JP2933211B2 - 電気光学装置および絶縁ゲイト型電界効果半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチンング素
子、集積回路、液晶等の表示装置に用いられる電気光学
装置および絶縁ゲイト型電界効果半導体装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、絶縁ゲイト型電界効果半導体装置
は、どのような形式のものであってもソース領域、チャ
ネル形成領域、ドレイン領域を構成する半導体部分から
構成されていた。そして、ソース領域とチャネル形成領
域を構成する半導体と、ドレイン領域とチャネル形成領
域を構成する半導体とは、直接接した境界を有すること
が普通であった。

【０００３】しかし、従来のソース領域とチャネル形成
領域、ドレイン領域とチャネル形成領域とが接している
形式の絶縁ゲイト型電界効果半導体装置は、ドレイン領
域からソース領域への逆方向リークの問題、ドレイン耐
圧の低さの問題があった。

【０００４】ドレイン領域からソース領域への逆方向リ
ークの問題とは、図２に示すように、ゲイト電圧
（Ｖ_G ）ードレイン電流（Ｉ_D ）の関係が本来、図２
（Ａ）のような曲線でなければならない。しかし、現実
の絶縁ゲイト型電界効果半導体装置は、ドレイン領域か
らソース領域への逆方向リークのため、ゲイト電圧（Ｖ
_G ）ードレイン電流（Ｉ_D ）の関係が図２（Ｂ）に示す
ような曲線になってしまうという問題があった。

【０００５】この現象は、本来チャネル形成領域の形成
されるはずのないゲイト電圧条件下、すなわち、しきい
値電圧（Ｖ_th）以下の条件の基でも、ソース領域および
ドレイン領域間の電圧をある程度上げると、ドレイン電
流が急激に増加する現象（パンチスルー電流）が起こる
からである。

【０００６】この現象は、ドレイン接合における逆バイ
アス電圧による影響がソース接合にまで及ぶことによっ
て生じるものと説明される。このパンチスルー電流は、
チャネル形成領域の表面よりかなり深い通路に沿ってソ
ース領域およびドレイン領域間を流れている。従って、
この通路に沿って不純物濃度を高くし、抵抗を上げてや
れば、パンチスルー電流を防止することができる。

【０００７】また、ドレイン耐圧の低さは、やはり、し
きい値電圧以下の条件のもとで、本来図３（Ａ）に示さ
れるようなシャープな特性を示さなければならないドレ
イン電流（Ｉ_D ）とドレイン電圧（Ｖ_D ）との関係が、
図３（Ｂ）に示されるような、なだらかな曲線を描いた
特性になってしまう原因となる。この原因も前述したパ
ンチスルー電流の発生に起因するものである。

【０００８】前述の図３（Ｂ）に示したようなＶ_D ーＩ
_D 特性を示す絶縁ゲイト型電界効果半導体装置は、しき
い値電圧以下の電圧がゲイト電極に加わっている状態、
すなわち、まったくＯＦＦの状態においてもドレイン電
流が少しずつ流れてしまうスローリークの状態になって
しまい、スイッチング素子としての性能、信頼性に問題
が生じてしまう。

【０００９】前記のようなドレイン耐圧、すなわち、ソ
ース領域およびドレイン領域間の絶縁性の低さに起因す
るパンチスルー電流の問題を改善する方法として、ライ
トドープドレイン（ＬＤＤ）技術といわれる図４に示す
ような水素が添加された半導体層であるオフセットゲイ
ト領域４９を設ける方法がある。図４に示されるのは、
石英基板４１、多結晶シリコン薄膜４２、酸化珪素膜４
３、多結晶シリコン電極４４、ソース領域４５、ドレイ
ン領域４６、アルミニウム電極４７、オフセットゲイト
領域４９からなる絶縁ゲイト型電界効果半導体装置であ
る。このオフセットゲイト領域というのは、この部分に
電界が集中するのを緩和するために設けられているもの
である。また、このオフセットゲイト領域と同じ所にソ
ース領域、ドレイン領域と同一の導電型を付与する不純
物をライトドープした領域を設ける方法がある。この方
法も、チャネル形成領域とゲイト領域、またはチャネル
形成領域とソース領域との境界領域における電界集中を
緩和するための対策である。しかしながら、この方法で
は、水素のチャネル形成領域への拡散の問題、あるいは
導電型を付与する不純物のソース領域、ドレイン領域か
らの拡散の問題等を解決することができなかった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な課題を解決するためのもので、従来の絶縁ゲイト型電
界効果半導体装置におけるドレイン領域からソース領域
への電流の逆方向リークの問題、そしてドレイン耐圧の
低さの問題を解消した絶縁ゲイト型電界効果半導体装置
からなる電気光学装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁ゲイト型
電界効果半導体装置において、ソース領域とゲイト電極
下の半導体膜との境界付近、ドレイン領域とゲイト電極
下の半導体膜との境界付近の少なくともどちらか一方に
炭素、窒素、酸素の内、少なくとも一種類の元素が添加
された領域が設けられていることを特徴とする半導体装
置である。

【００１２】本発明における境界付近とは、異なる特性
（性質）を有する半導体（例えばＩ型半導体とＮ型半導
体、Ｐ型半導体とＮ型半導体）の接する部分（物理的接
合部）、およびその接する部分の近傍、または異なる性
質を有する半導体が接して存在している場合における電
気的接合部分である。この電気的結合部分とは、その場
所を通じて電気的相互作用が行なわれる電界が最も強い
部分、あるいは不純物濃度の違い、あるいは不純物の種
類の違いにより生じる電子現象としての接合している部
分を意味するものである。

