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KR100473237B1 - Thin film transistor and method for fabricating the same, and liquid crystal display comprising the same - Google Patents

Thin film transistor and method for fabricating the same, and liquid crystal display comprising the same Download PDF

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KR100473237B1
KR100473237B1 KR10-2001-7016266A KR20017016266A KR100473237B1 KR 100473237 B1 KR100473237 B1 KR 100473237B1 KR 20017016266 A KR20017016266 A KR 20017016266A KR 100473237 B1 KR100473237 B1 KR 100473237B1
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channel region
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오카다다카시
야마노아쓰노리
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마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

광조사시의 OFF전류(광전도전류)를 억제하여, 고성능, 고신뢰성을 실현한 박막트랜지스터를 제공한다. The present invention provides a thin film transistor which suppresses OFF current (photoconductive current) during light irradiation and realizes high performance and high reliability.

즉, 채널영역과 이 채널영역의 양측에 배치된 소스영역 및 드레인영역이 형성된 다결정 실리콘반도체층을 가지며, 상기 채널영역과 상기 드레인영역과의 사이에는 공핍층(空乏層)이 형성되고, 이 공핍층의 폭과 상기 채널영역에 광이 조사된 경우에 발생하는 광전도전류와는 비례관계를 가지며, 상기 광전도전류를 소정 허용치내로 하기 위해 공핍층의 폭을 상기 비례관계에 의거해 구한 값 이하로 한 구성인 박막트랜지스터를 제공한다.That is, it has a polycrystalline silicon semiconductor layer having a channel region and source and drain regions disposed on both sides of the channel region, and a depletion layer is formed between the channel region and the drain region. It has a proportional relationship with the width of the pip layer and the photoconductive current generated when light is irradiated to the channel region, and the width of the depletion layer is less than or equal to the width obtained based on the proportional relationship in order to keep the photoconductive current within a predetermined allowable value. A thin film transistor having one configuration is provided.

Description

박막트랜지스터와 그 제조방법 및 그것을 사용한 액정표시장치{THIN FILM TRANSISTOR AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAME} Thin film transistor, its manufacturing method and liquid crystal display device using the same {THIN FILM TRANSISTOR AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAME}

본 발명은 박막트랜지스터와 그 제조방법 및 그것을 사용한 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor, a method for manufacturing the same, and a liquid crystal display device using the same.

(제1의 배경기술)(First background)

종래, 아모르퍼스실리콘(이하,「a-Si」라고 함)으로 형성되어 있는 액티브매트릭스형 액정표시장치의 화소의 구동성능은 a-Si로 충분히 충족되고 있지만, 동일한 기판상에 같은 프로세스로 신호선의 구동회로를 구성하는 것은 성능상 곤란하며, 단결정 Si로 구성된 외부 부착의 구동회로(드라이버)를 사용하여 패널을 구동하고 있다.Conventionally, the driving performance of a pixel of an active matrix type liquid crystal display device formed of amorphous silicon (hereinafter referred to as "a-Si") is sufficiently satisfied with a-Si, but the signal lines are provided by the same process on the same substrate. It is difficult in performance to construct a drive circuit, and the panel is driven using an external drive circuit (driver) composed of single crystal Si.

그러나, a-Si의 이동도는 0.5∼1cm2ㆍs-1ㆍV-1 이며, 앞으로 액정패널의 화소수가 증대한 경우, 일반적으로는 최대 1수평기간에 상당하는 화소의 TFT를 ON하는 시간은 점점 단축되어, 화소에의 기입능력이 부족하다.However, the mobility of a-Si is 0.5 to 1 cm 2 · s −1 · V −1 , and when the number of pixels of the liquid crystal panel increases in the future, the time for turning on the TFT of pixels corresponding to a maximum of one horizontal period is generally Is gradually shortened, and the writing capability to the pixel is insufficient.

이에 대하여, 화소의 TFT를 폴리실리콘(이하,「p-Si」라고 함)으로 작성함으로써, 이 TFT의 이동도는 a-Si로 작성된 경우와 비교하여 1자리수에서 2자리수 이상 높으므로 화소에의 충전능력이 높아진다.On the other hand, since the TFT of the pixel is made of polysilicon (hereinafter referred to as "p-Si"), the mobility of the TFT is higher than one to two digits compared with the case of a-Si, The charging capacity is increased.

따라서, 액정패널의 고정세화(高精細化)가 진행됨에 따라 화소TFT를 p-Si로 형성하는 것은 유리하다(FPD Expo Forum97, 2-14).Therefore, it is advantageous to form the pixel TFT as p-Si as the resolution of the liquid crystal panel is advanced (FPD Expo Forum 97, 2-14).

일반적으로 p-SiTFT의 구조로서는, 게이트전극이 채널층 위쪽에 위치하는 톱게이트형, 게이트전극이 채널층에 대하여 기판측에 존재하는 보텀게이트형의 2종류가 존재한다.In general, as the structure of p-SiTFT, there are two types of top gate type in which the gate electrode is located above the channel layer, and bottom gate type in which the gate electrode is present on the substrate side with respect to the channel layer.

톱게이트형 구조는 보텀게이트형 구조와 비교하여 불순물을 게이트전극을 마스크로서 자기(自己)정합적으로 도핑함으로써 기생용량이 작은 TFT를 작성하는 것이 가능하며 미세화에 유리하다.Compared with the bottom gate type structure, the top gate type structure is capable of producing a TFT with a small parasitic capacitance by self-doped impurities with a gate electrode as a mask, and is advantageous for miniaturization.

상기 톱게이트형 TFT를 예를 들면 액정표시장치에 적용하여 이 TFT의 이면(裏面)에서 광을 조사한 경우, 백라이트의 광은 직접 TFT의 채널영역에 조사된다.When the top gate type TFT is applied to, for example, a liquid crystal display, and the light is irradiated from the rear surface of the TFT, the light of the backlight is directly irradiated to the channel region of the TFT.

그리고, 상기 채널영역에 광이 조사되면, 이 부분에서 광전도전류가 발생하여 OFF전류가 커진다는 문제가 있었다. 여기서,「광전도전류」에 대하여 설명한다.When light is irradiated to the channel region, there is a problem that a photoconductive current is generated in this portion and the OFF current is increased. Here, "photoconductive current" is demonstrated.

반도체중에서의 광전도전류의 발생메카니즘은 태양전지 등을 중심으로 이제까지 많은 논문(예를 들면, 다나카 가즈노리 편저,“아모르퍼스반도체의 기초 ”1982년)등에 소개되고 있지만, p-SiTFT 에서의 광전도전류의 발생메카니즘에 대하여 논한 것은 적다.The mechanism of generating photoconductive current in semiconductors has been introduced in many papers (e.g., Tanaka Kazunori, 1982), based on solar cells, but photoelectricity in p-SiTFT. There is little discussion about the mechanism of generation of conduction current.

일반적으로 광전도전류의 발생은, 전계가 인가된 상태에서 밴드갭을 통하여 전자/정공대(正孔對)가 생성되고, 생성된 전자/정공대(正孔對)가 전계에 의해 드리프트하여, 각각의 영역에서 다수 캐리어의 증가에 대하여 캐리어의 재결합전류라고 하는 형태로 관측되는 것이다. In general, generation of a photoconductive current generates electrons / hole bands through a band gap in a state where an electric field is applied, and the generated electrons / hole bands drift by an electric field, An increase in the number of carriers in each region is observed in the form of a carrier recombination current.

게이트전극하의 채널영역은, 역(逆)바이어스조건하에서 채널 바로 아래에 정공이 유기(誘起)되지만 그 캐리어의 농도는 매우 낮다. 이에 대하여, 드레인측의 다수 캐리어인 전자는, n-영역의 시트저항이 20kΩ/□∼100kΩ/□의 범위에서는 1016/cm3∼1018/cm3 정도의 캐리어밀도라고 추정된다.In the channel region under the gate electrode, holes are induced directly under the channel under reverse bias conditions, but the concentration of the carrier is very low. On the other hand, the electron which is the majority carrier on the drain side is estimated to have a carrier density of about 10 16 / cm 3 to 10 18 / cm 3 in the range of 20 kΩ / □ to 100 kΩ / □ of sheet resistance in the n-region.

이 경우, n-영역의 다수 캐리어인 전자는 채널측을 향하여 확산되어 확산전위(Vd)를 형성한다. 또한, 공핍층(空乏層)의 폭은 Wd로 표시된다.In this case, electrons, which are the majority carriers in the n-region, are diffused toward the channel side to form the diffusion potential Vd. In addition, the width of the depletion layer is represented by Wd.

광이 조사됨으로써 이 공핍화된 영역에서 전자/정공대(正孔對)가 발생한다. 발생한 전자/정공대(正孔對)는 서로 전계에 끌리어 전자는 드레인방향, 홀은 채널방향으로 이동한다.Irradiation with light generates electron / hole bands in this depleted region. The generated electron / hole bands are attracted to each other by the electric field, and the electrons move in the drain direction and the holes move in the channel direction.

드레인측으로 이동한 전자 및 채널측으로 이동한 정공은 각각의 영역에서 재결합하여 소멸한다. 이 재결합에 소비되는 전하가 각각 소스 및 드레인전극에 의해 공급되고, 이것이 광전도전류로서 관측된다.The electrons moved to the drain side and the holes moved to the channel side recombine and disappear in each region. The charge consumed for this recombination is supplied by the source and drain electrodes, respectively, which is observed as the photoconductive current.

상기와 같은 광전도전류에 의해 OFF전류가 증가(오프특성의 열화)한 경우, 다음과 같은 문제가 발생한다.When the OFF current is increased (degradation of the OFF characteristic) by the above photoconductive current, the following problem occurs.

오프특성의 열화에 의해 발생되는 화질 열화는 휘도경사와 크로스토크이다. 휘도경사라는 것은 도 38a에 나타낸 바와 같이 화면의 상부와 하부에서, 액정의 전류/휘도특성이 다름으로써 발생하는 것이며, 화면의 상부와 하부에서 휘도의 차가 생긴다. Image quality deterioration caused by deterioration of the off characteristic is a luminance gradient and crosstalk. The luminance inclination is caused by the difference in the current / luminance characteristics of the liquid crystals in the upper and lower portions of the screen, as shown in Fig. 38A, and the difference in luminance occurs in the upper and lower portions of the screen.

한편, 크로스토크라는 것은 도 38b에 나타낸 바와 같이 백(白)의 중앙부에 흑(黑)의 박스패턴을 표시한 경우, 흑의 화상이 상하 또는 좌우방향으로 꼬리를 끄는 현상이다.On the other hand, crosstalk is a phenomenon in which a black image pulls its tail up and down or left and right in the case where a black box pattern is displayed at the center of white as shown in FIG. 38B.

또, 그 외 오프특성의 열화는 플리커의 증가, 휘도불균일의 발생 등의 화질에 큰 영향을 준다.In addition, the deterioration of the off characteristic has a great influence on the image quality such as increase in flicker and occurrence of luminance unevenness.

(제2의 배경기술)(Second background)

또, p-SiTFT는 고(高)이동도이므로, 화면내의 액티브매트릭스소자와 신호구동회로의 일부 또는 전부를 유리기판상에 동시에 형성할 수 있다.In addition, since p-SiTFT has high mobility, it is possible to simultaneously form part or all of the active matrix element and the signal driver circuit in the screen on the glass substrate.

그러나, p-SiTFT는 a-SiTFT나 MOS형 전계효과트랜지스터에 비교하여 OFF전류가 크다는 문제를 가지고 있다.However, p-SiTFT has a problem that the OFF current is larger than that of a-SiTFT or MOS type field effect transistor.

그래서, 이 OFF전류 저감을 위해 일본국 특개형5(1993)-136417에 개시(開示)되어 있는 바와 같이, TFT의 소스영역 또는 드레인영역중 최소한 한쪽에 인접하여, 저농도불순물영역(LDD영역)을 형성하는 방법이 행해지고 있다(제1의 종래방법).Thus, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5 (1993) -136417 for reducing the OFF current, a low concentration impurity region (LDD region) is formed adjacent to at least one of the source region and the drain region of the TFT. The formation method is performed (1st conventional method).

또, LDD영역을 형성하는 다른 방법으로서, LDD영역을 TaOx의 유무에 따라 콘트롤하는 방법(Euro Display' 96 pp547)이 개시되어 있다(제2의 종래방법).As another method of forming the LDD region, a method (Euro Display'96 pp547) for controlling the LDD region in accordance with the presence or absence of TaOx is disclosed (second conventional method).

LDD영역이 OFF전류 저감에 유효한 메카니즘에 대해서는, 일본국 특개평5 (1993)-136417에 개시되어 있는 바와 같이, LDD영역이 드레인영역에 대하여 고(高)저항이므로, 채널/LDD영역의 접합부에 걸리는 전계가 LDD영역을 형성하지 않은 경우에 대하여 작아지기 때문이라고 생각되고 있다.Mechanisms in which the LDD region is effective for reducing OFF current are described in Japanese Patent Laid-Open No. 5 (1993) -136417. Since the LDD region has a high resistance to the drain region, the junction portion of the channel / LDD region It is considered that the applied electric field becomes smaller with respect to the case where the LDD region is not formed.

이상의 2개 방법에서는, 어떤 방법도 LDD영역을 마스크맞춤에 의해 TaOx의 유무를 제어 또는 레지스트막의 유무를 제어함으로써 도핑농도가 다른 부분을 형성하고 있다.In the above two methods, either method controls the presence or absence of TaOx by mask-aligning the LDD region or controls the presence or absence of a resist film to form portions having different doping concentrations.

이 방법에서는 확실하게 LDD의 영역을 확보하기 위해, LDD영역의 길이는 마스크맞춤의 치수정밀도 이상의 길이를 확보하지 않으면 안된다.In this method, in order to secure the LDD area reliably, the length of the LDD area must be secured to a length equal to or greater than the dimensional accuracy of the mask fitting.

이에 대하여, 일본국 특개평7(1995)-140485에 나타낸 바와 같이, LDD영역을 게이트전극에 대하여 자기(自己)정합적으로 형성하는 제3의 종래방법이 있다.On the other hand, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 7 (1995) -140485, there is a third conventional method of self-aligning the LDD region with respect to the gate electrode.

본 방법은 게이트전극이 되는 Al을 양극산화함으로써, 그 측면에 Al의 산화물층을 형성하고, 이것을 마스크로서 N형 또는 P형의 불순물 원소를 도입하여, 소스영역, 드레인영역 및 상기 측면의 산화물층과 거의 같은 두께를 가진 저농도 불순물층을 작성하는 것을 가능하게 하는 것이다.In this method, an oxide layer of Al is formed on the side surface by anodizing Al serving as a gate electrode, and an N-type or P-type impurity element is introduced as a mask, and the source layer, the drain region and the oxide layer on the side surface are introduced. It is possible to create a low concentration impurity layer having a thickness almost equal to.

이 방법을 이용하면, 게이트전극에 대하여 자기정합적으로 LDD영역을 형성하는 것이 가능하며, LDD영역형성을 위한 마스크를 삭감할 수 있는 동시에, 불순물농도가 높은 영역의 길이를 양극산화한 Al의 측면에 존재하는 산화물의 막두께에 상당하는 0.1㎛∼0.5㎛ 정도로 매우 작게 형성하는 것이 가능하다.By using this method, it is possible to form LDD regions in a self-aligned manner with respect to the gate electrode, to reduce the mask for forming the LDD regions, and at the same time to anodicize the length of the region with high impurity concentration. It is possible to form very small about 0.1 micrometer-0.5 micrometer corresponded to the film thickness of the oxide which exists in the process.

LDD구조는 OFF전류저감에 관하여 효과가 높지만, TFT의 게이트전극하의 채널이 반전하는 ON상태에서는, 비교적 고(高)저항층인 LDD영역이 채널영역에 직렬로 삽입됨으로써 ON전류가 저하된다는 문제를 가지고 있다.The LDD structure is effective in reducing OFF current. However, in the ON state in which the channel under the gate electrode of the TFT is inverted, the LDD region, which is a relatively high resistance layer, is inserted in the channel region in series, thereby reducing the ON current. Have.

본래. LDD영역은 소스 및 드레인영역인 부분에 대해 고(高)저항이며 TFT의 특성이 높아짐에 따라 그 저항의 영향이 현저하게 나타나는 경향을 갖는다.originally. The LDD region has a high resistance to the portions of the source and drain regions, and the influence of the resistance tends to be remarkable as the characteristics of the TFT become higher.

따라서, 이 고(高)저항영역인 LDD영역의 길이는, 그 OFF전류를 저감시키는데 충분하며, 또한 높은 ON전류를 확보하는데 충분히 낮은 저항치를 가진 것이 아니면 안된다.Therefore, the length of the LDD region, which is a high resistance region, should be sufficient to reduce the OFF current and have a resistance value sufficiently low to secure a high ON current.

그러나, 현 상황에서는 LDD영역의 길이의 지침을 결정하는 방법이 전혀 없으며, OFF전류 저감을 위해 필요 이상으로 LDD영역을 확보할 필요가 있다. However, in the present situation, there is no method of determining the guide of the length of the LDD region, and it is necessary to secure the LDD region more than necessary to reduce the OFF current.

일반적으로는 1.5㎛보다 긴 LDD영역을 확보할 필요가 있으며, 그 결과 TFT의 ON전류를 저하시키는 원인으로 되고 있다.In general, it is necessary to secure an LDD region longer than 1.5 mu m, which causes a decrease in the ON current of the TFT.

또, 제3의 종래예에 나타낸 방법에 의하면, LDD영역을 0.1㎛∼0.5㎛ 정도로 매우 작게 형성하는 것이 가능하지만, 일반적으로 액정패널의 드라이버 또는 화소의 TFT로서 사용하는 경우, 그 구동전압은 5∼15V 정도이며 일반의 IC와 비교하여 매우 높다.In addition, according to the method shown in the third conventional example, it is possible to form the LDD region very small, about 0.1 µm to 0.5 µm, but in general, when using it as a driver of a liquid crystal panel or a TFT of a pixel, the driving voltage is 5 It is about -15V and is very high compared with general IC.

따라서, LDD영역이 0.1㎛∼0.5㎛인 경우, 그 효과가 불충분해져 본 프로세스에서는 충분히 OFF전류를 내릴 수 없다.Therefore, when the LDD region is 0.1 µm to 0.5 µm, the effect is insufficient, and the OFF current cannot be sufficiently lowered in this process.

그래서, 본 발명에서는 상기의 점을 감안하여, 광조사시의 OFF전류(광전도전류)를 억제하는 구성을 취함으로써, 휘도경사나 크로스토크 등의 화질 열화를 억제하여, 고성능, 고신뢰성을 실현한 박막트랜지스터의 제공을 제1의 목적으로 하고 있다.Therefore, in view of the above point, the present invention has a configuration of suppressing OFF current (photoconductive current) at the time of light irradiation, thereby suppressing deterioration of image quality such as luminance gradient and crosstalk, thereby realizing high performance and high reliability. It is a first object to provide a thin film transistor.

또, OFF전류를 억제하는 동시에, LDD영역의 길이를 필요 최소한으로 억제하여 ON전류의 감소를 억제하는 구성을 취함으로써, 고성능, 고신뢰성을 실현한 박막트랜지스터의 제공을 제2의 목적으로 하는 것이다.In addition, the second object of the present invention is to provide a thin film transistor which realizes high performance and high reliability by suppressing OFF current and minimizing the length of the LDD region to a minimum and reducing the ON current. .

도 1a 및 1b는 TFT를 구성하는 채널영역의 채널폭(W)과 광전도전류(OFF전류 :IOFF)와의 관계 및 백라이트휘도와 광전도전류와의 관계를 나타낸 그래프이다.1A and 1B are graphs showing the relationship between the channel width W of the channel region constituting the TFT and the photoconductive current (OFF current: I OFF ) and the backlight luminance and the photoconductive current.

도 2a 및 2b는 TFT를 OFF상태로 한 경우의 전계를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다.2A and 2B are graphs showing simulation results of an electric field when the TFT is turned OFF.

도 3은 시뮬레이션에 의해 얻어진 시트저항과 공핍층 폭과의 관계를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the relationship between the sheet resistance and the depletion layer width obtained by the simulation.

도 4는 시뮬레이션(W=4㎛의 경우)에 의해 구해진 공핍층 폭과 이 공핍층 폭에 대응하는 시트저항에서의 광전도전류와의 관계를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.Fig. 4 is a graph showing the result of measuring the relationship between the depletion layer width obtained by simulation (when W = 4 mu m) and the photoconductive current at the sheet resistance corresponding to the depletion layer width.

도 5는 액티브매트릭스의 등가회로를 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing an equivalent circuit of an active matrix.

도 6은 화소전압로스의 시뮬레이션결과를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing a simulation result of the pixel voltage loss.

도 7은 본 발명의 실시형태 1-1에 관한 박막트랜지스터를 화소스위칭소자로서 사용한 액정표시장치의 개략 단면도이다.7 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device using the thin film transistor according to Embodiment 1-1 of the present invention as a pixel switching element.

도 8은 본 발명의 실시형태 1-1에 관한 박막트랜지스터의 개략 단면도이다.8 is a schematic cross-sectional view of the thin film transistor according to Embodiment 1-1 of the present invention.

도 9는 도 8의 개략 평면도이다.9 is a schematic plan view of FIG. 8.

