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JP2805888B2 - Thin film transistor - Google Patents

Thin film transistor

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Publication number
JP2805888B2
JP2805888B2 JP23859989A JP23859989A JP2805888B2 JP 2805888 B2 JP2805888 B2 JP 2805888B2 JP 23859989 A JP23859989 A JP 23859989A JP 23859989 A JP23859989 A JP 23859989A JP 2805888 B2 JP2805888 B2 JP 2805888B2
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JP
Japan
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film
region
channel
thin film
width
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JP23859989A
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一夫 湯田坂
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Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、チャネル膜に多結晶シリコンを用いたスタ
ガー構造の薄膜トランジスタ(TFT)に関し、詳しくは
チャネル膜及びゲート電極膜の平面形状の改良に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor (TFT) having a staggered structure using polycrystalline silicon for a channel film, and more particularly to an improvement in a planar shape of a channel film and a gate electrode film. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、TFT低温プロセス等に適用されるスタガー構造
を備えた多結晶シリコン薄膜トランジスタの構造は、第
4図に示すように、石英ガラス,ハードガラス等の透明
絶縁基板1上に相離間して形成されたリン・ドープのソ
ース膜2及びドレイン膜3と、そのソース膜2とドレイ
ン膜3との間に重なり余裕をもったアンドープの多結晶
シリコン膜たるチャネル膜4と、チャネル膜4上にMOS
(MIS)部を形成すべき絶縁膜たる薄いシリコン酸化膜
5及びN型高濃度の多結晶シリコンなどのゲート電極6
と、ソース膜2及びドレイン膜3にコンタクトホールを
介して導電接触するアルミニウムのソース電極7及び透
明電極としての画素電極(ドレイン電極)8と、を備え
るものである。
Conventionally, the structure of a polycrystalline silicon thin film transistor having a staggered structure applied to a TFT low-temperature process or the like is formed on a transparent insulating substrate 1 such as quartz glass or hard glass with a space therebetween, as shown in FIG. A phosphorus-doped source film 2 and a drain film 3, a channel film 4 as an undoped polycrystalline silicon film having a margin between the source film 2 and the drain film 3, and a MOS film on the channel film 4.
(MIS) A thin silicon oxide film 5 as an insulating film to be formed and a gate electrode 6 of N-type high-concentration polycrystalline silicon or the like.
And an aluminum source electrode 7 and a pixel electrode (drain electrode) 8 as a transparent electrode, which are in conductive contact with the source film 2 and the drain film 3 via contact holes.

かかる構造の薄膜トランジスタ(TFT)におけるチャ
ネル膜4を得るまでのプロセスは、まず第5図(a)に
示す如く、例えばハードガラス等の透明絶縁基板1上に
低圧CVD法あるいはイオン打込み法などによりリン・ド
ープの多結晶シリコン膜を被覆してから、その膜をパタ
ーニング,エッチングにより相離間したソース膜2及び
ドレイン膜3を形成する。次に、第5図(b)に示すよ
うに、ソース膜2及びドレイン膜3上に多結晶シリコン
4′を全面被覆した後、第5図(c)に示すように、レ
ジスト塗布,パターニングによってソース膜2及びドレ
イン膜3の上部に側面が位置するレジストパターン9を
形成する。この後、第5図(d)に示すように、CF4
よるプラズマエッチングにより多結晶シリコン膜4′の
露出領域を除去し、下層のソース膜2及びドレイン膜3
を露出させ、しかる後第5図(e)に示すように、通常
のレジスト除去工程(O2プラズマ,熱硫酸)でレジスト
パターン9を除去し、チャネル膜4を得る。
As shown in FIG. 5 (a), a process for obtaining a channel film 4 in a thin film transistor (TFT) having such a structure is as follows. First, a phosphorous film is formed on a transparent insulating substrate 1 such as hard glass by a low pressure CVD method or an ion implantation method. After covering the doped polycrystalline silicon film, the film is patterned and etched to form the source film 2 and the drain film 3 which are separated from each other. Next, as shown in FIG. 5 (b), after polycrystalline silicon 4 'is entirely covered on the source film 2 and the drain film 3, as shown in FIG. 5 (c), resist coating and patterning are performed. A resist pattern 9 whose side surface is located above the source film 2 and the drain film 3 is formed. Thereafter, as shown in FIG. 5 (d), the exposed region of the polycrystalline silicon film 4 'is removed by plasma etching with CF 4, underlying source layer 2 and the drain layer 3
Then, as shown in FIG. 5E, the resist pattern 9 is removed by a normal resist removing step (O 2 plasma, hot sulfuric acid) to obtain the channel film 4.

