JP2006269665A - Thin film transistor circuit and manufacturing method thereof - Google Patents
Thin film transistor circuit and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006269665A JP2006269665A JP2005084437A JP2005084437A JP2006269665A JP 2006269665 A JP2006269665 A JP 2006269665A JP 2005084437 A JP2005084437 A JP 2005084437A JP 2005084437 A JP2005084437 A JP 2005084437A JP 2006269665 A JP2006269665 A JP 2006269665A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor layer
- region
- film transistor
- thin film
- transistor circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D86/00—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
- H10D86/40—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs
- H10D86/451—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs characterised by the compositions or shapes of the interlayer dielectrics
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D86/00—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
- H10D86/01—Manufacture or treatment
- H10D86/021—Manufacture or treatment of multiple TFTs
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、単位面積当たりの集積度の高いCMOS構造薄膜トランジスタ回路及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本願発明は、基板(2)上に配置された第1の半導体層(4)と、前記第1の半導体層上(4)に第1のゲート絶縁層(5)を介して配置されたゲート電極(6)と、前記ゲート電極(6)上に第2のゲート絶縁層(7)を介して配置された第2の半導体層(8)を備え、前記第2の半導体層(8)のソース領域(8s)及びドレイン領域(8d)が、前記第1の半導体層(4)のソース領域(4s)及びドレイン領域(8d)と重なるように構成された積層型薄膜トランジスタ回路に関し、特に平面表示装置に用いられた場合に、面積として従来比70%以下の狭小化が達成できる。
【選択図】 図2A
The present invention provides a CMOS thin film transistor circuit having a high degree of integration per unit area and a method for manufacturing the same.
The present invention relates to a first semiconductor layer (4) disposed on a substrate (2), and a first gate insulating layer (5) on the first semiconductor layer (4). A gate electrode (6) disposed; and a second semiconductor layer (8) disposed on the gate electrode (6) via a second gate insulating layer (7), wherein the second semiconductor layer A stacked thin film transistor circuit configured such that a source region (8s) and a drain region (8d) of (8) overlap with a source region (4s) and a drain region (8d) of the first semiconductor layer (4); In particular, when used in a flat display device, the area can be reduced by 70% or less compared to the conventional case.
[Selection] Figure 2A
Description
本発明は、積層型薄膜トランジスタ回路に関し、特に光透過性基板上に形成される薄膜CMOS回路及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a stacked thin film transistor circuit, and more particularly to a thin film CMOS circuit formed on a light transmissive substrate and a method for manufacturing the same.
液晶表示装置に代表される平面表示装置は、軽量、薄型低消費電力という特徴を有する。この特徴を生かして平面表示装置は各種分野で利用されるようになっている。 A flat display device typified by a liquid crystal display device is characterized by being lightweight, thin, and low power consumption. Utilizing this feature, flat display devices are used in various fields.
しかし、近年、このような表面表示装置には、一層の高精細化、薄型化、高機能化が要求され、これに対応するための種々の研究・開発がなされている。このような高精細化を図るためには、表示画素の微細化に伴い、外部駆動回路との接続ピッチも微細化される必要がある。接続ピッチの微細化は、外部駆動回路の一部を多結晶シリコン(p−Si)等の半導体薄膜を用いて基板上に一体的に形成することで達成する技術が実用化されている。
また、高機能化を実現するために、表示セル自身に信号処理機能回路などを組み込む試みがなされている。
However, in recent years, such surface display devices are required to have higher definition, thinner thickness, and higher functionality, and various researches and developments have been made to cope with them. In order to achieve such high definition, it is necessary to miniaturize the connection pitch with the external drive circuit as the display pixels become finer. A technique of achieving a fine connection pitch by forming a part of an external drive circuit integrally on a substrate using a semiconductor thin film such as polycrystalline silicon (p-Si) has been put into practical use.
In addition, in order to achieve high functionality, attempts have been made to incorporate a signal processing function circuit into the display cell itself.
しかし、基板上に一体的に回路を組み込む場合、表示領域に対する周辺領域、いわゆる額縁領域の増大によりその狭小化が困難になる問題があった。 However, when a circuit is integrated on a substrate, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the peripheral area with respect to the display area, that is, a so-called frame area.