【００１３】（第１発明） 複数の画素と、当該複数の画素の各々を駆動する複数の
絶縁ゲイト型電界効果半導体装置とからなる電気光学装
置は、半導体層に形成されたソース領域とチャネル形成
領域とドレイン領域と、前記ソース領域とチャネル形成
領域とが互いに接する領域付近、および前記ドレイン領
域とチャネル形成領域とが互いに接する領域付近の少な
くとも一方の当該領域付近の少なくとも一方の当該領域
付近に、炭素、窒素、および酸素から選ばれた少なくと
も一種類の元素が添加されている不純物領域とを備えて
いることを特徴とする。

【００１４】（第２発明） 複数の画素と、当該複数の画素の各々を駆動する複数の
絶縁ゲイト型電界効果半導体装置とからなる電気光学装
置は、半導体層に形成されたソース領域およびドレイン
領域と、前記ソース領域およびドレイン領域の間に形成
されるチャネル形成領域と、前記チャネル形成領域と前
記ソース領域およびドレイン領域の少なくとも一方と互
いに接する領域付近に、炭素、窒素、および酸素から選
ばれた少なくとも一種類の元素が添加されて、前記ソー
ス領域およびドレイン領域のいずれよりも高いエネルギ
ーバンドギャップとを有する領域とを備えていることを
特徴とする。

【００１５】（第３発明） 絶縁ゲイト型電界効果半導体装置は、半導体層に形成さ
れたソース領域、チャネル形成領域、およびドレイン領
域と、前記チャネル形成領域外であって、前記ソース領
域とチャネル形成領域とが互いに接する領域付近、およ
び前記ドレイン領域とチャネル形成領域とが互いに接す
る領域付近にそれぞれ形成されると共に、炭素、窒素、
および酸素から選ばれた少なくとも一種類の元素が添加
された不純物領域とを備えていることを特徴とする。

【００１６】（第４発明） 絶縁ゲイト型電界効果半導体装置は、半導体層に形成さ
れたソース領域、チャネル形成領域、およびドレイン領
域と、前記ソース領域またはドレイン領域からチャネル
形成領域にかけて、前記ソース領域とチャネル形成領域
とが互いに接する領域付近、および前記ドレイン領域と
チャネル形成領域とが互いに接する領域付近にそれぞれ
形成されると共に、炭素、窒素、および酸素から選ばれ
た少なくとも一種類の元素が添加された不純物領域とを
備えていることを特徴とする。

【００１７】本発明の構成をとった絶縁ゲイト型電界効
果半導体装置は、たとえば、図１に示すガラス基板１、
酸化珪素下地膜３８、ソース領域５’、チャネル形成領
域７’、ドレイン領域６’、ゲイト酸化膜である酸化珪
素膜３’、ゲイト電極４、絶縁物８、ソース電極９’、
ドレイン電極９’’からなるＮチャネル型のＴＦＴであ
って、ソース領域５’とゲイト電極下の半導体膜７’
（この場合はチャネル形成領域）との境界１１１、ドレ
イン領域と半導体膜７’との境界１１２を端としてそれ
ぞれソース領域、ドレイン領域方向に沿って、炭素を添
加した領域イ’ロ’が設けられたものである。この例に
おいては、チャネル下の半導体膜がチャネル形成領域と
なっている。また、この例の作製法は、ゲイト電極４を
マスクとしてＮ型の導電型を付与する不純物であるリン
をイオン打ち込み法で打ち込み、Ｎ型の導電型を有する
ソース領域５’ドレイン領域６’を形成するものであ
る。よってソース領域５’、ドレイン領域６’は、境界
１１１、１１２まで存在しており、炭素が添加された領
域イ’ロ’は、ドレイン領域６’、ソース領域５’の中
に設けられることになる。

【００１８】このような構成をとったＮチャネル型のＴ
ＦＴのエネルギーバンド構造は、模式的には、図５に示
すような形になる。この場合においては、図１に示すソ
ース領域とチャネル形成領域、ドレイン領域とチャネル
形成領域の境界である１１１、１１２からソース領域
５’、ドレイン領域６’にかけて炭素が添加された領域
イ’ロ’が設けられているので炭素が添加されたことに
よってバンドギャップの大きい部分（図５の５２）が、
空乏層のソース領域、ドレイン領域側に設けられること
になる。

【００１９】以上のような構成をとった場合、図５のド
レイン領域５１からチャネル形成領域５３へ逆方向に電
流がリークしようとしても、炭素、窒素、酸素の内、少
なくとも一種類の元素（この場合は炭素）が添加された
領域には、バンドギャップの山５２があるので、たとえ
ば、符号54で示されたキャリアは、チャネル形成領域５
３の方へ行くことができない。よって、この場合、ゲイ
トに負の電圧が加わったとしても、図２（Ｂ）に示すよ
うな逆方向リークをしてしまうことがなく、図２（Ａ）
に示すような理想的なゲイト電圧（Ｖ_G ）ードレイン電
流（Ｉ_D ）の関係を得ることができる。