ところが、薄い多結晶シリコン膜4′をCF4によるプ
ラズマエッチングでチャネル膜4を得る工程(第5図
(d))においては、ソース膜2及びドレイン膜3を残
す必要性から、両膜2,3のエッチ途中でプラズマエッチ
ングを適度に終了させなければならないが、シリコンと
CF4の反応生成物(フッ化ケイ素化合物)10が、エッチ
ングマスクたるレジスト9の側面に付着してしまう。こ
の付着した反応生成物10は第5図(e)の通常のレジス
ト除去工程(O2プラズマ,熱硫酸)によってもはなはだ
除去困難で、チャネル4の表面にそのまま残滓として付
着し、MOS界面の異常としてトランジスタ特性の劣化を
招いていた。
However, in the step of obtaining the channel film 4 by plasma etching of the thin polycrystalline silicon film 4 'with CF4 (FIG. 5D), the necessity of leaving the source film 2 and the drain film 3 makes the two films 2, 2 The plasma etching must be terminated moderately in the middle of the etching of 3,
The reaction product (silicon fluoride compound) 10 of CF 4 adheres to the side surface of the resist 9 serving as an etching mask. The adhered reaction product 10 is extremely difficult to remove by the ordinary resist removal step (O 2 plasma, hot sulfuric acid) shown in FIG. 5 (e), and adheres to the surface of the channel 4 as residue as it is, resulting in an abnormal MOS interface. As a result, the transistor characteristics are deteriorated.

そこで、このような反応生成物によるチャネル膜4の
表面汚染を防止する策としては次の製造方法が提案され
た。
Therefore, as a measure for preventing the surface contamination of the channel film 4 by such a reaction product, the following manufacturing method has been proposed.

まず、第6図(a)に示すように、レジストパターン
20をソース膜2及びドレイン膜3上に形成するが、この
レジストパターン20はその側面20aがソース膜2及びド
レイン膜3の外側段差2a,3aまで含めて両膜2,3を完全に
被覆するように形成する。次に、第6図(b)に示すよ
うに、CF4によるプラズマエッチングを施し、多結晶シ
リコン膜4′の露出領域4′aを除去する。このプラズ
マエッチング工程は多結晶シリコン膜4′のエッチ途中
で終了せずに、基板1の表面が完全に露出するまで行な
われ、引き続き若干のオーバエッチを施す。このプラズ
マエッチング工程においては、エッチングされる多結晶
シリコン膜4′のシリコンとエッチャントとしてのCF4
が反応してフッ化ケイ素化合物とみられる反応生成物が
発生するが、多結晶シリコン膜4′の露出領域4′aの
エッチング途中でプラズマエッチングを終了するもので
なく、その露出領域の完全除去後にオーバエッチが施さ
れるから、それ以前に生じた反応生成物は一掃される。
したがって、オーバエッチの施行後ではレジストパター
ン20の側面等に反応生成物の付着が起こらない。
First, as shown in FIG.
20 is formed on the source film 2 and the drain film 3, and the resist pattern 20 completely covers both the films 2 and 3, including the side surfaces 20 a of the source film 2 and the drain film 3, including the outer steps 2 a and 3 a. It is formed as follows. Next, as shown in FIG. 6 (b), plasma etching with CF 4 is performed to remove the exposed region 4′a of the polycrystalline silicon film 4 ′. This plasma etching step is performed until the surface of the substrate 1 is completely exposed, without being completed in the middle of the etching of the polycrystalline silicon film 4 ', and then a slight overetch is performed. In this plasma etching step, the silicon of the polycrystalline silicon film 4 'to be etched and CF 4 as an etchant are used.
Reacts to produce a reaction product that appears to be a silicon fluoride compound. However, plasma etching is not terminated during the etching of the exposed region 4′a of the polycrystalline silicon film 4 ′, and after the exposed region is completely removed. Since the overetch is performed, the reaction products generated before that are wiped out.
Therefore, after the overetch is performed, the reaction products do not adhere to the side surfaces of the resist pattern 20 or the like.

次に第6図(c)に示すように、レジストパターン20
を通常の方法(O2プラズマ,熱硫酸)で除去し、ソース
膜2及びドレイン膜3の外端縁2b,3b上にも外側段差被
覆部4″aを有するチャネル膜4″が得られる。このチ
ャネル膜4″の表面には反応生成物の残滓が付着してお
らず、清浄なMOS界面が得られる。このため、MOS界面汚
染によるトランジスタの特性劣化の問題が解消される。
Next, as shown in FIG.
Is removed by an ordinary method (O 2 plasma, hot sulfuric acid) to obtain a channel film 4 ″ having an outer step covering portion 4 ″ a also on the outer edges 2b, 3b of the source film 2 and the drain film 3. The residue of the reaction product does not adhere to the surface of the channel film 4 ″, and a clean MOS interface is obtained. Therefore, the problem of deterioration of transistor characteristics due to MOS interface contamination is solved.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

