JPH08306931A - Formation of array with multichannel structure having continuously doped region in channel - Google Patents
Formation of array with multichannel structure having continuously doped region in channelInfo
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- JPH08306931A JPH08306931A JP35478695A JP35478695A JPH08306931A JP H08306931 A JPH08306931 A JP H08306931A JP 35478695 A JP35478695 A JP 35478695A JP 35478695 A JP35478695 A JP 35478695A JP H08306931 A JPH08306931 A JP H08306931A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【従来の技術】フアング(Huang)の米国特許第
4,907,041号は、ミスアラインメントに対する
免疫性のあるゲート内オフセット(intra−gat
e offset)高電圧TFTを開示したものであ
る。U.S. Pat. No. 4,907,041 to Huang discloses an intra-gat that is immune to misalignment.
e offset) High voltage TFT is disclosed.
【0002】本発明は、TFTを使用してディスプレ
イ、センサ、又はメモリアレイ等のアレイ内のセル回路
への接続を制御する際に生じる問題を扱う。逆ゲートバ
イアス漏洩電流はゲートバイアスにより異なり、またア
レイにおけるTFT毎に異なる。The present invention addresses the problems that arise when using TFTs to control connections to cell circuits within an array, such as a display, sensor, or memory array. The reverse gate bias leakage current differs depending on the gate bias and also for each TFT in the array.
【0003】2次元(2D)アレイでは、セルのTFT
のオフ中には、そのゲートは安定した低電圧に保持され
るが、そのチャネルリードの電圧は変動する。データラ
イン上の電圧と共に変動するリードもあれば、セルのコ
ンポーネントにより蓄積された帯電レベルが変動する場
合に変動するリードもあり得る。従って、TFTが逆ゲ
ートバイアスを印加され続けたとしても、逆ゲートバイ
アス電圧の大きさは広範囲にわたって変化するおそれが
ある。1つのアレイ内の各TFTに対して異なる逆ゲー
トバイアス電圧で最小の漏洩電流が発生すれば、漏洩電
流は当該アレイにわたって不均一になるであろう。In a two-dimensional (2D) array, the TFT of the cell
During the turn-off of the, its gate is held at a stable low voltage, but its channel lead voltage fluctuates. Some leads may fluctuate with the voltage on the data line, while others may fluctuate if the charge level accumulated by the components of the cell fluctuates. Therefore, even if the reverse gate bias is continuously applied to the TFT, the magnitude of the reverse gate bias voltage may change over a wide range. If the minimum leakage current occurs at different reverse gate bias voltages for each TFT in an array, the leakage current will be non-uniform across the array.
【0004】逆ゲートバイアス電圧が変化する問題は、
ポリシリコン(poly−Si)TFTに対して特に深
刻である。従来のポリシリコンTFTでは、漏洩電流は
逆ゲートバイアス電圧の大きさが増すにつれて指数関数
的に増大する。故に、1つのアレイ内のTFT同士の間
のわずかな差が、類似した逆ゲートバイアス信号に応答
して漏洩電流における大きな差を生むおそれがある。典
型的に各走査線は多くのTFTのゲートに接続されるの
で、バイアスを調整して最小の漏洩電流を得ることは困
難である。The problem that the reverse gate bias voltage changes is
It is particularly serious for polysilicon (poly-Si) TFTs. In conventional polysilicon TFTs, the leakage current increases exponentially with increasing magnitude of the reverse gate bias voltage. Therefore, small differences between the TFTs in an array can produce large differences in leakage current in response to similar reverse gate bias signals. Since each scan line is typically connected to the gates of many TFTs, it is difficult to adjust the bias to get the minimum leakage current.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、TFTを有
するアレイにおいて逆ゲートバイアス漏洩電流を制御す
るための新技術の発見に基づくものである。この新技術
は、製造が簡単である単純なマルチチャネル構造を使用
する。この新技術は、一連のチャネルにおける各チャネ
ル内領域がドーパント粒子の適切な連続分布を有するよ
うに、ドーパント粒子を注入する。驚くべきことに、こ
の技術はTFTのオン電流を大きく減少することなく、
ポリシリコンTFTにおいてさえも逆ゲートバイアス漏
洩電流に対して優れた制御を提供する。The present invention is based on the discovery of a new technique for controlling reverse gate bias leakage current in arrays having TFTs. This new technology uses a simple multi-channel structure that is easy to manufacture. This new technique implants dopant particles such that each intra-channel region in the series of channels has a suitable continuous distribution of dopant particles. Surprisingly, this technology does not significantly reduce the on-current of the TFT,
It provides excellent control over reverse gate bias leakage current even in polysilicon TFTs.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この技術は、例えばLD
D構造にしたりチャネル数をより多くするといった漏洩
電流の減少に対する他の解決法に比べて、実行が安価で
あり単純であるので有利である。LDD構造は、マスキ
ング及び均一性に関する問題につながると共にオン電流
を減少するが、本発明の技術は、オン電流を減ずること
なく均一な結果を生じる方法で単純なマスクを用いて実
行することができる。LDD構造を製造するのに必要な
正確なリソグラフィ等の不確実な処理ステップは本発明
の技術には必要ない。チャネル内領域全体をカバーし、
隣接する面とわずかにオーバーラップするマスクを用い
てチャネル内領域の過度なドーピングを防止することが
できるので、正確なアラインメントは必要ない。より多
くのチャネルを設けることは、キャパシタンスを増大す
る問題につながり、デバイスのサイズを大きくせずに実
行するのが困難であるが、本発明の技術はそれにもかか
わらず有効である。This technique is applied to, for example, an LD.
It is advantageous because it is cheaper and simpler to implement than other solutions for reducing leakage current, such as D-structures and more channels. Although LDD structures lead to masking and uniformity issues and reduce on-current, the techniques of the present invention can be implemented with simple masks in a manner that produces uniform results without reducing on-current. . The uncertain processing steps, such as the precise lithography required to fabricate the LDD structure, are not required by the technique of the present invention. Covers the entire channel area,
Accurate alignment is not required because a mask that slightly overlaps adjacent surfaces can be used to prevent excessive doping of the in-channel regions. Providing more channels leads to the problem of increased capacitance, which is difficult to implement without increasing the size of the device, but the technique of the present invention is nonetheless effective.
【0007】この技術はまた、最小の漏洩電流を得るた
めのゲートバイアスの調整を妨げる不均一性を軽減する
ので有利である。従来のポリシリコンTFTは、漏洩が
最小となるゲートバイアスを変化させるように、1つの
アレイ内で又は複数のアレイ同士間で異なる。換言すれ
ば、最適なゲートバイアスはTFT毎に、そしてアレイ
毎に異なる。しかしながら本発明の技術では、ポリシリ
コンTFTに対して最悪のケースの逆ゲートバイアス動
作条件を識別することができ、その最悪ケースの動作条
件の下での漏洩電流を、わかっている最大値未満に保持
することができれば、漏洩を最小とするゲートバイアス
はかかる不均一性により変化しない。This technique is also advantageous because it reduces non-uniformities that prevent adjustment of the gate bias to obtain minimum leakage current. Conventional polysilicon TFTs differ within an array or between multiple arrays to vary the gate bias with minimal leakage. In other words, the optimum gate bias varies from TFT to TFT and from array to array. However, the technique of the present invention is able to identify the worst case reverse gate bias operating conditions for a polysilicon TFT and keeps leakage current under that worst case operating condition below a known maximum value. If retained, the gate bias that minimizes leakage will not change due to such non-uniformities.
【0008】ドーパント粒子の濃度の異なる領域同士間
にチャネル内領域が内部境界を全く含まない場合に、内
部チャネル領域はドーパント粒子の「連続分布」を有す
る。The internal channel region has a "continuous distribution" of dopant particles when the in-channel region does not include any internal boundaries between regions having different concentrations of dopant particles.
【0009】1つのチャネル又は一連のチャネル又は1
つのTFTの「逆ゲートバイアス電圧」は、ゲートとソ
ースの間の電位差VGSであり、このVGSでは1つの
チャネル又は一連のチャネル又はTFTはオフとなる。One channel or series of channels or one
"Reverse gate bias voltage" of One of the TFT is the potential difference V GS between the gate and the source, in the V GS 1 single channel or series of channels or TFT is turned off.
【0010】逆ゲートバイアス漏洩電流における「動作
的限界」は、回路が使用される方法により設定される限
界である。The "operating limit" in reverse gate bias leakage current is the limit set by the way the circuit is used.
【0011】全ての他のパラメータが一定であると仮定
して、当該範囲において発生する最大の逆ゲートバイア
ス漏洩電流が、当該範囲において発生する最小の逆ゲー
トバイアス漏洩電流の10倍を超えない場合には、逆ゲ
ートバイアス漏洩電流は、「逆ゲートバイアス電圧の範
囲にわたって大きくは増大しない」。Assuming that all other parameters are constant, the maximum reverse gate bias leakage current that occurs in the range does not exceed 10 times the minimum reverse gate bias leakage current that occurs in the range. In fact, the reverse gate bias leakage current "does not increase significantly over the range of reverse gate bias voltage."
【0012】逆ゲートバイアス漏洩電流が、動作中に発
生する逆ゲートバイアス電圧の範囲にわたって大きくは
増大せず、逆ゲートバイアス漏洩電流における動作的限
界を全く超えないことを、1セットのチャネル内領域に
おけるドーパント濃度の分布が確実にする場合には、該
分布は「一連のチャネル又はTFTを通る逆ゲートバイ
アス漏洩電流を制御する」。It is a set of in-channel regions that the reverse gate bias leakage current does not increase significantly over the range of the reverse gate bias voltage that occurs during operation and does not exceed the operational limit on the reverse gate bias leakage current at all. The distribution "controls the reverse gate bias leakage current through the series of channels or TFTs" if it ensures the distribution of dopant concentration in.
【0013】全ての他のパラメータが一定であると仮定
して、一連のチャネル又はTFTを通るオン電流が、少
なくともチャネルリードと同じ位の導電性となるように
ドーピングされた場合に流れるオン電流の半分の大きさ
であれば、1セットのチャネル内領域におけるドーパン
ト粒子の分布は、一連のチャネル又はTFTを通る「オ
ン電流を大きくは減少しない」。Assuming that all other parameters are constant, the on-current flowing through the series of channels or TFTs will be at least as doped as the conductivity of the channel leads. At half size, the distribution of dopant particles in a set of in-channel regions "does not significantly reduce the on-current" through a series of channels or TFTs.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】図1のアレイ10は、第1走査線
20からM番目の走査線22までのM本の走査線と、第
1データライン24からN番目のデータライン26まで
のN本のデータラインとを含む。m番目の走査線30と
n番目のデータライン32に接続されるセル回路につい
て、より詳細に示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT The array 10 of FIG. 1 has M scan lines from a first scan line 20 to an Mth scan line 22 and N scan lines from a first data line 24 to an Nth data line 26. And the data line of the book. The cell circuit connected to the mth scan line 30 and the nth data line 32 will be described in more detail.
