JP2890037B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2890037B2
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保彦 竹村
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アクティブマトリクス
型電気光学装置、特にアクティブマトリクス型液晶電気
光学装置等に利用でき、明解なスイッチング特性を有す
る電界効果型トランジスタの構造およびその作製方法を
示すものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active matrix type electro-optical device, particularly to an active matrix type liquid crystal electro-optical device and the like, and shows a structure of a field effect transistor having clear switching characteristics and a method of manufacturing the same. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のアクティブマトリクス型液晶電気
光学装置に用いる薄膜絶縁ゲイト型電界効果トランジス
タは、図2に示すような構造を有している。絶縁基板2
09上にブロッキング層208を有し、ソース204、
ドレイン205、およびチャネル領域203を有する半
導体層上にゲイト絶縁膜202とゲイト電極201を有
する。その上に層間絶縁膜211およびソース電極20
6、ドレイン電極207を有する。
2. Description of the Related Art A thin film insulating gate type field effect transistor used in a conventional active matrix type liquid crystal electro-optical device has a structure as shown in FIG. Insulating substrate 2
09, a blocking layer 208, a source 204,
A gate insulating film 202 and a gate electrode 201 are provided over a semiconductor layer having a drain 205 and a channel region 203. An interlayer insulating film 211 and a source electrode 20
6, having a drain electrode 207;

【0003】この従来の絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタの作製手順は、ガラス基板209上にブロッキング
層をSiO2 をターゲットとしてスパッタ法で成膜した
のちに、プラズマCVD法を用いて半導体層を作製し、
それをパターンニングすることでソース、ドレイン、チ
ャネル領域となる半導体層を形成の後に、スパッタ法を
用いて酸化珪素からなるゲイト絶縁膜202を成膜し、
その後減圧CVD法を用いてP(リン)を高濃度ドープ
したゲイト電極用導電層を成膜の後にパターニングを施
してゲイト電極201を作製する。その後、ゲイト電極
をマスクとした不純物イオンの注入を行い、ソース20
5およびドレイン204を作製し、その後熱処理を行っ
て活性化を行う、というものであった。
[0003] In this conventional insulated gate field effect transistor, a blocking layer is formed on a glass substrate 209 by sputtering using SiO 2 as a target, and then a semiconductor layer is formed by plasma CVD. ,
After forming a semiconductor layer to be a source, a drain and a channel region by patterning it, a gate insulating film 202 made of silicon oxide is formed by a sputtering method,
Thereafter, a gate electrode 201 is formed by patterning after forming a gate electrode conductive layer doped with P (phosphorus) at a high concentration using a low pressure CVD method. Thereafter, impurity ions are implanted using the gate electrode as a mask, and the source 20 is implanted.
5 and the drain 204, and then heat-treated to activate.

【0004】この様に作製した絶縁ゲイト型電界効果ト
ランジスタは、ゲイト電極201のチャネル長方向の長
さとチャネル長210はほぼ等しい。
In the insulated gate type field effect transistor thus manufactured, the length of the gate electrode 201 in the channel length direction is substantially equal to the channel length 210.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】この様な構造を有する
絶縁ゲイト型電界効果トランジスタの電流電圧特性はn
チャネルの場合図3に示す様に、逆バイアス領域250
において、ソースドレイン間の印加電圧が増加するにつ
れて、リーク電流が増加するという欠点を有していた。
The current-voltage characteristic of the insulated gate field effect transistor having such a structure is n
In the case of a channel, as shown in FIG.
Has a disadvantage that the leak current increases as the applied voltage between the source and the drain increases.

【0006】この様なリーク電流が増した場合、この素
子をアクティブマトリクス型液晶電気光学装置に用いた
時には、図5(A)に示した様に、書き込み電流300
を通じて液晶302に蓄電された電荷は、非書き込み期
間中に素子のリーク部分を通してリーク電流301が放
電されてしまい、良好なコントラストを得ることができ
なかった。
When such a leak current is increased, when this element is used in an active matrix type liquid crystal electro-optical device, a write current 300 as shown in FIG.
The electric charge stored in the liquid crystal 302 through the leak current 301 was discharged through the leak portion of the element during the non-writing period, and a good contrast could not be obtained.

【0007】そのために、このような場合従来例として
図5(B)に示した様に、電荷保持のためのコンデンサ
ー303を設置することが必要になっていた。しかしな
がら、これらコンデンサーを形成するためには、金属配
線による容量用の電極を必要とするために、開口率を低
下させる要因となっていた。またこれをITOなどの透
明電極にて形成し開口率を向上させる例も報告されてい
るが、余分なプロセスを必要とするために、歓迎される
ものではなかった。
Therefore, in such a case, it is necessary to install a capacitor 303 for holding electric charges as shown in FIG. 5B as a conventional example. However, in order to form these capacitors, a capacitance electrode formed of metal wiring is required, which has been a factor of reducing the aperture ratio. In addition, there has been reported an example in which this is formed with a transparent electrode such as ITO to improve the aperture ratio, but it has not been welcomed since an extra process is required.

【0008】また、このような絶縁ゲイト型電界効果ト
ランジスタのソースあるいはドレインの一方のみをキャ
パシター素子(コンデンサー)に接続して、該トランジ
スタをスイッチング素子として用いる場合、例えば公知
の1トランジスタ/セル型のダイナミック・ランダム・
アクセス・メモリー(DRAM)装置や図5に示すよう
な回路を各画素に有するアクイティブ型液晶表示装置に
おいては、ゲイト電極とドレイン(あるいはソース)と
の寄生容量の存在によって、キャパシター素子の電圧が
変動してしまうことが知られていた。
Further, when only one of the source and the drain of such an insulated gate field effect transistor is connected to a capacitor element (capacitor) and the transistor is used as a switching element, for example, a known one transistor / cell type transistor is used. Dynamic random
In an access memory (DRAM) device or an active liquid crystal display device having a circuit as shown in FIG. 5 in each pixel, the voltage of the capacitor element fluctuates due to the presence of the parasitic capacitance between the gate electrode and the drain (or source). Was known to do so.

【0009】この電圧の変動ΔVは、ゲイト電圧VG
よび寄生容量に比例し、キャパシター素子の容量と寄生
容量の和に反比例するため、電圧の変動を抑える為には
一般には、セルフアライン方式によってトランジスタを
作製して、寄生容量を減らすことがなされていた。しか
しながら、デバイスのデザインルールの縮小に伴って、
いかにセルフアライン方式によって作製しても、寄生容
量の比率が無視できないほど大きなものとなるようにな
った。
[0009] variation ΔV of the voltage, since the proportion to the gate voltage V G and the parasitic capacitance is inversely proportional to the sum of the capacitance and the parasitic capacitance of the capacitor element, in general in order to suppress the variation of the voltage, by a self-alignment manner A transistor has been manufactured to reduce the parasitic capacitance. However, as device design rules shrink,
No matter how the self-alignment method is used, the parasitic capacitance ratio has become so large that it cannot be ignored.

【0010】このため、ΔVを減らす目的で、図5
(B)に示すように、本来のキャパシター素子以外に、
並列にキャパシターを接続して、見掛け上、キャパシタ
ー素子の容量を大きくすることが提案されているが、D
RAMにおいてはキャパシター面積の増大、液晶表示装
置においては上述のとおり開口率の低下等の問題を無視
することが出来ない。本発明は以上の様な問題を解決す
るものである。
Therefore, in order to reduce ΔV, FIG.
As shown in (B), besides the original capacitor element,
It has been proposed to connect capacitors in parallel to increase the capacitance of the capacitor element apparently.
In a RAM, the problem of an increase in the capacitor area, and in a liquid crystal display device, as described above, a problem such as a decrease in the aperture ratio cannot be ignored. The present invention solves the above problems.

【0011】[0011]

【問題を解決するための手段】この問題の一つの解決方
法として、本発明者らは絶縁ゲイト型電界効果トランジ
スタにおいて、チャネル長(ソース領域とドレイン領域
の間の距離)をゲイト電極のチャネル長方向の長さより
も長くすることにより、チャネル領域のうちのソース領
域またはドレイン領域に接する部分にゲイト電極による
電界のかからないまたは非常に弱いオフセット領域を形
成することで、図4に示すような電流電圧特性をとるこ
とを知見した。
Means for Solving the Problem As one solution to this problem, the present inventors have found that in an insulated gate field effect transistor, the channel length (the distance between the source region and the drain region) is determined by the channel length of the gate electrode. By making the gate electrode longer than the length in the direction, an offset region where no electric field is applied by the gate electrode or a very weak offset region is formed in a portion of the channel region which is in contact with the source region or the drain region. It was found that characteristics were taken.

【0012】本発明の基本的な構成を図1に示す。絶縁
基板105上にブロッキング層104があり、その上に
半導体層としてソース領域100、ドレイン領域10
1、およびチャネル領域109を設ける。チャネル領域
109上にはゲイト絶縁膜110とその上に陽極酸化可
能な材料を陽極酸化して絶縁層である酸化物層112を
形成したゲイト電極111が形成されている。ソース領
域、ドレイン領域にそれぞれ接してソース電極102、
ドレイン電極103を設ける。図1では、層間絶縁物は
特に設けられていない様子が描かれているが、ゲイト電
極・配線とソース/ドレイン電極・配線との寄生容量が
問題となる場合には、従来どおり層間絶縁物を設けても
よく、その実施例は以下に実施例1〜3で記述される。
FIG. 1 shows a basic configuration of the present invention. A blocking layer 104 is provided on an insulating substrate 105, and a source region 100 and a drain region 10 are formed thereon as semiconductor layers.
1 and a channel region 109 are provided. On the channel region 109, a gate insulating film 110 and a gate electrode 111 on which an oxide layer 112 as an insulating layer is formed by anodizing a material capable of being anodized are formed. A source electrode 102 in contact with the source region and the drain region,
A drain electrode 103 is provided. FIG. 1 shows a state in which no interlayer insulator is provided. However, if a parasitic capacitance between the gate electrode / wiring and the source / drain electrode / wiring becomes a problem, the interlayer insulator is provided as before. It may be provided, examples of which are described below in Examples 1-3.

【0013】図1に示す様に、ゲイト電極111と酸化
物層112となるゲイト電極部に陽極酸化が可能な材料
を選び、その表面部分を陽極酸化して酸化物層112を
形成することで、イオン打ち込みの領域であるソース領
域100とドレイン領域101の間の距離すなわちチャ
ネル長108は、実質的なゲイト電極111のチャネル
長方向の長さよりも酸化物層112の厚みの概略2倍程
度長くなる。ゲイト電極部の材料としては、主としてチ
タン(Ti)、アルミニウム(Al)、タンタル(T
a)、クロム(Cr)、シリコン(Si)単体、あるい
はそれらの合金が適している。
As shown in FIG. 1, a material capable of anodic oxidation is selected for a gate electrode portion serving as a gate electrode 111 and an oxide layer 112, and the surface portion thereof is anodized to form an oxide layer 112. The distance between the source region 100 and the drain region 101, which is an ion-implanted region, that is, the channel length 108 is approximately twice as long as the thickness of the oxide layer 112 than the substantial length of the gate electrode 111 in the channel length direction. Become. The material of the gate electrode portion is mainly titanium (Ti), aluminum (Al), tantalum (T
a), chromium (Cr), silicon (Si) alone, or an alloy thereof is suitable.

【0014】その結果、ゲイト電極両側面に形成された
る酸化物層112にゲイト絶縁膜110を介して向かい
合うチャネル領域109中の部分106および107に
は、ゲイト電極による電界が全くかからないあるいはゲ
イト電極の垂直下の部分と比較して非常に弱くなる。こ
のような領域106、107を以下では、特にチャネル
領域と同じ程度の結晶性、不純物濃度を有している場合
に、オフセット領域という。
As a result, in the portions 106 and 107 in the channel region 109 which face the oxide layer 112 formed on both side surfaces of the gate electrode via the gate insulating film 110, no electric field is applied by the gate electrode or the gate electrode is Very weak compared to the vertically lower part. Hereinafter, such regions 106 and 107 are referred to as offset regions, particularly when they have the same degree of crystallinity and impurity concentration as the channel region.

【0015】また、この領域106、107は不純物の
ドープされた非結晶質状態の材料であってもよい。厳密
に議論すれば、領域106、107はそれに隣接するソ
ース領域100やドレイン領域101に比べて結晶性が
悪いものであればよい。例えば、領域100、101が
大きな結晶粒の多結晶シリコンでできているのであれ
ば、領域106、107はアモルファスシリコンやアモ
ルファスシリコンよりも若干結晶性がよい、いわゆるセ
ミアモルファスシリコンであればよい。領域100、1
01がセミアモルファスシリコンであれば、領域10
6、107はアモルファスシリコンであればよい。もち
ろん、このような非結晶状態の材料には、半導体電気特
性を示すに十分な措置を施す必要が有り、例えばダング
リングボンドができるだけ少なくなるように、これらの
ダングリングボンドを水素やハロゲンで十分にターミネ
イトする必要がある。
The regions 106 and 107 may be made of an amorphous material doped with impurities. Strictly speaking, the regions 106 and 107 only need to have lower crystallinity than the source region 100 and the drain region 101 adjacent thereto. For example, if the regions 100 and 101 are made of polycrystalline silicon having large crystal grains, the regions 106 and 107 may be amorphous silicon or so-called semi-amorphous silicon having slightly better crystallinity than amorphous silicon. Region 100, 1
If 01 is semi-amorphous silicon, region 10
6 and 107 may be amorphous silicon. Of course, it is necessary to take sufficient measures for such amorphous materials to exhibit semiconductor electrical characteristics.For example, these dangling bonds should be sufficiently hydrogen or halogen so as to minimize the number of dangling bonds. Need to be terminated.

【0016】このような非結晶領域を設けることによっ
て図9(a)に示すように、良好なTFT特性を示すこ
とができた。図9(b)は、従来の絶縁ゲイト型トラン
ジスタ構造を有する薄膜トランジスタ(TFT)であ
り、図から明らかなように、従来の方法であれば著しい
逆方向のリーク電流が観測されたが、本発明のように、
実質的に非結晶状態である領域を設けることによって、
特性は改善された。すなわち、非結晶状態の不純物領域
を設けることは、先に述べたオフセット領域を設けるこ
とと同じ効果をもたらした。
By providing such an amorphous region, as shown in FIG. 9A, good TFT characteristics could be exhibited. FIG. 9B shows a thin film transistor (TFT) having a conventional insulated gate transistor structure. As is clear from the drawing, a remarkable reverse leakage current was observed in the conventional method, but the present invention is not limited thereto. like,
By providing a region that is substantially amorphous,
The properties have been improved. That is, providing the impurity region in the amorphous state has the same effect as providing the offset region described above.

【0017】このように非結晶領域を設けることによっ
て特性が向上する原因についてはまだ良く判っていな
い。1つには、非結晶領域では、結晶領域に比べて、添
加された不純物元素のイオン化率が低く、そのため同じ
だけの不純物が添加された場合であっても、より低い不
純物濃度を有しているかのように振る舞うため、いわゆ
る低濃度ドレイン(Lightly-Doped-Drain:LDD)と実
質的に同じ領域が形成された為と考えられる。例えば、
シリコンでは、アモルファス状態では、イオン化率は室
温で0.1〜10%というように、単結晶あるいは多結
晶半導体の場合(ほぼ100%)に比べて著しく小さ
い。
The reason why the characteristics are improved by providing the amorphous region as described above has not yet been well understood. For one thing, in the non-crystalline region, the ionization rate of the added impurity element is lower than that in the crystalline region, so that even if the same amount of impurity is added, the amorphous region has a lower impurity concentration. It is presumed that, because of the behavior as if, a region substantially the same as a so-called lightly-doped-drain (LDD) was formed. For example,
In the amorphous state, silicon has an ionization rate of 0.1 to 10% at room temperature, which is significantly smaller than that of a single crystal or polycrystalline semiconductor (almost 100%).