도 10a∼10h는 본 발명의 실시형태 1-1에 관한 박막트랜지스터의 제조방법을 나타낸 개략 단면도이다.10A to 10H are schematic sectional views showing the manufacturing method of the thin film transistor according to Embodiment 1-1 of the present invention.

도 11i∼11m은 본 발명의 실시형태 1-1에 관한 박막트랜지스터의 제조방법을 나타낸 개략 단면도이다.11I to 11M are schematic sectional views showing the manufacturing method of the thin film transistor according to Embodiment 1-1 of the present invention.

도 12는 본 발명의 실시형태 1-1에 관한 박막트랜지스터의 제조방법을 나타낸 플로차트이다.12 is a flowchart showing a method for manufacturing a thin film transistor according to Embodiment 1-1 of the present invention.

도 13은 박막트랜지스터의 전압/전류특성을 나타낸 그래프이다.13 is a graph showing voltage / current characteristics of a thin film transistor.

도 14는 OFF전류의 기판면내의 불균일을 나타내는 그래프이다.14 is a graph showing the nonuniformity in the substrate surface of the OFF current.

도 15는 n형 영역의 농도를 파라미터로 한 박막트랜지스터의 Vg-Id특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다.Fig. 15 is a graph showing simulation results of Vg-Id characteristics of a thin film transistor with the concentration of the n-type region as a parameter.

도 16a 및 16b는 TFT를 OFF한 경우의 전계를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다.16A and 16B are graphs showing the results of simulating the electric field when the TFT is turned off.

도 17a∼17g는 본 발명의 실시형태 1-2에 관한 박막트랜지스터의 제조방법을 나타낸 개략 단면도이다.17A to 17G are schematic sectional views showing the manufacturing method of the thin film transistor according to Embodiment 1-2 of the present invention.

도 18h∼18j는 본 발명의 실시형태 1-2에 관한 박막트랜지스터의 제조방법을 나타낸 개략 단면도이다.18H to 18J are schematic sectional views showing the manufacturing method of the thin film transistor according to Embodiment 1-2 of the present invention.

도 19는 본 발명의 실시형태 1-3에 관한 박막트랜지스터를 사용한 C-MOS인버터의 배선패턴을 나타낸 평면도이다.Fig. 19 is a plan view showing a wiring pattern of a C-MOS inverter using the thin film transistor according to Embodiment 1-3 of the present invention.

도 20은 그 등가회로도이다.20 is an equivalent circuit diagram thereof.

도 21은 도 19의 X-X'에서 본 단면도이다.FIG. 21 is a cross-sectional view taken along line XX 'of FIG. 19.

도 22는 C-MOS인버터에서의 ON/OFF시의 n-ch트랜지스터의 바이어스상태에서의 동작포인트를 나타낸 그래프이다.Fig. 22 is a graph showing an operation point in the bias state of the n-ch transistor at ON / OFF time in the C-MOS inverter.

도 23a∼23d는 시트저항을 파라미터로서 LDD영역을 0.5㎛에서 3㎛까지 변화시킨 경우의 Vg-Id특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다.23A to 23D are graphs showing simulation results of Vg-Id characteristics when the LDD region is changed from 0.5 µm to 3 µm using sheet resistance as a parameter.

도 24a 및 24b는 채널영역과 LDD영역에서 TFT를 OFF상태로 한 경우(Vg= -10V, Vd= 6V시)의 전계를 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.24A and 24B show the results of simulating an electric field when the TFT is turned OFF (in the Vg =-10V and Vd = 6V) in the channel region and the LDD region.

도 25a 및 25b는 실제의 LDD영역을 가진 TFT의 LDD영역의 길이(△L)와 OFF전류 및 LDD영역의 길이(△L)와 ON전류와의 관계를 나타낸 그래프이다.25A and 25B are graphs showing the relationship between the length (ΔL), the OFF current, the length of the LDD region (ΔL), and the ON current of a TFT having an actual LDD region.

도 26은 실시형태 2-1에 관한 박막트랜지스터를 간략화한 단면도이다.26 is a simplified cross-sectional view of the thin film transistor according to the embodiment 2-1.

도 27은 도 26의 개략 평면도이다.FIG. 27 is a schematic plan view of FIG. 26.

도 28a∼28h는 본 발명의 실시형태 2-1에 관한 박막트랜지스터의 제조방법을 나타낸 개략 단면도이다.28A to 28H are schematic sectional views showing the manufacturing method of the thin film transistor according to Embodiment 2-1 of the present invention.

도 29a∼29e는 본 발명의 실시형태 2-1에 관한 박막트랜지스터의 제조방법을 나타낸 개략 단면도이다.29A to 29E are schematic sectional views showing the manufacturing method of the thin film transistor according to Embodiment 2-1 of the present invention.

도 30은 본 발명의 실시형태 2-1에 관한 박막트랜지스터의 제조방법을 나타낸 플로차트이다.30 is a flowchart showing a method for manufacturing a thin film transistor according to Embodiment 2-1 of the present invention.

도 31a∼31d는 LDD영역을 형성하는 공정을 설명하는 개략 단면 공정도이다.31A to 31D are schematic cross-sectional process diagrams for describing the steps for forming an LDD region.

도 32는 포토마스크와 기판의 사시도이다.32 is a perspective view of a photomask and a substrate.

도 33a 및 33b는 포토마스크와 기판의 평면도이다.33A and 33B are plan views of a photomask and a substrate.

도 34a 및 34b는 LDD영역형성 후의 박막트랜지스터의 개략 단면도이다.34A and 34B are schematic cross-sectional views of a thin film transistor after LDD region formation.

도 35는 실시형태 2-1에 관한 박막트랜지스터의 전압/전류특성을 나타낸 그래프이다.35 is a graph showing the voltage / current characteristics of the thin film transistor according to the embodiment 2-1.

도 36은 실시형태 2-1에 관한 박막트랜지스터의 OFF전류의 기판면내의 불균일을 나타낸 그래프이다.36 is a graph showing non-uniformity in the substrate surface of the OFF current of the thin film transistor according to the embodiment 2-1.

도 37은 LDD영역의 농도를 파라미터로 한 TFT의 Vg-Id특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다.Fig. 37 is a graph showing the results of simulating the Vg-Id characteristics of the TFT using the density of the LDD region as a parameter.

도 38a 및 38b는 휘도경사와 크로스토크에 대하여 설명하기 위한 개략도이다.38A and 38B are schematic diagrams for explaining the luminance gradient and crosstalk.

(발명의 개시)(Initiation of invention)

즉, 상기 과제를 해결하기 위해 청구항 1에 기재한 발명은, 박막트랜지스터로서, 채널영역과 이 채널영역의 양측에 배치된 소스영역 및 드레인영역이 형성된 다결정 실리콘반도체층을 가지며, 상기 채널영역과 상기 드레인영역과의 사이에는 공핍층(空乏層)이 형성되고, 이 공핍층의 폭과 상기 채널영역에 광이 조사된 경우에 발생하는 광전도전류와는 비례관계를 가지며, 상기 광전도전류를 소정 허용치내로 하기 위해 공핍층의 폭을 상기 비례관계에 의거해 구한 값 이하로 한 구성인 것을 특징으로 하고 있다.That is, in order to solve the above problem, the invention described in claim 1 includes a polycrystalline silicon semiconductor layer having a channel region and a source region and a drain region disposed on both sides of the channel region, wherein the channel region and the A depletion layer is formed between the drain region, and has a proportional relationship with the width of the depletion layer and the photoconductive current generated when light is irradiated to the channel region. The width of the depletion layer is set to be equal to or less than the value obtained based on the above proportional relationship so as to fall within the allowable value.

상기와 같이, 공핍층 폭이 광전도전류와 비례관계를 갖는 것이 새롭게 발견되어, 이로써 공핍층 폭을 제어함으로써 광전도전류를 소정의 허용치 이하로 하는 것이 달성되어, 휘도경사나 크로스토크 등의 화질 열화가 없는 박막트랜지스터를 제공할 수 있다.As described above, the depletion layer width is newly found to have a proportional relationship with the photoconductive current. Thus, by controlling the depletion layer width, it is achieved to make the photoconductive current below a predetermined allowable value, and thus the image quality such as luminance inclination or crosstalk is achieved. It is possible to provide a thin film transistor without deterioration.

또, 청구항 2에 기재한 발명은, 청구항 1에 기재한 박막트랜지스터로서, 상기 드레인영역의 시트저항을 R(kΩ/□), 상기 채널영역의 채널폭을 W(㎛)로 한 경우, 수학식 1의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하고 있다.The invention described in claim 2 is the thin film transistor according to claim 1, wherein the sheet resistance of the drain region is R (kΩ / □) and the channel width of the channel region is W (μm). It is characterized by satisfying the relationship of 1.

그리고, A는 광전도전류와 광강도에 의해 정해지는 상수이다.A is a constant determined by the photoconductive current and the light intensity.

(R + 30) ㆍ W < A(R + 30) W <A

또, 청구항 3에 기재한 발명은, 청구항 2에 기재한 박막트랜지스터로서, 상기 드레인영역의 시트저항을 R(kΩ/□), 상기 채널영역의 채널폭을 W(㎛)로 한 경우, 수학식 2의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하고 있다.The invention described in claim 3 is the thin film transistor according to claim 2, wherein the sheet resistance of the drain region is R (k? /?) And the channel width of the channel region is W (µm). It is characterized by satisfying the relationship of 2.

(R + 30) ㆍ W < 1 ×103 (R + 30) W <1 x 10 3

상기 수학식 1, 2와 같이, 새롭게 제어할 수 있는 인자(드레인영역의 시트저항)와 채널영역의 채널폭과의 관계에 의해 광조사시의 OFF전류(광전도전류)를 억제하는 범위를 규정할 수 있다.As shown in Equations 1 and 2, the range of suppressing the OFF current (photoconductive current) during light irradiation is defined by the relationship between the newly controllable factor (sheet resistance in the drain region) and the channel width in the channel region. can do.

그리고, 상기 수학식 1, 2의 관계를 충족시키는 박막트랜지스터는, 광조사시의 OFF전류의 증가를 억제할 수 있으므로, 크로스토크나 휘도경사를 방지할 수 있고, 따라서 고성능, 고신뢰성을 실현할 수 있다.In addition, since the thin film transistor that satisfies the relationship of Equations 1 and 2 can suppress an increase in OFF current during light irradiation, it is possible to prevent crosstalk and luminance gradient, thereby realizing high performance and high reliability. have.

또, 청구항 4에 기재한 발명은, 청구항 3에 기재한 박막트랜지스터로서, 상기 채널영역의 채널폭(W)이 2㎛ 이하인 것을 특징으로 하고 있다.The invention described in claim 4 is the thin film transistor according to claim 3, wherein the channel width W of the channel region is 2 µm or less.

상기 수학식 2의 관계는 채널영역의 채널폭(W)을 2㎛ 이하로 하는 경우라도, 시트저항(R)과 채널폭(W)에 의해 광조사시의 OFF전류의 증가를 억제할 수 있다.In the relation of Equation 2 above, even when the channel width W of the channel region is set to 2 μm or less, the increase in the OFF current during light irradiation can be suppressed by the sheet resistance R and the channel width W. .

또, 청구항 5 또는 청구항 6에 기재한 발명은, 청구항 3 또는 청구항 4에 기재한 박막트랜지스터로서, 상기 드레인영역의 시트저항이 20kΩ/□이상 100kΩ/□이하인 것을 특징으로 하고 있다.The invention according to claim 5 or 6 is the thin film transistor according to claim 3 or 4, wherein the sheet resistance of the drain region is 20 kΩ / □ or more and 100 kΩ / □ or less.

이와 같이 규제하는 것은 시트저항이 20kΩ/□이하에서는 OFF전류는 급격하게 커지고, 또 시트저항을 100kΩ/□이상으로 한 경우, 트랜지스터의 ON전류가 저하하여 패널의 동작이 불안정해지기 때문이다.This is because when the sheet resistance is 20 kΩ / □ or less, the OFF current increases rapidly, and when the sheet resistance is 100 kΩ / □ or more, the ON current of the transistor decreases and the operation of the panel becomes unstable.

드레인영역의 시트저항의 범위를 20kΩ/□이상 100kΩ/□이하로 함으로써, OFF전류의 저감을 도모할 수 있는 동시에, ON전류의 감소는 일어나지 않는 박막트랜지스터를 제공할 수 있다.By setting the sheet resistance of the drain region to 20 kΩ / □ or more and 100 kΩ / □ or less, it is possible to provide a thin film transistor which can reduce the OFF current and does not reduce the ON current.

또, 청구항 7에 기재한 발명은, 채널영역과 이 채널영역의 양측에 소스영역 및 드레인영역이 배치된 다결정 실리콘반도체층을 가지며, 액정표시장치에 스위칭소자로서 구비되는 박막트랜지스터로서, 상기 액정표시장치를 구성하는 백라이트의 휘도를 2000(cd/m2)이상으로 하는 경우, 상기 소스영역과 상기 채널영역과의 사이 또는 상기 드레인영역과 상기 채널영역과의 사이의 최소한 어느 한쪽에, 불순물농도가 소스영역 및 드레인영역보다 낮은 저농도 불순물영역이 형성되고, 이 저농도불순물영역의 길이(△L)는 1.0㎛ 이하인 것을 특징으로 하고 있다.The invention described in claim 7 has a channel region and a polycrystalline silicon semiconductor layer having source and drain regions disposed on both sides of the channel region, wherein the liquid crystal display is a thin film transistor provided as a switching element. When the luminance of the backlight constituting the device is set to 2000 (cd / m 2 ) or more, the impurity concentration is at least either between the source region and the channel region or between the drain region and the channel region. A low concentration impurity region is formed which is lower than the source region and the drain region, and the length (ΔL) of the low concentration impurity region is 1.0 mu m or less.

이와 같이, 저농도 불순물영역를 형성함으로써, 공핍층(空乏層)의 확산을 길이(△L)가 1.0㎛ 이하로 된 저농도 불순물영역의 범위내로 할 수 있고, 따라서 광전도전류(OFF전류)가 증가하지 않는 박막트랜지스터로 할 수 있다.In this way, by forming the low concentration impurity region, diffusion of the depletion layer can be made within the range of the low concentration impurity region whose length DELTA L is 1.0 mu m or less, so that the photoconductive current (OFF current) does not increase. Thin film transistor can be used.

또, 청구항 8에 기재한 발명은, 채널영역과, 이 채널영역의 양측에 배치된 소스영역 및 드레인영역이 형성되고, 상기 소스영역과 채널영역과의 사이 또는 드레인영역과 채널영역과의 사이의 최소한 어느 한쪽에, 불순물농도가 소스영역 및 드레인영역보다 낮은 저농도 불순물영역이 형성된 다결정 실리콘반도체층을 가진 박막트랜지스터로서, 상기 저농도 불순물영역의 길이를 △L(㎛), 소스-드레인간 전압을 Vlc(V), 상기 채널영역의 채널폭을 W(㎛)로 한 경우, 수학식 3의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하고 있다.In addition, in the invention described in claim 8, a channel region and a source region and a drain region disposed on both sides of the channel region are formed, and between the source region and the channel region or between the drain region and the channel region. A thin film transistor having at least one of a polycrystalline silicon semiconductor layer having a low concentration impurity region having a lower impurity concentration than a source region and a drain region, wherein the length of the low concentration impurity region is? (V) In the case where the channel width of the channel region is set to W (占 퐉), the relation of expression (3) is satisfied.

△L > (W ㆍ Vlc) / 36ΔL> (WVlc) / 36

이와 같은 관계를 충족시킴으로써, 박막트랜지스터의 OFF시에는 상기 저농도 불순물영역이 캐리어가 고갈하는 고(高)저항층으로 되므로 OFF전류의 저감을 도모할 수 있다.By satisfying such a relationship, when the thin film transistor is turned off, the low concentration impurity region becomes a high resistance layer in which carriers are depleted, so that the OFF current can be reduced.

그리고, 상기 수학식 1에서 LDD영역의 길이의 지침을 정할 수 있고, OFF전류저감때문에 필요 이상으로 LDD영역을 확보할 필요는 없어지는 것이다.In addition, it is possible to determine the guideline of the length of the LDD region in Equation 1, and it is unnecessary to secure the LDD region more than necessary because of the OFF current reduction.

또, 청구항 9에 기재한 발명은, 청구항 8에 기재한 박막트랜지스터로서, 상기 채널영역의 채널 길이를 L(㎛)로 한 경우, 수학식 4의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하고 있다.The invention described in claim 9 is characterized in that the thin film transistor according to claim 8 satisfies the relationship of equation (4) when the channel length of the channel region is L (µm).

△L < 1.5 ㆍ (W / L)△ L <1.5 ㆍ (W / L)

이와 같은 관계를 더욱 충족시킴으로써, 박막트랜지스터의 ON시에는 게이트전극으로부터의 전계의 작용에 의해, 게이트전극하의 저농도 불순물영역은 캐리어가 되는 전자가 축적하여 저(低)저항 영역으로 되어, ON전류의 감소는 일어나지 않는다. 따라서, 상기 박막트랜지스터는 ON전류를 충분히 확보하는 동시에 OFF전류를 작게 억제하는 것이 가능해진다.By further satisfying such a relationship, when the thin film transistor is turned on, the low-concentration impurity region under the gate electrode becomes a low-resistance region due to the action of an electric field from the gate electrode, and becomes a low resistance region. No reduction occurs. Therefore, the thin film transistor can sufficiently secure the ON current and at the same time reduce the OFF current.

또, 청구항 10에 기재한 발명은, 청구항 9에 기재한 박막트랜지스터로서, 상기 채널영역의 채널폭(W)이 2㎛ 이하인 것을 특징으로 하고 있다.The invention described in claim 10 is the thin film transistor according to claim 9, wherein the channel width W of the channel region is 2 µm or less.

이와 같이 상기 저농도 불순물영역의 길이(△L)를 규제함으로써 OFF전류의 저감을 도모할 수 있는 동시에, ON전류의 감소는 일어나지 않는다.As described above, by regulating the length DELTA L of the low concentration impurity region, the OFF current can be reduced and the ON current does not decrease.

또, 청구항 11 또는 청구항 12에 기재한 발명은, 청구항 9 또는 청구항 10에 기재한 박막트랜지스터로서, 상기 저농도 불순물영역의 시트저항이 20kΩ/□이상 100kΩ/□이하인 것을 특징으로 하고 있다.The invention according to claim 11 or 12 is the thin film transistor according to claim 9 or 10, wherein the sheet resistance of the low concentration impurity region is 20 kΩ / □ or more and 100 kΩ / □ or less.

또, 청구항 13에 기재한 발명은, 청구항 11에 기재한 박막트랜지스터로서, 상기 저농도 불순물영역이 드레인영역과 채널영역과의 사이에만 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.The invention described in claim 13 is the thin film transistor according to claim 11, wherein the low concentration impurity region is formed only between the drain region and the channel region.

저농도 불순물영역을 형성하는 것은, 본래적으로는 드레인영역에 작용하는 전계를 완화하기 위한 것이며, 이러한 관점에서 보면 드레인영역과 채널영역의 양쪽에 저농도 불순물영역을 형성할 필요는 없다. The formation of the low concentration impurity region is intended to naturally reduce the electric field acting on the drain region. From this point of view, it is not necessary to form the low concentration impurity region in both the drain region and the channel region.

그래서, 드레인영역과 채널영역과의 사이 또는 상기 드레인영역과 상기 채널영역과의 사이의 최소한 어느 한쪽에 저농도 불순물농도를 형성하면, 박막트랜지스터의 면적을 작게 하는 것이 가능해진다.Therefore, if a low concentration impurity concentration is formed between at least one of the drain region and the channel region or between the drain region and the channel region, the area of the thin film transistor can be reduced.

또, 청구항 14에 기재한 발명은, 청구항 1에 기재한 박막트랜지스터를 스위칭소자로서 구비한 액정패널부와, 상기 액정패널부에 이면측에서 광을 공급하는 백라이트부를 구비한 액정표시장치로서, 상기 드레인영역의 시트저항을 R(kΩ/□), 상기 백라이트부의 휘도를 B(cd/m2), 상기 채널영역의 채널폭을 W(㎛)로 한 경우, 수학식 5의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하고 있다. 그리고, C는 광전도전류에 의해 정해지는 상수이다.The invention described in claim 14 is a liquid crystal display device comprising a liquid crystal panel portion including the thin film transistor according to claim 1 as a switching element, and a backlight portion for supplying light from the back side of the liquid crystal panel portion. When the sheet resistance of the drain region is R (kΩ / □), the brightness of the backlight portion is B (cd / m 2 ), and the channel width of the channel region is W (μm), the relation of Equation 5 is satisfied. It features. C is a constant determined by the photoconductive current.

(R + 30) ㆍ B ㆍW < C(R + 30) B W W C

또, 청구항 15에 기재한 발명은, 청구항 14에 기재한 액정표시장치로서, 상기 드레인영역의 시트저항을 R(kΩ/□), 상기 백라이트부의 휘도를 B(cd/m2), 상기 채널영역의 채널폭을 W(㎛)로 한 경우, 수학식 6의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하고 있다.The invention described in claim 15 is the liquid crystal display device according to claim 14, wherein the sheet resistance of the drain region is R (kΩ / □), the brightness of the backlight portion is B (cd / m 2 ), and the channel region. When the channel width of is set to W (µm), the relationship of the expression (6) is satisfied.