【0015】図1で示されるように、アレイ10は多数
のファンクションを実行することにより製造されること
ができる。Aと示される1つのファンクションは、m番
目の走査線30と他の走査線を形成する。Bと示される
別のファンクションは、n番目のデータライン32と他
のデータラインを形成し、これは交差点34のような交
差点において走査線と交差する。As shown in FIG. 1, array 10 can be manufactured by performing a number of functions. One function, designated A, forms the mth scan line 30 with the other scan line. Another function, labeled B, forms another data line with the nth data line 32, which intersects the scan line at an intersection, such as intersection 34.
【0016】別のファンクションはセル回路を製造する
ことである。このファンクションはコンポーネント40
を生成し、該コンポーネントはn番目のデータライン3
2から信号を受信したり信号を送信したりするためのデ
ータリードを有する。さらに、C1と示されるこのファ
ンクションの一部は、n番目のデータライン32とコン
ポーネント40のデータリードとの間に接続されたチャ
ネル部分42を形成する。Another function is to fabricate cell circuits. This function is a component 40
Generates the nth data line 3
2 has data leads for receiving signals and transmitting signals. Further, a portion of this function, designated C1, forms a channel portion 42 connected between the nth data line 32 and the data lead of component 40.
【0017】C2〜C3と示されるこのファンクション
の他の部分は、Q個のゲート領域44〜46を形成し、
ここでQは2以上である。ゲート領域44〜46の各々
は、チャネル50〜52のうちの1つにおいてチャネル
部分42を横切って延在する;示されるようにゲート領
域44はチャネル50においてチャネル部分42と交差
し、ゲート領域46はチャネル52においてチャネル部
分42と交差する。その結果、チャネル部分42はま
た、隣接する一対のチャネル同士の間に各々、(Q−
1)個のチャネル内領域を有する。The other part of this function, designated C2-C3, forms Q gate regions 44-46,
Here, Q is 2 or more. Each of gate regions 44-46 extends across channel portion 42 in one of channels 50-52; gate region 44 intersects channel portion 42 in channel 50 as shown, and gate region 46. Intersects channel portion 42 at channel 52. As a result, the channel portions 42 also each have a (Q-
1) It has an in-channel region.
【0018】C4と示されるこのファンクションのまた
別の部分は、当該セット中の各チャネル内領域がドーパ
ント粒子の連続分布を有し、異なるドーパント濃度を有
する領域同士の内部境界を全く含まないように、図1で
チャネル内領域54により示される(Q−1)個のチャ
ネル内領域をドーピングする。C4と示される部分は、
(Q−1)個のチャネル内領域においてドーパント粒子
を注入して、Q個のチャネルを流れる逆ゲートバイアス
漏洩電流を制御すると共に、Q個のチャネルを通るオン
電流を大きく減少しない、チャネル内領域におけるドー
パント粒子の分布を得る。Another part of this function, designated C4, is that each intrachannel region in the set has a continuous distribution of dopant particles and does not include any internal boundaries between regions having different dopant concentrations. , (Q-1) in-channel regions indicated by in-channel regions 54 in FIG. The part indicated as C4 is
Intra-channel region that implants dopant particles in (Q-1) intra-channel regions to control reverse gate bias leakage current through the Q channels and does not significantly reduce on-current through the Q channels. To obtain the distribution of the dopant particles at.
【0019】別のファンクションは、適切な接続点にお
いて電気接続を形成することである。D1と示されるこ
のファンクションの1つの部分は、n番目のデータライ
ン32とチャネル部分42との間の電気接続を形成す
る。D2と示されるこのファンクションの第2の部分
は、チャネル部分42とコンポーネント40のデータリ
ードとの電気接続を形成する。D3〜D4と示されるこ
のファンクションの多くの部分は1つ以上の電気接続を
形成するので、m番目の走査線30は、ゲート領域44
〜46の各々に電気接続される。かかる接続のために、
m番目の走査線30における信号は、チャネル50〜5
2の導電率を制御する。Another function is to make electrical connections at the appropriate connection points. One portion of this function, designated D1, forms an electrical connection between the nth data line 32 and the channel portion 42. The second part of this function, designated D2, forms an electrical connection between the channel portion 42 and the data leads of the component 40. Since many parts of this function, designated D3-D4, form one or more electrical connections, the mth scan line 30 is gate region 44.
To 46 are electrically connected. For such a connection,
The signals on the mth scan line 30 are the channels 50-5.
Control the conductivity of 2.
【0020】図2は、図1におけるファンクションを実
行することのできる概略的な動作のシーケンスを示す。FIG. 2 shows a general sequence of operations that can carry out the functions in FIG.
【0021】ボックス60の動作は、半導体層を堆積
し、リソグラフィによりパターン形成して、図1のチャ
ネル部分42を生成する。故にボックス60の動作は、
図1でC1と示されるファンクションを実行する。ボッ
クス60の動作はまた、データリードと、キャパシタ電
極等のコンポーネント40の他の部分とを生成すること
ができる。The act in box 60 deposits a semiconductor layer and lithographically patterns it to produce channel portion 42 of FIG. Therefore, the operation of box 60 is
1. Perform the function designated C1 in FIG. The act in box 60 can also generate data leads and other portions of component 40, such as capacitor electrodes.
【0022】ボックス62の動作は、ボックス60から
のパターン上に第1絶縁層を堆積する。次にボックス6
4の動作は、ゲート層を堆積してリソグラフィによりパ
ターン形成し、図1のゲート領域44〜46を生成す
る。従ってボックス62の動作は、図1でC2〜C3と
示されるファンクションを実行する。The act in box 62 deposits a first insulating layer on the pattern from box 60. Then box 6
Operation 4 deposits a gate layer and lithographically patterns it to produce gate regions 44-46 of FIG. Thus, the act in box 62 performs the functions labeled C2-C3 in FIG.
【0023】次にボックス66の動作は、マスクを用い
ずに低濃度のドーパントを注入する。ゲート領域44〜
46がチャネル50〜52をカバーするので、チャネル
50〜52はドーパントにさらされないが、チャネル部
分42の他の部分はチャネル内領域54を含めて低濃度
にドーピングされる。ドーパントは、結果的にチャネル
内領域におけるドーパント粒子の分布がオン電流を大き
く減ずることなくチャネル50〜52の逆ゲートバイア
ス漏洩電流を制御するように、注入される。故にボック
ス66の動作は、図1のC4と示されるファンクション
を実行する。The act in box 66 then implants a low concentration of dopant without a mask. Gate region 44-
Since 46 covers channels 50-52, channels 50-52 are not exposed to dopants, but other portions of channel portion 42 are lightly doped, including in-channel region 54. The dopant is implanted such that the resulting distribution of dopant particles in the in-channel region controls the reverse gate bias leakage current of channels 50-52 without significantly reducing the on-current. Therefore, the act in box 66 performs the function designated C4 in FIG.
【0024】次にボックス68の動作は、感光層を堆積
してリソグラフィによりパターン形成し、高濃度にドー
ピングされることを免れるべきチャネル内領域54と他
の領域とを覆うマスクを形成する。ボックス68の動作
は次に、高濃度のドーパントを注入し、チャネル部分4
2がn番目のデータライン32に電気接続するポイント
とチャネル50との間にチャネルリードを形成し、チャ
ネル52とコンポーネント40のデータリードとの間に
もチャネルリードを形成する。故にボックス68の動作
は、チャネル部分42とコンポーネント40のデータリ
ードとの間に電気接続を形成し、それは図1のD2で示
されるファンクションである。ゲート層が半導体材料で
あれば、ボックス68の動作はゲート領域44〜46を
導電性にすることもできる。The act in box 68 then deposits a photosensitive layer and lithographically patterns it to form a mask over the in-channel regions 54 and other regions that are to be avoided from being heavily doped. The act in box 68 then implants a high concentration of dopants and
2 forms a channel lead between the point at which 2 electrically connects to the nth data line 32 and the channel 50, and also forms a channel lead between the channel 52 and the data lead of the component 40. The actuation of box 68 thus forms an electrical connection between channel portion 42 and the data lead of component 40, which is a function shown at D2 in FIG. The act in box 68 can also make gate regions 44-46 conductive if the gate layer is a semiconductor material.
【0025】ボックス70の動作は、走査線層を堆積し
てリソグラフィによりパターン形成し、M個の走査線2
0〜22を生成し、それにより図1でAと示されるファ
ンクションが達成される。故にボックス70の動作は、
ゲート領域44〜46の各々とm番目の走査線30との
間に電気接続を形成する。ゲート領域44〜46が半導
体材料で形成され、m番目の走査線30が金属である場
合には、金属/半導体インタフェースを形成することに
より電気接続が形成される。故にボックス70の動作は
また、図1でD3〜D4と示されるファンクションを実
行する。The act in box 70 is to deposit a scan line layer and lithographically pattern the M scan lines 2
0 to 22, which accomplishes the function designated A in FIG. Therefore, the operation of box 70 is
An electrical connection is formed between each of the gate regions 44 to 46 and the mth scan line 30. If the gate regions 44-46 are formed of a semiconductor material and the mth scan line 30 is a metal, an electrical connection is made by forming a metal / semiconductor interface. Thus, the act in box 70 also performs the functions labeled D3-D4 in FIG.
【0026】ボックス72の動作は第2絶縁層を堆積す
る。次にボックス74の動作は、第1及び第2絶縁層に
おいてリソグラフィにより開口を形成し、チャネル部分
42がn番目のデータライン32に接続する接続点を露
呈する。次にボックス76の動作は、データライン層を
堆積してリソグラフィによりパターン形成し、N個のデ
ータライン24を生成し、それにより図1でBと示され
るファンクションを実行する。従ってボックス76の動
作は、チャネル部分42とn番目のデータライン32と
の間に電気接続を形成する;データライン層が金属であ
る場合には、ボックス74で形成された開口における金
属は金属/半導体インタフェースを形成する。故にボッ
クス76の動作はまた、図1でD1と示されるファンク
ションを実行する。The act in box 72 deposits a second insulating layer. The act in box 74 then exposes the connection point where the channel portion 42 connects to the nth data line 32 by lithographically forming openings in the first and second insulating layers. The act in box 76 then deposits a data line layer and lithographically patterns it to produce N data lines 24, thereby performing the function labeled B in FIG. Thus, the act in box 76 creates an electrical connection between the channel portion 42 and the nth data line 32; if the data line layer is metal, the metal in the opening formed in box 74 is metal / Form a semiconductor interface. Thus, the act in box 76 also performs the function designated D1 in FIG.