このようにして製造された薄膜トランジスタの断面構
造を第7図(a)に、またその平面構造を第7図(b)
に夫々示すが、ソース膜2及びドレイン膜3をその露出
領域がない状態でチャネル膜4″が被覆しているため、
新たな問題点が発生する。
FIG. 7 (a) shows a cross-sectional structure of the thin film transistor thus manufactured, and FIG. 7 (b) shows a planar structure thereof.
Since each of the source film 2 and the drain film 3 is covered with the channel film 4 ″ without the exposed region,
A new problem arises.

即ち、チャネル膜4″のアライメント精度のバラつき
により、チャネル膜4″は第7図(b)に示す正規の位
置に対して第8図に示すように実効チャネル長Lの直角
方向へずれることがある。ここで、チャネル膜4″の幅
寸法をW1とし、はみ出し幅をd1,d2とすれば、W1=W+d
1+d2の関係式が常に成立しているが、アライメント精
度のバラつきで、d1≠d2の不斉一が不可避的に生じる。
例えば第8図に示すように、d1<d2のようにアライメン
トされると、はみ出し幅d2の領域4″aには膨出したチ
ャネル反転層が形成されると共に、ソース膜2又はドレ
イン膜3のコーナエッジに電界集中が発生する。このた
め、チャネル反転層の形成領域の変化によるオン電流容
量のバラつき及び耐圧低下が生じてしまい、薄膜トラン
ジスタの歩留りの低下を招いていた。
That is, due to the variation in the alignment accuracy of the channel film 4 ", the channel film 4" may be displaced in a direction perpendicular to the effective channel length L as shown in FIG. 8 with respect to the normal position shown in FIG. 7B. is there. Here, if the width dimension of the channel film 4 ″ is W 1 and the protruding widths are d 1 and d 2 , W 1 = W + d
1 + Although the relation d 2 is always satisfied, the alignment accuracy of the variation, non-uniform of d 1 ≠ d 2 occurs inevitably.
For example, as shown in FIG. 8, d 1 <Once aligned as d 2, with the channel inversion layer that bulges in the region 4 "a width d 2 protruding is formed, the source layer 2 and the drain Electric field concentration occurs at the corner edge of the film 3. Therefore, variations in the on-current capacity and a decrease in the withstand voltage due to a change in the region where the channel inversion layer is formed occur, resulting in a decrease in the yield of the thin film transistor.

本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題
は、チャネル膜及びゲート電極膜の平面形状を改良する
ことにより、チャネル膜自体のプラズマエッチングによ
るパターニングの際における反応生成物のチャネル膜へ
の付着を極力防止することは勿論のこと、不可避的に生
じるアライメント精度のバラつきに対しても、チャネル
反転層の実効チャネル長さ及び実効チャネル幅にバラつ
きがなく、オン電流容量のバラつきが抑制された薄膜ト
ランジスタを提供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and the problem is to improve the planar shape of the channel film and the gate electrode film so that a reaction product in patterning by plasma etching of the channel film itself can be transferred to the channel film. In addition to minimizing the adhesion, the effective channel length and effective channel width of the channel inversion layer do not vary with respect to the unavoidable variation in alignment accuracy, and the variation in the on-current capacity is suppressed. To provide a thin film transistor.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、基板上に形成された薄膜トランジスタにお
いて、 該基板上に互いに離間して島状に形成された高濃度の
不純物を有する第1シリコン薄膜からなる第1領域及び
第2領域と、 該島状の第1領域及び第2領域の間及び上に形成され
た第2シリコン薄膜とを含み、 該薄膜トランジスタのチャネル領域は該第1領域及び
第2領域間に形成された該第2シリコン薄膜の一部から
なり、 該チャネル領域上にはゲート絶縁膜を介してゲート電
極が配置されてなり、 該第2シリコン薄膜からなる該チャネル領域の幅は、
該第1領域及び第2領域の幅よりも細く形成されてな
り、且つ該第2シリコン薄膜は該第1領域及び第2領域
を被覆するように形成されてなり、該第2シリコン薄膜
のチャネル領域と該第1領域及び第2領域との間には該
第2シリコン薄膜からなる不純物低濃度領域が形成され
てなることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a thin film transistor formed on a substrate, comprising: a first region and a second region formed of a first silicon thin film having a high concentration of impurities formed in an island shape on the substrate so as to be separated from each other; A second silicon thin film formed between and on the first region and the second region, and a channel region of the thin film transistor is formed of the second silicon thin film formed between the first region and the second region. A gate electrode is disposed on the channel region via a gate insulating film, and the width of the channel region made of the second silicon thin film is
The second silicon thin film is formed to be thinner than the width of the first region and the second region, and the second silicon thin film is formed so as to cover the first region and the second region. A low impurity concentration region made of the second silicon thin film is formed between the region and the first region and the second region.

