[發明專利]薄膜晶體管及其制造方法

無效

• 申請號: 00812981.9
• 申請日: 2000-09-13
• 公開（公告）號: CN1375113A
• 公開（公告）日: 2002-10-16
• 發明（設計）人: 竹橋信逸;河北哲郎;武富義尚;筒博司
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉宗杰,葉愷東

技術領域

本發明涉及薄膜晶體管及其制造方法，特別是涉及使用于液晶顯示裝置的像素開關元件和驅動電路等的薄膜晶體管。

背景技術(一般的背景技術)

近年來，與簡單矩陣型顯示裝置相比，正盛行研究使用了為得到高的圖像品質用的在液晶面板的每一像素電極上制備一個薄膜晶體管(稱為TFT)的有源矩陣型顯示基板的顯示裝置。因為注意到其中多晶硅TFT的電子遷移率比起非晶硅(以下，原則上記為“無定形硅”)TFT要高1至2個數量級以上的情況，故正提出并研究在使用多晶硅的基礎上在同一玻璃基板上形成作為像素開關元件的TFT和驅動電路的所謂驅動電路內置型的液晶顯示裝置。

然而，在驅動電路內置化時所用的多晶硅型TFT與無定形TFT和MOS型場效應晶體管相比，其關斷電流要大。因此，這仍然成為實現使用了該多晶硅型TFT的驅動電路內置型的液晶顯示裝置的一大障礙。

因此，為了解決這樣的多晶硅型TFT的電學特性課題，正提出并研究使柵極結構次柵化，與TFT的源區或漏區的至少一方的區域相鄰地設置低濃度摻雜區(LDD：Lightly?Doped?Drain，輕摻雜漏區)在謀求降低關斷電流的同時又不至引起導通電流的減少的薄膜晶體管結構(SID?96?DIGEST?pp?25：Samsung電子、Euro?Display’96?pp555、ASIA?Display’95?pp335：Philips)。

以下，在圖1中示出了這樣的薄膜晶體管的結構。

在該圖中，1是在其(圖上)上部形成了為防止內部物質的擴散用的緩沖層的玻璃基板。2是多晶硅半導體層。3是柵絕緣膜。4是柵電極。40是次柵電極，在該圖上左右的45和46的部分是向溝道方向兩側超出的次柵電極。245和246是多晶硅半導體層的低濃度摻雜區(以下，也記作“LDD區”)。25是同上的源區(n+層)。26是同上的漏區(n+層)。24是同上的溝道區。5是源電極。6是漏電極。7是層間絕緣膜。

再有，在實際上，例如在30cm×40cm左右的玻璃基板上，根據像素部及其周邊的驅動電路部的配置，本圖中示出的多個薄膜晶體管在縱、橫方向也排列成若干列而形成，還形成了布線等。但是，關于這些均不言自明，故在其圖示中不再贅述。

可是，在該TFT的柵電極4上，設置了覆蓋住它的次柵電極40，在次柵電極進而超出柵電極的部分45、46的正下方形成低濃度摻雜區(LDD區：n-層)245、246。

作為該低濃度摻雜區的一般形成方法如以下所述。首先，在形成柵電極4后，以此作為掩模經柵絕緣膜向其下部的多晶硅半導體層2以低濃度注入雜質。由此，柵電極4的正下方不注入雜質，該部分多晶硅層形成溝道區。而且，在未被柵電極4覆蓋的部分形成注入了少量雜質的狀態。

其次，在柵電極上形成作為次柵電極40的金屬膜，進而通過光刻、刻蝕法去除掉不必要的部分，殘存的金屬膜則覆蓋在柵電極的上表面和側面，為此，在溝道方向(源電極和漏電極方向)形成了有規定量超出部45、46的次柵電極40。

最后，以比先前的注入高得多的濃度進行雜質注入。

因此，在未被次柵電極覆蓋的部分以高濃度注入雜質，形成源區25和漏區26，而被次柵電極覆蓋的部分，由于未注入雜質，則次柵電極在超出柵電極部分的正下方形成低濃度摻雜區245、246。再有，該低濃度摻雜區的尺寸對TFT的溝道寬度而言被設定為100～10％。

這樣一來，在多晶硅型TFT中，為解決關斷電流大這樣的電學特性的缺點，在與TFT的源區或漏區的至少一方鄰接處設置微小的低濃度摻雜區(LDD區)是必不可少的。

(從發明所要解決的課題的方面看到的背景技術)

然而，為了形成這些低濃度摻雜區，卻產生了諸如以下的問題。

1)為實現液晶顯示裝置的高精細化，有必要使像素晶體管微細化以提高顯示密度。可是，在液晶顯示裝置的制造方面常用的曝光機卻以等倍率曝光方式為主流。為此，在制造微細的像素晶體管時，在相對于微細化了的像素晶體管的溝道寬度的10～25％的極其微小的區域內就有必要使低濃度摻雜區不產生尺寸偏移并且重復性良好，但這是極端困難的。

2)使次柵電極和低濃度摻雜區重合系通過掩模對準進行，但要以高精度形成這樣的重合卻是困難的。為此，在掩模對準精度的微小偏移下，該低濃度摻雜區尺寸在實用上很可能會變動到不可忽視的程度。因此，在制造工序管理方面，出于確保掩模對準容限的理由，像素TFT的微細化就有一個界限，為確保對準容限這一部分的像素TFT占有面積就要增大。