【0027】図3は、図1のファンクションを実行する
ために使用されることのできる別の概略的な動作シーケ
ンスを示す。図3のシーケンスは、各チャネルの下にゲ
ート領域があり、頂上にITO層のある構造を生成す
る。FIG. 3 illustrates another schematic operating sequence that can be used to perform the functions of FIG. The sequence of FIG. 3 produces a structure with a gate region under each channel and an ITO layer on top.
【0028】ボックス100の動作は、走査線層を堆積
してリソグラフィによりパターン形成し、走査線を生成
し、それにより図1でAと示されるファンクションを実
行する。ボックス100の動作はまた、ゲート層を堆積
してリソグラフィによりパターン形成し、ゲート領域4
4〜46を形成し、それにより図1でC2〜C3と示さ
れるファンクションを実行する。ゲート層は走査線層と
同じであることが可能であり、この場合にはボックス1
00の動作はまた、図1でD3〜D4と示されるファン
クションも実行する;又は、ゲート層は独立した層であ
ることが可能である。走査線が金属でありゲート層が半
導体材料である場合には、走査線上にゲート層を堆積す
ると、金属/半導体インタフェースが形成され、電気接
続が形成される。故にボックス100の動作はまた、図
1でD3〜D4と示されたファンクションの少なくとも
一部を実行する。The act in box 100 deposits a scan line layer and lithographically patterns it to generate scan lines, thereby performing the function designated A in FIG. The act in box 100 also deposits a gate layer and lithographically patterns the gate region 4
4 to 46, thereby performing the functions designated C2 to C3 in FIG. The gate layer can be the same as the scan line layer, in this case Box 1
00 also performs the functions labeled D3-D4 in FIG. 1; or the gate layer can be a separate layer. If the scan line is a metal and the gate layer is a semiconductor material, depositing the gate layer on the scan line forms a metal / semiconductor interface and makes an electrical connection. Thus, the act in box 100 also performs at least some of the functions labeled D3-D4 in FIG.
【0029】ボックス102の動作は、ボックス100
からのパターン上に第1絶縁層を堆積する。次にボック
ス104の動作は半導体層を堆積する。ボックス106
の動作は、ボックス104からの半導体層の上に第2絶
縁層を堆積する。The operation of box 102 is similar to that of box 100.
Depositing a first insulating layer on the pattern from The act in box 104 then deposits a semiconductor layer. Box 106
Operation deposits a second insulating layer on the semiconductor layer from box 104.
【0030】次にボックス110の動作は、セルフアラ
インメントされるバックサイド露光を実行して、その後
エッチングを行って第2絶縁層をリソグラフィによりパ
ターン形成すると、半導体層において各チャネル50〜
52上にアイランドが含まれることになる。ボックス1
12の動作はマスクを用いずに低濃度のドーパントを注
入するが、ボックス110からのアイランドにより各チ
ャネル50〜52の各々はドーパントにさらされない。
チャネル内領域54をその後形成するチャネル部分42
を含めて半導体層の他の部分は低濃度にドーピングさ
れ、その結果ボックス112の動作は図1でC1及びC
4と示されるファンクションを実行し始める。図2のボ
ックス66と同じように、ドーパントは、チャネル内領
域におけるドーパント粒子の連続分布がオン電流を大き
く減ずることなくチャネル50〜52における逆ゲート
バイアス漏洩電流を制御するように、注入される。Next, the operation of box 110 is such that self-aligned backside exposure is performed, and then etching is performed to pattern the second insulating layer by lithography.
Island will be included on 52. Box 1
The operation of 12 implants a low concentration of dopant without a mask, but the islands from box 110 do not expose each of the channels 50-52 to the dopant.
Channel portion 42 that subsequently forms an in-channel region 54
Other parts of the semiconductor layer, including, are lightly doped, so that the operation of box 112 is shown in FIG.
Start executing the function labeled 4. Similar to box 66 in FIG. 2, the dopants are implanted such that the continuous distribution of dopant particles in the in-channel region controls the reverse gate bias leakage current in channels 50-52 without significantly reducing the on-current.
【0031】次にボックス114の動作は、感光層を堆
積してリトグラフィによりパターン形成し、チャネル内
領域54と高濃度にドーピングされることを免れるべき
他の領域とを覆うマスクを形成する。ボックス114の
動作は次に、高濃度ドーパントを注入する。チャネル部
分42とコンポーネント40のデータリードがその後形
成されると、それらは高濃度ドーパントのために電気接
続され、その結果ボックス114の動作は図1でD2と
示されるファンクションを実行し始め、C1と示される
ファンクションを実行し続ける。ボックス114の動作
は次に、マスクを取り外し、またチャネルを活性化した
り不活性化したりするためにアニールすることもでき
る。The act in box 114 then deposits a photosensitive layer and lithographically patterns it to form a mask that covers the in-channel regions 54 and other regions that should not be heavily doped. The act in box 114 then implants a high concentration dopant. When the data leads of channel portion 42 and component 40 are subsequently formed, they are electrically connected due to the high concentration of dopants, so that the operation of box 114 begins to perform the function labeled D2 in FIG. Continue executing the indicated function. The act in box 114 may then remove the mask and also anneal to activate and deactivate the channel.
【0032】次にボックス116の動作は半導体層をリ
ソグラフィによりパターン形成し、図1のチャネル部分
42を生成し、それにより図1でC1、C4、及びD2
と示されるファンクションを完了する。ボックス116
の動作はまた、図2のボックス60と同じように、デー
タリードとキャパシタ電極等のコンポーネント40の他
の部分とを生成することができる。The act in box 116 then lithographically patterns the semiconductor layer to produce channel portion 42 of FIG. 1, thereby causing C1, C4, and D2 in FIG.
Complete the function indicated by. Box 116
2 can also generate data leads and other portions of component 40, such as capacitor electrodes, similar to box 60 of FIG.
【0033】次にボックス120の動作は、第3絶縁層
を堆積してリソグラフィによりパヤーン形成し、その結
果それは接続点において半導体層への開口を有すること
になる。次いでボックス122の動作はデータライン層
を堆積してリソグラフィによりパターン形成し、データ
ラインを生成し、それにより図1でBと示されるファン
クションを実行する。故にボックス122の動作は、チ
ャネル部分42とn番目のデータライン32との間に電
気接続を形成し、それはなぜならボックス120で形成
された開口における金属が金属/半導体インタフェース
を形成するからである;従って、ボックス122の動作
は図1でD1と示されるファンクションを実行する。The act in box 120 then deposits a third insulating layer and lithographically patterns it so that it has an opening to the semiconductor layer at the connection point. The act in box 122 then deposits a data line layer and lithographically patterns it to produce data lines, thereby performing the function designated B in FIG. Therefore, the operation of box 122 forms an electrical connection between channel portion 42 and the nth data line 32 because the metal in the opening formed in box 120 forms the metal / semiconductor interface; Thus, the act in box 122 performs the function designated D1 in FIG.
【0034】図4のグラフは、チャネル部分42を通る
オン電流IONと逆ゲートバイアス漏洩電流I
OFFが、チャネル内領域におけるドーパント濃度ρの
関数としてアレイ回路10の動作中に如何に変化するか
を示したものである。ION及びIOFFの大きさはロ
グ座標軸に対してプロットされ、駆動電流範囲の電流に
対しては上方の範囲を含み、漏洩電流範囲の電流に対し
ては下方の範囲を含む。The graph of FIG. 4 shows that the ON current I ON through the channel portion 42 and the reverse gate bias leakage current I
FIG. 4 shows how OFF changes during the operation of array circuit 10 as a function of dopant concentration ρ in the in-channel region. The magnitudes of I ON and I OFF are plotted against the log coordinate axis and include the upper range for currents in the drive current range and the lower range for currents in the leakage current range.
【0035】ポリシリコンTFTの場合、例えば、有用
な駆動電流範囲はマイクロアンペアからミリアンペアの
範囲にあり得るが、有用な漏洩電流範囲はサブ−ピコア
ンぺアからナノアンペアの範囲にあり得るので、正確な
範囲はW/L比と他のパラメータに依存する。一般に、
駆動電流範囲及び漏洩電流範囲は、適切な信号対ノイズ
比に対して5以上のオーダーだけ分離されるべきであ
る。For polysilicon TFTs, for example, the useful drive current range may be in the microampere to milliampere range, while the useful leakage current range may be in the sub-picoampere to nanoampere range. The range depends on the W / L ratio and other parameters. In general,
The drive current range and leakage current range should be separated by more than 5 orders of magnitude for a proper signal to noise ratio.
【0036】示されるように、IONはρが0から増大
するにつれて急激に増大し、すぐに上方範囲に到達し、
ついにρ=ρS/Dの時にIMAXの値に達し、このρ
=ρS/Dという濃度では、チャネル内領域の導電率
は、n番目のデータライン32とコンポーネント40の
データリードに接続するチャネルリードの導電率と同じ
大きさであり、この導電率は時にソース/ドレインリー
ドとも称される。大抵のアプリケーションの場合、I
ONの値が(0.5)IMAXより大きければ満足のい
くものであり、故にION=(0.5)IMAXである
ドーパント濃度ρLOWはIONを大きく減ずるとは思
われない。As shown, I ON increases sharply as ρ increases from 0, and soon reaches the upper range,
Finally, when ρ = ρ S / D , the value of I MAX is reached, and
= Ρ S / D, the conductivity of the in-channel region is as great as the conductivity of the channel lead connecting to the nth data line 32 and the data lead of the component 40, which is sometimes the source. Also referred to as / drain lead. For most applications, I
It is satisfactory if the value of ON is greater than (0.5) I MAX , and therefore the dopant concentration ρ LOW with I ON = (0.5) I MAX does not appear to significantly reduce I ON .
【0037】IOFFも0から増大するが、下方の漏洩
電流範囲内にあり続ける。しかしながら所与の駆動技術
を用いて満足できるオペレーションを得るためには、I
OFFは、その駆動技術に対する最悪ケースの駆動コン
ディション(WDC)の下で発生し得る、差し支えない
程度の最大の漏洩電流であるIOFF(WDC)を超え
てはならない。I OFF also increases from 0, but remains in the lower leakage current range. However, to obtain satisfactory operation with a given drive technique, I
OFF must not exceed IOFF (WDC) , which is the maximum leakage current that can occur under worst case drive conditions (WDC) for that drive technology.
【0038】典型的に、コンポーネント40は少なくと
も最小蓄積期間の間に2つ以上の異なる電圧帯域のうち
の1つの帯域内の帯電レベルを蓄積する容量素子を含
む。Component 40 typically includes a capacitive element that stores a charge level within one of two or more different voltage bands for at least a minimum storage period.
【0039】所与の駆動技術のWDCは、関連する全て
のファクタの組合わさった影響により、容量素子が最小
蓄積期間中に所定の帯電レベルを保持することが最も困
難となる条件である。逆ゲートバイアス漏洩電流がI
OFF(WDC)を超えると、容量素子はWDCが発生
した時に最小蓄積期間中に帯電レベルをその帯域内に保
持することができず、それが情報の欠如に帰結する。The WDC of a given drive technology is the condition under which the capacitive element is most difficult to maintain a given charge level during the minimum storage period, due to the combined effect of all relevant factors. Reverse gate bias leakage current is I
Beyond OFF (WDC) , the capacitive element is unable to hold the charge level within its band during the minimum storage period when WDC occurs, which results in a lack of information.
