing a third step for manufacturing the CMOS (TFT) of the present invention.
【図28】図28は、本発明のCMOS(TFT)を製
造するための第4の工程を示す図である。FIG. 28 is a diagram showing a fourth step for manufacturing the CMOS (TFT) of the present invention.
【図29】図29は、本発明のCMOS(TFT)を製
造するための第5の工程を示す図である。FIG. 29 is a diagram showing a fifth step for manufacturing the CMOS (TFT) of the present invention.
【図30】図30は、本発明のCMOS(TFT)を製
造するための第6の工程を示す図である。FIG. 30 is a diagram showing a sixth step for manufacturing the CMOS (TFT) of the present invention.
【図31】図31は、本発明のCMOS(TFT)を製
造するための第7の工程を示す図である。FIG. 31 is a diagram showing a seventh step for manufacturing the CMOS (TFT) of the present invention.
【図32】図32は、液晶表示装置の構成を示すブロッ
ク図である。FIG. 32 is a block diagram illustrating a configuration of a liquid crystal display device.
【図33】図33は、液晶表示装置の構成を示す図であ
る。FIG. 33 is a diagram illustrating a configuration of a liquid crystal display device.
【図34】図34は、実施の形態の液晶表示装置を用い
て構成される電子機器を示す図である。FIG. 34 is a diagram illustrating an electronic device including the liquid crystal display device according to an embodiment;
【図35】図35は、実施の形態の液晶表示装置を用い
て構成される液晶プロジェクタを示す図である。FIG. 35 is a diagram illustrating a liquid crystal projector configured using the liquid crystal display device of the embodiment.
【図36】図36は、実施の形態の液晶表示装置を用い
て構成されるパーソナルコンピュータを示す図である。FIG. 36 is a diagram illustrating a personal computer including the liquid crystal display device according to an embodiment;
【図37】図37は、実施の形態の液晶表示装置を用い
て構成されるページャを示す図である。FIG. 37 is a diagram illustrating a pager configured using the liquid crystal display device according to the embodiment;
【図38】図38(A)及び図38(B)は、従来の薄
膜トランジスタの一例を示す図である。38A and 38B illustrate an example of a conventional thin film transistor.
16 薄膜トランジスタ 17 ソース領域(第1領域) 18 ドレイン領域(第2領域) 19 ゲート電極 30 チャネル領域 20 コンタクトホール 21 ソース電極 22 ドレイン電極 23 P型不純物拡散領域(第3領域) 24 ガラス基板 25 下地絶縁膜 26 多結晶シリコン薄膜 27 ゲート絶縁膜 28 層間絶縁膜 29 フォトレジストパターン 30 チャネル領域 Reference Signs List 16 thin film transistor 17 source region (first region) 18 drain region (second region) 19 gate electrode 30 channel region 20 contact hole 21 source electrode 22 drain electrode 23 p-type impurity diffusion region (third region) 24 glass substrate 25 base insulation Film 26 polycrystalline silicon thin film 27 gate insulating film 28 interlayer insulating film 29 photoresist pattern 30 channel region
Claims (29)
れたチャネル領域と、該非単結晶シリコン薄膜に該チャ
ネル領域を挟むように離間して形成された第1導電型か
らなる第1領域および第2領域と、前記第1領域または
第2領域の近傍の高電界領域で発生した前記第1導電型
と反対の導電型のキャリアが流れ込むキャリア注入領域
と、を有する薄膜トランジスタ。A channel region formed in a non-single-crystal silicon thin film on a substrate; a first region of a first conductivity type formed in the non-single-crystal silicon thin film so as to sandwich the channel region; A thin film transistor comprising: a second region; and a carrier injection region into which carriers of a conductivity type opposite to the first conductivity type generated in a high electric field region near the first region or the second region flow.
れたチャネル領域と、該非単結晶シリコン薄膜に該チャ
ネル領域を挟むように離間して形成された第1導電型か
らなる第1領域および第2領域と、これら第1領域およ
び第2領域の間の前記非単結晶シリコン薄膜に形成され
た前記第1導電型と反対の導電型からなる少なくとも一
つの第3領域と、を有する薄膜トランジスタ。2. A channel region formed in a non-single-crystal silicon thin film on a substrate, a first region of a first conductivity type formed in said non-single-crystal silicon thin film so as to sandwich said channel region, and A thin film transistor comprising: a second region; and at least one third region having a conductivity type opposite to the first conductivity type formed in the non-single-crystal silicon thin film between the first region and the second region.
て、 複数の前記第3領域が、前記非単結晶シリコン薄膜上に
形成された薄膜トランジスタ。3. The thin film transistor according to claim 2, wherein the plurality of third regions are formed on the non-single-crystal silicon thin film.
