JP2000101095A

JP2000101095A - 半導体装置

Info

Publication number: JP2000101095A
Application number: JP11286129A
Authority: JP
Inventors: Koyu Cho; 宏勇張; Hideto Onuma; 英人大沼; Naoaki Yamaguchi; 直明山口; Yasuhiko Takemura; 保彦竹村
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2000-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】新規な構成の半導体装置を提供する。【解決手段】板上に形成された第１の薄膜トランジス
タを有するアクティブマトリクス回路と、前記アクティ
ブマトリクス回路を駆動するための、前記基板上に形成
された第２の薄膜トランジスタを有する駆動回路とを有
する半導体装置であって、前記第１及び第２の薄膜トラ
ンジスタは、それぞれ、ゲイト電極と、該ゲイト電極の
隣のゲイト絶縁膜と、該ゲイト絶縁膜の隣の半導体膜を
有し、前記半導体膜は、チャネル形成領域と、該チャネ
ル形成領域を間に挟み一導電型を付与する不純物を含む
一対の第１の領域と、前記チャネル形成領域と前記第１
の領域の間に挟まれた、前記不純物を前記第１の領域よ
りも低濃度で含む一対の第２の領域を有し、前記第２の
薄膜トランジスタの前記一対の第２の領域は、前記第２
の薄膜トランジスタの前記ゲイト電極と重なっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス等の絶縁材
料、あるいは珪素ウェハー上に酸化珪素等の絶縁被膜を
形成した材料等の絶縁表面上に形成される絶縁ゲイト型
トランジスタ（ＴＦＴ）およびその作製方法に関する。
本発明は、特にガラス転移点（歪み温度、歪み点とも言
う）が７５０℃以下のガラス基板上に形成されるＴＦＴ
に有効である。本発明による半導体装置は、液晶ディス
プレー等のアクティブマトリクスやイメージセンサー等
の駆動回路、あるいは３次元集積回路に使用されるもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アクティブマトリクス型の液
晶表示装置やイメージセンサー等の駆動の目的で、ＴＦ
Ｔ（薄膜トランジスタ）が広く用いられている。特に、
最近は、高速動作の必要から、非晶質珪素を活性層に用
いた非晶質珪素ＴＦＴにかわって、より電界移動度の高
い結晶珪素ＴＦＴが開発されている。しかしながら、よ
り高度な特性と高い耐久性が必要とされるようになる
と、高抵抗不純物領域（高抵抗ドレイン（ＨＲＤ））を
有することが必要とされた（例えば、特願平５−２１４
６０、同５−２１８０１、同５−１９８７９９）。

【０００３】図４（Ａ）には、現在まで提案されている
ＨＲＤの断面図を示す。まず、活性層は低抵抗領域（ソ
ース、ドレイン）１、５とチャネル形成領域３およびそ
の間に形成された高抵抗領域２、４からなっている。そ
して、活性層を覆って、ゲイト絶縁膜６が設けられ、さ
らに、ゲイト電極７がチャネル形成領域上に形成され
る。そして、ゲイト電極を覆って、層間絶縁物８が形成
され、また、低抵抗領域にはソース／ドレインの電極
９、１０が接続される。高抵抗領域２、４は選択的に酸
素、窒素、炭素のうちの少なくとも１つの元素を導入さ
れることによって形成された。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この工
程は、フォトリソグラフィー法に頼らざるを得ず、ゲイ
ト電極の端部に自己整合的に高抵抗領域を形成すること
は困難であり、そのため、得られるＴＦＴの歩留りや特
性の均一性が良くなかった。本発明はこのような問題に
鑑みてなされたもので、高抵抗領域を自己整合（セルフ
アライン）的に形成することによって、すなわち、フォ
トリソグラフィー工程を用いることなく該領域を形成す
ることによって、ＴＦＴの歩留りと特性の均一性の向上
を図るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の概念図を図４
（Ｂ）に示す。本発明において、高抵抗領域１２、１４
は、その上に存在するゲイト絶縁膜１６とゲイト電極部
（すなわち、ゲイト電極１７と、場合によっては、その
表面を覆う陽極酸化膜１７’）とによって位置と大きさ
が決定される。

【０００６】すなわち、図４（Ｃ）に示すようにゲイト
電極部とゲイト絶縁膜を有した状態で活性層２１に、例
えば窒素（もちろん、酸素、炭素でもよい）をドーピン
グする。この際にイオンの加速電圧を適当に調節して、
イオンの進入深さを調整すると、ある特定の深さで注入
されるイオンの濃度が最大となる。例えば、８０ｋＶの
加速電圧であれば、深さ１０００Åの場所でもっとも窒
素イオンの濃度が高くなる。この場合、活性層において
も窒素イオンの濃度が異なる。

【０００７】例えば、ゲイト絶縁膜は１０００Å、ゲイ
ト電極部は３０００Å以上あるとする。ゲイト電極部が
十分に厚いので、その下の活性層にはほとんど窒素イオ
ンは注入されない。一方、活性層が露出している領域
（例えば、図のＢ−Ｂ’）では、窒素イオンはほとんど
が通過して、活性層の下の部分に最も濃度の他界領域が
形成される。これに対し、ゲイト電極部はないが、ゲイ
ト絶縁膜が存在する領域（例えば、図のＡ−Ａ’）で
は、ちょうど、活性層の部分に窒素イオンの濃度が最大
となる。

【０００８】この結果、活性層の中で、その上にゲイト
電極部が存在せず、かつ、ゲイト絶縁膜が存在する部分
にのみ、選択的に窒素イオンを注入し、高抵抗領域を形
成することができる。すなわち、自己整合的に高抵抗領
域を形成することができる。さらに、図４（Ｄ）に示す
ように、Ｎ型もしくはＰ型の不純物をドーピングすれ
ば、低抵抗不純物領域１１、１５と高抵抗不純物領域１
２、１４が形成される。もちろん、Ｎ型やＰ型の不純物
ドーピングは上記の窒素イオンの注入の前におこなって
もよい。

【０００９】また、本発明においては、ゲイト電極１７
の表面にゲイト電極の陽極酸化物１７’を形成すること
があるが、その場合には高抵抗領域１２とゲイト電極１
７は重ならない、オフセット状態となる。このオフセッ
トの大きさｘは陽極酸化物１７’の厚さによって決定さ
れる。結果的に、ソース／ドレイン領域１１、１５はゲ
イト電極から、水平方向に１２の幅とｘを足し合わせた
距離だけ離れている。

【００１０】本発明では、高抵抗領域を自己整合的に形
成するうえで必要なゲイト絶縁膜１６の形成には、ゲイ
ト電極の陽極酸化等の手段によって形成された酸化物層
を積極的に用い、自己整合的に高抵抗領域を形成するこ
とを特徴とする。陽極酸化物はその厚さの制御が精密に
おこなえ、また、その厚さも１０００Å以下の薄いもの
から５０００Å以上の厚いもの（例えば、１μｍ）まで
幅広く、しかも均一に形成できるという特徴を有してい
るため、高抵抗領域の幅の自由度を高め、かつ、自己整
合プロセスを採用する面からは、その幅のばらつきを小
さくするうえで好ましい。