【００２０】また、図５に示す炭素、窒素、酸素の内、
少なくとも一種類の元素が添加された領域である符号52
で示されたバンドギャップの広さがポテンシャル障壁と
なり、ドレイン耐圧を高くすることができる。この結
果、従来、パンチスルー電流のため、電流が少しずつス
ローリークする図３（Ｂ）に示すような特性になってし
まうゲイト電流（Ｉ_G ）とドレイン電圧（Ｖ_D ）の関係
を図３（Ａ）に示すように改善することができる。ま
た、本発明の構成をとった場合、炭素、窒素、酸素がキ
ャリア発生領域（この場合は境界１１１、１１２近傍）
における不対結合手と結合し、中和するので再結合中心
密度を減少させることができ、デバイスとしての特性を
高めることができる。

【００２１】バンドギャップの山５２の幅は、図１にお
ける炭素が添加された領域であるイ’、ロ’の横方向
（ソース領域、チャネル形成領域、ドレイン領域を結ぶ
線に平行な方向）の厚さを変化させることによってコン
トロールすることができる。さらに、その山の高さは、
添加濃度を変化させることでコントロールすることがで
きる。このように、本発明は、電界集中を緩和するとい
う前述のライトドープドレイン（ＬＤＤ）技術と思想的
に全く異なる技術思想のもとに達成せられるものであ
る。

【００２２】ソース領域とゲイト電極下の半導体領域、
ドレイン領域とゲイト電極下の半導体領域との間に炭
素、窒素、酸素を添加することによって、ソース領域、
ドレイン領域とチャネル形成領域との境界付近に形成さ
れるソース領域、ドレイン領域、チャネル形成領域を構
成する半導体よりエネルギーバンドギャップの広い領域
（たとえば、図５に示す符号52の部分）は、たとえば、
半導体として珪素を用いるのであれば、前記炭素、窒
素、酸素を添加することによって、炭化珪素、窒化珪
素、酸化珪素からなる領域となる。炭化珪素としては、
Si_x C_1-X（０≦Ｘ＜１）で表される構成、窒化珪素とし
ては、Si₃N_4-X （０≦Ｘ＜４）で表される構成、酸化珪
素としては、SiO_2-X（０≦Ｘ＜２）で表される構成を用
いることができる。

【００２３】また、従来は、半導体として多結晶珪素等
を用いると、Ｐ型またはＮ型の導電型を与える不純物が
結晶粒界であるグレインバウンダリ（ＧＢ）を経由して
チャネル形成領域にドリフトしてしまうので、高い導電
離を得ようとしてソース領域およびドレイン領域に一導
電型を付与する不純物を高濃度に添加すると、チャネル
形成領域に前記不純物がドリフトしてしまい、安定した
性能を有するデバイスを得ることができなかった。しか
し、本発明の構成をとった場合、炭素、窒素、酸素の添
加された領域がブロッキング領域となるのでソース領域
およびドレイン領域からチャネル形成領域への一導電型
を付与する不純物のドリフトが起こらない。このため、
ソース領域およびドレイン領域にＮチャネル型ならリン
等の５価の不純物をＰチャネル型ならボロン等の３価の
不純物を従来より高濃度で添加しても、熱アニール処理
時における前記不純物の拡散を前記ブロッキング領域で
防止する事ができる。この結果、σ＝１０^-1〜１０
³ （Ωｃｍ）^-1の導電率を有するソース領域、ドレイン
領域を得ることができる。

【００２４】本発明の特徴は、従来の電界集中の緩和を
行なう考え方ではなく、この電界が集中する、たとえ
ば、チャネル形成領域とドレイン領域の境界付近に、炭
素、窒素、酸素の添加されたバンドギャプの広い領域を
設けることにより、この部分にキャリアのリークを防止
するバンドギャップの山を設けたことにある。また、炭
素、窒素、酸素の添加された領域を変えることで、この
バンドギャップの山の位置を変えることができるという
特徴を有する。

【００２５】本発明の構成を絶縁ゲイト型電界効果半導
体装置の各形式であるスタガー型、逆スタガー型、プレ
ナー型、逆プレナー型等に適用してソース領域およびド
レイン領域間の耐圧を向上させ、パンチスルー電流を防
止することができることはいうまでもない。また、半導
体装置としては、絶縁ゲイト型電界効果半導体装置に限
定されるものではなく、半導体装置における局部的電界
集中に起因する問題（たとえば、スローリークの問題）
を解決する手段として、本発明が応用できることはいう
までもない。

【００２６】

【実施例】

〔実施例１〕本実施例の作製工程を図６、図７に示す。
本実施例では、ガラス基板にＮチャネル型ＴＦＴとＰチ
ャネル型ＴＦＴを相補型に設けたＣ／ＴＦＴを作る場合
を示す。また、本明細書中において、本実施例１で用い
た図面の符号は、本明細書中において共通のものとす
る。

【００２７】本実施例における相補型ＴＦＴとは、図８
に示すＰチャネル形電界効果半導体装置２１とＮチャネ
ル形電界効果半導体装置１１とで構成される相補形の半
導体装置（Ｃ／ＴＦＴ）である。図８に示すものは、こ
のＣ／ＴＦＴを液晶表示装置の画素駆動素子として用い
た例である。図８において、表示部は、２×２のマトリ
ックスを有し、周辺回路部は、符号１６、１７で示され
ている。この表示部の１つのピクセル３４は、ＰＴＦＴ
とＮＴＦＴとのゲイト電極を互いに連結し、さらに、Ｙ
軸方向の線Ｖ_GG２２、またはＶ_GG' ２２’に連結してい
る。また、Ｃ／ＴＦＴの共通出力を液晶１２の画素電極
に連結している。ＰＴＦＴの入力（Ｖss側）をＸ軸方向
の線Ｖ_DD１８に連結し、ＮＴＦＴの入力（Ｖ_SS側）をＶ
ss１９に連結させている。