【0018】あるいは、非結晶状態ではバンドギャップ
が結晶状態に比して大きいので、それが原因とも考えら
れる。例えば図9(e)、(f)のようなエネルギーバ
ンド図から説明が可能である。通常のLDD構造のトラ
ンジスタでは、ソース/チャネル/ドレインのエネルギ
ーバンド図は、図9(c)、(d)のようになってい
る。中央の盛り上がったところが、チャネル領域であ
る。また、階段状の部分はLDD領域である。ゲイト電
極に電圧が印加されていない場合には図9(c)で示さ
れるが、ゲイト電極に負の大きな電圧が印加されると、
図9(d)で示されるようになる。このとき、ソースと
チャネル領域、およびチャネル領域とドレインの間には
禁制帯があって、電子やホール等のキャリヤは移動でき
ないのであるが、トンネル効果やバンドギャップ中のト
ラップ準位をホッピングしてキャリヤがギャップを飛び
越える。LDD構造でない通常のTFTであれば、ギャ
ップの幅はより小さいため、より電流は流れやすい。こ
れが逆方向リークであると考えられている。この減少は
TFTでは特に顕著である。それは、TFTが多結晶等
の不均質な材料であるため、粒界等に起因するトラップ
準位が多いためと推定される。
Alternatively, the band gap is larger in the non-crystalline state than in the crystalline state, which may be the cause. For example, it can be explained from the energy band diagrams as shown in FIGS. 9 (e) and 9 (f). In an ordinary LDD transistor, the energy band diagrams of the source / channel / drain are as shown in FIGS. 9C and 9D. The bulge in the center is the channel region. The step-like portion is an LDD region. When no voltage is applied to the gate electrode, as shown in FIG. 9C, when a large negative voltage is applied to the gate electrode,
The result is as shown in FIG. At this time, there are forbidden bands between the source and the channel region and between the channel region and the drain, and carriers such as electrons and holes cannot move. However, hopping occurs due to tunneling or trap levels in the band gap. The carrier jumps over the gap. In the case of a normal TFT having no LDD structure, the current flows more easily because the width of the gap is smaller. This is considered a reverse leak. This decrease is particularly remarkable in TFTs. This is presumed to be because TFT is an inhomogeneous material such as polycrystal and has many trap levels due to grain boundaries and the like.

【0019】一方、LDD領域のバンドギャップを大き
くするとこのような逆方向リークは低減する。LDDの
バンドギャップが大きい例は図9の(e)および(f)
に示される。図9(e)はゲイトに電圧の印加されてい
ない状態、(f)はゲイトに負の大きな電圧の印加され
た状態を示す。(f)から明らかなように(d)と比べ
て負の電圧が印加されたときのソースとチャネル領域、
あるいはチャネル領域とドレイン間のギャップの幅が大
きい。トンネル効果はトンネル障壁の幅(この場合はギ
ャップの幅)によって著しく影響を受け、ギャップの幅
の僅かの増加で著しくその確率は低下する。また、局在
準位を経由したホッピングも複合的なトンネル効果であ
るのでギャップの幅が大きくなると飛躍的にその確率は
小さくなる。以上のような理由で、バンドギャップの大
きなLDD領域を形成することは意味のあることである
と考えられる。そして、多結晶シリコンのバンドギャッ
プが1.1eVであるのに対し、アモルファスシリコン
のバンドギャップは1.5〜1.8eVであり、このよ
うな広いバンドギャップを有する材料をLDDに用いる
ことは極めて理想的である。
On the other hand, when the band gap of the LDD region is increased, such reverse leakage is reduced. FIGS. 9E and 9F show examples in which the LDD has a large band gap.
Is shown in FIG. 9E shows a state where no voltage is applied to the gate, and FIG. 9F shows a state where a large negative voltage is applied to the gate. As apparent from (f), the source and channel regions when a negative voltage is applied as compared with (d),
Alternatively, the width of the gap between the channel region and the drain is large. Tunneling is significantly affected by the width of the tunnel barrier (in this case the width of the gap), with a small increase in the width of the gap significantly reducing its probability. In addition, hopping via a local level is also a complex tunnel effect, so that the probability decreases dramatically as the gap width increases. For the above reasons, it is considered significant to form an LDD region having a large band gap. The band gap of polycrystalline silicon is 1.1 eV, whereas the band gap of amorphous silicon is 1.5 to 1.8 eV. It is extremely difficult to use a material having such a wide band gap for LDD. Ideal.

【0020】本発明によって、特に上述のオフセット領
域を有する半導体装置を作製するには、ソース、ドレイ
ン、チャネル領域となる半導体層およびゲイト絶縁膜層
110を形成後に陽極酸化可能な材料によってゲイト電
極部を形成した後に、前記半導体層にp型化またはn型
化せしめる不純物イオンを注入してソース領域100お
よびドレイン領域101を形成し、その後ゲイト電極部
表面部分を陽極酸化してゲイト電極111と酸化物層1
12を形成し、熱処理工程等を施せばよい。
According to the present invention, in order to manufacture a semiconductor device having the above-mentioned offset region, in particular, a semiconductor layer serving as a source, a drain and a channel region and a gate insulating film layer 110 are formed, and then a gate electrode portion is formed of a material which can be anodized. Is formed, a source region 100 and a drain region 101 are formed by implanting impurity ions for making the semiconductor layer p-type or n-type, and then the surface of the gate electrode portion is anodized to oxidize with the gate electrode 111. Material layer 1
12 may be formed and a heat treatment step or the like may be performed.

【0021】または、前記半導体層およびゲイト絶縁膜
層110を形成後に陽極酸化可能な材料によってゲイト
電極部を形成した後に、ゲイト電極部表面部分を陽極酸
化してゲイト電極111と酸化物層112を形成して、
その後前記半導体層にp型化またはn型化せしめる不純
物イオンを注入してソース領域100およびドレイン領
域101を形成してから熱処理工程を施す工程でも良
い。
Alternatively, after the formation of the semiconductor layer and the gate insulating film layer 110, a gate electrode portion is formed of an anodic oxidizable material, and then the surface portion of the gate electrode portion is anodized to form the gate electrode 111 and the oxide layer 112. Forming
Thereafter, a heat treatment process may be performed after the source region 100 and the drain region 101 are formed by implanting impurity ions to make the semiconductor layer p-type or n-type.

【0022】以上のような工程をとることで、チャネル
長がゲイト電極のチャネル長方向の長さより長い絶縁ゲ
イト型電界効果トランジスタを、マスクずれ等による性
能のばらつきなどを発生することなく容易かつ確実に作
製することが可能となる。
By performing the above-described steps, an insulated gate field effect transistor having a channel length longer than the length of the gate electrode in the channel length direction can be easily and reliably formed without causing a variation in performance due to a mask shift or the like. Can be manufactured.

【0023】あるいは、非結晶状態の領域を有する本発
明の半導体装置を作製するには、ソース、ドレイン、チ
ャネル領域となる半導体層およびゲイト絶縁膜層110
を形成後に陽極酸化可能な材料によってゲイト電極部を
形成した後に、前記半導体層にp型化またはn型化せし
める不純物イオンを注入して、該半導体層を非結晶化せ
しめ、ソース領域100およびドレイン領域101、そ
して、それに隣接する非結晶領域106、107を形成
し、その後ゲイト電極部表面部分を陽極酸化してゲイト
電極111と酸化物層112を形成する。このとき、ゲ
イト電極の表面は酸化によって後退する。その後、例え
ばレーザーアニール法やフラッシュランプアニール法に
よって、ゲイト電極部をマスクとしてセルフアライン的
にソース領域100とドレイン領域101のみを再結晶
化させてもよい。ここで、セルフアライン的にというの
は、ゲイト電極部が影となる為、その下に存在する不純
物領域が再結晶化できないからである。
Alternatively, in order to manufacture a semiconductor device of the present invention having an amorphous region, a semiconductor layer serving as a source, a drain, and a channel region and a gate insulating film layer 110 are formed.
After forming the gate electrode portion with a material that can be anodized after formation, impurity ions for making the semiconductor layer p-type or n-type are implanted into the semiconductor layer to cause the semiconductor layer to be non-crystallized. The region 101 and the non-crystalline regions 106 and 107 adjacent to the region 101 are formed, and then the surface of the gate electrode portion is anodized to form the gate electrode 111 and the oxide layer 112. At this time, the surface of the gate electrode recedes due to oxidation. Thereafter, only the source region 100 and the drain region 101 may be recrystallized in a self-aligned manner by using, for example, a laser annealing method or a flash lamp annealing method using the gate electrode portion as a mask. Here, the term "self-aligned" means that since the gate electrode portion is shaded, the impurity region existing thereunder cannot be recrystallized.

【0024】例えば、イオン打ち込み法を使用する場合
には、イオンの2次散乱による不純物領域の広がりは、
イオンの加速エネルギー等によって計算でき、さらに、
ゲイト電極の後退は、酸化物層の厚さによって決定され
るので、これも設計事項として盛り込まれる。したがっ
て、本発明では、精密な設計によって、ゲイト電極と不
純物領域の位置関係を最適な状態にすることができる。
すなわち、酸化物層の厚さは10nm以下の精度で制御
でき、さらに、イオン打ち込みの際の2次散乱について
も同程度で制御できるため、この位置関係は10nm以
下の精度で作製することができる。
For example, when the ion implantation method is used, the spread of the impurity region due to the secondary scattering of ions is as follows.
It can be calculated by the ion acceleration energy, etc.
Since the retreat of the gate electrode is determined by the thickness of the oxide layer, this is also included as a design item. Therefore, in the present invention, the positional relationship between the gate electrode and the impurity region can be optimized by a precise design.
That is, the thickness of the oxide layer can be controlled with an accuracy of 10 nm or less, and the secondary scattering at the time of ion implantation can be controlled to the same degree. Therefore, this positional relationship can be manufactured with an accuracy of 10 nm or less. .

【0025】以上のように、本発明では精密なマスク合
わせが、新たに要求されるということはなく、本発明に
よって歩留りが低下することは少ない。それにもまし
て、本発明によって得られるトランジスタの特性の向上
は大きなものである。逆に、陽極酸化技術を用いること
によって、不良を著しく減少せしめることができた。特
に最高プロセス温度が1000℃以下、通常は500〜
850℃の、いわゆる低温プロセスによって作製するT
FTでは、ゲイト電極とソース/ドレイン間のリーク欠
陥(以下、ゲイトリークという)が著しく少なくなっ
た。一方、ゲイト酸化膜を熱酸化法によって形成する高
温プロセス(最高プロセス温度が1000℃以上)で
は、格段の改善は認められなかった。このことは以下の
ように理解される。
As described above, in the present invention, precise mask alignment is not newly required, and the present invention rarely lowers the yield. Furthermore, the improvement in the characteristics of the transistor obtained by the present invention is significant. Conversely, by using the anodic oxidation technique, defects could be significantly reduced. Especially the maximum process temperature is 1000 ° C or less, usually 500 ~
T at 850 ° C., a so-called low-temperature process
In the FT, leak defects between the gate electrode and the source / drain (hereinafter, referred to as gate leak) were significantly reduced. On the other hand, in a high-temperature process in which a gate oxide film is formed by a thermal oxidation method (the maximum process temperature is 1000 ° C. or higher), no remarkable improvement was observed. This is understood as follows.

【0026】すなわち、低温プロセスでは、ゲイト絶縁
膜に熱酸化膜を使用できないので、通常は各種CVD法
やスパッタリング法によって、ゲイト絶縁膜を形成す
る。しかしながら、このような手法(気相法)によって
堆積された絶縁膜は多くのピンホールを有していた。熱
酸化膜ではそのようなことはなかった。すなわち、熱酸
化は半導体表面を完全に酸化膜で覆うことができたから
である。
That is, since a thermal oxide film cannot be used as a gate insulating film in a low-temperature process, the gate insulating film is usually formed by various CVD methods or sputtering methods. However, the insulating film deposited by such a method (gas phase method) has many pinholes. This was not the case with the thermal oxide film. That is, the thermal oxidation could completely cover the semiconductor surface with the oxide film.

【0027】したがって、もし、気相法によって堆積し
た絶縁膜上にゲイト電極を形成したら、これらのピンホ
ールを介して、チャネル領域とゲイト電極が接すること
となり、リークが発生した。
Therefore, if a gate electrode is formed on an insulating film deposited by a vapor phase method, the channel region comes into contact with the gate electrode via these pinholes, and leakage occurs.

【0028】このような困難を避ける為には、ゲイト酸
化膜を厚くすることが考えられるが、その場合にはしき
い値電圧の上昇やS値の上昇という新たな問題を抱える
こととなった。
To avoid such difficulties, it is conceivable to increase the thickness of the gate oxide film. However, in that case, a new problem such as an increase in the threshold voltage or an increase in the S value is caused. .

【0029】しかし、陽極酸化法によって、このような
困難は自然に解決されている。そのプロセスを図15に
示す。すなわち、図15(A)に示すように、通常の低
温プロセスでは基板151上には半導体層152が形成
され、さらにこれを覆って、ゲイト絶縁膜となる絶縁物
層153が形成されているが、この絶縁膜は上記気相法
によって形成されるので、多くのピンホール154が存
在する。
However, such difficulty is naturally solved by the anodic oxidation method. FIG. 15 shows the process. That is, as shown in FIG. 15A, in a normal low-temperature process, a semiconductor layer 152 is formed on a substrate 151, and an insulating layer 153 serving as a gate insulating film is formed to cover the semiconductor layer 152. Since this insulating film is formed by the vapor phase method, there are many pinholes 154.

【0030】そして、このような不完全な絶縁膜上にゲ
イト電極155を形成するのであるが、本発明では、そ
の後、電解溶液中でこのゲイト電極に電圧を印加して陽
極酸化をおこなう。しかし、この過程では図らずも、ゲ
イト電極に直接、流れる電流以外に、図15(B)に示
すように、様々な経路を通って電流が流れる。その一部
は、絶縁膜153やピンホール154から半導体層15
2に侵入し、さらにゲイト電極155の下の絶縁膜やそ
のピンホールを通って、ゲイト電極155に到達するも
のと考えられる。特に、このように半導体層中を電流が
流れると、半導体層の中に存在する様々な欠陥がキュア
されることが知られている。(例えば、本発明人等の出
願である特公平3−19694)
Then, the gate electrode 155 is formed on such an imperfect insulating film. In the present invention, thereafter, a voltage is applied to the gate electrode in an electrolytic solution to perform anodic oxidation. However, in this process, a current flows through various paths as shown in FIG. 15B, in addition to the current flowing directly to the gate electrode, without care. A part of the semiconductor layer 15 is removed from the insulating film 153 and the pinhole 154.
2, and further reaches the gate electrode 155 through an insulating film below the gate electrode 155 and its pinhole. In particular, it is known that when a current flows through a semiconductor layer, various defects existing in the semiconductor layer are cured. (For example, Japanese Patent Publication No. 3-19694 filed by the present inventors)

【0031】また、ピンホールの部分のゲイト電極材料
(アルミニウム等)は、半導体層と接触していたが、こ
の過程で酸化されるものと考えられる。その酸素の由来
は明らかでないが、半導体層中に含まれている酸素原子
ではないかと推測される。確かに半導体層中の酸素の濃
度は成膜時に比べて少なく、明らかに陽極酸化によって
酸素原子が移動したことがわかった。このような理由か
ら、ゲイト電極がアルミニウムで形成されていた場合に
は、実際にはピンホールは酸化アルミニウムによってく
まなく埋められてしまい、消滅してしまった。また、ピ
ンホールほどではなくても、絶縁膜のうちで薄い部分に
は、電流が集中的に流れ、結果として、その部分に酸素
原子がより多く引き寄せられて絶縁膜の厚さをならすこ
とができた。すなわち、ゲイト電極の下部のゲイト絶縁
膜は酸化珪素と酸化アルミニウムによって構成されてい
ることとなる。
The gate electrode material (aluminum or the like) in the portion of the pinhole was in contact with the semiconductor layer, but is considered to be oxidized in this process. Although the origin of the oxygen is not clear, it is presumed that it is an oxygen atom contained in the semiconductor layer. Certainly, the concentration of oxygen in the semiconductor layer was lower than that at the time of film formation, and it was apparent that oxygen atoms were moved by anodic oxidation. For these reasons, when the gate electrode was made of aluminum, the pinholes were actually completely filled with aluminum oxide and disappeared. In addition, even though not as much as a pinhole, current flows intensively in a thin part of the insulating film, and as a result, more oxygen atoms are attracted to that part and the thickness of the insulating film may be leveled. did it. That is, the gate insulating film below the gate electrode is made of silicon oxide and aluminum oxide.

