JP2009130016A - Semiconductor device manufacturing method and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】ソース・ドレインと同時にLDDを形成するTFTの製造技術として、半導体層直上にテーパー状のフォトレジスト層をマスクとしてイオン注入を行う技術や、ゲート電極の形状をテーパー状にしたものをマスクとしてイオン注入を行う技術が知られているが、前者の技術では半導体層にフォトレジスト剥離に伴うダメージが蓄積され、TFTの性能や信頼性が低下してしまうという課題がある。後者の技術では、ゲート電極の断面形状を特殊な形に加工するため、TFTの信頼性を下げる懸念事項となるという課題がある。
【解決手段】ゲート絶縁層上に、テーパー状のフォトレジスト層を配置し、この層をマスクとしてイオン注入を行う。ゲート電極を特殊な形状に加工する必要がなく、かつ、半導体層表面へのダメージ蓄積が抑制されるため、TFTの性能や信頼性の低下を抑制できる。
【選択図】図5As a manufacturing technique of a TFT for forming an LDD simultaneously with a source and a drain, a technique of performing ion implantation using a tapered photoresist layer as a mask immediately above a semiconductor layer, or a mask having a tapered gate electrode shape Although the technique for performing ion implantation is known, the former technique has a problem that damage due to the photoresist peeling is accumulated in the semiconductor layer, and the performance and reliability of the TFT are lowered. In the latter technique, since the cross-sectional shape of the gate electrode is processed into a special shape, there is a problem that it becomes a concern for lowering the reliability of the TFT.
A tapered photoresist layer is disposed on a gate insulating layer, and ion implantation is performed using this layer as a mask. Since it is not necessary to process the gate electrode into a special shape and damage accumulation on the surface of the semiconductor layer is suppressed, it is possible to suppress degradation of the performance and reliability of the TFT.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、半導体装置の製造方法及び電子機器に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device and an electronic apparatus.
液晶装置、有機エレクトロルミネッセンス(EL)装置、プラズマディスプレイ等の電気光学装置として、マトリクス状に配置された多数のドットを駆動すべく、各ドットに半導体装置であるTFT(Thin Film Transistor)を設けたアクティブマトリクス型の電気光学装置が広く利用されている。上記TFTは、非結晶シリコン又は多結晶シリコンをチャネル領域とするものが一般的である。特にレーザーアニール法を用いて製造される多結晶シリコンTFTは、電子や正孔が大きな電界移動度を有するため、上記液晶装置、有機EL装置等の電気光学装置に広く採用されている。 As an electro-optical device such as a liquid crystal device, an organic electroluminescence (EL) device, or a plasma display, each dot is provided with a thin film transistor (TFT) as a semiconductor device in order to drive a large number of dots arranged in a matrix. Active matrix electro-optical devices are widely used. The TFT generally uses amorphous silicon or polycrystalline silicon as a channel region. In particular, a polycrystalline silicon TFT manufactured using a laser annealing method is widely used in electro-optical devices such as the above-described liquid crystal devices and organic EL devices because electrons and holes have a large electric field mobility.
TFT(半導体装置)としては、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有するTFT、GOLD(Gate-drainOverlapped LDD)構造を有するTFTが広く知られている。LDD構造を有するTFTは、平面視にてゲート電極の外側に位置する多結晶シリコン層に低濃度不純物領域を形成し、その外側領域にソース領域及びドレイン領域となる高濃度不純物領域を形成した構造をしている。LDD構造を有するTFTには、オフ電流値を抑制する効果がある。また、平面視にてゲート電極とLDD部の重なりが少ないため、寄生容量が小さく抑えられ、高速動作に適した構造である。一方、GOLD構造を有するTFTは、上記LDD構造の低濃度不純物領域を平面視にてゲート電極内に位置する多結晶シリコン層までオーバーラップして形成した構造をしており、ホットキャリアの発生を抑制する効果がある。さらに、低濃度不純物領域に濃度勾配をつけることで、上記効果をさらに高めることができる。 As a TFT (semiconductor device), a TFT having an LDD (Lightly Doped Drain) structure and a TFT having a GOLD (Gate-drain Overlapped LDD) structure are widely known. A TFT having an LDD structure has a structure in which a low concentration impurity region is formed in a polycrystalline silicon layer located outside a gate electrode in plan view, and a high concentration impurity region serving as a source region and a drain region is formed in the outer region. I am doing. A TFT having an LDD structure has an effect of suppressing an off-current value. In addition, since there is little overlap between the gate electrode and the LDD portion in plan view, the parasitic capacitance is reduced, and the structure is suitable for high-speed operation. On the other hand, a TFT having a GOLD structure has a structure in which the low-concentration impurity region of the LDD structure is formed so as to overlap with a polycrystalline silicon layer located in the gate electrode in plan view. There is an inhibitory effect. Furthermore, the above effect can be further enhanced by providing a concentration gradient in the low concentration impurity region.
上記LDD及びGOLD構造を有するTFTを形成する方法としては、チャネルを形成する半導体層表面に中央部より端部に層厚の薄い領域を有するフォトレジストパターンを形成し、このフォトレジストパターンをマスクとして半導体層に不純物を注入することでLDD構造を有するTFTを形成する方法が開示されている(例えば、特許文献1)。
また、回折格子パターンや、透過率が中間調となるよう制御されたパターンを有するフォトマスク等を使用して中央部より端部に層厚の薄い領域を有するフォトレジストパターンを形成する。そして、このフォトレジストパターンを用いて導電層をエッチングする。このような工程を用いて中央部より端部に層厚の薄い領域を有するゲート電極を形成し、このゲート電極をマスクとして半導体層に不純物を注入することにより低濃度不純物領域に濃度勾配をもつLDD構造を有するTFTを形成する方法が開示されている(例えば、特許文献2)。
As a method of forming a TFT having the LDD and GOLD structure, a photoresist pattern having a thin region at the end from the center is formed on the surface of the semiconductor layer forming the channel, and this photoresist pattern is used as a mask. A method for forming a TFT having an LDD structure by injecting impurities into a semiconductor layer is disclosed (for example, Patent Document 1).
Further, a photoresist pattern having a region with a thinner layer at the end than the center is formed using a diffraction grating pattern or a photomask having a pattern whose transmittance is controlled to be halftone. Then, the conductive layer is etched using this photoresist pattern. Using such a process, a gate electrode having a thin region at the end from the center is formed, and by using this gate electrode as a mask, an impurity is implanted into the semiconductor layer, so that a low concentration impurity region has a concentration gradient. A method for forming a TFT having an LDD structure is disclosed (for example, Patent Document 2).
上記特許文献1に開示されるTFT形成方法では、半導体層表面に直接フォトレジストパターンを形成する。フォトレジストパターンの除去には通常酸素プラズマを用いたアッシング工程が用いられるため、酸素プラズマにより半導体層表面にダメージが蓄積される。そのため、TFTの性能や信頼性が低下してしまうという課題を有している。
また、ウェット剥離プロセスを用いた場合においても、フォトレジスト由来の有機汚染物質が半導体表面に付着し残留する場合があり、やはりTFTの性能や信頼性の低下が懸念される。
In the TFT forming method disclosed in Patent Document 1, a photoresist pattern is formed directly on the surface of the semiconductor layer. Since the ashing process using oxygen plasma is usually used to remove the photoresist pattern, damage is accumulated on the surface of the semiconductor layer by the oxygen plasma. Therefore, there is a problem that the performance and reliability of the TFT are lowered.