〔作用〕[Action]

かかる構成によれば次の作用が発揮される。即ち、実
効チャネル長さ方向に対して直角方向にアライメント精
度のバラつきが生じた場合、実行チャネル幅はソース膜
又はドレイン膜の内端縁の長さに比して狭い等幅状連結
部の幅寸法で一義的に限定されるため、実効チャネル幅
のバラつきは生じない。また、実効チャネル長方向にア
ライメント精度のバラつぎが生じた場合、実効チャネル
長は等幅状連結部の長さに比して狭い等幅状ゲート電極
膜の幅寸法で一義的に限定されるため、実効チャネル長
のバラつきは生じない。このため、MOS効果により形成
されるチャネル反転層は等幅状連結部の幅寸法たる実効
チャネル幅と等幅状ゲート電極膜の幅寸法たる実効チャ
ネル長とを必ず有するので、オン電極容量のアライメン
ト精度の依存性を解消することができる。
According to such a configuration, the following operation is exhibited. In other words, when the alignment accuracy varies in a direction perpendicular to the effective channel length direction, the effective channel width is smaller than the length of the inner edge of the source film or the drain film in the width of the equal width connection portion. Since the dimensions are uniquely defined, there is no variation in the effective channel width. Further, when the alignment accuracy varies in the effective channel length direction, the effective channel length is uniquely limited by the width dimension of the equal width gate electrode film which is narrower than the length of the equal width connection portion. Therefore, there is no variation in the effective channel length. For this reason, the channel inversion layer formed by the MOS effect always has an effective channel width as the width dimension of the equal-width connection portion and an effective channel length as the width dimension of the equal-width gate electrode film. Accuracy dependence can be eliminated.

この手段においては、チャネル膜の等幅状連結部のう
ちゲート電極膜直下の両脇部には電流路を形成するため
の不純物低濃度領域が設けられており、この領域は不純
物高濃度領域たるソース膜及びドレイン膜に対して高抵
抗領域としてのドリフト領域になる。
In this means, a low impurity concentration region for forming a current path is provided on both sides immediately below the gate electrode film in the equal width connection portion of the channel film, and this region is a high impurity concentration region. It becomes a drift region as a high resistance region for the source film and the drain film.

上記の如く、比較的に狭い等幅状ゲート電極膜で限定
される短チャネルにおいては、ホットキャリアの発生や
ブレーク・ダウン電圧の低下による耐圧低下が問題とな
るが、上記の不純物低濃度領域の存在により、電流路の
形成と同時に、いわゆるLDD構造が構成されるので、ド
レイン電界の緩和により高耐圧化が併せて実現される。
As described above, in a short channel limited by a relatively narrow gate electrode film having a relatively small width, the generation of hot carriers and a decrease in breakdown voltage due to a decrease in a breakdown voltage pose a problem. Because of the existence, a so-called LDD structure is formed at the same time as the formation of the current path, so that the withstand voltage can be increased by relaxing the drain electric field.

一方、ソース膜及びドレイン膜が拡大被覆部で隠され
ているので、チャネル膜自体のプラズマエッチングによ
るパターニング工程では反応生成物の付着のおそれがな
く、トランジスタ性能の品質向上が実現される。
On the other hand, since the source film and the drain film are hidden by the enlarged covering portion, there is no risk of reaction products adhering in the patterning step of plasma etching of the channel film itself, and the quality of transistor performance is improved.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図(a)は本発明の実施例に係る薄膜トランジス
タの構造を示す断面図で、第1図(b)は同構造の平面
図である。なお、第1図において第7図に示す部分と同
一部分には同一参照符号を付し、その説明を省略する。
FIG. 1A is a sectional view showing a structure of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a plan view of the same structure. In FIG. 1, the same portions as those shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

この実施例における多結晶シリコンのチャネル膜14
は、リン・ドープのN型高濃度のソース膜2及びドレイ
ン膜3を全面的に覆う左右一対の拡大被覆部12,13と、
これらを連結する細幅の等幅状連結部15とから構成され
ている。拡大被覆部12,13はソース膜2及びドレイン膜
3を完全に覆い隠す余裕しろを有している。等幅状連結
部15は、その幅がソース膜2及びドレイン膜3の相対向
する内端縁2a,3aの長さとチャネル膜14自体の合せ余裕
の2倍の長さとの差よりも狭く設定されている。
Polycrystalline silicon channel film 14 in this embodiment
A pair of left and right enlarged covering portions 12 and 13 covering the entire surface of the phosphorus-doped N-type high concentration source film 2 and the drain film 3;
And a narrow equal-width connecting portion 15 for connecting them. The enlarged covering portions 12 and 13 have a margin for completely covering the source film 2 and the drain film 3. The width of the equal-width connecting portion 15 is set to be smaller than the difference between the lengths of the opposed inner edges 2a, 3a of the source film 2 and the drain film 3 and twice as long as the matching margin of the channel film 14 itself. Have been.