【0032】その様子は図15(C)に示される。すな
わち、ピンホールは陽極酸化物157によって埋められ
る。ここで、陽極酸化物は場所によって異なることに注
意すべきである。すなわち、ゲイト電極の下部では主と
して酸化アルミニウムであり、その他の部分では主とし
て酸化珪素である。
FIG. 15C shows this state. That is, the pinhole is filled with the anodic oxide 157. Here, it should be noted that the anodic oxide varies from place to place. That is, the lower part of the gate electrode is mainly aluminum oxide, and the other part is mainly silicon oxide.

【0033】このような陽極中によって形成された酸化
物と半導体の界面の特性は一般に良くないものである。
すなわち、このような陽極酸化物中には各種固定電荷が
存在し、また、陽極酸化物と絶縁膜との界面の局在準位
密度は非常に高い。したがって、図15(C)にも示す
ように、このような陽極酸化物の下部の半導体層には半
導体の導電型が制御できない領域158が存在する。
The characteristics of the interface between the oxide and the semiconductor formed in such an anode are generally poor.
That is, various fixed charges exist in such an anodic oxide, and the localized level density at the interface between the anodic oxide and the insulating film is extremely high. Therefore, as shown in FIG. 15C, a region 158 where the conductivity type of the semiconductor cannot be controlled exists in the semiconductor layer below such an anodic oxide.

【0034】しかしながら、本発明では、このような絶
縁膜中の陽極酸化物の存在する場所(すなわちピンホー
ルのあった場所)は、ソースからドレインまで連続して
存在しているわけではなく、したがって、TFT全体と
して見た場合には、何ら問題とはならないのである。
However, in the present invention, the place where the anodic oxide exists in the insulating film (that is, the place where the pinhole exists) does not necessarily exist continuously from the source to the drain. When viewed as a TFT as a whole, there is no problem.

【0035】この効果によって、ゲイト絶縁膜の厚さを
20〜50nmという薄いものし、尚かつ従来以上の歩
留りを得られた。従来の方法ではゲイトリークを防止す
る為には100nm以上が絶対に必要とされていたこと
を考えると、この効果は明らかであろう。
By this effect, the thickness of the gate insulating film can be made as thin as 20 to 50 nm, and a higher yield than before can be obtained. This effect will be apparent when considering that the conventional method absolutely requires 100 nm or more to prevent gate leak.

【0036】この効果は、さらにゲイトリークを積極的
に阻止し、また、ゲイト電極から可動イオン等の異元素
が半導体層に侵入しないように、ゲイト絶縁膜とゲイト
電極の間に、酸化アルミニウム(化学式AlOx (1<
x≦1.5、好ましくは1.2<x≦1.5)や窒化珪
素(化学式SiNx (1<x≦4/3、好ましくは1.
2<x≦4/3)等の膜でできたバリヤ層を設けた場合
にも、同様に観測された。このような酸化アルミニウム
や窒化珪素膜は通常、気相法によって形成されるので、
上記のごとき問題をはらんでいた。したがって、もし、
バリヤ層にピンホールが存在したら、ゲイトリークだけ
でなく、可動イオンもこのピンホールを通して侵入する
ことが危惧された。しかし、本発明によって、特にゲイ
ト電極をアルミニウム、チタン、タンタル等の材料によ
って形成し、これを陽極酸化することによって、ピンホ
ールをこれらの材料の酸化物によって埋めることがで
き、また、これらの材料の酸化物はすぐれたバリヤ特性
を示すので問題は生じなかった。
This effect further inhibits the gate leak positively, and prevents aluminum ions (chemical formula) between the gate insulating film and the gate electrode so that foreign elements such as mobile ions do not enter the semiconductor layer from the gate electrode. AlO x (1 <
x ≦ 1.5, preferably 1.2 <x ≦ 1.5) or silicon nitride (chemical formula SiN x (1 <x ≦ 4/3, preferably 1.
The same was observed when a barrier layer made of a film such as 2 <x ≦ 4/3) was provided. Since such an aluminum oxide or silicon nitride film is usually formed by a gas phase method,
I had the above problem. Therefore, if
If a pinhole is present in the barrier layer, it is feared that mobile ions as well as gate leaks may penetrate through the pinhole. However, according to the present invention, the pinhole can be filled with an oxide of these materials, particularly by forming the gate electrode from a material such as aluminum, titanium, and tantalum and anodizing the material, and Oxide showed excellent barrier properties and did not cause any problems.

【0037】このようなピンホールを減らすという効果
は、それが直ちに目に見えるものではなく、ゲイトリー
クによる不良の減少という形でしか観測できない。しか
も、単純に従来のプロセスと比較することは困難であ
る。というのは、本発明では、陽極酸化という手法によ
ってオフセット領域やLDD領域を形成しているので、
その効果による歩留りの向上がもたらされる分も考慮し
なければならないからである。以下に実施例を示すが、
その中では、このようなピンホールに対する効果をこと
さら強調していない。しかし、陽極酸化という手法を採
用することによって知らないうちに、ピンホール欠陥を
解決できるということは注目に値する。
Such an effect of reducing pinholes is not immediately visible and can be observed only in the form of a reduction in defects due to gate leak. Moreover, it is difficult to simply compare with a conventional process. Because, in the present invention, the offset region and the LDD region are formed by a technique called anodic oxidation,
This is because the effect of improving the yield due to the effect must be considered. Examples are shown below,
It does not emphasize such effects on pinholes. It is noteworthy, however, that the pinhole defect can be unknowingly solved by employing the technique of anodic oxidation.

【0038】[0038]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕 本実施例では、対角1インチを有する液
晶電気光学装置を用いた、ビデオカメラ用ビューファイ
ンダーを作製し、本発明を実施したので説明を加える。
Example 1 In this example, a viewfinder for a video camera using a liquid crystal electro-optical device having a diagonal of 1 inch was manufactured, and the present invention was implemented.

【0039】本実施例では画素数が387×128の構
成にして、本発明の構成を有した低温プロセスによる高
移動度TFT(薄膜トランジスタ)を用いた素子を形成
し、ビューファインダーを構成した。本実施例で使用す
る液晶表示装置の基板上のアクティブ素子の配置の様子
を図7に示し、図6に本実施例の回路図を示す。図7の
A−A’断面およびB−B’断面を示す作製プロセスを
図8に描く。A−A’断面はNTFTを示し、B−B’
断面はPTFTを示す。
In this embodiment, a viewfinder was formed by forming a device having a structure of the present invention using a high mobility TFT (thin film transistor) having a structure of 387 × 128 and a low-temperature process having the structure of the present invention. FIG. 7 shows an arrangement of active elements on a substrate of a liquid crystal display device used in this embodiment, and FIG. 6 shows a circuit diagram of this embodiment. FIG. 8 illustrates a manufacturing process showing the AA ′ cross section and the BB ′ cross section of FIG. AA 'section shows NTFT, and BB'
The cross section shows the PTFT.

【0040】図8(A)において、安価な、700℃以
下、例えば約600℃の熱処理に耐え得るガラス基板4
00上にマグネトロンRF(高周波) スパッタ法を用い
てブロッキング層401としての酸化珪素膜を1000
〜3000Åの厚さに作製する。プロセス条件は酸素1
00%雰囲気、成膜温度150℃、出力400〜800
W、圧力0.5Paとした。タ−ゲットに石英または単
結晶シリコンを用いた成膜速度は30〜100Å/分で
あった。
In FIG. 8A, an inexpensive glass substrate 4 that can withstand heat treatment at 700 ° C. or less, for example, about 600 ° C.
A silicon oxide film as a blocking layer 401 is formed on the metal oxide film 1000 by using a magnetron RF (high frequency) sputtering method.
It is made to a thickness of 3000 mm. Process condition is oxygen 1
00% atmosphere, deposition temperature 150 ° C, output 400-800
W, pressure 0.5 Pa. The film formation rate using quartz or single crystal silicon as a target was 30 to 100 ° / min.

【0041】この上にシリコン膜をLPCVD(減圧気
相)法、スパッタ法またはプラズマCVD法により形成
した。減圧気相法で形成する場合、結晶化温度よりも1
00〜200℃低い450〜550℃、例えば530℃
でジシラン(Si2H6) またはトリシラン(Si3H8) をCVD
装置に供給して成膜した。反応炉内圧力は30〜300
Paとした。成膜速度は50〜250Å/ 分であった。
PTFTとNTFTとのスレッシュホ−ルド電圧(Vt
h)に概略同一に制御するため、ホウ素をジボランを用
いて1×1015〜1×1018cm-3の濃度として成膜中に添加
してもよい。
A silicon film was formed thereon by an LPCVD (low pressure gas phase) method, a sputtering method, or a plasma CVD method. When formed by the reduced pressure gas phase method, the temperature is 1
450-550 ° C lower by 00-200 ° C, for example 530 ° C
CVD of disilane (Si 2 H 6 ) or trisilane (Si 3 H 8 )
The film was supplied to the apparatus to form a film. Reactor pressure is 30 ~ 300
Pa. The deposition rate was 50-250 ° / min.
Threshold voltage (Vt) between PTFT and NTFT
In order to control substantially the same as in h), boron may be added at a concentration of 1 × 10 15 to 1 × 10 18 cm −3 during film formation using diborane.

【0042】スパッタ法で行う場合、スパッタ前の背圧
を1×10-5Pa以下とし、単結晶シリコンをタ−ゲット
として、アルゴンに水素を20〜80%混入した雰囲気
で行った。例えばアルゴン20%、水素80%とした。
成膜温度は150℃、周波数は13.56MHz、スパ
ッタ出力は400〜800W、圧力は0.5Paであっ
た。
In the case of performing the sputtering method, the back pressure before the sputtering was set to 1 × 10 −5 Pa or less, single-crystal silicon was used as a target, and an atmosphere in which 20 to 80% of hydrogen was mixed with argon was used. For example, argon was 20% and hydrogen was 80%.
The film formation temperature was 150 ° C., the frequency was 13.56 MHz, the sputter output was 400 to 800 W, and the pressure was 0.5 Pa.

【0043】プラズマCVD法により珪素膜を作製する
場合、温度は例えば300℃とし、モノシラン(SiH4)ま
たはジシラン(Si2H6) を用いた。これらをPCVD装置
内に導入し、13.56MHzの高周波電力を加えて成
膜した。
When a silicon film is formed by the plasma CVD method, the temperature is, for example, 300 ° C., and monosilane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ) is used. These were introduced into a PCVD apparatus, and a high-frequency power of 13.56 MHz was applied to form a film.

【0044】これらの方法によって形成された被膜は、
酸素が5×1021cm-3以下であることが好ましい。この酸
素濃度が高いと、結晶化させにくく、熱アニ−ル温度を
高くまたは熱アニ−ル時間を長くしなければならない。
また少なすぎると、バックライトによりオフ状態のリ−
ク電流が増加してしまう。そのため4×1019〜4×1021
cm-3の範囲とした。水素は4×1020cm-3であり、珪素4
×1022cm-3として比較すると1原子%であった。
The coatings formed by these methods are:
It is preferable that oxygen is 5 × 10 21 cm −3 or less. If the oxygen concentration is high, it is difficult to crystallize, and the heat annealing temperature must be increased or the heat annealing time must be increased.
If the amount is too small, the lamp is turned off by the backlight.
Current increases. Therefore, 4 × 10 19 to 4 × 10 21
The range was cm −3 . Hydrogen is 4 × 10 20 cm -3 and silicon 4
It was 1 atomic% when compared with × 10 22 cm −3 .

【0045】上記方法によって、アモルファス状態の珪
素膜を500〜5000Å、例えば1500Åの厚さに
作製の後、450〜700℃の温度にて12〜70時間
非酸化物雰囲気にて中温の加熱処理、例えば水素雰囲気
下にて600℃の温度で保持した。珪素膜の下の基板表
面にアモルファス構造の酸化珪素膜が形成されているた
め、この熱処理で特定の核が存在せず、全体が均一に加
熱アニ−ルされる。即ち、成膜時はアモルファス構造を
有し、また水素は単に混入しているのみである。
After the amorphous silicon film is formed to a thickness of 500 to 5000 °, for example, 1500 ° by the above method, a heat treatment at a temperature of 450 to 700 ° C. for 12 to 70 hours in a non-oxide atmosphere at a medium temperature is performed. For example, it was kept at a temperature of 600 ° C. in a hydrogen atmosphere. Since a silicon oxide film having an amorphous structure is formed on the surface of the substrate under the silicon film, no specific nucleus is present in this heat treatment, and the whole is annealed uniformly. That is, it has an amorphous structure at the time of film formation, and hydrogen is simply mixed therein.

【0046】アニ−ルにより、珪素膜はアモルファス構
造から秩序性の高い状態に移り、一部は結晶状態を呈す
る。特にシリコンの成膜後の状態で比較的秩序性の高い
領域は特に結晶化をして結晶状態となろうとする。しか
しこれらの領域間に存在する珪素により互いの結合がな
されるため、珪素同志は互いにひっぱりあう。レ−ザラ
マン分光により測定すると単結晶の珪素のピ−ク522
cm-1より低周波側にシフトしたピ−クが観察される。そ
れの見掛け上の粒径は半値巾から計算すると、50〜5
00Åとマイクロクリスタルのようになっているが、実
際はこの結晶性の高い領域は多数あってクラスタ構造を
有し、各クラスタ間は互いに珪素同志で結合(アンカリ
ング) がされたセミアモルファス構造の被膜を形成させ
ることができた。
By the annealing, the silicon film shifts from an amorphous structure to a highly ordered state, and a part of the silicon film exhibits a crystalline state. In particular, a region having a relatively high order in a state after the formation of silicon is particularly likely to be crystallized to be in a crystalline state. However, since the silicon existing between these regions is bonded to each other, silicon mutually pulls each other. When measured by laser Raman spectroscopy, a single crystal silicon peak 522 is obtained.
A peak shifted to a lower frequency side than cm −1 is observed. Its apparent particle size is 50 to 5 when calculated from the half width.
Although it is a microcrystal with a size of 00Å, there are actually a large number of regions with high crystallinity and a cluster structure, and a semi-amorphous structure film in which each cluster is bonded to each other by silicon (anchoring). Could be formed.

【0047】結果として、被膜は実質的にグレインバウ
ンダリ(以下GBという)がないといってもよい状態を
呈する。キャリアは各クラスタ間をアンカリングされた
個所を通じ互いに容易に移動し得るため、いわゆるGBの
明確に存在する多結晶珪素よりも高いキャリア移動度と
なる。即ちホ−ル移動度(μh)=10〜200cm2
VSec、電子移動度(μe )=15〜300cm2 /V
Secが得られる。
As a result, the coating exhibits a state substantially free of grain boundaries (hereinafter referred to as GB). Carriers can easily move from one cluster to another through anchored locations, resulting in higher carrier mobility than so-called GB polycrystalline silicon. That is, hole mobility (μh) = 10 to 200 cm 2 /
VSec, electron mobility (μe) = 15 to 300 cm 2 / V
Sec is obtained.