図1Aは、従来の多結晶シリコンによるCMOS又はインバータ集積回路構造の一般的デザインルールを用いた全体概略図である。図1Bは、図1Aのa a'線に沿って切断した断面図である。本従来例においては、ガラス基板2上にアンダーコート3を形成し、その上にa-Si層を堆積させ、この層にレーザー光を照射して多結晶シリコン層4を形成させる。次いで、ゲート電極6を絶縁層5を介して形成し、n-ch TFT9領域とp-ch TFT10領域とを別々のドーパント(例えば、P(リン)とB(ホウ素)でイオン注入を行ってn-ch TFT 9及びp-ch TFT 10を形成する。図中4sはソース、4cはチャネル、4dはドレイン領域を示す。絶縁層7を形成した後、コンタクトホール8をそれぞれソース4s、ドレイン4d及びゲート配線6に達するように形成し、図に示すように接続配線8'がコンタクトホール8を埋めるように形成される。これによって、電源(VDD)配線、GND(VSS)配線、入力(IN)配線、そして出力(OUT)配線を備えたCMOS回路が完成する。図1A に示すように、上記のように作製されたCMOS回路は、68μm×60μmの占有面積を有し、n-chTFTのチャネル長は10μm、チャネル幅は20μmであり、p-chTFTのチャネル長は8μm、チャネル幅は40μmである。
FIG. 1A is an overall schematic diagram using general design rules of a conventional polycrystalline silicon CMOS or inverter integrated circuit structure. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line aa ′ in FIG. 1A. In this conventional example, an
このような従来のCMOS又はインバータ構造においては、p-ch TFTとn-ch TFTが2次元的に並列に並べられ、それぞれにゲート電極を形成する構造をとっていた。 In such a conventional CMOS or inverter structure, a p-ch TFT and an n-ch TFT are two-dimensionally arranged in parallel, and a gate electrode is formed on each.
本発明は、このようなTFTのCMOS回路の狭小化の要請に鑑みなされたものであり、ゲート電極を共有に使用する縦方向に積層された2つのTFT回路を作成することにより、単位面積当たりの集積度の高い積層型薄膜トランジスタ回路及びその製造方法を提供するものである。また、本願は、液晶ディスプレイのような特に平面表示装置に好適に用いられ、そのディスプレイの外周まわりの額の部分の狭小化が達成できる積層型薄膜トランジスタ回路及び製造方法を提供することを目的とし、従来比70%以下の占有面積となる。本発明の一態様においては、図2A に示すように、48μm×60μmの占有面積を達成した。さらに、表示セルの高精細、高機能化にも本願が好適に用いられる。 The present invention has been made in view of such a demand for narrowing the TFT CMOS circuit. By creating two TFT circuits stacked in the vertical direction using the gate electrode in common, the present invention has been made. A highly integrated multi-layer thin film transistor circuit and a method for manufacturing the same are provided. Another object of the present invention is to provide a laminated thin film transistor circuit and a manufacturing method that can be suitably used for a flat display device such as a liquid crystal display and can achieve a narrowing of the forehead around the periphery of the display, It occupies less than 70% of the existing area. In one embodiment of the present invention, an occupation area of 48 μm × 60 μm was achieved as shown in FIG. 2A. Furthermore, the present application is also preferably used for high definition and high functionality of the display cell.
本発明は、基板上に配置される第1の半導体層と、前記第1の半導体層上に第1のゲート絶縁層を介して配置されるゲート電極と、前記ゲート電極上に第2のゲート絶縁層を介して配置される第2の半導体層を備え、
前記第1および第2の半導体層は、それぞれ前記ゲート電極上下に形成されたチャネル領域を挟んでソース及びドレイン領域を含み、
前記第2の半導体層のソース領域及びドレイン領域が、前記第1の半導体層のソース領域及びドレイン領域と重なるように構成される
ことを特徴とする積層型薄膜トランジスタ回路である。
The present invention includes a first semiconductor layer disposed on a substrate, a gate electrode disposed on the first semiconductor layer via a first gate insulating layer, and a second gate on the gate electrode. A second semiconductor layer disposed via an insulating layer;
The first and second semiconductor layers each include a source region and a drain region across a channel region formed above and below the gate electrode,
A stacked thin film transistor circuit, wherein the source region and the drain region of the second semiconductor layer overlap with the source region and the drain region of the first semiconductor layer.
本発明は、積層型薄膜トランジスタ回路の製造方法であって、
(1)基板上に第1の半導体層を形成し、
(2)前記第1の半導体層上に第1のゲート絶縁層を介してゲート電極を形成し、
(3)前記ゲート電極をマスクとして第1のイオン注入を行い、前記第1の半導体層にソース、ドレイン及びチャネル領域を形成し、
(4)前記ゲート電極上及び前記第1の半導体層上に第2のゲート絶縁層を介して第2の半導体層を形成し、
(5)前記第2の半導体層上で前記ゲート電極に対応する領域にフォトレジストマスクを形成し、前記フォトレジストマスクにより第2のイオン注入をして、前記第2の半導体層のソース及びドレイン領域が前記第1の半導体層のソース及びドレイン領域と重なるように形成する
ことを特徴とする製造方法である。
The present invention is a method of manufacturing a laminated thin film transistor circuit,
(1) forming a first semiconductor layer on a substrate;
(2) forming a gate electrode on the first semiconductor layer via a first gate insulating layer;
(3) First ion implantation is performed using the gate electrode as a mask to form a source, drain, and channel region in the first semiconductor layer;
(4) forming a second semiconductor layer on the gate electrode and the first semiconductor layer via a second gate insulating layer;
(5) A photoresist mask is formed on the second semiconductor layer in a region corresponding to the gate electrode, and second ion implantation is performed using the photoresist mask, so that the source and drain of the second semiconductor layer are formed. The manufacturing method is characterized in that the region overlaps with the source and drain regions of the first semiconductor layer.
