JP2007184517A - 交互に配置されたソース/ドレイン及び薄いチャネルのtft構造及びその製造方法 - Google Patents

交互に配置されたソース/ドレイン及び薄いチャネルのtft構造及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2007184517A
JP2007184517A JP2006143617A JP2006143617A JP2007184517A JP 2007184517 A JP2007184517 A JP 2007184517A JP 2006143617 A JP2006143617 A JP 2006143617A JP 2006143617 A JP2006143617 A JP 2006143617A JP 2007184517 A JP2007184517 A JP 2007184517A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drain
poly
source
layer
region
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
Application number
JP2006143617A
Other languages
English (en)
Inventor
Kow-Ming Chang
國明 張
Gin-Min Lin
俊銘 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Yang Ming Chiao Tung University NYCU
Original Assignee
National Chiao Tung University NCTU
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Chiao Tung University NCTU filed Critical National Chiao Tung University NCTU
Publication of JP2007184517A publication Critical patent/JP2007184517A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78696Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film characterised by the structure of the channel, e.g. multichannel, transverse or longitudinal shape, length or width, doping structure, or the overlap or alignment between the channel and the gate, the source or the drain, or the contacting structure of the channel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42384Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate for thin film field effect transistors, e.g. characterised by the thickness or the shape of the insulator or the dimensions, the shape or the lay-out of the conductor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66742Thin film unipolar transistors
    • H01L29/6675Amorphous silicon or polysilicon transistors
    • H01L29/66757Lateral single gate single channel transistors with non-inverted structure, i.e. the channel layer is formed before the gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78606Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
    • H01L29/78609Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device for preventing leakage current
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78606Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
    • H01L29/78618Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

【課題】マスク段階の数を減らして、さらにドレイン接合近傍の電界を抑制し漏れ電流を減らして良好な結果を達成することにより、従来の方法を簡略化した交互に配置されたソース/ドレイン及び薄いチャネルのTFT構造を製造する方法を提供すること。
【解決手段】本発明のTFT構造を製造する方法は、(1)a−Si層を基板に積層させ、次に一般的なフォトリソグラフィ段階とRIEエッチング段階を適用して、高い領域と低い領域とを有するアモルファスSiアイランドを形成し、ここでエッチング後のa−Siの薄いチャネルの残存幅は約5〜200nmであり、さらにアニーリングを行いa−SiをポリSi(02)に変化させる工程、(2)ゲート領域(05)、ソース/ドレイン領域(07)、及びチャネルを形成する工程、(3)注入を適用する、(4)接合を適用する工程からなる。
【選択図】図1