【００２８】すると、Ｖ_DD１８、Ｖ_GG２２が“１”の
時、液晶電位１０は"0" となり、また、Ｖ_DD１８が
“１”、Ｖ_GG２２が“０”の時、液晶電位（Ｖ_LC）１０
は“１”となる。すなわち、Ｖ_GGとＶ_LCとは「逆相」と
なる。第８図において示されているのは、インバータ型
のＣ／ＴＦＴであるが、ＮＴＦＴとＰＴＦＴとを逆に配
設すると、バッファ型となり、Ｖ_GGとＶ_LCとは、「同
相」とすることができる。また、周辺回路は、かくの如
き酸素等の不純物が添加されていない、また、充分に少
ない（１０¹⁹cm^-3以下）ＴＦＴ、特に、Ｃ／ＴＦＴで作
られ、それぞれのＴＦＴの移動度２０ｃｍ² ／Ｖｓｅｃ
〜２００ｃｍ² ／Ｖｓｅｃとして高速動作をせしめる。

【００２９】図７に示すＣ／ＴＦＴを作らんとした時の
製造工程を図６および図７に基づき示す。図６におい
て、ＡＮガラス、パイレックスガラス等の約６００℃の
熱処理に耐え得るガラス１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（下地膜）３８
としての酸化珪素膜を１０００Å〜３０００Åの厚さに
作製する。

【００３０】プロセス条件は、酸素１００％雰囲気、成
膜温度１５０℃、出力４００Ｗ〜８００Ｗ、圧力０．５
ｐａとする。タ−ゲットに石英または単結晶シリコンを
用い、成膜速度は、３０Å／分となる。

【００３１】この上に、酸素、炭素または窒素の総量が
７×１０¹⁹ｃｍ^-3好ましくは１×１０¹⁹ｃｍ^-3以下しか
添加させていないシリコン膜をＬＰＣＶＤ（減圧気相）
法、スパッタ法、またはプラズマＣＶＤ法により形成す
る。減圧気相法で形成する場合、結晶化温度よりも１０
０℃〜２００℃低い４５０℃〜５５０℃、たとえば、５
３０℃でジシラン（Ｓｉ₂ Ｈ₆ ）、またはトリシラン
（Ｓｉ₃ Ｈ₈ ）をＣＶＤ装置に供給して成膜する。反応
炉内圧力は、３０ｐａ〜３００ｐａとする。成膜速度
は、３０Å/ 分〜１００Å/ 分となる。ＮＴＦＴとＰＴ
ＦＴとのスレッシュホ−ルド電圧（Ｖ_th）を概略同一に
制御するため、ホウ素をジボランを用いて１×１０¹⁵ｃ
ｍ^-3〜５×１０¹⁷ｃｍ^-3の濃度として成膜中に添加して
もよい。

【００３２】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、アルゴンに水素を５０体積％〜８０体積％に混
入した雰囲気で行う。たとえば、アルゴン２０体積％、
水素約８０体積％とする。成膜温度は、１５０℃、周波
数は、１３．５６ＭＨｚ、スパッタ出力４００Ｗ〜８０
０Ｗとし、圧力は、０．５ｐａとする。

【００３３】プラズマＣＶＤ法により珪素膜を作製する
場合、温度は、たとえば、３００℃とし、モノシラン
（ＳｉＨ ₄）またはジシラン（Ｓｉ₂ Ｈ₆ ）を反応性気
体として用いる。これらをＰＣＶＤ装置内に導入し、１
３．５６ＭＨｚの高周波電力を加えて成膜する。

【００３４】この実施例では、図６（Ａ）に示す如く、
第１のフォトマスクで所定の領域のみ、半導体膜２、
２' を残し他部を除去する。この上に酸化珪素膜３を下
地の酸化珪素膜３８と同様な条件で５００Å〜２０００
Åたとえば、１０００Åの厚さに形成する。

【００３５】本実施例において、さらに、一対の不純物
領域であるソ−ス領域またはドレイン領域となる領域
は、酸素等の不純物がきわめて少なく、結晶化がより強
く進む。また、その一部は、後工程において、ソ−ス領
域およびドレイン領域となる領域に、０μｍ〜５μｍの
横方向の深さにまでわたって設けられている。すなわ
ち、理想的には、０にすることにより、図５に示すバン
ドギャップの山５２の幅をできるだけ狭くすることが好
ましいが、工程上の問題を考慮すると、０を含み５μｍ
程度の範囲の間で横方向に渡って設けることが好まし
い。

【００３６】かくして、アモルファス状態の珪素膜を５
００Å〜１００００Å（１μｍ）、たとえば、２０００
Åの厚さに作製の後、上記珪素膜は、５００℃〜７５０
℃の結晶成長を起こさない程度の中温の温度にて、１２
時間〜７０時間非酸化物雰囲気にて加熱処理、すなわ
ち、熱アニール処理される。たとえば、上記珪素膜は、
窒素または水素雰囲気にて６００℃の温度で保持され
る。