て、 前記第3領域は、前記第1領域および第2領域の少なく
とも一方と前記チャネル領域との間の前記非単結晶シリ
コン薄膜に形成された薄膜トランジスタ。4. The thin film transistor according to claim 2, wherein the third region is formed on the non-single-crystal silicon thin film between at least one of the first region and the second region and the channel region.
て、 前記第3領域は、前記チャネル領域内の少なくとも一部
に形成された薄膜トランジスタ。5. The thin film transistor according to claim 2, wherein the third region is formed in at least a part of the channel region.
て、 前記第1導電型がN型である薄膜トランジスタ。6. The thin film transistor according to claim 1, wherein the first conductivity type is N-type.
て、 前記非単結晶シリコン薄膜が多結晶シリコン薄膜である
薄膜トランジスタ。7. The thin film transistor according to claim 1, wherein said non-single-crystal silicon thin film is a polycrystalline silicon thin film.
いて、 前記チャネル領域、第1領域および第2領域を有する多
結晶シリコン薄膜が低温プロセスで形成されたものであ
る薄膜トランジスタ。8. The thin film transistor according to claim 7, wherein the polycrystalline silicon thin film having the channel region, the first region, and the second region is formed by a low-temperature process.
れたチャネル領域と、該非単結晶シリコン薄膜に該チャ
ネル領域を挟むように離間して形成された第1導電型か
らなる第1領域および第2領域と、を有し、 前記非単結晶シリコン薄膜の少なくとも前記チャネル領
域の幅が、前記第1領域および第2領域の最小の幅より
も大きい薄膜トランジスタ。9. A channel region formed in a non-single-crystal silicon thin film on a substrate, a first region of a first conductivity type formed in said non-single-crystal silicon thin film so as to sandwich said channel region, and And a second region, wherein the width of at least the channel region of the non-single-crystal silicon thin film is larger than the minimum width of the first region and the second region.
いて、 前記チャネル領域の幅が50μm以上である薄膜トラン
ジスタ。10. The thin film transistor according to claim 9, wherein the width of the channel region is 50 μm or more.
いて、 前記チャネル領域の幅が100μm以上である薄膜トラ
ンジスタ。11. The thin film transistor according to claim 9, wherein the width of the channel region is 100 μm or more.
されたチャネル領域と、該非単結晶シリコン薄膜に該チ
ャネル領域を挟むように離間して形成された第1導電型
からなる第1領域および第2領域と、前記第1領域と前
記チャネル領域との間および前記第2領域と前記チャネ
ル領域との間の双方に形成された前記第1導電型と反対
の導電型からなる第3領域とを有し、前記チャネル領域
が前記第1導電型と反対の導電型からなる薄膜トランジ
スタの製造方法であって、 基板上に非単結晶シリコン薄膜を形成するシリコン薄膜
形成工程と、 該非単結晶シリコン薄膜の一部に第1導電型と反対の導
電型の不純物をイオン注入することにより前記第3領域
を形成する第3領域形成工程と、 前記非単結晶シリコン薄膜の第3領域上にゲート絶縁膜
を介してゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、 前記第3領域形成工程のイオン注入時のドーズ量よりも
少ないドーズ量で第1導電型の不純物をイオン注入する
ことにより前記第1領域および第2領域を形成する第1
・第2領域形成工程、とを有する薄膜トランジスタの製
造方法。12. A channel region formed in a non-single-crystal silicon thin film on a substrate, a first region of a first conductivity type formed in said non-single-crystal silicon thin film so as to sandwich said channel region, and A second region, and a third region having a conductivity type opposite to the first conductivity type formed both between the first region and the channel region and between the second region and the channel region; A method of manufacturing a thin film transistor, wherein the channel region has a conductivity type opposite to the first conductivity type, wherein a non-single-crystal silicon thin film forming step of forming a non-single-crystal silicon thin film on a substrate; Forming a third region by ion-implanting an impurity of a conductivity type opposite to the first conductivity type into a part of the third region; and forming a gate insulating film on the third region of the non-single-crystal silicon thin film. Forming a gate electrode through the first region; and ion-implanting a first conductivity type impurity with a dose smaller than the dose during the ion implantation in the third region forming step. First forming a second region
A second region forming step; and a method of manufacturing a thin film transistor.