Description

本発明は、積層ソース/ドレイン及び薄いチャネルのTFT(薄膜トランジスタ)構造とその製造方法に関し、様々な従来のa−Si及びポリSiTFTの応用に用いることが可能であり、それにより、トランジスタの電気特性と信頼性を改良して、低電流漏れと高電界効果移動度を有するTFTを得ることができる積層ソース/ドレイン及び薄いチャネルのTFT構造とその製造方法に関する。
ビデオスキャナーなどのa−Si(アモルファスSi)及びポリSiTFTの応用における高電界効果移動度の要件を有する補助装置に関しては、ポリSiTFTは大きな優位性を有する。
従来のポリSiTFTは、本質的に比較的大きな結晶粒を有し、そのため比較的高い電気移動度を有する。しかし、回路を切断したときも、電流漏れ量が比較的高く、a−SiTFTの電流漏れに対するポリSiTFTの電流漏れは、LCD(液晶ディスプレイ)製品を用いた用途に対する許容限界を既に超えている。
各種研究によれば、低温ポリSiTFT構造における電流漏れは、粒界中の欠陥とドレイン近傍の高電界で発生するホール電流とに原因があることが明らかになっている。そのため、粒界中の欠陥を減らし、ドレイン近傍の高電界を低下させれば、電流漏れを制御する目的を達成することが可能となる。
現在、上記の問題を解決する公知の手法としては、(1)オフセットゲート構造、(2)少量の不純物を含むドレイン又はLDD構造、(3)積層ソース/ドレイン構造がある。それらの例は、下記非特許文献1及び非特許文献2において紹介されている。ポリSiTFT構造中の大きな電流漏れを低下させるためのこれらの方法は、オン/オフ電流比を増加させることが可能である。しかし、オフセットゲートとLDD構造に関しては、上記方法はイオン注入という余分な段階を含むため、イオン注入の際に高エネルギーイオンが構成要素と容易に衝突することにより、ドレインが損傷を受ける。この現象は、下記非特許文献3において開示されている。特に、製造中に温度が制限される低温ポリSiTFT構造の場合には、そのような損傷は非可逆的である。
下記非特許文献2に開示されている方法において、図4に示すように、交互に配置されたソース/ドレインTFT構造を用いることが可能であり、この構造はレチクルの使用回数に基づいて形成される。この工程においては少なくとも5段階がある。すなわち、
(1)最初に、2つの独立したポリSi(02)アイランドを形成し、ポリSi(02)層を積層させてフォトレジスト(03)をコーティングして露光とエッチングを行うことにより、交互に配置された厚いソース/ドレイン構造を熱酸化膜(01)基板上に形成し、
(2)ポリSiTFT(02')を積層し、次にフォトレジスト(03)を再度コーティングし、露光とエッチングを行いポリSi(02)チャネル領域を形成し、
(3)ポリSiのゲートを形成してゲート酸化物(04)膜とポリSiTFT(02'')を積層し、次にフォトレジスト(03)を再度コーティングして露光とエッチングを行い、
(4)金属導電体線(10)のコンタクトホール(14)領域を形成し、(5)構成要素用の外部接続において、金属導電体線(10)領域を形成する。
Po-Sheng Shihらによる論文「1段階の選択的液相析出により形成した酸化物側壁スペーサを有する新規な少量の不純物を添加したドレインのポリシリコン薄膜トランジスタ」,IEEE Electron Device Letters,vol.20,pp.421-423,Aug.1999 Kenji Seraらによる論文「水素化アモルファスシリコン膜のXeClエキシマレーザアニールにより作成した高性能TFT」,IEEE Electron Device Letters,vol.36,no.12,pp.2868-2872,Dec.1989 Kwon-Young Choiらによる論文「新規なゲートがオーバーラップしたLDDポリSi薄膜トランジスタ」,IEEE Electron Device Letters,vol.17,pp.566-568,Dec.1996
上記非特許文献2に開示されている方法は比較的良好な電気特性を達成できることが知られているが、従来のコプレーナ構成要素に対する標準的な4つのマスク段階と比較すると、余分な段階があることにより、工程がより複雑になっている。製造コストの他に、工程に余分な段階があることにより画像を切り替える際の誤差も増加する。そのため、TFT−LCD製品の量産には適していない。