本発明の積層型薄膜トランジスタ回路を用いることにより、例えば、インバータ回路面積を従来の70%以下に削減できる。更に、インバータ回路に代表される共通ゲート電極半導体回路、例えば、「NAND回路」や「NOR」回路の占有面積を削減できる。更に、本発明の積層型薄膜トランジスタ回路を集積一体型に形成することにより、例えば、TFT液晶ディスプレイの「額縁」を狭くできる。
また、表示セル領域の面積を増やすことなく機能回路をセルに一体的に組み込むことができる。
By using the laminated thin film transistor circuit of the present invention, for example, the inverter circuit area can be reduced to 70% or less than the conventional one. Furthermore, the area occupied by a common gate electrode semiconductor circuit typified by an inverter circuit, for example, a “NAND circuit” or a “NOR” circuit can be reduced. Furthermore, by forming the laminated thin film transistor circuit of the present invention in an integrated and integrated type, for example, the “frame” of the TFT liquid crystal display can be narrowed.
In addition, the functional circuit can be integrated into the cell without increasing the area of the display cell region.
本発明のn-ch TFTとp-ch TFTとからなる薄膜トランジスタCMOS回路(インバータ)の一実施例を図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明は下記実施例に限定されるものではなく、本特許請求の範囲に規定された範囲において種々の修正及び変更を加えることができることは明らかである。
An embodiment of a thin film transistor CMOS circuit (inverter) composed of an n-ch TFT and a p-ch TFT of the present invention will be described with reference to the drawings.
It should be noted that the present invention is not limited to the following examples, and it is obvious that various modifications and changes can be made within the scope defined by the claims.
図2Aは、本発明の積層型薄膜トランジスタのCMOS構成の全体概略図である。図2B及び2Cは、それぞれ図2Aのb-b'及びc- に沿って切断した断面図である。図2Dは、本発明の積層型薄膜トランジスタ回路の回路図構成を示す。 FIG. 2A is an overall schematic diagram of the CMOS configuration of the stacked thin film transistor of the present invention. 2B and 2C are cross-sectional views taken along lines bb ′ and c- in FIG. 2A, respectively. FIG. 2D shows a circuit diagram configuration of the laminated thin film transistor circuit of the present invention.
図2Bに示すように、ガラス基板2上に200nm厚のSiOxアンダーコート絶縁層3をプラズマ化学気相堆積(P-CVD)法により堆積させる。ここで、基板については、透明基板、即ち基板裏面から所望の光を透過する基板であればよく、好適にはガラス基板が用いられるが、石英基板、樹脂基板等も用いることができる。図3A〜図3Fは、製造工程各々で形成されるCMOS構造の平面図を示す。
As shown in FIG. 2B, a 200 nm thick SiOx
次いで、そのアンダーコート層3上に、50nm厚の第1のアモルファスシリコン(a-Si:H)層をP-CVD法により堆積させ、このa-Si:H層を、ライン状エキシマ・レーザ光を使った、いわゆるエキシマ・レーザ・アニーリング(ELA)処理することによりn-チャネルTFT形成のための第1の多結晶Si層を形成する。平均結晶粒径は、0.2〜0.4μmである。次いで光食刻工程(PEP)を行うことにより第1の多結晶シリコンアイランド層4を形成する。本工程で形成された多結晶シリコンアイランド層4は、図3Aの太枠で示す範囲に対応する。
Next, a first amorphous silicon (a-Si: H) layer having a thickness of 50 nm is deposited on the
次いで、その上に150nm厚の第1のSiOxゲート絶縁層5をP-CVD法により堆積させる。
Next, a first SiOx
このゲート絶縁層5上に200nm厚のゲート材料(モリブデンシリサイド:MoSix)をスパッタリングにより堆積させ、PEPによりゲート電極6を形成する。本工程で形成されたゲート電極6は、図3Bの太枠で示す領域に対応する。
A gate material (molybdenum silicide: MoSix) having a thickness of 200 nm is deposited on the
次いで、ゲート電極をマスクとして、n-チャネルTFTのソース及びドレイン形成のための1回目のリン・イオン注入(150keVで4x1015P+/cm2)が行われる。この時、ソース領域とドレイン領域はゲート電極6に自己整合される。これにより、第1の多結晶シリコンアイランド層4にソース領域4s、ドレイン領域4d及びチャネル領域4cが形成される。尚、ゲート電極形成のためにPEPにより作製したフォトレジストは、上記イオン注入前に除去してもよく、イオン注入後に除去してもよい。ここで、本実施例におけるn-チャネルTFTは、Vth; +0.8V, μn; 120cm2/Vsecを示す。
Next, the first phosphorus ion implantation (4 × 10 15 P + / cm 2 at 150 keV) for forming the source and drain of the n-channel TFT is performed using the gate electrode as a mask. At this time, the source region and the drain region are self-aligned with the