Even when the wet stripping process is used, organic contaminants derived from the photoresist may adhere to the semiconductor surface and remain, and there is a concern that the performance and reliability of the TFT may be lowered.
また、上記特許文献2に開示されるLDD及びGOLD構造を有するTFT形成方法では、上記フォトレジストパターンをマスクとして、ゲート電極の両端部を残層厚が初期層厚の5〜30%になるようにドライエッチングし、このゲート電極をマスクとして半導体層に低濃度不純物領域を形成している。 Further, in the TFT forming method having the LDD and GOLD structure disclosed in Patent Document 2, the remaining layer thickness at the both ends of the gate electrode is 5 to 30% of the initial layer thickness using the photoresist pattern as a mask. A low concentration impurity region is formed in the semiconductor layer using the gate electrode as a mask.
しかしながら、上記LDD及び上記GOLD構造を有するTFT形成方法では、ゲート電極の層厚を所定の厚さに制御するために、ドライエッチングの選択比を考慮しなければならず、ゲート電極の加工が複雑になるという課題がある。さらに、ドライエッチングする際には、上述したようにゲート電極の層厚を制御するために選択比を考慮してエッチングするが、この所望の選択比にするために、ゲート電極を構成する材料、エッチング液等の選択に制限が課せられるという課題がある。また、ゲート電極の断面形状を特殊な形に加工するため、TFTの信頼性を下げる懸念事項となるという課題がある。 However, in the TFT forming method having the LDD and GOLD structure, the gate electrode layer thickness is controlled to a predetermined thickness, so that the dry etching selection ratio must be taken into account, and the processing of the gate electrode is complicated. There is a problem of becoming. Further, when dry etching is performed, the etching is performed in consideration of the selection ratio in order to control the layer thickness of the gate electrode as described above. In order to obtain this desired selection ratio, the material constituting the gate electrode, There is a problem that restrictions are imposed on the selection of the etching solution and the like. Further, since the cross-sectional shape of the gate electrode is processed into a special shape, there is a problem that it becomes a concern for lowering the reliability of the TFT.
本明細書中では、「上」とは基板の法線方向で、基板から半導体層に向かう方向と定義する。また、「チャネル領域」とは、上からの平面視にてゲート電極の影となる半導体層中の領域と定義する。 In this specification, “upper” is defined as a direction normal to the substrate and from the substrate toward the semiconductor layer. The “channel region” is defined as a region in the semiconductor layer that is a shadow of the gate electrode in plan view from above.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例にかかる半導体装置の製造方法は、ソース領域と、ドレイン領域と、チャネル領域と、ゲート電極と、を有する半導体装置の製造方法であって、少なくとも表面が絶縁性を有する基板上に配置される半導体層に、絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層上に位置し、前記チャネル領域の少なくとも一部を含む領域上に配置される第1フォトレジスト部と、前記絶縁層上に位置し、前記ソース領域及び前記ドレイン領域を含む領域上に配置される、厚さが前記第1フォトレジスト部よりも薄く形成される(零を含む)第2フォトレジスト部と、平面視にて前記第1フォトレジスト部と、前記第2フォトレジスト部とに挟持され、前記第1フォトレジスト部の層厚よりも薄く、かつ前記第2フォトレジスト部の層厚よりも厚い第3フォトレジスト部と、を形成する工程と、前記絶縁層を通して前記半導体層にイオンを注入した場合、前記半導体層中で不純物濃度がピークを示す、又は不純物濃度のピークが前記半導体層よりも浅い位置に形成されることで、前記絶縁層上に配置される前記第2フォトレジスト部の厚さに応じて単調に不純物濃度が減少する加速エネルギーで行うイオン注入工程と、前記イオン注入工程の終了後、少なくともアッシング又はウェット剥離のいずれか一方を行う工程と、を含むことを特徴とする。 Application Example 1 A manufacturing method of a semiconductor device according to this application example is a manufacturing method of a semiconductor device having a source region, a drain region, a channel region, and a gate electrode, and at least the surface is insulative. Forming an insulating layer on a semiconductor layer disposed on the substrate having; a first photoresist portion disposed on the insulating layer and disposed on a region including at least a part of the channel region; A second photoresist portion located on an insulating layer and disposed on a region including the source region and the drain region and having a thickness (including zero) formed thinner than the first photoresist portion; It is sandwiched between the first photoresist portion and the second photoresist portion in plan view, and is thinner than the layer thickness of the first photoresist portion and thicker than the layer thickness of the second photoresist portion. And a step of forming a photoresist portion, and when ions are implanted into the semiconductor layer through the insulating layer, the impurity concentration in the semiconductor layer has a peak, or the impurity concentration peak is shallower than the semiconductor layer. An ion implantation process performed at an acceleration energy at which the impurity concentration monotonously decreases according to the thickness of the second photoresist portion disposed on the insulating layer, and the ion implantation process ends. And a step of performing at least one of ashing and wet peeling.
これによれば、半導体層のパターニング後、絶縁層が形成される。この絶縁層上にイオン注入マスクとしてフォトレジスト層を形成し、イオン注入工程後、当該フォトレジスト層を取り除くアッシング工程が行われる。そのため、アッシング工程によるダメージは半導体層表面には到達しないため、性能や信頼性に優れた半導体装置を製造する技術を提供することが可能となる。また、ウェット剥離プロセスを用いた場合においても、半導体層へのフォトレジスト由来の有機汚染物質の付着や残留を防止できるため、性能や信頼性に優れた半導体装置を製造する技術を提供することが可能となる。また、半導体層中で不純物濃度がピークを示す、又は不純物濃度のピークが半導体層よりも浅い位置に形成されることで、絶縁層上に配置される第2フォトレジスト部の厚さに応じて単調に不純物濃度が減少する加速エネルギーでイオン注入を行うことができ、第2フォトレジスト部の厚さにより不純物濃度を制御することが可能となる。 According to this, the insulating layer is formed after the patterning of the semiconductor layer. A photoresist layer is formed on the insulating layer as an ion implantation mask, and an ashing process for removing the photoresist layer is performed after the ion implantation process. Therefore, damage caused by the ashing process does not reach the surface of the semiconductor layer, so that it is possible to provide a technique for manufacturing a semiconductor device having excellent performance and reliability. In addition, even when a wet stripping process is used, it is possible to prevent adhesion and residue of organic contaminants derived from photoresist on the semiconductor layer, so that a technology for manufacturing a semiconductor device having excellent performance and reliability can be provided. It becomes possible. In addition, the impurity concentration has a peak in the semiconductor layer, or the impurity concentration peak is formed at a position shallower than the semiconductor layer, so that the second photoresist portion disposed on the insulating layer has a thickness. Ion implantation can be performed with acceleration energy at which the impurity concentration monotonously decreases, and the impurity concentration can be controlled by the thickness of the second photoresist portion.