【0040】図4は、IOFF=IOFF(WDC)で
あるρHIGH未満のドーパント濃度においてIOFF
がどのようにIOFF(WDC)未満にあるかを示して
いる。従って、ρLOW<ρ<ρHIGHに対しては、
IOFFはIOFF(WDC)未満であるので制御され
るが、IONは(0.5)IMAXより大きいため、I
MAXから大きくは減少されない。FIG. 4 shows that I OFF = I OFF (WDC) , I OFF at a dopant concentration below ρ HIGH.
Is below I OFF (WDC) . Therefore, for ρ LOW <ρ <ρ HIGH ,
I OFF is controlled because it is less than I OFF (WDC) , but I ON is greater than (0.5) I MAX , so I OFF
Not significantly reduced from MAX .
【0041】図5は、チャネル内領域におけるドーパン
ト粒子の分布が漏洩電流を制御する場合にIOFFがゲ
ート−ソース電圧VGSの関数としていかに変化するか
を示す。図5で示されるIOFFの値は、WDCのドレ
イン−ソース電圧VDS(WDC)で生じる。縦軸の左
側の破線は、漏洩電流が制御されないと、VGSがより
大きい負の値へと上昇するにつれてIOFFがI
OFF(WDC)より大きい電流へと指数関数的に上昇
することを示している。これは例えば、チャネル部分4
2における全てのチャネル内領域が図4で示されるρ
S/Dレベルに均一にドーピングされた場合に生じる。FIG. 5 shows how I OFF varies as a function of gate-source voltage V GS when the distribution of dopant particles in the in-channel region controls leakage current. The value of I OFF shown in FIG. 5 occurs at the drain-source voltage V DS (WDC) of WDC . The dashed line on the left side of the vertical axis shows that I OFF is I as V GS increases to a larger negative value if leakage current is not controlled.
It shows that the current exponentially rises to a current larger than OFF (WDC) . This is, for example, the channel part 4
2. All in-channel regions in 2 are shown in FIG.
It occurs when the S / D level is uniformly doped.
【0042】しかしながら、チャネル内領域におけるド
ーパント粒子の分布は逆ゲートバイアス漏洩電流を制御
することができる。図5は、IOFFがその最小レベル
IOFFMINを有するVGS(A)からWDCゲート
−ソース電圧であるVGS( B)までの逆バイアスゲー
ト電圧の範囲を示す。VGS(A)からVGS(B)ま
での範囲にわたって、IOFFは、その最小レベルの1
0倍の10(IOFFMIN)より上には増大しない。
IOFFがAからBまでのラインの上の陰影領域内にあ
る限り、逆ゲートバイアス漏洩電流は制御されて所定の
大きさの範囲内にある。ポイントAとBの間のライン
は、IOFFがその範囲全体にわたってIOFFMIN
にあり略一定であることが可能だということを示してい
る。However, the distribution of the dopant particles in the in-channel region can control the reverse gate bias leakage current. FIG. 5 shows the range of reverse bias gate voltage from V GS (A) where I OFF has its minimum level I OFFMIN to V GS ( B) which is the WDC gate-source voltage. Over the range from V GS (A) to V GS (B) , I OFF is at its minimum level of 1
It does not increase above 0 times 10 (I OFFMIN ).
As long as I OFF is in the shaded area above the A to B line, the reverse gate bias leakage current is controlled and within a predetermined magnitude. Line between points A and B, I OFFMIN throughout its range I OFF
It shows that it is possible to be almost constant.
【0043】図6は、チャネル内領域におけるドーパン
ト粒子の分布が逆ゲートバイアス漏洩電流を制御すると
思われるメカニズムを示す。図6のグラフでは、横軸は
部分130のソースからドレインまでのx方向における
位置を測定し、この部分130は高濃度にドーピングさ
れたチャネルリード領域を含むように示される半導体層
の部分である。縦軸は、ソース電圧VSSからドレイン
電圧VDDまで変化する電圧を測定する。FIG. 6 shows the mechanism by which the distribution of dopant particles in the in-channel region appears to control the reverse gate bias leakage current. In the graph of FIG. 6, the horizontal axis measures the position in the x direction from the source to the drain of the portion 130, which portion 130 is the portion of the semiconductor layer shown to include the heavily doped channel lead region. . The vertical axis measures the voltage varying from the source voltage V SS to the drain voltage V DD .
【0044】部分130は2つのドーピングされていな
いチャネルであるチャネル132及びチャネル134を
含み、それらは各々、”intrinsic(真性)”
に関して”i”とマークされている。チャネルリード1
36は、ソース電圧VSSに接続されており、高濃度の
ドーパント粒子を有することを示すようにρ+とマーク
されている。チャネルリード138も同様にドレイン電
圧VDDに接続されており、高いドーパント濃度を示す
ようにρ+とマークされている。一方チャネル内領域1
40は、低い濃度のドーパント粒子を有することを示す
ようにρ−とマークされ、ここで0<ρ−<ρ+であ
る。Portion 130 includes two undoped channels, channel 132 and channel 134, each of which is "intrinsic".
Is marked as "i". Channel lead 1
36 is connected to the source voltage V SS and is marked ρ + to indicate having a high concentration of dopant particles. Channel lead 138 is also connected to drain voltage V DD and is marked ρ + to indicate a high dopant concentration. On the other hand, the channel inner area 1
40 is marked ρ − to indicate that it has a low concentration of dopant particles, where 0 <ρ − <ρ + .
【0045】部分130は、ホールのトンネリングが抑
制されるために電圧差が維持される2つの接合空乏領域
を有し、ソース−ドレイン電流IDSはその2つの少な
い方の導電率により決定される:空乏領域142は、チ
ャネルリード138とチャネル134の接合部に生じ
る。空乏領域144はチャネル内領域140とチャネル
132との接合部において生じる。それらは連なってい
るので、空乏領域142及び144を通る電流は、他の
漏洩メカニズムが制御されると仮定すれば略等しいはず
である。しかし空乏領域142と144の間の電圧の配
分は、ゲート−ソース電圧VGSの異なる値で変化す
る。The portion 130 has two junction depletion regions in which the voltage difference is maintained because the tunneling of holes is suppressed, and the source-drain current I DS is determined by the conductivity of the two smaller ones. : Depletion region 142 occurs at the junction of channel lead 138 and channel 134. Depletion region 144 occurs at the junction between in-channel region 140 and channel 132. Since they are in series, the current through the depletion regions 142 and 144 should be approximately equal, assuming other leakage mechanisms are controlled. However, the distribution of voltage between the depletion regions 142 and 144 varies with different values of the gate-source voltage VGS .
【0046】図5で示されるように、ゲート−ソース電
圧がVGS(A)以上である場合には、チャネル132
の導電性が高いので、空乏領域144にわたる電圧降下
は、電流が流れるのを可能にするのにちょうどよい大き
さである。典型的なポリシリコンTFTの実行の場合、
これはVGS>−2Vである場合に生じ、それについて
はスターム,J.C.(Sturm,J.C.)、ウ
ー,I.W.(Wu,I.W)、及びハック,M(Ha
ck,M)の「直列薄膜トランジスタの漏洩電流モデリ
ング(Leakage Current Modeli
ng of Series−Connected Th
in Film Transistors)」(IEE
E Transactions on Electro
n Devices,Vol.42,No.8,Aug
ust 1995,p1561〜1563)で述べられ
ている。この状態では、空乏領域142ではホールのト
ンネリングが制限されるために、空乏領域142は空乏
領域144より導電性が小さく、実際のソース−ドレイ
ン電流が制限される。故に、この状態におけるオン電流
及び漏洩電流は、空乏領域142にわたる電圧降下によ
り決定され、この電圧降下はVGSの高い正の値に対し
ては非常に高くなるが、2つの空乏領域142及び14
4が、それらの導電率が等しくなるような電圧降下を有
するVGS(A)においてはその最小値に達するであろ
う。As shown in FIG. 5, when the gate-source voltage is V GS (A) or more, the channel 132 is used.
Due to its high conductivity, the voltage drop across the depletion region 144 is just large enough to allow current to flow. For a typical polysilicon TFT implementation,
This occurs when V GS > -2V, for which Sturm, J. et al. C. (Sturm, JC), Wu, I. W. (Wu, I.W), and Hack, M (Ha
ck, M) "Leakage Current Modeling of Series Thin Film Transistors.
ng of Series-Connected Th
in Film Transistors "(IEE
E Transactions on Electro
n Devices, Vol. 42, No. 8, Aug
ust 1995, pp1561-1563). In this state, since the tunneling of holes is limited in the depletion region 142, the depletion region 142 is less conductive than the depletion region 144, and the actual source-drain current is limited. Therefore, the on and leakage currents in this state are determined by the voltage drop across the depletion region 142, which is very high for high positive values of V GS , but the two depletion regions 142 and 14 are depleted.
4 will reach its minimum at V GS (A) with a voltage drop such that their conductivities are equal.
【0047】図5のVGS(B)により表されるWDC
ゲート−ソース電圧は、VGS(A)よりもかなり負で
ある。ドレイン電圧VDD及びソース電圧VSSが一定
に保たれると仮定すれば、チャネル132及び134は
VGS(B)に対して、そしてVGS<VGS(A)の
他の値に対して漏洩電流のみを通す。この状態では、チ
ャネル132のドレインエンドは空乏領域142よりも
導電性が小さくなる。ホールトンネリングが空乏領域1
42で増大するにつれて、空乏領域142にわたる電圧
降下は減少し、故に空乏領域144にわたる電圧降下が
増大する。VGSの負の値が十分に大きいと、空乏領域
144わたって大きな電圧降下が生じ、漏洩電流の主な
原因となる高い電界効果が発生する。WDC represented by V GS (B) in FIG.
The gate-source voltage is significantly more negative than V GS (A) . Assuming drain voltage V DD and source voltage V SS are held constant, channels 132 and 134 are for V GS (B) and for other values of V GS <V GS (A) . Passes only leakage current. In this state, the drain end of the channel 132 becomes less conductive than the depletion region 142. Hole tunneling is the depletion region 1
As it increases at 42, the voltage drop across depletion region 142 decreases and therefore the voltage drop across depletion region 144 increases. If the negative value of V GS is sufficiently large, a large voltage drop will occur across the depletion region 144 and a high field effect, which is a major cause of leakage current, will occur.