【００１１】特に、いわゆるバリヤ型の陽極酸化物はフ
ッ酸系のエッチャントでなければエッチングされないの
に対し、多孔質型の陽極酸化物は燐酸等のエッチャント
によって選択的にエッチングされる。このため、ＴＦＴ
を構成する他の材料、例えば、珪素、酸化珪素には何ら
ダメージ（損傷）を与えることなく、処理することがで
きるのが特徴である。また、バリヤ型、多孔質型とも陽
極酸化物はドライエッチングでは極めてエッチングされ
にくい。特に、酸化珪素とのエッチングにおいては選択
比が十分に大きいことも特徴である。本発明は、以下の
ような作製工程によってＴＦＴ作製することを特徴と
し、この工程を採用することによって、より一層、確実
にＨＲＤを構成し、また、量産性を向上させることがで
きる。

【００１２】図１は本発明の基本的な工程を示してい
る。まず、基板１０１上に下地絶縁膜１０２を形成し、
さらに活性層１０３を結晶性半導体（本発明では単結
晶、多結晶、セミアモルファス等、結晶が少しでも混在
している半導体を結晶性半導体という）によって形成す
る。そして、これを覆って酸化珪素等の材料によって絶
縁膜１０４を形成し、さらに陽極酸化可能な材料によっ
て被膜を形成する。この被膜の材料としては、陽極酸化
の可能なアルミニウム、タンタル、チタン、珪素等が好
ましい。本発明では、これらの材料を単独で使用した単
層構造のゲイト電極を用いてもよいし、これらを２層以
上重ねた多層構造のゲイト電極としてもよい。例えば、
アルミニウム上に珪化チタンを重ねた２層構造や窒化チ
タン上にアルミニウムを重ねた２層構造である。各々の
層の厚さは必要とされる素子特性に応じて実施者が決定
すればよい。

【００１３】さらにその被膜を覆って、陽極酸化におい
てマスクとなる膜を形成し、この両者を同時にパターニ
ング、エッチングして、ゲイト電極１０５とその上のマ
スク膜１０６を形成する。このマスク膜の材料としては
通常のフォトリソグラフィー工程で用いられるフォトレ
ジスト、あるいは感光性ポリイミド、もしくは通常のポ
リイミドでエッチングの可能なものを使用すればよい。
（図１（Ａ））

【００１４】次に、ゲイト電極１０５に電解溶液中で電
流を印加することによってゲイト電極の側面に多孔質の
陽極酸化物１０７を形成する。この陽極酸化工程は、３
〜２０％のクエン酸もしくはショウ酸、燐酸、クロム
酸、硫酸等の酸性の水溶液を用いておこなう。この場合
には、１０〜３０Ｖ程度の低電圧で０．３〜２５μｍ、
例えば、０．５μｍの厚い陽極酸化物を形成することが
できる。陽極酸化工程後、マスク膜１０６をエッチング
除去する。（図１（Ｂ））

【００１５】本発明においては、次の工程に移る前に、
ゲイト電極に３〜１０％の酒石液、硼酸、硝酸が含まれ
たエチレングルコール溶液中で、電流を印加することに
よって、ゲイト電極の側面および上面にバリヤ型の陽極
酸化物１０８を設けておくと良い。この陽極酸化工程に
おいては、得られる陽極酸化物の厚さはゲイト電極１０
５と対向の電極との間に印加される電圧の大きさによっ
て決定される。

【００１６】注目すべきは、バリヤ型の陽極酸化が後の
工程であるにもかかわらず、多孔質の陽極酸化物の外側
にバリヤ型の陽極酸化物ができるのではなく、バリヤ型
の陽極酸化物１０８は多孔質陽極酸化物１０７とゲイト
電極１０５の間に形成されることである。上記の燐酸系
のエッチャントにおいては、多孔質陽極酸化物のエッチ
ングレートはバリヤ型陽極酸化物のエッチングレートの
１０倍以上である。したがって、バリヤ型の陽極酸化物
１０８は、燐酸系のエッチャントでは実質的にエッチン
グされないので、内側のゲイト電極を守ることができ
る。（図１（Ｃ）、（Ｅ））

【００１７】そして、ドライエッチング法、ウェットエ
ッチング法等によって絶縁膜１０４をエッチングする。
このエッチング深さは任意であり、下に存在する活性層
が露出するまでエッチングをおこなっても、その途中で
とめてもよい。しかし、量産性・歩留り・均一性の観点
からは、活性層に至るまでエッチングすることが望まし
い。この際には陽極酸化物１０７およびゲイト電極１０
５に覆われた領域の下側の絶縁膜（ゲイト絶縁膜）には
もとの厚さの絶縁膜が残される。なお、ゲイト電極がア
ルミニウム、タンタル、、チタンを主成分とし、一方、
絶縁膜１０４が酸化珪素を主成分とする場合において、
ドライエッチング法を用いる場合には、フッ素系（例え
ばＮＦ₃、ＳＦ₆）のエッチングガスを用いて、ドライ
エッチングをおこなえば、酸化珪素である絶縁膜１０４
は素早くエッチングされるが、酸化アルミニウム、酸化
タンタル、酸化チタンのエッチングレートは十分に小さ
いので絶縁膜１０４を選択的にエッチングできる。

【００１８】また、ウェットエッチングにおいては、１
／１００フッ酸等のフッ酸系のエッチャントを用いれば
よい。この場合にも酸化珪素である絶縁膜１０４は素早
くエッチングされるが、酸化アルミニウム、酸化タンタ
ル、酸化チタンのエッチングレートは十分に小さいので
絶縁膜１０４を選択的にエッチングできる。（図１
（Ｄ））その後、陽極酸化物１０７を除去する。エッチ
ャントとしては、燐酸系の溶液、例えば、燐酸、酢酸、
硝酸の混酸等が好ましい。

【００１９】以上の工程によって、ゲイト電極の下側に
選択的に絶縁膜１０４の一部（以下、これをゲイト絶縁
膜と称することにする）が残存した構造を得ることがで
きる。そして、このゲイト絶縁膜１０４’は、もともと
多孔質陽極酸化物１０７の下側に存在していたので、ゲ
イト電極１０５、バリヤ型陽極酸化物１０８の下側のみ
ならず、バリヤ型陽極酸化物１０８からｙの距離だけ離
れた位置にまで存在し、その幅ｙは自己整合的に決定さ
れることが特徴である。換言すれば、活性層１０３にお
けるゲイト電極下のチャネル形成領域の外側にはゲイト
絶縁膜１０４’の存在する領域と、存在しない領域とが
自己整合的に形成されるのである。この構造で適当な加
速電圧で加速した窒素、酸素、炭素のイオンを活性層に
注入すると、先に説明したようにゲイト電極部に対して
自己整合的に該イオンの濃度の大きな領域が形成され、
高抵抗領域となる。（図２（Ａ）もしくは図３（Ａ））

【００２０】

【作用】このように、ゲイト電極端部とドレイン領域の
短部との距離ｘがオフセット幅となるが、本発明ではそ
の高抵抗領域の幅を多孔質陽極酸化物１０７の厚さｙに
よって自己整合的に制御することに特徴がある。そし
て、さらにゲイト絶縁膜１０４’の端部１０９と高抵抗
領域（ＨＲＤ）１１２の端部１２１を概略一致させるこ
とができる。従来の方法では、高抵抗領域の形成は非自
己整合的な手段を用いていたために、１枚の基板上の全
てのＴＦＴに関して、高抵抗領域とゲイト電極との位置
関係を同じくすることは困難であったが、本発明におい
ては、陽極酸化物１０７の幅は、陽極酸化電流（電荷
量）によって決定されるため、極めて微妙な制御が可能
である。