【００３７】この半導体膜の下側の基板表面は、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。すなわち、成膜時は、アモルファス構造を有
し、また水素が単に混入しているのみである。このアニ
−ル処理により、チャネル形成領域の半導体膜は、アモ
ルファス構造から秩序性の高い状態に移り、その一部が
結晶状態を呈する。特に、シリコンの成膜時に比較的秩
序性の高い領域は、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、互いに引張合う。
結晶としても、レ−ザラマン分光により測定すると、単
結晶の珪素（１１１）結晶方位のピ−ク５２２ｃｍ^-1よ
り低周波側にシフトした格子歪を有した（１１１）結晶
ピ−クが観察される。その見掛け上の粒径は、半値幅か
ら計算すると、５０Å〜５００Åとマイクロクリスタル
のようになっているが、実際、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、その各クラスタ間
が互いに珪素同志で結合（アンカリング) 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。

【００３８】たとえば、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分
析) 法により深さ方向の分布測定を行った時、添加物
（不純物）として、最低領域（表面または表面より離れ
た位置（内部))において、酸素が３×１０¹⁹ｃｍ^-3、窒
素４×１０¹⁷ｃｍ^-3を得る。また、水素は、４×１０²⁰
ｃｍ^-3であり、珪素４×１０²²ｃｍ^-3として比較する
と、１原子％である。この結晶化は、酸素濃度がたとえ
ば、1.5 ×１０²⁰ｃｍ^-3において、１０００Åの膜厚で
６００℃（４８時間）の熱処理で可能である。これを５
×１０²⁰ｃｍ^-3にすると、膜厚を0.３〜0.５μｍと厚く
すれば、６００℃でのアニ−ルによる結晶化が可能であ
った。しかし、0.１μｍの厚さでは、６５０℃での熱処
理が結晶化のために必要であった。すなわち、より膜厚
を厚くする、より酸素等の不純物濃度を減少させるほ
ど、結晶化がし易かった。結果として、この被膜は、実
質的にグレインバウンダリ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、いわゆるグ
レインバウンダリ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。すなわち、ホ−ル移動度（μ
ｈ）＝１０ｃｍ² ／Ｖｓｅｃ〜５０ｃｍ² ／Ｖｓｅｃ、
電子移動度（μe ）＝１５ｃｍ²/Ｖｓｅｃ〜１００ｃｍ
²/Ｖｓｅｃが得られる。

【００３９】他方、上記の如く、中温でのアニ−ル処理
ではなく、９００℃〜１２００℃の高温アニ−ル処理に
より被膜を多結晶化すると、核からの固相成長により被
膜中の酸素等の不純物の偏析がおきて、グレインバウン
ダリには、酸素、炭素、窒素等の不純物が多くなり、結
晶中の移動度が大きいが、グレインバウンダリでのバリ
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。そして、結果としては、５ｃｍ² ／Ｖｓｅｃ
以下の移動度しか得られず、結晶粒界でのドレインリ−
ク等による耐圧の低下がおきてしまうのが実情であっ
た。

【００４０】すなわち、本発明の実施例では、かくの如
く、結晶性を有するセミアモルファス、またはセミクリ
スタル構造を有するシリコン半導体を用いている。ま
た、ゲイト酸化膜３には、弗素を少量添加して成膜して
もよい。

【００４１】この酸化珪素と下地の半導体膜との界面特
性を向上し、界面凖位を除くため、紫外光を同時に加
え、オゾン酸化を行うとよかった。すなわち、ブロッキ
ング層３８を形成したと同じ条件のスパッタ法と光ＣＶ
Ｄ法との併用方法とすると、界面凖位をさらに減少させ
ることができた。

【００４２】さらに、この後、この上側にリンが１ｃｍ
^-3〜５×１０²⁰ｃｍ^-3の濃度に入ったシリコン膜、また
はこのシリコン膜とその上にモリブデン（Ｍｏ）、タン
グステン（Ｗ）、ＭｏＳｉ₂ 、またはＷＳｉ₂ との多層
膜４９（図６参照）を形成する。この多層膜４９は、本
実施例のように、７００°以下の温度でその作成工程が
行なわれるのであれば、アルミニウム、またはアルミニ
ウムと他の金属化合物、あるいは一般の金属化合物を用
いてもよい。

【００４３】この多層膜４９上にフォトレジスト３５を
設け、さらに、第２のフォトマスクを用い、フォトレ
ジスト３５を選択的に除去し、このレジスト３５をマス
クとして図６（Ｂ）に示すように多層膜４９の一部を除
去する。このレジスト３５と多層膜４９の一部が除去さ
れた領域３６、３７、３６’、３７’に対し、Ｃ、Ｎま
たはＯ、本実施例においては、Ｏを１×１０²⁰cm^-3〜５
×１０²¹cm^-3の濃度になるようにフォトレジスト３５と
多層膜４９をマスクとしてイオン注入法により添加し、
この領域を酸化珪素化、すなわち、SiO_2-X（０≦Ｘ＜
２）でその組成が表される領域とする。