(R + 30) ㆍ B ㆍW < 1 ×106 (R + 30) B W <1 × 10 6

또, 청구항 16에 기재한 발명은 EL장치로서, 박막트랜지스터를 갖는 기판에 형성된 화소전극 상층에 발광층을 가지며, 이 발광층 상층에 대향전극이 형성된 EL장치로서, 상기 박막트랜지스터는 청구항 1에 기재한 박막트랜지스터이며, 이 박막트랜지스터의 채널영역에 조사되는 광강도를 B(cd/m2)로 한 경우, 수학식 5의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하고 있다 그리고, C는 광전도전류에 의해 정해지는 상수이다.In addition, the invention described in claim 16 is an EL device comprising: an EL device having a light emitting layer on an upper layer of a pixel electrode formed on a substrate having a thin film transistor, and having an opposing electrode formed on the light emitting layer, wherein the thin film transistor is a thin film according to claim 1 In the case of a transistor, when the light intensity irradiated to the channel region of the thin film transistor is set to B (cd / m 2 ), the relation of Equation 5 is satisfied. C is determined by the photoconductive current. Is a constant.

(R + 30) ㆍ B ㆍW < C(R + 30) B W W C

또, 청구항 17에 기재한 발명은, 청구항 16에 기재한 EL표시장치로서, 상기 드레인영역의 시트저항을 R(kΩ/□), 상기 채널영역에 조사되는 광강도를 B(cd /m2), 상기 채널영역의 채널폭을 W(㎛)로 한 경우, 수학식 6의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하고 있다.The invention described in claim 17 is the EL display device according to claim 16, wherein the sheet resistance of the drain region is R (kΩ / □), and the light intensity irradiated to the channel region is B (cd / m 2 ). In the case where the channel width of the channel region is W (µm), the relation of Equation 6 is satisfied.

(R + 30) ㆍ B ㆍW < 1 ×106 (R + 30) B W <1 × 10 6

또, 청구항 18에 기재한 발명은, 절연성 기판상에 다결정 실리콘반도체층을 형성하는 다결정 실리콘반도체층 형성공정과, 상기 다결정 실리콘반도체층상에 게이트절연막을 형성하는 게이트절연막 형성공정과, 상기 게이트절연막상에 게이트전극을 패턴형으로 형성하는 게이트전극 형성공정과, 상기 게이트전극의 측면을 산화하여, 이 게이트전극의 측면을 덮는 금속산화막을 형성하는 양극(陽極)산화공정과, 상기 다결정 실리콘반도체층에 상기 게이트전극을 마스크로서 불순물을 도프하는 불순물도프공정을 갖는 박막트랜지스터의 제조방법으로서, 상기 양극산화공정에서 형성되는 금속산화막의 막두께를 제어하여, 상기 불순물도프공정에서 형성되는 저농도 불순물영역의 길이(△L)를 1.0㎛ 이하로 하는 것을 특징으로 하고 있다.In addition, the invention described in claim 18 includes a polycrystalline silicon semiconductor layer forming step of forming a polycrystalline silicon semiconductor layer on an insulating substrate, a gate insulating film forming step of forming a gate insulating film on the polycrystalline silicon semiconductor layer, and the gate insulating film image. A gate electrode forming step of forming a gate electrode in a pattern form, an anode oxidation step of oxidizing the side surface of the gate electrode to form a metal oxide film covering the side surface of the gate electrode, and the polycrystalline silicon semiconductor layer. A method of manufacturing a thin film transistor having an impurity doping step of doping an impurity with the gate electrode as a mask, the method comprising: controlling a film thickness of a metal oxide film formed in the anodization step to form a length of a low concentration impurity region formed in the impurity doping step (ΔL) is characterized in that 1.0 µm or less.

또, 청구항 19에 기재한 발명은, 박막트랜지스터의 제조방법으로서, 절연성기판상에 다결정 실리콘반도체층을 형성하는 다결정 실리콘반도체층 형성공정과, 상기 다결정 실리콘반도체층상에 게이트절연막을 형성하는 게이트절연막 형성공정과, 상기 게이트절연막상에 게이트전극을 패턴형으로 형성하는 게이트전극 형성공정과, 상기 다결정 실리콘반도체층상에 상기 게이트전극을 마스크로서 불순물을 도프하는 제1의 불순물도프공정과, 상기 제1의 불순물도프공정에 의해 불순물이 도프된 반도체영역상에 차폐막을 형성하고, 이 차폐막을 이방성에칭에 의해 패턴형으로 형성하는 차폐막 형성공정과, 상기 다결정 실리콘반도체층에 상기 차폐막을 마스크로서 불순물을 도프하고, 차폐막의 하부영역과 그 이외의 영역에서 불순물농도차가 존재하도록 하여 소스영역과 채널영역과의 사이 또는 드레인영역과 채널영역과의 사이의 최소한 어느 한쪽에 불순물농도가 소스영역 및 드레인영역보다 낮은 저농도 불순물영역을 형성하고, 이 저농도 불순물영역의 길이를 1.0㎛ 이하로 하는 제2의 불순물도프공정을 가지는 것을 특징으로 하고 있다.In addition, the invention as set forth in claim 19 is a manufacturing method of a thin film transistor, comprising: a polycrystalline silicon semiconductor layer forming step of forming a polycrystalline silicon semiconductor layer on an insulating substrate, and a gate insulating film forming a gate insulating film on the polycrystalline silicon semiconductor layer A gate electrode forming step of forming a gate electrode in a pattern form on the gate insulating film, a first impurity doping step of doping impurities with the gate electrode as a mask on the polycrystalline silicon semiconductor layer, and the first A shielding film forming step of forming a shielding film on a semiconductor region doped with an impurity by an impurity doping step, and forming the shielding film into a pattern by anisotropic etching; and doping impurities using the shielding film as a mask on the polycrystalline silicon semiconductor layer. , Even if the impurity concentration difference exists in the lower region of the shielding film and other regions Thus, a low concentration impurity region having an impurity concentration lower than that of the source region and the drain region is formed in at least one of the source region and the channel region or between the drain region and the channel region, and the length of the low concentration impurity region is 1.0 μm or less. And a second impurity doping step.

또, 청구항 20에 기재한 발명은, 청구항 19에 기재한 박막트랜지스터의 제조방법으로서, 상기 저농도 불순물영역의 길이(△L)가 1.0㎛ 이하인 것을 양품(良品)으로 하는 검사공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.The invention as set forth in claim 20 is a manufacturing method of the thin film transistor as set forth in claim 19, wherein the low-concentration impurity region has a length of? I am doing it.

〔제1의 발명군〕[1st invention group]

(제1의 발명군의 개념)(Concept of the first invention group)

먼저, 제1의 발명군의 개념에 대하여 설명한 후, 구체적인 실시형태에 대해 도면에 따라 설명한다.First, after explaining the concept of the first invention group, specific embodiments will be described with reference to the drawings.

제1의 발명군에서는, TFT에의 광조사시의 광전도전류를 억제하는 것을 목적으로 하고 있다.In the first invention group, the object is to suppress the photoconductive current during light irradiation to the TFT.

그래서, 상기 목적을 달성하기 위해 본원 발명자들은, 상기 광전도전류와 상관성을 갖는 파라미터를 탐색하고, 그 결과 공핍층 폭이 광전도전류와 비례관계를 갖는 것을 새롭게 발견하였다.Therefore, in order to achieve the above object, the present inventors searched for a parameter having a correlation with the photoconductive current, and as a result, newly discovered that the depletion layer width has a proportional relation with the photoconductive current.

이 비례관계에 따라 공핍층 폭을 제어(작게)함으로써, 광전도전류를 허용치 이하로 하는 것이 달성되고, 휘도경사나 크로스토크 등의 화질 열화가 없는 박막트랜지스터를 제공할 수 있다.By controlling (smalling) the depletion layer width in accordance with this proportional relationship, it is possible to achieve a photoconductive current below an allowable value, and to provide a thin film transistor without deterioration in image quality such as luminance gradient or crosstalk.

그리고, 상기「공핍층 폭」이라는 것은 후술하는 도 2a에 나타낸 바와 같이, 전계 강도가 상승하는 2점의 각각의 접선간의 거리라고 정의한다.The "depletion layer width" is defined as the distance between the tangents of two points at which the electric field strength rises, as shown in FIG. 2A to be described later.

또, 종래 백라이트의 휘도(B)및 채널영역의 채널폭(W)은 광전도전류와 상관성이 있는 것은 알고 있으며, 이들 2개의 제어파라미터에 따라 TFT의 설계를 하고 있었다.It is also known that the brightness B of the backlight and the channel width W of the channel region have a correlation with the photoconductive current, and the TFT is designed according to these two control parameters.

그러나, 상기 2개의 제어파라미터만으로는 광전도전류 억제에 대하여 충분하지 않아, TFT를 설계하는데 오차가 생기는 경우도 있다.However, the two control parameters alone are not sufficient for suppressing the photoconductive current, so that an error may occur in designing the TFT.

그래서, 본 발명자들은 상기「공핍층 폭과 광전도전류와의 비례관계」에 관해서 더욱 예의 검토를 하여 드레인영역의 시트저항도 광전도전류에 대하여 상관성이 있는 것을 새롭게 발견하였다.Therefore, the present inventors further examined the above "proportional relationship between the depletion layer width and the photoconductive current" and newly discovered that the sheet resistance of the drain region was also correlated with the photoconductive current.

이로써, 시트저항(R)이라는 새로운 인자를 평가기준으로 함으로써 제어파라미터가 3개로 되어, 종래의 제어파라미터가 2개인 것에 비교하여 박막트랜지스터의 설계의 정밀도가 향상하고, 광전도전류를 현저하게 억제할 수 있다.As a result, the new parameter of the sheet resistance (R) is used as an evaluation criterion, resulting in three control parameters. The design accuracy of the thin film transistor can be improved and the photoconductive current can be remarkably suppressed compared to two conventional control parameters. Can be.

다음에, 공핍층 폭과 광전도전류와의 관계에 대하여 먼저 설명하고, 그 후 백라이트의 휘도(B)와, 드레인영역의 시트저항(R)과, 채널영역의 채널폭(W)과의 관계에 대하여 설명한다.Next, the relationship between the depletion layer width and the photoconductive current will be described first, and then the relationship between the luminance B of the backlight, the sheet resistance R of the drain region, and the channel width W of the channel region. It demonstrates.

그리고, 광전도전류를 억제하기 위한 TFT의 구체적인 제작방법의 원리에 대하여 설명한다.Next, the principle of the specific manufacturing method of TFT for suppressing photoconductive current is demonstrated.

먼저, 본 발명자들은, TFT를 구성하는 채널영역의 채널폭과 광전도전류의 관계를 측정하는 동시에, 드레인영역의 시트저항과 광전도전류의 관계를 측정하였다.First, the present inventors measured the relationship between the channel width and the photoconductive current of the channel region constituting the TFT, and measured the relationship between the sheet resistance and the photoconductive current of the drain region.

또한, 시뮬레이션에 의해 동작해석을 하여 공핍층 폭의 범위를 구하였다.Operational analysis was also performed by simulation to find the range of the depletion layer width.

도 1a는 TFT를 구성하는 TFT의 채널영역의 채널폭(W)과 광전도전류(OFF전류 :IOFF)와의 관계를 나타낸 그래프이다. 또한, 실선은 6000cd/ cm2, 파선은 4000 cd/cm2, 1점 쇄선은 2000cd/cm2 의 광을 조사한 경우의 채널폭(W)과 광전도전류 (IOFF)의 관계를 나타내고 있다.FIG. 1A is a graph showing the relationship between the channel width W and the photoconductive current (OFF current: I OFF ) of the channel region of the TFT constituting the TFT. Further, the solid line shows the relationship between the 6000cd / cm 2, a broken line 4000 cd / cm 2, 1-dot chain line is a channel width (W) and the photoconductive current (I OFF) when irradiated with light of 2000cd / cm 2.

도 1a에서 광조사시의 OFF전류(IOFF)는 채널폭(W)에 비례하는 것이 명백하다. 또, 도 1b는 백라이트휘도와 광전도전류와의 관계를 나타낸 그래프이지만, OFF전류 (IOFF)는 백라이트 휘도(B)에 비례하는 것을 확인할 수 있었다.In Fig. 1A, it is apparent that the OFF current I OFF during light irradiation is proportional to the channel width W. In addition, although FIG. 1B is a graph showing the relationship between the backlight luminance and the photoconductive current, it was confirmed that the OFF current I OFF is proportional to the backlight brightness B. FIG.

도 2a는 TFT를 OFF상태로 한 경우의 전계를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다.2A is a graph showing a result of simulating an electric field when the TFT is turned OFF.

도 2a에 나타낸 시뮬레이션결과에 의해, 전계는 거의 채널/드레인영역의 접합부에만 집중하고 있으며, LDD영역의 시트저항이 20kΩ/□(실선)인 경우, 공핍층 폭은 약 0.5㎛ 정도이며, 그 공핍층 영역은 주로 채널측으로 연장되어 있는 것을 알았다.According to the simulation results shown in FIG. 2A, the electric field is almost concentrated only at the junction of the channel / drain region. When the sheet resistance of the LDD region is 20 k? / □ (solid line), the depletion layer width is about 0.5 µm, It was found that the pip layer region mainly extended to the channel side.

이에 대하여, 시트저항이 100kΩ/□(파선)의 경우, 공핍층 폭은 약 0.9㎛ 정도이며, LDD영역으로 확산되고 있는 것이 확인된다.In contrast, when the sheet resistance is 100 k? / □ (broken line), the depletion layer width is about 0.9 μm, and it is confirmed that it is diffused into the LDD region.

이로써, 시트저항이 변화함으로써 공핍층 폭도 변화하는 것이 새롭게 발견되었다. 그래서, 본 발명자들은 시트저항과 공핍층 폭과의 관계를 조사하였다. 그 결과를 도 3에 나타낸다.As a result, it has been newly discovered that the width of the depletion layer also changes as the sheet resistance changes. Thus, the present inventors investigated the relationship between the sheet resistance and the depletion layer width. The result is shown in FIG.

도 3은 시뮬레이션에 의해 얻어진 시트저항과 공핍층 폭과의 관계를 나타낸다. 공핍층 폭(Wd)은 시트저항(R)에 비례하는 것이 확인되었다. 이것은 p/n접합의 경우에서의 공핍층의 확산과 마찬가지로, 캐리어 농도가 낮은 영역으로 공핍층은 연장되기 때문이라고 생각된다. 그리고, 도 3의 시트저항과 공핍층 폭과의 관계를 다음 수학식 7에 나타낸다.3 shows the relationship between the sheet resistance and the depletion layer width obtained by the simulation. It was confirmed that the depletion layer width Wd is proportional to the sheet resistance R. FIG. This is considered to be because the depletion layer extends to a region having a low carrier concentration, similar to the diffusion of the depletion layer in the case of p / n junction. The relationship between the sheet resistance and the depletion layer width of FIG. 3 is shown in the following equation.

Wd = 8 ×10-3ㆍ R + 0.24Wd = 8 × 10 -3 R + 0.24

도 4는 시뮬레이션(W=4㎛의 경우)에 의해 구해진 공핍층 폭과, 이 공핍층 폭에 대응하는 시트저항에서의 광전도전류와의 관계를 측정한 결과를 나타낸다.Fig. 4 shows the result of measuring the relationship between the depletion layer width obtained by simulation (when W = 4 mu m) and the photoconductive current at the sheet resistance corresponding to the depletion layer width.

공핍층 폭과 광전도전류를 각각 대수(對數)로 플롯하면, 대략 경사가 1인 직선이 얻어졌다. 이것은 광전도전류가 공핍영역에 의해 발생하는 것을 시사하는 것이다.When the depletion layer width and the photoconductive current were plotted in logarithms, a straight line having an approximately inclination of 1 was obtained. This suggests that the photoconductive current is generated by the depletion region.

그리고, 공핍층 폭(Wd)과 광전도전류의 관계는 다음 수학식 8과 같이 표시할 수 있다.The relationship between the depletion layer width Wd and the photoconductive current may be expressed as in Equation 8 below.

Iphoto = 5 ×10-15ㆍ WdI photo = 5 x 10 -15 Wd

그리고, 상기 수학식 8에서 Iphoto는 채널폭이 4㎛에서의 광강도가 1(cd/m2)당의 값이다.In Equation 8, I photo is a value of light intensity per 1 (cd / m 2 ) at a channel width of 4 μm.

이와 같이 상기 수학식 8에서 공핍층 폭(Wd)이 광전도전류( Iphoto)와 비례관계를 가지는 것이 발견되고, 이로써 공핍층 폭을 제어(작게)함으로써 광전도전류를 허용치 이하로 할 수 있어, 휘도경사나 크로스토크 등의 화질 열화가 없는 고성능, 고신뢰성을 실현한 박막트랜지스터를 제공할 수 있다.As described above, it is found that the depletion layer width Wd has a proportional relationship with the photoconductive current I photo in Equation 8, and thus the photoconductive current can be made below the allowable value by controlling the depletion layer width (smaller). It is possible to provide a thin film transistor which realizes high performance and high reliability without deterioration of image quality such as luminance gradient or crosstalk.

그리고, 상기「허용치」라는 것은, 예를 들면 후술하지만 10pA 이하의 값이다.In addition, although the said "permissible value" is mentioned later, for example, it is a value of 10 pA or less.

또, 전술한 도 1a에서 IOFF는 채널폭(W) 및 광강도(B)에 비례하므로, IOFF와 Iphoto는 다음 수학식 9의 관계를 충족시킨다.In addition, since I OFF in FIG. 1A is proportional to the channel width W and the light intensity B, I OFF and I photo satisfy the following equation (9).

IOFF = Iphoto ㆍ (W / 4)ㆍBI OFF = I photo ㆍ (W / 4) ・ B

그래서, 상기 수학식 9와 8에서 Iphoto를 소거하면, 다음 수학식 10과 같이 된다.Therefore, if I photo is erased in Equations 9 and 8, the following Equation 10 is obtained.

IOFF(4 /(WㆍB)) = 5 × 10-15ㆍWdI OFF (4 / (WB)) = 5 × 10 -15 Wd

그리고, 상기 수학식 7, 10에서 공핍층 폭(Wd)을 소거하면, 다음 수학식 11이 얻어진다. 여기서, 도 1a에서 IOFF는 채널폭(W)에 비례한다.Then, when the depletion layer width Wd is erased in Equation 7, 10, the following Equation 11 is obtained. Here, in FIG. 1A, I OFF is proportional to the channel width (W).

R = IOFF ㆍ 1017 / (B ㆍ W) - 30R = I OFF ㆍ 10 17 / (B ㆍ W)-30

그런데, 일반적으로 고품위의 화질을 유지하기 위해서는, IOFF는 10pA 이하의 값이 필요하다. 그 이유에 대해서 다음에 설명한다. 도 5에 액티브매트릭스의 등가회로를 나타낸다.In general, in order to maintain high quality image quality, I OFF requires a value of 10 pA or less. The reason for this is as follows. 5 shows an equivalent circuit of the active matrix.

TFT의 OFF저항(ROFF)이 작아지면, 다음의 기입까지 전하를 유지할 수 없게 되어 전압로스로 된다. 시간(T)후의 화소전압(V)은 수학식 12에서 기술된다.When the OFF resistance R OFF of the TFT becomes small, the electric charge cannot be held until the next writing, resulting in a voltage loss. The pixel voltage V after the time T is described in equation (12).

V = VO {1 - exp(T / (ROFF ×Ctot))}V = V O {1-exp (T / (R OFF × Ctot))}

여기서, Ctot = Cs + ClcWhere Ctot = Cs + Clc

또, TFT의 OFF전류(ROFF = Vsd / IOFF)를 파라미터로 한 경우의 시간과 전압로스의 시뮬레이션결과를 도 6에 나타낸다. 도 6에서 16msec(1/60Hz)의 유지시간으로 전압로스를 0.02V 이하로 억제하기 위해서는, 백라이트 조사상태에서 OFF전류를 10pA 이하로 할 필요가 있는 것이 확인된다.6 shows the simulation results of time and voltage loss when the TFT OFF current (R OFF = V sd / I OFF ) is used as a parameter. In Fig. 6, it is confirmed that the OFF current needs to be 10 pA or less in the backlight irradiation state in order to suppress the voltage loss to 0.02 V or less with the holding time of 16 msec (1/60 Hz).

따라서, 상기 수학식 11의 IOFF를 10pA 이하로 하면 다음 식이 얻어진다.Therefore, if I OFF of the above formula (11) is 10 pA or less, the following equation is obtained.

(R + 30)ㆍBㆍW < 10 ㆍ 10-12ㆍ1017 = 1 ×106 (R + 30) and B and W <10 and 10-12 and 10 17 = 1 × 10 6

으로 된다.Becomes

또, 박막트랜지스터가 사용되는 조건에 따라서는 OFF전류를 억제하는 값은 변화하므로, 다음 수학식 5와 같이 표시할 수 있다.In addition, depending on the conditions under which the thin film transistor is used, the value of suppressing the OFF current changes, so that it can be expressed as in Equation 5 below.