【００２１】また、本発明では陽極酸化膜１０８の厚さ
によって、ゲイト電極と高抵抗領域の間のオフセット幅
を任意に変更できることも特徴である。一般にオフセッ
ト状態では、逆方向リーク電流が低下し、オン／オフ比
が向上するという特徴を有し、例えば、アクティブマト
リクス液晶ディスプレーの画素の制御に用いられるＴＦ
Ｔ（画素ＴＦＴ）のように、リーク電流の少ないことが
必要とされる用途に適している。しかしながら、ＨＲＤ
の端部で発生したホットキャリヤが陽極酸化物にトラッ
プされることによって、劣化するという欠点も合わせ持
つ。

【００２２】オフセットの小さなものでは上記のような
ホットキャリヤのトラップによる劣化は減少し、また、
オン電流が増加するが、リーク電流が増加するという欠
点がある。このため、オフセットの小さなＴＦＴは、大
きな電流駆動能力の要求される用途、例えば、モノリシ
ック型アクティブマトリクスの周辺回路にもちいられる
ＴＦＴ（ドライバーＴＦＴ）に適している。実際に使用
するＴＦＴのオフセットの大小についてはＴＦＴの用途
によって決定されればよい。

【００２３】

【発明の実施の形態】

【００２４】

【実施例】〔実施例１〕図１および図２に本実施例を
示す。まず、基板（コーニング７０５９、３００ｍｍ×
４００ｍｍもしくは１００ｍｍ×１００ｍｍ）１０１上
に下地酸化膜１０２として厚さ１０００〜３０００Åの
酸化珪素膜を形成した。この酸化膜の形成方法として
は、酸素雰囲気中でのスパッタ法を使用した。しかし、
より量産性を高めるには、ＴＥＯＳをプラズマＣＶＤ法
で分解・堆積した膜を用いてもよい。下地膜としては、
酸化珪素意外に、窒化アルミニウムの単層膜や、酸化珪
素と窒化アルミニウムの多層膜を用いてもよい。窒化ア
ルミニウム膜の形成には、窒素雰囲気中での反応性スパ
ッタ法を用いればよい。

【００２５】その後、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法
によって非晶質珪素膜を３００〜５０００Å、好ましく
は５００〜１０００Å堆積し、これを、５５０〜６００
℃の還元雰囲気に２４時間放置して、結晶化せしめた。
この工程は、レーザー照射によっておこなってもよい。
そして、このようにして結晶化させた珪素膜をパターニ
ングして島状領域１０３を形成した。さらに、この上に
スパッタ法によって厚さ７００〜１５００Åの酸化珪素
膜１０４を形成した。

【００２６】その後、厚さ１０００Å〜３μｍのアルミ
ニウム（１ｗｔ％のＳｉ、もしくは０．１〜０．３ｗｔ
％のＳｃ（スカンジウム）を含む）膜を電子ビーム蒸着
法もしくはスパッタ法によって形成した。そして、フォ
トレジスト（例えば、東京応化製、ＯＦＰＲ８００／３
０ｃｐ）をスピンコート法によって形成した。フォトレ
ジストの形成前に、陽極酸化法によって厚さ１００〜１
０００Åの酸化アルミニウム膜を表面に形成しておく
と、フォトレジストとの密着性が良く、また、フォトレ
ジストからの電流のリークを抑制することにより、後の
陽極酸化工程において、多孔質陽極酸化物を側面のみに
形成するうえで有効であった。その後、フォトレジスト
とアルミニウム膜をパターニングして、アルミニウム膜
と一緒にエッチングし、ゲイト電極１０５マスク膜１０
６とした。（図１（Ａ））

【００２７】さらにこれに電解液中で電流を通じて陽極
酸化し、厚さ３０００Å〜２μｍ、例えば、厚さ５００
０Åの多孔質陽極酸化物１０７を形成した。陽極酸化
は、３〜２０％のクエン酸もしくはショウ酸、燐酸、ク
ロム酸、硫酸等の酸性水溶液を用いておこない、１０〜
３０Ｖの一定電流をゲイト電極に印加すればよい。本実
施例ではシュウ酸溶液（３０℃）中で電圧を１０Ｖと
し、２０〜４０分、陽極酸化した。陽極酸化物の厚さは
陽極酸化時間によって制御した。（図１（Ｂ））

【００２８】次に、マスクを除去し、再び電解溶液中に
おいて、ゲイト電極に電流を印加した。今回は、３〜１
０％の酒石液、硼酸、硝酸が含まれたエチレングルコー
ル溶液を用いた。溶液の温度は１０℃前後の室温より低
い方が良好な酸化膜が得られた。このため、ゲイト電極
の上面および側面にバリヤ型の陽極酸化物１０８が形成
された。陽極酸化物１０８の厚さは印加電圧に比例し、
印加電圧が１５０Ｖで２０００Åの陽極酸化物が形成さ
れた。陽極酸化物１０８の厚さは図４に示されるような
必要とされるオフセット、オーバーラップの大きさによ
って決定したが、３０００Å以上の厚さの陽極酸化物を
得るには２５０Ｖ以上の高電圧が必要であり、ＴＦＴの
特性に悪影響を及ぼすので３０００Å以下の厚さとする
ことが好ましい。本実施例では８０〜１５０Ｖまで上昇
させ、必要とする陽極酸化膜１０８の厚さによって電圧
を選択した。（図１（Ｃ））

【００２９】その後、ドライエッチング法によって酸化
珪素膜１０４をエッチングした。このエッチングにおい
ては、等方性エッチングのプラズマモードでも、あるい
は異方性エッチングの反応性イオンエッチングモードで
もよい。ただし、珪素と酸化珪素の選択比を十分に大き
くすることによって、活性層を深くエッチングしないよ
うにすることが重要である。例えば、エッチングガスと
してＣＦ₄を使用すれば陽極酸化物はエッチングされ
ず、酸化珪素膜１０４のみがエッチングされる。また、
多孔質陽極酸化物１０７の下の酸化珪素膜１０４’はエ
ッチングされずに残った。（図１（Ｄ））

【００３０】その後、燐酸、酢酸、硝酸の混酸を用いて
陽極酸化物１０７をエッチングした。このエッチングで
は陽極酸化物１０７のみがエッチングされ、エッチング
レートは約６００Å／分であった。その下のゲイト絶縁
膜１０４’はそのまま残存した。（図１（Ｅ））

【００３１】そして、イオンドーピング法によって、Ｔ
ＦＴの活性層１０３に、ゲイト電極部（すなわちゲイト
電極とその周囲の陽極酸化膜）およびゲイト絶縁膜をマ
スクとして自己整合的に窒素イオンを注入した。ドーズ
量は１×１０¹⁴〜３×１０¹⁶原子ｃｍ^-2、例えば２×１
０¹⁵原子ｃｍ^-2とし、加速電圧は５０〜１００ｋＶ、例
えば、８０ｋＶとした。この結果、上にゲイト絶縁膜１
０４’のない活性層領域１１０、１１３にはほとんど窒
素はドーピングされず（ＳＩＭＳ（二次イオン質量分
析）法によると１×１０¹⁹ｃｍ^-3以下であった。）、一
方、ゲイト絶縁膜が上に存在する活性層領域１１１、１
１２には５×１０¹⁹〜２×１０²¹原子ｃｍ ^-3（深さによ
って異なる）の濃度の窒素が導入された。（図２
（Ａ））