【0048】他方、上記の如き中温でのアニ−ルではな
く、900〜1200℃の高温アニ−ルにより被膜を多
結晶化してもよい、しかしその場合は核からの固相成長
により被膜中の不純物の偏析がおきて、GBには酸素、
炭素、窒素等の不純物が多くなり、結晶中の移動度は大
きいが、GBでのバリア(障壁)を作ってそこでのキャ
リアの移動を阻害してしまう。結果として10cm2/Vsec
以上の移動度がなかなか得られないのが実情である。そ
のために酸素、炭素、窒素等の不純物濃度をセミアモル
ファスのものよりも数分の1から数十分の1にする必要
がある。その様にした場合、50〜100cm2 /Vse
cが得られた。
On the other hand, the coating may be polycrystallized by high-temperature annealing at 900 to 1200 ° C. instead of annealing at the above-mentioned medium temperature. However, in this case, the coating in the coating is formed by solid phase growth from nuclei. Impurity segregation occurs, GB has oxygen,
Impurities such as carbon and nitrogen increase, and the mobility in the crystal is high. However, a barrier is formed in GB to hinder the movement of carriers there. As a result, 10 cm 2 / Vsec
It is a fact that the above mobility is not easily obtained. For this purpose, the concentration of impurities such as oxygen, carbon, nitrogen, etc., needs to be reduced from several tenths to several tenths than semi-amorphous ones. In such a case, 50-100 cm 2 / Vse
c was obtained.

【0049】このようにして形成した珪素膜にフォトエ
ッチングを施し、NTFT用の半導体層402(チャネ
ル巾20μm)、PTFT用の半導体層404を作製し
た。
The silicon film formed as described above was subjected to photoetching to produce a semiconductor layer 402 for NTFT (channel width 20 μm) and a semiconductor layer 404 for PTFT.

【0050】この上にゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜4
03を500〜2000Å例えば1000Åの厚さに形
成した。これはブロッキング層としての酸化珪素膜の作
製と同一条件とした。これを成膜中に弗素を少量添加
し、ナトリウムイオンの固定化をさせてもよい。
On this, a silicon oxide film 4 serving as a gate insulating film is formed.
03 was formed to a thickness of 500 to 2000 {for example, 1000}. This was made under the same conditions as those for forming the silicon oxide film as the blocking layer. A small amount of fluorine may be added during film formation to fix sodium ions.

【0051】この後、この上側にタンタル膜を形成し
た。これをフォトマスクにてパタ−ニングして図8
(B)を得た。NTFT用のゲイト絶縁膜405、ゲイ
ト電極部406を形成し、両者のチャネル長方向の長さ
は10μmすなわちチャネル長を10μmとした。同様
に、PTFT用のゲイト絶縁膜407、ゲイト電極部4
08を形成し、両者のチャネル長方向の長さは7μmす
なわちチャネル長を7μmとした。また双方のゲイト電
極部406、408の厚さは共に0.8μmとした。図
8(C)において、PTFT用のソ−ス409、ドレイ
ン410に対し、ホウ素(B)を1〜5×1015cm-2
ド−ズ量でイオン注入法により添加した。次に図8
(D)の如く、フォトレジスト411をフォトマスクを
用いて形成した。NTFT用のソ−ス412、ドレイン
413としてリン(P)を1〜5×1015cm-2のドーズ
量でイオン注入法により添加した。
Thereafter, a tantalum film was formed on the upper side. This was patterned using a photomask, and FIG.
(B) was obtained. A gate insulating film 405 for NTFT and a gate electrode portion 406 were formed, and the length in the channel length direction was 10 μm, that is, the channel length was 10 μm. Similarly, a gate insulating film 407 for PTFT and a gate electrode portion 4
08 were formed, and the length in the channel length direction was 7 μm, that is, the channel length was 7 μm. The thickness of both the gate electrode portions 406 and 408 was set to 0.8 μm. In FIG. 8C, boron (B) was added to the PTFT source 409 and the drain 410 at a dose of 1 to 5 × 10 15 cm −2 by ion implantation. Next, FIG.
As shown in (D), a photoresist 411 was formed using a photomask. Phosphorus (P) was added by ion implantation at a dose of 1 to 5 × 10 15 cm −2 as a source 412 and a drain 413 for the NTFT.

【0052】その後、ゲイト電極部に陽極酸化を施し
た。L−酒石酸をエチレングリコールに5%の濃度で希
釈し、アンモニアを用いてpHを7.0±0.2に調整
した。その溶液中に基板を浸し、定電流源の+側を接続
し、−側には白金の電極を接続して20mAの定電流状
態で電圧を印加し、150Vに到達するまで酸化を継続
した。さらに、150Vで定電圧状態で加え0.1mA
以下になるまで酸化を継続した。このようにして、ゲイ
ト電極部406、408の表面に酸化タンタル層414
を形成し、NTFT用のゲイト電極415、PTFT用
のゲイト電極416を得た。酸化タンタル層414は
0.3μmの厚さに形成した。
Thereafter, the gate electrode was anodized. L-tartaric acid was diluted in ethylene glycol at a concentration of 5%, and the pH was adjusted to 7.0 ± 0.2 with ammonia. The substrate was immersed in the solution, the positive side of the constant current source was connected, the platinum electrode was connected to the negative side, a voltage was applied at a constant current of 20 mA, and the oxidation was continued until the voltage reached 150V. Further, 0.1 mA is applied at a constant voltage at 150 V.
The oxidation was continued until: Thus, the tantalum oxide layer 414 is formed on the surfaces of the gate electrode portions 406 and 408.
Was formed to obtain a gate electrode 415 for NTFT and a gate electrode 416 for PTFT. The tantalum oxide layer 414 was formed to a thickness of 0.3 μm.

【0053】次に、600℃にて10〜50時間再び加
熱アニ−ルを行った。NTFTのソ−ス412、ドレイ
ン413、PTFTのソ−ス409、ドレイン410を
不純物を活性化してN+ 、P+ として作製した。またゲ
イト絶縁膜405、407下にはチャネル形成領域41
7、418がセミアモルファス半導体として形成されて
いる。
Next, annealing was performed again at 600 ° C. for 10 to 50 hours. The source 412 and the drain 413 of the NTFT and the source 409 and the drain 410 of the PTFT were formed as N + and P + by activating impurities. The channel formation region 41 is formed under the gate insulating films 405 and 407.
7, 418 are formed as semi-amorphous semiconductors.

【0054】本作製方法においては、不純物のイオン注
入とゲイト電極周囲の陽極酸化の順序を入れ換えても良
い。この様に、ゲイト電極の周囲に酸化金属からなる絶
縁層を形成したことで、ゲイト電極の実質長さは、チャ
ネル長さよりも絶縁膜の厚さの2倍分、この場合は0.
6μmだけ短くなることになり、電界のかからないオフ
セット領域を設けることで、逆バイアス時のリーク電流
を減少させることが出来た。
In this manufacturing method, the order of ion implantation of impurities and anodic oxidation around the gate electrode may be changed. Since the insulating layer made of metal oxide is formed around the gate electrode in this way, the substantial length of the gate electrode is twice the thickness of the insulating film than the channel length.
The length was shortened by 6 μm, and by providing an offset region where an electric field was not applied, it was possible to reduce the leak current at the time of reverse bias.

【0055】本実施例では熱アニ−ルは図8(A)、
(E)で2回行った。しかし図8(A)のアニ−ルは求
める特性により省略し、双方を図8(E)のアニ−ルに
より兼ね製造時間の短縮を図ってもよい。図8(E)に
おいて、層間絶縁物419を前記したスパッタ法により
酸化珪素膜の形成として行った。この酸化珪素膜の形成
はLPCVD法、光CVD法、常圧CVD法を用いても
よい。層間絶縁物は0.2〜0.6μmたとえば0.3
μmの厚さに形成し、その後、フォトマスクを用いて電
極用の窓420を形成した。さらに、図8(F)に示す
如くこれら全体にアルミニウムをスパッタ法により形成
し、リード421、423、およびコンタクト422を
フォトマスクを用いて作製した後、表面を平坦化用有機
樹脂424例えば透光性ポリイミド樹脂を塗布形成し、
再度の電極穴あけをフォトマスクにて行った。
In this embodiment, the thermal annealing is performed as shown in FIG.
(E) was performed twice. However, the annealing in FIG. 8A may be omitted depending on the desired characteristics, and both may be replaced by the annealing in FIG. 8E to shorten the manufacturing time. In FIG. 8E, the interlayer insulator 419 is formed as a silicon oxide film by the above-described sputtering method. This silicon oxide film may be formed by an LPCVD method, a photo CVD method, or a normal pressure CVD method. The interlayer insulator is 0.2 to 0.6 μm, for example, 0.3
Then, a window 420 for an electrode was formed using a photomask. Further, as shown in FIG. 8F, aluminum is formed on the entire surface by sputtering, and the leads 421 and 423 and the contacts 422 are formed using a photomask. Coating and forming a functional polyimide resin,
The electrode drilling was performed again using a photomask.

【0056】2つのTFTを相補型構成とし、かつその
出力端を液晶装置の一方の画素の電極を透明電極として
それに連結するため、スパッタ法によりITO(インジ
ュ−ムスズ酸化膜)を形成した。それをフォトマスクに
よりエッチングし、電極425を構成させた。このIT
Oは室温〜150℃で成膜し、200〜400℃の酸素
または大気中のアニ−ルにより成就した。かくの如くに
してNTFT426とPTFT427と透明導電膜の電
極425とを同一ガラス基板401上に作製した。得ら
れたTFTの電気的な特性はPTFTで移動度は20
(cm2/Vs)、Vthは−5.9(V)で、NTFTで移動
度は40(cm2/Vs)、Vthは5.0(V)であった。
An ITO (indium tin oxide film) was formed by a sputtering method so that the two TFTs had a complementary structure and their output terminals were connected to an electrode of one pixel of the liquid crystal device as a transparent electrode. It was etched using a photomask to form an electrode 425. This IT
O was deposited at room temperature to 150 ° C., and was achieved by oxygen at 200 to 400 ° C. or annealing in air. Thus, the NTFT 426, PTFT 427, and transparent conductive electrode 425 were formed on the same glass substrate 401. The electrical characteristics of the obtained TFT are PTFT and the mobility is 20.
(Cm 2 / Vs), Vth was −5.9 (V), and the mobility of NTFT was 40 (cm 2 / Vs) and Vth was 5.0 (V).

【0057】上記の様な方法に従って液晶装置用の一方
の基板を作製した。この液晶表示装置の電極等の配置は
図7に示している。NTFT426およびPTFT42
7を第1の信号線428と第2の信号線429との交差
部に設けた。このようなC/TFTを用いたマトリクス
構成を有せしめた。NTFT426は、ドレイン413
の入力端のリード421を介し第2の信号線429に連
結され、ゲート406は多層配線形成がなされた信号線
428に連結されている。ソ−ス412の出力端はコン
タクト422を介して画素の電極425に連結してい
る。
One substrate for a liquid crystal device was manufactured according to the method described above. The arrangement of the electrodes and the like of this liquid crystal display device is shown in FIG. NTFT 426 and PTFT 42
7 is provided at the intersection of the first signal line 428 and the second signal line 429. A matrix configuration using such a C / TFT is provided. The NTFT 426 has a drain 413
The gate 406 is connected to a signal line 428 on which a multi-layer wiring is formed. The output terminal of the source 412 is connected to the electrode 425 of the pixel via the contact 422.

【0058】他方、PTFT427はドレイン410の
入力端がリード423を介して第2の信号線429に連
結され、ゲート408は信号線428に、ソ−ス409
の出力端はコンタクト422を介してNTFTと同様に
画素電極425に連結している。かかる構造を左右、上
下に繰り返すことにより、本実施例は構成されている。
On the other hand, the PTFT 427 has the input terminal of the drain 410 connected to the second signal line 429 via the lead 423, the gate 408 connected to the signal line 428, and the source 409.
Is connected to the pixel electrode 425 through the contact 422 in the same manner as the NTFT. The present embodiment is configured by repeating such a structure left, right, up and down.

【0059】次に第二の基板として、青板ガラス上にス
パッタ法を用いて、酸化珪素膜を2000Å積層した基
板上に、やはり スパッタ法によりITO(インジュ−
ム・スズ酸化膜)を形成した。このITOは室温〜15
0℃で成膜し、200〜400℃の酸素または大気中の
アニ−ルにより成就した。また、この基板上にカラーフ
ィルターを形成して、第二の基板とした。
Next, as a second substrate, ITO (injection) was formed on a substrate having a silicon oxide film laminated thereon by 2,000 .ANG.
Tin oxide film). This ITO is between room temperature and 15
Films were formed at 0 ° C. and achieved with oxygen at 200-400 ° C. or in air. In addition, a color filter was formed on this substrate to form a second substrate.

【0060】その後、前記第一の基板と第二の基板によ
って、紫外線硬化型アクリル樹脂とネマチック液晶組成
物の6対4の混合物を挟持し、周囲をエポキシ性接着剤
にて固定した。基板上のリードはそのピッチが46μm
と微細なため、COG法を用いて接続をおこなった。本
実施例ではICチップ上に設けた金バンプをエポキシ系
の銀パラジウム樹脂で接続し、ICチップと基板間を固
着と封止を目的としたエポキシ変成アクリル樹脂にて埋
めて固定する方法を用いた。その後、外側に偏光板を貼
り、透過型の液晶表示装置を得た。
Thereafter, a 6: 4 mixture of an ultraviolet curable acrylic resin and a nematic liquid crystal composition was sandwiched between the first substrate and the second substrate, and the periphery was fixed with an epoxy adhesive. The pitch of the leads on the substrate is 46 μm
Therefore, the connection was performed using the COG method. In this embodiment, a method is used in which gold bumps provided on an IC chip are connected with an epoxy-based silver-palladium resin, and the IC chip and the substrate are filled and fixed with an epoxy-modified acrylic resin for fixing and sealing. Was. Thereafter, a polarizing plate was attached on the outside to obtain a transmission type liquid crystal display device.

【0061】〔実施例2〕 図10には本実施例の断面
図を示す。まず、基板501としてコーニング7059
ガラスを使用した。そして、下地の酸化珪素皮膜502
を厚さ100nmだけ、スパッタ法によって形成した。
さらに、アモルファスシリコン被膜503をプラズマC
VD法によって50nmだけ形成した。その上にアモル
ファスシリコン膜の保護の目的で酸化珪素膜504をや
はりスパッタ法によって、20nmだけ形成した。これ
を600℃で72時間、窒素雰囲気中でアニールし、再
結晶化させた。さらに、これをフォトリソグラフィー法
と反応性イオンエッチング(RIE)法によってパター
ニングして、図10(A)に示すように島状の半導体領
域を形成した。島状半導体領域形成後、保護用酸化珪素
膜504を除去した。その除去には、バッファー弗酸
(弗化水素と弗化アンモニウムが混合された溶液)を使
用して、ウェットエッチングをおこなった。バッファー
弗酸としては、例えば半導体製造用高純度弗化水素酸
(50wt%)と同弗化アンモニウム溶液(40wt
%)とを1:10の比率で混合した溶液とした。なお、
このバッファー弗酸の酸化珪素に対するエッチングレイ
トは、70nm/分、同じく酸化アルミニウムでは60
nm/分、アルミニウムでは15nm/分であった。
[Embodiment 2] FIG. 10 is a sectional view of this embodiment. First, as a substrate 501, Corning 7059
Glass was used. Then, the underlying silicon oxide film 502
Was formed with a thickness of 100 nm by a sputtering method.
Further, the amorphous silicon film 503 is plasma-C
Only 50 nm was formed by the VD method. On top of that, a silicon oxide film 504 was formed to a thickness of 20 nm also by the sputtering method for the purpose of protecting the amorphous silicon film. This was annealed at 600 ° C. for 72 hours in a nitrogen atmosphere and recrystallized. Further, this was patterned by a photolithography method and a reactive ion etching (RIE) method to form an island-shaped semiconductor region as shown in FIG. After forming the island-shaped semiconductor region, the protective silicon oxide film 504 was removed. For the removal, wet etching was performed using buffered hydrofluoric acid (a solution in which hydrogen fluoride and ammonium fluoride were mixed). Examples of the buffer hydrofluoric acid include high-purity hydrofluoric acid (50 wt%) for semiconductor production and an ammonium fluoride solution (40 wt%).
%) In a ratio of 1:10. In addition,
The etching rate of this buffer hydrofluoric acid with respect to silicon oxide is 70 nm / min.
nm / min, and 15 nm / min for aluminum.