本発明の目的は、製造が簡単で、ドレイン近傍の高電界を効果的に減少させることが可能で、かつ電流漏れ量を減らすことが可能なタイプのTFT構造を製造する方法を提供することである。これは、上記非特許文献2に開示されている方法を改良することである。
また、本発明の他の目的は、ドレイン近傍の高電界を効果的に減少させることが可能で、かつ電流漏れ量を減らすことが可能な、簡単なTFT構造を提供することである。
本発明のポリSiTFT構造の製造方法は、レチクルを使用する回数に基づいて定義される。すなわち、本発明の積層ソース/ドレイン及び薄いチャネルから構成されるポリSiTFT構造の製造方法は、
(1)最初に基板を用意し、a−Si層を基板上に積層させ、次にフォトレジスト(03)をコーティングし、露光とエッチングを行って、高い領域と低い領域とを有するa−Siアイランドを形成し、さらにa−Si層を再結晶化してポリSi層を形成するためにアニーリングを行う、a−Si層を再結晶化してポリSi層(12)を形成する段階と、
(2)ゲート酸化物層(04)及びポリSi(12')ゲート膜を積層し、次にフォトレジスト(03)をコーティングし、露光とエッチングを行って、ゲート(05)、ソース/ドレイン構造(07)、及びチャネル領域を形成する、所定の位置及び大きさのゲート、ソース/ドレイン構造、及びチャネル領域を形成する段階と、
(3)イオン注入手法を用いて多量の不純物を添加したゲート(05)とソース/ドレイン領域(07)を形成し、高温加熱炉を用いてイオン活性化を行う、注入段階と、
(4)SiO保護層を積層してコンタクトホール(14)を開け、アルミニウム導電体線(13)の接合を行う、接合段階とからなる。
本発明の製造方法において、段階(1)の別法は以下のとおりである。すなわち、最初にa−Si層を基板上に積層させ、次にフォトレジスト(03)をコーティングし、露光とエッチングを行って2つのa−Siアイランドの位置と大きさを形成し、別のa−Si層を積層させ、さらにフォトレジスト(03)をコーティングし、露光とエッチングを行って、2つの独立したa−Siアイランドを接合し、最後に上記a−Si層を再結晶化するためにアニーリングを行ってポリSi(12')層を形成する。
上記概念に基づけば、基板の1つはガラス基板(11)である。
上記概念に基づけば、段階(1)においてa−Si層を積層するのに、LPCVD、PECVD、又はECR−CVD装置を用いることができると共に、好適なエッチング手法はRIEエッチング手法であり、好適な再結晶方法は固相再結晶法又はレーザアニール法である。
上記概念に基づけば、段階(2)は、PECVD又はLPCVD装置を使用してゲート酸化物層とポリSiゲート領域(05)の積層を行うことができると共に、比較的好適なエッチング手法はRIEエッチング手法である。
上記概念に基づけば、段階(4)におけるSiO保護層の積層用として、PECVDを好適に用いることができる。
上記製造方法を用いて、段階(1)においてソース/ドレイン領域(07)を形成するとき、本発明の積層ソース/ドレイン構造を可能にして厚みが増加したソース/ドレイン及び薄いチャネルを有するために、a−SiTFTのある厚さを維持する必要があり、その後再結晶化が起きる。
本発明の積層ソース/ドレインポリSiTFT構造は、少なくとも、基板と、ベース基板の上部に位置するソース/ドレイン層と、ポリSiチャネル、ゲート絶縁層、及びゲートから成るゲート導電体構造と、ソース/ドレインとゲート導電体構造をそれぞれ接合する金属導電線(10)であって、パッシベーション酸化膜(09)を有する絶縁層がそれらの間を被覆する金属導電線(10)とを備え、積層ソース/ドレインポリSiTFT構造は、厚みが増加したソース/ドレイン領域(07)及び薄いチャネルを有することを特徴とする。
本発明の積層ソース/ドレインポリSiTFT構造において、厚みが増加したソース/ドレインとは、従来のコプレーナ構造の厚さよりも比較的厚いソース/ドレインの厚さのことを言い、また薄いチャネルとは、50nm以下のチャネル又は両側のソース/ドレインの厚さと比べてより薄い存在のチャネルのことを言う。