【００３２】続いて、イオンドーピング法によって、Ｔ
ＦＴの活性層にＮ型の不純物を注入した。ドーズ量は５
×１０¹⁴〜５×１０¹⁵ｃｍ^-2、加速エネルギーは１０〜
３０ｋｅＶとした。このときには加速電圧が低かったた
め、領域１１０、１１３には十分な量のＮ型不純物が注
入されたが、ゲイト絶縁膜が障害となって、領域１１
１、１１２には少量のＮ型不純物しか注入されなかっ
た。このようにＮ型不純物濃度および窒素イオンの濃度
の違いによって、低抵抗領域（ソース／ドレイン領域）
１１４、１１７、高抵抗領域１１５、１１６を形成し
た。ドーピングガスとしてはフォスフィン（ＰＨ₃）を
用いた。Ｐ型の不純物領域を形成するにはジボラン（Ｂ
₂Ｈ₆）をドーピングガスとして用いればよい。（図２
（Ｂ））その後、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、
パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、活性層中に導入さ
れた不純物イオンおよび窒素イオンの活性化をおこなっ
た。

【００３３】ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）の結果
によると、領域１１４、１１７の不純物濃度は１×１０
²⁰〜２×１０²¹ｃｍ^-3、領域１１５、１１６では１×１
０¹⁷〜２×１０¹⁸ｃｍ^-3であった。ドーズ量換算では、
前者は５×１０¹⁴〜５×１０ ¹⁵ｃｍ^-2、後者は２×１０
¹³〜５×１０¹⁴ｃｍ^-2であった。この違いはゲイト絶縁
膜１０４’の有無によってもたらされたのであって、一
般的には、低抵抗不純物領域の不純物濃度は、高抵抗不
純物領域のものより０．５〜３桁大きくなる。

【００３４】最後に、全面に層間絶縁物１１８として、
ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ２０００Å〜１μ
ｍ、例えば３０００Å形成した。さらに、ＴＦＴのソー
ス／ドレインにコンタクトホールを形成し、アルミニウ
ム配線・電極１１９、１２０を形成した。そして、２０
０〜４００℃で水素アニールをおこなった。以上によっ
て、ＴＦＴが完成された。（図２（Ｃ））

【００３５】図１および図２に示した手法を用いて、１
枚の基板上に複数のＴＦＴを形成した例として、アクテ
ィブマトリクス型電気光学装置（例えば、液晶ディスプ
レー）で、同一基板上にマトリクス領域と、それを駆動
するための周辺駆動回路をモノリシックに形成した例を
図８（Ａ）に示す。この例ではＴＦＴはＴＦＴ１〜３の
３つを形成した。ＴＦＴ１および２はドライバーＴＦＴ
として用いられるもので、図１の陽極酸化物１０８に相
当する酸化物５０１、５０２の厚さを２００〜２０００
Å、例えば１０００Åとし、イオンドーピングの際に、
不純物イオンの回折によって、若干、ゲイト電極と高抵
抗領域（ＨＲＤ）がオーバーラップとなるようにした。
図では、Ｎチャネル型のＴＦＴ１のドレインとＰチャネ
ル型のＴＦＴ２のドレインとを互いに配線５１０で接続
し、また、ＴＦＴ１のソースを接地し、ＴＦＴ２のソー
スを電源に接続して、ＣＭＯＳインバータとなるように
構成した例を示す。周辺回路としては、この他にもさま
ざまな回路があるが、それぞれの仕様にしたがって、こ
のようなＣＭＯＳ型の回路とすればよい。

【００３６】一方、ＴＦＴ３は画素用ＴＦＴとして用い
られるものであり、陽極酸化物５０３を前記ＴＦＴ１お
よび２と同じく１０００Åとしたが、ドレイン領域とゲ
イト電極との間の高抵抗領域の幅は、０．４〜２μｍ、
例えば、０．５μｍとし、リーク電流を抑制した。逆
に、ＴＦＴ１および２では、高抵抗領域の幅はＴＦＴ３
のものより小さく、例えば、０．２μｍとした。このよ
うに高抵抗領域の幅をＴＦＴによって変えるには、多孔
質陽極酸化物１０７の厚さをＴＦＴによって変えればよ
く、そのためには、ＴＦＴ１および２とＴＦＴ３とで、
陽極酸化時のゲイト配線を別系統として、独立に制御で
きるようにしておけばよい。また、このように画素用の
ＴＦＴ３では、高抵抗領域の幅が大きいので電圧印加に
ともなう、ゲイト−ドレイン間の寄生容量を減じせしめ
ることができた。これは、画素用ＴＦＴとして用いるに
は好ましいことである。

【００３７】〔実施例２〕図１および図３に本実施例
を示す。実施例１と同様なプロセスによって、ガラス基
板１０１上に下地膜１０２、活性層１０３、ゲイト絶縁
膜１０４’、ゲイト電極１０５、陽極酸化物１０８を形
成した。（図１（Ｅ））そして、イオンドーピング法によって、ＴＦＴの活性層
１０３に、ゲイト電極部（すなわちゲイト電極とその周
囲の陽極酸化膜）およびゲイト絶縁膜をマスクとして自
己整合的に窒素イオンを注入した。ドーズ量は１×１０
¹⁴〜３×１０¹⁶原子ｃｍ^-2、例えば２×１０¹⁵原子ｃｍ
^-2とし、加速電圧は５０〜１００ｋＶ、例えば、８０ｋ
Ｖとした。この結果、上にゲイト絶縁膜１０４’のない
活性層領域１３０、１３３にはほとんど窒素はドーピン
グされず（ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析）法によると
１×１０¹⁹ｃｍ^-3以下であった。）、一方、ゲイト絶縁
膜が上に存在する活性層領域１３１、１３２には５×１
０¹⁹〜２×１０²¹原子ｃｍ ^-3（深さによって異なる）の
濃度の窒素が導入された。（図３（Ａ））

【００３８】続いて、陽極酸化物１０８をマスクとし
て、ゲイト絶縁膜１０４’をエッチングし、ゲイト絶縁
膜１０４”とした。そして、イオンドーピング法によっ
て、ＴＦＴの活性層にＮ型の不純物を注入した。ドーズ
量は５×１０¹⁴〜５×１０¹⁵ｃｍ^-2、加速エネルギーは
１０〜３０ｋｅＶとした。ドーピングガスとしてはフォ
スフィン（ＰＨ₃）を用いた。Ｐ型の不純物領域を形成
するにはジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）をドーピングガスとして
用いればよい。この結果、領域１３０、１３１、１３
２、１３３に同じ程度の量のＮ型不純物が注入され、不
純物領域１３４、１３５、１３６、１３７が形成され
た。しかし、先に注入された窒素イオンの量の多少によ
って、領域１３４、１３７は低抵抗領域となったのに対
し、領域１３４、１３６は高抵抗領域となった。（図３
（Ｂ））

【００３９】その後、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、活性
層中に導入された不純物イオンおよび窒素イオンの活性
化をおこなった。ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）の
結果によると、領域１３４、１３５、１３６、１３７の
不純物濃度は１×１０²⁰〜２×１０²¹ｃｍ^-3であった。
ドーズ量換算では、５×１０¹⁴〜５×１０¹⁵ｃｍ^-2であ
った。

【００４０】最後に、全面に層間絶縁物１３８として、
ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ３０００Å形成し
た。さらに、ＴＦＴのソース／ドレインにコンタクトホ
ールを形成し、アルミニウム配線・電極１３９、１４０
を形成した。そして、２００〜４００℃で水素アニール
をおこなった。以上によって、ＴＦＴが完成された。
（図３（Ｃ））