一方、ゲート電極16は細幅の等幅状に形成され、その
幅寸法は等幅状連結部15の長さとゲート電極自体の合せ
余裕の2倍の長さとの差よりも狭く設定されている。そ
してゲート電極16はゲート絶縁膜たるシリコン酸化膜5
を挟んで等幅状連結部15の中央を直交している。
On the other hand, the gate electrode 16 is formed to have a narrow width and an equal width, and its width dimension is set to be smaller than the difference between the length of the equal width connection portion 15 and twice the length of the allowance of the gate electrode itself. . The gate electrode 16 is made of a silicon oxide film 5 as a gate insulating film.
, The center of the equal-width connecting portion 15 is orthogonal to the other.

多結晶シリコンのチャネル幅14は等幅状のゲート電極
16をマスクとしてイオン打込み等により真性半導体領域
とN型不純物半導体領域とに区分されている。即ち、ゲ
ート電極16直下の領域は真性半導体領域としての実効チ
ャネル部15aで、その余の領域はN型低濃度領域であ
る。チャネル膜14の等幅状連結部15は、等幅状のゲート
電極16との交差部分に形成された実効チャネル部15a
と、その両脇部で非交差部分に形成された低濃度領域15
b,15cとからなる。この低濃度領域15b,15cはソース膜2
及びドレイン膜3に導電接触している。
Polycrystalline silicon channel width 14 is equal width gate electrode
Using the mask 16 as a mask, the region is divided into an intrinsic semiconductor region and an N-type impurity semiconductor region by ion implantation or the like. That is, a region immediately below the gate electrode 16 is an effective channel portion 15a as an intrinsic semiconductor region, and the remaining region is an N-type low concentration region. The equal-width connecting portion 15 of the channel film 14 has an effective channel portion 15a formed at the intersection with the equal-width gate electrode 16.
And the low-concentration region 15 formed at the non-intersecting portions on both sides thereof
b, 15c. The low-concentration regions 15b and 15c correspond to the source film 2
And conductive contact with the drain film 3.

このような構造を備えた薄膜トランジスタにおいて
は、例えば第2図(a)の矢印方向(実効チャネル長方
向に対して直角方向)にチャネル膜14のアライメント精
度のバラつきが生じた場合でも、等幅状連結部15の幅寸
法がソース膜2及びドレイン膜3の内端縁2a,3aの幅寸
法よりも狭く、しかもゲート電極16が等幅状であるた
め、MOS効果により形成されるチャネル反転層は図示斜
線部の実効チャネル部15aに必ず一致する。即ち、形成
されるチャネル反転層の実効チャネル長及び実効チャネ
ル幅は第1図(b)に示す正規のそれと相等しい。また
第2図(b)の矢印方向(実効チャネル長方向)にチャ
ネル膜14がずれた場合でも、等幅状連結部15と等幅状ゲ
ート電極16との交差部に実効チャネル部15aが確定され
るため、形成されるチャネル反転層の実効チャネル長及
び実効チャネル幅が変化することはない。更に第2図
(c)の矢印方向にゲート電極16がずれた場合でも、そ
れが等幅状に形成されているので、やはり実効チャネル
長及び実効チャネル幅は不変である。したがって、通常
のアライメント精度のバラつきが製造プロセス(チャネ
ル膜14及びゲート電極16のパターニング工程)で不可避
的に発生しても、かかる形状のチャネル膜14及びゲート
電極16であれば、そのバラつきが実効チャネル部15aの
長さ及び幅寸法のバラつきを惹起させることはない。換
言すれば、チャネル膜14の等幅状連結部15と等幅状のゲ
ート電極16との直交関係が必然的に生じるアライメント
精度のバラつきと実効チャネル部の形状寸法バラつきと
の因果関係を断つ機能を有する。したがって、オン電流
容量のバラつきが抑制された薄膜トランジスタが実現さ
れ、それ故、歩留りの向上に寄与する。
In a thin film transistor having such a structure, for example, even when the alignment accuracy of the channel film 14 varies in the direction of the arrow (the direction perpendicular to the effective channel length direction) in FIG. Since the width of the connecting portion 15 is smaller than the width of the inner edges 2a and 3a of the source film 2 and the drain film 3, and the gate electrode 16 has the same width, the channel inversion layer formed by the MOS effect is It always matches the shaded portion of the effective channel 15a. That is, the effective channel length and the effective channel width of the formed channel inversion layer are equal to those of the regular channel shown in FIG. In addition, even when the channel film 14 is displaced in the direction of the arrow (effective channel length direction) in FIG. 2B, the effective channel portion 15a is determined at the intersection of the equal-width connecting portion 15 and the equal-width gate electrode 16. Therefore, the effective channel length and the effective channel width of the formed channel inversion layer do not change. Further, even if the gate electrode 16 is displaced in the direction of the arrow in FIG. 2 (c), the effective channel length and the effective channel width remain unchanged since they are formed in the same width. Therefore, even if a normal variation in the alignment accuracy inevitably occurs in the manufacturing process (the patterning step of the channel film 14 and the gate electrode 16), the variation is effective if the channel film 14 and the gate electrode 16 have such a shape. The length and width of the channel portion 15a do not vary. In other words, a function of cutting off the causal relationship between the variation in alignment accuracy and the variation in the shape and size of the effective channel portion, which inevitably results in an orthogonal relationship between the equal-width connecting portion 15 of the channel film 14 and the equal-width gate electrode 16. Having. Therefore, a thin film transistor in which the variation in the on-current capacity is suppressed is realized, and therefore, the yield is improved.

