JP2002100780A

JP2002100780A - 半導体装置及びその製造方法

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Publication number: JP2002100780A
Application number: JP2000291260A
Authority: JP
Inventors: Takahide Sugiyama; 隆英杉山
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で低リーク電流の半導体装置を提供す
る。【解決手段】基板１１上に凹部１２を形成する。次に、
減圧ＣＶＤ法で基板１１全面に非晶質珪素膜を成膜す
る。その後、基板１１の表面にレーザー照射する。これ
により凹部１２底面と凹部１２両側の表面が結晶化され
多結晶珪素膜１３が形成される。一方、側壁にはレーザ
ー照射されないので凹部１２側壁には非晶質珪素膜１２
Ａ，１２Ｂが残存する。そして、凹部１２の表層を能動
領域とし、凹部１２の両側の多結晶珪素膜１３にソース
領域１４とドレイン領域１５を形成する。能動領域が平
面ではなく凹に形成されているので、占有面積が従来型
より小型となる。又、能動領域の一部がキャリア移動度
の低い非晶質珪素膜１２Ａ，１２Ｂで形成されるのでリ
ーク電流が低減される。これにより、小型で低リーク電
流の半導体装置が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にＳＯＩ（Sili
con On Insulator）構造を有する半導体装置に関する。
特に、リーク電流を低減するとともに占有面積を低減し
た半導体装置、及びその半導体装置の製造方法に関す
る。本発明は、液晶表示装置駆動用の薄膜型半導体装置
に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】薄膜型半導体装置は、ゲ−ト電極による
電界効果によって絶縁基板上に形成された能動領域の電
気伝導率を変化させ、ソース領域とドレイン領域との間
を流れる電流を制御する半導体装置である。近年では、
液晶表示装置駆動用のトランジスタとして使用されてお
り、低リーク電流化が要求されている。低リーク電流化
を考慮した従来の半導体装置１００を図１０に示す（第
１の従来例）。図はダブルゲ−トを用いた薄膜型半導体
装置の面図である。以下、薄膜型半導体装置をここでは
単に半導体装置と記す。

【０００３】半導体装置１００は以下の様態である。先
ず、この半導体装置１００は絶縁基板１１０上に非晶質
又は多結晶である珪素薄膜１１１を有している。そし
て、イオン注入法等によって珪素薄膜１１１に形成され
たソ−ス領域１１３、ドレイン領域１１５、その間に形
成された能動領域１１２Ａ、１１２Ｂ、両領域を接続す
るコネクト領域１１４を有している。そして、上記珪素
薄膜１１１上にゲート絶縁膜１１６、ゲート絶縁膜１１
６上にゲート電極１１７Ａ、１１７Ｂが形成されてい
る。更に、それらの上部に層間絶縁膜１１８、ＲＩＥ技
術等により形成された孔にソース領域１１３用の電極１
１９とドレイン領域１１５用の電極１１９を有した構造
となっている。この半導体装置１００は所謂ダブルゲー
ト構造である。

【０００４】この構造によれば、ドレイン領域１１５と
ソース領域１１３間の距離が長くなり、電界強度が低減
される。電界強度が低減されるとそれに応じてリーク電
流も低減される。特に、能動領域（チャンネル領域）１
１２Ｂとドレイン領域１１５との境界に印加される電界
強度が低減されるとリーク電流も低減される。従って、
従来例はダブルゲート構造で、上記境界での電界強度を
低減することでリーク電流を低減させている。

【０００５】又、他に図１１に示すＬＤＤ型の半導体装
置がある（第２の従来例）。これは、能動領域１２２
Ａ、１２２Ｂを多結晶珪素膜とした例である。この場
合、キャリアの移動度が高くなる反面、リーク電流が増
加するという問題が生じる。そこで、ソース領域１２３
に隣接して高抵抗領域１２３Ａ、ドレイン領域１２５に
隣接して高抵抗領域１２５Ａを形成している。これによ
り、リーク電流を低減させている。