【００４４】これら不純物の濃度は、ＳＩＭＳの測定に
よると膜の中央部で最も小さく、その厚さ方向の両端で
最も大きくなっていた。膜中央部でのこれらＣ、Ｎまた
はＯの如き不純物濃度は、１×１０¹⁹ｃｍ^-3、好ましく
は８×１０¹⁹ｃｍ^-3以上であることが望ましい。このイ
オン注入に際して加えた電圧は、３０ＫｅＶ〜５０Ｋｅ
Ｖ、たとえば、３５ＫｅＶとする。この結果、図６
（Ｂ）の（イ）、（ロ）、（イ’）、（ロ’）で示され
るような酸素の添加された領域が形成される。この領域
の横方向の厚さは、０．１μｍ〜３０μｍ、好ましくは
１μｍ〜１０μｍ、たとえば、２μｍとした。また、厚
さは、２００Å〜２μｍ、好ましくは５００Å〜２００
０Å、本実施例においては、１０００Åとする。

【００４５】これを第３のフォトマスクにてパタ−ニ
ングする。そして、ＰＴＦＴ用のゲイト電極４、ＮＴＦ
Ｔ用のゲイト電極４' を形成し、図６（Ｃ）に示す形状
を得る。本実施例においては、その一部が除去された多
層膜４９の一部をそのままゲイト電極として用いる。よ
って、酸素が添加された領域（イ）、（ロ）、
（イ’）、（ロ’）の一方の境界部分６１、６２、６
１’６２’は、ゲイト電極の両端６２、６３、６２’、
６３’と一致している。

【００４６】本実施例においては、たとえば、チャネル
長１０μｍ、ゲイト電極としてリンド−プ珪素を0.２μ
ｍ、その上にモリブデンを0.３μｍの厚さに形成する。

【００４７】図６（Ｄ）において、フォトレジスト３
１’をフォトマスクを用いて形成し、ＰＴＦＴ用のソ
−ス領域５、ドレイン領域６となる領域に対し、ゲイト
電極４をマスクとしてホウ素を１×１０¹⁵ｃｍ^-2〜２×
１０¹⁵ｃｍ^-2のド−ズ量としてイオン注入法により添加
する。次に、図１（Ｅ）の如く、フォトレジスト３１を
フォトマスクを用いて形成する。そして、ＮＴＦＴ用
のソ−ス領域５' 、ドレイン領域６' となる領域に対し
やはりゲイト電極４' をマスクとしてリンを１×１０¹⁵
ｃｍ^-2の量、イオン注入法により添加する。これらは、
ゲイト絶縁膜３を通じて行う。しかし、図６（Ｃ）にお
いて、ゲイト電極４、４’をマスクとしてシリコン膜上
の酸化珪素を除去し、その後、ゲイト電極４、４’をマ
スクとしてホウ素、リンを直接珪素膜中にイオン注入し
てもよい。

【００４８】本実施例の場合、ゲイト電極をマスクとし
てホウ素、リン等のＰまたはＮ型の導電型を付与する不
純物をイオン注入し、ＰＴＦＴまたはＮＴＦＴのソース
領域およびドレイン領域を形成するので、図６（Ｄ）に
示されているようにＮＴＦＴの場合、ソース領域とチャ
ネル形成領域の境界は符号６１’、ドレイン領域とチャ
ネル形成領域の境界は符号６２’となり酸素が添加され
た不純物領域（イ’）、（ロ’）の一方の境界部分と一
致する。すなわち、本実施例において、酸素が添加され
た不純物領域は、一導電型を付与する不純物が添加され
た半導体であるソース領域およびドレイン領域の内部に
存在していることになる。すなわち、本実施例は、図１
に示す例と同様な構成である。

【００４９】前記のゲイト電極を作製した行程の後、フ
ォトレジスト３１を除去し、６３０℃にて１０時間〜５
０時間再び加熱アニ−ルを行う。そしてＰＴＦＴのソ−
ス領域５、ドレイン領域６、ＮＴＦＴのソ−ス領域５'
, ドレイン領域６' の不純物を活性化してＰ⁺ 、Ｎ⁺
の領域として作製する。また、ゲイト電極４、４’下に
は、チャネル形成領域７、７' がセミアモルファス半導
体として形成される。一般に、ソース領域およびドレイ
ン領域を活性化することは、デバイスの電気的特性を高
めるために有効であるが、活性化のための熱アニール処
理を行なうと、ＰまたはＮ型の導電型を付与する不純物
がチャネル形成領域に不必要に拡散してしまうという問
題が生ずる。しかし、本発明の構成をとることで、たと
えば、本実施例の場合において、Ｎ⁺ −Ｉ、またはＩ−
Ｎ⁺ 界面、またはその近傍に存在している炭素、窒素、
酸素が添加された領域がブロッキング領域となり、熱ア
ニール処理時における不要な不純物の拡散を防ぐことが
できる。この炭素、窒素、酸素が添加された領域がブロ
ッキング領域となるのは、炭素、窒素、酸素が珪素と極
めて強い結合をするからである。

【００５０】酸素等の不純物の添加された領域（イ）、
（ロ）、（イ’）、（ロ’）は、図５の符号５２に対応
するバンドギャップがチャネル形成領域やソース領域、
ドレイン領域より広い領域である。また、この構成によ
り、Ｎ⁺ −Ｉ、Ｐ⁺ −Ｉの存在する面に結晶粒界が存在
し難く、結果として、さらに、ドレイン耐圧を高くする
ことができる。

【００５１】かくすると、セルフアライン方式でありな
がらも、すべての工程において、７００℃以上に温度を
加えることがなく、Ｃ／ＴＦＴを作ることができる。そ
のため、基板材料として、石英等の高価な基板を用いな
くてもよい。