次いで、200nm厚の第2のSiOxゲート絶縁層7を、P-CVD法により前記第1のSiOxゲート絶縁層5上及びゲート電極6を覆うように堆積させる。
Next, a second SiOx gate insulating layer 7 having a thickness of 200 nm is deposited by P-CVD so as to cover the first SiOx
次いで、70nmの厚の第2のa-Si:H層をP-CVD法により堆積させ、これをELA処理して第2の多結晶Si層を形成する。平均結晶粒径は、0.2〜0.4μmである。次いでPEPによりp-チャネルTFT形成のための第2の多結晶シリコンアイランド層8を形成する。この第2の多結晶シリコンアイランド層8においては、第1のn-ch TFTドレイン領域へ達するコンタクトホール形成領域14aに対応する前記多結晶シリコンアイランド層8の1部領域13を予め除去する。本工程で形成された第2の多結晶シリコンアイランド層8及び上記除去された領域13は、図3Cの太枠で示す領域に対応する。
尚、前記第1及び第2の多結晶シリコンアイランド層については、レーザーアニーリングの条件により、10μmを超える平均結晶粒径を持つ擬似単結晶シリコンアイランド層として形成することもできる。
Next, a second a-Si: H layer having a thickness of 70 nm is deposited by a P-CVD method, and this is subjected to ELA treatment to form a second polycrystalline Si layer. The average crystal grain size is 0.2 to 0.4 μm. Next, a second polycrystalline
The first and second polycrystalline silicon island layers may be formed as quasi-single crystalline silicon island layers having an average crystal grain size exceeding 10 μm depending on laser annealing conditions.
次いで、フォトレジストマスクを形成する。このマスクは、p-チャネルゲート領域14b上と、上記除去された領域13を少なくとも含む前記コンタクトホール形成領域14a上と、下在するn-ch TFTのソース領域4sへのコンタクトホール形成領域10cを含む領域から第2の多結晶シリコン領域の端部に実質的に至る領域14c上にPEPにより作成する。この際用いられるマスクとなるフォトレジストのパターン露光は、装置の正面上方から行われる。前記フォトレジストマスクは、図3Dにおける太枠で示す領域に対応する。但し、ゲートパターンについては、図3Bのゲート電極のチャネル長に対して左右約1μm程度内側にマスクを残すことが望ましい。
Next, a photoresist mask is formed. This mask includes a p-
次いで、第2の多結晶シリコンアイランド層8にp-チャネルのソース及びドレイン形成のための2回目のホウ素イオン注入を行う(10keVで2x1015B+/cm2)。 Next, a second boron ion implantation for forming the source and drain of the p-channel is performed on the second polycrystalline silicon island layer 8 (2 × 10 15 B + / cm 2 at 10 keV).
これにより形成されたp-ch TFTのソース領域8s及びドレイン領域8d、及びチャネル領域8cは、ゲート電極を介して前記n-ch TFTのソース及びドレイン領域と重なるように構成される。本実施例におけるp-チャネルTFTは、Vth; -1.0V, μp;cm2/Vsecを示す。
The
上記イオン注入に次いで、前記フォトレジストマスクを除去し、350nmのSiNxパッシベーション層9をP-CVD法により堆積させる。
Following the ion implantation, the photoresist mask is removed, and a 350 nm
次いで、N2雰囲気下500℃で1時間熱処理を行い、注入されたP及びBの活性化、ならびに結晶性の回復を行う。これによって、それぞれのTFTのソース領域、ドレイン領域が低抵抗のN+層及びP+層に変わる。 Next, heat treatment is performed at 500 ° C. for 1 hour in an N 2 atmosphere to activate the implanted P and B, and recover the crystallinity. As a result, the source region and drain region of each TFT are changed to the low resistance N + layer and P + layer.
次いで、n-ch TFT及びp-ch TFTのソース、ドレイン及びゲート電極にPEPによりコンタクトホール10a-eをウェットエッチング法を用いて形成する。10aは、下部n-ch TFTのドレイン領域4dをOUTラインに接続させるために作製されたコンタクトホールである。10bは、上部p-ch TFTのソース領域8sをVddラインに接続するために作製されたコンタクトホールであるが、下部n-ch TFTのソース領域4sには達しておらず、該ソース領域8sは下部n-ch TFTのソース領域4sとゲート絶縁層5及び7で電気的に絶縁されている。10cは、下部n-ch TFTのソース領域4sをGNDラインに接続するために作製されたコンタクトホールであるが、該ソース領域4sは上部p-ch TFTのソース領域8sとゲート絶縁層5及び7で電気的に絶縁されている。図2Aに示す10dは、ゲート電極をINラインに接続するために作製されたコンタクトホールである。10eは、上部p-ch TFTのドレイン領域8dをOUTラインに接続するために作製されたコンタクトホールである。10aと10eは、一体的に形成されており、これにより、上部p-ch TFTのドレイン領域8dと下部n-ch TFTのドレイン領域が電気的に接続される。本工程で形成されたコンタクトホール10a-eは、図3Eの太枠で示す領域に対応する。
Next,
次いで、40nm厚のMo層11、次いで300nm厚のAl層12を、スパッタリングにより堆積させ、PEPによりAl/Mo電極及び電極ラインを形成する。本工程で形成されたAl/Mo電極及び電極ラインは、図3Fの太枠で示す領域に対応する。
Next, a 40 nm thick Mo layer 11 and then a 300 nm
更に、SiNx膜のパッシベーション形成、並びに電極部開孔処理が行われる。 Further, passivation formation of the SiNx film and electrode portion opening processing are performed.