【０００６】又、他に特開平５−２３２５０６がある
（第３の従来例）。これは、図示はしないが駆動用トラ
ンジスタを順スタガに、画素用トランジスタを逆スタガ
に形成した半導体装置である。即ち、同一基板上に多結
晶薄膜トランジスタと非晶質薄膜トランジスタを形成し
たものである。ここでは、キャリアの移動度が高い多結
晶薄膜トランジスタを駆動用トランジスタとして、リー
ク電流の小さい非晶質薄膜トランジスタを画素用トラン
ジスタとしている。これにより、リーク電流が低減され
る液晶表示装置が形成されるとしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１、
第２の従来例ではゲート電極を複数設置している。又、
第３の従来例も同様にトランジスタを複数設置した形態
である。そのため、画素部のトランジスタ占有面積が大
きくなり、画素の開口率を低下させるという問題があ
る。特に、第２の従来技術では、高抵抗領域を付加する
ため更にその占有面積が増大し、更に開口率が低下す
る。又、第３の従来例では、形態の異なるトランジスタ
を複数形成するため、その製造プロセスが複雑になり、
製造コストが増大すると云う問題がある。

【０００８】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、その目的は絶縁基板に凹部又は凸部
を設けそれに沿って半導体装置の能動領域を形成するこ
とで、液晶表示装置の開口率を向上させる半導体装置を
提供することである。更に、その凹部又は凸部側壁に非
晶質珪素膜を形成することで、リーク電流の小さい半導
体装置とすることである。又、凹部又は凸部以外の基板
上に他の薄膜型半導体装置を形成し、容易に周辺回路に
適応する半導体装置とすることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に請求項１に記載の半導体装置は、基板上にソ−ス領
域、能動領域、ドレイン領域、能動領域上に形成された
絶縁膜、及び、その絶縁膜上のゲ−ト電極とから成る半
導体装置において、基板上に形成された凹部又は凸部
と、凹部又は凸部の側壁部に形成された非晶質珪素膜
と、側壁部以外の基板表面に形成された多結晶珪素膜と
を有し、凹部又は凸部に沿った表層を能動領域とし、能
動領域を挟んだ両側の多結晶珪素膜をソ−ス領域とドレ
イン領域としたことを特徴とする。

【００１０】又、請求項２に記載の半導体装置は、請求
項１のソース領域、能動領域、ドレイン領域、絶縁膜、
ゲート電極をそれぞれ第１半導体装置を構成する第１ソ
ース領域、第１能動領域、第１ドレイン領域、第１絶縁
膜、第１ゲート電極とする時、その第１半導体装置に隣
接して基板上の凹部又は凸部以外の多結晶珪素膜に、第
２ソース領域、第２能動領域、第２ドレイン領域、各領
域上の第２絶縁膜、その第２能動領域上に第２絶縁膜を
挟んで形成された第２ゲート電極とからなる第２半導体
装置を有することを特徴とする。

【００１１】又、請求項３に記載の半導体装置は、第１
半導体装置を表示装置の画素部に、第２半導体装置を表
示装置の周辺回路部に用いることを特徴とする。

【００１２】又、請求項４に記載の半導体装置の製造方
法は、基板上にソ−ス領域、能動領域、ドレイン領域、
能動領域上に形成された絶縁膜、及び、その絶縁膜上の
ゲ−ト電極とから成る半導体装置の製造方法において、
基板上に凹部又は凸部を形成し、凹部又は凸部が形成さ
れた基板の全面に非晶質珪素膜を成膜し、非晶質珪素膜
が成膜された基板に所定波長光を照射して、凹部又は凸
部の側壁部を非晶質珪素膜に保ち、側壁部以外を結晶化
させて多結晶珪素膜とし、凹部又は凸部表層を能動領域
とし、能動領域を挟んだ両側の多結晶珪素膜にソ−ス領
域とドレイン領域を形成することを特徴とする。

【００１３】又、請求項５に記載の半導体装置の製造方
法は、所定波長光がレーザー光でありその光周波数は多
結晶珪素膜の吸収スペクトルに含まれることを特徴とす
る。又、請求項６に記載の半導体装置の製造方法は、レ
ーザー光は、エキシマレーザー光であることを特徴とす
る。