【0048】チャネル内領域140がρ+のような高い
ドーパント濃度を有する場合には、部分130を通るド
レイン−ソース電流IDSの大きさは、単一チャネルT
FTの場合と同一の逆ゲートバイアス領域におけるスロ
ープを有する。さらに、図5の制御されないIOFFの
破線により示されるように、構造のチャネル数を次第に
多くしても単一ゲートデバイスと同じ逆ゲートバイアス
漏洩電流スロープを有するが、それはなぜなら、最も高
いチャネル電界のポイントが常に、ソースに最も近いチ
ャネルのドレインサイドに移動するからであり、そし
て、得られる空乏領域における接合が他の接合部の全て
と同じドーパント濃度差を有するからである。If the in-channel region 140 has a high dopant concentration, such as ρ + , then the magnitude of the drain-source current I DS through the portion 130 will be a single channel T.
It has the same slope in the reverse gate bias region as in the case of FT. Furthermore, as shown by the uncontrolled I OFF dashed line in FIG. 5, increasing the number of channels in the structure has the same reverse gate bias leakage current slope as a single gate device, because it has the highest channel field. Point always moves to the drain side of the channel closest to the source, and the resulting junction in the depletion region has the same dopant concentration difference as all other junctions.
【0049】しかしチャネル内領域140がρHIGH
より小さいドーパント濃度ρ−を有する場合には、図4
で示されるようにIDSはIOFF(WDC)未満にあ
り、ρ−の適切な値では、図5で示されるようにIDS
は逆ゲートバイアス電圧の範囲にわたって制御される。
チャネル132とチャネル内領域140との間の接合部
にわたるドーパント濃度の比較的小さい差は、図4の空
乏領域142と144の相対的な大きさにより示される
ように、空乏領域142にわたって広まるよりも長い距
離にわたって、空乏領域144における電圧降下を広げ
る。従って、空乏領域144における電界も広げられ、
空乏領域144におけるホールトンネリングが制限さ
れ、それによりVGSに対する逆ゲートバイアス漏洩電
流の主な要素である実際のソース−ドレイン電流が制限
される。例えば、空乏領域142が0.2μmの長さで
あり、空乏領域144が1μmの長さであるとすると、
例えばピーク電界は1/5減少され、ピーク電界の関数
として指数関数的に変化するホールトンネリングは非常
に大きく減少される。However, the in-channel region 140 is ρ HIGH.
4 with a smaller dopant concentration ρ − .
I DS is less than I OFF (WDC) as shown by, and for appropriate values of ρ − , I DS as shown in FIG.
Is controlled over a range of reverse gate bias voltages.
The relatively small difference in dopant concentration across the junction between the channel 132 and the in-channel region 140 is more than spread over the depletion region 142, as shown by the relative size of the depletion regions 142 and 144 in FIG. It widens the voltage drop in the depletion region 144 over a long distance. Therefore, the electric field in the depletion region 144 is also widened,
Hole tunneling in depletion region 144 is limited, which limits the actual source-drain current, which is a major factor in reverse gate bias leakage current for V GS . For example, assuming that the depletion region 142 is 0.2 μm long and the depletion region 144 is 1 μm long,
For example, the peak electric field is reduced by a factor of 5, and hole tunneling, which varies exponentially as a function of the peak electric field, is greatly reduced.
【0050】図7のアレイ150は、第1走査線160
からM番目の走査線162のM個の走査線と、第1デー
タライン166からN番目のデータライン168のN個
のデータラインとを含む。m番目の走査線170とn番
目のデータライン172に接続されるセル回路が詳細に
示されている。The array 150 of FIG. 7 has a first scan line 160.
To M-th scan line 162, and N data lines from the first data line 166 to the N-th data line 168. The cell circuit connected to the mth scan line 170 and the nth data line 172 is shown in detail.
【0051】図7で示されるように、ポリシリコン部分
180と、高濃度にドーピングされたポリシリコンライ
ンであることの可能な導電ライン182は、ライン18
2がチャネル184及び186においてポリシリコン部
分180と交差する交差L字形状を形成する。ライン1
82はm番目の走査線170に電気接続された端部18
8を有し、それはゲート信号を提供する。従ってチャネ
ル184及び186にわたって延在するライン182の
領域は、ゲート領域として作用する。As shown in FIG. 7, the polysilicon portion 180 and the conductive line 182, which can be a heavily doped polysilicon line, are line 18
2 form an intersecting L-shape that intersects polysilicon portion 180 in channels 184 and 186. Line 1
82 is an end portion 18 electrically connected to the m-th scanning line 170.
8 which provides the gating signal. Thus, the region of line 182 extending across channels 184 and 186 acts as a gate region.
【0052】ポリシリコン部分180は、貫通金属接続
を含むことのできるデータライン接続点190とコンポ
ーネント192のデータリードとの間で接続される。示
される実施の形態では、ライン182は導電性であり、
m番目の走査線170におけるゲート信号は接続点19
0とコンポーネント192のデータリードとの間の部分
180の導電率を制御する。m番目の走査線170にお
ける電圧が高いと、チャネル184及び186は両方と
も導電率が高くなるが、m番目の走査線170における
電圧が低いと、チャネル184及び186は漏洩電流を
通すだけである。Polysilicon portion 180 is connected between data line connection points 190, which may include through metal connections, and data leads of component 192. In the embodiment shown, line 182 is electrically conductive,
The gate signal on the m-th scanning line 170 is the connection point 19
Controls the conductivity of the portion 180 between the 0 and the data lead of the component 192. When the voltage at the mth scan line 170 is high, the channels 184 and 186 are both highly conductive, but when the voltage at the mth scan line 170 is low, the channels 184 and 186 only conduct leakage current. .
【0053】ポリシリコン部分180はまた、チャネル
184と186との間にチャネル内領域194を含む。
以下により詳細に記載するように、チャネル領域194
におけるドーパント粒子の分布は、逆ゲートバイアス漏
洩電流を制御するが、オン電流を大きくは減少しない。Polysilicon portion 180 also includes an in-channel region 194 between channels 184 and 186.
The channel region 194, as described in more detail below.
The distribution of the dopant particles in controls the reverse gate bias leakage current but does not significantly reduce the on-current.
【0054】図8は、破線で示されたm番目の走査線2
00と、(m+1)番目の走査線202と、n番目のデ
ータライン204と、(n+1)番目のデータライン2
06とを有するアレイ150の一部を示す。図8はま
た、m番目の走査線200とn番目のデータライン20
4に接続されるセルに対するセル回路の部分を示す。FIG. 8 shows the m-th scanning line 2 indicated by a broken line.
00, the (m + 1) th scanning line 202, the nth data line 204, and the (n + 1) th data line 2
06 and a portion of array 150 with. FIG. 8 also shows the mth scan line 200 and the nth data line 20.
4 shows the part of the cell circuit for the cell connected to 4.
【0055】セルの回路は第1ポリシリコンパターン2
10を含み、このパターン210は、第1接続点212
から第2接続点214まで延在する部分を有し、第2接
続点214からキャパシタ電極216まで延在するライ
ンを有する。The circuit of the cell is the first polysilicon pattern 2
10, the pattern 210 includes a first connection point 212.
To a second connection point 214, and a line extending from the second connection point 214 to the capacitor electrode 216.
【0056】セルの回路はまた、チャネル222及び2
24において第1ポリシリコンパターン210と交差す
るラインを有する第2ポリシリコンパターン220を含
む。第2ポリシリコンパターン220は端部226から
延在し、端部226でパターン220はm番目の走査線
200に電気接続される。The cell circuitry also includes channels 222 and 2
At 24, a second polysilicon pattern 220 having a line that intersects the first polysilicon pattern 210 is included. The second polysilicon pattern 220 extends from the end 226, and the pattern 220 is electrically connected to the mth scan line 200 at the end 226.
【0057】図8はまた、高濃度ドーピング中にマスク
される領域である低濃度ドーピング領域230を示す。
その結果、チャネル222と224の間に延在するポリ
シリコンパターン210の部分は、低濃度にドーピング
されたままであることが可能である。第2ポリシリコン
パターン220はまた、高濃度ドーピング中にシールド
として作用するので、チャネル222及び224はドー
ピングされないままであることができる。製造を容易に
するために、低濃度ドーピング領域230上のマスク
は、図8で示されるように第2ポリシリコンパターン2
20と僅かにオーバーラップすることができる。FIG. 8 also shows a lightly doped region 230, which is the region masked during heavy doping.
As a result, the portion of the polysilicon pattern 210 extending between the channels 222 and 224 can remain lightly doped. The second polysilicon pattern 220 also acts as a shield during heavy doping so that the channels 222 and 224 can remain undoped. For ease of fabrication, the mask on the lightly doped region 230 is patterned with the second polysilicon pattern 2 as shown in FIG.
It can overlap slightly with 20.
【0058】図9は、石英又はガラスであることの可能
な基板(基体)240を示す断面図であり、その表面2
42に回路244が形成される。回路244は表面24
2上に絶縁層250を含み、その上には、図8で示され
る第1ポリシリコンパターン210の部分であるポリシ
リコン部分252が、m番目の走査線200とn番目の
データライン204それぞれ接続されるセル回路に対し
て形成される。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a substrate (base) 240 which can be quartz or glass, and its surface 2
A circuit 244 is formed at 42. Circuit 244 is surface 24
2 includes an insulating layer 250 on which a polysilicon portion 252 which is a portion of the first polysilicon pattern 210 shown in FIG. 8 is connected to the m-th scanning line 200 and the n-th data line 204, respectively. Is formed for the cell circuit to be formed.
【0059】回路244はまた、図8で示されるポリシ
リコン部分252と第2ポリシリコンパターン220の
間の絶縁層256を含む。第2ポリシリコンパターン2
20はまた、高濃度にnドーピングされたポリシリコン
を含み、m番目の走査線200に電気接続される。The circuit 244 also includes an insulating layer 256 between the polysilicon portion 252 and the second polysilicon pattern 220 shown in FIG. Second polysilicon pattern 2
20 also includes heavily n-doped polysilicon and is electrically connected to the mth scan line 200.
【0060】回路244は次いで、第2ポリシリコンパ
ターン220をn番目のデータライン204から分離す
る絶縁層260を含む。n番目のデータライン204上
には、ポリイミドの不活性層262がある。The circuit 244 then includes an insulating layer 260 that separates the second polysilicon pattern 220 from the nth data line 204. On the nth data line 204 is a polyimide passivation layer 262.
【0061】図9では、ポリシリコン部分252は、チ
ャネルリード領域272、チャネル224、及びチャネ
ル内領域274を含む。チャネルリード領域272は、
n+で示されるように高濃度にnドーピングされたポリ
シリコンを含む。チャネル224は第2ポリシリコンパ
ターン220の下にあるので、「i」と示されるように
ドーピングされない真性ポリシリコンである。チャネル
内領域274は、n−で示されるように低濃度にnドー
ピングされたポリシリコンを含む。第2ポリシリコンパ
ターン220はm番目の走査線200からチャネル領域
270へと信号を提供し、該信号はチャネル224の導
電率を制御する。In FIG. 9, polysilicon portion 252 includes channel lead region 272, channel 224, and in-channel region 274. The channel lead region 272 is
It comprises heavily n-doped polysilicon as indicated by n + . The channel 224 is underneath the second polysilicon pattern 220 and is therefore undoped intrinsic polysilicon as indicated by "i". In-channel region 274 comprises lightly n-doped polysilicon as indicated by n − . The second polysilicon pattern 220 provides a signal from the mth scan line 200 to the channel region 270, and the signal controls the conductivity of the channel 224.