[適用例2]上記適用例にかかる半導体装置の製造方法において、前記第3フォトレジスト部は、その厚さが一様であることを特徴とする。 Application Example 2 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the application example, the third photoresist portion has a uniform thickness.
上記した適用例によれば、チャネル領域を挟持する領域に、一様な不純物濃度を有する領域が形成される。この領域はソース領域、ドレイン領域を覆う第2フォトレジスト部よりも厚く、かつチャネル領域を覆う第1フォトレジスト部よりも薄い第3フォトレジスト部に覆われている。この構造に対してイオン注入工程を行うと、ソース領域、ドレイン領域よりも低濃度で、かつチャネル領域よりも高濃度の濃度を有する電界緩和領域が同時に形成される。即ち、1度のイオン注入でソース領域、ドレイン領域と電界緩和領域を形成することが可能となる。さらに、一様な不純物分布を有しているため、イオン注入工程の条件出しが容易になり、少ない試作工数でイオン注入条件を求めることが可能となる。 According to the application example described above, a region having a uniform impurity concentration is formed in a region sandwiching the channel region. This region is covered with a third photoresist portion that is thicker than the second photoresist portion covering the source region and the drain region and thinner than the first photoresist portion covering the channel region. When an ion implantation process is performed on this structure, an electric field relaxation region having a lower concentration than the source region and the drain region and a higher concentration than the channel region is formed at the same time. That is, the source region, the drain region, and the electric field relaxation region can be formed by one ion implantation. Furthermore, since it has a uniform impurity distribution, it is easy to determine the conditions for the ion implantation process, and the ion implantation conditions can be obtained with a small number of trial steps.
[適用例3]上記適用例にかかる半導体装置の製造方法において、前記第3フォトレジスト部は、その厚さが一段以上の段差を含むことを特徴とする。 Application Example 3 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the application example, the third photoresist portion includes a step having a thickness of one step or more.
上記した適用例によれば、第3フォトレジスト部に覆われる半導体層は電界緩和領域として機能する。そして第3フォトレジスト部は段差を含んでいる。そのため、電界緩和領域の不純物濃度に分布を与えることが可能となり、電界緩和領域内での電界強度分布を調整することが可能となる。そのため、電界強度に分布を与えることが可能となるため、耐圧の最適化設計が可能な半導体装置の製造工程を提供することができる。 According to the application example described above, the semiconductor layer covered with the third photoresist portion functions as an electric field relaxation region. The third photoresist portion includes a step. Therefore, a distribution can be given to the impurity concentration in the electric field relaxation region, and the electric field strength distribution in the electric field relaxation region can be adjusted. Therefore, since it is possible to give a distribution to the electric field strength, it is possible to provide a manufacturing process of a semiconductor device capable of optimizing the withstand voltage design.
[適用例4]上記適用例にかかる半導体装置の製造方法において、前記第3フォトレジスト部は、その厚さがテーパー状の形状を含むことを特徴とする。 Application Example 4 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the application example, the third photoresist portion includes a tapered shape in thickness.
上記した適用例によれば、第3フォトレジスト部に覆われる半導体層は電界緩和領域として機能する。第3フォトレジスト部の形状に対応して電界緩和領域にはテーパー状の不純物分布が形成される。そのため、電界緩和領域内の電界分布を連続的に変化させることができ、局所的な電界集中が避けられる。そのため、耐圧の高い半導体装置を製造することが可能となる。 According to the application example described above, the semiconductor layer covered with the third photoresist portion functions as an electric field relaxation region. A tapered impurity distribution is formed in the electric field relaxation region corresponding to the shape of the third photoresist portion. Therefore, the electric field distribution in the electric field relaxation region can be continuously changed, and local electric field concentration can be avoided. Therefore, it becomes possible to manufacture a semiconductor device with a high breakdown voltage.
[適用例5]上記適用例にかかる半導体装置の製造方法において、前記ゲート電極は、前記チャネル領域の長さ方向に対して前記ゲート電極の両端とも、前記第3フォトレジスト部の下に位置する前記半導体層の少なくとも一部と、平面視にて重なるよう形成されることを特徴とする。 Application Example 5 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the application example, the gate electrode is positioned below the third photoresist portion at both ends of the gate electrode with respect to the length direction of the channel region. It is formed so as to overlap with at least a part of the semiconductor layer in a plan view.
上記した適用例によれば、第3フォトレジスト部に覆われる半導体層は電界緩和領域として機能する。電界緩和領域とゲート電極とが、平面視にてその一部が重なることで、電界緩和領域とゲート電極下に位置するチャネル領域と連続した状態が形成される。そのため、チャネル領域と電界緩和領域とが離れた場合に生じる電界集中が避けられ、耐圧の高い半導体装置を形成することが可能となる。 According to the application example described above, the semiconductor layer covered with the third photoresist portion functions as an electric field relaxation region. When the electric field relaxation region and the gate electrode partially overlap in plan view, a state in which the electric field relaxation region and the channel region located under the gate electrode are continuous is formed. Therefore, electric field concentration that occurs when the channel region and the electric field relaxation region are separated can be avoided, and a semiconductor device with high breakdown voltage can be formed.
[適用例6]上記適用例にかかる半導体装置の製造方法において、前記イオン注入工程が終了した後、前記ゲート電極をマスクとして再度行うイオン注入工程を含むことを特徴とする。 Application Example 6 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the application example described above, it includes an ion implantation process that is performed again using the gate electrode as a mask after the ion implantation process is completed.
上記した適用例によれば、電界緩和領域として機能する第3フォトレジスト部に覆われる半導体層に加え、ゲート電極をマスクとして再度イオン注入を行う工程を含んでいる。そのため、電界緩和領域とゲート電極下のチャネル領域とが自己整合的に連接される。即ち、マスク合わせずれによる性能低下を抑えて電界緩和領域とチャネル領域とが形成される半導体装置を製造することが可能となる。 According to the application example described above, in addition to the semiconductor layer covered with the third photoresist portion functioning as the electric field relaxation region, the step of performing ion implantation again using the gate electrode as a mask is included. Therefore, the electric field relaxation region and the channel region under the gate electrode are connected in a self-aligned manner. That is, it becomes possible to manufacture a semiconductor device in which an electric field relaxation region and a channel region are formed while suppressing performance degradation due to mask misalignment.
[適用例7]上記適用例にかかる半導体装置の製造方法において、請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、前記ゲート電極は、前記チャネル領域の長さ方向に対して前記ゲート電極の両端とも、前記第3フォトレジスト部の下に位置し、前記第3フォトレジスト部を通過させることでイオン注入を受けた前記半導体層が、前記ゲート電極下の前記半導体層と平面視にて離れるよう形成され、前記イオン注入工程を終了させて後、前記ゲート電極をマスクとして再度行うイオン注入工程を含むことを特徴とする。 Application Example 7 In the semiconductor device manufacturing method according to the application example, the semiconductor device manufacturing method according to claim 1, wherein the gate electrode is a length of the channel region. Both ends of the gate electrode with respect to the direction are located under the third photoresist portion, and the semiconductor layer that has been ion-implanted by passing through the third photoresist portion is formed under the gate electrode. It is formed so as to be separated from the semiconductor layer in plan view, and includes an ion implantation step in which the ion implantation step is completed and then performed again using the gate electrode as a mask.