【００１４】

【作用・発明の効果】本発明の請求項１の半導体装置の
構成は、従来のダブルゲート型薄膜半導体装置におい
て、ゲートを共通化して且つそのゲート部を屈曲させて
凹形又は凸形に形成した構成である。この構成により、
半導体装置を上部から見た面積が低減される。即ち、こ
の半導体装置を例えば液晶表示装置に適用すれば、占有
面積が低減されるので従来より表示部の開口率を向上さ
せることができる。又、上記凹部又は凸部の側壁、即ち
能動領域の一部はキャリアの移動度の低い非晶質珪素膜
となっている。よって、リーク電流を従来の半導体装置
より低減させることができる。

【００１５】又、請求項２に記載の半導体装置は、第１
半導体装置に隣接して第２半導体装置を有している。第
２半導体装置は、基板上の凹部又は凸部以外の多結晶珪
素膜に形成された第２ソース領域、第２能動領域、第２
ドレイン領域、その各領域上の第２絶縁膜、その第２能
動領域上に第２絶縁膜を挟んで成膜された第２ゲート電
極とから形成されている。第２半導体装置の能動領域
は、多結晶珪素膜である。よって、第２半導体装置はキ
ャリア移動度の高い半導体装置となる。即ち、本発明の
半導体装置はキャリアの移動度の高い半導体装置と、キ
ャリアの移動度の低い、即ちリーク電流の低減された半
導体装置を同時に有している。従って、様々な用途に適
応可能な利便性の高い半導体装置となる。例えば、高速
応答を必要とする場合、又は電流を必要とする場合は第
２半導体装置が適用される。又、低リーク電流が必要な
場合は第１半導体装置が適用される。

【００１６】又、請求項３に記載の半導体装置によれ
ば、第１半導体装置が表示装置の画素部に適用され、第
２半導体装置が表示装置の周辺回路部に適用される。第
１半導体装置は、リーク電流が小さいので保持性が必要
とされる例えば液晶表示装置の（コンデンサ形式の）画
素部に適用できる。リーク電流が小さいので、例えば１
回のアクセスで第２半導体装置より長時間表示できる。
又、第２半導体装置はキャリアの移動度が高いので、例
えばデータ授受等に高速応答が要求される周辺回路に適
用できる。この周辺回路部は、第１半導体装置を駆動す
る駆動回路の一部であってもよい。又、例えばコンピュ
ータ装置からの制御信号を受信する回路の一部であって
もよい。両者を含む。

【００１７】又、請求項４に記載の半導体装置の製造方
法によれば、先ず基板上に凹部又は凸部を形成する。次
に、その基板全面に非晶質珪素膜を成膜する。即ち、凹
部又は凸部を含んで凹部又は凸部に沿って非晶質珪素膜
を成膜する。そして、非晶質珪素膜が成膜された基板に
所定波長光を照射する。これにより側壁部以外が結晶化
され多結晶珪素膜となる。この時、側壁部は殆ど所定波
長光の照射を受けないので結晶化されずに非晶質珪素膜
のまま残存する。

【００１８】次に、基板全面に絶縁膜を形成する。そし
て、凹部又は凸部表層を能動領域としその能動領域上に
絶縁膜を挟んでゲート電極を形成する。又、その能動領
域を挟んだ両側の多結晶珪素膜にソ−ス領域とドレイン
領域を形成する。上記工程で低リーク電流の半導体装置
が製造される。即ち、本発明の製造方法によれば、所定
波長光照射を用いる低温多結晶珪素半導体プロセスに凹
部又は凸部が形成された基板を用いるだけで、容易に能
動領域を非晶質珪素膜とする半導体装置を形成すること
ができる。この時、所定波長光は非晶質珪素が効率良く
吸収する波長を含む光であればよい。例えば、キセノン
ランプでもよい。又、後述するレーザ光でもよい。フラ
ッシュランプでもよい。要は、アニール可能な波長を含
む光であればよい。