【0062】図10は、図9をラインb−bで切断した
別の断面図であり、故に上述したものと同じ層を有して
いる。さらに、ダークマトリックスライン280及び2
82はn番目データライン204のエッジの上の不活性
層262上に形成され、インジウム酸化錫(ITO)ピ
クセル電極290及び292は、ダークマトリックスラ
イン280及び282と僅かにオーバーラップする。FIG. 10 is another cross-sectional view of FIG. 9 taken along line bb and therefore has the same layers as described above. In addition, dark matrix lines 280 and 2
82 is formed on the passivation layer 262 over the edge of the nth data line 204, and the indium tin oxide (ITO) pixel electrodes 290 and 292 slightly overlap the dark matrix lines 280 and 282.
【0063】図10では、ポリシリコン部分252は、
チャネルリード領域276、チャネル222、及びチャ
ネル内領域274を含む。チャネルリード領域276
は、n+と示されるように高濃度にnドーピングされた
ポリシリコンを含む。チャネル222は第2ポリシリコ
ンパターン220の下にあるので、iで示されるように
ドーピングされない真性ポリシリコンである。チャネル
内領域274は図9で示したものと同じである。第2ポ
リシリコンパターン220はまた、m番目の走査線20
0からチャネル領域278に信号を提供し、この信号は
チャネル222の導電率を制御する。In FIG. 10, the polysilicon portion 252 is
It includes a channel lead region 276, a channel 222, and an in-channel region 274. Channel lead area 276
Includes heavily n-doped polysilicon as indicated by n + . Channel 222 underlies second polysilicon pattern 220 and is therefore undoped intrinsic polysilicon as indicated by i. The in-channel region 274 is the same as that shown in FIG. The second polysilicon pattern 220 also includes the m-th scan line 20.
A signal is provided from 0 to the channel region 278 which controls the conductivity of the channel 222.
【0064】ボックス330の動作は、石英又はガラス
の基板の表面を製造することにより開始する。ボックス
330の動作は、任意の必要な洗浄を含むことができ
る。The operation of box 330 begins by manufacturing the surface of a quartz or glass substrate. The act in box 330 may include any necessary cleaning.
【0065】次にボックス332の動作は、低温の酸化
物(LTO)の第1層を堆積し、これはプラズマ化学蒸
着により堆積されるSiO2であることが可能である。
第1LTO層は0.7μmの厚さで堆積され、次にアニ
ールされることができる。The act in box 332 then deposits a first layer of low temperature oxide (LTO), which can be SiO 2 deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition.
The first LTO layer can be deposited to a thickness of 0.7 μm and then annealed.
【0066】ボックス334の動作は、a−Siの層を
0.1μmの厚さで堆積し、シリコン自己イオン注入を
行って性能を高める。ボックス334の動作はまた、6
00℃にて結晶化及びアニーリングを行う。その結果、
a−Siがポリシリコンになる。ボックス334の動作
はリソグラフィを行って、第1ポリシリコンパターン2
10を形成するポリシリコンの部分をカバーするマスク
材料のパターンを生成する。次いでボックス334の動
作はマスク材料のパターンによりカバーされていない領
域を取り除くようにエッチングし、第1ポリシリコンパ
ターン210を残す。The act in box 334 deposits a layer of a-Si to a thickness of 0.1 μm and performs silicon self-ion implantation to enhance performance. The act in box 334 is also 6
Crystallize and anneal at 00 ° C. as a result,
a-Si becomes polysilicon. The act in box 334 is to lithographically perform the first polysilicon pattern 2
A pattern of mask material is created that covers the portion of polysilicon forming 10. The act in box 334 then etches to remove areas not covered by the pattern of mask material, leaving the first polysilicon pattern 210.
【0067】ボックス336の動作は、LTOの第2層
を0.085μmの厚さで堆積する。ボックス336の
動作はまた、950℃で150気圧下で酸化を行い、該
第2LTO層をアニールする。The act in box 336 deposits a second layer of LTO to a thickness of 0.085 μm. The act in box 336 also performs oxidation at 950 ° C. under 150 atmospheres to anneal the second LTO layer.
【0068】ボックス340の動作は、ポリシリコンの
層を0.35μmの厚さで堆積する。ボックス340の
動作はリソグラフィを実行して、第2ポリシリコンパタ
ーン220、又は2つ以上のチャネルにおいて第1ポリ
シリコンパターン210と交差する別の同様のパターン
を形成するポリシリコン部分をカバーするマスク材料パ
ターンを生成する。次いでボックス340の動作はエッ
チングを行って、マスク材料のパターンによりカバーさ
れていない領域を取り除き、第2ポリシリコンパターン
220を残す。次に、動作The act in box 340 deposits a layer of polysilicon to a thickness of 0.35 μm. The act in box 340 performs lithography to perform masking material to cover the polysilicon portions that form the second polysilicon pattern 220, or another similar pattern that intersects the first polysilicon pattern 210 in two or more channels. Generate a pattern. The act in box 340 then performs an etch to remove areas not covered by the pattern of mask material, leaving the second polysilicon pattern 220. Then work
【0069】ボックス342の動作は、マスクを用いず
に低濃度のnタイプのドーパントを注入する。その結
果、第2ポリシリコンパターン220によりカバーされ
ていない第1ポリシリコンパターン210の全ての露呈
した部分が、ドーパント濃度が全ての位置において略等
しくなるように低濃度にnドーピングされることにな
る。LDD技術と比較すると、ボックス342の動作は
マスクを必要としないが、それはなぜなら、第2ポリシ
リコンライン220がチャネル222及び224をカバ
ーするため、低濃度にnドーピングされたチャネル内領
域274がチャネル222及び224とセルフアライン
メントされるからである。従って、チャネル内領域27
4は、異なるドーパント濃度の領域同士間に内部境界の
ない、ドーパント粒子の連続分布を有する。ドーパント
粒子の局所濃度がその中の全ての適当な量に対する平均
ドーパント濃度に略等しいので、チャネル内領域274
もまた、領域内のドーパント濃度がわずかに変化し得る
としても、均一にドーピングされることになる。The act in box 342 implants a low concentration n-type dopant without a mask. As a result, all exposed portions of the first polysilicon pattern 210 that are not covered by the second polysilicon pattern 220 are lightly n-doped so that the dopant concentration is substantially equal at all positions. . Compared to the LDD technique, the operation of box 342 does not require a mask because the second polysilicon line 220 covers the channels 222 and 224 so that the lightly n-doped in-channel region 274 is the channel. This is because it is self-aligned with 222 and 224. Therefore, the channel area 27
4 has a continuous distribution of dopant particles with no internal boundaries between regions of different dopant concentration. Intrachannel region 274 because the local concentration of dopant particles is approximately equal to the average dopant concentration for all suitable amounts therein.
Will also be uniformly doped, even though the dopant concentration in the region may vary slightly.
【0070】ドーパントの注入濃度は、注入の結果チャ
ネル内領域274において得られる分布が、上述のよう
にオン電流を大きく減ずることなく逆ゲートバイアス漏
洩電流を制御するように、選択される。例えば、マルチ
チャネルポリシリコン構造を用いた実験から、チャネル
リードが2×1020cm−3の平均ドーパント濃度を
有する場合には、ボックス342で生成される平均ドー
パント濃度は5×1015cm−3から2×1019c
m−3までの範囲となることができ、1×1017cm
−3より大きい平均濃度はオン電流を維持するのに最も
有効であり、2×1018cm−3未満の平均濃度は逆
ゲートバイアス漏洩電流を制御するのに有効であること
がわかった。例えば、1×1018cm−3の平均濃度
ではIONは約0.7IMAXであり、1×1017c
m−3の平均濃度ではIONは約0.5IMAXであ
る。特定のデバイスに対する実験結果に基づいてそのデ
バイス特有のドーパント濃度が選択されるべきであり、
それはなぜなら、チャネルリードドーパント濃度、チャ
ネルの長さ及び幅、ゲート数、ゲート間の離間等を含め
て種々の他のパラメータが、ドーパント粒子のどのよう
な分布が有効であるのかを決定することができるからで
ある。ドーパント粒子の分布が各チャネル内領域を通じ
て非常に均一であることができるので、各チャネル内領
域中の任意の位置における局所的ドーパント濃度が平均
ドーパント濃度に略等しいことになる。The implant concentration of dopants is selected such that the resulting implant distribution in the in-channel region 274 controls the reverse gate bias leakage current without significantly reducing the on-current as described above. For example, from experiments with multi-channel polysilicon structures, if the channel leads have an average dopant concentration of 2 × 10 20 cm −3 , the average dopant concentration produced in box 342 is 5 × 10 15 cm −3. From 2 × 10 19 c
It can range up to m −3 , 1 × 10 17 cm
-3 greater than the average concentration is the most effective in maintaining the on-state current, the average concentration of less than 2 × 10 18 cm -3 was found to be effective in controlling the reverse gate bias leakage current. For example, I ON in an average concentration of 1 × 10 18 cm -3 is about 0.7I MAX, 1 × 10 17 c
I ON is the average concentration of m -3 is about 0.5I MAX. The device-specific dopant concentration should be selected based on experimental results for that device,
It is because various other parameters, such as channel lead dopant concentration, channel length and width, number of gates, spacing between gates, etc., can determine what distribution of dopant particles is effective. Because you can. The distribution of the dopant particles can be very uniform throughout each intra-channel region so that the local dopant concentration at any location within each intra-channel region will be approximately equal to the average dopant concentration.
【0071】ボックス344の動作はリソグラフィを行
って、セル回路をカバーしないマスク材料パターンを生
成するが、図8の低濃度にドーピングされた領域230
をカバーするランドを含むので、チャネル内領域274
はカバーされることになる。ランドは第2ポリシリコン
パターン220とわずかにオーバーラップするので、低
濃度にドーピングされた領域230は第2ポリシリコン
パターン220の一部を含み、これによりランドのエッ
ジを第2ポリシリコンパターン220のエッジと整合さ
せる困難が回避される。マスク材料のパターンはまた、
周辺回路が基板上に形成されている領域をカバーするこ
ともできる。ボックス344の動作は次いで、高濃度の
nタイプドーパントを注入し、第2ポリシリコンパター
ン220を導電性にして、第1ポリシリコンパターン2
10にチャネルリード272及び276を形成する。次
いでボックス344の動作は、適切なプラズマレジスト
エッチングによりマスク材料を取り除く。The act in box 344 lithographically produces a mask material pattern that does not cover the cell circuitry, but in the lightly doped region 230 of FIG.