【0062】さらに、酸化珪素をターゲットとする酸素
雰囲気中でのスパッタ法によって、ゲイト酸化膜505
を厚さ115nmだけ堆積した。この状態でプラズマド
ープ法によってゲイト酸化膜505中にリンイオンをド
ープした。これは、ゲイト酸化膜中に存在するナトリウ
ム等の可動イオンをゲッタリングするためで、ナトリウ
ムの濃度が素子の動作に障害とならない程度に低い場合
にはおこなわなくてもよい。本実施例では、プラズマ加
速電圧は10keVで、ドーズ量は2×1014cm-2
あった。ついで、600℃で24時間アニールをおこな
って、プラズマドープの衝撃によって生じた、酸化膜、
シリコン膜のダメージを回復させた。
Further, a gate oxide film 505 is formed by a sputtering method in an oxygen atmosphere targeting silicon oxide.
Was deposited to a thickness of 115 nm. In this state, phosphorus ions were doped into the gate oxide film 505 by a plasma doping method. This is to getter mobile ions such as sodium existing in the gate oxide film and need not be performed when the concentration of sodium is low enough not to hinder the operation of the device. In this example, the plasma acceleration voltage was 10 keV and the dose was 2 × 10 14 cm −2 . Then, annealing was performed at 600 ° C. for 24 hours, and an oxide film generated by the impact of plasma doping,
The damage of the silicon film was recovered.

【0063】次に、スパッタリング法によってアルミニ
ウム被膜を形成して、これを混酸(5%の硝酸を添加し
た燐酸溶液)によってパターニングし、ゲイト電極・配
線506を形成した。エッチングレートは、エッチング
の温度を40℃としてときは225nm/分であった。
このようにして、TFTの外形を整えた。このときのチ
ャネルの大きさは、長さを8μm、幅を20μmとし
た。
Next, an aluminum film was formed by a sputtering method, and this was patterned with a mixed acid (a phosphoric acid solution to which 5% nitric acid was added) to form a gate electrode / wiring 506. The etching rate was 225 nm / min when the etching temperature was 40 ° C.
Thus, the outer shape of the TFT was adjusted. At this time, the channel had a length of 8 μm and a width of 20 μm.

【0064】次に、イオン注入法によって、半導体領域
にN型の不純物領域(ソース、ドレイン)507を形成
した。ドーパントとしてはリンイオンを使用し、イオン
エネルギーは80keV、ドーズ量は5×1015cm-2
とした。ドーピングは図に示すように、酸化膜を透過し
て不純物を打ち込むスルーインプラによっておこなっ
た。このようなスルーインプラを使用するメリットは、
後のレーザーアニールによる再結晶化の過程で、不純物
領域の表面の滑らかさが保たれるということである。ス
ルーインプラでない場合には、再結晶の際に、不純物領
域の表面に多数の結晶核が生じ、表面に凹凸が生じる。
このようにして、図10(B)に示されるような構造が
得られた。なお、当然のことながら、このようなイオン
注入によって不純物の注入された部分の結晶性は著しく
劣化し、実質的に非結晶状態(アモルファス状態、ある
いはそれに近い多結晶状態)になっている。
Next, an N-type impurity region (source, drain) 507 was formed in the semiconductor region by ion implantation. Phosphorus ions are used as the dopant, the ion energy is 80 keV, and the dose is 5 × 10 15 cm −2.
And As shown in the figure, the doping was performed by a through-implant in which an impurity was implanted through the oxide film. The advantages of using such a through implant are:
This means that the surface of the impurity region is kept smooth during recrystallization by laser annealing. If the substrate is not through-implanted, a large number of crystal nuclei are generated on the surface of the impurity region during recrystallization, and irregularities are generated on the surface.
Thus, a structure as shown in FIG. 10B was obtained. Naturally, the crystallinity of the portion into which the impurities are implanted is remarkably degraded by such ion implantation, and is substantially in an amorphous state (amorphous state or a polycrystalline state close thereto).

【0065】さらに、配線506に電気を通じ、陽極酸
化法によって、ゲイト電極・配線の周囲(上面および側
面)に酸化アルミニウムの被膜508を形成した。陽極
酸化は、3%の酒石酸のエチレングリコール溶液を5%
アンモニアで中和して、pHを7.0±0.2とした溶
液を使用しておこなった。まず、溶液中に陰極として白
金を浸し、さらにTFTを基板ごと浸して、配線506
を電源の陽極に接続した。温度は25±2℃に保った。
Further, electricity was passed through the wiring 506, and an aluminum oxide film 508 was formed around the gate electrode and the wiring (upper surface and side surfaces) by anodic oxidation. Anodization is performed by adding 3% tartaric acid solution in ethylene glycol to 5%.
This was performed using a solution that was neutralized with ammonia to a pH of 7.0 ± 0.2. First, platinum is immersed in a solution as a cathode, and further, the TFT is immersed in the substrate together with the wiring 506.
Was connected to the anode of the power supply. The temperature was kept at 25 ± 2 ° C.

【0066】この状態で、最初、0.5mA/cm2
電流を流し、電圧が200Vに達したら、電圧を一定に
保ったまま通電し、電流が0.005mA/cm2 にな
ったところで電流を止め、陽極酸化を終了させた。この
ようにして得られた陽極酸化膜の厚さは約250nmで
あった。その様子を図10(C)に示す。
In this state, a current of 0.5 mA / cm 2 was first passed, and when the voltage reached 200 V, current was supplied while the voltage was kept constant. When the current reached 0.005 mA / cm 2 , Was stopped, and the anodic oxidation was terminated. The thickness of the anodic oxide film thus obtained was about 250 nm. This is shown in FIG.

【0067】その後、レーザーアニールをおこなった。
レーザーはKrFエキシマーレーザーを用い、例えば3
50mJ/cm2 のパワー密度のレーザーパルスを10
ショット照射した。少なくとも1回のレーザー照射によ
って、非結晶状態のシリコンの結晶性をTFTの動作に
耐えられるまで回復させることができることは確かめら
れているが、レーザーのパワーのふらつきによる不良の
発生確率を十分に低下させるためには、十分な回数のレ
ーザー照射が望ましい。しかしながら、あまりにも多数
のレーザー照射は生産性を低下させることとなるので、
本実施例で用いた10回程度が最も望ましいことが明ら
かになった。
Thereafter, laser annealing was performed.
As a laser, a KrF excimer laser is used.
A laser pulse with a power density of 50 mJ / cm 2
Shot irradiation was performed. It has been confirmed that the crystallinity of amorphous silicon can be restored to withstand TFT operation by at least one laser irradiation, but the probability of occurrence of defects due to fluctuations in laser power has been sufficiently reduced. For this purpose, a sufficient number of laser irradiations is desirable. However, too many laser irradiations will reduce productivity,
It became clear that about ten times used in this example is most desirable.

【0068】レーザーアニールは、量産性を高めるため
に大気圧下でおこなった。すでに、不純物領域の上には
酸化珪素膜が形成されているので、特に問題となること
はなかった。もし、不純物領域が露出された状態でレー
ザーアニールをおこなっても、結晶化と同時に、大気か
ら不純物領域内に酸素が侵入し、結晶性が良くないた
め、十分な特性を有するTFTが得られなかった。その
ため、不純物領域が露出したものは、真空中でレーザー
アニールをおこなう必要があった。
The laser annealing was performed under atmospheric pressure in order to enhance mass productivity. Since a silicon oxide film has already been formed on the impurity region, there has been no particular problem. If laser annealing is performed in a state where the impurity region is exposed, oxygen enters the impurity region from the air at the same time as crystallization, and the crystallinity is not good, so that a TFT having sufficient characteristics cannot be obtained. Was. For this reason, it is necessary to perform laser annealing in a vacuum on the substrate where the impurity region is exposed.

【0069】また、本実施例では、図10(D)に示さ
れるように、レーザー光を斜めから入射させた。例え
ば、本実施例では、基板の垂線に対して10°の角度で
レーザー光を照射した。角度は作製する素子の設計仕様
に合わせて決定される。このようにすることによって、
レーザーによって、不純物領域のうち結晶化される領域
を非対称とすることができる。すなわち、図中の領域5
09、510は十分に結晶化された不純物領域である。
領域511は不純物領域ではないが、レーザー光によっ
て結晶化された領域である。領域512は不純物領域で
あるが結晶化がなされていない領域である。例えば、ホ
ットエレクトロンの発生しやすいドレイン側には、図1
0(D)の右側の不純物領域を使用すればよい。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 10D, the laser light was made to enter obliquely. For example, in the present embodiment, the laser light was irradiated at an angle of 10 ° with respect to the normal to the substrate. The angle is determined according to the design specifications of the element to be manufactured. By doing this,
The region to be crystallized among the impurity regions can be made asymmetric by the laser. That is, region 5 in the figure
09 and 510 are impurity regions that have been sufficiently crystallized.
The region 511 is not an impurity region but is a region crystallized by a laser beam. The region 512 is an impurity region but is not crystallized. For example, on the drain side where hot electrons are likely to be generated, FIG.
The impurity region on the right side of 0 (D) may be used.

【0070】このようにして、素子の形状を整えた。そ
の後は、通常のように、酸化珪素のスパッタ成膜によっ
て層間絶縁物を形成し、公知のフォトリソグラフィー技
術によって電極用孔を形成して、半導体領域あるいはゲ
イト電極・配線の表面を露出させ、最後に、金属被膜を
選択的に形成して、素子を完成させた。
Thus, the shape of the element was adjusted. Thereafter, as usual, an interlayer insulator is formed by sputter deposition of silicon oxide, an electrode hole is formed by a known photolithography technique, and the surface of the semiconductor region or the gate electrode / wiring is exposed. Then, a metal film was selectively formed to complete the device.

【0071】〔実施例3〕 本発明によって得られるT
FTにおいては、非結晶半導体領域やオフセット領域の
幅によって、オフ電流だけでなく、ソース/ドレイン間
の耐圧や動作速度が変化する。したがって、例えば、陽
極酸化膜の厚さやイオン注入エネルギー等のパラメータ
を最適化することによって、目的に応じたTFTを作製
することが出来る。しかしながら、これらのパラメータ
は一般に1枚の基板上に形成された個々のTFTに対し
て、調節できるものではない。例えば、実際の回路にお
いては1枚の基板上に、低速動作でもよいが高耐圧のT
FTと、低耐圧でもよいが高速動作が要求されるTFT
とが、同時に形成されることが望まれる場合がある。一
般に、本発明においては、オフセット領域の幅あるいは
非結晶不純物半導体領域の幅が大きいほど、オフ電流が
小さく、耐圧性も向上するが、動作速度が低下するとい
う欠点もあった。
Example 3 T obtained by the present invention
In the FT, not only the off-state current but also the withstand voltage between the source and the drain and the operation speed change depending on the width of the amorphous semiconductor region or the offset region. Therefore, for example, by optimizing parameters such as the thickness of the anodic oxide film and the ion implantation energy, it is possible to manufacture a TFT suitable for the purpose. However, these parameters are generally not adjustable for individual TFTs formed on a single substrate. For example, in an actual circuit, low-speed operation may be performed on one substrate,
FT and TFT requiring low breakdown voltage but requiring high-speed operation
May be desired to be formed simultaneously. In general, in the present invention, as the width of the offset region or the width of the amorphous impurity semiconductor region is larger, the off-state current is smaller and the breakdown voltage is improved, but there is a disadvantage that the operation speed is reduced.

【0072】本実施例はこのような問題を解決する1例
を示す。図11(上面図)および図12(断面図)には
本実施例を示す。本実施例では、特願平3−29633
1に記述されるような、PチャネルTFTとNチャネル
TFTを1つの画素(液晶画素等)を駆動するために使
用する画像表示方法において使用される回路の作製に関
するものである。ここで、NチャネルTFTは高速性が
要求され、耐圧はさほど問題とされない。一方、Pチャ
ネルTFTは、動作速度はさほど問題とされないが、オ
フ電流が低いことが必要とされ、場合によっては耐圧性
がよいことも必要とされる。したがって、NチャネルT
FTは陽極酸化膜が薄く(20〜100nm)、Pチャ
ネルTFTは陽極酸化膜が厚い(250〜400nm)
ことが望まれる。以下にその作製工程について説明す
る。
This embodiment shows an example for solving such a problem. This embodiment is shown in FIG. 11 (top view) and FIG. 12 (cross-sectional view). In this embodiment, Japanese Patent Application No. 3-29633
The present invention relates to the fabrication of a circuit used in an image display method in which a P-channel TFT and an N-channel TFT are used to drive one pixel (such as a liquid crystal pixel) as described in No. 1. Here, the N-channel TFT is required to have a high speed, and the withstand voltage does not matter much. On the other hand, the operation speed of the P-channel TFT does not matter so much, but the P-channel TFT needs to have a low off-current and, in some cases, a good withstand voltage. Therefore, N channel T
FT has a thin anodic oxide film (20 to 100 nm), and P-channel TFT has a thick anodic oxide film (250 to 400 nm).
It is desired. Hereinafter, the manufacturing process will be described.