【００５２】本実施例において、作製したＮＴＦＴのエ
ネルギーバンド図は、図５に示されるものと同様であ
る。これは、本実施例が図１に示すＮＴＦＴと同様な構
成であることを考えれば明らかである。この場合、図６
のＮＴＦＴのＮ⁺ −ＩまたはＩ−Ｎ⁺ の界面である符号
６１' 、６２' が図５の１１１、１１２に対応する。ま
た、本実施例において、作製したＰＴＦＴのエネルギー
バンド図は、不純物のドーピング量がＮＴＦＴとＰＴＦ
Ｔで全く同一であり、チャネルがともに真性半導体であ
れば、フェルミレベル（ｆ_e ）に対して図５を対称に変
換したものに概略一致する。

【００５３】本実施例において、熱アニール処理は、図
６（Ａ）（Ｅ）で２回行う。しかし、図６（Ａ）のアニ
−ル処理は、求める特性により省略し、双方を図６
（Ｅ）の熱アニ−ル処理により兼ねさせて製造時間の短
縮を図ってもよい。さらに、図７（Ａ）において、層間
絶縁物８を前記したスパッタ法により酸化珪素膜の形成
として行う。この酸化珪素膜の形成は、ＬＰＣＶＤ法、
光ＣＶＤ法を用いてもよい。たとえば、0.２μｍ〜1.０
μｍの厚さに形成する。その後、図７（Ａ）に示す如
く、フォトマスクを用いて電極用の窓３２を形成す
る。さらに、これら全体にアルミニウムを0.5 μｍ〜１
μｍの厚さにスパッタ法により形成し、リ−ド９' およ
びコンタクト２９、２９' をフォトマスクを用いて図
７（Ｂ）の如く作製する。

【００５４】かかるＴＦＴの特性を略記する。ＰＴＦＴ
については、移動度( μ) が２６（ｃｍ² ／Ｖｓ）、ス
レッシュホ−ルド電圧が−4.３Ｖ、ドレイン耐圧が−３
３Ｖとなる。また、ＮＴＦＴについては、移動度( μ)
が４２（ｃｍ² ／Ｖｓ）、スレッシュホ−ルド電圧が＋
3.９Ｖ、ドレイン耐圧が＋３７Ｖとなる。この特性は、
チャネル長１０μｍ、チャネル幅３０μｍの場合を示
す。かかる半導体を用いることにより、一般に不可能と
されていた移動度を得ることができ、かつドレイン耐圧
を大きなレベルで得ることができる。そのため、初めて
図８に示した液晶表示装置用のＮＴＦＴまたはＣ／ＴＦ
Ｔを構成させることができる。

【００５５】この実施例は、液晶表示装置の例であり、
また、このＣ／ＴＦＴの出力を画素に連結させるため、
さらに図７（Ｂ）において、ポリイミド等の有機樹脂３
４を形成し、フォトマスクにより再度の窓あけを行
う。さらに、２つのＴＦＴの出力を透明電極に連結する
ため、スパッタ法によりＩＴＯ（インジュ−ム・スズ酸
化膜）を形成する。それをフォトマスクによりエッチ
ングして、透明電極３３を構成させる。このＩＴＯは室
温〜１５０℃で成膜し、それを２００℃〜３００℃の酸
素または大気中のアニ−ル処理により成就した。

【００５６】かくの如くにして、ＰＴＦＴ２１とＮＴＦ
Ｔ１１と透明導電膜の電極３３とを同一ガラス基板１上
に作製する。

【００５７】図９（Ａ）に図８に対応した実施例を示
す。Ｘ線としてＶ_DD１８、Ｖ_SS１９、Ｖ_DD' １８、
Ｖ_SS' １９' が形成されている。なお、Ｙ線としてＶ_GG
２２、Ｖ_GG' ２２が形成されている。

【００５８】図９の（Ａ）は平面図であるが、そのＡ−
Ａ■ の縦断面図を図９（Ｂ）に示す。また、Ｂ−Ｂ'
の縦断面図を図９（Ｃ）に示す。

【００５９】ＰＴＦＴ２１をＸ線Ｖ_DD１８とＹ線Ｖ_GG２
２との交差部に設け、さらに、Ｖ_DD１８とＶ_GG' ２２'
との交差部にも、他の画素用のＰＴＦＴ２１Ａが同様に
設けられている。ＮＴＦＴ１１は、Ｖ_SS１９とＶ_GG２２
との交差部に設けられている。Ｖ_DD１８' とＶ_GG２２と
の交差部の下側には、他の画素用のＰＴＦＴが設けられ
ている。本実施例においては、このようなＣ／ＴＦＴを
用いたマトリクス構成を有している。ＰＴＦＴは、ソ−
ス領域５の入力端のコンタクト３２を介しＸ線Ｖ_DD１８
に連結され、ゲイト電極４は、多層形成がなされたＹ線
Ｖ_GG２２に連結されている。ドレイン領域６の出力端
は、コンタクト２９を介して画素の電極３３に連結して
いる。