Since the land that covers the
Will be covered. Since the land slightly overlaps with the second polysilicon pattern 220, the lightly doped region 230 includes a portion of the second polysilicon pattern 220, thereby causing the edge of the land to overlap the second polysilicon pattern 220. The difficulty of aligning with the edges is avoided. The pattern of mask material is also
It is also possible to cover the area where the peripheral circuit is formed on the substrate. The act in box 344 then implants a high concentration of n-type dopant to render the second polysilicon pattern 220 conductive and the first polysilicon pattern 2
Channel leads 272 and 276 are formed in 10. The act in box 344 then removes the mask material by a suitable plasma resist etch.
【0072】ボックス346の動作はリソグラフィを行
って、周辺回路をカバーせずにセル回路をカバーするマ
スク材料パターンを製造する。ボックス346の動作は
次に、周辺回路に高濃度のρタイプドーパントを注入し
て導電域を形成する。次にボックス346の動作はマス
ク材料を取り除く。ボックス346の動作はまた、60
0℃にて結晶化アニーリングを行う。The act in box 346 is to lithographically produce a mask material pattern that covers the cell circuitry but not the peripheral circuitry. The act in box 346 then implants a high concentration of p-type dopant into the peripheral circuitry to form a conductive region. The act in box 346 then removes the mask material. The act in box 346 is also 60
Crystallization annealing is performed at 0 ° C.
【0073】ボックス348の動作は、金属層を0.1
〜0.2μmの厚さで堆積して走査線層を生成する。走
査線層は例えば、3つ又は4つの0.01μmのTiW
層が2つ又は3つの0.05μmのAlCu層により分
離されるハイブリッドTiW/AlCu多積層であるこ
とが可能である。The act in box 348 is to move the metal layer to 0.1.
Produce a scanline layer with a thickness of ~ 0.2 μm. The scan line layers are, for example, three or four 0.01 μm TiW
It is possible that the layers are hybrid TiW / AlCu multi-layers separated by two or three 0.05 μm AlCu layers.
【0074】ボックス348の動作は次にリソグラフィ
を実行して、走査線を形成する走査線層の部分をカバー
するマスク材料パターンを生成する。次にボックス34
8の動作はエッチングを行って、マスク材料のパターン
によりカバーされていない領域を取り除き、走査線を残
す。次いで、ボックス348の動作はマスク材料を取り
除く。The act in box 348 then performs lithography to produce a mask material pattern that covers the portions of the scan line layer that form the scan lines. Then box 34
The operation of 8 etches to remove areas not covered by the pattern of mask material, leaving scan lines. The act in box 348 then removes the mask material.
【0075】ボックス350の動作は、第3LTO層を
0.7μmの厚さで堆積する。ボックス350の動作は
また水素処理を行って、第1ポリシリコンパターン21
0におけるチャネルを不活性化し、適切な湿式酸素エッ
チングを行って水素処理の結果ダメージを受けた層を取
り除く。ボックス346で形成された走査線が第1ポリ
シリコンパターン210におけるチャネル上に存在しな
いため、この水素処理は、第1ポリシリコンパターン2
10におけるチャネルの性質を低下させない。The act in box 350 deposits a third LTO layer to a thickness of 0.7 μm. The act in box 350 also performs a hydrogen treatment to remove the first polysilicon pattern 21.
The channel at 0 is passivated and an appropriate wet oxygen etch is performed to remove the layer damaged as a result of the hydrogen treatment. This hydrogen treatment is performed on the first polysilicon pattern 2 because the scan line formed in box 346 is not on the channel in the first polysilicon pattern 210.
It does not degrade the channel properties at 10.
【0076】ボックス352の動作はリソグラフィを実
行して、第1接続点212及び第2接続点214と、デ
ータライン層の金属がボックス334で形成された層と
接触するあらゆる他の領域とはカバーしないが他の領域
は全てカバーするマスク材料パターンを生成する。ボッ
クス352の動作は次いでエッチングを行い、カバーさ
れていない領域の、ボックス336及びボックス350
からの第2及び第3のLTO層において開口を形成す
る。次いでボックス352の動作はマスク材料を取り除
く。The act in box 352 performs lithography to cover the first and second connection points 212 and 214 and any other areas where the metal of the data line layer contacts the layer formed in box 334. Although not, a mask material pattern that covers all other areas is generated. The act in box 352 then etches, in the uncovered areas, box 336 and box 350.
Forming openings in the second and third LTO layers from The act in box 352 then removes the mask material.
【0077】ボックス354の動作は、データ金属層を
0.5μmの厚さで堆積する。データ金属層は例えば、
上述のようにハイブリッドTiW/AlCu多積層であ
ることが可能である。ボックス354の動作は次にリソ
グラフィを行って、データラインを形成するデータライ
ン層をカバーすると共に第2接続点214に対する開口
をカバーするマスク材料パターンを生成する。次いでボ
ックス354の動作はエッチングを行って、マスク材料
パターンによりカバーされていない領域を取り除き、デ
ータラインを残す。次いで、ボックス354の動作はマ
スク材料を取り除く。The act in box 354 deposits a data metal layer to a thickness of 0.5 μm. The data metal layer is, for example,
It can be a hybrid TiW / AlCu multi-stack as described above. The act in box 354 then performs lithography to produce a mask material pattern that covers the data line layers that form the data lines and covers the openings to the second connection points 214. The act in box 354 then etches to remove areas not covered by the mask material pattern, leaving the data lines. The act in box 354 then removes the mask material.
【0078】ボックス356の動作は、ポリイミドの不
活性化層を1.5μmの厚さで堆積する。ボックス35
6の動作はリソグラフィを実行して、第2接続点214
と、接触のためにデータライン層の金属を露呈すべき任
意の他の領域とをカバーしないマスク材料パターンを生
成する。ボックス356の動作は次いでエッチングを行
い、カバーされていない領域の不活性化層に開口を形成
する。次にボックス356の動作はマスク材料を取り除
く。The act in box 356 deposits a passivation layer of polyimide to a thickness of 1.5 μm. Box 35
The operation of 6 performs lithography and the second connection point 214
And a mask material pattern that does not cover the metal of the data line layer for contacting and any other areas. The act in box 356 then etches to form openings in the passivation layer in the uncovered areas. The act in box 356 then removes the mask material.
【0079】ボックス360の動作は、TiWのダーク
マトリックス層を0.1μmの厚さで堆積する。ボック
ス360の動作はリソグラフィを行って、例えば、各デ
ータラインのエッジに沿う領域や第2接続点214の回
りの領域等、遮光が必要な領域においてのみダークマト
リックス層をカバーするマスク材料パターンを生成す
る。次にボックス360の動作はエッチングを行い、カ
バーされていない領域を取り除く。次いで、ボックス3
60の動作はマスク材料を取り除く。The act in box 360 deposits a dark matrix layer of TiW to a thickness of 0.1 μm. The act in box 360 is to perform lithography to generate a mask material pattern that covers the dark matrix layer only in areas that need to be shaded, such as areas along the edges of each data line or areas around the second connection points 214. To do. The act in box 360 then etches to remove the uncovered areas. Then Box 3
The act of 60 removes the mask material.
【0080】ボックス362の動作はITOを0.05
5μmの厚さで堆積する。ボックス362の動作はリソ
グラフィを行って、光透過セル領域においてITO層を
カバーするマスク材料パターンを生成する。ボックス3
62の動作は次いでエッチングを行い、カバーされてい
ない領域を取り除く。ボックス362の動作は、マスク
材料を取り除き、280℃にてITO層をアニールす
る。The operation of the box 362 is 0.05% ITO.
Deposit to a thickness of 5 μm. The act in box 362 is to lithographically create a mask material pattern that covers the ITO layer in the light transmissive cell regions. Box 3
The act of 62 then etches to remove the uncovered areas. The act in box 362 removes the mask material and anneals the ITO layer at 280 ° C.
【0081】上述のアレイは、いくつかの駆動方法のい
ずれかにおいて信号を提供することにより、液晶ディス
プレイにおいて動作されることが可能である。The array described above can be operated in a liquid crystal display by providing a signal in any of several driving ways.
【0082】ドット又はピクセル反転駆動技術の場合、
WDCはVGS=−7V、及びVDS=+5Vの時に発
生する。フレーム反転、ゲートライン反転、及びコラム
反転等の他の駆動技術の場合、WDCはVGS=−2
V、及びVDS=+10Vである時に発生する。For dot or pixel inversion drive technology,
WDC occurs when V GS = -7V and V DS = + 5V. For other driving techniques such as frame inversion, gate line inversion, and column inversion, WDC is V GS = -2.
It occurs when V and V DS = + 10V.
【0083】図12のグラフは、数値計算によりシミュ
レーションされた2つのデバイスに対するゲート−ソー
ス電圧VGSの関数としてのドレイン−ソース電流濃度
JDSを示す。曲線400は、各チャネル内領域におい
て5×1017cm−3の平均ドーパント濃度を有する
マルチチャネルポリシリコンTFTに対するシミュレー
ション結果を示す。曲線402は、各チャネル内領域に
おいて2×1019cm−3の平均ドーパント濃度を有
するマルチチャネルポリシリコンTFTに対するシミュ
レーション結果を示す。両ケースにおいて、TFTのチ
ャネルリードは2×1019cm−3の平均ドーパント
濃度を有するものと仮定した。The graph of FIG. 12 shows the drain-source current concentration J DS as a function of the gate-source voltage V GS for two simulated devices. Curve 400 shows simulation results for a multi-channel polysilicon TFT with an average dopant concentration of 5 × 10 17 cm −3 in each in-channel region. Curve 402 shows simulation results for a multi-channel polysilicon TFT with an average dopant concentration of 2 × 10 19 cm −3 in each in-channel region. In both cases, the TFT channel leads were assumed to have an average dopant concentration of 2 × 10 19 cm −3 .
【0084】曲線402は、チャネル内領域を高濃度に
ドーピングした場合に、逆ゲートバイアス漏洩電流濃度
がその最小値から指数関数的に如何に上昇するかを示
し、一方曲線400は、低濃度にドーピングされたチャ
ネル内領域におけるドーパント粒子の分布が逆ゲートバ
イアス電圧の範囲にわたって漏洩電流濃度を制御するこ
とを示している。その結果、大きい逆ゲートバイアス電
圧に対しては、漏洩電流の大きさは、チャネル内領域を
低濃度にドーピングされた場合よりも高濃度にドーピン
グされた場合の方がより大きい。曲線400及び402
はまた、チャネル内領域を低濃度にドーピングした場合
の方が高濃度にドーピングした場合よりも、得られるオ
ン電流を大きく減少しないことを示している。Curve 402 shows how the concentration of the reverse gate bias leakage current rises exponentially from its minimum when the region in the channel is heavily doped, while the curve 400 shows a low concentration. It is shown that the distribution of dopant particles in the doped in-channel region controls the leakage current concentration over the range of reverse gate bias voltage. As a result, for large reverse gate bias voltages, the magnitude of the leakage current is greater when the channel region is heavily doped than when it is lightly doped. Curves 400 and 402
In addition, it is shown that the lightly doped on-channel region does not significantly reduce the obtained on-current as compared with the lightly doped region.