(R + 30) ㆍ B ㆍW < C(R + 30) B W W C

그리고, C는 광전도전류에 의해 정해지는 상수이다.C is a constant determined by the photoconductive current.

이와 같이 하여, 상기 수학식 6을 충족시키는 박막트랜지스터는, 광전도전류를 억제할 수 있는 것이며, 따라서 크로스토크나 휘도경사를 방지할 수 있고. 화질이 우수하여 고성능, 고신뢰성을 실현할 수 있다.In this way, the thin film transistor that satisfies the above formula (6) can suppress the photoconductive current, and thus can prevent crosstalk and luminance gradient. Excellent image quality enables high performance and high reliability.

또, 상기 수학식 6은 액정패널로서의 백라이트휘도를 포함한 식이지만, 일반적으로 박막트랜지스터는 항상 백라이트를 구비한 투과형만으로는 한정되지 않는다. 따라서, 백라이트휘도(B)를 최고 5000cd/m2 로 가정하면, 상기 수학식 6은In addition, although Equation 6 is a formula including a backlight luminance as a liquid crystal panel, in general, the thin film transistor is not limited to only a transmission type having a backlight at all times. Therefore, assuming that the backlight luminance B is at most 5000 cd / m 2 , Equation 6

(R + 30)ㆍW < 2 ×102 (R + 30), W <2 x 10 2

으로 되어, 상기 수학식 2'를 충족시키는 박막트랜지스터는 백라이트의 휘도 (B)에 관계없이, 즉 투과, 반사형을 불문하는 박막트랜지스터로 할 수 있다.The thin film transistor satisfying Equation 2 'may be a thin film transistor irrespective of the luminance (B) of the backlight, that is, a transparent or reflective type.

그리고, 상기 수학식 2'는 다음 수학식 2를 충족시키는 쪽이 더욱 성능이 좋은 박막트랜지스터로 할 수 있다.In addition, it is possible to satisfy the following Equation 2 as Equation 2 'as the thin film transistor having better performance.

(R + 30) ㆍ W < 1 ×103 (R + 30) W <1 x 10 3

또, 상기 수학식 11은 다음 수학식 11'과 같이 표시할 수 있다. 즉Equation 11 may be expressed as Equation 11 'below. In other words

(R + 30) ㆍ W < (IOFF ㆍ1017 ) / B(R + 30) W <(I OFF ㆍ 10 17 ) / B

상기 수학식 11'의 우변을 IOFF 와 B에 의해 정해지는 상수(A)로 치환하면, 다음 수학식 1로 표시할 수 있다.If the right side of Equation 11 'is replaced with a constant A determined by I OFF and B, it can be expressed by Equation 1 below.

(R + 30) ㆍ W < A(R + 30) W <A

(A는 광전도전류와 광강도에 의해 정해지는 상수) (A is a constant determined by photoconductive current and light intensity)

또, 상기 TFT의 구성에서, LDD영역을 형성함으로써, 이 LDD영역 이상으로는 공핍층은 확산되지 않고, 전술한 바와 같이 공핍층 폭과 비례관계에 있는 광전도전류를 억제할 수 있게 된다. Further, in the structure of the TFT, by forming the LDD region, the depletion layer does not diffuse beyond the LDD region, and as described above, the photoconductive current which is proportional to the width of the depletion layer can be suppressed.

도 16a 및 16b는 채널영역과 LDD영역에서, TFT를 OFF상태로 한 경우(Vg= -10V, Vd=6V시)의 전계를 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.16A and 16B show the results of simulating the electric field when the TFT is turned OFF (in the Vg =-10V and Vd = 6V) in the channel region and the LDD region.

상기 시뮬레이션결과에서, 전계에 걸리는 영역은 시트저항에 의존하고 있으며, LDD영역의 시트저항이 20kΩ/□인 경우에는 0.4㎛ 정도, 시트저항이 100kΩ/□인 경우에는 1.0㎛인 것을 확인할 수 있었다.In the simulation results, the area applied to the electric field depends on the sheet resistance, and when the sheet resistance of the LDD region was 20 kΩ / □, it was confirmed that it was about 0.4 μm, and when the sheet resistance was 100 kΩ / □, it was 1.0 μm.

또한, 상기 채널폭은 4㎛에서 하고 있지만, 채널영역의 채널폭(W)을 미세화하여, 2㎛ 이하로 하는 경우에는, 특히 상기 수학식 1, 2 는 박막트랜지스터를 제작하는데 유효한 지침으로 된다.In addition, although the said channel width is 4 micrometers, when the channel width W of a channel area | region is made small and it is 2 micrometers or less, the said formula (1) and (2) are guide | indication which are effective in manufacturing a thin film transistor especially.

또, 이하의 실시형태에서는 상기 시뮬레이션에 의거하여 TFT를 제작한 것에 대하여 구체적으로 설명한다. In addition, in the following embodiment, what manufactures TFT based on the said simulation is demonstrated concretely.

(실시형태 1-1)Embodiment 1-1

도 7은 본 발명의 실시형태 1에 관한 박막트랜지스터를 화소스위칭소자로서 사용한 액정표시장치의 개략 단면도, 도 8은 본 발명의 실시형태 1에 관한 박막트랜지스터의 개략 단면도, 도 9는 도 8의 개략 평면도이다.7 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device using the thin film transistor according to Embodiment 1 of the present invention as a pixel switching element, FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the thin film transistor according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 9 is a schematic view of FIG. Top view.

도 7에 나타낸 바와 같이, 액정표시장치(50)는 액정패널부(51)와 이 액정패널부(51)의 이면측에 배치된 백라이트부(52) 등을 구비한 투과형 액정표시장치이다. 상기 액정패널부(51)는 편광판(53)ㆍ(53), 유리기판(2)ㆍ(54b), 매트릭스형으로 배치된 박막트랜지스터(1), 화소전극(55), 배향막(56), 액정층(57), 공통전극 (58) 등으로 구성되어 있다.As shown in FIG. 7, the liquid crystal display device 50 is a transmissive liquid crystal display device including a liquid crystal panel unit 51 and a backlight unit 52 disposed on the back side of the liquid crystal panel unit 51. The liquid crystal panel part 51 includes polarizing plates 53 and 53, glass substrates 2 and 54b, a thin film transistor 1 arranged in a matrix, a pixel electrode 55, an alignment film 56, and a liquid crystal. The layer 57, the common electrode 58, and the like.

상기 유리기판(2)상에는 박막트랜지스터(1)(이하, TFT라고 함) 및 화소전극 (55)을 형성하고, 상기 기판(54b)에는 공통전극(58)을 형성하고 있다. 또, 상기 기판(2)ㆍ(54b)에는 각각 폴리이미드수지 등으로 이루어지는 배향막(56)ㆍ(56)을 형성하고, 상기 배향막(56)ㆍ(56)을 배향방향이 서로 직교하는 방향으로 미리 러빙처리하고 있으며, 기판(2)ㆍ(54b)은 도시하지 않은 스페이서를 통하여 대향 배치되어 있다.The thin film transistor 1 (hereinafter referred to as TFT) and the pixel electrode 55 are formed on the glass substrate 2, and the common electrode 58 is formed on the substrate 54b. Further, alignment films 56 and 56 made of polyimide resin and the like are formed on the substrates 2 and 54b, respectively, and the alignment films 56 and 56 are previously arranged in directions perpendicular to each other. The rubbing process is performed, and the board | substrates 2 and 54b are opposingly arranged through the spacer which is not shown in figure.

또, 상기 기판(2)ㆍ(54b)사이에는 액정층(57)이 협지되어 있으며, 상기 액정층(57)내의 액정은 90°토션 배향되어 있다. 또한, 상기 (2)ㆍ(54b)의 외측면에는 편광판(53)ㆍ(53)이 규제하는 광의 진동방향이 서로 평행이 되도록 배치되어 있다.In addition, the liquid crystal layer 57 is sandwiched between the substrates 2 and 54b, and the liquid crystal in the liquid crystal layer 57 is aligned by 90 ° torsion. Further, the outer surfaces of (2) and 54b are arranged so that the vibration directions of light regulated by the polarizing plates 53 and 53 are parallel to each other.

또, 상기 액정패널부(51)의 이면(아래쪽)측에는 백라이트부(52)를 배치하고 있다. 상기 백라이트부(52)는 냉음극관 등의 발광소자와 광을 균일화하기 위한 광분산판 등으로 구성되어 있다.Moreover, the backlight part 52 is arrange | positioned at the back surface (lower side) side of the said liquid crystal panel part 51. As shown in FIG. The backlight unit 52 is composed of a light emitting element such as a cold cathode tube and a light distribution plate for equalizing light.

다음에, 상기 박막트랜지스터에 대하여 도 8, 도 9를 이용하여 설명한다.Next, the thin film transistor will be described with reference to FIGS. 8 and 9.

박막트랜지스터(1)는 유리기판(2)상에 막두께가 500Å의 다결정실리콘층(3), 막두께가 1000Å인 SiO2(이산화실리콘)로 이루어지는 게이트절연층(4), 알루미늄으로 이루어지는 게이트전극(5a) 및 SiO2 로 이루어지는 층간절연층(6)이 차례로 적층되어 구성되어 있다.The thin film transistor 1 includes a polysilicon layer 3 having a film thickness of 500 GPa on the glass substrate 2, a gate insulating layer 4 made of SiO 2 (silicon dioxide) having a film thickness of 1000 GPa, and a gate electrode made of aluminum. The interlayer insulating layer 6 made of (5a) and SiO 2 is laminated in this order.

또, 상기 다결정실리콘층(3)은 게이트전극(5a)의 바로 아래에 위치하는 채널영역(3c)과, 농도가 높은 소스영역(3a)(n+층)과, 불순물농도가 높은 드레인영역(n+층)(3b)로 구성되어 있다. In addition, the polysilicon layer 3 includes a channel region 3c located directly below the gate electrode 5a, a source region 3a (n + layer) having a high concentration, and a drain region (n +) having a high impurity concentration. Layer) 3b).

또, 본 실시형태에 있어서는, LDD영역(n-층)(3d)ㆍ(3e)의 길이(△L)는 0.4㎛로 설정되어 있다. 또, 상기 채널영역(3c)의 채널폭(W)은 5㎛로 설정되어 있다.In the present embodiment, the length DELTA L of the LDD regions (n-layers) 3d and 3e is set to 0.4 µm. The channel width W of the channel region 3c is set to 5 mu m.

여기서, 상기 드레인영역의 시트저항을 R(kΩ/□), 이 액티브매트릭스TFT가 사용되는 액정표시장치(50)의 백라이트(52)의 휘도를 B(cd/cm2 ), 상기 채널영역 (3c)의 채널폭을 W(㎛)로 한 경우, 다음 수학식 6을 충족시키도록 설계한다.Here, the sheet resistance of the drain region is R (kΩ / □), the luminance of the backlight 52 of the liquid crystal display device 50 in which the active matrix TFT is used is B (cd / cm 2 ), and the channel region (3c). In the case where the channel width of?) Is W (µm), it is designed to satisfy the following expression (6).

(R + 30) ㆍ B ㆍW = Ioff < 1 ×106 (R + 30) B W = I off <1 × 10 6

또, TFT(1)에는 또한 예를 들면 알루미늄으로 이루어지는 소스전극(7) 및 드레인전극(8)이 설치되어 있으며, 소스전극(7)은 게이트절연층(4) 및 층간절연층(6)에 형성되어 있는 콘택트홀(9b)을 통하여 소스영역(3a)에 접속되고, 또 드레인전극 (8)은 게이트절연층(4) 및 층간절연층(6)에 형성되어 있는 콘택트홀 (9b)을 통하여 드레인영역(3b)에 접속되어 있다.Further, the TFT 1 is further provided with a source electrode 7 and a drain electrode 8 made of aluminum, for example, and the source electrode 7 is provided on the gate insulating layer 4 and the interlayer insulating layer 6. It is connected to the source region 3a through the contact hole 9b formed, and the drain electrode 8 is connected through the contact hole 9b formed in the gate insulating layer 4 and the interlayer insulating layer 6. It is connected to the drain region 3b.

다음에, 박막트랜지스터의 제조방법을 설명한다. 도 10a∼10h는 본 발명의 실시형태 1-1에 관한 박막트랜지스터의 제조방법을 나타내는 개략 단면도, 도 11i∼11m은 마찬가지로 박막트랜지스터의 제조방법을 나타내는 개략 단면도, 도 12는 마찬가지로 박막트랜지스터의 제조방법을 나타낸 플로차트이다. Next, the manufacturing method of a thin film transistor is demonstrated. 10A to 10H are schematic sectional views showing the manufacturing method of the thin film transistor according to Embodiment 1-1 of the present invention, and FIGS. 11I to 11M are schematic sectional views showing the manufacturing method of the thin film transistor, and FIG. 12 is similarly a manufacturing method of the thin film transistor. This is a flowchart.

(1) 먼저, 플라스마CVD법에 의해, 유리기판(2)상에 막두께가 500Å인 a-Si층(15)을 퇴적시키고, 이어서 400℃에서 탈수소처리를 한다(도 10a). 이 탈수소처리는 결정화할 때에 수소의 탈리에 의한 Si막의 애블레이션의 발생을 방지하는 것을 목적으로 하고 있다. (1) First, a-Si layer 15 having a film thickness of 500 GPa is deposited on the glass substrate 2 by plasma CVD, and then dehydrogenated at 400 占 폚 (Fig. 10A). This dehydrogenation treatment aims at preventing generation of ablation of the Si film due to desorption of hydrogen during crystallization.

또한, a-Si를 형성하는 공정은 플라스마CVD 이외에도 감압CVD나 스퍼터 등의 프로세스를 이용하는 것은 가능하다. 또, 플라스마CVD 그 외의 방법을 이용하여 폴리실리콘막을 직접 퇴적할 수도 있다. 이 경우에는 후술하는 레이저에 의한 어닐공정이 불필요해진다.In addition, the process of forming a-Si can use processes, such as reduced pressure CVD and sputter | spatter, in addition to plasma CVD. In addition, polysilicon films may be directly deposited using plasma CVD or other methods. In this case, the annealing process by the laser mentioned later becomes unnecessary.

(2) 이어서, 파장 308nm의 엑시머레이저를 사용한 레이저어닐에 의해 a-Si층(15)의 용융 재결정화(p-Si화)를 하여, 다결정실리콘층(16)을 형성한다(도 10 b).(2) Next, melt recrystallization (p-Si) of the a-Si layer 15 is performed by laser annealing using an excimer laser having a wavelength of 308 nm to form the polycrystalline silicon layer 16 (FIG. 10B). .

(3) 이어서, 다결정실리콘층(16)을 소정 형상으로 섬화(島化)하여 다결정실리콘층 (3)을 형성한다(도 10c).(3) Next, the polysilicon layer 16 is islanded into a predetermined shape to form the polysilicon layer 3 (FIG. 10C).

(4) 이어서, 유리기판(2)상에 다결정실리콘층(16)을 덮도록 하여, 게이트절연층(4)이 되는 두께가 1000Å인 SiO2(이산화실리콘)층을 형성한다(도 10d).(4) Subsequently, the polysilicon layer 16 is covered on the glass substrate 2 to form a SiO 2 (silicon dioxide) layer having a thickness of 1000 占 to become the gate insulating layer 4 (FIG. 10D).

(5) 이어서, 게이트전극(5a)이 되는 알루미늄으로 이루어지는 금속층(17)을 제막한다(도 10e).(5) Next, the metal layer 17 which consists of aluminum used as the gate electrode 5a is formed into a film (FIG. 10E).

(6) 이어서, 금속층(17)을 소정 형상으로 패터닝하여 게이트전극(5a)을 형성한다(도 10f). (6) Next, the metal layer 17 is patterned into a predetermined shape to form the gate electrode 5a (FIG. 10F).

(7) 이어서, 게이트전극(5a)을 마스크로서 사용하고, 불순물의 도프를 행한다(도 10g). 구체적으로는 이온도핑법에 의해 불순물로서 인이온을 도핑한다.(7) Then, the doping of the impurity is performed using the gate electrode 5a as a mask (Fig. 10G). Specifically, phosphorus ions are doped as impurities by the ion doping method.

이로써, 게이트전극(5a)의 바로 아래에 위치하는 채널영역(3c)은 불순물이 도프되지 않은 영역이 된다. 그리고, 다결정실리콘층(3)의 채널영역(3c)을 제외한 영역은, 불순물이 도프된 층이 된다. As a result, the channel region 3c located directly below the gate electrode 5a becomes a region where impurities are not doped. The region excluding the channel region 3c of the polysilicon layer 3 is a layer doped with impurities.

그리고, 이 경우의 도핑가속전압은 80kV에서 빔전류밀도는 1㎂/cm2로 하고, 고가속으로 n형 영역을 작성하는 것이다.In this case, the doping acceleration voltage is 80 kV, the beam current density is 1 mA / cm 2 , and the n-type region is created at high acceleration.

(8) 이어서, 게이트전극(5a)을 덮어, 포토레지스트(18)를 제막한다(도 10h).(8) Next, the gate electrode 5a is covered to form a photoresist 18 (FIG. 10H).

(9) 이어서, 포토레지스트(18)를 이방성 에칭에 의해 패턴형으로 형성하여, 레지스트막(5b)을 형성한다(도 11i).(9) Next, the photoresist 18 is formed into a pattern by anisotropic etching to form a resist film 5b (Fig. 11I).

이 때, 이방성 에칭에 의해 정확한 레지스트막(5b)의 패턴을 형성할 수 있다.At this time, an accurate pattern of the resist film 5b can be formed by anisotropic etching.

(10) 이어서, 도 11j에 나타낸 바와 같이, 레지스트막(5b)을 마스크로서 사용하고, 제2회째의 불순물의 도프를 행한다. 구체적으로는, 이온도핑법에 의해 불순물로서 인이온을 도핑한다.(10) Next, as shown in Fig. 11J, the second impurity is doped using the resist film 5b as a mask. Specifically, phosphorus ions are doped as impurities by the ion doping method.

이 경우의 도핑가속전압은 12kV이며 빔전류밀도는 0.5㎂/cm2로 하고, 저가속으로 고농도의 n형 영역을 작성하는 것이다.In this case, the doping acceleration voltage is 12 kV, the beam current density is 0.5 mA / cm 2 , and a high concentration n-type region is created at low speed.

(11) 이어서, 층간절연층(SiOx)(6)을 제막한다(도 11k).(11) Next, an interlayer insulating layer (SiOx) 6 is formed (FIG. 11K).

(12) 이어서, 층간절연층(6) 및 게이트절연층(4)에 콘택트홀(9a)ㆍ(9b)을 개구한다(도 11l).(12) Then, contact holes 9a and 9b are opened in the interlayer insulating layer 6 and the gate insulating layer 4 (Fig. 11L).

(13) 그리고, 스퍼터법에 의해, 예를 들면 Al 등의 금속층을 콘택트홀(9a) ㆍ(9b)에 충전하고, 금속층의 상부를 소정 형상으로 패터닝하여 소스전극(7) 및 드레인전극(8)을 형성한다(도 11m). 이렇게 하여 TFT(1)가 제작된다.(13) Then, by the sputtering method, for example, a metal layer such as Al is filled into the contact holes 9a and 9b, and the upper part of the metal layer is patterned into a predetermined shape so that the source electrode 7 and the drain electrode 8 ) (FIG. 11m). In this way, the TFT 1 is produced.

상기의 예에서는, n채널TFT에 대하여 설명하였지만, p채널TFT에 대해서도 동일한 제조프로세스에 의해 제조할 수 있다.In the above example, the n-channel TFT has been described, but the p-channel TFT can also be manufactured by the same manufacturing process.

상기 제조방법에 의해 작성된 박막트랜지스터의 이면에서, 5000cd/m2의 광을 조사한 경우, OFF전류는 거의 5pA가 된다.On the back surface of the thin film transistor produced by the above manufacturing method, when 5000 cd / m 2 of light is irradiated, the OFF current is almost 5 pA.

전술한 바와 같이, 백라이트조사상태에서 OFF전류를 10pA 이하로 할 필요가 있으므로, 본 실시형태에 관한 박막트랜지스터는 양호한 표시특성을 확보할 수 있다.As described above, since the OFF current needs to be 10 pA or less in the backlight irradiation state, the thin film transistor according to the present embodiment can ensure good display characteristics.

또, 박막트랜지스터의 전압/전류특성을 도 13에, 또한 OFF전류의 기판면내의 불균일을 도 14에 나타낸다. FIG. 13 shows the voltage / current characteristics of the thin film transistor and FIG. 14 shows the nonuniformity in the substrate surface of the OFF current.

도 13에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 관한 TFT(1)(L3의 그래프)는, 안정된 큰 ON전류와 작은 OFF전류를 확보할 수 있었다. As shown in FIG. 13, the TFT 1 (graph of L3) which concerns on this embodiment was able to ensure stable large ON current and small OFF current.

또, 도 14에서 이와 같이 하여 제작된 TFT(1)는 기판면내 위에서의 불균일을 작게 할 수 있다.In addition, the TFT 1 produced in this way in FIG. 14 can reduce the nonuniformity on the inside of the substrate surface.

도 15에 n형 영역의 농도를 파라미터로 한 박막트랜지스터의 Vg-Id특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 15 shows the result of simulating the Vg-Id characteristics of the thin film transistor using the concentration of the n-type region as a parameter.