されたチャネル領域と、該非単結晶シリコン薄膜に該チ
ャネル領域を挟むように離間して形成された第1導電型
からなる第1領域および第2領域と、前記第1領域と前
記チャネル領域との間および前記第2領域と前記チャネ
ル領域との間の双方に形成された前記第1導電型と反対
の導電型からなる第3領域とを有する薄膜トランジスタ
の製造方法であって、 基板上に非単結晶シリコン薄膜を形成するシリコン薄膜
形成工程と、 該非単結晶シリコン薄膜上にゲート絶縁膜を介してゲー
ト電極を形成するゲート電極形成工程と、 該ゲート電極をマスクとして用いるとともに前記第1領
域および第2領域を覆うマスク材を用いて第1導電型と
反対の導電型の不純物をイオン注入することにより、前
記チャネル領域に隣接した領域に第3領域を形成する第
3領域形成工程と、 該第3領域形成工程のイオン注入時のドーズ量よりも少
ないドーズ量で第1導電型の不純物をイオン注入するこ
とにより前記非単結晶シリコン薄膜の第3領域に隣接し
た領域に前記第1領域および第2領域を形成する第1・
第2領域形成工程、とを有する薄膜トランジスタの製造
方法。13. A channel region formed in a non-single-crystal silicon thin film on a substrate, a first region of a first conductivity type formed in said non-single-crystal silicon thin film so as to sandwich said channel region, and A second region, and a third region having a conductivity type opposite to the first conductivity type formed both between the first region and the channel region and between the second region and the channel region; A thin film forming step of forming a non-single-crystal silicon thin film on a substrate; and a gate electrode forming step of forming a gate electrode on the non-single-crystal silicon thin film via a gate insulating film. Using the gate electrode as a mask and ion-implanting impurities of a conductivity type opposite to the first conductivity type using a mask material covering the first region and the second region. Forming a third region in a region adjacent to the channel region, and ion-implanting a first conductivity type impurity with a smaller dose than the ion implantation in the third region forming process. Forming a first region and a second region in a region adjacent to a third region of the non-single-crystal silicon thin film.
Forming a second region.
ランジスタを有する液晶表示装置に用いられ、基板上の
非単結晶シリコン薄膜に形成されたチャネル領域と、該
非単結晶シリコン薄膜に該チャネル領域を挟むように離
間して形成された第1導電型からなる第1領域および第
2領域と、これら第1領域と第2領域の間の前記非単結
晶シリコン薄膜に形成された前記第1導電型と反対の導
電型からなる第3領域とを有する薄膜トランジスタの製
造方法であって、 前記第3領域の形成を、前記第1導電型と反対の導電型
からなるトランジスタの第1領域および第2領域の形成
と同時に行う薄膜トランジスタの製造方法。14. A channel region formed in a non-single-crystal silicon thin film on a substrate and used in a liquid crystal display device having a complementary thin film transistor having both P-type and N-type, and a channel region formed in the non-single-crystal silicon thin film. A first region and a second region of the first conductivity type formed to be separated from each other so as to sandwich the first conductive type formed on the non-single-crystal silicon thin film between the first region and the second region. A method of manufacturing a thin film transistor having a third region having a conductivity type opposite to a first conductivity type, wherein the formation of the third region includes a first region and a second region of a transistor having a conductivity type opposite to the first conductivity type. A method for manufacturing a thin film transistor which is performed simultaneously with formation of a region.
膜を堆積する工程と、 そのアモルファスシリコンの薄膜にレーザー光を照射
し、結晶化されたポリシリコンの薄膜を得る工程と、 レーザ照射により得られた前記ポリシリコンの薄膜をパ
ターニングしてポリシリコンアイランドを形成し、その
ポリシリコンアイランド上にゲート絶縁膜を形成し、そ
のゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 前記ポリシリコンアイランドの外縁部の少なくとも一部
を覆う絶縁層を形成する工程と、 前記ゲート電極と前記絶縁層とをマスクとして用いて前
記ポリシリコンアイランドに不純物を導入し、ソース層
およびドレイン層を形成する工程と、 ソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、を有
する薄膜トランジスタの製造方法。15. A step of depositing a thin film of amorphous silicon on a substrate, a step of irradiating the amorphous silicon thin film with laser light to obtain a crystallized polysilicon thin film, and Patterning the polysilicon thin film to form a polysilicon island, forming a gate insulating film on the polysilicon island, and forming a gate electrode on the gate insulating film; and an outer edge of the polysilicon island. Forming an insulating layer covering at least a part of the source electrode, introducing impurities into the polysilicon island using the gate electrode and the insulating layer as a mask, and forming a source layer and a drain layer; And a step of forming a drain electrode.
ンドと、その半導体薄膜アイランドに選択的に不純物を
導入して形成されたソース層およびドレイン層と、絶縁
膜を介して前記半導体薄膜アイランドに対向して設けら
れたゲート電極層と、を有する薄膜トランジスタであっ
て、 前記ソース層またはドレイン層の少なくとも一つが、前
記半導体薄膜アイランドの外縁から所定距離だけ内側に
形成されている薄膜トランジスタ。16. A semiconductor thin-film island provided on a substrate, a source layer and a drain layer formed by selectively introducing impurities into the semiconductor thin-film island, and facing the semiconductor thin-film island via an insulating film. A thin film transistor, wherein at least one of the source layer and the drain layer is formed at a predetermined distance inside from an outer edge of the semiconductor thin film island.