アライメント精度のバラつきが生じても形状寸法にバ
ラつきがない実効チャネル部15aを確保するためには、
実効チャネル部15aの両脇部を余裕領域としておく必要
があるが、その余裕領域をN型低濃度領域15a,15bとし
て形成する意義は、そのままではソース膜2とドレイン
膜3との間に電流路が形成されないので、高抵抗領域の
直列接続により電流路を形成したものである。そしてま
た高濃度の低抵抗領域とせずに、低濃度領域を作り込む
理由は、単なる電流路の形成のみならず、高耐圧化を目
的とするものだからである。即ち、高濃度のソース膜2
及びドレイン膜3とこれに接触する低濃度領域15b,15c
との存在は、まさしくLDD(lightly doped drain)構造
を備えた薄膜トランジスタを提供することになる。した
がって、特にゲート電極近くのドレイン膜3に生じるド
レイン電界が緩和され、耐圧向上が実現されている。
In order to secure an effective channel portion 15a in which the shape and dimensions do not vary even if the alignment accuracy varies,
Although it is necessary to provide the marginal area on both sides of the effective channel portion 15a, the significance of forming the marginal area as the N-type low concentration regions 15a and 15b is that the current between the source film 2 and the drain film 3 is left as it is. Since no path is formed, a current path is formed by connecting the high resistance regions in series. The reason why the low-concentration region is formed instead of the high-concentration low-resistance region is that the purpose is not only to simply form a current path but also to increase the breakdown voltage. That is, the high concentration source film 2
And the low concentration regions 15b and 15c in contact with the drain film 3
The existence of a thin film transistor provides a thin film transistor having a lightly doped drain (LDD) structure. Therefore, the drain electric field particularly generated in the drain film 3 near the gate electrode is reduced, and the withstand voltage is improved.