上記した適用例によれば、LDD構造を形成することができる。そして、このLDD構造はチャネル領域の長さ方向に対してLDD領域とソース領域、ドレイン領域との間にLDD領域よりも不純物濃度が高く、かつソース領域、ドレイン領域と比べ不純物濃度が低い領域を形成することができ、LDD領域と協働させることでより高い耐圧を有する半導体装置を製造することが可能となる。 According to the application example described above, an LDD structure can be formed. In the LDD structure, a region having a higher impurity concentration than the LDD region and a lower impurity concentration than the source region and the drain region is formed between the LDD region and the source region and the drain region with respect to the length direction of the channel region. A semiconductor device having a higher breakdown voltage can be manufactured by cooperating with the LDD region.
[適用例8]上記適用例にかかる半導体装置の製造方法において、前記基板が透光性を有することを特徴とする。 Application Example 8 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the application example, the substrate has a light-transmitting property.
上記した適用例によれば、この半導体装置に光を透過させて、光強度分布を形成する装置への活用が可能となる。 According to the application example described above, the semiconductor device can be used for a device that transmits light and forms a light intensity distribution.
[適用例9]本適用例にかかる電子機器は、上記記載の半導体装置の製造方法を用いて形成される半導体装置を含むことを特徴とする。 Application Example 9 An electronic apparatus according to this application example includes a semiconductor device formed by using the semiconductor device manufacturing method described above.
これによれば、高い耐圧を必要とする半導体装置を含む電子機器を提供することが可能となる。 According to this, it is possible to provide an electronic device including a semiconductor device that requires a high breakdown voltage.
(第1の実施の形態:半導体装置(TFT)の適用例)
図1〜図3に基づいて、本実施形態の半導体装置の適用例について説明する。本実施形態では、半導体装置としてTFTを用いたアクティブマトリクス型の透過型液晶装置を例として説明する。
(First Embodiment: Application Example of Semiconductor Device (TFT))
An application example of the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIGS. In this embodiment, an active matrix transmissive liquid crystal device using a TFT as a semiconductor device will be described as an example.
図1は本実施形態の液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数のドットにおけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図、図2はデータ線、走査線、画素電極等が形成されたTFTアレイ基板の1ドットを拡大して示す平面図、図3は本実施形態の液晶装置の構造を示す断面図であって、図2のA−A’線断面図である。なお、図3においては、図示上側が光入射側、図示下側が視認側(観察者側)である場合について図示している。また、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。 FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of switching elements, signal lines and the like in a plurality of dots arranged in a matrix constituting the image display area of the liquid crystal device of this embodiment, and FIG. 2 is a diagram of data lines, scanning lines, pixel electrodes and the like. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the liquid crystal device of the present embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. Note that FIG. 3 illustrates the case where the upper side in the drawing is the light incident side and the lower side in the drawing is the viewing side (observer side). Moreover, in each figure, in order to make each layer and each member the size which can be recognized on drawing, the scale is varied for every layer and each member.
本実施形態の液晶装置において、図1に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数のドットには、画素電極9と当該画素電極9を制御するためのスイッチング素子であるTFT(半導体装置)90がそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線6aが当該TFT90のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画像信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線6aに対してグループ毎に供給される。
In the liquid crystal device according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a plurality of dots arranged in a matrix that forms an image display area are pixel electrodes 9 and switching elements for controlling the pixel electrodes 9. Each TFT (semiconductor device) 90 is formed, and a
また、走査線3aがTFT90のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線3aに対して走査信号G1、G2、…、Gmが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極9はTFT90のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるTFT90を一定期間だけオンすることにより、データ線6aから供給される画像信号S1、S2、…、Snを所定のタイミングで書き込む。
The
画素電極9を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークすることを防止するために、画素電極9と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量98(図2参照)が付加されている。 A predetermined level of image signals S1, S2,..., Sn written to the liquid crystal via the pixel electrode 9 is held for a certain period with the common electrode described later. The liquid crystal modulates light by changing the orientation and order of the molecular assembly according to the applied voltage level, thereby enabling gradation display. Here, in order to prevent the held image signal from leaking, a storage capacitor 98 (see FIG. 2) is added in parallel with the liquid crystal capacitor formed between the pixel electrode 9 and the common electrode.
図3に示すように、本実施形態の液晶装置は、液晶層102を挟持して対向配置され、TFT90や画素電極9が形成されたTFTアレイ基板100と、共通電極108が形成された対向基板104とを具備して概略構成されている。
As shown in FIG. 3, the liquid crystal device according to the present embodiment has a
以下、図2に基づいて、TFTアレイ基板100の平面構造について説明する。
TFTアレイ基板100には、矩形状の画素電極9が複数、マトリクス状に設けられており、図2に示すように、各画素電極9の縦横の境界に沿って、データ線6a、走査線3a及び容量線3bが設けられている。本実施形態において、各画素電極9及び各画素電極9を囲むように配設されたデータ線6a、走査線3a等が形成された領域が1ドットとなっている。
Hereinafter, the planar structure of the
A plurality of rectangular pixel electrodes 9 are provided in a matrix on the
データ線6aは、TFT90を構成する多結晶半導体層14a(図3参照)のうちソース領域18に、コンタクトホール92を介して電気的に接続されており、画素電極9は、多結晶半導体層14aのうちドレイン領域19に、コンタクトホール96、ソース線6b、コンタクトホール94を介して電気的に接続されている。また、走査線3aの一部が、多結晶半導体層14aのうちチャネル領域20に対向するように拡幅されており、走査線3aの拡幅された部分が、ゲート電極24aとして機能する。また、TFT90を構成する多結晶半導体層14aは、容量線3bと対向する部分にまで延設されており、この延設部分1fを下電極、容量線3bを上電極とする蓄積容量(蓄積容量素子)98が形成されている。
The
次に、図3に基づいて、本実施形態の液晶装置の断面構造について説明する。
TFTアレイ基板100は、ガラス等の透光性材料からなる基板10とその液晶層102側に形成された画素電極9、TFT90、配向層11を主体として構成されており、対向基板104はガラス等の透光性材料からなる基板104Aとその液晶層102側表面に形成された共通電極108と配向層110とを主体として構成されている。
Next, a cross-sectional structure of the liquid crystal device of the present embodiment will be described based on FIG.