【００１９】又、請求項５に記載の半導体装置の製造方
法によれば、所定波長光はレーザ光であり、その光周波
数は多結晶薄膜を形成する元素の吸収スペクトルに含ま
れる。上記所定波長光照射は光熱アニールを意味する。
この光熱アニールにより非晶質珪素膜が多結晶化され
る。この時、多結晶化割合は単位面積当たりのパワー密
度に比例する。レーザは容易に集光でき、そのパワー密
度を容易に上げることができる。従って、光熱アニール
即ち再結晶化が容易になされる。特に、非晶質珪素膜の
吸収スペクトルにレーザの光周波数を含ませれば光が効
率よく熱に変換される。従って、効率良く多結晶珪素膜
を形成することができる。この時、レーザの波長は、非
晶質珪素に吸収される波長であればよい。即ち、そのレ
ーザー光は紫外領域〜赤外領域のレーザー光全てを含
む。

【００２０】又、請求項６に記載の半導体装置の製造方
法によれば、レーザー光はエキシマレーザー光である。
非晶質珪素膜の多結晶化に際しては、珪素の吸収帯域が
波長に換算して１μｍ以下である。よって、レーザー光
の波長はそれ以下が望ましい。エキシマレーザー光は波
長が２２８ｎｍであるので極めて有効である。

【００２１】

【発明の実施の形態】（第１実施例）以下、本発明の実
施の形態について図面を参照して説明する。図１に本実
施例の薄膜型の半導体装置１０を示す。図は、断面図で
ある。本実施例の半導体装置１０は、基板１１、基板１
１上に形成された凹部１２、凹部１２側壁に形成された
非晶質珪素膜１２Ａ，１２Ｂ、凹部１２底面に形成され
た多結晶珪素膜１２Ｃ、凹部１２以外の基板１１の表面
に形成された多結晶珪素膜１３、多結晶珪素膜１３に形
成されたソース領域１４、ドレイン領域１５、その上に
基板全面に渡って形成された絶縁膜１６、凹部１２に沿
って絶縁膜１６を挟んで形成されたゲート電極１７及び
ソース領域１４、ドレイン領域１５用の電極１９から構
成される。尚、基板１１はガラス基板である。又、１８
は層間絶縁膜である。上記各領域は例えばエピタキシャ
ル成長技術、リソグラフィ技術、イオン注入技術等の所
謂プレ−ナ−技術と後述するレーザー照射によって作成
される。

【００２２】上記構成において、凹部１２の側壁に形成
された非晶質珪素膜１２Ａ、１２Ｂ、凹部底面に形成さ
れた多結晶珪素膜１２Ｃが半導体装置１０の能動領域と
なっている。この能動領域の電気伝導率がゲート電極１
７による電界で制御される（電界効果）。即ち、この半
導体装置１０は基板上にソ−ス領域、能動領域、ドレイ
ン領域からなる所謂ＳＯＩ型の薄膜トランジスタの一種
である。特に、能動領域に注目すれば従来のダブルゲー
ト型トランジスタのゲートを共通化し、且つそのゲート
部を屈曲させて凹形に形成した半導体装置となってい
る。この構造により、従来例のダブルゲート型トランジ
スタ（図１０）に比較して小型化したことが第１の特徴
である。

【００２３】図２に本実施例の半導体装置１０（図１）
と従来のダブルゲート型半導体装置１００（図１０）を
液晶表示装置に適用した場合の大きさの比較を示す。図
は、上面図である。半導体装置は、マトリックス上に形
成された各画素Ｇの例えば左上角に形成される。従来の
半導体装置１００を形成した例を図２（ａ）に、そのＡ
部拡大図を図２（ｂ）に示す。そして、本実施例の半導
体装置１０を画素Ｇの左上角に配置した場合のそれを図
（ｃ）に示す。

【００２４】又、図３にその大きさを比較する為にそれ
ぞれの断面図を示す。図３（ａ）が従来のそれであり、
図３（ｂ）が本実施例のそれである。尚、電極１１９は
省略してある。図２、図３より本実施例の半導体装置１
０を採用すれば、液晶表示装置の開口率が向上されるこ
とが理解される。即ち、本実施例の半導体装置１０を採
用すればより明るく表示させることができる。