ここで、第1図(b)に示すチャネル幅14及びゲート
電極16が正規の場合(第2図(a)に示す状態でも同様
であり)、チャネル膜の等幅状連結部15は等価回路とし
て第3図(a)で示される。RONは実効チャネル部15aに
形成されるチャネル反転層のオン抵抗,RSGは低濃度領域
15bの直列抵抗,及びRGDは低濃度領域15cの直列抵抗で
ある。第2図(b)に示す状態の等価回路は第3図
(b)に示す状態の等価回路は第3図(b)で示される
が、前述したように、実効チャネル部15aに形成される
チャネル反転層は実質的に不変であることから、オン抵
抗RONも不変である。低濃度領域15b,15cの直列抵抗R′
SG,R′GDは抵抗長さの変化によりその抵抗値は変化す
る。第3(a)では、RSG≒RGD、と見込むことができる
が、第3図(b)では、低濃度領域15bの抵抗長さが短
くなり、その分、低濃度領域15cのそれが長くなるの
で、R′SG<R′GDとなる。しかし、 RSG+RGD≒R′SG+R′GD の関係が成立する。したがってソース・ドレイン間の直
列抵抗は不変とみることができ、オン電流容量のバラつ
きが生じにくい。また、第2図(c)に対応する等価回
路を第3図(c)に示すが、かかる場合は第3図(a)
の等価回路と同一であり、やはりオン電流容量のバラつ
きが生じにくい。
Here, when the channel width 14 and the gate electrode 16 shown in FIG. 1 (b) are normal (the same applies to the state shown in FIG. 2 (a)), the equal width connection portion 15 of the channel film is equivalent to an equivalent circuit. FIG. 3 (a). R ON is the on-resistance of the channel inversion layer formed in the effective channel portion 15a, and R SG is the low concentration region.
The series resistance of 15b and RGD are the series resistance of the low concentration region 15c. The equivalent circuit in the state shown in FIG. 2 (b) is shown in FIG. 3 (b) while the equivalent circuit in the state shown in FIG. 3 (b) is formed in the effective channel portion 15a as described above. Since the channel inversion layer is substantially unchanged, the on-resistance R ON is also unchanged. The series resistance R 'of the low concentration regions 15b and 15c
The resistance values of SG and R'GD change with the change of the resistance length. In FIG. 3 (a), it can be expected that R SG ≒ R GD , but in FIG. 3 (b), the resistance length of the low-concentration region 15b becomes shorter, and accordingly, that of the low-concentration region 15c becomes smaller. Since the length is longer, R ′ SG <R ′ GD . However, the relationship R SG + R GD ≒ R ′ SG + R ′ GD holds. Therefore, the series resistance between the source and the drain can be considered to be constant, and the variation in the on-current capacity hardly occurs. FIG. 3 (c) shows an equivalent circuit corresponding to FIG. 2 (c). In such a case, FIG. 3 (a)
And the variation of the on-current capacity hardly occurs.

一方、上記実施例においてはチャネル膜14がソース膜
2及びドレイン膜3を覆う拡大被覆部12,13を有してい
るので、チャネル膜14自体のプラズマエッチングによる
パターニングの際における反応生成物のチャネル膜への
付着も防止できることは云う迄もない。
On the other hand, in the above embodiment, since the channel film 14 has the enlarged covering portions 12 and 13 that cover the source film 2 and the drain film 3, the channel of the reaction product in patterning the channel film 14 itself by plasma etching. Needless to say, adhesion to the film can be prevented.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明は、チャネル膜の形状要
素としてソース膜及びドレイン膜の双方を覆う一対の拡
大被覆部とこれらを連結する等幅状連結部とを有し、し
かもゲート電極膜の形状を等幅状としながら、これをゲ
ート絶縁膜を挟んでチャネル膜の等幅状連結部に直交さ
せると共に、その等幅状連結部のゲート電極膜直下の両
脇部を軽濃度領域としたものであるから、次の効果を奏
する。
As described above, the present invention has a pair of enlarged covering portions covering both the source film and the drain film as shape elements of the channel film, and an equal width connecting portion connecting these, and furthermore, the gate electrode film has While keeping the shape equal in width, this was made orthogonal to the equal width connecting portion of the channel film with the gate insulating film interposed, and both sides of the equal width connecting portion immediately below the gate electrode film were made light concentration regions. Therefore, the following effects can be obtained.

チャネル膜の拡大被覆部の存在により、ソース膜及
びドレイン膜が拡大被覆部で完全に覆い隠されているの
で、当該チャネル膜のプラズマエッチングによるパター
ニング工程において生じる反応生成物の付着が起こら
ず、トランジスタ特性の品質向上が図れる。
Since the source film and the drain film are completely covered by the enlarged covering portion due to the presence of the enlarged covering portion of the channel film, reaction products generated in a patterning step by plasma etching of the channel film do not occur, and the transistor is not formed. The quality of the characteristics can be improved.

チャネル膜の等幅状連結部とこれにほぼ直交する等
幅状ゲート電極膜の存在により、アライメント精度のバ
ラつきが生じても、形成されるチャネル反転層の形状寸
法は不変となるから、これに起因するオン電流容量のバ
ラつきを解決できる。換言すれば、上記形状に係るチャ
ネル膜及びゲート電極膜の交差関係がアライメント精度
のバラつきを有効的に吸収する。
Even if the alignment accuracy varies due to the existence of the equal width connection portion of the channel film and the equal width gate electrode film almost perpendicular thereto, the shape and size of the formed channel inversion layer do not change. Variations in the on-current capacity due to this can be solved. In other words, the intersecting relationship between the channel film and the gate electrode film according to the above shape effectively absorbs variations in alignment accuracy.

チャネル膜のゲート電極膜直下の両脇部に電流路を
形成すべき低濃度領域が形成されているため、上記,
の効果を満たしながらも、薄膜トランジスタの高耐圧
化が同時に図れる。
Since a low concentration region where a current path is to be formed is formed on both sides of the channel film immediately below the gate electrode film,
While satisfying the above-mentioned effect, the withstand voltage of the thin film transistor can be increased at the same time.