LDD영역의 시트저항이 20kΩ/□이하에서는 OFF전류는 급격히 커진다. 따라서 LDD영역의 시트저항은 최소한 20kΩ/□이상의 값이 필요하다. 한편, LDD영역의 시트저항을 100kΩ/□이상으로 한 경우, 트랜지스터의 ON전류가 저하하여 패널의 동작이 불안정하게 되었다.When the sheet resistance of the LDD region is 20 kΩ / □ or less, the OFF current increases rapidly. Therefore, the sheet resistance of the LDD region needs to be at least 20 kΩ / □ or more. On the other hand, when the sheet resistance of the LDD region is set to 100 k? / □ or more, the ON current of the transistor decreases and the operation of the panel becomes unstable.

따라서, LDD영역의 시트저항의 범위는 20kΩ/□이상 100kΩ/□이하로 하는 것이 바람직하다.Therefore, the range of sheet resistance in the LDD region is preferably 20 kΩ / □ or more and 100 kΩ / □ or less.

일반적으로, 백라이트휘도는 최대 5000cd/m2 정도이며, 그 경우 광전도전류를 10pA 이하로 억제하기 위한 공핍층 폭(Wd)을 구하면 다음과 같이 된다.In general, the backlight luminance is about 5000 cd / m 2 at maximum, and in this case, the depletion layer width Wd for suppressing the photoconductive current to 10 pA or less is obtained as follows.

즉, 상기 수학식 10에 W=4, B=5000, Ioff=10 ×10-12를 대입함으로써 공핍층 폭을 구할 수 있으며, Wd=0.4㎛가 된다.That is, the width of the depletion layer can be obtained by substituting W = 4, B = 5000 and Ioff = 10 × 10 −12 in the above equation, and Wd = 0.4 μm.

상기 공핍층 폭은 LDD영역의 길이 이상으로 되지 않으므로, LDD영역의 길이(△L)를 0.4㎛ 이하로 함으로써 실효적인 공핍층 영역이 0.4㎛ 이하로 되어, 광전도전류를 억제(10pA 이하로)한 구성으로 할 수 있다.Since the width of the depletion layer does not exceed the length of the LDD region, the effective depletion layer region becomes 0.4 µm or less, and the photoconductive current is suppressed (to 10 pA or less) by setting the length (ΔL) of the LDD region to 0.4 µm or less. One configuration can be done.

또한, LDD영역이 0.1㎛보다 작아지면 전계완화 효과가 없어져 도 2b에 나타낸 바와 같이, OFF전류가 증대하므로, 상기 LDD영역은 0.1㎛보다 큰 편이 바람직하다.In addition, when the LDD region is smaller than 0.1 mu m, the electric field relaxation effect is lost. As shown in FIG. 2B, the OFF current increases, so that the LDD region is larger than 0.1 mu m.

또 상기 수학식 10에서 백라이트 휘도(B)가, 예를 들면 2000cd/m2 인 경우에는 공핍층 폭(Wd)은 1㎛로 된다.In the equation (10), when the backlight luminance B is 2000 cd / m 2 , the depletion layer width Wd is 1 μm.

따라서, 공핍층 폭은 LDD영역의 길이 이상으로 되지 않으므로, LDD영역의 길이(△L)를 1.0㎛ 이하로 함으로써 실효적인 공핍층 영역이 1.0㎛ 이하로 되어 광전도전류를 억제할 수 있다. 더욱 바람직하게는 0.4㎛ 이하로 하는 것이 좋다.Therefore, since the depletion layer width does not exceed the length of the LDD region, the effective depletion layer region becomes 1.0 µm or less, so that the photoconductive current can be suppressed by setting the length ΔL of the LDD region to 1.0 µm or less. More preferably, it is good to set it as 0.4 micrometer or less.

또, 검사공정에서 LDD영역이 1.0㎛를 초과하는 디바이스는 OFF특성을 만족할 수 없다. 따라서, LDD영역의 길이(△L)가 1.0㎛ 이하인 것을 양품으로 하는 검사공정을 실시함으로써, 양품, 불량품을 선별하는 것이 가능해져 패널공정에서의 재료손실을 삭감할 수 있다.In the inspection process, the device whose LDD area is larger than 1.0 mu m cannot satisfy the OFF characteristic. Therefore, by performing the inspection process for the good quality of the LDD region having a length DELTA L of 1.0 µm or less, it is possible to sort the good and defective products, and the material loss in the panel process can be reduced.

또, 표 1에 나타낸 바와 같이, 실험예 1∼3(즉, 상기 수학식 2를 충족시키는 것)은 광조사시의 OFF전류를 억제할 수 있지만, 실험예 4, 5(즉, 상기 수학식 6을 충족시키지 않는 것)은 광조사시의 OFF전류를 억제할 수 없다는 것이 확인되었다.As shown in Table 1, Experimental Examples 1 to 3 (that is, satisfying Equation 2) can suppress the OFF current during light irradiation, but Experimental Examples 4 and 5 (ie, the above equations). 6), it was confirmed that the OFF current at the time of light irradiation could not be suppressed.

B(cd/m2)   B (cd / m2) W(㎛)      W (μm) R(kΩ/□)   R (kΩ / □) OFF전류    OFF current 실험예 1   Experimental Example 1 3000     3000 4       4 50      50      O 실험예 2   Experimental Example 2 5000     5000 2       2 50      50      O 실험예 3   Experimental Example 3 5000     5000 3       3 30      30      O 실험예 4   Experimental Example 4 3000     3000 4       4 80      80 ×      × 실험예 5   Experimental Example 5 5000     5000 4       4 50      50 ×      ×

이와 같이 하여, 상기 수학식 6에 의해 새롭게 제어할 수 있는 인자(드레인영역의 시트저항)과 채널영역의 채널폭과의 관계에 의해, 광조사시의 OFF전류(광전도전류)를 억제하는 범위를 규정할 수 있다.In this manner, the OFF current (photoconductive current) at the time of light irradiation is suppressed by the relationship between the newly controllable factor (sheet resistance of the drain region) and the channel width of the channel region by the above equation (6). Can be specified.

따라서, 상기 수학식 6의 관계를 총족시키는 박막트랜지스터를 제작함으로써, OFF전류의 증가를 억제할 수 있으므로, 크로스토크이나 휘도경사를 방지할 수 있어, 고성능, 고신뢰성을 실현한 박막트랜지스터를 제공할 수 있다. Therefore, by fabricating a thin film transistor that satisfies the relationship of Equation 6 above, the increase in OFF current can be suppressed, so that crosstalk and luminance inclination can be prevented, thereby providing a thin film transistor having high performance and high reliability. Can be.

(실시형태 1-2)(Embodiment 1-2)

본 발명의 실시형태 1-2에 관한 박막트랜지스터의 제조방법에 대하여 설명한다.The manufacturing method of the thin film transistor which concerns on Embodiment 1-2 of this invention is demonstrated.

본 실시형태 1-2의 박막트랜지스터는 양극 산화에 의해 LDD영역의 길이를 0.2㎛∼0.5㎛로 작게 형성된 것이다. In the thin film transistor of the present embodiment 1-2, the LDD region has a small length of 0.2 µm to 0.5 µm by anodization.

이로써, 드레인측의 영역은 고농도 불순물영역으로 되므로, LDD영역의 길이 이상으로 공핍층 폭이 확산되지 않으므로, 광전도전류를 억제할 수 있는 것이다. As a result, since the region on the drain side becomes a high concentration impurity region, the width of the depletion layer does not diffuse beyond the length of the LDD region, so that the photoconductive current can be suppressed.

구체적인 제조방법의 설명을 다음에 설명한다. 도 17a∼17g는 본 발명의 실시형태 1-2에 관한 박막트랜지스터의 제조방법을 나타낸 개략 단면도, 도 18h∼18j는 마찬가지로, 박막트랜지스터의 제조방법을 나타낸 개략 단면도이다.A description of the specific manufacturing method is given below. 17A to 17G are schematic sectional views showing the manufacturing method of the thin film transistor according to Embodiment 1-2 of the present invention, and FIGS. 18H to 18J are schematic sectional views showing the manufacturing method of the thin film transistor as well.

전술한 실시형태 1-1과 마찬가지로 하여 유리기판(2)상에 a-Si층(15)을 퇴적시키고, 이어서 파장 308nm의 엑시머레이저를 사용한 레이저어닐에 a-Si층(15)의 용융 재결정화(p-Si화)를 하여 다결정실리콘층(16)을 형성한다.The a-Si layer 15 was deposited on the glass substrate 2 in the same manner as in the above-described embodiment 1-1, and then melt recrystallization of the a-Si layer 15 in laser annealing using an excimer laser having a wavelength of 308 nm. (p-Si) is carried out to form the polysilicon layer 16.

이어서, 다결정실리콘층(16)을 소정 형상으로 섬화(島化)하여 다결정실리콘층(3)을 형성한다. Subsequently, the polysilicon layer 16 is islanded into a predetermined shape to form the polysilicon layer 3.

이어서, 유리기판(2)상에 다결정실리콘층(3)을 덮도록 하여 게이트절연충(4)을 형성한다(도 17a∼17d).Subsequently, the gate insulator 4 is formed by covering the polysilicon layer 3 on the glass substrate 2 (Figs. 17A to 17D).

이어서, 금속층(17)을 제막하고, 이 금속층(17)상에 포토레지스트(17a)를 패턴형으로 형성하여, 에칭기술에 의해 상기 금속막(17)을 패터닝하여 게이트전극 (5a)을 형성한다.Subsequently, the metal layer 17 is formed into a film, and the photoresist 17a is formed in a pattern form on this metal layer 17, and the metal film 17 is patterned by the etching technique to form the gate electrode 5a. .

이어서, 게이트전극(5a)의 측면을 양극 산화하여 산화절연층(5b)을 형성한다 (도 17f).Next, the oxide insulating layer 5b is formed by anodizing the side surface of the gate electrode 5a (FIG. 17F).

이어서, 도 17g에 나타낸 바와 같이 하여, 게이트전극(5a)을 마스크로서 사용하고, 불순물의 도프를 한다. 구체적으로는 이온도핑법에 의해 불순물로서 인이온을 도핑한다.Next, as shown in FIG. 17G, the doping of the impurity is performed using the gate electrode 5a as a mask. Specifically, phosphorus ions are doped as impurities by the ion doping method.

이로써, 게이트전극(5a)의 바로 아래에 위치하는 채널영역(3c)은 불순물이 도프되지 않는 영역이 된다. As a result, the channel region 3c immediately below the gate electrode 5a becomes a region where impurities are not doped.

그리고, 산화절연층(5b)ㆍ(5b)바로 아래에 위치하는 영역에 LDD영역(3d) ㆍ(3e)이 형성되고, 이들 외측에 채널영역(3a), 드레인영역(3b)이 형성된다.Then, LDD regions 3d and 3e are formed in the region immediately below the oxide insulating layers 5b and 5b, and channel regions 3a and drain regions 3b are formed outside these.

이어서, 도 18h∼18j에 나타낸 바와 같이 하여 층간절연층(SiO2)(6)을 제막하고, 이어서 층간절연층(6) 및 게이트절연층(4)에 콘택트홀(9a)ㆍ(9b)을 개구하고, 그리고 스퍼터법에 의해, 예를 들면 Al 등의 금속층을 콘택트홀(9a)ㆍ(9b)에 충전하고, 금속층의 상부를 소정 형상으로 패터닝하여 소스전극(7) 및 드레인전극 (8)을 형성한다. 이렇게 하여 TFT가 제작된다.Subsequently, an interlayer insulating layer (SiO 2 ) 6 is formed as shown in FIGS. 18H to 18J, and then contact holes 9a and 9b are formed in the interlayer insulating layer 6 and the gate insulating layer 4. Opening and sputtering method, for example, fill a contact layer 9a and 9b with a metal layer such as Al, and pattern the upper portion of the metal layer into a predetermined shape so that the source electrode 7 and the drain electrode 8 To form. In this way, a TFT is produced.

본 실시형태의 양극 산화에 의하면, LDD영역의 길이를 0.2㎛∼0.5㎛로 작게 하는 것이 가능하다. According to the anodic oxidation of this embodiment, it is possible to reduce the length of the LDD region to 0.2 µm to 0.5 µm.

이로써 드레인측의 영역은 고농도 불순물영역이 되므로, 본 길이 이상으로 공핍층 폭이 확산되는 일이 없다. 따라서, 광전도전류를 작게 억제할 수 있다.As a result, the region on the drain side becomes a high concentration impurity region, so that the width of the depletion layer does not spread beyond this length. Therefore, the photoconductive current can be suppressed small.

이로써, 박막트랜지스터의 OFF시에는, 상기 저농도 불순물영역이 케리어가 고갈되는 고저항층이 되므로 OFF전류의 저감을 도모할 수 있다. 그리고, 상기 수학식 2에서 LDD영역의 길이의 지침을 정할 수 있고, OFF전류 저감을 위해 필요 이상으로 LDD영역을 확보할 필요는 없어진다.As a result, when the thin film transistor is turned off, the low concentration impurity region becomes a high resistance layer from which the carrier is depleted, so that the OFF current can be reduced. In addition, in Equation 2, a guide of the length of the LDD region can be determined, and it is not necessary to secure the LDD region more than necessary to reduce the OFF current.

또, 상기 수학식 2는 또한 수학식 6을 충족시킴으로써, 박막트랜지스터의 ON시에는 게이트전극으로부터의 전계의 작용에 의해, 게이트전극하의 저농도 불순물영역은 캐리어가 되는 전자가 축적하여 저(低)저항 영역으로 되어 ON전류의 감소는 일어나지 않는다.In addition, Equation (2) satisfies Equation (6). When the thin film transistor is turned on, a low concentration impurity region under the gate electrode accumulates electrons that are carriers, thereby causing low resistance due to the action of an electric field from the gate electrode. It becomes the area and there is no decrease in ON current.

따라서, 수학식 2 및 6을 충족시키는 박막트랜지스터는 ON전류를 충분히 확보하는 동시에 OFF전류를 적게 억제하는 것이 가능해진다.Therefore, the thin film transistor that satisfies the equations (2) and (6) can sufficiently secure the ON current and reduce the OFF current.

이에 더하여, 볼순물도핑은 가속전압이 10kV 이상 30kV 이하 및 빔전류밀도가 0.05㎂/cm2 이상 1㎂/cm2 이하의 저속에서의 이온도핑법을 이용함으로써, 이온도핑시의 이온의 가속전압이 낮으므로, 도핑시에 있어서의 손상을 적게 할 수 있다.In addition, the ball impurity doping by an acceleration voltage of the ion doping method using the at least 10kV 30kV or less and a beam current density of 0.05㎂ / cm 2 or more 1㎂ / cm 2 or less of a low speed, the ion acceleration voltage during the ion doping Since this is low, damage at the time of doping can be reduced.

또, 불순물 도핑시에 레지스트를 마스크로 한 경우에도, 레지스트가 변질되지 않고 깨끗히 제거할 수 있다. In addition, even when the resist is used as a mask at the time of impurity doping, the resist can be removed without being deteriorated.

(실시형태 1-3) (Embodiment 1-3)

본 발명의 실시형태 3에 대하여, 도 19∼도 22를 참조하면서 설명한다.Embodiment 3 of this invention is demonstrated, referring FIGS. 19-22.

도 19는 본 발명의 실시형태 1-3에 관한 박막트랜지스터를 사용한 C-MOS인버터의 배선패턴을 나타낸 평면도이며, 도 20은 그 등가회로도이며, 도 21은 도 19의 X-X'에서 본 단면도이다.FIG. 19 is a plan view showing a wiring pattern of a C-MOS inverter using the thin film transistor according to Embodiments 1-3 of the present invention, FIG. 20 is an equivalent circuit diagram thereof, and FIG. 21 is a cross-sectional view taken along line X-X 'of FIG. to be.

C-MOS인버터(50)는, 예를 들면 액정표시장치의 구동회로를 구성한다. 이 C-MOS인버터(50)는 n채널TFT(22)와 p채널TFT(23)로 구성되어 있다.The C-MOS inverter 50 constitutes a driving circuit of the liquid crystal display device, for example. The C-MOS inverter 50 is composed of an n-channel TFT 22 and a p-channel TFT 23.

n채널TFT(22)는 상기 실시형태 1의 n채널TFT(1)와 동일한 구성을 가지고 있으며, 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙인다. The n-channel TFT 22 has the same configuration as the n-channel TFT 1 of the first embodiment, and the corresponding parts are assigned the same reference numerals.

p채널TFT(23)는 LDD구조가 아닌 통상 타입의 TFT이다. 즉, TFT(23)는 유리기판(2)상에, 다결정실리콘층(24), SiO2(이산화실리콘)로 이루어지는 게이트절연층 (4), 알루미늄으로 이루어지는 게이트전극(25) 및 SiO2 로 이루어지는 층간절연층 (6)이 차례로 적층되어 구성되어 있다.The p-channel TFT 23 is not a LDD structure but a normal type TFT. That is, the TFT 23 is formed of a polysilicon layer 24, a gate insulating layer 4 made of SiO 2 (silicon dioxide), a gate electrode 25 made of aluminum, and SiO 2 on the glass substrate 2 . The interlayer insulating layer 6 is laminated in order.

다결정실리콘층(24)은 게이트전극(25)의 바로 아래에 위치하는 채널영역 (24c), 채널영역(24c)의 양측에 배치되는 소스영역(24a)(p+층) 및 드레인영역 (24b)(p+층)으로 구성되어 있다. The polysilicon layer 24 includes a channel region 24c located directly below the gate electrode 25, a source region 24a (p + layer) and a drain region 24b disposed on both sides of the channel region 24c ( p + layer).

또한, 이 TFT(23)에는 예를 들면 알루미늄으로 이루어지는 소스전극(26) 및 드레인전극(27)이 형성되어 있다. In this TFT 23, a source electrode 26 and a drain electrode 27 made of aluminum, for example, are formed.

소스전극(26)은 게이트절연층(4) 및 층간절연층(6)에 형성되어 있는 콘택트홀(28a)을 통하여 소스영역(24a)에 접속되어 있다.The source electrode 26 is connected to the source region 24a through the contact hole 28a formed in the gate insulating layer 4 and the interlayer insulating layer 6.

또, 드레인전극(27)은 게이트절연층(4) 및 층간절연층(6)에 형성되어 있는 콘택트홀(28b)을 통하여 드레인영역(24b)에 접속되어 있다.The drain electrode 27 is connected to the drain region 24b through the contact hole 28b formed in the gate insulating layer 4 and the interlayer insulating layer 6.

그리고, n채널TFT(22)의 게이트전극(5) 및 p채널TFT(23)의 게이트전극(25)은 도 20에 나타낸 바와 같이 입력단자(30)에 공통으로 접속되어 있다. 또, n채널 TFT(22)의 드레인전극(8) 및 p채널TFT(23)의 드레인전극(27)은 도 19에 나타낸 바와 같이 출력단자(31)에 공통으로 접속되어 있다.The gate electrode 5 of the n-channel TFT 22 and the gate electrode 25 of the p-channel TFT 23 are commonly connected to the input terminal 30 as shown in FIG. The drain electrode 8 of the n-channel TFT 22 and the drain electrode 27 of the p-channel TFT 23 are commonly connected to the output terminal 31 as shown in FIG.

본 실시형태 1-3에서는, n채널TFT의 드레인측만을 상기 실시형태 1-1에서 설명한 LDD구조로 하고, TFT의 크기를 작게 할 수 있고, 소스ㆍ드레인간 거리를 6㎛정도로 억제하는 것이 가능하며, 소스, 드레인의 양쪽에 LDD영역을 형성하는 경우에 비교하여 약 50% 이하의 크기로 할 수 있어, TFT의 미세화를 도모할 수 있다.In the present embodiment 1-3, only the drain side of the n-channel TFT has the LDD structure described in the above embodiment 1-1, the TFT can be reduced in size, and the source-drain distance can be reduced to about 6 mu m. In addition, compared with the case where the LDD region is formed on both the source and the drain, the size can be about 50% or less, and the TFT can be miniaturized.

그리고, n채널TFT 및 p채널TFT의 양자 모두 LDD구조로 하도록 해도 된다. 단, 어레이기판에 차지하는 회로면적을 작게 억제하기 위해, n채널TFT 및 p채널TFT중 어느 한쪽만을 LDD구조로 하는 경우에는, n채널TFT측으로 하는 것이 바람직하다. Incidentally, both the n-channel TFT and the p-channel TFT may have an LDD structure. In order to reduce the circuit area occupied by the array substrate, however, when only one of the n-channel TFT and the p-channel TFT is used as the LDD structure, the n-channel TFT side is preferable.

왜냐하면, p채널TFT의 캐리어인 홀과, n채널TFT의 캐리어인 전자(電子)의 각 이동도를 비교하면, 전자의 쪽이 현격하게 크다.This is because the electrons are significantly larger when the respective mobility of holes, which are carriers of the p-channel TFT, and electrons, which are carriers of the n-channel TFT are compared.

따라서, p채널TFT와 n채널TFT에 동일한 전계가 인가된 경우, n채널TFT의 쪽이 캐리어에 의해 받는 충격이 크고, 그러므로 n채널TFT의 쪽이 열화되기 쉽다. Therefore, when the same electric field is applied to the p-channel TFT and the n-channel TFT, the impact of the carrier on the n-channel TFT is large, and therefore the n-channel TFT tends to deteriorate.