【００４１】〔実施例３〕図５にＮチャネル型ＴＦＴ
を形成する実施例を示す。まず、絶縁表面を有する基板
（例えばコーニング７０５９）２０１上に実施例１の図
１（Ａ）、（Ｂ）の工程を用いて、下地酸化膜２０２、
島状性珪素半導体領域（例えば結晶性珪素半導体）２０
３、酸化珪素膜２０４、アルミニウム膜（厚さ２００ｎ
ｍ〜１μｍ）によるゲイト電極２０５とゲイト電極の側
面に多孔質の陽極酸化物（厚さ３０００Å〜１μｍ、例
えば５０００Å）２０６を形成した。（図５（Ａ））そして、実施例１と同様にバリヤ型の厚さ１０００〜２
５００Åの陽極酸化物２０７を形成した。（図５
（Ｂ））

【００４２】さらに、多孔質陽極酸化物２０６をマスク
として、酸化珪素膜２０４をエッチングし、ゲイト絶縁
膜２０４’を形成した。その後、バリヤ型陽極酸化膜２
０７をマスクとして、多孔質陽極酸化膜２０６をエッチ
ング除去した。その後、ゲイト電極部（２０５、２０
７）およびゲイト絶縁膜２０４’をマスクとしてイオン
ドーピング法によって不純物注入をおこない、低抵抗不
純物領域２０８、２１１、高抵抗不純物領域２０９、２
１０を形成した。ドーズ量は１〜５×１０¹⁴原子ｃ
ｍ^-2、加速電圧は３０〜９０ｋＶとした。不純物として
は燐を用いた。

【００４３】不純物イオンを注入したのち、連続的に窒
素イオンを注入した。ドーズ量は１×１０¹⁴〜３×１０
¹⁶原子ｃｍ^-2、例えば２×１０¹⁵原子ｃｍ^-2とし、加速
電圧は５０〜１００ｋＶ、例えば、８０ｋＶとした。こ
の結果、上にゲイト絶縁膜２０４’のない低抵抗領域２
０８、２１１にはほとんど窒素はドーピングされず、一
方、ゲイト絶縁膜が上に存在する高抵抗領域２０９、２
１０には５×１０¹⁹〜２×１０²¹原子ｃｍ^-3（深さによ
って異なる）の濃度の窒素が導入された。（図５
（Ｃ））

【００４４】さらに、全面に適当な金属、例えば、チタ
ン、ニッケル、モリブテン、タングステン、白金、パラ
ジウム等の被膜、例えば、厚さ５０〜５００Åのチタン
膜２１２をスパッタ法によって全面に形成した。この結
果、金属膜（ここではチタン膜）２１２は低抵抗不純物
領域２０８、２１１に密着して形成された。（図５
（Ｄ））

【００４５】そして、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、ドー
ピングされた不純物の活性化とともに、金属膜（ここで
はチタン）と活性層の珪素を反応させ、金属珪化物（こ
こでは珪化チタン）の領域２１３、２１４を形成した。
レーザーのエネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ
²、好ましくは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ²が適当であ
った。また、レーザー照射時には基板を２００〜５００
℃に加熱しておくと、チタン膜の剥離を抑制することが
できた。

【００４６】なお、本実施例では上記の如く、エキシマ
ーレーザーを用いたが、他のレーザーを用いてもよいこ
とはいうまでもない。ただし、レーザーを用いるにあた
ってはパルス状のレーザーが好ましい。連続発振レーザ
ーでは照射時間が長いので、熱によって被照射物が熱に
よって膨張することによって剥離するような危険があ
る。

【００４７】パルスレーザーに関しては、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザー（Ｑスイッチパルス発振が望ましい）のごとき
赤外光レーザーやその第２高調波のごとき可視光、Ｋｒ
Ｆ、ＸｅＣｌ、ＡｒＦ等のエキシマーを使用する各種紫
外光レーザーが使用できるが、金属膜の上面からレーザ
ー照射をおこなう場合には金属膜に反射されないような
波長のレーザーを選択する必要がある。もっとも、金属
膜が極めて薄い場合にはほとんど問題がない。また、レ
ーザー光は、基板側から照射してもよい。この場合には
下に存在するシリコン半導体膜を透過するレーザー光を
選択する必要がある。

【００４８】また、上記のレーザーによるアニールは、
可視光線もしくは近赤外光の照射によるランプアニール
によるものでもよい。ランプアニールを行う場合には、
被照射面表面が６００〜１０００℃程度になるように、
６００℃の場合は数分間、１０００℃の場合は数１０秒
間のランプ照射を行うようにする。近赤外線（例えば1.
2 μｍの赤外線）によるアニールは、近赤外線が珪素半
導体に選択的に吸収され、ガラス基板をそれ程加熱せ
ず、しかも一回の照射時間を短くすることで、ガラス基
板に対する加熱を抑えることができ、極めて有用であ
る。

【００４９】この後、過酸化水素とアンモニアと水とを
５：２：２で混合したエッチング液でチタン膜のエッチ
ングした。露出した活性層と接触した部分以外のチタン
膜（例えば、ゲイト絶縁膜２０４’や陽極酸化膜２０７
上に存在したチタン膜）はそのまま金属状態で残ってい
るので、このエッチングで除去できる。一方、金属珪化
物である珪化チタン２１３、２１４はエッチングされな
いので、残存させることができる。（図５（Ｅ））

【００５０】最後に、図５（Ｆ）に示すように、全面に
層間絶縁物２１７として、ＣＶＤ法によって酸化珪素膜
を厚さ２０００Å〜１μｍ、例えば、３０００Å形成
し、ＴＦＴのソース／ドレインにコンタクトホールを形
成し、アルミニウム配線・電極２１８、２１９を２００
０Å〜１μｍ、例えば５０００Åの厚さに形成した。本
実施例においてはアルミニウム配線がコンタクトする部
分は珪化チタンであり、アルミニウムとの界面の安定性
が珪素の場合よりも良好であるので、信頼性の高いコン
タクトが得られた。また、このアルミニウム電極２１
８、２１９と珪化物領域２１３、２１４の間にバリヤメ
タルとして、例えば窒化チタンを形成するとより一層、
信頼性を向上させることができる。本実施例では、珪化
物領域のシート抵抗は１０〜５０Ω／□となった。一
方、ソース／ドレインと同一導電型の高抵抗不純物領域
２０９、２１０では１０〜５００ｋΩ／□であった。

【００５１】本実施例では、低抵抗不純物領域２１１と
金属珪化物領域とを概略一致させるこができた。特にゲ
イト絶縁膜２０４’の端部２１５と高抵抗不純物領域２
１０と低抵抗不純物領域２１１の境界２１６を概略一致
せしめ、同時にこの端部２１５と金属珪化物領域２１４
の端部とを概略一致せしめることができた。

【００５２】図５に示した手法を用いて、１枚の基板上
に複数のＴＦＴを形成した例として、アクティブマトリ
クス型電気光学装置（例えば、液晶ディスプレー）で、
同一基板上にマトリクス領域と、それを駆動するための
周辺駆動回路をモノリシックに形成した例を図８（Ｂ）
に示す。この例ではＴＦＴはＴＦＴ１〜３の３つを形成
した。ＴＦＴ１および２はドライバーＴＦＴとしてＣＭ
ＯＳ化した構成、ここではインバータ構成として用いた
もので、図２の陽極酸化物２０７に相当する酸化物５０
５、５０６の厚さを２００〜２０００Å、例えば１００
０Åとした。一方、ＴＦＴ３は画素ＴＦＴとして用いら
れるものであり、陽極酸化物５０３を１０００Åとし
た。