【0073】実施例2の場合と同様にコーニング705
9を基板601として、N型不純物領域602、P型不
純物領域603、ゲイト絶縁膜604ゲイト電極・配線
606と607を形成した。ゲイト電極・配線はいずれ
も配線650に接続されている。(図11(A)、図1
2(A))
As in the case of Embodiment 2, Corning 705
9 was used as a substrate 601, an N-type impurity region 602, a P-type impurity region 603, a gate insulating film 604, and gate electrodes / wirings 606 and 607 were formed. Both the gate electrode and the wiring are connected to the wiring 650. (FIG. 11A, FIG. 1
2 (A))

【0074】さらに、ゲイト電極・配線606、607
に電気を通じ、陽極酸化法によって、ゲイト電極・配線
606、607の周囲(上面および側面)に酸化アルミ
ニウムの被膜613、614を形成した。陽極酸化は実
施例2と同じ条件でおこなった。ただし、最大電圧は5
0Vととした。したがって、この工程で作製された陽極
酸化膜の厚さは約60nmである。(図12(B))
Further, gate electrodes and wirings 606 and 607
Then, aluminum oxide films 613 and 614 were formed around the gate electrodes / wirings 606 and 607 (upper and side surfaces) by anodizing. Anodization was performed under the same conditions as in Example 2. However, the maximum voltage is 5
It was set to 0V. Therefore, the thickness of the anodic oxide film manufactured in this step is about 60 nm. (FIG. 12 (B))

【0075】次に図11(B)において、651で示さ
れるように、ゲイト電極・配線606をレーザーエッチ
ングによって配線650から切り離した。そして、この
状態で再び、陽極酸化を始めた。条件は先と同じである
が、このときには最大電圧は250Vまで上げた。その
結果、配線606には電流が流れないので、何の変化も
生じなかったが、配線607には電流が流れるため、ゲ
イト配線607の周囲に厚さ約300nmの酸化アルミ
ニウム皮膜が形成された。(図12(c))
Next, as shown by 651 in FIG. 11B, the gate electrode / wiring 606 was separated from the wiring 650 by laser etching. Then, in this state, anodic oxidation was started again. The conditions were the same as before, but at this time the maximum voltage was increased to 250V. As a result, no current flowed through the wiring 606, so that no change occurred. However, since the current flowed through the wiring 607, an aluminum oxide film having a thickness of about 300 nm was formed around the gate wiring 607. (FIG. 12 (c))

【0076】その後、レーザーアニールをおこなった。
その条件は実施例2と同じとした。この場合には、Nチ
ャネルTFT(図12左側)は、非結晶領域およびオフ
セット領域の幅a1 は無視できるほど狭いのであるが、
陽極酸化膜によってアルミニウムの配線の表面を覆って
おかなければ、レーザー光の照射によって著しいダメー
ジがあったので、例え、薄くとも陽極酸化膜を形成する
必要があった。一方、PチャネルTFT(図12右側)
は陽極酸化膜の厚さが300nmであり、非結晶領域も
150〜200nm存在した。また、オフセット領域の
幅a2 も100〜150nmであったと推定される。
(図12(D))
Thereafter, laser annealing was performed.
The conditions were the same as in Example 2. In this case, in the N-channel TFT (left side in FIG. 12), the width a 1 of the amorphous region and the offset region is so small that it can be ignored.
If the surface of the aluminum wiring was not covered with the anodic oxide film, the laser light irradiation would cause significant damage. Therefore, even if it was thin, it was necessary to form the anodic oxide film. On the other hand, a P-channel TFT (right side in FIG. 12)
Has a thickness of the anodic oxide film of 300 nm and an amorphous region of 150 to 200 nm. Further, it is estimated that the width a 2 of the offset region was 100 to 150 nm.
(FIG. 12 (D))

【0077】実施例2の場合と同様に、大気中でのレー
ザー照射によって、アルミニウム配線の必要な箇所をエ
ッチングし、PチャネルTFTのゲイト電極を配線60
7から分離し、また、配線650を切断した。さらに、
層間絶縁膜を形成し、コンタクトホールを形成し、配線
624や611を形成した。このようにして、回路が形
成された。
As in the case of the second embodiment, a necessary portion of the aluminum wiring is etched by laser irradiation in the air, and the gate electrode of the P-channel TFT is connected to the wiring 60.
7 and the wiring 650 was cut. further,
An interlayer insulating film was formed, a contact hole was formed, and wirings 624 and 611 were formed. Thus, a circuit was formed.

【0078】このようにして作製された回路において
は、NチャネルTFTは、オフセット領域や非結晶領域
の幅が小さく、オフ電流は若干多いが、高速性に優れて
いた。一方、PチャネルTFTは、高速動作は困難であ
ったが、オフ電流が少なく、画素キャパシターに蓄積さ
れた電荷を保持する能力に優れていた。
In the circuit fabricated in this manner, the N-channel TFT had a small width of the offset region and the non-crystalline region and a slightly large off-state current, but was excellent in high-speed operation. On the other hand, the P-channel TFT has difficulty in high-speed operation, but has a small off-current and has an excellent ability to hold the electric charge accumulated in the pixel capacitor.

【0079】このように1枚の基板上に機能が異なるT
FTを集積しなければならない場合は他にもある。例え
ば、液晶表示ドライバーにおいては、シフトレジスター
等の論理回路には高速TFTが、出力回路には高耐圧T
FTが要求される。このような相反する目的に応じたT
FTを作製する場合には本実施例で示した方法は有効で
ある。
As described above, T with different functions is provided on one substrate.
There are other cases where the FT must be integrated. For example, in a liquid crystal display driver, a high-speed TFT is used for a logic circuit such as a shift register, and a high-voltage TFT is used for an output circuit.
FT is required. T corresponding to such conflicting objectives
The method described in this embodiment is effective for manufacturing an FT.

【0080】〔実施例4〕 本発明中の実施例1で使用
した作製方法を用いて、図13に示されるようなNチャ
ネルTFTからなるアクティブマトリクス回路を作製し
た。すなわち、このアクティブマトリクスはゲイト線7
01とデータ線702のマトリクスであり、これらはい
ずれも低抵抗なアルミニウムからなるが、本発明におけ
る陽極酸化工程を経ているので、厚さ200〜400n
mの酸化アルミニウムによって被覆されている。これら
の線幅は2μmとした。また、その厚さは0.5μmと
した。また、ゲイト線には各画素のTFTのゲイト電極
703が設けられている。これも同様に酸化アルミニウ
ムによって被覆されている。ゲイト電極の下には半導体
層704が形成されており、実施例1のNチャネルTF
Tと同様に、リンのドープされたN型多結晶不純物領域
があり、また、本発明の特徴であるオフセット領域に関
しては、その幅は200〜400nm程度となるように
設計されている。この半導体層のソースはデータ線70
2にコンタクトし、一方、ドレインはアルミニウム電極
705を介して、表示画素電極(ITOからなる)70
6に接続されている。
Example 4 Using the manufacturing method used in Example 1 of the present invention, an active matrix circuit composed of N-channel TFTs as shown in FIG. 13 was manufactured. In other words, this active matrix has a gate line 7
01 and a matrix of data lines 702, each of which is made of low-resistance aluminum.
m of aluminum oxide. These line widths were 2 μm. The thickness was 0.5 μm. Further, the gate line is provided with a gate electrode 703 of the TFT of each pixel. This is likewise coated with aluminum oxide. A semiconductor layer 704 is formed under the gate electrode, and the N-channel TF of the first embodiment is formed.
Like T, there is an N-type polycrystalline impurity region doped with phosphorus, and the offset region, which is a feature of the present invention, is designed to have a width of about 200 to 400 nm. The source of this semiconductor layer is the data line 70
2 while the drain is connected to the display pixel electrode (made of ITO) 70 through the aluminum electrode 705.
6 is connected.

【0081】図14は本実施例で作製したアクティブマ
トリクス素子の回路図と、本実施例の素子の動作、およ
び比較のために従来の方法で作製されたTFTを用いた
素子の動作を示したものである。先にも述べたように、
このような構造のマトリクスにおいては、キャパシター
LCの充電が終了して、ゲイト電圧がOFF状態となっ
たときに、キャパシターCLCはゲイトとドレインの寄生
容量CGDを介して、ゲイト線と容量結合し、その充電電
圧からΔVだけ電圧が降下することが知られている。こ
の現象は、実施例1のように、NチャネルTFTとPチ
ャネルTFTとが並列に接続された回路であっても同様
である。その詳細は、本発明人等の出願である特願平3
−208648に記述されている。
FIG. 14 shows a circuit diagram of the active matrix element manufactured in this embodiment, the operation of the element of this embodiment, and the operation of an element using a TFT manufactured by a conventional method for comparison. Things. As mentioned earlier,
In the matrix of such a structure, ends the charging of the capacitor C LC, when the gate voltage becomes OFF state, capacitor C LC via the parasitic capacitance C GD of the gate and the drain, the gate line and the capacitance It is known that the voltage is coupled and the voltage drops by ΔV from the charging voltage. This phenomenon is the same even in a circuit in which an N-channel TFT and a P-channel TFT are connected in parallel as in the first embodiment. For details, refer to Japanese Patent Application No.
-208648.

【0082】図14に示されるようにNチャネルあるい
はPチャネルどちらか一方のTFTだけからなる回路で
は、その電圧降下ΔVは、 ΔV = CGD・VG /(CLC+CGD) であらわされる。ここで、VG とは、ゲイト電圧のON
電圧からOFF電圧への変動幅である。例えば、セルフ
アラインを使用しないで作製したTFTでは、寄生容量
GDが著しく大きいので、ΔVも大きくなり、これを克
服する為に図14に示すように画素キャパシターに並列
に蓄積容量CADを形成し、見掛け上、画素キャパシター
の容量を大きくしていた。しかしながら、このような措
置は問題を本質的に解決することとは成らず、開口率の
低下等の問題を新たに引き起こしたことは先に述べた通
りである。
[0082] In the circuit including only N-channel or P-channel either TFT as shown in FIG. 14, the voltage drop [Delta] V is represented by ΔV = C GD · V G / (C LC + C GD). Here, the V G, ON of the gate voltage
This is the fluctuation range from the voltage to the OFF voltage. For example, in a TFT manufactured without using self-alignment, the parasitic capacitance C GD is remarkably large, so that ΔV becomes large. To overcome this, a storage capacitance CAD is formed in parallel with the pixel capacitor as shown in FIG. Then, apparently, the capacitance of the pixel capacitor was increased. However, such measures have not essentially solved the problem, and have caused new problems such as a decrease in aperture ratio, as described above.

【0083】セルフアライン方式で作製した素子でも、
画素のサイズが小さくなり、画素キャパシターに比して
TFTの寄生容量が無視できなくなった場合には、この
電圧降下は重大な問題となる。例えば、対角3インチの
ハイビジョン対応パネル(プロジェクション用)におい
ては、画素容量は13fFという微小なものである。一
方、プロセスに2μmルールを採用してTFTを作製し
た場合には、配線のアスペクト比が大きく、もはや平面
的な重なりはなくとも立体幾何学的に寄生容量が生じて
しまい、その大きさは数fFにもなる。すなわち、画素
キャパシターの容量の10%以上にも達する。
Even if the device is manufactured by the self-alignment method,
This voltage drop becomes a serious problem when the size of the pixel becomes small and the parasitic capacitance of the TFT cannot be ignored compared to the pixel capacitor. For example, in a 3-inch diagonal high-vision compatible panel (for projection), the pixel capacitance is as small as 13 fF. On the other hand, when the TFT is manufactured by adopting the 2 μm rule in the process, the aspect ratio of the wiring is large, and parasitic capacitance is generated in a three-dimensional geometry even if there is no longer a planar overlap. fF. That is, it reaches 10% or more of the capacity of the pixel capacitor.

【0084】図14(A)には従来のTFTを用いたア
クティブマトリクスの例を示したが、明らかに、ΔVに
よって、本来あるべき表示が不可能となる。すなわち、
TFTを高速で動作させる為には、ゲイト電圧はドレイ
ン電圧よりも高いことが要求される。通常、ドレイン電
圧の2倍程度の電圧がゲイト電圧として採用される。し
たがって、ドレイン電圧が5Vであれば、ゲイト電圧は
10Vもしくはそれ以上である。さらに、TFTの動作
を完璧にする目的で、OFF状態ではゲイト電圧を負と
するときには、ゲイト電圧の変化はより大きくなる。例
えば、図14の場合には、ドレイン電圧は±6Vの交流
であるが、ゲイト電圧はON状態で+12V、OFF状
態で−4Vであるので、上記の式においては、VG =1
6Vとなる。寄生容量が2fFであれば、図14(A)
に示すようにΔVは2Vであり、ドレイン充電電圧の実
に1/3である。もちろん、自然放電によって画素に蓄
えられた電荷は放電するので、実際にはより一層、表示
を理想的に行うことは困難である。そして、このような
問題を避ける為には、開口率を犠牲にして蓄積容量を設
けなければならなかった。
FIG. 14 (A) shows an example of an active matrix using a conventional TFT. Obviously, ΔV makes it impossible to display as originally expected. That is,
In order to operate a TFT at high speed, the gate voltage is required to be higher than the drain voltage. Usually, a voltage about twice the drain voltage is adopted as the gate voltage. Therefore, if the drain voltage is 5V, the gate voltage is 10V or more. Further, when the gate voltage is made negative in the OFF state for the purpose of perfecting the operation of the TFT, the change in the gate voltage becomes larger. For example, in the case of FIG. 14, although the drain voltage is an alternating current of ± 6 V, the gate voltage is +12 V in the ON state and −4 V in the OFF state, so that V G = 1 in the above equation.
6V. If the parasitic capacitance is 2 fF, FIG.
ΔV is 2 V, which is 1/3 of the drain charging voltage as shown in FIG. Of course, the electric charge stored in the pixel is discharged by the natural discharge, so that it is actually difficult to ideally perform the display. In order to avoid such a problem, it is necessary to provide a storage capacitor at the expense of the aperture ratio.

【0085】一方、本発明を適用した場合には、寄生容
量は著しく削減できる。具体的には0.1fF以下とす
ることが出来る。したがって、ΔVは、図14(B)に
示すようにほとんど無視できる。さらに、本発明ではO
FF電流が従来の方法で作製されるTFTよりも1桁程
度小さいので自然放電もずっと緩やかであり、極めて表
示が理想的に行える。
On the other hand, when the present invention is applied, the parasitic capacitance can be significantly reduced. Specifically, it can be 0.1 fF or less. Therefore, ΔV can be almost ignored as shown in FIG. Furthermore, in the present invention, O
Since the FF current is smaller by about one digit than that of a TFT manufactured by a conventional method, spontaneous discharge is much slower, and extremely ideal display can be performed.

【0086】〔実施例5〕 図16には本実施例の作製
工程断面図を示す。なお、本実施例の詳細な条件は実施
例1もしくは実施例2とほとんど同じであるので、特別
には詳述しない。まず、基板1601として日本電気硝
子社製のN−0ガラスを使用した。このガラスは歪温度
が高いけれども、リチウムが多く含まれ、また、ナトリ
ウムもかなりの量が存在する。そこで、基板からのこれ
ら可動イオンの侵入を阻止する目的で、プラズマCVD
法もしくは減圧CVD法で窒化珪素膜1602を厚さ1
0〜50nmだけ形成する。さらに、下地の酸化珪素皮
膜1603を厚さ100〜800nmだけ、スパッタ法
によって形成した。その上にアモルファスシリコン被膜
をプラズマCVD法によって20〜100nmだけ形成
し、600℃で12〜72時間、窒素雰囲気中でアニー
ルし、結晶化させた。さらに、これをフォトリソグラフ
ィー法と反応性イオンエッチング(RIE)法によって
パターニングして、図16(A)に示すように島状の半
導体領域1604(NチャネルTFT用)と1605
(PチャネルTFT用)とを形成した。
[Embodiment 5] FIG. 16 is a sectional view showing a manufacturing process of this embodiment. Note that detailed conditions of the present embodiment are almost the same as those of the first or second embodiment, and thus will not be described in detail. First, N-0 glass manufactured by NEC Corporation was used as the substrate 1601. Although this glass has a high strain temperature, it is rich in lithium and also contains significant amounts of sodium. Therefore, in order to prevent invasion of these mobile ions from the substrate, plasma CVD is performed.
The silicon nitride film 1602 to a thickness of 1
It is formed only from 0 to 50 nm. Further, a silicon oxide film 1603 as a base was formed with a thickness of 100 to 800 nm by a sputtering method. An amorphous silicon film was formed thereon by plasma CVD to a thickness of 20 to 100 nm, and annealed at 600 ° C. for 12 to 72 hours in a nitrogen atmosphere to crystallize. Further, this is patterned by a photolithography method and a reactive ion etching (RIE) method to form island-shaped semiconductor regions 1604 (for N-channel TFT) and 1605 as shown in FIG.
(For a P-channel TFT).

【0087】さらに、酸化珪素をターゲットとする酸素
雰囲気中でのスパッタ法によって、ゲイト酸化膜160
6を厚さ50〜200nmだけ堆積した。さらに、窒化
珪素膜1607をプラズマCVD法もしくは減圧CVD
法によって、厚さ2〜20nm、好ましくは8〜11n
mだけ堆積した。
Further, a gate oxide film 160 is formed by a sputtering method in an oxygen atmosphere targeting silicon oxide.
6 was deposited with a thickness of 50-200 nm. Further, the silicon nitride film 1607 is formed by plasma CVD or low pressure CVD.
Depending on the method, a thickness of 2 to 20 nm, preferably 8 to 11 n
m.