따라서, TFT의 열화를 방지하여 신뢰성의 향상을 도모하는 관점에서 보면, n채널TFT의 쪽을 LDD구조로 하는 것이 바람직하기 때문이다.Therefore, from the viewpoint of preventing deterioration of the TFT and improving the reliability, it is preferable to make the n-channel TFT the LDD structure.

C-MOS인버터에 있어서의 ON/OFF시의 n-ch트랜지스터의 바이어스상태에서의 동작포인트를 도 22에 나타낸다.Fig. 22 shows the operating point in the bias state of the n-ch transistor at ON / OFF time in the C-MOS inverter.

이와 같이 인버터에서의 n-chTFT에 있어서는, 마이너스측의 전원에 대하여 게이트전극의 극성은 항상 0V 보다 높은 전압에서 동작한다. In this way, in the n-ch TFT in the inverter, the polarity of the gate electrode always operates at a voltage higher than 0 V with respect to the negative power supply.

따라서, 마이너스측의 전원은 항상 n-chTFT의 소스전극으로 되어 작용하고, 출력측은 항상 드레인전극으로 되어 작용한다.Therefore, the negative power source always acts as the n-ch TFT source electrode, and the output side always acts as the drain electrode.

따라서, 이 부분을 출력측 부분만을 상기 구성으로 한 회로를 사용하는 것은 어레이기판에서의 회로부분이 차지하는 면적의 축소에 기여한다. 또, 이 부분에서의 기생용량의 감소에 기여한다. Therefore, using a circuit in which this portion has only the output side portion as described above contributes to the reduction of the area occupied by the circuit portion in the array substrate. It also contributes to the reduction of parasitic capacity in this part.

(그 외의 사항)(Other matter)

실시형태 1-1∼1-3에서는, 1종류의 농도를 갖는 LDD영역에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 농도차가 다른 복수의 LDD영역을 형성하도록 해도 된다. In Embodiments 1-1 to 1-3, the LDD regions having one type of concentration have been described. However, the present invention is not limited thereto, and a plurality of LDD regions having different concentration differences may be formed.

즉, LDD영역을 채널영역에 향함에 따라서 불순물농도가 단계적으로 저하해가는 복수의 접합영역으로 구성함으로써, 다단계적으로 불순물농도를 변화시킬 수 있으므로, 반도체층에서의 전계의 집중을 더욱 완화시킬 수 있다.That is, since the impurity concentration can be changed in multiple stages by constructing a plurality of junction regions where the impurity concentration gradually decreases as the LDD region is directed toward the channel region, concentration of the electric field in the semiconductor layer can be further alleviated. have.

또, 상기 LDD영역은 드레인영역과 채널영역과의 사이에만 형성되어도 되고, 이와 같이 구성함으로써 OFF전류의 저감 등의 효과를 얻는 동시에, 박막트랜지스터의 면적을 작게 하는 것이 가능해진다.In addition, the LDD region may be formed only between the drain region and the channel region. By configuring in this way, it is possible to obtain the effect of reducing the OFF current and to reduce the area of the thin film transistor.

또, 실시형태 1-1∼1-3에서는, 톱게이트형 TFT를 사용하여 설명하였지만, 보텀게이트형 TFT에 본 발명을 적용할 수도 있다.In addition, in Embodiment 1-1 to 1-3, although it demonstrated using the top gate type TFT, this invention can also be applied to a bottom gate type TFT.

또, 실시형태 1-1∼1-3에서 설명한 박막트랜지스터는, 액정표시장치 이외에도 EL장치에도 적용하는 것이 가능하다.The thin film transistors described in Embodiments 1-1 to 1-3 can be applied to EL devices in addition to liquid crystal display devices.

즉, 실시형태 1-1∼1-3에 기재한 박막트랜지스터를 스위칭소자로서 기판상에 복수 형성하고, 이 기판을 구비한 EL장치로 함으로써, 광전도전류를 억제한 구성으로 할 수 있다. That is, a plurality of thin film transistors described in Embodiments 1-1 to 1-3 can be formed on a substrate as a switching element, and the EL device provided with the substrate can be configured to suppress the photoconductive current.

〔제2의 발명군〕[2nd invention group]

(제2의 발명군의 개념)(Concept of the second invention group)

본 발명은, 박막트랜지스터(이하,「TFT」라고 함)의 OFF전류를 억제하는 동시에, LDD영역의 길이를 필요 최소한으로 억제하여 ON전류의 감소를 억제하는 구성을 취함으로써, 고성능, 고신뢰성을 갖는 TFT를 실현하는 것을 목적으로 하는 것이다. According to the present invention, high performance and high reliability are achieved by suppressing the OFF current of the thin film transistor (hereinafter referred to as &quot; TFT &quot;) and suppressing the reduction of the ON current by minimizing the length of the LDD region to the minimum necessary. It is an object to realize a TFT having.

그래서, 본 발명자들은 진짜 필요한 LDD영역의 길이를 구하기 위해, LDD영역부분을 시뮬레이션에 의해 동작 해석을 하여 전계에 걸리는 영역이 어느 정도인가를 구하였다.Therefore, in order to find the length of the LDD region which is really necessary, the inventors conducted motion analysis on the LDD region portion by simulation to find out how much the region is applied to the electric field.

도 23a∼23d는 시트저항을 파라미터로 하여 LDD영역을 0.5㎛에서 3㎛까지 변화시킨 경우의 Vg-Id특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다.23A to 23D are graphs showing simulation results of Vg-Id characteristics when the LDD region is changed from 0.5 µm to 3 µm using sheet resistance as a parameter.

이 결과에서 Vg-Id특성은 LDD영역의 농도에 대하여 큰 의존성을 가지지만, LDD영역의 길이에 대해서는 의존성을 갖지 않는 것이 확인되었다. 다음에 이 원인에 대하여 고찰한다.As a result, it was confirmed that the Vg-Id characteristic has a large dependence on the concentration of the LDD region, but has no dependence on the length of the LDD region. Next, consider the cause.

도 24a 및 24b에 채널영역과 LDD영역에서 TFT를 OFF상태로 한 경우(Vg= -10V, Vd= 6V시)의 전계를 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.24A and 24B show the results of simulating the electric field when the TFTs are turned OFF in the channel region and the LDD region (when Vg = -10V and Vd = 6V).

상기 시뮬레이션결과에서 전계가 걸리는 영역은 시트저항에 의존하고 있으며, 시트저항이 20kΩ/□인 경우에는 0.4㎛정도, 시트저항이 100kΩ/□인 경우에는 1.0㎛인 것을 확인할 수 있었다.In the simulation results, the area in which the electric field is applied depends on the sheet resistance, and when the sheet resistance is 20 kΩ / □, the area is about 0.4 μm, and when the sheet resistance is 100 kΩ / □, it is confirmed that the area is 1.0 μm.

따라서, 전계가 걸리는 영역 이상으로 LDD영역을 크게 해도 전계의 완화효과에는 효과가 없고, 단지 트랜지스터의 채널영역에 저항이 직렬로 삽입되는 것뿐이라는 것을 알았다.Therefore, it has been found that even if the LDD region is made larger than the region in which the electric field is applied, the effect of mitigating the electric field is not effective, and only the resistor is inserted in series in the channel region of the transistor.

또, 도 25a 및 25b는 실제의 LDD영역을 가진 TFT의, LDD영역의 길이(△L)와 OFF전류 및 LDD영역의 길이(△L)와 ON전류와의 관계를 나타낸 그래프이다. 그리고, LDD영역의 시트저항은 100kΩ/□이다.25A and 25B are graphs showing the relationship between the length LD of the LDD region, the OFF current and the length LD of the LDD region, and the ON current of the TFT having the actual LDD region. The sheet resistance of the LDD region is 100 k? / Sq.

도 25a에 나타낸 바와 같이, LDD영역을 1㎛보다 길게 해도 OFF전류의 저감효과는 없어, 전술한 시뮬레이션효과를 반영하고 있다. As shown in Fig. 25A, even if the LDD region is longer than 1 mu m, there is no effect of reducing the OFF current, and the above-described simulation effect is reflected.

또, 도 25b에 나타낸 바와 같이, LDD영역이 1.5㎛보다 길어지면 ON전류를 충분히 확보할 수 없어 ON전류는 저감하였다.As shown in Fig. 25B, when the LDD region is longer than 1.5 mu m, the ON current cannot be sufficiently secured, and the ON current is reduced.

이 결과에서 LDD영역의 범위를 1㎛ 이상 1.5㎛ 이하로 함으로써, ON전류를 충분히 확보하는 동시에 OFF전류를 작게 억제하는 것이 가능해진다.As a result, by setting the range of the LDD region to 1 µm or more and 1.5 µm or less, the ON current can be sufficiently secured and the OFF current can be suppressed small.

그리고, 다음 실시형태에서는 상기 시뮬레이션에 의거하여 TFT를 제작한 것에 대하여 구체적으로 설명한다. In the next embodiment, a description will be given of the production of TFTs based on the above simulation.

또, 실제의 TFT의 제작공정에서는 전술한 LDD영역을 확실하게 확보하기 위해, 후에 설명하지만 마스크맞춤시의 맞춤마크에 의해 결정할 수 있다. Incidentally, in the actual TFT manufacturing process, in order to ensure the above-mentioned LDD region reliably, it will be described later, but can be determined by the alignment mark at the time of mask registration.

(실시형태 2-1)(Embodiment 2-1)

도 26은 실시형태 2-1에 관한 박막트랜지스터를 간략화한 단면도, 도 27은 도 26의 개략 평면도이다.FIG. 26 is a simplified cross-sectional view of the thin film transistor according to Embodiment 2-1, and FIG. 27 is a schematic plan view of FIG.

본 실시형태 2-1에서는, 본 발명을 n채널 박막트랜지스터를 적용한 예를 나타내고 있다. 이 박막트랜지스터(이하, TFT라고 함)(101)는 유리기판(102)상에 막두께가 500Å의 다결정실리콘층(103), 막두께가 1000Å인 SiO2(이산화실리콘)로 이루어지는 게이트절연층(104), 알루미늄으로 이루어지는 게이트전극(105) 및 SiO2 로 이루어지는 층간절연층(106)이 차례로 적층되어 구성되어 있다.In Embodiment 2-1, an example in which an n-channel thin film transistor is applied to the present invention is shown. The thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) 101 is formed of a polysilicon layer 103 having a film thickness of 500 GPa on the glass substrate 102, and a gate insulating layer (SiO 2 (silicon dioxide) having a film thickness of 1000 GPa). 104, the gate electrode 105 made of aluminum, and the interlayer insulating layer 106 made of SiO 2 are laminated in this order.

상기 게이트전극(105a)은 레지스트막(105b)으로 덮여져 형성되어 있다. 그리고, 상기 레지스트막(105b) 대신 금속막을 사용해도 된다.The gate electrode 105a is formed covered with a resist film 105b. Instead of the resist film 105b, a metal film may be used.

또, 상기 다결정실리콘층(103)은 게이트전극(105a)의 바로 아래에 위치하는 채널영역(103c)과, 불순물농도가 높은 소스영역(103a)(n+층)과, 불순물농도가 높은 드레인영역(n+층)(103b)과, 불순물농도가 낮은 저농도 불순물영역(LDD영역:n-층)(103d),(103e)으로 구성되어 있다. In addition, the polysilicon layer 103 includes a channel region 103c positioned directly below the gate electrode 105a, a source region 103a (n + layer) having a high impurity concentration, and a drain region having a high impurity concentration ( n + layer) 103b, and low concentration impurity regions (LDD regions: n-layers) 103d and 103e having low impurity concentrations.

저농도 불순물영역(103d)은 소스영역(103a)과 채널영역(103c)과의 사이에 개재하고, 저농도 불순물영역(103e)은 드레인영역(103b)과 채널영역(103c)과의 사이에 개재하고 있다.The low concentration impurity region 103d is interposed between the source region 103a and the channel region 103c, and the low concentration impurity region 103e is interposed between the drain region 103b and the channel region 103c. .

이들 저농도 불순물영역(103d),(103e)은 레지스트막(105b)의 게이트전극 (105a)으로부터 돌출한 부분(105b1),(105b2)의 바로 아래에 위치하고 있다. 따라서, 저농도 불순물영역(103d)과 소스영역(103a)과의 접합면은 레지스트막(105b)의 단면(도 1의 좌측단면)과 대략 일치하고 있으며, 저농도 불순물영역(103d)과 채널영역(103c)과의 접합면은 게이트전극(105a)의 단면(도 1의 좌측단면)과 대략 일치하고 있다.These low concentration impurity regions 103d and 103e are located directly below the portions 105b1 and 105b2 protruding from the gate electrode 105a of the resist film 105b. Therefore, the junction surface of the low concentration impurity region 103d and the source region 103a substantially coincides with the end surface (left end surface of FIG. 1) of the resist film 105b, and the low concentration impurity region 103d and the channel region 103c. ) And the junction surface of the gate electrode 105a substantially coincide with the end surface of the gate electrode 105a (left end surface in Fig. 1).

또, 저농도 불순물영역(103e)과 드레인영역(103b)과의 접합면은 레지스트막 (105b)의 단면(도 1의 우측단면)과 대략 일치하고 있으며, 저농도 불순물영역 (103d)과 채널영역(103c)과의 접합면은 게이트전극(105a)의 단면(도 1의 우측단면)과 대략 일치하고 있다.The junction surface between the low concentration impurity region 103e and the drain region 103b substantially coincides with the end surface (right end surface of FIG. 1) of the resist film 105b, and the low concentration impurity region 103d and the channel region 103c. ) And the junction surface of the gate electrode 105a substantially coincide with the end surface (right end surface in FIG. 1) of the gate electrode 105a.

또, 본 발명에 있어서는, 상기 저농도 불순물영역의 길이(△L)는 1㎛ 이상, 1.5㎛ 이하, 채널폭(W)은 5㎛로 설정되어 있다.In the present invention, the length DELTA L of the low concentration impurity region is set to 1 µm or more, 1.5 µm or less, and the channel width W is set to 5 µm.

또, TFT(101)에는 또한, 예를 들면 알루미늄으로 이루어지는 소스전극(107) 및 드레인전극(108)이 형성되어 있으며, 소스전극(107)은 게이트절연층(104) 및 층간절연층(106)에 형성되어 있는 콘택트홀(109a)을 통하여 소스영역(103a)에 접속되고, 또 드레인전극(108)은 게이트절연층(104) 및 층간절연층(106)에 형성되어 있는 콘택트홀(109b)을 통하여 드레인영역(103b)에 접속되어 있다.The TFT 101 is further provided with a source electrode 107 and a drain electrode 108 made of aluminum, for example, and the source electrode 107 is formed of the gate insulating layer 104 and the interlayer insulating layer 106. Is connected to the source region 103a through a contact hole 109a formed in the drain electrode 108, and the drain electrode 108 forms a contact hole 109b formed in the gate insulating layer 104 and the interlayer insulating layer 106. It is connected to the drain region 103b through.

다음에, 본 발명의 실시형태 2-1에 관한 박막트랜지스터의 제조방법을 설명한다. 도 28a∼28h, 29는 본 발명의 실시형태 2-1에 관한 박막트랜지스터의 제조방법을 나타내는 개략 단면도, 도 30은 본 발명의 실시형태 2-1에 관한 박막트랜지스터의 제조방법을 나타낸 플로차트이다.Next, the manufacturing method of the thin film transistor which concerns on Embodiment 2-1 of this invention is demonstrated. 28A to 28H and 29 are schematic sectional views showing the manufacturing method of the thin film transistor according to Embodiment 2-1 of the present invention, and FIG. 30 is a flowchart showing the manufacturing method of the thin film transistor according to Embodiment 2-1 of the present invention.

(1) 먼저, 플라스마CVD법에 의해, 유리기판(102)상에 막두께가 500Å인 a- Si층(105)을 퇴적시키고, 이어서 400℃에서 탈수소처리를 한다(도 28a). 이 탈수소처리는 결정화할 때에 수소의 탈리(脫離)에 의한 Si막의 애블레이션의 발생을 방지하는 것을 목적으로 하고 있다. (1) First, a-Si layer 105 having a film thickness of 500 GPa is deposited on the glass substrate 102 by plasma CVD, and then dehydrogenated at 400 占 폚 (FIG. 28A). This dehydrogenation treatment is intended to prevent generation of ablation of the Si film due to desorption of hydrogen during crystallization.

또한, a-Si를 형성하는 공정은 플라스마CVD 이외에서도 감압CVD나 스퍼터 등의 프로세스를 이용하는 것은 가능하다. 또, 플라스마CVD 그 외의 방법을 이용하여 폴리실리콘막을 직접 퇴적할 수도 있다. 이 경우에는 후술하는 레이저에 의한 어닐공정이 불필요해진다.In addition, the process of forming a-Si can use processes, such as reduced pressure CVD and sputter | spatter, in addition to plasma CVD. In addition, polysilicon films may be directly deposited using plasma CVD or other methods. In this case, the annealing process by the laser mentioned later becomes unnecessary.

(2) 이어서, 파장 308nm의 엑시머레이저를 사용한 레이저어닐에 의해 a-Si층(115)의 용융 재결정화(p-Si화)를 하여, 다결정실리콘층(116)을 형성한다(도 28 b).(2) Next, melt recrystallization (p-Si) of the a-Si layer 115 is performed by laser annealing using an excimer laser having a wavelength of 308 nm to form the polycrystalline silicon layer 116 (FIG. 28B). .

(3) 이어서, 다결정실리콘층(116)을 소정 형상으로 섬화(島化)하여 다결정실리콘층(103)을 형성한다(도 28c).(3) Next, the polysilicon layer 116 is islanded into a predetermined shape to form the polysilicon layer 103 (FIG. 28C).

(4) 이어서, 유리기판(102)상에 다결정실리콘층(103)을 덮도록 하여, 게이트절연층(104)이 되는 두께가 1000Å인 SiO2(이산화실리콘)층을 형성한다(도 28d).(4) Subsequently, the polysilicon layer 103 is covered on the glass substrate 102 to form a SiO 2 (silicon dioxide) layer having a thickness of 1000 占 to become the gate insulating layer 104 (FIG. 28D).

(5) 이어서, 게이트전극(105a)이 되는 알루미늄으로 이루어지는 금속층(117 )을 제막한다(도 28e).(5) Next, a metal layer 117 made of aluminum serving as the gate electrode 105a is formed (FIG. 28E).

(6) 이어서, 금속층(117)을 소정 형상으로 패터닝하여 게이트전극(105a)을 형성한다(도 28f).(6) Next, the metal layer 117 is patterned into a predetermined shape to form the gate electrode 105a (FIG. 28F).

(7) 이어서, 게이트전극(105a)을 마스크로서 사용하고, 제1회째의 불순물의 도프를 행한다(도 28g). 구체적으로는 이온도핑법에 의해 불순물로서 인이온을 도핑한다.(7) Then, the first impurity is doped using the gate electrode 105a as a mask (Fig. 28G). Specifically, phosphorus ions are doped as impurities by the ion doping method.

이로써, 게이트전극(105a)의 바로 아래에 위치하는 채널영역(103c)은 불순물이 도프되지 않은 영역이 된다. As a result, the channel region 103c positioned directly below the gate electrode 105a becomes a region where impurities are not doped.

그리고, 다결정실리콘층(103)의 채널영역(103c)을 제외한 영역(A),(B)은, 불순물이 도프된 n-층이 된다. The regions A and B except for the channel region 103c of the polysilicon layer 103 become n-layers doped with impurities.

그리고, 이 경우의 도핑가속전압은 80kV에서 빔전류밀도는 1㎂/cm2로 하고, 고가속으로 저농도의 n형 영역을 작성하는 것이다.In this case, the doping acceleration voltage is 80 kV, the beam current density is 1 mA / cm 2 , and a low concentration n-type region is created at high acceleration.

(8) 이어서, 게이트전극(105a)을 덮어, 포토레지스트(118)를 제막한다(도 28h).(8) Next, the gate electrode 105a is covered to form a photoresist 118 (FIG. 28H).

(9) 이어서, 포토레지스트(118)를 패터닝하여 레지스트막(105b)을 형성한다(도 29a). (9) Next, the photoresist 118 is patterned to form a resist film 105b (FIG. 29A).

여기서, (9)의 공정에 대해서는 도 31a,31b,31c,31d∼34a,34b를 이용하여 상세하게 설명한다.Here, the process of (9) is explained in full detail using FIGS. 31A, 31B, 31C, 31D-34A, 34B.

도 31a∼31d는 LDD영역을 형성하는 공정을 설명하는 개략 단면 공정도, 도 32는 포토마스크와 기판의 사시도, 도 33a 및 33b는 포토마스크와 기판의 평면도, 도 34a 및 34b는 LDD영역 형성 후의 박막트랜지스터의 개략 단면도이다.31A to 31D are schematic cross-sectional process diagrams illustrating a process for forming an LDD region, FIG. 32 is a perspective view of a photomask and a substrate, FIGS. 33A and 33B are plan views of a photomask and a substrate, and FIGS. 34A and 34B are after an LDD region is formed. It is a schematic sectional drawing of a thin film transistor.