ソース/ドレインの厚さを増加させることにより、ソース/ドレイン自身のシート抵抗を下げることができ、それにより構成要素の直列抵抗が下がる。一方、薄いチャネルが反転すると、反転層の厚さが50nmよりも小さいので、チャネルは薄くなり、これにより構成要素ゲートはチャネルをより良好に制御することができる。ポリSiTFTに関しては、構成要素の電気特性についてチャネル領域での欠陥の効果を減少させるために、チャネルの厚さを減らすべきである。
本発明は、上記のような交互に配置されたソース/ドレイン及び薄いチャネルのTFT構造及びその製造方法により、厚いソース/ドレイン構造を用いて、上記各工程の複雑さをなくして電流漏れ量を減らすことができ、特にTFT−LCD製品の量産に応用可能となるという優れた効果を奏する。本発明によるTFTはTFT−LCDパネルのスイッチ構成要素として機能し、その優れた電気特性はTFT−LCDパネルの表示品質を大いに高める。本発明の新規な積層され高さの増加したソース/ドレインと薄いチャネルの構造は、a−Si及びポリSiTFT製品の製造において用いることができ、電子移動度を顕著に改良し、電流漏れを減らし、構成要素の信頼性を高めることが可能であり、それにより、コントラスト、解像度、及び表示速度が増加する。さらに、本発明の新規な積層され高さの増加したソース/ドレインと薄いチャネルの構造は、4つの従来の光学リソグラフィ段階のみが必要であり、レチクルとして既に形成されたゲートを用いてソース/ドレイン領域とチャネル領域の形成を連続して完了し、工程の複雑さが増加しない。従って、本発明の構造は、大型のTFT−LCDパネルの量産に使用するのに非常に適している。
本発明は、図面に関する以下の詳細な説明を参照することにより、より明確に理解できるであろう。上記TFT構造を製造する本発明の方法を図1〜図3に示す。なお、図1は、本発明の積層ソース/ドレインTFT構造用の製造フローチャートであり、図1(a)は、ガラス基板上にa−Si層を積層し、それを再結晶化してポリSiを形成する図であり、図1(a')は、ガラス基板上に2つの独立したa−Siアイランドを形成し、a−Si層をさらに積層してそれらを一緒にし、再結晶化してポリSiを形成する図であり、図1(b)は前記ポリSiの形成段階を実施する図であり、図1(c)はイオン注入段階を実施する図であり、図1(d)は接合段階を実施する図である。また、図2は完成した構造の上面図であり、構成要素の重要なパラメータを示す。また、図3は、本発明のTFTと従来のTFTのI−Vスイッチング曲線及び電界効果移動度の比較図である。
積層され厚みが増加したソース/ドレイン及び薄いチャネルを有する本発明のTFTは、製造工程においてわずかに4段階、すなわち、結晶化段階、形成段階、注入段階、及び接合段階が必要なだけである。以下の実施例に基いて本発明をより詳細に説明する。
図1(a)に示すように、LPCVD装置を用いて、装置パワーを30〜600Wに設定して、ガラス基板(11)上にa−Si薄膜を100〜500nmの厚さで積層する。動作条件は以下のとおりである。すなわち、処理温度は約100〜600℃、用いたシリコンソースはSiH/Siガスであり、その体積流量は約10〜200sccm、またO/Nガスの体積流量は約10〜200sccm、製造チャンバ内の圧力は5〜300mTorrに保持する。その後、一般的な光学露光を行い、RIEエッチング手法を用いることにより、所定の位置に所定の大きさの高い領域と低い領域とを有するa−Siアイランドを形成し、エッチングされたa−Siの薄いチャネル領域の厚さを5〜200nmに減らす。最後に、レーザアニールを用いて、a−Si層を再結晶化してポリSi層(02)を形成する。
図1(b)は形成段階の実施を示す。ここで、PECVDとLPCVD装置をそれぞれ用いてゲート酸化物層とポリSiゲート領域(05)を積層し、一般的な光学露光を行い、RIEエッチング手法を用い、ゲート領域(05)を形成した後に、ゲートフォトレジスト(03)を抵抗層として用いて、ソース/ドレイン領域(07)及び薄いチャネル領域をエッチングして、構成要素間の分離領域を完成させる。