【００２５】動作に関しては従来のダブルゲート型の半
導体装置１００と同等である。即ち、ゲ−ト電極１７に
印加される電圧によって、能動領域１２Ａ、１２Ｂ、１
２Ｃの電気伝導率を変化させ、ソース領域１４とドレイ
ン領域１５を流れる電流を制御するものである。この
時、従来例の能動領域は多結晶珪素膜からできている。
多結晶珪素膜はキャリアの移動度は高いがそのリーク電
流も多いという欠点がある。本実施例では、能動領域の
一部（即ち、図１に示す凹部１２側壁）が非晶質珪素膜
１２Ａ，１２Ｂで形成されている。非晶質珪素膜は、キ
ャリア移動度が多結晶珪素膜より低い。よって、従来の
半導体装置１００に比べてリーク電流を低減することが
できる。即ち、保持用に適した半導体装置となる。これ
が、本実施例の第２の特徴である。従って、第１、第２
の特徴から本実施例の半導体装置は、従来より小型で且
つリーク電流の少ない半導体装置となる。よって、画素
の開口率の向上と低リーク電流が要求される、例えば液
晶表示用半導体装置に適用することができる。

【００２６】次に、上記半導体装置１０の製造方法を図
４に示す。図は工程図である。製造方法は以下の通りで
ある。先ず、基板１１上にフォトレジストをスピンコー
トし、リソグラフィ技術により幅約１μｍの孔を設け
る。その後ＲＩＥにて、基板１１に１．０μｍ深さのエ
ッチングをし、フォトレジストを除去して基板１１上面
に凹部１２を設ける（図４（ａ））。

【００２７】次に、その上に減圧ＣＶＤ法により非晶質
珪素膜１３Ａを例えば１００ｎｍ成膜する（図４
（ｂ））。この成膜は、例えばジシランを流量300sccm
、温度５２０℃の条件で作成する。次に、例えばエキ
シマレーザー光を基板１１全面に照射する。これによ
り、凹部１２側壁以外が結晶化される。即ち、凹部１２
の両側と凹部１２底面が結晶化され多結晶珪素膜１３、
１２Ｃが形成される。エキシマレーザは、例えばＫｒＦ
の波長２４８ｎｍであり、そのパワー密度は約１８０ｍ
Ｊ／ｃｍ²である。この時、凹部１２の壁面にはエキシ
マレーザーが殆ど照射されない。従って、その凹部１２
壁面には非晶質珪素膜１２Ａ、１２Ｂがそのまま残存さ
れる（図４（ｃ））。尚、レーザー光照射では他のレー
ザを使用することもできるが、エキシマレーザが望まし
い。エキシマレーザは、波長が短く非晶質珪素膜１３Ａ
に吸収されやすいので、容易に非晶質珪素膜を多結晶化
することができる。

【００２８】次に、フォトレジストを塗布しマスキン
グ、イオン注入、及びアニールを行って凹部１２の両側
の多結晶珪素膜１３にソース領域１４とドレイン領域１
５を形成する。この時、凹部側壁の非晶質珪素膜１２
Ａ、１２Ｂには、上記イオン注入時にイオンが注入され
ない。よって、側壁はキャリア移動度が低い能動領域と
なる。一方、凹部１２の底部は移動度が高い多結晶珪素
膜１２Ｃとなる。従って、多結晶珪素膜１２Ｃがコネク
ト層として非晶質珪素膜１２Ａ、１２Ｂを接続する形と
なる。次に、フォトレジストの除去後、ゲート絶縁膜と
して絶縁膜１６を基板全面に成膜する。例えば、ＮＳＧ
膜をプラズマＣＶＤ法により１００ｎｍ成膜する（図４
（ｄ））。

【００２９】その後、多結晶珪素膜を減圧ＣＶＤ法で例
えば４００ｎｍ成膜しゲート電極１７を形成する（図４
（ｅ））。次に、層間絶縁膜１８をプラズマＣＶＤ法で
約６００ｎｍ成膜して、フォトレジスト塗布、マスキン
グ、ＲＩＥにてソース領１４域上部、ドレイン領域１５
上部に孔を設け、そこに電極１９を形成する（図４
ｆ）。尚、ゲート電極１７の引き出し部も形成するが、
ここでは図示していない。本実施例の半導体装置は、こ
のように製造される。