도 7에 나타낸 바와 같이, 포토마스트(140)와 기판(102)은 대향하도록 배치되고, 포토마스크(140)의 위쪽 위치에는 위치맞춤용 광원(도시하지 않음)이 배치되어 있으며, 상기 위치맞춤용 광원에서 포토마스크(140) 및 기판(102)에 각각 형성된 위치맞춤마크(141)ㆍ(142)에 레이저빔을 입사하여, 각각의 위치맞춤마크의 위치신호를 판독함으로써 위치맞춤을 하도록 하고 있다.As shown in FIG. 7, the photomask 140 and the substrate 102 are disposed to face each other, and an alignment light source (not shown) is disposed at an upper position of the photomask 140. The laser beam is incident on the alignment marks 141 and 142 formed on the photomask 140 and the substrate 102 by the light source, and the alignment is performed by reading the position signals of the alignment marks.

상기 포토마스크(140)의 소정위치(포토마스크 코너의 102개소)에는 거의 정사각형상의 위치맞춤마크(141)가 형성되어 있다. 또, 포토마스크(140)의 중앙위치에는 기판(102)에 전사하는 차폐막의 패턴(도시하지 않음)이 형성되어 있다.An almost square alignment mark 141 is formed at a predetermined position of the photomask 140 (102 locations of the photomask corner). In addition, a pattern (not shown) of a shielding film to be transferred to the substrate 102 is formed at the central position of the photomask 140.

또, 유리기판(102)상에는, 상기 위치맞춤마크(141)와 대응하는 위치에 위치맞춤마크(142)가 형성되어 있다. 이 위치맞춤마크(142)는 주위를 검은 영역으로 에워싼 거의 정사각형상의 투명한 영역으로 되어 있다.On the glass substrate 102, alignment marks 142 are formed at positions corresponding to the alignment marks 141. As shown in FIG. The alignment mark 142 is an almost square transparent area surrounded by a black area around it.

그리고 도시하지 않지만, 상기 위치맞춤마크(141)ㆍ(142)의 형상은 정사각형상으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 원형상 등으로 할 수도 있다.In addition, although not shown, the shape of the alignment marks 141 and 142 is not limited to a square shape, but may be, for example, circular.

그리고, 도 33a에 나타낸 바와 같이, 포토마스크(140)와 기판(102)과의 위치가 어긋나 있지 않는 경우에는, 포토마스크(140)에 형성된 위치맞춤마크(141)는 기판(102)에 형성된 위치맞춤마크(142)의 투명한 영역의 중앙에 위치하고, 그 상태에서 LDD영역을 형성한 경우에는, 이 LDD영역(103d)ㆍ(103e)의 길이(△L)는 1.25㎛가 되도록 설정되어 있다.And as shown in FIG. 33A, when the position of the photomask 140 and the board | substrate 102 does not shift, the alignment mark 141 formed in the photomask 140 is the position formed in the board | substrate 102. As shown in FIG. When the LDD region is formed in the center of the transparent region of the alignment mark 142, the length? L of the LDD regions 103d and 103e is set to be 1.25 mu m.

또, 상기 기판(102)과 포토마스크(140)의 위치가 어긋나, 위치맞춤마크(142)내에 위치맞춤마크(141)가 들어 있지 않으면, 형성되는 LDD영역의 길이는 1.5㎛ 보다 커지는 것을 알았고, 따라서 그와 같은 경우에는 위치맞춤마크(142)내에 위치맞춤마크(141)가 들어가도록 기판과 포토마스크의 위치를 맞추도록 한다.In addition, it was found that the position of the substrate 102 and the photomask 140 are shifted, and the alignment mark 141 is not included in the alignment mark 142 so that the length of the LDD region to be formed is larger than 1.5 µm. Therefore, in such a case, the position of the substrate and the photomask is to be aligned so that the alignment mark 141 enters the alignment mark 142.

그리고, 상기 위치맞춤마크(141)를 위치맞춤마크(142)의 중앙에 맞추도록 해도 실제로는 도 33b에 나타낸 바와 같이, 지면상(紙面上) 좌우로 벗어나는 경우가 있다.And even if the alignment mark 141 is aligned with the center of the alignment mark 142, as shown in FIG. 33B, in some cases, the alignment mark 141 may deviate from the left and right on the paper surface.

그러나, 본 발명의 경우, 위치맞춤장치의 정밀도는 ±0.25㎛이므로, 위치맞춤마크(42)내에 위치맞춤마크(41)를 위치하도록 할 수 있다. 이와 같이 하여 도 34a 및 34b에 나타낸 바와 같이, 형성되는 LDD영역(3d)ㆍ(3e)의 길이를 1∼1.5㎛이내로 할 수 있는 것이다.However, in the case of the present invention, since the accuracy of the alignment device is ± 0.25 占 퐉, the alignment mark 41 can be positioned within the alignment mark 42. In this manner, as shown in Figs. 34A and 34B, the lengths of the formed LDD regions 3d and 3e can be within 1 to 1.5 mu m.

그리고, 위치맞춤장치의 정밀도는 ±0.25㎛이지만, 더욱 정밀도가 좋은 위치맞춤장치를 사용하면 LDD영역의 불균일을 더욱 작게 할 수 있다.In addition, although the accuracy of the alignment device is ± 0.25 µm, the nonuniformity of the LDD region can be further reduced by using a more accurate alignment device.

다음에, 상기 기판과 포토마스크의 위치맞춤의 공정에 대하여 설명한다.Next, the process of alignment of the said substrate and a photomask is demonstrated.

도 31a에 나타낸 바와 같이, 게이트전극(105a)상에 차폐막이 되는 포토레지스트를 형성한다.As shown in FIG. 31A, a photoresist serving as a shielding film is formed on the gate electrode 105a.

다음에, 도 31b, 31c에 나타낸 바와 같이, 이 포토레지스트에 포토마스크 (140)를 통하여 노광을 하고, 현상을 하여 소정 패턴형의 차폐막(105b)을 형성한다.Next, as shown in Figs. 31B and 31C, the photoresist is exposed to light through a photomask 140, and developed to form a shielding film 105b of a predetermined pattern type.

이 경우, 전술한 바와 같이 위치맞춤마크(142)의 투명부분내에 위치맞춤마크 (141)가 들어 있는 것을 확인하고나서 노광을 하도록 한다.In this case, as described above, after confirming that the alignment mark 141 is contained in the transparent portion of the alignment mark 142, exposure is performed.

(10) 이어서, 도 29b에 나타낸 바와 같이, 레지스트막(105b)을 마스크로서 사용하고, 제2회째의 불순물의 도프를 행한다. 구체적으로는, 이온도핑법에 의해 불순물로서 인이온을 도핑한다.(10) Then, as shown in FIG. 29B, the second impurity is doped using the resist film 105b as a mask. Specifically, phosphorus ions are doped as impurities by the ion doping method.

이 경우의 도핑가속전압은 12kV이며 빔전류밀도는 0.5㎂/cm2로 하고, 저가속으로 고농도의 n형 영역을 작성하는 것이다.In this case, the doping acceleration voltage is 12 kV, the beam current density is 0.5 mA / cm 2 , and a high concentration n-type region is created at low speed.

이로써, 다결정실리콘(103)중, 레지스트막(105b)의 바로 아래에 위치하는 영역을 제외한 영역에 이온이 도프된다. As a result, ions are doped in a region of the polysilicon 103 except for the region located immediately below the resist film 105b.

따라서, 1회째의 이온도핑에 의해 불순물이 이미 도프되어 있는 영역(A),(B)중, 레지스트막(105b)으로 덮여 있지 않는 영역(소스영역(103a), 드레인영역(103b)에 상당함)에서는 더욱 불순물이 도프되게 되어, 불순물 고농도영역(n+층)이 된다.Therefore, it corresponds to the region (source region 103a and drain region 103b) which is not covered with the resist film 105b among the regions A and B where impurities are already doped by the first ion doping. Impurity is further doped to form an impurity high concentration region (n + layer).

한편, 영역(A),(B)중, 레지스트막(105b)으로 덮여져 있는 영역(저농도 불순물영역(103d), (103e)에 상당함)에서는 2회째의 이온도핑에 의해서는, 불순물이 도프되지 않게 되어, 저농도 불순물영역(n-층)이 된다.On the other hand, in the regions A and B, which are covered with the resist film 105b (corresponding to the low concentration impurity regions 103d and 103e), the impurities are doped by the second ion doping. To form a low concentration impurity region (n-layer).

이렇게 하여 소스영역(103a)(n+층)과 채널영역(103c)의 사이에 저농도 불순물영역(103e)(n-층)을 형성하고, 또 드레인영역(103b)(n+층)과 채널영역(103c)의 사이에 저농도 불순물영역(n-층)을 형성하고, 또 드레인영역(103b)(n+층)과 채널영역(103c)의 사이에 저농도 불순물영역(103e)(n-층)을 형성할 수 있다. In this way, a low concentration impurity region 103e (n-layer) is formed between the source region 103a (n + layer) and the channel region 103c, and the drain region 103b (n + layer) and the channel region 103c. Can be formed between the low concentration impurity regions (n-layers), and the low concentration impurity regions 103e (n-layers) can be formed between the drain regions 103b (n + layers) and the channel regions 103c. have.

또한, 게이트전극(105a)을 마스크로서 제1회째의 이온도핑을 하고, 또한 레지스트막 (105b)을 마스크로서 제2회째의 이온도핑을 하므로, 소스영역(103a), 저농도 불순물영역(103d),(103e) 및 드레인영역(103b)을 자기정합적으로 형성할 수 있고, 게이트전극(105)과 소스영역(103a)이 겹치는 부분 및 게이트전극(105)과 드레인영역 (103b)이 겹치는 부분을 고려하지 않을 정도로 작게 억제할 수 있다.Further, since the first ion doping is performed using the gate electrode 105a as a mask and the second ion doping is performed using the resist film 105b as a mask, the source region 103a, the low concentration impurity region 103d, The region 103e and the drain region 103b can be formed in a self-aligning manner, and the portion where the gate electrode 105 and the source region 103a overlap and the portion where the gate electrode 105 and the drain region 103b overlap are considered. It can be suppressed so small that it is not.

따라서, LDD영역의 길이가 1∼1.5㎛로 한 박막트랜지스터를 형성할 수 있어 OFF전류를 낮게 할 수 있는 동시에, ON전류의 저하를 가급적 억제할 수 있다.Therefore, a thin film transistor having an LDD region having a length of 1 to 1.5 mu m can be formed, and the OFF current can be made low, and the fall of the ON current can be suppressed as much as possible.

(11) 이어서, 층간절연층(SiOx)(6)을 제막한다(도 29c).(11) Next, an interlayer insulating layer (SiOx) 6 is formed (FIG. 29C).

(12) 이어서, 층간절연층(106) 및 게이트절연층(104)에 콘택트홀(109a)ㆍ (109b)을 개구한다(도 29d).(12) Then, contact holes 109a and 109b are opened in the interlayer insulating layer 106 and the gate insulating layer 104 (FIG. 29D).

(13) 그리고, 스퍼터법에 의해 예를 들면 Al 등의 금속층을 콘택트홀(109a) ㆍ(109b)에 충전하고, 금속층의 상부를 소정 형상으로 패터닝하여 소스전극(107) 및 드레인전극(108)을 형성한다(도 29e). 이렇게 하여 TFT(101)가 제작된다.(13) Then, a metal layer such as Al is filled into the contact holes 109a and 109b by the sputtering method, and the upper portion of the metal layer is patterned into a predetermined shape, so that the source electrode 107 and the drain electrode 108 are formed. To form (Fig. 29E). In this way, the TFT 101 is produced.

상기의 예에서는, n채널TFT에 대하여 설명하였지만, p채널TFT에 대해서도 동일한 제조프로세스에 의해 제조할 수 있다.In the above example, the n-channel TFT has been described, but the p-channel TFT can also be manufactured by the same manufacturing process.

상기 제조방법에 의해 작성한 박막트랜지스터의 전압/전류특성을 도 35에 나타낸다. 또한 그 OFF전류의 기판면내의 불균일을 도 36에 나타낸다.35 shows the voltage / current characteristics of the thin film transistor prepared by the above manufacturing method. 36 shows the nonuniformity in the substrate surface of the OFF current.

도 35에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태 2-1에 관한 TFT(101)(L3의 그래프)는 고저항 영역인 LDD영역이 1∼1.5㎛로 작으므로, 안정된 큰 ON전류와 작은 OFF전류를 확보할 수 있었다.As shown in Fig. 35, in the TFT 101 (graph of L3) according to the second embodiment, the LDD region, which is a high resistance region, is small at 1 to 1.5 mu m, thereby ensuring a stable large ON current and a small OFF current. Could.

또, 얼라이너의 맞춤정밀도가 향상되면 더욱 LDD영역의 길이를 작게 하는 것이 가능한 것은 물론이다. In addition, if the alignment accuracy of the aligner is improved, it is of course possible to further reduce the length of the LDD region.

또, n-영역의 캐리어농도를 크게 함으로써, 전계가 걸리는 영역은 작아지지만, 한편 전계의 피크치는 높아지므로 OFF전류는 증가한다.In addition, by increasing the carrier concentration in the n-region, the area in which the electric field is applied becomes small, while the peak value of the electric field is high, so the OFF current increases.

도 37에 LDD영역의 농도를 파라미터로 한 박막트랜지스터의 Vg-Id특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 37 shows the results of simulating the Vg-Id characteristics of the thin film transistor using the density of the LDD region as a parameter.

LDD영역의 시트저항이 20kΩ/□이하에서 OFF전류는 급격하게 커진다. 따라서, n-영역의 시트저항은 최소한 20kΩ/□이상의 값이 필요하다. 한편, LDD영역의 시트저항을 100kΩ/□이상으로 한 경우, 트랜지스터의 ON전류가 저하하여 패널의 동작이 불안정하게 되었다.The OFF current rapidly increases when the sheet resistance of the LDD region is 20 k? / S or less. Therefore, the sheet resistance of the n-region needs a value of at least 20 k? / □ or more. On the other hand, when the sheet resistance of the LDD region is set to 100 k? / □ or more, the ON current of the transistor decreases and the operation of the panel becomes unstable.

따라서, LDD영역의 시트저항의 범위는 20kΩ/□이상 100kΩ/□이하로 하는 것이 바람직하다.Therefore, the range of sheet resistance in the LDD region is preferably 20 kΩ / □ or more and 100 kΩ / □ or less.

이에 더하여 최초의 불순물도핑은, 가속전압이 10kV 이상 30kV 이하 및 빔전류밀도가 0.05㎂/cm2 이상 1㎂/cm2 이하의 저속에서의 이온도핑법을 이용함으로써, 이온도핑시의 이온의 가속전압이 낮으므로, 도핑시의 손상을 적게 할 수 있다.In addition, the first impurity doping, acceleration voltage of ion accelerator of the time, an ion doping by using the ion doping method at least 10kV 30kV or less and a beam current density of 0.05㎂ / cm 2 or more 1㎂ / cm 2 or less low speed Since the voltage is low, damage at the time of doping can be reduced.

또, 1회째의 불순물도핑시 레지스트를 마스크로 한 경우에도, 레지스트가 변질되지 않고 깨끗히 제거할 수 있다. In addition, even when the resist is used as a mask during the first impurity doping, the resist can be removed without being deteriorated.

또는 2회째의 불순물도핑은 가속전압이 30kV 이상 및 빔전류밀도가 1㎂/cm2 이상의 고속에서의 이온도핑법을 이용하여, 2회째의 이온도핑시에도 충분한 이온을 폴리실리콘에 주입하는 것도 가능하다.Alternatively, the second impurity doping can be implanted with sufficient ions into the polysilicon even at the second ion doping by using the ion doping method at an acceleration voltage of 30 kV or more and a beam current density of 1 mA / cm 2 or higher. Do.

또, 실시형태 2-1에서 TFT(101)를 구성하는 LDD영역의 길이(△L)는 1㎛ 이상 1.5㎛ 이하로 하고, 소스-드레인간 전압(Vlc)을 6V, 채널폭(W)을 6㎛의 조건에서 하고 있다.In the embodiment 2-1, the length ΔL of the LDD region constituting the TFT 101 is set to 1 µm or more and 1.5 µm or less, and the source-drain voltage Vlc is 6V and the channel width W is set. It is made on the conditions of 6 micrometers.

그런데, 일반적으로 OFF전류는 소스/드레인간의 전계에 의해 결정되고, Vlc는 채널영역/LDD영역에만 인가되므로, 전계의 강도는 Vlc/△L로 표시된다(Solid State Electron, 38, 2075(1995)).By the way, in general, the OFF current is determined by the electric field between the source and the drain, and Vlc is applied only to the channel region / LDD region, so the strength of the electric field is represented by Vlc / ΔL (Solid State Electron, 38, 2075 (1995)). ).

그리고, 전계의 강도는 다음 식으로 표시된다.The electric field strength is represented by the following equation.

4 ×106 < Vlc / △L < 6 ×106 4 × 10 6 <Vlc / ΔL <6 × 10 6

그리고, OFF전류는 채널폭(W)에 비례하므로, 상기 LDD영역의 길이(△L)와 상기 소스-드레인간 전압(Vlc)과 채널폭(W)과의 관계를 다음의 수학식 3으로 표시할 수 있다.Since the OFF current is proportional to the channel width W, the relation between the length DELTA L of the LDD region, the source-drain voltage Vlc, and the channel width W is expressed by the following equation (3). can do.

△L > (W ㆍ Vlc) / 36ΔL> (WVlc) / 36

상기 수학식 3의 의미에 대하여 설명한다. TFT의 소형화가 진행된 경우에는, 상기 △L, W의 값은 작아지고, 그에 따라 소스-드레인간 전압(Vlc)은 저하된다.The meaning of said formula (3) is demonstrated. When the miniaturization of the TFT proceeds, the values of DELTA L and W decrease, and thus the source-drain voltage Vlc decreases.

그래서, LDD영역의 길이(△L)와 소스ㆍ드레인간 전압(Vlc)과 채널폭(W)을 변화시킨 TFT의 특성을 표 2에 나타낸다. Therefore, Table 2 shows the characteristics of the TFTs in which the length DELTA L of the LDD region, the source-drain voltage Vlc, and the channel width W are changed.

Vlc (V)   Vlc (V) △L (㎛)  ΔL (μm) Vlc/△L Vlc / △ L W(㎛)  W (μm) WㆍVlc/36 W · Vlc / 36 3ㆍ(W/L) 3 (W / L) 온 전류   Current 오프 전류  Off current 실험예 1   Experimental Example 1 6    6 1    One 6ㆍ106 6, 10 6 5    5 0.83    0.83 1.25   1.25   O   O 실험예 2   Experimental Example 2 6    6 1.5   1.5 4ㆍ106 4, 10 6 5    5 0.83    0.83 1.25   1.25 ×    ×   O 실험예 3   Experimental Example 3 3    3 0.5   0.5 6ㆍ106 6, 10 6 5    5 0.41    0.41 1.25   1.25   O   O 실험예 4   Experimental Example 4 3    3 0.75   0.75 4ㆍ106 4, 10 6 3    3 0.25    0.25 0.75   0.75   O   O 실험예 5   Experimental Example 5 6    6 2    2 3ㆍ106 3 · 10 6 5    5 0.83    0.83 1.25   1.25 ×    ×   O 실험예 6   Experimental Example 6 6    6 0.5   0.5 12ㆍ106 12, 10 6 5    5 0.83    0.83 1.25   1.25   O ×   × 실험예 7   Experimental Example 7 3    3 1    One 3ㆍ106 3 · 10 6 3    3 0.25    0.25 0.75   0.75 ×    ×   O

(L=12㎛, 온전류O : 온전류확보, 오프전류O : 오프전류억제)    (L = 12 μm, On current O: On current secured, Off current O: Off current suppressed)

표 2에 나타낸 바와 같이, 실험예 1∼5, 7(즉, 상기 수학식 1을 충족시키는 것)은 OFF전류를 억제할 수 있지만, 실험예 6(즉, 상기 수학식 3을 충족시키지 않는 것)은 OFF전류를 억제할 수 없다.As shown in Table 2, Experimental Examples 1 to 5 and 7 (that is, satisfying Equation 1) can suppress OFF current, but Experimental Example 6 (i.e., not satisfying Equation 3 above). ) Cannot suppress OFF current.

또, 상기 채널영역의 채널폭을 W로 한 경우, LDD영역의 길이(△L)와 채널영역의 채널폭(L)과 채널폭(W)과의 관계는 다음 수학식 4'로 표시할 수 있다. In the case where the channel width of the channel region is W, the relationship between the length L D of the LDD region, the channel width L of the channel region, and the channel width W can be expressed by the following equation (4). have.

△L < 3 ㆍ (W / L)△ L <3 ㆍ (W / L)

상기 수학식 4는 ON전류의 제한을 나타낸 것이며, ON전류는 W/L에 비례함으로써 도입되는 조건이며, ON전류의 조건은 W/L=0.5에서 △L이 1.5㎛ 이하에서 감소하는 실험 결과에서 도입된 것이다.Equation 4 shows the limitation of the ON current, the ON current is a condition to be introduced in proportion to W / L, the condition of the ON current in the experimental results of the decrease in △ L less than 1.5㎛ at W / L = 0.5 It was introduced.