【0088】次に、スパッタリング法もしくは電子ビー
ム蒸着法によってアルミニウム被膜を形成して、これを
混酸(5%の硝酸を添加した燐酸溶液)によってパター
ニングし、ゲイト電極・配線1608〜1611を形成
した。このようにして、TFTの外形を整えた。
Next, an aluminum film was formed by a sputtering method or an electron beam evaporation method, and this was patterned with a mixed acid (a phosphoric acid solution to which 5% nitric acid was added) to form gate electrodes and wirings 1608 to 1611. Thus, the outer shape of the TFT was adjusted.

【0089】さらに、電解溶液中でゲイト電極・配線1
608〜1611に電流を通じ、陽極酸化法によって、
酸化アルミニウム膜1612〜1615を形成した。陽
極酸化の条件としては、実施例1に記述された方法を採
用した。ここまでの様子を図16(B)に示す。
Further, in the electrolytic solution, the gate electrode / wiring 1
The current is passed through 608 to 1611 and by anodization method,
Aluminum oxide films 1612 to 1615 were formed. As the conditions of the anodic oxidation, the method described in Example 1 was employed. The state so far is shown in FIG.

【0090】次に、公知のイオン注入法によって、半導
体領域1604にはN型の不純物を、半導体領域160
5にはP型の不純物を注入し、N型不純物領域(ソー
ス、ドレイン)1616とP型不純物領域1617を形
成した。この工程は公知のCMOS技術を使用した。さ
らに、反応性イオンエッチング法によってゲイト電極・
配線部の下に存在するもの以外の窒化珪素1607を除
去した。この工程はウェットエッチングによっても代用
できる。その際には、陽極酸化膜である酸化アルミニウ
ムと窒化珪素のエッチングレイトの違いを利用して、酸
化アルミニウムをマスクとしてセルフアライン的にエッ
チングできる。
Next, the semiconductor region 1604 is doped with an N-type impurity by a well-known ion implantation method.
5 was implanted with a P-type impurity to form an N-type impurity region (source and drain) 1616 and a P-type impurity region 1617. This process used a known CMOS technology. In addition, the gate electrode and reactive ion etching method
Silicon nitride 1607 other than the one existing under the wiring portion was removed. This step can be replaced by wet etching. At this time, the etching can be performed in a self-aligned manner using aluminum oxide as a mask by utilizing the difference in etching rate between aluminum oxide and silicon nitride, which are anodized films.

【0091】このようにして、図16(D)に示される
ような構造が得られた。なお、当然のことながら、先の
イオン注入によって不純物の注入された部分の結晶性は
著しく劣化し、実質的に非結晶状態(アモルファス状
態、あるいはそれに近い多結晶状態)になっている。そ
こで、レーザーアニールによって結晶性を回復させた。
この工程は、600〜850℃の熱アニールによっても
よい。レーザーアニールの条件は、実施例2に記述され
たものを使用した。レーザーアニール後は、250〜4
50℃の水素雰囲気(1〜700torr、このましく
は500〜700torr)で30分〜3時間、アニー
ルをおこない、半導体領域に水素を添加し、格子欠陥
(ダングリングボンド等)を減らした。
Thus, a structure as shown in FIG. 16D was obtained. Needless to say, the crystallinity of the portion into which the impurities are implanted by the previous ion implantation is remarkably deteriorated, and is substantially in an amorphous state (amorphous state or a polycrystalline state close thereto). Therefore, the crystallinity was recovered by laser annealing.
This step may be performed by thermal annealing at 600 to 850 ° C. The conditions for the laser annealing used were those described in Example 2. 250-4 after laser annealing
Annealing was performed in a hydrogen atmosphere at 50 ° C. (1 to 700 torr, preferably 500 to 700 torr) for 30 minutes to 3 hours, and hydrogen was added to the semiconductor region to reduce lattice defects (dangling bonds and the like).

【0092】このようにして、素子の形状を整えた。そ
の後は、通常のように、酸化珪素のスパッタ成膜によっ
て層間絶縁物1618を形成し、公知のフォトリソグラ
フィー技術によって電極用孔を形成して、半導体領域あ
るいはゲイト電極・配線の表面を露出させ、最後に、第
2の金属被膜(アルミニウムあるいはクロム)を選択的
に形成して、これを電極・配線1619〜1621とし
た。ここで、第1の金属配線1608、1611上を第
2の金属配線1619、1621が横断する。以上のよ
うにして、NTFT1622とPTFT1623を形成
できた。
Thus, the shape of the element was adjusted. Thereafter, as usual, an interlayer insulator 1618 is formed by sputter deposition of silicon oxide, an electrode hole is formed by a known photolithography technique, and the surface of the semiconductor region or the gate electrode / wiring is exposed, Lastly, a second metal film (aluminum or chromium) was selectively formed and used as electrodes / wirings 1619 to 1621. Here, the second metal wirings 1619 and 1621 cross over the first metal wirings 1608 and 1611. As described above, NTFT 1622 and PTFT 1623 were formed.

【0093】〔実施例6〕 図17には本実施例の作製
工程断面図を示す。なお、本実施例の詳細な条件は、実
施例1もしくは実施例2とほとんど同じであるので、特
別には詳述しない。まず、基板1701として日本電気
硝子社製のN−0ガラスを使用し、プラズマCVD法も
しくは減圧CVD法で窒化珪素膜1702を厚さ10〜
50nmだけ形成した。さらに、下地の酸化珪素皮膜1
703を厚さ100〜800nmだけ、スパッタ法によ
って形成した。その上にアモルファスシリコン被膜をプ
ラズマCVD法によって20〜100nmだけ形成し、
600℃で12〜72時間、窒素雰囲気中でアニール
し、結晶化させた。さらに、これをパターニングして、
図17(A)に示すように島状の半導体領域1704
(NチャネルTFT用)と1705(PチャネルTFT
用)とを形成した。
[Embodiment 6] FIG. 17 is a sectional view showing a manufacturing process of this embodiment. Note that detailed conditions of the present embodiment are almost the same as those of the first embodiment or the second embodiment, and thus will not be described in detail. First, N-0 glass manufactured by NEC Corporation was used as the substrate 1701, and a silicon nitride film 1702 having a thickness of 10 to 10 was formed by a plasma CVD method or a low pressure CVD method.
Only 50 nm was formed. Furthermore, the underlying silicon oxide film 1
703 was formed in a thickness of 100 to 800 nm by a sputtering method. An amorphous silicon film is formed thereon by plasma CVD to a thickness of 20 to 100 nm,
Anneal in a nitrogen atmosphere at 600 ° C. for 12 to 72 hours to crystallize. Furthermore, pattern this,
As shown in FIG. 17A, an island-shaped semiconductor region 1704 is provided.
(For N-channel TFT) and 1705 (for P-channel TFT)
And).

【0094】さらに、スパッタ法によって、ゲイト酸化
膜1706を厚さ50〜200nmだけ堆積した。さら
に、酸化アルミニウム膜1707をプラズマCVD法も
しくはスパッタ法によって、厚さ2〜20nm、好まし
くは8〜11nmだけ堆積した。酸化アルミニウム膜の
構成元素は主として酸素とアルミニウムで酸素:アルミ
ニウムはほぼ1:1.5となるようにした。
Further, a gate oxide film 1706 having a thickness of 50 to 200 nm was deposited by a sputtering method. Further, an aluminum oxide film 1707 was deposited by a plasma CVD method or a sputtering method to a thickness of 2 to 20 nm, preferably 8 to 11 nm. The constituent elements of the aluminum oxide film are mainly oxygen and aluminum, and the ratio of oxygen: aluminum is approximately 1: 1.5.

【0095】次に、スパッタリング法もしくは電子ビー
ム蒸着法によってアルミニウム被膜を形成して、これを
パターニングし、ゲイト電極・配線1708〜1711
を形成した。このようにして、図17(A)のようにT
FTの外形を整えた。
Next, an aluminum film is formed by a sputtering method or an electron beam evaporation method, and the aluminum film is patterned, and gate electrodes and wirings 1708 to 1711 are formed.
Was formed. In this way, as shown in FIG.
The outer shape of the FT was adjusted.

【0096】さらに、電解溶液中でゲイト電極・配線1
708〜1711に電流を通じ、陽極酸化法によって、
酸化アルミニウム膜1712〜1715を形成した。陽
極酸化の条件としては、実施例1に記述された方法を採
用した。ここまでの様子を図17(B)に示す。
Further, in the electrolytic solution, the gate electrode / wiring 1
The current is passed through 708 to 1711 and by anodizing method,
Aluminum oxide films 1712 to 1715 were formed. As the conditions of the anodic oxidation, the method described in Example 1 was employed. The state so far is shown in FIG.

【0097】次に、図17(C)に示すように、反応性
イオンエッチング法によってゲイト電極・配線部の下に
存在するもの以外の酸化アルミニウム1707および酸
化珪素1706を除去し、半導体領域1704、170
5を露出させた。さらに、本発明人等の発明であるレー
ザードーピング技術(特願平3−283981)によっ
て、半導体領域1704にはN型の不純物を、半導体領
域1705にはP型の不純物をドーピングし、N型不純
物領域(ソース、ドレイン)216とP型不純物領域2
17を形成した。この工程は特願平3−283981に
記述されるようなCMOS技術を使用した。
Next, as shown in FIG. 17C, aluminum oxide 1707 and silicon oxide 1706 other than those existing under the gate electrode / wiring portion are removed by a reactive ion etching method, and the semiconductor region 1704 is removed. 170
5 was exposed. Further, the semiconductor region 1704 is doped with an N-type impurity and the semiconductor region 1705 is doped with a P-type impurity by the laser doping technique (Japanese Patent Application No. 3-283981) of the present inventors, and the N-type impurity is doped. Region (source, drain) 216 and P-type impurity region 2
17 was formed. This process used CMOS technology as described in Japanese Patent Application No. 3-283981.

【0098】このようにして、図17(D)に示される
ような構造が得られた。なお、レーザードーピング法で
は、不純物の注入とアニールが同時におこなわれるた
め、実施例1、2、5のようなレーザーアニールや熱ア
ニールの工程は不要である。レーザードーピング後は、
250〜450℃の水素雰囲気(1〜700torr、
このましくは500〜700torr)で30分〜3時
間、アニールをおこない、半導体領域に水素を添加し、
格子欠陥(ダングリングボンド等)を減らした。
Thus, a structure as shown in FIG. 17D was obtained. In the laser doping method, the implantation of the impurity and the annealing are performed at the same time, so that the steps of laser annealing and thermal annealing as in the first, second, and fifth embodiments are unnecessary. After laser doping,
250-450 ° C hydrogen atmosphere (1-700 torr,
Annealing is preferably performed at 500 to 700 torr for 30 minutes to 3 hours, and hydrogen is added to the semiconductor region.
Lattice defects (such as dangling bonds) have been reduced.

【0099】このようにして、素子の形状を整えた。そ
の後は、通常のように、酸化珪素のスパッタ成膜によっ
て層間絶縁物1718を形成し、公知のフォトリソグラ
フィー技術によって電極用孔を形成して、半導体領域あ
るいはゲイト電極・配線の表面を露出させ、最後に、第
2の金属被膜(アルミニウムあるいはクロム)を選択的
に形成して、これを電極・配線1719〜1721とし
た。以上のようにして、NTFT1722とPTFT1
723を形成できた。
Thus, the shape of the element was adjusted. Thereafter, as usual, an interlayer insulator 1718 is formed by sputter deposition of silicon oxide, an electrode hole is formed by a known photolithography technique, and the surface of the semiconductor region or the gate electrode / wiring is exposed, Finally, a second metal film (aluminum or chromium) was selectively formed, and this was used as electrodes / wirings 1719 to 1721. As described above, NTFT 1722 and PTFT 1
723 could be formed.

【0100】〔実施例7〕 図18には本実施例の作製
工程断面図を示す。なお、本実施例の詳細な条件は、実
施例5、6とほとんど同じであるので、特別には詳述し
ない。まず、基板1801として日本電気硝子社製のN
−0ガラスを使用し、プラズマCVD法もしくは減圧C
VD法で窒化珪素膜1802を厚さ10〜50nmだけ
形成した。さらに、下地の酸化珪素皮膜1803を厚さ
100〜800nmだけ、スパッタ法によって形成し
た。その上にアモルファスシリコン被膜をプラズマCV
D法によって20〜100nmだけ形成し、600℃で
12〜72時間、窒素雰囲気中でアニールし、結晶化さ
せた。さらに、これをパターニングして、図18(A)
に示すように島状の半導体領域1804(NチャネルT
FT用)と1805(PチャネルTFT用)とを形成し
た。
[Embodiment 7] FIG. 18 is a sectional view showing a manufacturing process of this embodiment. Note that the detailed conditions of this embodiment are almost the same as those of the fifth and sixth embodiments, and therefore will not be described in detail. First, as the substrate 1801, Nippon Electric Glass N
-0 glass, plasma CVD or reduced pressure C
A silicon nitride film 1802 having a thickness of 10 to 50 nm was formed by the VD method. Further, an underlying silicon oxide film 1803 was formed by a sputtering method to a thickness of 100 to 800 nm. An amorphous silicon film is coated on the plasma CV
It was formed to a thickness of 20 to 100 nm by Method D, and was annealed at 600 ° C. for 12 to 72 hours in a nitrogen atmosphere for crystallization. Further, this is patterned, and FIG.
As shown in FIG. 12, an island-shaped semiconductor region 1804 (N-channel T
FT) and 1805 (for P-channel TFT).

【0101】さらに、スパッタ法によって、ゲイト酸化
膜1806を厚さ50〜200nmだけ堆積した。さら
に、窒化珪素膜1807をプラズマCVD法もしくは減
圧CVD法によって、厚さ2〜20nm、好ましくは8
〜11nmだけ堆積した。
Further, a gate oxide film 1806 having a thickness of 50 to 200 nm was deposited by a sputtering method. Further, the silicon nitride film 1807 is formed with a thickness of 2 to 20 nm, preferably 8 nm by a plasma CVD method or a low pressure CVD method.
Only 1111 nm was deposited.

【0102】次に、スパッタリング法もしくは電子ビー
ム蒸着法によってアルミニウム被膜を形成して、これを
パターニングし、ゲイト電極・配線1808〜1811
を形成した。このようにして、図18(A)のようにT
FTの外形を整えた。
Next, an aluminum film is formed by a sputtering method or an electron beam evaporation method, and the aluminum film is patterned, and gate electrodes and wirings 1808 to 1811 are formed.
Was formed. In this way, as shown in FIG.
The outer shape of the FT was adjusted.

【0103】さらに、電解溶液中でゲイト電極・配線1
808〜1811に電流を通じ、陽極酸化法によって、
酸化アルミニウム膜1812〜1815を形成した。陽
極酸化の条件としては、実施例1に記述された方法を採
用した。ここまでの様子を図18(B)に示す。
Further, the gate electrode / wiring 1
Pass current through 808-1811 and anodize
Aluminum oxide films 1812 to 1815 were formed. As the conditions of the anodic oxidation, the method described in Example 1 was employed. The state so far is shown in FIG.

【0104】次に、公知のプラズマイオンドーピング法
によって、半導体領域1804にはN型の不純物を、半
導体領域1805にはP型の不純物を注入し、N型不純
物領域(ソース、ドレイン)1816とP型不純物領域
1817を形成した。この工程は公知のCMOS技術を
使用した。プラズマからは、不純物元素以外に、ガスソ
ースの希釈剤として用いられている水素もイオン化し、
半導体領域中に注入された。この工程は公知のイオン注
入法によってもおこなえるが、後で示す理由から水素イ
オンも別に注入することが求められる。
Next, an N-type impurity is implanted into the semiconductor region 1804 and a P-type impurity is implanted into the semiconductor region 1805 by a known plasma ion doping method. A type impurity region 1817 was formed. This process used a known CMOS technology. From the plasma, in addition to the impurity elements, hydrogen used as a diluent for the gas source is also ionized,
Implanted into the semiconductor region. Although this step can be performed by a known ion implantation method, it is required to separately implant hydrogen ions for the reason described later.