本願発明は、更に別に次のような態様も可能である。本態様においては、上記第2回目のBイオン注入に際してゲート領域に整合したレジスト層マスクパターンを形成して、イオン注入を自己整合的に行うことにより、積層型薄膜トランジスタ回路を製造する。(他の工程は上記先の態様と同様である。)これにより、上部チャネルTFTと下部チャネルTFTは、ひとつのゲート電極に完全自己整合される。 The present invention may further include the following aspects. In this embodiment, a resist film mask pattern aligned with the gate region is formed during the second B ion implantation, and the ion implantation is performed in a self-aligned manner, thereby manufacturing a stacked thin film transistor circuit. (Other steps are the same as in the previous embodiment.) Thereby, the upper channel TFT and the lower channel TFT are completely self-aligned with one gate electrode.
本態様においては、第2回目のBイオン注入に際してゲート領域に自己整合したレジスト層マスクパターンを形成するために、第2の多結晶シリコンアイランド層8形成後にガラス基板の裏側からゲート電極をマスクとしてレジスト露光することによりポジ型レジストパターンを形成する。このため、第1及び第2の多結晶シリコンアイランド層の厚さの合計を、上記レジスト露光用の紫外線がガラス基板から第1及び第2の多結晶シリコンアイランド層を透過できる範囲に設定する必要がある。従って、本態様においては、第1及び第2の多結晶シリコンアイランド層の厚さを合計で100nm以下、好ましくは70nmとし、第2の多結晶シリコンアイランド層の厚さを70nm以下、好ましくは40nmとなるように設定した。Bイオン注入の加速電圧は、Bイオンの第2の多結晶シリコンアイランド層への注入ピークが多結晶シリコン層厚の中心より若干表面よりになるように、イオン加速電圧を10keV以下である6keVに設定した。尚、イオン加速電圧6keVでのイオン注入のピークは表面から約18nmとなる。一方、本形態の場合、図3Dに示されるレジストマスク14a,14cを形成できないために、それぞれのコンタクトホール部はゲート絶縁膜が剥き出しになっている。しかしながら、第1及び第2のSiOxゲート絶縁層5及び7の厚さの合計は約350nmである。一方、上記加速電圧でのBイオンの注入ピークは約16nmであり、最大到達距離も150nm以下である。この結果、第1のn-ch TFTのソース、ドレイン領域を構成する多結晶シリコンアイランド層にBイオンが注入されるのを防止することが可能になる。従って、先の態様においては、2回目イオン注入におけるイオンが多結晶シリコンアイランド層4に注入されないように、図3Dに示されるようなマスク14a,14cを作製したが、本態様の場合には、ゲート電極に整合したレジストパターン以外、フォトレジストマスクを形成しないですむ。尚、本態様においては、第1および第2の多結晶シリコンアイランド層の厚さを更に厚くすることができる。この場合レジスト露光の紫外線量がより減衰することになるが、紫外線強度を増す方法や、より長時間の露光により当該減衰の問題を回避できる。
In this embodiment, in order to form a resist layer mask pattern that is self-aligned with the gate region during the second B ion implantation, the gate electrode is used as a mask from the back side of the glass substrate after the second polycrystalline
本態様においては、上記のような条件の下、裏面露光により作製されたポジ型レジストパターンをマスクとしてp-ch TFTのソース及びドレイン形成のための2度目のイオン注入を行う。これによりゲート電極に自己整合したソース・ドレイン領域が形成される。このように形成されたp-ch TFTのソース領域8s及びドレイン領域8d、及びチャネル領域8cは、ゲート電極を介して前記n-ch TFTのソース及びドレイン領域と重なるように構成される。
In this embodiment, the second ion implantation for forming the source and drain of the p-ch TFT is performed using the positive resist pattern produced by backside exposure as a mask under the above conditions. As a result, source / drain regions self-aligned with the gate electrode are formed. The
上記実施例は、第1のTFTをn-ch型、第2のTFTをp-ch型としてその詳細を述べたが、それぞれのタイプをp-cn型、n-ch型としても良い。その場合のプロセスの大きな変更点は、イオン注入条件の変更であり、具体的には第1のイオン注入はホウ素イオンを70keVで注入する。第2のイオン注入はリンイオンを27keVで注入する、ことである。 In the above embodiment, the first TFT is an n-ch type and the second TFT is a p-ch type, and the details thereof are described. However, the respective types may be a p-cn type and an n-ch type. A major change in the process in that case is a change in ion implantation conditions. Specifically, in the first ion implantation, boron ions are implanted at 70 keV. The second ion implantation is to implant phosphorus ions at 27 keV.