【００３０】（第２実施例）第１実施例は液晶表示装置
の開口率を向上させ、又リーク電流を低減させる小型の
半導体装置の１例であった。第２実施例の特徴は、その
半導体装置を第１半導体装置として、それに加えて更に
周辺回路用の第２半導体装置を備えたことである。これ
により、例えば小型で高速応答性と低リーク電流化を両
立する半導体装置とすることができる。ここでは、第１
実施例の半導体装置１０を第１半導体装置１０と記す。

【００３１】本実施例の半導体装置を図５に示す。図は
構成断面図である。本実施例の半導体装置は、第１実施
例の半導体装置である第１半導体装置１０と新たに形成
した第２半導体装置２０からなる。第２半導体装置２０
は、基板１１上の多結晶珪素膜１３に形成された第２ソ
ース領域２４、第２能動領域２２、第２ドレイン領域２
５、各領域上に形成された第２絶縁膜１６、第２能動領
域２２上に第２絶縁膜１６を挟んで形成された第２ゲー
ト電極２７から構成される。ここで、２８は多結晶珪素
膜である。尚、第１半導体装置１０の構成は第１実施例
と同等である。ここでは、第１半導体装置１０の例えば
ソース領域は第１ソース領域１４、ドレイン領域１５は
第１ドレイン領域１５、ゲート電極は第１ゲート電極１
７として第２半導体装置２０の構成要素と区別する。
又、第１実施例と同等の部位には、同じ番号が付してあ
る。

【００３２】上記構成の第２半導体装置２０の第２能動
領域２２は多結晶珪素膜である。よって、キャリア移動
度は第１半導体装置１０のそれより高い。即ち、上記構
成は従来のキャリア移動度の高い半導体装置２０とキャ
リア移動度の低い、即ちリーク電流の低減された半導体
装置１０を同一基板１１上に形成した構成である。キャ
リア移動度の高い第２半導体装置２０は、例えばデータ
の授受等で高速応答が必要な周辺回路装置に適用でき
る。又、キャリア移動度の低い第１半導体装置１０は上
述したように、リーク電流の小さい、即ち保持機能を必
要とする例えば液晶表示装置の画素用半導体装置に、又
は例えばメモリー素子等の保持性が必要とされる回路に
適用することができる。従って、高速応答と低リーク電
流の２つの異なる要求に応える利便性に優れた半導体装
置となる。

【００３３】次に、上記半導体装置の製造方法を図６に
示す。図は工程図である。本実施例の第２半導体装置２
０は、第１半導体装置１０と同等の工程で作成できる。
即ち、新たなマスクパタ−ンを追加するだけで第２半導
体装置が作成される。基板１１に凹部１２を形成し、レ
ーザー照射により多結晶珪素膜１３と凹部１２側壁に非
晶質珪素膜１２Ａ、１２Ｂを成膜する工程（図６（ａ）
〜図６（ｃ））は第１実施例の工程（図４（ａ）〜図４
（ｃ））と同じである。異なる工程は、図６（ｄ）以降
である。この時、明記しないが第１半導体装置１０用の
マスキングも同時に行われ、本実施例の工程終了後は第
１半導体装置１０も形成される。

【００３４】図６（ｄ）ではフォトレジストを塗布し、
第２半導体装置２０用のマスクパタン２１によりマスキ
ングして、その後イオン注入、及びアニールを行う。こ
れにより第１半導体装置１０用の凹部１２に隣接して、
多結晶珪素膜１３に第２半導体装置２０用のソース領域
２４、能動領域２２、ドレイン領域２５が形成される。

【００３５】次に、フォトレジストの除去後ゲート絶縁
膜として絶縁膜１６を基板全面に成膜する。例えば、Ｎ
ＳＧ膜をプラズマＣＶＤ法により１００ｎｍ成膜する
（図６（ｅ））。その後、多結晶珪素膜を減圧ＣＶＤ法
で例えば４００ｎｍ成膜し、ゲート電極２７を形成する
（図６（ｆ））。次に、層間絶縁膜１８をプラズマＣＶ
Ｄ法で約６００ｎｍ成膜して、フォトレジスト塗布、マ
スキング、ＲＩＥにてソース領域２４上部、ドレイン領
域２５上部に電極２９を形成する（図６（ｇ））。第１
半導体装置１０と第２半導体装置２０からなる本実施例
の半導体装置はこのように製造される。