그리고, 표 1에 나타낸 바와 같이, 상기 수학식 4을 충족하는 실험예 1, 3, 4, 6은 ON전류를 확보할 수 있었다.As shown in Table 1, Experimental Examples 1, 3, 4, and 6 satisfying Equation 4 could secure ON currents.

그리고, 상기 수학식 4'로부터도 더욱 ON전류를 확보하기 위한 바람직한 조건으로서, 상기 수학식 4에 의해 ON전류를 확보할 수 있다.In addition, as the preferable condition for further securing the ON current from Equation 4 ', the ON current can be ensured by Equation 4 above.

△L < 1.5 ㆍ (W / L)△ L <1.5 ㆍ (W / L)

이와 같이 박막트랜지스터의 OFF시에는 상기 저농도 불순물영역이 캐리어가 고갈되는 고저항층으로 되므로 OFF전류의 저감을 도모할 수 있다.In this manner, when the thin film transistor is turned off, the low concentration impurity region becomes a high resistance layer in which carriers are depleted, so that the OFF current can be reduced.

그리고, 상기 수학식 3에서 LDD영역의 길이의 지침을 정할 수 있어, OFF전류저감을 위해 필요 이상으로 LDD영역을 확보할 필요는 없어진다.In addition, since the guideline of the length of the LDD region can be determined by Equation 3, it is not necessary to secure the LDD region more than necessary to reduce the OFF current.

또, 상기 수학식 3은 또 수학식 4를 충족시킴으로써, 박막트랜지스터의 ON시에는 게이트전극으로부터의 전계의 작용에 의해 게이트전극하의 저농도 불순물영역은 캐리어가 되는 전자가 축적하여 저(低)저항 영역으로 되어, ON전류의 감소는 일어나지 않는다. In addition, Equation 3 satisfies Equation 4, so that when the thin film transistor is turned on, the low-concentration impurity region under the gate electrode is accumulated in the low-resistance region under the gate electrode due to the action of an electric field from the gate electrode. The ON current does not occur.

따라서, 상기 수학식 3 및 4를 충족하는 박막트랜지스터는 ON전류를 충분히 확보하는 동시에 OFF전류를 작게 억제하는 것이 가능해진다. Therefore, the thin film transistor satisfying the above Equations 3 and 4 can sufficiently secure the ON current and at the same time reduce the OFF current.

그리고, 상기 채널폭은 5㎛ 에서 행하고 있지만, 채널영역의 채널폭(W)을 미세화하여 2㎛ 이하로 하는 경우에는 특히 수학식 3, 4는 박막트랜지스터를 제작하는데 유효한 지침이 된다. In addition, although the channel width is performed at 5 占 퐉, in the case where the channel width W of the channel region is reduced to 2 占 퐉 or less, equations (3) and (4) are effective guidelines for fabricating the thin film transistor.

(실시형태 2-2)Embodiment 2-2

본 실시형태 2-2에서는, 상기 실시형태 2-1의 제조공정에서 레지스트막 (105b)을 형성하는 경우에, 상기 위치맞춤마크를 사용하여 LDD영역의 길이를 1㎛ 이상 1.5㎛ 이하로 하지 않고, LDD영역의 길이가 1㎛ 이상 1.5㎛ 이하의 조건을 충족시키고 있는 것을 양품으로 하는 검사공정에서, 상기 LDD영역을 상기 범위내로 하는 박막트랜지스터를 얻을 수 있다. In this Embodiment 2-2, when forming the resist film 105b in the manufacturing process of the said Embodiment 2-1, the length of LDD area | region is not made into 1 micrometer or more and 1.5 micrometer or less using the said alignment mark. In the inspection step in which the LDD region has a length of 1 µm or more and 1.5 µm or less, a thin film transistor having the LDD region within the above range can be obtained.

따라서, ON전류를 충분히 확보하는 동시에 OFF전류를 적게 억제하는 것이 가능해진다.Therefore, it is possible to sufficiently secure the ON current and to suppress the OFF current less.

그리고, 상기 실시형태 2-2에서는 LDD영역의 길이를 1㎛ 이상 1.5㎛ 이하에 한정되는 것은 아니고, 상기 실시형태 2-1에서 설명한 수학식 3, 4의 범위로 할 수 있다. Incidentally, in the above Embodiment 2-2, the length of the LDD region is not limited to 1 µm or more and 1.5 µm or less, and may be in the ranges of the equations (3) and (4) described in the above Embodiment 2-1.

(그 외의 사항)(Other matter)

상기 실시형태 2-1, 2-2에서는, 1종류의 농도를 갖는 저농도 불순물영역에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 농도차가 다른 복수의 저농도 불순물영역을 형성하도록 해도 된다. In the above Embodiments 2-1 and 2-2, the low concentration impurity region having one type of concentration has been described. However, the present invention is not limited thereto, and a plurality of low concentration impurity regions having different concentration differences may be formed.

즉, 저농도 불순물영역을 채널영역에 향함에 따라 불순물농도가 단계적으로 저하해가는 복수의 접합영역으로 구성함으로써, 다단계적으로 불순물농도를 변화시킬 수 있으므로, 반도체층에서의 전계의 집중을 더욱 완화시킬 수 있다.That is, by constructing a plurality of junction regions where the impurity concentration gradually decreases as the low concentration impurity region is directed toward the channel region, the impurity concentration can be changed in multiple steps, thereby further reducing the concentration of the electric field in the semiconductor layer. Can be.

또, 상기 저농도 불순물영역은 드레인영역과 채널영역과의 사이에만 형성되어도 되고, 이와 같이 구성함으로써, OFF전류의 저감 등의 효과를 얻는 동시에, 박막트랜지스터의 면적을 작게 하는 것이 가능해진다. 또한, 이와 같은 박막트랜지스터는 액정표시장치 이외에의 적용도 가능하다.In addition, the low concentration impurity region may be formed only between the drain region and the channel region. With this configuration, it is possible to obtain the effect of reducing the OFF current and to reduce the area of the thin film transistor. In addition, the thin film transistor can be applied to other than the liquid crystal display device.

또, C-MOS인버터회로로서, p채널 박막트랜지스터와 n채널 박막트랜지스터중 최소한 n채널 박막트랜지스터를 실시형태 2-1, 2-2에 관한 박막트랜지스터로 구성할 수도 있다. As the C-MOS inverter circuit, at least n-channel thin film transistors among the p-channel thin film transistors and the n-channel thin film transistors may be constituted by the thin film transistors according to the embodiments 2-1 and 2-2.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면, 본 발명의 과제를 충분히 달성할 수 있다.As explained above, according to the structure of this invention, the subject of this invention can fully be achieved.

즉, 제1의 발명군에서는, ON전류를 충분히 확보하는 동시에, 광조사시의 광전도전류를 작게 억제하는 것이 가능해지고, 소비전력이 작아 신뢰성 향상 및 특성 향상에 대하여 매우 그 효과는 크다.That is, in the first invention group, the ON current can be sufficiently secured and the photoconductive current during light irradiation can be suppressed to be small, and the power consumption is small, so that the effect is very large for the improvement of reliability and the improvement of characteristics.

또, 제2의 발명군에서는, ON전류를 충분히 확보하는 동시에, OFF전류를 작게 억제하는 것이 가능해지고, 소비전력이 작고, 이에 따라 신뢰성 향상 및 특성 향상에 대하여 매우 그 효과가 큰 박막트랜지스터를 제공할 수 있다.Further, in the second invention group, the ON current can be sufficiently secured and the OFF current can be suppressed to be small, so that the power consumption is small, thereby providing a thin film transistor which is very effective in improving reliability and improving characteristics. can do.

Claims (20)

채널영역과, 이 채널영역의 양측에 배치된 소스영역 및 드레인영역이 형성된 다결정 실리콘반도체층을 가지며, A channel region, and a polycrystalline silicon semiconductor layer having source and drain regions disposed on both sides of the channel region, 상기 채널영역과 상기 드레인영역과의 사이에는 공핍층(空乏層)이 형성되고,A depletion layer is formed between the channel region and the drain region, 이 공핍층의 폭과 상기 채널영역에 광이 조사된 경우에 발생하는 광전도전류와는 비례관계를 가지며, 상기 광전도전류를 소정 허용치내로 하기 위해 공핍층의 폭을 상기 비례관계에 의거해 구한 값 이하로 한 구성인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.The width of the depletion layer is proportional to the photoconductive current generated when light is irradiated to the channel region, and the width of the depletion layer is obtained based on the proportional relationship in order to keep the photoconductive current within a predetermined allowable value. A thin film transistor, characterized in that the configuration below the value. 제1항에 있어서, 상기 드레인영역의 시트저항을 R(kΩ/□), 상기 채널영역의 채널폭을 W(㎛)로 한 경우, 수학식 1의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.The thin film transistor according to claim 1, wherein the relationship of the formula (1) is satisfied when the sheet resistance of the drain region is R (k? / □) and the channel width of the channel region is W (µm). (R + 30) ㆍ W < A (1)(R + 30) W <A (1) 제2항에 있어서, 상기 드레인영역의 시트저항을 R(kΩ/□), 상기 채널영역의 채널폭을 W(㎛)로 한 경우, 수학식 2의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.3. The thin film transistor according to claim 2, wherein the relation of the formula (2) is satisfied when the sheet resistance of the drain region is R (k? /?) And the channel width of the channel region is W (µm). (R + 30) ㆍ W < 1 ×103 (2)(R + 30) W <1 x 10 3 (2) 제3항에 있어서, 상기 채널영역의 채널폭(W)이 2㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.The thin film transistor according to claim 3, wherein the channel width (W) of the channel region is 2 mu m or less. 제3항에 있어서, 상기 드레인영역의 시트저항이 20kΩ/□이상 100kΩ/□이하인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.4. The thin film transistor according to claim 3, wherein the sheet resistance of said drain region is 20 k? /? Or more and 100 k? /? Or less. 제4항에 있어서, 상기 드레인영역의 시트저항이 20kΩ/□이상 100kΩ/□이하인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.The thin film transistor according to claim 4, wherein the sheet resistance of the drain region is 20 k? /? Or more and 100 k? /? Or less. 채널영역과, 이 채널영역의 양측에 소스영역 및 드레인영역이 배치된 다결정 실리콘반도체층을 가지며, 액정표시장치에 스위칭소자로서 구비되는 박막트랜지스터로서, A thin film transistor having a channel region and a polycrystalline silicon semiconductor layer having source and drain regions disposed on both sides of the channel region, and provided as a switching element in a liquid crystal display device. 상기 액정표시장치를 구성하는 백라이트의 휘도를 2000(cd/m2)이상으로 하는 경우, 상기 소스영역과 상기 채널영역과의 사이 또는 상기 드레인영역과 상기 채널영역과의 사이의 최소한 어느 한쪽에, 불순물농도가 소스영역 및 드레인영역보다 낮은 저농도 불순물영역이 형성되고, 이 저농도불순물영역의 길이(△L)는 1.0㎛ 이하이며,When the luminance of the backlight constituting the liquid crystal display device is 2000 (cd / m 2 ) or more, at least one of the space between the source region and the channel region or between the drain region and the channel region, A low concentration impurity region having an impurity concentration lower than the source region and the drain region is formed, and the length (ΔL) of the low concentration impurity region is 1.0 μm or less, 상기 저농도불순물영역의 시트저항의 범위는 20kΩ/□이상 100kΩ/□이하인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.The sheet resistance of the low concentration impurity region is a thin film transistor, characterized in that 20kΩ / □ or more and 100kΩ / □ or less. 채널영역과, 채널영역의 양측에 배치된 소스영역 및 드레인영역이 형성되고, 상기 소스영역과 채널영역과의 사이 또는 드레인영역과 채널영역과의 사이의 최소한 어느 한쪽에, 불순물농도가 소스영역 및 드레인영역보다 낮은 저농도 불순물영역이 형성된 다결정 실리콘반도체층을 가진 박막트랜지스터로서, A channel region and source and drain regions disposed on both sides of the channel region are formed, and at least one of the source region and the channel region or between the drain region and the channel region has an impurity concentration in the source region and A thin film transistor having a polycrystalline silicon semiconductor layer having a lower concentration impurity region than a drain region, 상기 저농도 불순물영역의 길이를 △L(㎛), 소스-드레인간 전압을 Vlc(V), 상기 채널영역의 채널폭을 W(㎛)로 한 경우, 수학식 3의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.When the length of the low concentration impurity region is ΔL (µm), the source-drain voltage is Vlc (V), and the channel width of the channel region is W (µm), the relation of Equation 3 is satisfied. Thin film transistor. △L > (W ㆍ Vlc) / 36 (3)ΔL> (WVlc) / 36 (3) 제8항에 있어서, 상기 채널영역의 채널 길이를 L(㎛)로 한 경우, 수학식 4의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.The thin film transistor according to claim 8, wherein the relationship of the equation (4) is satisfied when the channel length of the channel region is L (µm). △L < 1.5 ㆍ (W / L) (4)△ L <1.5 ㆍ (W / L) (4) 제9항에 있어서, 상기 채널영역의 채널폭(W)이 2㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.The thin film transistor according to claim 9, wherein a channel width (W) of the channel region is 2 mu m or less. 제9항에 있어서, 상기 저농도 불순물영역의 시트저항이 20kΩ/□이상 100kΩ/□이하인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.10. The thin film transistor according to claim 9, wherein the sheet resistance of the low concentration impurity region is 20 kΩ / □ or more and 100 kΩ / □ or less. 제10항에 있어서, 상기 저농도 불순물영역의 시트저항이 20kΩ/□이상 100kΩ/□이하인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.The thin film transistor according to claim 10, wherein the sheet resistance of the low concentration impurity region is 20 kΩ / □ or more and 100 kΩ / □ or less. 제11항에 있어서, 상기 저농도 불순물영역이 드레인영역과 채널영역과의 사이에만 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.12. The thin film transistor according to claim 11, wherein the low concentration impurity region is formed only between the drain region and the channel region. 제1항에 기재한 박막트랜지스터를 스위칭소자로서 구비한 액정패널부와, A liquid crystal panel unit comprising the thin film transistor according to claim 1 as a switching element; 상기 액정패널부에 이면측에서 광을 공급하는 백라이트부를 구비한 액정표시장치로서, A liquid crystal display device comprising a backlight unit for supplying light from the rear surface side of the liquid crystal panel unit. 상기 드레인영역의 시트저항을 R(kΩ/□), 상기 백라이트부의 휘도를 B(cd/m2), 상기 채널영역의 채널폭을 W(㎛)로 한 경우, 수학식 5의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.When the sheet resistance of the drain region is R (kΩ / □), the brightness of the backlight portion is B (cd / m 2 ), and the channel width of the channel region is W (μm), the relation of Equation 5 is satisfied. Liquid crystal display device characterized in that. (R + 30) ㆍ B ㆍW < C (5)(R + 30) BW W <C (5) 제14항에 있어서, 상기 드레인영역의 시트저항을 R(kΩ/□), 상기 백라이트부의 휘도를 B(cd/m2), 상기 채널영역의 채널폭을 W(㎛)로 한 경우, 수학식 6의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.15. The equation of claim 14, wherein the sheet resistance of the drain region is R (kΩ / □), the brightness of the backlight portion is B (cd / m 2 ), and the channel width of the channel region is W (μm). A liquid crystal display device which satisfies the relationship of 6. (R + 30) ㆍ B ㆍW < 1 ×106 (6)(R + 30) B W <1 × 10 6 (6) 박막트랜지스터를 갖는 기판에 형성된 화소전극 상층에 발광층을 가지며, 이 발광층 상층에 대향전극이 형성된 EL장치로서, An EL device having a light emitting layer on an upper layer of a pixel electrode formed on a substrate having a thin film transistor, and an counter electrode formed on the light emitting layer, 상기 박막트랜지스터는 제1항에 기재한 박막트랜지스터이며, 이 박막트랜지스터의 채널영역에 조사되는 광강도를 B(cd/m2)로 한 경우, 수학식 5의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하는 EL장치.The thin film transistor is the thin film transistor according to claim 1, and when the light intensity irradiated to the channel region of the thin film transistor is set to B (cd / m 2 ), the relation of the expression (5) is satisfied. Device. (R + 30) ㆍ B ㆍW < C (5)(R + 30) BW W <C (5) 제16항에 있어서, 상기 드레인영역의 시트저항을 R(kΩ/□), 상기 채널영역에 조사되는 광강도를 B(cd /m2), 상기 채널영역의 채널폭을 W(㎛)로 한 경우, 수학식 6의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하는 EL표시장치.17. The method of claim 16, wherein the sheet resistance of the drain region is R (kΩ / □), the light intensity irradiated to the channel region is B (cd / m 2 ), and the channel width of the channel region is W (μm). In this case, the EL display device characterized by satisfying the relation of expression (6). (R + 30) ㆍ B ㆍW < 1 ×106 (6)(R + 30) B W <1 × 10 6 (6) 절연성 기판상에 다결정 실리콘반도체층을 형성하는 다결정 실리콘반도체층 형성공정과, A polycrystalline silicon semiconductor layer forming step of forming a polycrystalline silicon semiconductor layer on the insulating substrate, 상기 다결정 실리콘반도체층상에 게이트절연막을 형성하는 게이트절연막 형성공정과, A gate insulating film forming step of forming a gate insulating film on the polycrystalline silicon semiconductor layer; 상기 게이트절연막상에 게이트전극을 패턴형으로 형성하는 게이트전극 형성공정과, A gate electrode forming step of forming a gate electrode in a pattern form on the gate insulating film; 상기 게이트전극의 측면을 산화하여, 이 게이트전극의 측면을 덮는 금속산화막을 형성하는 양극(陽極)산화공정과, An anode oxidation step of oxidizing a side surface of the gate electrode to form a metal oxide film covering the side surface of the gate electrode; 상기 다결정 실리콘반도체층에 상기 게이트전극을 마스크로서 불순물을 도프하는 불순물도프공정을 갖는 박막트랜지스터의 제조방법으로서, A method of manufacturing a thin film transistor having an impurity doping step of doping an impurity with the gate electrode as a mask on the polycrystalline silicon semiconductor layer, 상기 양극산화공정에서 형성되는 금속산화막의 막두께를 제어하여, 상기 불순물도프공정에서 형성되는 저농도 불순물영역의 길이(△L)를 1.0㎛ 이하로 하고,By controlling the film thickness of the metal oxide film formed in the anodic oxidation process, the length (ΔL) of the low concentration impurity region formed in the impurity doping process is 1.0 μm or less, 상기 불순물의 도프는 가속전압이 10kV 이상 30kV 이하 및 빔전류밀도가 0.05㎂/cm2 이상 1㎂/cm2 이하에서 행하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 제조방법.Method of manufacturing a thin film transistor wherein the doping of said impurity is carried out acceleration voltage of 10kV or more is less than 30kV and a beam current density from 0.05㎂ / cm 2 or more 1㎂ / cm 2 or less. 절연성기판상에 다결정 실리콘반도체층을 형성하는 다결정 실리콘반도체층 형성공정과, A polycrystalline silicon semiconductor layer forming step of forming a polycrystalline silicon semiconductor layer on an insulating substrate, 상기 다결정 실리콘반도체층상에 게이트절연막을 형성하는 게이트절연막 형성공정과, A gate insulating film forming step of forming a gate insulating film on the polycrystalline silicon semiconductor layer; 상기 게이트절연막상에 게이트전극을 패턴형으로 형성하는 게이트전극 형성공정과, A gate electrode forming step of forming a gate electrode in a pattern form on the gate insulating film; 상기 다결정 실리콘반도체층상에 상기 게이트전극을 마스크로서 불순물을 도프하는 제1의 불순물도프공정과, A first impurity doping step of doping an impurity with the gate electrode as a mask on the polycrystalline silicon semiconductor layer; 상기 제1의 불순물도프공정에 의해 불순물이 도프된 반도체영역상에 차폐막을 형성하고, 이 차폐막을 이방성 에칭에 의해 패턴형으로 형성하는 차폐막 형성공정과, A shielding film forming step of forming a shielding film on the semiconductor region doped with impurities by the first impurity doping step, and forming the shielding film in a pattern by anisotropic etching; 상기 다결정 실리콘반도체층에 상기 차폐막을 마스크로서 불순물을 도프하고, 차폐막의 하부영역과 그 이외의 영역에서 불순물농도차가 존재하도록 하여 소스영역과 채널영역과의 사이 또는 드레인영역과 채널영역과의 사이의 최소한 어느 한쪽에 불순물농도가 소스영역 및 드레인영역보다 낮은 저농도 불순물영역을 형성하고, 이 저농도 불순물영역의 길이를 1.0㎛ 이하로 하는 제2의 불순물도프공정을 가지는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 제조방법.The polycrystalline silicon semiconductor layer is doped with impurities using the shielding film as a mask, and an impurity concentration difference exists between the lower region and the other region of the shielding film so that the source region and the channel region or between the drain region and the channel region. And a second impurity doping step of forming a low concentration impurity region having an impurity concentration lower than the source region and the drain region in at least one of them, and having a length of the low concentration impurity region of 1.0 m or less. . 제19항에 있어서, 상기 저농도 불순물영역의 길이(△L)가 1.0㎛ 이하인 것을 양품으로 하는 검사공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 제조방법.20. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 19, further comprising an inspection process for producing a good product wherein the low concentration impurity region has a length? L of 1.0 mu m or less.
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