記半導体薄膜アイランドの外縁部の、少なくとも前記ゲ
ート電極と重なりを有する部分は、不純物が導入されて
いないイントリンシック層となっている薄膜トランジス
タ。17. The semiconductor device according to claim 16, wherein at least a portion of the outer edge of the semiconductor thin film island that overlaps with the gate electrode, which is a region avoiding the source layer and the drain layer, has no impurity introduced therein. Thin film transistor that is a trinic layer.
記半導体薄膜アイランドの外縁部の、少なくとも前記ゲ
ート電極と重なりを有する部分は、前記ソース層および
ドレイン層とは反対導電型の不純物が導入されている不
純物層と、その不純物層に連なるイントリンシック層と
からなっている薄膜トランジスタ。18. The semiconductor device according to claim 16, wherein a portion of the outer edge portion of the semiconductor thin film island that overlaps at least the gate electrode is a region avoiding the source layer and the drain layer. Is a thin film transistor comprising an impurity layer into which an impurity of the opposite conductivity type is introduced, and an intrinsic layer connected to the impurity layer.
ドレインまでの前記所定距離は、1μm以上5μm以下
である薄膜トランジスタ。19. The thin film transistor according to claim 16, wherein said predetermined distance from an outer edge of said semiconductor thin film island to said source or drain is 1 μm or more and 5 μm or less.
いて、 前記半導体薄膜アイランドは、アモルファスシリコンを
アニールして作成されたポリシリコンからなる薄膜トラ
ンジスタ。20. The thin film transistor according to claim 16, wherein said semiconductor thin film island is made of polysilicon formed by annealing amorphous silicon.
いて、 薄膜トランジスタは、前記ゲート電極と前記ドレイン層
との相対的位置関係において、オフセットを有している
薄膜トランジスタ。21. The thin film transistor according to claim 16, wherein the thin film transistor has an offset in a relative positional relationship between the gate electrode and the drain layer.
いて、 薄膜トランジスタは、2本のゲート電極を互いに平行に
配置したデュアルゲート構造を有する薄膜トランジス
タ。22. The thin film transistor according to claim 16, wherein the thin film transistor has a dual gate structure in which two gate electrodes are arranged in parallel with each other.
ンドと、 前記半導体薄膜アイランドに選択的に不純物を導入して
形成されたソース層およびドレイン層と、 前記半導体薄膜アイランドの外縁部とのみ重なりを有し
て設けられた第1の絶縁膜と、 前記半導体薄膜アイランドの表面および前記第1の絶縁
膜を覆って形成された第2の絶縁膜と、 前記第2の絶縁膜上に設けられたゲート電極層と、を有
する薄膜トランジスタ。23. A semiconductor thin-film island provided on a substrate, a source layer and a drain layer formed by selectively introducing impurities into the semiconductor thin-film island, and an outer edge of the semiconductor thin-film island. A first insulating film provided and provided; a second insulating film formed to cover the surface of the semiconductor thin film island and the first insulating film; and a second insulating film provided on the second insulating film. And a gate electrode layer.
の薄膜トランジスタを有する回路。24. A circuit comprising the thin film transistor according to claim 1.
の薄膜トランジスタを有するドライバー回路内蔵型の液
晶表示装置。25. A liquid crystal display device with a built-in driver circuit, comprising the thin film transistor according to claim 1.
られた請求項25に記載の液晶表示装置。26. The liquid crystal display device according to claim 25, wherein the thin film transistor is used in a circuit section.
アナログスイッチ手段として用いられた請求項26に記
載の液晶表示装置。27. The liquid crystal display device according to claim 26, wherein the thin film transistor is used as an analog switch of the circuit section.
ンジスタを、画素部に有する液晶表示装置。28. A liquid crystal display device having the thin film transistor according to claim 16 in a pixel portion.
ンジスタを用いて構成された液晶駆動回路を具備する液
晶表示装置。29. A liquid crystal display device comprising a liquid crystal drive circuit formed using the thin film transistor according to claim 16.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001060042A JP4257482B2 (en) | 1996-06-28 | 2001-03-05 | THIN FILM TRANSISTOR, ITS MANUFACTURING METHOD, CIRCUIT USING THE SAME, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE |
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| JP8-170464 | 1996-06-28 | ||
| JP17046496 | 1996-06-28 | ||
| JP21190496 | 1996-07-23 | ||
| JP8-211904 | 1996-07-28 | ||
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