【００３６】上記のように、マスクパタン２１を追加す
るだけで周辺回路に用いる第２半導体装置２０を第１半
導体装置１０と同一工程で製造することができる。逆に
言えば、レーザー照射を利用した低温型多結晶珪素半導
体装置の製造プロセスにおいて、上記マスクパタン２１
と凹部１２を形成した基板１１を用いるだけで、同一基
板上に周辺回路用の第２半導体装置２０と画素部制御用
の第１半導体装置１０を形成することができる。従っ
て、両機能を有する優れた半導体装置を安価に製造する
ことができる。

【００３７】（変形例）以上、本発明の基本的構造を示
したが、本発明はその他様々な変形例が考えられる。例
えば、第１実施例ではゲート電極１７を多結晶珪素膜で
凹部１２に沿って膜状に形成したが、膜状でなくともよ
い。図７に示すように、例えばアルミニウム等の金属元
素を絶縁膜１６を挟んで凹部１２内部に嵌合したブロッ
ク状に形成しても良い。

【００３８】又、第１実施例では能動領域を凹部１２内
側に凹状に形成したが、凸状に形成してもよい。その場
合は、図８に示す様に凹部１２に代えて基板１１上に凸
部３２を形成し、その上部に凸状のゲート電極３７と凸
状の絶縁膜３６を形成する。そして、その上に全面に非
晶質珪素膜を成膜し、第１実施例同様にエキシマレーザ
ー照射とイオン注入を行う。これにより、第１実施例と
は逆形状の凸状の能動領域３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃが形
成される。これは、能動領域の屈曲方向が異なるだけで
あるので、その効果は第１実施例のそれと同等である。
尚、３４はソース領域、３５はドレイン領域、３８は層
間絶縁膜である。

【００３９】又、上記構成において、ゲート電極３７は
凸部３２の外側に形成したが、そのゲート電極３７と凸
部３２を同一とすることもできる。即ち、図９に示すよ
うに基板１１上に、凸型に例えばアルミニウム等の金属
元素でゲート電極３７Ａを形成してもよい。同等の効果
が得られる。

【００４０】又、第１実施例では基板１１にガラス基板
を用いたが石英基板でもよい。他の絶縁基板でもよい。
又、平坦度を確保する為、上面に下地絶縁膜を成膜して
もよい。この下地酸化膜には、酸化珪素膜、窒化珪素
膜、酸化窒化珪素膜を利用することができる。

【００４１】又、第１実施例では減圧ＣＶＤ法で非晶質
珪素膜１３Ａを成膜したが、これに代えてプラズマＣＶ
Ｄ法でも良い。プラズマＣＶＤ法で行う場合には、膜中
の水素濃度をできる限り減らす為、成膜時の温度を高温
にすればよい。又は、成膜後に加熱処理をすればよい。

【００４２】又、第１実施例ではレーザー照射に例えば
ＫｒＦの波長２４８ｎｍのエキシマレーザを用いたが、
これに代えてＸｅＣｌの波長３０８ｎｍのエキシマレー
ザでもよい。非晶質珪素膜１３Ａが効率よく光を吸収し
アニールされるならば他の光源でもよい。例えば、可視
光レーザ、赤外線レーザ、フラッシュランプでもよい。
又、第１実施例では、ゲート電極１７用に多結晶珪素膜
を成膜したが、勿論アルミニウム等の金属元素でもよ
い。又、ソース領域やドレイン領域を形成するのにイオ
ン注入法を用いたが他の方法であっても良い。イオン注
入法であれば、凹部や凸部の側壁に形成されている非晶
質珪素膜には、マスクを形成しなくとも、イオンが注入
されないので、望ましい。その他、ドーパントとなる不
純物の質量を制御しないイオン注入、所謂イオンシャワ
ーや、ドーパントとなる不純物を含んだガス雰囲気でレ
ーザ照射する所謂レーザドーピングの方法によりドーピ
ングを行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る半導体装置の構成断
面図。