図1(c)は注入段階の実施を示す。イオン注入を用いることにより自己整列した多量の不純物を添加したゲートとソース/ドレイン領域(07)を完成し、高温加熱炉又はレーザを用いてイオン活性化を行う。
前記の形成及び注入段階に関しては、PECVD及びLPCVD技術を、ECR−CVDやICPなどの高密度プラズマ装置技術に置き換えることができる。
図1(d)は接合段階の実施を示す。PECVDを用いてSiO保護層を積層し、コンタクトホール(14)を開け、アルミニウム導電線(13)の接合を行い、それにより新規な積層ゲート酸化物層TFTの製造が完了する。図1(d)において、ゲートフォトレジスト(03)領域は、ソース/ドレイン領域(07)とチャネル領域のオーバーエッチングに用いられ、この期間中に形成されたゲート領域(05)の下側に同じ領域を有するチャネル領域ができる。このようにチャネルの分配領域は、所定のゲート領域により決まる。領域が限られている場合に、高度な空間利用性を有する性能の構成要素を製造する際には、この特性は非常に重要である。
図2は、完成した構造の上面図であり、また構成要素の重要なパラメータを示す。ここで、ゲート領域(05)、ソース/ドレイン領域(07)、及び薄いチャネル領域のパラメータは次のとおりである。
(1)W'(ゲート領域(05)の幅):0.1〜200μm
(2)W(ソース/ドレイン領域(07)の幅又は主チャネル領域):0.1〜200μm
(3)L(ゲート領域(05)の長さ又はチャネル全長):0.065〜200μm
(4)LMC(主チャネル領域の長さ):0.065〜200μm
(5)Lo.s/Lo.d(ゲートとソース/ドレイン領域(07)のチャネルの長さ):0.065〜100μm
図1(a')は本発明の実施例2の工程を示す。実施例1との主な相違は、図1(a')の段階が終了すると、実施例1の段階図1(b)〜図1(d)を再度行うことである。LPCVD装置を用いてガラス基板(11)上にa−Si層を積層し、一般的な光学露光を行い、RIEエッチング手法を用いることにより所定の位置に所定の大きさの2つの独立したa−Siアイランドを形成し、LPCVD装置を用いてa−Si膜を積層することにより2つの独立したa−Siアイランドを接合し、次にレーザアニールを用いてa−Si層を再結晶化してポリSi層(02)を形成する。
第1のa−Si層及び第2のa−Si薄膜層の厚さと動作条件は、以下のとおりである。
(1)a−Si薄膜析出物の第1層の厚さ:100〜500nm
(2)a−Si薄膜析出物の第2層の厚さ:5〜200nm
(3)LPCVDの製造パワー:30〜600W
(4)LPCVDのSiH/Siガス流量体積:10〜200sccm
(5)LPCVDのO/Nガス流量体積:10〜200sccm
(6)LPCVDの製造チャンバの圧力:5〜300mTorr
(7)LPCVDの製造温度:100〜600℃
図3は、本発明のTFTと従来のTFTのI−Vスイッチング曲線及び電界効果移動度の比較図である。本発明のTFTは、従来のTFTと比べて、電流スイッチング速度と電子移動度が高いことが図3からわかる。
本発明の積層ソース/ドレインTFT構造用の製造フローチャートであり、図1(a)はガラス基板上にa−Si層を積層し、それを再結晶化してポリSiを形成する図であり、図1(a')はガラス基板上に2つの独立したa−Siアイランドを形成し、a−Si層をさらに積層してそれらを一緒にし、再結晶化してポリSiを形成する図であり、図1(b)はポリSi形成段階を実施する図であり、図1(c)はイオン注入段階を実施する図であり、図1(d)は接合段階を実施する図である。 完成した構造の上面図であり、また構成要素の重要なパラメータを示す。 本発明のTFTと従来のTFTのI−Vスイッチング曲線及び電界効果移動度の比較図である。 5つのマスク段階からなる従来の積層ソース/ドレインTFT構造用の製造フローチャートである。
符号の説明
01 熱酸化膜層
02、02'、02''、12、12'、12'' ポリSi(層)
03 フォトレジスト
04 ゲート酸化物
05 ゲート領域
06 ソース領域
07 ドレイン領域
08 注入ポリSi
09 パッシベーション酸化膜
10 金属導電線
11 ガラス基板
13 アルミニウム導電線
14 コンタクトホール