本発明の積層型薄膜トランジスタ回路は、縦に積層されたn-チャネルTFTとp-チャネルTFT間に1つのゲート電極を有し、両TFTによりこのゲート電極を共有する構造を有する。これにより、単位面積当たりの集積度を従来の70%以下に削減することができ、インバータ回路で構成される半導体回路、例えば、「NAND回路」や「NOR」回路の占有面積を削減でき、更に、TFT液晶ディスプレイの「額縁」を狭くできる。 The stacked thin film transistor circuit of the present invention has a structure in which one gate electrode is provided between vertically stacked n-channel TFTs and p-channel TFTs, and the gate electrodes are shared by both TFTs. As a result, the degree of integration per unit area can be reduced to 70% or less, and the area occupied by semiconductor circuits composed of inverter circuits, for example, "NAND circuits" and "NOR" circuits can be reduced. The “picture frame” of the TFT LCD can be narrowed.
本発明の狭小化効果はTFTのデザインルールに大きく依存する。図1Aは現在TFT液晶パネル生産に適用されている一般的なデザインルールに準拠して、図2Aに示す狭小化効果を算出した。最小デザイン寸法、TFT寸法、さらには配線寸法やデザインによって狭小化効果は変わってくる。最適条件化では図1Aの従来例に比べて、半減化(50%)が可能である。 The narrowing effect of the present invention greatly depends on the TFT design rules. Fig. 1A calculated the narrowing effect shown in Fig. 2A in accordance with the general design rules currently applied to TFT LCD panel production. The narrowing effect varies depending on the minimum design dimensions, TFT dimensions, and wiring dimensions and design. In the optimal condition, it can be halved (50%) compared to the conventional example of FIG. 1A.
上記のように製造された積層型薄膜トランジスタ回路は、例えば、以下のような平面表示装置に適用できる。
図4Aは平面表示装置の代表であるTFT液晶表示装置の模式的断面図である。図に示すように、基板100及び200の間に液晶が充填されている。図4Bは、平面表示装置の平面図である。図に示すように、表示部400は、2次元マトリクス配列のアクティブ駆動液晶セルからなり、基板100又は200において表示部400周囲の額縁領域500に駆動回路600が配置されている。本発明の積層型薄膜トランジスタ回路はこのような平面表示装置の前記表示部400及び/又は駆動回路600に適用される。これにより、前記平面表示装置の高機能化や狭小化が達成できる。尚、前記液晶セルの他、有機EL等の場合も同様である。
The multilayer thin film transistor circuit manufactured as described above can be applied to, for example, the following flat display device.
FIG. 4A is a schematic cross-sectional view of a TFT liquid crystal display device which is a typical flat display device. As shown in the figure, a liquid crystal is filled between the
2 基板
4 第1の半導体層
6 ゲート電極
8 第2の半導体層
10a-10e コンタクトホール
2 Board
4 First semiconductor layer
6 Gate electrode
8 Second semiconductor layer
10a-10e contact hole
Claims (16)
前記第1および第2の半導体層は、それぞれ前記ゲート電極上下に形成されたチャネル領域を挟んでソース及びドレイン領域を含み、
前記第2の半導体層のソース領域及びドレイン領域が、前記第1の半導体層のソース領域及びドレイン領域と重なるように構成される
ことを特徴とする積層型薄膜トランジスタ回路。 A first semiconductor layer disposed on the substrate; a gate electrode disposed on the first semiconductor layer via a first gate insulating layer; and a second gate insulating layer disposed on the gate electrode. A second semiconductor layer arranged
The first and second semiconductor layers each include a source region and a drain region across a channel region formed above and below the gate electrode,
A stacked thin film transistor circuit, wherein the source region and the drain region of the second semiconductor layer overlap with the source region and the drain region of the first semiconductor layer.
ことを特徴とする請求項1記載の積層型薄膜トランジスタ回路。 The stacked thin film transistor circuit according to claim 1, wherein the first and second semiconductor layers are made of a polycrystalline silicon layer or a single crystal silicon layer.
ことを特徴とする請求項1記載の積層型薄膜トランジスタ回路。 The n-ch TFT source, drain and channel regions are formed in the first semiconductor layer, and the p-ch TFT source, drain and channel regions are formed in the second semiconductor layer. Item 2. A laminated thin film transistor circuit according to Item 1.