【図２】本発明の第１実施例に係る表示装置に対する従
来の半導体装置との比較上面図。

【図３】本発明の第１実施例に係る従来の半導体装置と
の比較断面図。

【図４】本発明の第１実施例に係る半導体装置の製造工
程図。

【図５】本発明の第２実施例に係る半導体装置の構成断
面図。

【図６】本発明の第２実施例に係る半導体装置の製造工
程図。

【図７】本発明の第１実施例に係る変形例の構成断面
図。

【図８】本発明の第１実施例にかかる変形例の構成断面
図。

【図９】本発明の第１実施例にかかる変形例の構成断面
図。

【図１０】従来のダブルゲート型半導体装置の構成断面
図。

【図１１】従来のＬＤＤ型半導体装置の構成断面図。

【符号の説明】１０第１半導体装置１１基板１２凹部１３多結晶珪素膜１４ソース領域１５ドレイン領域１６絶縁膜１７ゲート電極１８層間絶縁膜１９電極２０第２半導体装置２２能動領域２４ソース領域２５ドレイン領域２７第２ゲート電極２８多結晶珪素膜２９電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７ＧＦターム(参考） 2H092 GA59 JA25 JA29 JA36 JA40 JA43 KA04 KA05 KA07 KA10 MA07 MA08 MA15 MA27 MA30 NA07 NA22 PA01 5C094 AA15 AA25 BA03 BA43 CA19 EA04 EA07 FB14 5F110 AA04 AA06 BB02 CC02 DD02 DD03 DD13 DD14 DD15 DD21 EE03 EE09 EE22 EE28 EE45 FF01 FF02 FF12 FF30 GG02 GG13 GG22 GG30 GG45 GG47 HJ12 HJ13 HJ23 NN04 NN35 NN78 PP02 PP03 PP04 PP35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上にソ−ス領域、能動領域、ドレイン
領域、前記能動領域上に形成された絶縁膜、及び、その
絶縁膜上のゲ−ト電極とから成る半導体装置において、前記基板上に形成された凹部又は凸部と、前記凹部又は凸部の側壁部に形成された非晶質珪素膜
と、前記側壁部以外の基板表面に形成された多結晶珪素膜と
を有し、前記凹部又は凸部に沿った表層を前記能動領域とし、前記能動領域を挟んだ両側の前記多結晶珪素膜を前記ソ
−ス領域と前記ドレイン領域としたことを特徴とする半
導体装置。
【請求項２】前記ソース領域、前記能動領域、前記ドレ
イン領域、前記絶縁膜、前記ゲート電極をそれぞれ第１
半導体装置を構成する第１ソース領域、第１能動領域、
第１ドレイン領域、第１絶縁膜、第１ゲート電極とする
時、前記第１半導体装置に隣接した前記多結晶珪素膜に、第２ソース領域、第２能動領域、第２ドレイン領域、各
領域上の第２絶縁膜、及び前記第２能動領域上に前記第
２絶縁膜を挟んで形成された第２ゲート電極とから成る
第２半導体装置を備えたことを特徴とする請求項１に記
載の半導体装置。
【請求項３】前記第１半導体装置を表示装置の画素部
に、前記第２半導体装置を前記表示装置の周辺回路部に
用いることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】基板上にソ−ス領域、能動領域、ドレイン
領域、前記能動領域上に形成された絶縁膜、及び、その
絶縁膜上のゲ−ト電極とから成る半導体装置の製造方法
において、基板上に凹部又は凸部を形成し、前記凹部又は凸部が形成された前記基板の全面に非晶質
珪素膜を成膜し、前記非晶質珪素膜が成膜された基板に所定波長光を照射
して、前記凹部又は凸部の側壁部を前記非晶質珪素膜に
保ち、前記側壁部以外を結晶化させて多結晶珪素膜と
し、前記凹部又は凸部表層を前記能動領域とし、前記能動領
域を挟んだ両側の前記多結晶珪素膜に前記ソ−ス領域と
前記ドレイン領域を形成することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
【請求項５】前記所定波長光は、レーザー光でありその
光周波数は多結晶珪素膜の吸収スペクトルに含まれるこ
とを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項６】前記レーザー光は、エキシマレーザー光で
あることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製
造方法。