The
詳細には、TFTアレイ基板100において、基板10の直上に、シリコン酸化層等からなる下地保護層(緩衝層)12が形成されている。また、基板10の液晶層102側にはインジウム錫酸化物(ITO)等の透明導電性材料からなる画素電極9が設けられ、各画素電極9に隣接する位置に、各画素電極9をスイッチング制御する画素スイッチング用のTFT90が設けられている。
Specifically, in the
下地保護層12上には、多結晶シリコンからなる多結晶半導体層14aが所定のパターンで形成されており、この多結晶半導体層14a上に、シリコン酸化層等からなるゲート絶縁層22が形成され、このゲート絶縁層22上に、ゲート電極24aが形成されている。また、多結晶半導体層14aのうち、ゲート絶縁層22を介してゲート電極24aと対向する領域が、ゲート電極24aからの電界によりチャネルが形成されるチャネル領域20となっている。また、多結晶半導体層14aにおいて、チャネル領域20の一方側(図示左側)には、ソース領域18が形成され、他方側(図示右側)にはドレイン領域19が形成されている。そして、ゲート電極24a、ゲート絶縁層22、データ線6a、ソース線6b、多結晶半導体層14aのソース領域18、チャネル領域20、ドレイン領域19等により、画素スイッチング用のTFT90が構成されている。
A
本実施形態において、画素スイッチング用のTFT90は、LDD構造を有するものとなっており、不純物濃度が相対的に高いソース領域18及びドレイン領域19と、相対的に低い低濃度領域としてソース側低濃度領域26、ドレイン側低濃度領域27(LDD領域)が形成されている。
In this embodiment, the
また、ゲート電極24aが形成された基板10上には、シリコン酸化層等からなる第1層間絶縁層4が形成されており、この第1層間絶縁層4上に、データ線6a及びソース線6bが形成されている。データ線6aは、第1層間絶縁層4に形成されたコンタクトホール92を介して、多結晶半導体層14aのソース領域18に電気的に接続されており、ソース線6bは、第1層間絶縁層4に形成されたコンタクトホール94を介して、多結晶半導体層14aのドレイン領域19に電気的に接続されている。
A first
また、データ線6a、ソース線6bが形成された第1層間絶縁層4上には、シリコン窒化層等からなる第2層間絶縁層5が形成されており、第2層間絶縁層5上に、画素電極9が形成されている。画素電極9は、第2層間絶縁層5に形成されたコンタクトホール96を介して、ソース線6bに電気的に接続されている。そして、TFTアレイ基板100の液晶層102側最表面には、液晶層102内の液晶分子の配列を制御するための配向層11が形成されている。
Further, a second
他方、対向基板104においては、基板104Aの液晶層102側表面に、液晶装置に入射した光が、少なくとも、多結晶半導体層14aのチャネル領域20及びソース側低濃度領域26、ドレイン側低濃度領域27に入射することを防止するための遮光層106が形成されている。また、遮光層106が形成された基板104A上には、そのほぼ全面に渡って、ITO等からなる共通電極108が形成されている。
On the other hand, in the
(半導体装置の製造方法−1:LDD構造)
以下、本実施形態にかかるLDD構造を有するTFT(半導体装置)について説明する。図4(a)〜(c)、図5(a)〜(c)は、本実施形態におけるLDD構造を有するnチャネル型のTFTの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
まず、工程1として、超音波洗浄等により清浄化したガラス基板等の透光性基板を基板10として用意する。
(Semiconductor Device Manufacturing Method-1: LDD Structure)
The TFT (semiconductor device) having the LDD structure according to the present embodiment will be described below. FIGS. 4A to 4C and FIGS. 5A to 5C are schematic cross-sectional views showing a method of manufacturing an n-channel TFT having an LDD structure in this embodiment in the order of steps.
First, as step 1, a light-transmitting substrate such as a glass substrate cleaned by ultrasonic cleaning or the like is prepared as the
次に、工程2として、基板10の表面温度が150〜450℃となる条件下で、基板10の全面にシリコン酸化層等からなる下地保護層(緩衝層)12をプラズマCVD法等により100〜500nmの厚さに成層する。この工程において用いる原料ガスとしては、モノシランと一酸化二窒素との混合ガスや、TEOS(テトラエトキシシラン、Si(OC2H5)4)と酸素との混合ガス等が好適である。
Next, as step 2, under the condition that the surface temperature of the
次に、工程3として、下地保護層12の全面に、非晶質シリコンからなる非晶質半導体層14をプラズマCVD法等により30〜100nmの厚さに成層する。この工程において用いる原料ガスとしては、ジシランやモノシランが好適である。
Next, as step 3, an
次に、工程4として、非晶質半導体層14を、レーザーアニールを施すなどして多結晶化し、多結晶半導体層14aを形成する。
Next, as
次に、工程5として、CVD法等を用いてシリコン酸化層からなる多結晶半導体層14aの保護層17を形成する。
Next, as
次に、工程6として、保護層17上にフォトレジスト16を形成し、フォトリソグラフィー法により所定形状に、フォトレジスト16をパターニングし、エッチングを行い多結晶半導体層14aの素子分離を行う。ここまでの工程を行った状態を図4(a)に示す。
Next, as step 6, a
次に、工程7としてフォトレジスト16をアッシングにより除去し、保護層17をウェットエッチングにより除去する。このような工程で素子分離を行うことで多結晶半導体層14aを、フォトレジスト16を除去する場合に行われるアッシングによる損傷から保護することができる。また、ウェット剥離プロセスを用いた場合においても、フォトレジスト由来の有機汚染物質から半導体表面の汚染を防止することができる。ここまでの工程を行った状態を図4(b)に示す。
Next, as step 7, the
次に、工程8として、ゲート絶縁層22を形成する。ゲート絶縁層22は、例えばCVD法を用いたシリコン酸化層を用いることが好適である。
Next, as step 8, the
次に、工程9として、フォトレジスト150を塗布後、ハーフトーンマスクを使用して露光を行う。フォトレジスト150の形状は、多結晶半導体層14aのソース領域18及びドレイン領域19に対応する第2フォトレジスト部150cでの層厚が、チャネル領域20aに対応する第1フォトレジスト部150bの層厚よりも薄くなるように形成する。
Next, as Step 9, after applying the
この条件は、多結晶半導体層14aに高濃度の不純物イオン注入を行った場合に、照射された高濃度の不純物イオンがチャネル領域20a中ではフォトレジスト150で阻止され、ソース領域18及びドレイン領域19では多結晶半導体層14aに注入されるような層厚であることを意味する。ソース領域18及びドレイン領域19に対応する領域での第2フォトレジスト部150cの層厚としては、例えば、0nm(層無し)以上、200nm以下であることが好ましい。本実施形態では、0nm(層無し)の条件を用いている。
This condition is that when high-concentration impurity ions are implanted into the
一方、多結晶半導体層14aのチャネル領域20aに対応する第1フォトレジスト部150bの層厚としては、多結晶半導体層14aに高濃度の不純物イオン注入を行った場合に、照射された高濃度の不純物イオンを第1フォトレジスト部150b内で遮断し、多結晶半導体層14aに不純物イオンが到達しない程度の層厚が用いられる。チャネル領域20aに対応する第1フォトレジスト部150bの層厚としては、例えば、200nm以上であることが好ましい。本実施形態では400nmの条件を用いている。
On the other hand, the layer thickness of the