【００５３】陽極酸化物に関しては、イオン注入の際の
回り込みを考慮し、ゲイト電極の端部とソース／ドレイ
ン領域の端部が一致するよう、陽極酸化物の厚さを選択
した。ＴＦＴ３のソース／ドレイン電極の一方はＩＴＯ
の画素電極５０２に接続されている。ＴＦＴ３では高抵
抗領域の幅ｙ’を０．４〜５μｍ、例えば、０．５μｍ
とし、一方、ＴＦＴ１および２では、幅ｙをそれよりも
短く、例えば０．２μｍとした。このように高抵抗領域
の幅をＴＦＴによって変えるには、多孔質陽極酸化物２
０６の厚さをＴＦＴによって変えればよく、そのために
は、ＴＦＴ１および２とＴＦＴ３とで、陽極酸化時の配
線を別系統として、独立に制御できるようにしておけば
よい。なお、ＴＦＴ１およびＴＦＴ３はＮチャネル型Ｔ
ＦＴ、ＴＦＴ２はＰチャネル型ＴＦＴである。このよう
に画素用のＴＦＴ３では、高抵抗領域の幅が大きいので
電圧印加にともなう、ゲイト−ドレイン間の寄生容量を
減じせしめることができた。これは、画素用ＴＦＴとし
て用いるには好ましいことである。

【００５４】本実施例ではイオンドーピングの工程の後
にチタン膜成膜の工程を配したが、この順番を逆にして
もよい。この場合には、イオン照射の際にチタン膜が全
面を被覆しているので、絶縁基板で問題となった異状帯
電（チャージアップ）防止の上で効果が大である。ま
た、イオンドーピング後にレーザー等によってアニール
してから、チタン膜を形成して、レーザー等の照射、あ
るいは熱アニールによって、珪化チタンを形成してもよ
い。

【００５５】〔実施例４〕図６に本実施例を示す。ま
ず、基板（コーニング７０５９）３０１上に実施例１の
図１（Ａ）〜（Ｃ）の工程を用いて、下地酸化膜３０
２、島状結晶性半導体領域、例えば珪素半導体領域３０
３、酸化珪素膜３０４、アルミニウム膜（厚さ２０００
Å〜１μｍ）によるゲイト電極３０５とゲイト電極の側
面に多孔質の陽極酸化物（厚さ６０００Å）３０６、さ
らに、前記ゲイト電極３０５と多孔質陽極酸化物３０６
の間にバリヤ型の陽極酸化物３０７を形成した。（図６
（Ａ））

【００５６】さらに、多孔質陽極酸化物３０６をマスク
として、酸化珪素膜３０４をエッチングし、ゲイト絶縁
膜３０４’を形成した。その後、多孔質陽極酸化物３０
６をエッチングして、ゲイト絶縁膜３０４’の一部を露
出せしめた。そして、全面に適当な金属、例えば、厚さ
５０〜５００Åのチタン膜３０８をスパッタ法によって
全面に形成した。（図６（Ｂ））

【００５７】そして、イオンドーピング法によって、Ｔ
ＦＴの活性層３０３に、ゲイト電極部（すなわちゲイト
電極とその周囲の陽極酸化膜）およびゲイト絶縁膜をマ
スクとして自己整合的に酸素イオンを注入した。ドーズ
量は１×１０¹⁴〜３×１０¹⁶原子ｃｍ^-2、例えば２×１
０¹⁵原子ｃｍ^-2とし、加速電圧は５０〜１００ｋＶ、例
えば、８０ｋＶとした。この結果、上にゲイト絶縁膜３
０４’のない活性層領域３０９、３１２にはほとんど酸
素はドーピングされず（ＳＩＭＳ（二次イオン質量分
析）法によると１×１０¹⁹ｃｍ^-3以下であった。）、一
方、ゲイト絶縁膜が上に存在する活性層領域３１０、３
１１には５×１０¹⁹〜２×１０²¹原子ｃｍ ^-3（深さによ
って異なる）の濃度の酸素が導入された。（図６
（Ｃ））

【００５８】続いて、イオンドーピング法によって、Ｔ
ＦＴの活性層にＮ型の不純物を注入した。ドーズ量は５
×１０¹⁴〜５×１０¹⁵ｃｍ^-2、加速エネルギーは１０〜
３０ｋｅＶとした。このときには加速電圧が低かったた
め、領域３０９、３１２には十分な量のＮ型不純物が注
入されたが、ゲイト絶縁膜が障害となって、領域３１
０、３１１には少量のＮ型不純物しか注入されなかっ
た。このようにＮ型不純物濃度および酸素イオンの濃度
の違いによって、低抵抗不純物領域（ソース／ドレイン
領域）３１３、３１６、高抵抗不純物領域３１４、３１
５を形成した。ドーピングガスとしてはフォスフィン
（ＰＨ₃）を用いた。Ｐ型の不純物領域を形成するには
ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）をドーピングガスとして用いれば
よい。（図６（Ｄ））

【００５９】そして、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、チタ
ンと活性層の珪素を反応させ、珪化チタン領域３１７、
３１８を形成するとともに、領域３１４、３１５にドー
ピングされた不純物の活性化をおこなった。レーザーの
エネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ²、好まし
くは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ²が適当であった。ま
た、レーザー照射時には基板を２００〜５００℃に加熱
しておくと、チタン膜の剥離を抑制することはできた。
この工程は、可視光線もしくは近赤外光の照射によるラ
ンプアニールによるものでもよい。

【００６０】この後、過酸化水素とアンモニアと水とを
５：２：２で混合したエッチング液でチタン膜のエッチ
ングした。露出した活性層と接触し、珪化チタンとなっ
た部分以外のチタン膜（例えば、ゲイト絶縁膜３０４’
や陽極酸化膜３０７上に存在したチタン膜）はそのまま
金属状態で残っているので、このエッチングで除去でき
る。一方、珪化チタン３１７、３１８はエッチングされ
ないので、残存させることができる。（図６（Ｅ））

【００６１】最後に、ゲイト電極部（３０５、３０７）
をマスクとしてゲイト絶縁膜３０４’をエッチングし
た。これはゲイト絶縁膜３０４’にドーピングされた不
純物による不安定性を避けるためにおこなった。その結
果、ゲイト電極部の下部にのみゲイト絶縁膜３０４”が
残存した。そして、図６（Ｆ）に示すように、全面に層
間絶縁物３１９として、ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を
厚さ６０００Å形成し、ＴＦＴのソース／ドレインにコ
ンタクトホールを形成し、アルミニウム配線・電極３２
０、３２１を形成した。以上の工程によって、高抵抗領
域を有するＴＦＴが完成された。

【００６２】〔実施例５〕図７に本実施例を示す。ま
ず、基板（コーニング７０５９）４０１上に下地酸化膜
４０２、島状結晶性半導体領域、例えば珪素半導体領域
４０３、酸化珪素膜４０４、アルミニウム膜（厚さ２０
００Å〜１μｍ）によるゲイト電極４０５を形成した。
（図７（Ａ））そして、ゲイト電極の上面および側面に多孔質の陽極酸
化物（厚さ６０００Å）４０６を形成した。陽極酸化の
条件は実施例１の陽極酸化物１０７の作製条件と同じと
した。（図７（Ｂ））さらに、前記ゲイト電極４０５と多孔質陽極酸化物４０
６の間にバリヤ型の陽極酸化物４０７を形成した。（図
７（Ｃ））