【0085】上述の技術はテストチップにおいて実行さ
れた。一構造当りのチャネル数を1から8まで変えた。
ドーピングの構成は;LDD領域を有さないチャネルリ
ードを高濃度にドーピングし、チャネル内領域を高濃度
にドーピングした構成と;LDD領域を有するチャネル
リードを高濃度にドーピングし、チャネル内領域を高濃
度にドーピングした構成と;チャネルリードを高濃度に
ドーピングし、チャネル内領域を低濃度にドーピングし
た構成と;を含む。チャネルリードを2×1020cm
−3の濃度でドーピングし、低濃度にドーピングされる
チャネル内領域を1×1017cm−3から1×10
19cm−3の範囲の濃度でドーピングした。チャネル
の幅を1〜50μmの範囲で変化させた。チャネルの長
さを1〜50μmの範囲で変化させた。いくつかの異な
るプロセスを使用した。The techniques described above have been implemented in test chips. The number of channels per structure was changed from 1 to 8.
The doping structure is; a structure in which a channel lead having no LDD region is highly doped, and an in-channel region is highly doped; and a channel lead having an LDD region is heavily doped, and an in-channel region is highly doped. A structure in which the channel lead is doped at a high concentration and a region in the channel is doped at a low concentration; Channel lead 2 × 10 20 cm
-3 to 1 × 10 17 cm −3 to 1 × 10 3 in a channel region which is lightly doped.
Doping was performed at a concentration in the range of 19 cm −3 . The width of the channel was changed in the range of 1 to 50 μm. The length of the channel was changed in the range of 1 to 50 μm. We used several different processes.
【0086】図13及び図14は、50μmの幅及び長
さを有し、1000Åのチャネル層及びオキサイド層の
厚さを有する2チャネル構造に対するテスト結果の例を
示す。図13のチャネル内領域は1×1018cm−3
の平均ドーパント濃度を有したが、図14のチャネル内
領域はチャネルリードと同じレベルにドーピングした。
各図において、上の曲線はVDS=10Vでの結果を示
し、中間の曲線はVDS=5Vでの結果を、そして下の
曲線はVDS=0.1Vでの結果を示す。FIGS. 13 and 14 show examples of test results for a two-channel structure having a width and length of 50 μm and a channel layer and oxide layer thickness of 1000 Å. The area in the channel in FIG. 13 is 1 × 10 18 cm −3.
14 had an average dopant concentration of .beta., But the in-channel region of FIG. 14 was doped to the same level as the channel leads.
In each figure, the upper curve shows the results with V DS = 10V, the middle curve shows the results with V DS = 5V, and the lower curve shows the results with V DS = 0.1V.
【0087】図に見るように、図13のチャネル内領域
におけるドーパント粒子の分布は、オン電流を大きく減
少することなく逆ゲートバイアス漏洩電流を制御した。
一方図14では、漏洩電流は、中間及び高いドレイン−
ソースバイアスに対する逆ゲートバイアス電圧の増大と
共に指数関数的に増大したが、チャネルリード同士間に
高い電界効果があるべきでない低いドレイン−ソースバ
イアスに対して制御された。As can be seen, the distribution of dopant particles in the in-channel region of FIG. 13 controlled the reverse gate bias leakage current without significantly reducing the on-current.
On the other hand, in FIG. 14, the leakage current is high in the middle and high drains.
It increased exponentially with increasing reverse gate bias voltage relative to source bias, but was controlled for low drain-source bias where there should not be high field effect between channel leads.
【図1】チャネル内領域がドーパント粒子の連続分布を
有するマルチチャネル構造を各セルが含むアレイの概略
図であり、該アレイを生成する際に実行されるファンク
ションを示している。FIG. 1 is a schematic diagram of an array in which each cell includes a multi-channel structure in which an in-channel region has a continuous distribution of dopant particles, showing the functions performed in producing the array.
【図2】図1のものと同じアレイを生成する概略的な動
作のシーケンスを示すフローチャートである。FIG. 2 is a flow chart showing a schematic sequence of operations for producing the same array as in FIG.
【図3】図1のものと同じアレイを生成する別の概略的
な動作のシーケンスを示すフローチャートである。3 is a flow chart showing another general sequence of operations for producing the same array as in FIG.
【図4】図1のチャネル内領域におけるドーパント濃度
の関数として最大のオン電流と最大の逆ゲートバイアス
漏洩電流を示すグラフである。4 is a graph showing maximum on-current and maximum reverse gate bias leakage current as a function of dopant concentration in the in-channel region of FIG.
【図5】図1と同じ構造に対するゲート−ソース電圧の
関数としてドレイン−ソース電流の一例を示すグラフで
ある。5 is a graph showing an example of drain-source current as a function of gate-source voltage for the same structure as FIG.
【図6】図1と同じ構造において、チャネル内領域にお
けるドーパント粒子の分布が異なる逆ゲートバイアスで
如何に漏洩電流を制御し得るかを示す図であり、概略図
とグラフを組み合わせて示している。FIG. 6 is a diagram showing how leakage current can be controlled by reverse gate bias with different distributions of dopant particles in the channel region in the same structure as in FIG. 1, and is shown in combination with a schematic diagram and a graph. .
【図7】ドーパント粒子の連続分布を有するチャネル内
領域を備える2チャネルポリシリコン(poly−S
i)TFTを各セルが含むアレイの実施形態の概略図で
ある。FIG. 7 is a two-channel polysilicon (poly-S) having an in-channel region having a continuous distribution of dopant particles.
i) A schematic diagram of an embodiment of an array in which each cell comprises a TFT.
【図8】図7の1つのセルの回路における第1及び第2
ポリシリコン層の概略的なレイアウトを示す図である。8 is a first and second circuit of the one-cell circuit of FIG.
It is a figure which shows the schematic layout of a polysilicon layer.
【図9】図8をラインa−aに沿って切断したセル回路
の断面図である。9 is a cross-sectional view of a cell circuit taken along line aa in FIG.
【図10】図8をラインb−bに沿って切断したセル回
路の断面図である。10 is a cross-sectional view of the cell circuit taken along line bb in FIG.
【図11】図7のアレイを生成する際の動作を示すフロ
ーチャートである。11 is a flow chart showing the operation in producing the array of FIG.
【図12】チャネル内領域における2つのドーパント粒
子分布に対するゲート−ソース電圧の関数としてドレイ
ン−ソース電流をシミュレーションした結果を示すグラ
フである。FIG. 12 is a graph showing simulated drain-source current as a function of gate-source voltage for two dopant particle distributions in the in-channel region.
【図13】従来の方法でドーピングされたチャネル内領
域に対するゲート−ソース電圧の関数としてドレイン−
ソース電流の測定値を示すグラフである。FIG. 13: Gate-drain-as a function of source voltage for a conventionally doped in-channel region.
It is a graph which shows the measured value of source current.
【図14】逆ゲートバイアス漏洩電流を制御するドーパ
ント粒子の分布を有するチャネル内領域に対するゲート
−ソース電圧の関数としてドレイン−ソース電流の測定
値を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing drain-source current measurements as a function of gate-source voltage for regions in the channel having a distribution of dopant particles that control reverse gate bias leakage current.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イーウェイ ウ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94024 ロス アルトス ミゲル アヴェ ニュー 1201 ─────────────────────────────────────────────────── ————————————————————————————————— Inventor Ewayou California, USA 94024 Los Altos Miguel Avenue 1201
Claims (1)
であって、該アレイ回路が、 走査線と、 データラインと、 各走査線及び各データラインに対してセル回路と、を含
み、該セル回路が走査線及びデータラインに接続され、
該セル回路が、前記データラインから信号を受信したり
前記データラインに信号を送信したりするためのデータ
リードを含むコンポーネントと、前記走査線の制御下で
前記データラインと前記データリードとの間の電気接続
を提供するためのポリシリコン薄膜トランジスタと、を
含み、該ポリシリコン薄膜トランジスタが、 前記データラインへの電気接続のための第1接続点と前
記データリードへの電気接続のための第2接続点との間
の一連のチャネルと、 チャネル内領域と、を含み、該チャネル内領域の1つが
該一連のチャネルにおいて隣接する各対のチャネル同士
間にあり、 前記チャネル内領域の各々がドーパント粒子の連続分布
を有するように、そして前記チャネルを通る逆ゲートバ
イアス漏洩電流を制御すると共に前記チャネルを通るオ
ン電流を大きく減少しないドーパント粒子の分布を前記
チャネル領域が有するように、前記チャネル内領域の各
々にドーパント粒子を注入することを特徴とする基板の
表面にアレイ回路を形成する方法。1. A method of forming an array circuit on a surface of a substrate, the array circuit including: a scan line; a data line; and a cell circuit for each scan line and each data line, The cell circuit is connected to the scan line and the data line,
The cell circuit includes a component including a data lead for receiving a signal from the data line and transmitting a signal to the data line, and between the data line and the data lead under the control of the scan line. A polysilicon thin film transistor for providing an electrical connection of the polysilicon thin film transistor, the polysilicon thin film transistor having a first connection point for electrical connection to the data line and a second connection for electrical connection to the data lead. A series of channels between the points and an intra-channel region, one of the intra-channel regions being between adjacent pairs of channels in the series of channels, each of the intra-channel regions being a dopant particle. To control the reverse gate bias leakage current through the channel and The distribution of the greatly reduced without dopant particles flip the On current to have said channel region, a method of forming array circuitry on the surface of the substrate, which comprises implanting dopant particles to each of said channel region.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/367,984 US5608557A (en) | 1995-01-03 | 1995-01-03 | Circuitry with gate line crossing semiconductor line at two or more channels |
US367984 | 1995-01-03 | ||
US56072495A | 1995-11-20 | 1995-11-20 | |
US560724 | 1995-11-20 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08306931A true JPH08306931A (en) | 1996-11-22 |
Family
ID=27004003
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35478695A Withdrawn JPH08306931A (en) | 1995-01-03 | 1995-12-29 | Formation of array with multichannel structure having continuously doped region in channel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08306931A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100433079C (en) * | 2004-02-04 | 2008-11-12 | 卡西欧计算机株式会社 | Active matrix panel |
-
1995
- 1995-12-29 JP JP35478695A patent/JPH08306931A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100433079C (en) * | 2004-02-04 | 2008-11-12 | 卡西欧计算机株式会社 | Active matrix panel |
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