チャネル領域20aに対応する第1フォトレジスト部150bの層厚の上限には特に制限はないが、第1フォトレジスト部150bを例えば2μmを超える厚さにした場合、ソース側低濃度領域26及びドレイン側低濃度領域27に対応する第3フォトレジスト部150aの層厚制御が困難となることから2μm以下程度の層厚が好ましい。なお、第3フォトレジスト部150aの層厚を、ソース側低濃度領域26及びドレイン側低濃度領域27が位置する領域で所望の層厚に制御ができるプロセスを用いた場合には、2μmを超える層厚を選択しても良い。
The upper limit of the layer thickness of the
そして、ソース領域18及びドレイン領域19とチャネル領域20aとを繋ぐソース側低濃度領域26及びドレイン側低濃度領域27に対応する第3フォトレジスト部150aの厚さは、高濃度の不純物イオン注入を行った場合に、多結晶半導体層14aに所定濃度の不純物イオンが到達する程度の層厚であることが好ましい。層厚の目安としては、第2フォトレジスト部150cよりも厚く、200nm以下の範囲にある一様の層厚を有し、高濃度のイオン注入(例えば1×1014〜1×1016/cm2)を行った場合に、ドレイン側低濃度領域27が電界緩和領域として機能する程度の不純物濃度(例えば1×1016〜1×1020/cm3程度)となるように制御されていることが好ましい。ここまでの工程を行った状態を図4(c)に示す。
The thickness of the
次に、工程10として、フォトレジスト150をマスクとして、多結晶半導体層14aに対して、高濃度の不純物イオン(リンイオン)を例えば、1×1014〜1×1016/cm2程度のドーズ量で注入する。これによって、フォトレジスト150の層厚が薄い第2レジスト部については、上記高濃度の不純物イオンが高濃度の状態で第2フォトレジスト部150c(ここでは層無し)を通過し、多結晶半導体層14aに注入される。このようにして第2フォトレジスト部150c(ここでは層無し)をマスクとして、多結晶半導体層14aにソース領域18、ドレイン領域19を形成することができる。
一方、フォトレジスト150の層厚が厚い第1フォトレジスト部150bにおいては、上記高濃度の不純物イオンが第1フォトレジスト部150b内において遮断される。そのため、多結晶半導体層14aの領域に不純物イオンの到達しない領域が形成される。この領域はチャネル領域20aの一部分となる。
そして、第3フォトレジスト部150aにおいては、高濃度のイオン注入(例えば1×1014〜1×1016/cm2)を行った場合に、ソース側低濃度領域26及びドレイン側低濃度領域27が電界緩和領域として機能する程度の不純物濃度(例えば1×1016〜1×1020/cm3程度)となるように制御されるよう、第2フォトレジスト部150cよりも厚く、200nm以下の範囲にある一様の層厚を有している。ここまでの工程を行った状態を図5(a)に示す。
Next, as
On the other hand, in the
In the
次に、工程11として、ゲート絶縁層22上に成層されたフォトレジスト150を剥離する。
Next, as
次に、工程12として、ゲート絶縁層22上に後述するゲート電極24aとなる導電層24を全面に形成する。
Next, as
次に、工程13として、上記導電層24上の全面にフォトレジスト30を成層し、フォトリソグラフィー法によりフォトレジスト30を露光、現像処理し所定形状にパターニングする。
Next, as step 13, a
次に、工程14として、上記所定形状にパターニングしたフォトレジスト30をマスクとして導電層24をエッチングし、ゲート電極24aを形成する。ここまでの工程を行った状態を図5(b)に示す。
Next, as
次に、工程15として、フォトレジスト30をエッチングしてTFT90aを形成する。ここまでの工程を行った状態を図5(c)に示す。
Next, as step 15, the
ゲート電極24aを形成する工程では、合わせずれが発生する場合がある。ソース側低濃度領域26、ドレイン側低濃度領域27とチャネル領域20aとが離れた場合には、電気抵抗が異常に高い領域が発生し、チャネル領域20aを通して流せる電流が低下してしまう。また、チャネル領域20aの脇に高電界が発生し、信頼性が低下してしまう。そのため、チャネル領域20aの一部として、ソース側低濃度領域26、ドレイン側低濃度領域27とが含まれるようオーバーラップした状態に構成しても良い。
In the step of forming the
このようにして、多結晶半導体層14a領域のチャネル領域20aの両端部に、ソース側低濃度領域26及びドレイン側低濃度領域27が配置されたLDD構造を有するTFT90aが形成される。この工程を用いた場合、ソース領域18、ドレイン領域19及びソース側低濃度領域26、ドレイン側低濃度領域27を同時に形成することができるため、製造工程を短縮することが可能となる。
In this manner, the
また、フォトレジスト16,150が直接多結晶半導体層14aに触れることがないため、多結晶半導体層14aがフォトレジスト16,150と接触することに起因する汚染を防止することができる。また、フォトレジスト16,150を剥離するアッシング工程で、酸素プラズマ等に起因する損傷から多結晶半導体層14aを保護することができるため、TFT90aの電気的特性の劣化を抑制することができる。また、ウェット剥離プロセスを用いた場合においても、多結晶半導体層14aへのフォトレジスト由来の有機汚染物質の付着や残留を防止できるため、性能や信頼性に優れたTFT90aを製造する技術を提供することが可能となる。
Further, since the
(半導体装置の製造方法−1:変形例)
以上、LDD構造を有する半導体装置(TFT)の製造方法について、変形例を紹介する。
(Semiconductor Device Manufacturing Method-1: Modification)
In the above, a modification is introduced about the manufacturing method of the semiconductor device (TFT) which has LDD structure.
この半導体装置の製造方法として、nチャネル型のものについて説明したが、これは工程10でのリンイオンに代えて、例えばホウ素イオンを用いることでpチャネル型のTFTを形成することができる。また、nチャネル型とpチャネル型とを同一基板上に形成したCMOS構成を製造しても良い。
As the method for manufacturing this semiconductor device, an n-channel type has been described, but in this case, a p-channel type TFT can be formed by using, for example, boron ions instead of phosphorus ions in
また、この半導体装置の製造方法では、工程11まで行ったゲート絶縁層22上に工程12としてゲート電極24aを形成するための導電層24を形成しているが、これは、工程11後、一旦ゲート絶縁層22を剥がして、再度新しいゲート絶縁層を配置し、工程12以降を行っても良い。この場合、イオン注入やアッシング等の工程で受けたダメージを受けたゲート絶縁層22を張り替えるため、より品質の高いTFTを提供することが可能となる。
In this method for manufacturing a semiconductor device, the
また、工程9で形成されるフォトレジスト150に、ハーフトーンマスクを用いて段差形状を与える例について説明しているが、これは複数回のフォトリソグラフ工程を用いて形成しても良い。例えば、まず薄いフォトレジストを用いて第2フォトレジスト部150c(0nmの場合は省略可)を形成する。次に、第3フォトレジスト部150aを同様に形成する。この場合、フォトレジストの層厚は、第3フォトレジスト部150aの所望の厚さから第2フォトレジスト部150cの層厚を減じた値を用いることが好ましい。次に、第1フォトレジスト部150bを形成する。この場合、フォトレジストの層厚は、第1フォトレジスト部150bの所望の厚さから第3フォトレジスト部150aの層厚を減じた値を用いることが好ましい。このように形成することで、層厚精度の高いフォトレジストパターンを得ることが可能となる。
Further, although an example in which a step shape is given to the
また、ハーフトーンマスクに代えて、露光分解能以下の狭いパターンを形成して露光量を連続的に変えるマスクを用いても良い。 Further, instead of the halftone mask, a mask that continuously changes the exposure amount by forming a narrow pattern having an exposure resolution or less may be used.