【００６３】その後、多孔質陽極酸化物４０６をマスク
として、酸化珪素膜４０４をエッチングし、ゲイト絶縁
膜４０４’を形成した。（図７（Ｄ））そして、多孔質陽極酸化物４０６をエッチングして、ゲ
イト絶縁膜４０４’の端部を幅ｙ（この場合は約６００
０Å）だけ露出せしめた。そして、イオンドーピング法
によって、ＴＦＴの活性層にＮ型の不純物を注入した。
ドーズ量は５×１０¹⁴〜５×１０¹⁵ｃｍ^-2、加速エネル
ギーは１０〜３０ｋｅＶとした。このときには加速電圧
が低かったため、領域４０８、４１１には十分な量のＮ
型不純物が注入されたが、ゲイト絶縁膜が障害となっ
て、領域４０９、４１０には少量のＮ型不純物しか注入
されなかった。ドーピングガスとしてはフォスフィン
（ＰＨ ₃）を用いた。Ｐ型の不純物領域を形成するには
ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）をドーピングガスとして用いれば
よい。

【００６４】続いて、イオンドーピング法によって、窒
素イオンを注入した。ドーズ量は１×１０¹⁴〜３×１０
¹⁶原子ｃｍ^-2、例えば２×１０¹⁵原子ｃｍ^-2とし、加速
電圧は５０〜１００ｋＶ、例えば、８０ｋＶとした。こ
の結果、上にゲイト絶縁膜４０４’のない活性層領域４
０８、４１１にはほとんど炭素はドーピングされず、ゲ
イト絶縁膜が上に存在する活性層領域４０９、４１０に
は５×１０¹⁹〜２×１０²¹原子ｃｍ^-3（深さによって異
なる）の濃度の窒素が導入された。このようにＮ型不純
物濃度および窒素イオンの濃度の違いによって、低抵抗
不純物領域（ソース／ドレイン領域）４０８、４１１、
高抵抗不純物領域４０９、４１０を形成した。そして、
全面に窒化珪素膜４１２をプラズマＣＶＤ法によって、
厚さ２００〜２０００Å、例えば１０００Å形成した。
（図７（Ｅ））

【００６５】そして、ＸｅＦエキシマーレーザー（波長
３５５ｎｍ、パルス幅４０ｎｓｅｃ）を照射して、ドー
ピングされた不純物の活性化をおこなった。レーザーの
エネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ²、好まし
くは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ²が適当であった。ま
た、レーザー照射時には基板を２００〜５００℃に加熱
してもよかった。この工程は、可視光線もしくは近赤外
光の照射によるランプアニールによるものでもよい。

【００６６】最後に、図７（Ｆ）に示すように、全面に
層間絶縁物４１４として、ＣＶＤ法によって酸化珪素膜
を厚さ６０００Å形成し、ＴＦＴのソース／ドレインに
コンタクトホールを形成し、窒化チタンとアルミニウム
の多層の配線・電極４１５、４１６を形成した。以上の
工程によって、ＴＦＴが完成された。本実施例では、高
抵抗領域４１０上のゲイト絶縁膜４０４’を介して窒化
珪素膜が形成されている。このため、外部からナトリウ
ム等の可動イオンが活性層に進入することを防止すると
ともに、窒化珪素膜には正の電荷がトラップされるの
で、ホットキャリヤによって、高抵抗領域４１０上のゲ
イト絶縁膜４０４’に負の電荷がトラップされることに
よって生じるＰ型の寄生チャネルの発生を防止するうえ
でも効果がある。この結果、周波数特性が良く、かつ、
高いドレイン電圧でもホットキャリヤ劣化の少ないＴＦ
Ｔを作製することができた。なお、上記のように窒化珪
素膜には正電荷をトラップする作用はあるが、負電荷を
トラップする作用はない。したがって、窒化珪素膜はＮ
チャネルＴＦＴにおいては用いられるが、ＰチャネルＴ
ＦＴにいおいては用いることは適当ではない。Ｐチャネ
ルＴＦＴにおいては、窒化アルミニウム、酸化アルミニ
ウム膜を用いることが好ましい。

【００６７】

【発明の効果】本発明によって、酸素、窒素、炭素の注
入された高抵抗領域（ＨＲＤ）を自己整合的に形成する
ことができるようになった。この結果、ＴＦＴの歩留り
と特性の均一性は飛躍的に改善した。これは、本発明
が、高抵抗領域の幅を、微細に厚さを制御することの可
能な陽極酸化物によって決定することを特徴とするから
である。また、実施例５に示したように、高抵抗領域上
に直接、もしくは、酸化珪素等を介して間接に窒化珪素
膜を形成すると、該窒化珪素膜に正電荷がトラップさ
れ、ホットキャリヤによって、ゲイト絶縁膜（酸化珪
素）にトラップされた負電荷の効果を打ち消し、ホット
キャリヤ効果を抑制する効果もある。

【００６８】本発明のＴＦＴは、半導体集積回路が形成
された基板上に３次元集積回路を形成する場合でも、ガ
ラスまたは有機樹脂等の上に形成される場合でも同様に
形成されることはいうまでもないが、いずれの場合にも
絶縁表面上に形成されることを特徴とする。特に周辺回
路を同一基板上に有するモノリシック型アクティブマト
リクス回路等の電気光学装置に対する本発明の効果は著
しい。

【００６９】すなわち、本発明によるＴＦＴは逆方向リ
ーク電流が低く、また、耐圧も高いという特徴を有する
からであり、これは、例えばアクティブマトリクス回路
の画素ＴＦＴとして用いる場合に有効である。一方、ド
ライバー回路のＴＦＴは低リーク電流よりも高速動作を
要求される。したがって、周辺回路の領域には、酸素、
窒素、炭素等がドーピングされないようなプロセスを採
用すればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一般的な工程について説明する。