Claims (11)

  1. 積層ソース/ドレイン及び薄いチャネルから構成されるポリSiTFT構造の製造方法であって、
    (1)最初にa−Si層を基板の上部に積層させ、次に一般的な露光リソグラフィを行い、エッチング手法を用いて高い領域と低い領域とを有するa−Siアイランドを形成し、さらにa−Si層を再結晶化してポリSi層(02)を形成するためにアニーリングを行う、a−Si層を再結晶化してポリSi層を形成する段階と、
    (2)ゲート酸化物層(04)及びポリSi薄膜をそれぞれ積層し、次に一般的なリソグラフィを行い、エッチング手法を用いてゲート領域(05)、ソース/ドレイン領域(07)、及びチャネル領域を形成する、ゲート領域、ソース/ドレイン領域、及びチャネル領域を形成する段階と、
    (3)イオン注入手法を用いて多量の不純物を添加したゲート領域(05)とソース/ドレイン領域(07)を形成し、イオン活性化を行う、注入段階と、
    (4)SiO保護層を積層してコンタクトホール(14)を開け、導電線(10)の接合を行う、接合段階と、
    からなるポリSiTFT構造の製造方法。
  2. 積層ソース/ドレイン及び薄いチャネルから構成されるポリSiTFT構造の製造方法であって、
    (1)最初にa−Si層を基板の上部に積層させ、次に一般的な露光リソグラフィを行い、エッチング手法を用いて2つの独立したa−Siアイランドを形成し、別のa−Si層を積層させ、さらに一般的なリソグラフィを行い、エッチング手法を用いて2つのa−Siアイランドを接合し、最後にa−Si層を再結晶化するためにアニーリングを行ってポリSi層(02)を形成する、a−Si層を再結晶化してポリSi層を形成する段階と、
    (2)ゲート酸化物層(04)及びポリSi(02)薄膜をそれぞれ積層し、次に一般的なリソグラフィを行い、エッチングを用いて、ゲート領域(05)、ソース/ドレイン領域(07)、及びチャネル領域を形成する、ゲート領域、ソース/ドレイン領域、及びチャネル領域を形成する段階と、
    (3)イオン注入手法を用いて不純物を注入したゲート領域(05)とソース/ドレイン領域(07)を形成し、イオン活性化を行う、注入段階と、
    (4)SiO保護層を積層してコンタクトホール(14)を開け、導電線(10)の接合を行う、接合段階と、
    からなるポリSiTFT構造の製造方法。
  3. 前記基板はガラス基板(11)である請求項1又は2に記載の製造方法。
  4. 前記段階(1)においてa−Si層を積層する際に、LPCVD、PECVD、ECR−CVD、又はICP装置を用いる請求項1又は2に記載の製造方法。
  5. 前記段階(1)と(2)で使用するエッチング手法は、RIEエッチング手法である請求項1又は2に記載の製造方法。
  6. 前記エッチング後のa−Siの薄いチャネル領域の残存厚さは、約5〜200nmである請求項5に記載の製造方法。
  7. 前記段階(1)における再結晶方法は、固相再結晶法又はレーザアニール法である請求項1又は2に記載の製造方法。
  8. 前記ゲート酸化物層とポリSiゲート領域(05)の積層を行うために、PECVD又はLPCVD装置を用いた請求項1又は2に記載の製造方法。
  9. 前記段階(4)におけるSiO保護層の積層用としてPECVD装置を使用した請求項1又は2に記載の製造方法。
  10. 少なくとも、基板と、基板の上部に位置するソース/ドレイン層と、ポリSiチャネル、ゲート絶縁層、及びゲートから成るゲート導電体構造と、ソース/ドレインとゲート導電体構造をそれぞれ接合する金属接合線であって、パッシベーション酸化膜(09)絶縁層がそれらの間を被覆する金属接合線と、を備える積層ソース/ドレインポリSi(02)TFT構造において、厚みが増加したソース/ドレイン及び薄いチャネルを有することを特徴とする積層ソース/ドレインポリSi(02)TFT構造。
  11. 前記厚みが増加したソース/ドレインとは、従来のコプレーナ構造の厚さよりも比較的厚いソース/ドレインの厚さのことを言い、また薄いチャネルとは、50nm以下のチャネルまたは両側のソース/ドレインよりも薄いチャネルのことを言う請求項10に記載のポリSiTFT構造。
JP2006143617A 2006-01-09 2006-05-24 交互に配置されたソース/ドレイン及び薄いチャネルのtft構造及びその製造方法 Pending JP2007184517A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW095100731A TWI316759B (en) 2006-01-09 2006-01-09 Mothod for fabricatng a straggered source/drain and thin-channel tft