また、工程9で形成されるフォトレジスト150の形状として、第3フォトレジスト部150aが平坦なパターンを用いる例について説明したが、これは階段状の形状、テーパー状の形状、お椀状の形状、ラッパ状の形状、及びこれらの組合わせを用いても良い。これらの技術を用いた場合、ソース側低濃度領域26、ドレイン側低濃度領域27の濃度分布を制御することが可能となり、より耐圧の高いTFTを提供することができる。
Further, as an example of the shape of the
また、この半導体装置の製造方法では半導体層として、非晶質半導体層14を結晶化させた多結晶シリコンからなる多結晶半導体層14aを用いる場合について説明したが、これは非晶質半導体層14をそのまま用いても良く、この場合には処理時間が長いレーザー照射によるアニール工程を省略できることから、製造に要する時間を短縮することができる。また、最初から多結晶半導体を形成する条件で成層しても良い。
In this method of manufacturing a semiconductor device, the case where the
また、例えば張り合わせ技術を用いて透光性の基板10に単結晶半導体層を形成しても良い。この場合には高い移動度を有する半導体層を用いるため、極めて高速で動作するTFTを提供することが可能となる。
For example, a single crystal semiconductor layer may be formed over the light-transmitting
また、透光性の基板10に代えて、遮光性の基板を用いても良い。この場合には、反射型の光学装置に応用可能である。さらに、光関連分野への適用に限定される必要は無く、特に耐圧設計が重要となる分野についても対応可能である。
また、TFT90aではチャネル領域20aを挟んでソース領域18、ドレイン領域19及びソース側低濃度領域26、ドレイン側低濃度領域27を対称にする例について説明したが、これは対称である必要はなく、例えばソース側低濃度領域26の不純物濃度をドレイン側低濃度領域27よりも高くするなどしても良い。TFT90aへの電圧印加により、ドレイン側低濃度領域27には、ソース側低濃度領域26よりも強い電界がかかる。そのため、ドレイン側低濃度領域27は電界緩和を優先し、ソース側低濃度領域26は導電性を優先させる処理を行うことで、耐圧と駆動能力の最適化を行うことが可能となる。
Further, instead of the light-transmitting
In the
(半導体装置の製造方法−2:GOLD構造)
上記したLDD構造を作成する製造方法を一部変更することで、nチャネルのGOLD構造を有するTFT90bを製造することが可能である。なお、本実施例で開示するGOLD構造とは、少なくとも低濃度領域の一部がゲート電極24aとオーバーラップしている構造をいうものとする。具体的には、第3フォトレジスト部150aの層厚を薄くして、上記した(半導体装置の製造方法−1)の工程10で行うイオン注入工程で導入されるソース側低濃度領域26、ドレイン側低濃度領域27の濃度を上げ、かつ第1フォトレジスト部150bの長さを小さくする。この条件を用いると、ゲート電極24aの下に位置するチャネル領域20aを、第1フォトレジスト部150bによりイオン注入が阻止される領域と、電界を緩和するためのチャネル低濃度領域20b(後述する図6(b)に記載。)で構成することができる。この構成を用いると、チャネル低濃度領域20bにより電界が緩和されるため、ホットキャリアの発生を抑制することができる。以下、GOLD構造の製造工程について図面を用いて説明する。図6(a),(b)は本実施形態におけるGOLD構造を有するnチャネル型のTFTの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
(Semiconductor Device Manufacturing Method-2: GOLD Structure)
A
工程1〜工程8までは(半導体装置の製造方法−1)と同様の工程を行う。
そして、工程9aとして、フォトレジスト150を塗布後、工程9のハーフトーンマスクと異なるマスクパターンを有するハーフトーンマスクを使用する。具体的には第3フォトレジスト部150aの層厚を薄くし、また第1フォトレジスト部150bの長さが小さくなるよう構成されたハーフトーンマスクを用いる。
From Step 1 to Step 8, the same steps as in (Semiconductor Device Manufacturing Method-1) are performed.
Then, in step 9a, after applying the
次に、工程10と同じ工程を行う。ここまでの工程を行った状態を図6(a)に示す。フォトレジスト150のパターン形状が異なるため、多結晶半導体層14aの不純物分布が変わる。チャネル領域20aは、第1フォトレジスト部150bによりイオン注入が阻止される領域と、電界を緩和するためのチャネル低濃度領域20bにより構成される。そして、工程11〜工程15として、(半導体装置の製造方法−1)と同様の工程を行い、GOLD構造を有するTFT90bが得られる。ここまでの工程を行った状態を図6(b)に示す。以上の工程を行うことでGOLD構造を有するTFT90bを工程を増やさずに製造することが可能となる。そして、この場合についても(半導体装置の製造方法−1:変形例)と同様の変形例を用いることができる。
さらに、この後、図8(a)に示すGOLD構造に対して、ゲート電極24aをマスクとしてイオン注入を行い、チャネル低濃度領域20bと不純物濃度の異なるソース側中濃度領域26a、ドレイン側中濃度領域27aを形成し、図8(b)に示す構造を形成しても良い。そして、この場合についても(半導体装置の製造方法−1:変形例)と同様の変形例を用いることができる。
Next, the same process as the
Further, after that, ion implantation is performed on the GOLD structure shown in FIG. 8A using the
(半導体装置の製造方法−3:自己整合型LDD構造)
以下、本実施形態にかかるnチャネルの自己整合型LDD構造を有するTFTについて説明する。図7(a)〜(c)は、本実施形態における自己整合型LDD構造を有するnチャネル型のTFTの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
まず、工程1〜12まで(半導体装置の製造方法−1)と同様の工程を行う。
(Semiconductor Device Manufacturing Method-3: Self-Aligned LDD Structure)
Hereinafter, a TFT having an n-channel self-aligned LDD structure according to the present embodiment will be described. 7A to 7C are schematic cross-sectional views showing a method of manufacturing an n-channel TFT having a self-aligned LDD structure in this embodiment in the order of steps.
First, steps similar to those in steps 1 to 12 (semiconductor device manufacturing method-1) are performed.