【図２】実施例１によるＴＦＴの作製方法を示す。

【図３】実施例２によるＴＦＴの作製方法を示す。

【図４】本発明のＴＦＴの構造について説明する。

【図５】実施例３によるＴＦＴの作製方法を示す。

【図６】実施例４によるＴＦＴの作製方法を示す。

【図７】実施例５によるＴＦＴの作製方法を示す。

【図８】実施例１および３によって得られたＴＦＴの
集積回路の例を示す。

【符号の説明】

１０１絶縁基板１０２下地酸化膜（酸化珪素）１０３活性層（結晶珪素）１０４絶縁膜（酸化珪素）１０４’ ゲイト絶縁膜１０５ゲイト電極（アルミニウム）１０６マスク膜（フォトレジスト）１０７陽極酸化物（多孔質酸化アルミニウ
ム）１０８陽極酸化物（バリヤ型酸化アルミニウ
ム）１０９ゲイト絶縁膜の端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹村保彦神奈川県厚木市長谷398番地株式会社半導体エネルギー研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成された第１の薄膜トランジ
スタを有するアクティブマトリクス回路と、前記アクテ
ィブマトリクス回路を駆動するための、前記基板上に形
成された第２の薄膜トランジスタを有する駆動回路とを
有する半導体装置であって、前記第１及び第２の薄膜トランジスタは、それぞれ、ゲ
イト電極と、該ゲイト電極の隣のゲイト絶縁膜と、該ゲ
イト絶縁膜の隣の半導体膜を有し、前記半導体膜は、チャネル形成領域と、該チャネル形成
領域を間に挟み一導電型を付与する不純物を含む一対の
第１の領域と、前記チャネル形成領域と前記第１の領域
の間に挟まれた、前記不純物を前記第１の領域よりも低
濃度で含む一対の第２の領域を有し、前記第２の薄膜トランジスタの前記一対の第２の領域
は、前記第２の薄膜トランジスタの前記ゲイト電極と重
なっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】基板上に形成された第１の薄膜トランジ
スタを有するアクティブマトリクス回路と、前記アクテ
ィブマトリクス回路を駆動するための、前記基板上に形
成された第２の薄膜トランジスタを有する駆動回路とを
有する半導体装置であって、前記第１及び第２の薄膜トランジスタは、それぞれ、ゲ
イト電極と、該ゲイト電極の隣のゲイト絶縁膜と、該ゲ
イト絶縁膜の隣の半導体膜を有し、前記半導体膜は、チャネル形成領域と、該チャネル形成
領域を間に挟み、一導電型を付与する不純物を含む一対
の第１の領域と、前記チャネル形成領域と前記第１の領
域の間に挟まれた、前記不純物を前記第１の領域よりも
低濃度で含む一対の第２の領域を有し、前記第２の薄膜トランジスタの前記一対の第２の領域
は、前記第２の薄膜トランジスタの前記ゲイト電極と重
なっており、かつ、前記第１の薄膜トランジスタにおけるチャネル形
成領域と前記第１の領域との間隔は、０．４〜２μｍで
あることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】基板上に形成された第１の薄膜トランジ
スタを有するアクティブマトリクス回路と、前記アクテ
ィブマトリクス回路を駆動するための、前記基板上に形
成された第２の薄膜トランジスタを有する駆動回路とを
有する半導体装置であって、前記第１及び第２の薄膜トランジスタは、それぞれ、ゲ
イト電極と、該ゲイト電極の隣のゲイト絶縁膜と、該ゲ
イト絶縁膜の隣の半導体膜を有し、前記半導体膜は、チャネル形成領域と、該チャネル形成
領域を間に挟み一導電型を付与する不純物を含む一対の
第１の領域と、前記チャネル形成領域と前記第１の領域
の間に挟まれた、前記不純物を前記第１の領域よりも低
濃度で含む一対の第２の領域を有し、前記第２の薄膜トランジスタの前記一対の第２の領域
は、前記第２の薄膜トランジスタの前記ゲイト電極と重
なっており、かつ、前記第１の薄膜トランジスタにおける前記チャネ
ル形成領域と前記第１の領域との間隔は、前記第２の薄
膜トランジスタにおける前記チャネル形成領域と前記第
１の領域との間隔とは異なることを特徴とする半導体装
置。
【請求項４】基板上に形成された第１の薄膜トランジ
スタを有するアクティブマトリクス回路と、前記アクテ
ィブマトリクス回路を駆動するための、前記基板上に形
成された第２及び第３の薄膜トランジスタを有するイン
バータ回路を含む駆動回路とを有する半導体装置であっ
て、前記第２及び第３の薄膜トランジスタの少なくとも一つ
は、ゲイト電極と、該ゲイト電極の隣のゲイト絶縁膜
と、該ゲイト絶縁膜の隣の半導体膜を有し、前記半導体膜は、チャネル形成領域と、該チャネル形成
領域を間に挟み一導電型を付与する不純物を含む一対の
第１の領域と、前記チャネル形成領域と前記第１の領域
の間に挟まれた、前記不純物を前記第１の領域よりも低
濃度で含む一対の第２の領域を有し、前記一対の第２の領域は、前記第２の薄膜トランジスタ
のゲイト電極と重なっていることを特徴とする半導体装
置。
【請求項５】薄膜トランジスタを有する半導体装置で
あって、前記薄膜トランジスタは、ゲイト電極と、該ゲイト電極
の隣のゲイト絶縁膜と、該ゲイト絶縁膜の隣の半導体膜
を有し、前記半導体膜は、チャネル形成領域と、該チャネル形成
領域を間に挟み一導電型を付与する不純物を含む一対の
第１の領域と、前記チャネル形成領域と前記第１の領域
の間に挟まれた、前記不純物を前記第１の領域よりも低
濃度で含む一対の第２の領域を有し、前記一対の第２の領域は、前記ゲイト電極と重なってい
ることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】基板上に形成された第１の薄膜トランジ
スタを有するアクティブマトリクス回路と、前記アクテ
ィブマトリクス回路を駆動するための、前記基板上に形
成された第２の薄膜トランジスタを有する駆動回路とを
有する半導体装置であって、前記第１及び第２の薄膜トランジスタは、それぞれ、ゲ
イト電極と、該ゲイト電極の隣のゲイト絶縁膜と、該ゲ
イト絶縁膜の隣の半導体膜を有し、前記半導体膜は、チャネル形成領域と、該チャネル形成
領域を間に挟み一導電型を付与する不純物を含む一対の
第１の領域と、前記チャネル形成領域と前記第１の領域
の間に挟まれた、前記不純物を前記第１の領域よりも低
濃度で含む一対の第２の領域を有し、前記第２の領域のシート抵抗は１０〜５００k Ω/ □で
あることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】請求項４において、前記第１の薄膜トラ
ンジスタにおけるチャネル形成領域と第１の領域の間
の、前記第２の領域の幅は、０．４〜２μｍであること
を特徴とする半導体装置。
【請求項８】請求項４において、前記第１の薄膜トラ
ンジスタにおけるチャネル形成領域と第１の領域の間の
第２の領域の幅は、前記第２及び第３の薄膜トランジス
タにおけるチャネル形成領域と第１の領域の間の第２の
領域の幅と異なることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】請求項５において、前記不純物は前記第
１の領域に１×１０²⁰〜２×１０²¹atoms/cm³の範囲で
含まれることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】請求項５において、前記不純物は前記
第２の領域に１×１０¹⁷〜２×１０¹⁸atoms/cm³の範囲
で含まれることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】請求項６において、前記第１の薄膜ト
ランジスタにおける、チャネル形成領域と前記第１の領
域の間隔は０．４〜５μｍの範囲であることを特徴とす
る半導体装置。
【請求項１２】請求項６において、前記第１の薄膜ト
ランジスタにおける、チャネル形成領域と第１の領域の
間隔は、前記第２の薄膜トランジスタのチャネル形成領
域と第１の領域の間隔と異なることを特徴とする半導体
装置。
【請求項１３】請求項６において、前記第１の領域の
シート抵抗は１０〜５０k Ω/ □であることを特徴とす
る半導体装置。
【請求項１４】請求項１、請求項２、請求項３、請求
項５又は請求項６において、前記半導体膜は結晶質珪素
を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項１５】請求項１、請求項２、請求項３、請求
項５又は請求項６において、前記不純物は燐又は硼素で
あることを特徴とする半導体装置。
【請求項１６】請求項１、請求項２、請求項３、請求
項５又は請求項６において、前記ゲート電極は前記半導
体膜の上方にあることを特徴とする半導体装置。
【請求項１７】請求項１、請求項２、請求項３、請求
項５又は請求項６において、前記ゲート電極は第１と第
２の層を含む積層構造を持ち、それぞれの層はアルミ、
タンタル、チタン及びシリコンから選ばれた材料からな
ることを特徴とする半導体装置。
【請求項１８】請求項１、請求項３又は請求項４にお
いて、前記不純物は前記第１の領域に１×１０²⁰〜２×
１０²¹atoms/cm³の範囲、かつ前記第２の領域に１×１
０¹⁷〜２×１０¹⁸atoms/cm³の範囲で含まれることを特
徴とする半導体装置。