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007184517A true JP2007184517A (ja) 2007-07-19

Family

ID=38233221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006143617A Pending JP2007184517A (ja) 2006-01-09 2006-05-24 交互に配置されたソース/ドレイン及び薄いチャネルのtft構造及びその製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7678623B2 (ja)
JP (1) JP2007184517A (ja)
TW (1) TWI316759B (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7851352B2 (en) * 2007-05-11 2010-12-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd Manufacturing method of semiconductor device and electronic device
JP5371144B2 (ja) * 2007-06-29 2013-12-18 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置及び半導体装置の作製方法、並びに電子機器
CN101894807B (zh) * 2009-05-22 2012-11-21 北京京东方光电科技有限公司 Tft-lcd阵列基板及其制造方法
CN103474472B (zh) * 2013-09-10 2016-05-11 深圳市华星光电技术有限公司 一种薄膜晶体管、阵列基板及显示面板

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000216387A (ja) * 1999-01-21 2000-08-04 Sony Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2002033485A (ja) * 2000-05-12 2002-01-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Tft型液晶表示装置およびその製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7851352B2 (en) * 2007-05-11 2010-12-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd Manufacturing method of semiconductor device and electronic device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000216387A (ja) * 1999-01-21 2000-08-04 Sony Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2002033485A (ja) * 2000-05-12 2002-01-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Tft型液晶表示装置およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20070161161A1 (en) 2007-07-12
TW200727486A (en) 2007-07-16
US7678623B2 (en) 2010-03-16
TWI316759B (en) 2009-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7265393B2 (en) Thin-film transistor with vertical channel region
JP4372993B2 (ja) アクティブマトリックス液晶表示装置の製造方法
TWI492315B (zh) 低溫多晶矽薄膜晶體管製造方法
TWI251901B (en) Semiconductor device with raised source/drain and method of fabricating the same
WO2015090016A1 (zh) 薄膜晶体管和阵列基板及其各自制备方法、以及显示装置
JP2002176003A (ja) 半導体層のドーピング方法、薄膜半導体素子の製造方法、及び薄膜半導体素子
CN106847703A (zh) 低温多晶硅薄膜晶体管的制造方法和显示装置
JP2005167207A (ja) 薄膜トランジスタ
JP2002184710A (ja) 半導体層のドーピング方法、薄膜半導体素子の製造方法、及び薄膜半導体素子
US11362216B2 (en) Active device substrate and manufacturing method thereof
JP2007184517A (ja) 交互に配置されたソース/ドレイン及び薄いチャネルのtft構造及びその製造方法
TWI287856B (en) Method of manufacturing a semiconductor device and semiconductor device obtainable with such a method
TW200308024A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP3565993B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2011035430A (ja) 半導体装置の作製方法
JP2840812B2 (ja) 半導体装置およびその作製方法
TW201021159A (en) Method for fabricating thin film transistors and array substrate comprising the same
JPH11258636A (ja) 薄膜トランジスタおよびその製造方法
JP4256087B2 (ja) 半導体装置の作製方法
TW200913269A (en) Thin film transistor and manufacturing method thereof
US7582563B2 (en) Method for fabricating fully silicided gate
JP2007067229A (ja) 絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法
JP2777101B2 (ja) トランジスタとその製造方法
TWI247432B (en) Manufacturing method of thin film transistor and poly-silicon layer
JPH11330463A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090924

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091001

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20091225

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20100105

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100415