次に、工程13aとして、フォトマスクのパターンが異なる露光、現像処理を行う。具体的には、ソース側低濃度領域26、ドレイン側低濃度領域27とフォトレジスト30とが平面視で離れるようにフォトレジスト30を形成する。ここまでの工程を終了した構造を図7(a)に示す。
Next, as step 13a, exposure and development processes with different photomask patterns are performed. Specifically, the
次に、工程14、工程15を(半導体装置の製造方法−1)と同様に行う。ここまでの工程を終了した構造を図7(b)に示す。
Next,
次に、工程16として、ゲート電極24aをマスクとして、自己整合的にリンのイオン注入を行う。この工程により、ソース側低濃度領域26及びドレイン側低濃度領域27はソース側中濃度領域26a及びドレイン側中濃度領域27aとなり、ソース側中濃度領域26a及びドレイン側中濃度領域27aとゲート電極24aとの間には、ソース側低濃度領域26b及びドレイン側低濃度領域27bが形成される。ここまでの工程を終了した構造を図7(c)に示す。
Next, in
この工程を用いて製造した場合、自己整合的にソース側低濃度領域26b及びドレイン側低濃度領域27bを形成することができるため、合わせずれによる性能低下を抑えることができる。また、ゲート電極24aと、ソース側低濃度領域26b及びドレイン側低濃度領域27bとの間の寄生容量を抑えることができるため、高速・低消費電力で動作するTFT90cを提供することができる。また、第3フォトレジスト部150aのパターンを、容易に製造可能な、一様な厚みを有する構造を用いる場合においても、ソース領域18及びドレイン領域19とチャネル領域20aとの間に、2水準の不純物分布を持ち、電界緩和が容易となるTFT90cの製造方法を提供することができる。また、ソース領域18とソース側中濃度領域26aとの間、及びドレイン領域19とドレイン側中濃度領域27aとの間にソース側低濃度領域26b及びドレイン側低濃度領域27bが形成されるため、電気抵抗を低く抑えることが可能となり、より駆動能力の高いTFT90cの製造方法を適用することができる。そして、この場合についても(半導体装置の製造方法−1:変形例)と同様の変形例を用いることができる。
When manufactured using this process, the source-side lightly doped
[電子機器]
以下、本発明の上記実施形態の液晶表示装置を備えた電子機器の具体例について説明する。図9は、液晶表示テレビジョン200の一例を示した斜視図である。図9において、液晶表示テレビジョン200は、テレビジョン本体202、スピーカー203を示し、上記表示装置を用いた表示部201を含む。なお、上述した液晶表示テレビジョン200は、他にも種々の電子機器に適用することができる。
例えば、プロジェクタ、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)、ページャ、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオレコーダ、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の電子機器に適用することが可能である。また、本実施形態では液晶表示装置を例として詳細な説明を行ったが、これは、自発光型の有機EL表示装置、あるいは、有機ELを光源とするラインヘッド、記録装置等にも応用が可能である。
[Electronics]
Hereinafter, specific examples of the electronic apparatus including the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a perspective view showing an example of the liquid
For example, projector, multimedia compatible personal computer (PC) and engineering workstation (EWS), pager, word processor, viewfinder type or monitor direct view type video recorder, electronic notebook, electronic desk calculator, car navigation device, POS terminal It can be applied to an electronic device such as a device provided with a touch panel. In the present embodiment, the liquid crystal display device has been described in detail as an example. However, this can be applied to a self-luminous organic EL display device, a line head using an organic EL as a light source, a recording device, or the like. Is possible.
1f…延設部分、3a…走査線、3b…容量線、4…第1層間絶縁層、5…第2層間絶縁層、6a…データ線、6b…ソース線、9…画素電極、10…基板、11…配向層、12…下地保護層、14…非晶質半導体層、14a…多結晶半導体層、16…フォトレジスト、17…保護層、18…ソース領域、19…ドレイン領域、20…チャネル領域、20a…チャネル領域、20b…チャネル低濃度領域、22…ゲート絶縁層、24…導電層、24a…ゲート電極、26…ソース側低濃度領域、26a…ソース側中濃度領域、26b…ソース側低濃度領域、27…ドレイン側低濃度領域、27a…ドレイン側中濃度領域、27b…ドレイン側低濃度領域、30…フォトレジスト、90…TFT、90a…TFT、90b…TFT、90c…TFT、90d…TFT、92…コンタクトホール、94…コンタクトホール、96…コンタクトホール、98…蓄積容量、100…TFTアレイ基板、102…液晶層、104…対向基板、104A…基板、106…遮光層、108…共通電極、110…配向層、150…フォトレジスト、150a…第3フォトレジスト部、150b…第1フォトレジスト部、150c…第2フォトレジスト部、200…液晶表示テレビジョン、201…表示部、202…テレビジョン本体、203…スピーカー。
1f ... extended portion, 3a ... scanning line, 3b ... capacitor line, 4 ... first interlayer insulating layer, 5 ... second interlayer insulating layer, 6a ... data line, 6b ... source line, 9 ... pixel electrode, 10 ... substrate , 11 ... orientation layer, 12 ... base protective layer, 14 ... amorphous semiconductor layer, 14a ... polycrystalline semiconductor layer, 16 ... photoresist, 17 ... protective layer, 18 ... source region, 19 ... drain region, 20 ...
Claims (9)
少なくとも表面が絶縁性を有する基板上に配置される半導体層に、絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層上に位置し、前記チャネル領域の少なくとも一部を含む領域上に配置される第1フォトレジスト部と、
前記絶縁層上に位置し、前記ソース領域及び前記ドレイン領域を含む領域上に配置される、厚さが前記第1フォトレジスト部よりも薄く形成される(零を含む)第2フォトレジスト部と、
平面視にて前記第1フォトレジスト部と、前記第2フォトレジスト部とに挟持され、前記第1フォトレジスト部の層厚よりも薄く、かつ前記第2フォトレジスト部の層厚よりも厚い第3フォトレジスト部と、を形成する工程と、
前記絶縁層を通して前記半導体層にイオンを注入した場合、前記半導体層中で不純物濃度がピークを示す、又は不純物濃度のピークが前記半導体層よりも浅い位置に形成されることで、前記絶縁層上に配置される前記第2フォトレジスト部の厚さに応じて単調に不純物濃度が減少する加速エネルギーで行うイオン注入工程と、
前記イオン注入工程の終了後、少なくともアッシング又はウェット剥離のいずれか一方を行う工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device having a source region, a drain region, a channel region, and a gate electrode,
Forming an insulating layer on a semiconductor layer disposed on a substrate having at least an insulating surface; and
A first photoresist portion located on the insulating layer and disposed on a region including at least a part of the channel region;
A second photoresist portion disposed on the insulating layer and disposed on a region including the source region and the drain region and having a thickness smaller than that of the first photoresist portion (including zero); ,
The first photoresist part and the second photoresist part are sandwiched between the first photoresist part and the second photoresist part, and are thinner than the first photoresist part and thicker than the second photoresist part. 3 photoresist portions, and a step of forming
When ions are implanted into the semiconductor layer through the insulating layer, the impurity concentration shows a peak in the semiconductor layer, or the impurity concentration peak is formed at a position shallower than the semiconductor layer. An ion implantation step that is performed with acceleration energy in which the impurity concentration monotonously decreases according to the thickness of the second photoresist portion disposed in
A step of performing at least one of ashing or wet peeling after the ion implantation step is completed;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記イオン注入工程を終了させて後、前記ゲート電極をマスクとして再度行うイオン注入工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the gate electrode has the third photoresist portion at both ends of the gate electrode with respect to a length direction of the channel region. The semiconductor layer that is ion-implanted by passing through the third photoresist portion is formed to be separated from the semiconductor layer under the gate electrode in plan view,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: an ion implantation step in which the gate electrode is used again as a mask after the ion implantation step is completed.
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