【0105】このようにして、図18(D)に示される
ような構造が得られた。なお、当然のことながら、先の
イオン注入によって不純物の注入された部分の結晶性は
著しく劣化し、実質的に非結晶状態(アモルファス状
態、あるいはそれに近い多結晶状態)になっている。そ
こで、レーザーアニールによって結晶性を回復させた。
この工程は、600〜850℃の熱アニールによっても
よい。レーザーアニールの条件は、実施例2に記述され
たものを使用した。ただし、窒化珪素膜1807は、波
長250nm以下の短波長紫外線を透過しないので、X
eClレーザー(波長308nm)やXeFレーザー
(波長351nm)を使用した。
Thus, a structure as shown in FIG. 18D was obtained. Needless to say, the crystallinity of the portion into which the impurities are implanted by the previous ion implantation is remarkably deteriorated, and is substantially in an amorphous state (amorphous state or a polycrystalline state close thereto). Therefore, the crystallinity was recovered by laser annealing.
This step may be performed by thermal annealing at 600 to 850 ° C. The conditions for the laser annealing used were those described in Example 2. However, since the silicon nitride film 1807 does not transmit short wavelength ultraviolet light having a wavelength of 250 nm or less, X
An eCl laser (wavelength 308 nm) or a XeF laser (wavelength 351 nm) was used.

【0106】レーザーアニール後は、250〜450℃
の水素雰囲気(1〜700torr、このましくは50
0〜700torr)で30分〜3時間、アニールをお
こない、半導体中の格子欠陥(ダングリングボンド等)
を減らした。実際には、窒化珪素膜1807が存在する
為に、半導体領域の内と外では水素のやりとりはほとん
どない。したがって、例えば、プラズマドーピング法で
は、水素原子も多量に半導体領域中に注入されるけれど
も、イオン注入法では、別に水素イオン注入の工程を必
要とする。また、プラズマドーピング法でも、水素の量
が不十分であれば、別に水素をドーピングしなければな
らない。
After laser annealing, 250-450 ° C.
Hydrogen atmosphere (1-700 torr, preferably 50
Annealing is performed at 0 to 700 torr) for 30 minutes to 3 hours, and lattice defects (dangling bonds, etc.) in the semiconductor are performed.
Was reduced. Actually, since the silicon nitride film 1807 exists, there is almost no exchange of hydrogen inside and outside the semiconductor region. Therefore, for example, in the plasma doping method, a large amount of hydrogen atoms are implanted into the semiconductor region, but in the ion implantation method, a separate hydrogen ion implantation step is required. In the plasma doping method, if the amount of hydrogen is insufficient, hydrogen must be separately doped.

【0107】このようにして、素子の形状を整えた。そ
の後は、通常のように、酸化珪素のスパッタ成膜によっ
て層間絶縁物1818を形成し、公知のフォトリソグラ
フィー技術によって電極用孔を形成して、半導体領域あ
るいはゲイト電極・配線の表面を露出させ、最後に、第
2の金属被膜(アルミニウムあるいはクロム)を選択的
に形成して、これを電極・配線1819〜1821とし
た。以上のようにして、NTFT1822とPTFT1
823を形成できた。
Thus, the shape of the element was adjusted. Thereafter, as usual, an interlayer insulator 1818 is formed by sputter deposition of silicon oxide, an electrode hole is formed by a known photolithography technique, and the surface of the semiconductor region or the gate electrode / wiring is exposed, Lastly, a second metal film (aluminum or chromium) was selectively formed and used as electrodes / wirings 1819 to 1821. As described above, NTFT 1822 and PTFT 1
823 could be formed.

【0108】〔実施例8〕 本発明人らの発明である特
願平4−73313、同4−73314、同4−733
15に記述される2層のチャネルを有するTFTに関し
て、本発明を適用した例を図19〜21に示す。
[Embodiment 8] Japanese Patent Application Nos. 4-73313, 4-73314, 4-733 which are the inventions of the present inventors.
19 to 21 show examples in which the present invention is applied to a TFT having a two-layer channel described in FIG.

【0109】すなわち、図19、図20、図21におい
て、1901、2001、2101はNチャネルTF
T、1902、2002、2102はPチャネルTFT
であり、その各図においてチャネル領域の第1の層19
08、1910、2008、2010、2108、21
10はいずれも実質的にアモルファスシリコンからなっ
ている。その厚さは20〜200nmであった。
That is, in FIGS. 19, 20 and 21, reference numerals 1901, 2001 and 2101 denote N channel TFs.
T, 1902, 2002, 2102 are P-channel TFTs
In each figure, the first layer 19 of the channel region is
08, 1910, 2008, 2010, 2108, 21
10 is substantially made of amorphous silicon. Its thickness was between 20 and 200 nm.

【0110】また、1907、1909、2007、2
009、2107、2109は実質的に多結晶もしくは
セミアモルファス状態のシリコンで、その厚さは20〜
200nmである。さらに、1904、1906、20
04、2006、2104、2106は酸化珪素からで
きたゲイト絶縁膜であり、厚さは50〜300nmであ
る。そして、1903、1905、2003、200
5、2103、2105は実施例5〜7と同じように形
成された厚さ2〜20nmの窒化珪素膜(もしくは酸化
アルミニウム膜)である。これらの構造については、上
記の特許出願あるいは実施例5〜7の記述に基づいて作
製された。
Further, 1907, 1909, 2007, 2
009, 2107 and 2109 are substantially polycrystalline or semi-amorphous silicon, and have a thickness of 20 to
200 nm. Further, 1904, 1906, 20
Reference numerals 04, 2006, 2104, and 2106 denote gate insulating films made of silicon oxide and have a thickness of 50 to 300 nm. And 1903, 1905, 2003, 200
Reference numerals 5, 2103, and 2105 denote silicon nitride films (or aluminum oxide films) having a thickness of 2 to 20 nm formed in the same manner as in Examples 5 to 7. These structures were produced based on the description of the above patent application or Examples 5 to 7.

【0111】[0111]

【発明の効果】このようにして、本発明ではゲイト電極
の表面に陽極酸化からなる絶縁膜層を設けることで、チ
ャネル長がゲイト電極のチャネル長方向の長さよりも長
くなり、チャネル領域の両側部にゲイト電極による電界
のかからないあるいは非常に弱い電界のかかるオフセッ
ト領域を設けること、あるいは同様な手法によって同様
な効果を有する非結晶性の不純物半導体領域を設けるこ
とができ、逆バイアス時のリーク電流を削減することが
出来た。その結果、従来不可欠であった電荷保持容量が
不要となって、従来20%程度であった開口率を35%
以上、あるいはそれ以上にすることができ、より良好な
表示品質を得ることができた。
As described above, in the present invention, by providing an insulating film layer made of anodic oxidation on the surface of the gate electrode, the channel length becomes longer than the length of the gate electrode in the channel length direction. It is possible to provide an offset region in which an electric field is not applied or a very weak electric field is applied by the gate electrode, or a non-crystalline impurity semiconductor region having a similar effect can be provided by a similar method, and a leakage current at the time of reverse bias can be provided. Was able to be reduced. As a result, the charge holding capacity, which is indispensable in the past, becomes unnecessary, and the aperture ratio, which was about 20% in the past, is reduced to 35%.
Or higher, and a better display quality could be obtained.

【0112】本発明では、オフセット領域あるいは非結
晶質不純物領域は、ゲイト電極の陽極酸化膜の厚さによ
って決定されるので、これらの領域の幅は10〜100
nmの間で極めて精密に制御することができる。しか
も、この工程を付加することによって歩留りが著しく低
下することは特に見られなかったし、歩留り低下の原因
として考えられる要因もなかった。
In the present invention, since the offset region or the amorphous impurity region is determined by the thickness of the anodic oxide film of the gate electrode, the width of these regions is 10 to 100.
It can be controlled very precisely between nm. In addition, the yield was not significantly reduced by adding this step, and there was no factor considered as a cause of the yield reduction.

【0113】さらに、表面には現れないが、陽極酸化工
程によってピンホールの修復ができたことは本文中に述
べた通りである。その結果、歩留りを著しく向上させる
ことができた。特に、ゲイトリークは顕著に減少した。
Furthermore, although not appearing on the surface, the pinhole was repaired by the anodic oxidation step, as described in the text. As a result, the yield was significantly improved. In particular, the gate leak was significantly reduced.

【0114】本発明は主としてシリコン系の半導体装置
について述べたが、ゲルマニウムや炭化珪素、砒化ガリ
ウム等の他の材料を使用する半導体装置にも本発明が適
用されうることは明白である。
Although the present invention has been described mainly with respect to a silicon-based semiconductor device, it is apparent that the present invention can be applied to a semiconductor device using other materials such as germanium, silicon carbide, and gallium arsenide.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による半導体装置の構造を示す。FIG. 1 shows a structure of a semiconductor device according to the present invention.

【図2】従来例による半導体装置の構造を示す。FIG. 2 shows a structure of a semiconductor device according to a conventional example.

【図3】従来例による半導体装置の電流電圧特性を示
す。
FIG. 3 shows current-voltage characteristics of a conventional semiconductor device.

【図4】本発明による半導体装置の電流電圧特性を示
す。
FIG. 4 shows current-voltage characteristics of a semiconductor device according to the present invention.

【図5】従来例によるアクティブマトリクス型液晶電気
光学装置の回路構成を示す。
FIG. 5 shows a circuit configuration of a conventional active matrix type liquid crystal electro-optical device.

【図6】実施例1におけるアクティブマトリクス型液晶
電気光学装置の回路図を示す。
FIG. 6 is a circuit diagram of an active matrix liquid crystal electro-optical device according to the first embodiment.

【図7】実施例1におけるアクティブマトリクス型液晶
電気光学装置の構造を示す。
FIG. 7 shows a structure of an active matrix liquid crystal electro-optical device according to the first embodiment.

【図8】実施例1におけるアクティブマトリクス型液晶
電気光学装置の作製工程を示す。
FIG. 8 shows a manufacturing process of the active matrix liquid crystal electro-optical device in Example 1.

【図9】本発明によるTFTの特性例およびその動作原
理を示す。
FIG. 9 shows an example of characteristics of a TFT according to the present invention and its operation principle.

【図10】実施例2によるTFTの作製工程例の断面図
を示す。
FIG. 10 is a sectional view of an example of a manufacturing process of a TFT according to Example 2.

【図11】実施例3によるTFTの作製工程例の上面図
を示す。
11 shows a top view of an example of a manufacturing process of a TFT according to Embodiment 3. FIG.

【図12】実施例3によるTFTの作製工程例の断面図
を示す。
FIG. 12 is a sectional view of an example of a manufacturing process of a TFT according to a third embodiment.

【図13】実施例4におけるアクティブマトリクス型液
晶電気光学装置の構造を示す。
FIG. 13 shows a structure of an active matrix liquid crystal electro-optical device according to a fourth embodiment.

【図14】実施例4におけるアクティブマトリクス型電
気光学装置の回路図および動作を示す。
FIG. 14 shows a circuit diagram and operation of an active matrix electro-optical device according to a fourth embodiment.

【図15】本発明における陽極酸化の過程を示す。FIG. 15 shows a process of anodic oxidation in the present invention.

【図16】実施例5による半導体装置の作製工程図(断
面)を示す。
FIG. 16 shows a manufacturing process view (cross section) of a semiconductor device according to Example 5.

【図17】実施例6による半導体装置の作製工程図(断
面)を示す。
FIG. 17 shows a manufacturing process view (cross section) of a semiconductor device according to Example 6.

【図18】実施例7による半導体装置の作製工程図(断
面)を示す。
FIG. 18 shows a manufacturing process view (cross section) of a semiconductor device according to Example 7.

【図19】実施例8による半導体装置の構造例を示す。FIG. 19 shows a structural example of a semiconductor device according to an eighth embodiment.

【図20】実施例8による半導体装置の構造例を示す。FIG. 20 shows a structural example of a semiconductor device according to an eighth embodiment.

【図21】実施例8による半導体装置の構造例を示す。FIG. 21 shows a structural example of a semiconductor device according to an eighth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

105、209 絶縁基板 104、208 ブロッキング層 109、203 チャネル領域 108、210 チャネル長 100、204 ソース領域 101、205 ドレイン領域 110、202 ゲート絶縁膜 111、201 ゲート電極 112 酸化物層 211 層間絶縁膜 102、206 ソース電極 103、207 ドレイン電極 105, 209 Insulating substrate 104, 208 Blocking layer 109, 203 Channel region 108, 210 Channel length 100, 204 Source region 101, 205 Drain region 110, 202 Gate insulating film 111, 201 Gate electrode 112 Oxide layer 211 Interlayer insulating film 102 , 206 Source electrode 103, 207 Drain electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/78 627G (72)発明者 張 宏勇 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 審査官 河本 充雄 (56)参考文献 特開 昭60−245173(JP,A) 特開 昭58−23479(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 29/786 H01L 21/336 G02F 1/136 500 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 29/78 627G (72) Inventor Hiroyuki Zhang 398 Hase, Atsugi-shi, Kanagawa Pref. References JP-A-60-245173 (JP, A) JP-A-58-23479 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 29/786 H01L 21/336 G02F 1/136 500

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一対の不純物領域と、該一対の不純物領
域の間に設けられたチャネル形成領域と、を含んだ半導
体層と、 該チャネル形成領域上に設けられたゲイト絶縁膜と、 該ゲイト絶縁膜上に設けられたゲイト電極と、 を有する絶縁ゲイト型半導体装置において、 前記一対の不純物領域と前記チャネル形成領域の間にオ
フセット領域を有し、 前記一対の不純物領域は、前記オフセット領域に接する
第1の領域と、該第1の領域に接する第2の領域と、か
らなり、前記第2の領域の結晶粒は前記第1の領域の結晶粒より
も大きい ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor layer including a pair of impurity regions; a channel forming region provided between the pair of impurity regions; a gate insulating film provided on the channel forming region; in an insulated gate semiconductor device having a gate electrode provided on the insulating film, an offset region between said pair of impurity regions a channel formation region, wherein the pair of impurity area, the offset region A first region in contact with the first region and a second region in contact with the first region, wherein the crystal grains in the second region are smaller than the crystal grains in the first region.
A semiconductor device characterized by having a large size.
【請求項2】 請求項1において、前記ゲイト電極の表
面には陽極酸化物層が形成されていることを特徴とする
半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an anodic oxide layer is formed on a surface of said gate electrode.
【請求項3】 請求項1または請求項2において、前記
第1の領域は、実質的な非結晶領域であることを特徴と
する半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first region is a substantially non-crystalline region.
【請求項4】 半導体層上にゲイト絶縁膜を形成する工
程と、 前記ゲイト絶縁膜上に陽極酸化可能な材料で導電層を形
成、パターニングする工程と、 パターニングされた導電層をマスクとして前記半導体層
不純物を添加する工程と、 前記パターニングされた導電層の表面を陽極酸化してゲ
イト電極と陽極酸化物層を形成する工程と、 前記ゲイト電極と陽極酸化物層をマスクとして、前記半
導体層レーザーまたはフラッシュランプを照射するこ
によって当該照射された半導体層を結晶化させる工程
と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
4. A step of forming a gate insulating film on a semiconductor layer, a step of forming a conductive layer on the gate insulating film with an anodizable material and patterning, and using the patterned conductive layer as a mask to form the semiconductor. layer
To adding an impurity, and forming a gate electrode and the anodic oxide layer using the patterned surface of the conductive layer by anodizing, as a mask the gate electrode and the anodic oxide layer, the semiconductor layer laser Ma other irradiation child a flash lamp
And crystallizing the irradiated semiconductor layer by the above method.
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