ことを特徴とする請求項1記載の積層型薄膜トランジスタ回路。 The p-ch TFT source, drain and channel regions are formed in the first semiconductor layer, and the n-ch TFT source, drain and channel regions are formed in the second semiconductor layer. Item 2. A laminated thin film transistor circuit according to Item 1.
(2)前記第2の半導体層のソース領域又はドレイン領域に達する第2のコンタクトホール(10e)、
(3)前記第2の半導体層のソース領域又はドレイン領域に達する第3のコンタクトホール(10b)、
(4)前記第1の半導体層のソース領域又はドレイン領域へ達する第4のコンタクトホール(10c)、及び
(5)前記ゲート電極へ達するコンタクトホール(10d)を有する
ことを特徴とする請求項1記載の積層型薄膜トランジスタ回路。 (1) a first contact hole (10a) that reaches the source region or drain region of the first semiconductor layer through the source region or drain region of the second semiconductor layer;
(2) a second contact hole (10e) reaching the source region or drain region of the second semiconductor layer;
(3) a third contact hole (10b) reaching the source region or drain region of the second semiconductor layer;
(4) The fourth contact hole (10c) reaching the source region or the drain region of the first semiconductor layer, and (5) the contact hole (10d) reaching the gate electrode. The laminated thin film transistor circuit described.
ことを特徴とする請求項1記載の積層型薄膜トランジスタ回路。 The drain region of the first semiconductor layer is electrically connected to the drain region of the second semiconductor layer through the first and second contact holes, and the source region of the first semiconductor layer is The stacked thin film transistor circuit according to claim 1, wherein the stacked thin film transistor circuit is electrically insulated from a source region of the second semiconductor layer via an insulating layer.
ことを特徴とする請求項1記載の積層型薄膜トランジスタ回路。 The source region of the first semiconductor layer is electrically connected to the source region of the second semiconductor layer through the first and second contact holes, and the drain region of the first semiconductor layer is The stacked thin film transistor circuit according to claim 1, wherein the stacked thin film transistor circuit is electrically insulated from a drain region of the second semiconductor layer through an insulating layer.
(1)基板上に第1の半導体層を形成し、
(2)前記第1の半導体層上に第1のゲート絶縁層を介してゲート電極を形成し、
(3)前記ゲート電極をマスクとして第1のイオン注入を行い、前記第1の半導体層にソース、ドレイン及びチャネル領域を形成し、
(4)前記ゲート電極上及び前記第1の半導体層上に第2のゲート絶縁層を介して第2の半導体層を形成し、
(5)前記第2の半導体層上で前記ゲート電極に対応する領域にフォトレジストマスクを形成し、前記フォトレジストマスクにより第2のイオン注入をして、前記第2の半導体層のソース及びドレイン領域が前記第1の半導体層のソース及びドレイン領域と重なるように形成する
ことを特徴とする製造方法。 A method of manufacturing a laminated thin film transistor circuit,
(1) forming a first semiconductor layer on a substrate;
(2) forming a gate electrode on the first semiconductor layer via a first gate insulating layer;
(3) First ion implantation is performed using the gate electrode as a mask to form a source, drain, and channel region in the first semiconductor layer;
(4) forming a second semiconductor layer on the gate electrode and the first semiconductor layer via a second gate insulating layer;
(5) A photoresist mask is formed on the second semiconductor layer in a region corresponding to the gate electrode, and second ion implantation is performed using the photoresist mask, so that the source and drain of the second semiconductor layer are formed. A manufacturing method comprising forming a region so as to overlap a source region and a drain region of the first semiconductor layer.
ことを特徴とする請求項8記載の製造方法。 9. The manufacturing method according to claim 8, wherein, in the step (5), a photoresist mask is formed by performing pattern exposure on the resist layer deposited on the second semiconductor layer from above the front of the circuit. Method.
ことを特徴とする請求項8記載の製造方法。 9. The manufacturing method according to claim 8, wherein, in the step (5), a photoresist mask is formed in alignment with the gate electrode by performing resist exposure from the back side of the substrate using the gate electrode as a mask. .
ことを特徴とする請求項10記載の製造方法。 11. The manufacturing method according to claim 10, wherein a total thickness of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer is 100 nm or less, and a thickness of the second semiconductor layer is 70 nm or less. .
(1)前記第2の半導体層のソース領域又はドレイン領域を貫通して前記第1の半導体層のソース領域又はドレイン領域へ達する第1のコンタクトホール(10a)を形成する工程、
(2)前記第2の半導体層のソース領域又はドレイン領域に達する第2のコンタクトホール(10e)を形成する工程、
(3)前記第2の半導体層のソース領域又はドレイン領域に達する第3のコンタクトホール(10b)を形成する工程、
(4)前記第1の半導体層のソース領域又はドレイン領域へ達する第4のコンタクトホール(10c)を形成する工程、
(5)前記ゲート電極へ達する第5のコンタクトホール(10d)を形成する工程を更に含む
ことを特徴とする製造方法。 In the manufacturing method of Claim 8,
(1) forming a first contact hole (10a) that penetrates the source region or drain region of the second semiconductor layer and reaches the source region or drain region of the first semiconductor layer;
(2) forming a second contact hole (10e) reaching the source region or drain region of the second semiconductor layer;
(3) forming a third contact hole (10b) reaching the source region or drain region of the second semiconductor layer;
(4) forming a fourth contact hole (10c) reaching the source region or drain region of the first semiconductor layer;
(5) The manufacturing method further comprising a step of forming a fifth contact hole (10d) reaching the gate electrode.