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

第1図(a)は本発明の実施例に係る薄膜トランジスタ
の構造を示す断面図で、第1図(b)は同構造の平面図
である。 第2図(a),(b),(c)は同実施例においてアラ
イメント精度のバラつきによりチャネル膜又はゲート電
極膜がずれた状態を示す平面模式図である。 第3図(a),(b),(c)は第2図(a),
(b),(c)に夫々対応する状態における同実施例の
等価回路図である。 第4図は従来の薄膜トランジスタの構造を示す断面図で
ある。 第5図(a)乃至(e)は同従来構造においてチャネル
膜を得るまでのプロセスを説明する断面図である。 第6図(a)乃至(c)は同従来構造におけるチャネル
膜のパターニング工程を改良したプロセスに説明する断
面図である。 第7図(a)は同改良プロセスにより得られた薄膜トラ
ンジスタの構造を示す断面図で、第7図(b)は同構造
の平面図である。 第8図は同改良プロセスにより得られた薄膜トランジス
タにおいてアライメント精度のバラつきによりチャネル
膜がずれた状態を示す平面図である。 〔符号の説明〕 1……透明絶縁基板、2……ソース膜 2a,3a……内端縁 2b,3b……外端縁 3……ドレイン膜 5……シリコン酸化膜 7……ソース電極 8……画素電極(ドレイン電極) 12,13……拡大被覆部 14……チャネル膜 15……等幅状連結部 15a……実効チャネル部 15b,15c……低濃度領域 16……等幅状のゲート電極。
FIG. 1A is a sectional view showing a structure of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a plan view of the same structure. 2 (a), 2 (b) and 2 (c) are schematic plan views showing a state in which the channel film or the gate electrode film is shifted due to the variation in alignment accuracy in the embodiment. FIGS. 3 (a), (b) and (c) show FIGS.
It is an equivalent circuit diagram of the example in the state corresponding to (b) and (c), respectively. FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a conventional thin film transistor. 5 (a) to 5 (e) are cross-sectional views for explaining processes up to obtaining a channel film in the conventional structure. 6 (a) to 6 (c) are cross-sectional views illustrating a process in which the patterning step of the channel film in the conventional structure is improved. FIG. 7A is a cross-sectional view showing a structure of a thin film transistor obtained by the improvement process, and FIG. 7B is a plan view of the same structure. FIG. 8 is a plan view showing a state in which the channel film is displaced due to variation in alignment accuracy in the thin film transistor obtained by the improved process. [Explanation of Symbols] 1 ... Transparent insulating substrate 2 ... Source film 2a, 3a ... Inner edge 2b, 3b ... Outer edge 3 ... Drain film 5 ... Silicon oxide film 7 ... Source electrode 8 … Pixel electrode (drain electrode) 12,13… Enlarged covering part 14… Channel film 15… Equal width connecting part 15a… Effective channel part 15b, 15c… Low concentration region 16… Equal width Gate electrode.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板上に形成された薄膜トランジスタにお
いて、 該基板上に互いに離間して島状に形成された高濃度の不
純物を有する第1シリコン薄膜からなる第1領域及び第
2領域と、 該島状の第1領域及び第2領域の間及び上に形成された
第2シリコン薄膜とを含み、 該薄膜トランジスタのチャネル領域は該第1領域及び第
2領域間に形成された該第2シリコン薄膜の一部からな
り、 該チャネル領域上にはゲート絶縁膜を介してゲート電極
が配置されてなり、 該第2シリコン薄膜からなる該チャネル領域の幅は、該
第1領域及び第2領域の幅よりも細く形成されてなり、
且つ該第2シリコン薄膜は該第1領域及び第2領域を被
覆するように形成されてなり、該第2シリコン薄膜のチ
ャネル領域と該第1領域及び第2領域との間には該第2
シリコン薄膜からなる不純物低濃度領域が形成されてな
ることを特徴とする薄膜トランジスタ。
1. A thin film transistor formed on a substrate, comprising: a first region and a second region formed of a first silicon thin film having a high concentration of impurities and formed in islands on the substrate so as to be separated from each other; A second silicon thin film formed between and above the island-shaped first region and the second region, wherein a channel region of the thin film transistor is formed between the first region and the second region. A gate electrode is disposed on the channel region via a gate insulating film. The width of the channel region made of the second silicon thin film is the width of the first region and the second region. It is formed thinner than
The second silicon thin film is formed so as to cover the first region and the second region, and the second silicon thin film is provided between the channel region of the second silicon thin film and the first region and the second region.
A thin film transistor comprising a low impurity concentration region formed of a silicon thin film.
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