前記平面表示装置は、請求項1の積層型薄膜トランジスタ回路を含む
ことを特徴とする平面表示装置。 A plane including a display unit (400) in which display cells are arranged in a matrix between two substrates, a frame region (500) around the display unit, and a drive circuit (600) formed in the frame region A display device,
The flat display device includes the stacked thin film transistor circuit according to claim 1.
ことを特徴とする請求項13記載の平面表示装置。 The flat panel display according to claim 13, wherein the stacked transistor circuit according to claim 1 is included in the drive circuit (600).
ことを特徴とする請求項13記載の平面表示装置。 14. The flat panel display according to claim 13, wherein the stacked transistor circuit according to claim 1 is included in the display section (400).
ことを特徴とする請求項13記載の平面表示装置。 The flat display device according to claim 13, wherein the display cell is made of a liquid crystal or an organic EL material.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005084437A JP2006269665A (en) | 2005-03-23 | 2005-03-23 | Thin film transistor circuit and manufacturing method thereof |
| KR1020050072759A KR20060102471A (en) | 2005-03-23 | 2005-08-09 | Multi-layered thin film transistor circuit, its manufacturing method and flat display device using same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005084437A JP2006269665A (en) | 2005-03-23 | 2005-03-23 | Thin film transistor circuit and manufacturing method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006269665A true JP2006269665A (en) | 2006-10-05 |
Family
ID=37205321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005084437A Pending JP2006269665A (en) | 2005-03-23 | 2005-03-23 | Thin film transistor circuit and manufacturing method thereof |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006269665A (en) |
| KR (1) | KR20060102471A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114220819A (en) * | 2021-10-29 | 2022-03-22 | 长沙惠科光电有限公司 | Array substrate, preparation method thereof and display panel |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110060998B (en) * | 2019-04-29 | 2022-05-17 | 厦门天马微电子有限公司 | Inverter circuit structure, gate drive circuit and display panel |
| CN113013254A (en) * | 2021-02-26 | 2021-06-22 | 合肥维信诺科技有限公司 | Thin film transistor, preparation method thereof and display panel |
-
2005
- 2005-03-23 JP JP2005084437A patent/JP2006269665A/en active Pending
- 2005-08-09 KR KR1020050072759A patent/KR20060102471A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114220819A (en) * | 2021-10-29 | 2022-03-22 | 长沙惠科光电有限公司 | Array substrate, preparation method thereof and display panel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20060102471A (en) | 2006-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5923961A (en) | Method of making an active matrix type display | |
| CN105390451B (en) | The preparation method of low temperature polycrystalline silicon TFT substrate | |
| JP5138276B2 (en) | Manufacturing method of display device | |
| CN102881657B (en) | CMOS (complementary metal oxide semiconductor) transistor and manufacturing method thereof | |
| US7303981B2 (en) | Polysilicon structure, thin film transistor panel using the same, and manufacturing method of the same | |
| JP2000058841A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| US9947696B2 (en) | LTPS TFT substrate structure and method of forming the same | |
| JP4377355B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| JP2009099888A (en) | Manufacturing method of TFT substrate | |
| US7537972B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JP2005244230A (en) | Method of forming polysilicon layer having regions of different polysilicon grain sizes, liquid crystal display device, and manufacturing method thereof | |
| US7256457B2 (en) | Thin-film transistor device, utilizing different types of thin film transistors | |
| JPH08228007A (en) | Manufacturing method of display device | |
| TWI400804B (en) | Multilayer film, thin film transistor array panel including the same, and manufacturing method of the same | |
| CN101097331B (en) | Liquid crystal display device and fabrication method thereof | |
| JP3105408B2 (en) | Liquid crystal display device | |
| JP2006269665A (en) | Thin film transistor circuit and manufacturing method thereof | |
| CN100555047C (en) | Liquid crystal display device and manufacturing method thereof | |
| JPH06104432A (en) | Film-shaped semiconductor device and its manufacture | |
| JP4514862B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JPH11265000A (en) | Liquid crystal display device and manufacturing method thereof | |
| CN100395875C (en) | Method for manufacturing thin film transistor and structure thereof | |
| JPH10209452A (en) | Thin film transistor and method of manufacturing the same | |
| US20130078787A1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| KR20060117635A (en) | Method of manufacturing a multilayer thin film, a thin film transistor and a thin film transistor array panel including the same |