【００６０】他方、ＮＴＦＴ１１は、ソ−ス領域５' の
入力端がコンタクト３２' を介してＸ線Ｖ_SS１９に連結
され、ゲイト電極４' は、Ｙ線Ｖ_GG２２に、ドレイン領
域６' の出力端は、コンタクト２９' を介して画素３３
に連結している。かくして、２本のＸ線１８、１９に挟
まれた間( 内側) に、透明導電膜よりなる画素３３とＣ
／ＴＦＴとにより１つのピクセルを構成している。かか
る構造を左右、上下に繰り返すことにより、２×２のマ
トリクスの１つの例、またはそれを拡大した６４０×６
４０、１２８０×１２８０といった大画素の液晶表示装
置を作ることが可能となる。

【００６１】ここでの顕著な特徴は、１つの画素にＴＦ
Ｔが相補構成をして設けられていること、画素３３は、
液晶電位Ｖ_LCを有するが、それは、ＰＴＦＴがオンであ
り、ＮＴＦＴがオフか、またはＰＴＦＴがオフであり、
ＮＴＦＴがオンか、のいずれのレベルに固定されること
である。第９図において、それら透明導電膜上に配向
膜、配向処理を施し、さらに、この基板と他方の液晶の
電極（図８の２３）を有する基板との間に一定の間隔を
あけて、公知の方法により互いに配設をする。そして、
その間に液晶を注入または配線して装置を完成させる。

【００６２】液晶材料にTN液晶を用いるならば、その間
隔を約１０μｍ程度とし、透明導電膜双方に配向膜をラ
ビング処理して形成させる必要がある。また、液晶材料
にＦＬＣ（強誘電性) 液晶を用いる場合は、動作電圧を
±２０Ｖとし、セルの間隔を1.５μｍ〜3.５μｍ、たと
えば、2.３μｍとし、反対電極（図８の２３）上にのみ
配向膜を設け、ラビング処理を施せばよい。分散型液晶
またはポリマ−液晶を用いる場合には、配向膜が不要で
あり、スイッチング速度を大とするため、動作電圧は、
±１０〜±１５Ｖとし、セル間隔が１μｍ〜１０μｍと
薄くする。

【００６３】特に、分散型液晶を用いる場合には、偏光
板も不用のため、反射型としても、また、透過型として
も、光量を大きくすることができる。そして、その液晶
は、スレッシュホ−ルドがないため、本発明のＣ／ＴＦ
Ｔに示す如く、明確なスレッシュホ−ルド電圧が規定さ
れるＣ／ＴＦＴ型とすることにより、大きなコントラス
トとクロスト−ク（隣の画素との悪干渉）を除くことが
できる。

【００６４】〔実施例２〕本実施例は、図１０（Ｃ）に
示す相補型のＣ／ＴＦＴを得る作製方法に関するもので
ある。本実施例が、実施例１と異なるのは、実施例１が
図６（Ｂ）、（Ｃ）を見ると明らかなようにゲイト電極
４、４’となる部分とその上のレジスト膜をマスクとし
て不純物として酸素を半導体層２、２’にイオン打ち込
みしているが、本実施例においては、図１０（Ａ）、
（Ｂ）に示すように先ずＣ、Ｎ、Ｏ等の不純物を半導体
層に対して、レジスト膜をマスクとしてイオン打ち込み
を行い、Ｃ、Ｎ、Ｏ等の少なくとも一種類の元素が１×
１０²⁰cm^-3〜５×１０²¹cm^-3の濃度になるようにイオン
注入法により添加するものである。この方法によると、
Ｃ、Ｎ、Ｏ等が添加された不純物領域（図５の符号５２
で示すバンドギャップの広い領域に相当）をゲイト電極
の下に及ぶ範囲に設けることができるという特徴を有す
る。以下、本実施例の作製工程を説明する。

【００６５】図１０に本実施例の作製工程の一部を示
す。まず、実施例１と同様な工程を経、その後、フォト
レジスト９１を設けフォトマスクを用いて図１０（Ａ）
に示すようにパターニングをする。このフォトレジスト
９１の除去された部分によってＣ、Ｎ、Ｏの添加される
不純物領域が決まるのである。よって、この方法によれ
ば、実施例１におけるイオン打ち込み法では不可能な、
ゲイト電極下にも前記不純物領域を設けることができる
という特徴を有する。

【００６６】そして、このフォトレジスト９１をマスク
として炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、または酸素（Ｏ）の
内、少なくとも一種類の元素、本実施例においては、炭
素を実施例１と同様にしてイオン打ち込み法によりドー
ピングする。

【００６７】この上に、実施例１と同様にして、ゲイト
酸化膜となる酸化珪素膜３を酸素１００％雰囲気中にお
けるスパッタリングによって１０００Åの厚さに設け
る。さらに、この後、この上側にリンが１×１０²⁰ｃｍ
^-3〜５×１０²⁰ｃｍ^-3の濃度に入ったシリコン膜または
このシリコン膜とその上にモリブデン（Ｍｏ）、タング
ステン（Ｗ）、ＭｏＳｉ₂ 、またはＷＳｉ₂ との多層
膜、またはアルミニウム、アルミニウムと他の金属化合
物、金属化合物の多層膜を形成し、さらに、実施例１と
同様にして、この多層膜をパターニングすることにより
ゲイト電極４、４’を設けてＮＴＦＴとＰＴＦＴを得
る。以下、実施例１と全く同様な工程を経ることによっ
てＣ／ＴＦＴを得ることができる。

【００６８】本実施例においては、ゲイト電極を設ける
前に炭素元素を、１×１０²⁰ｃｍ^-3〜５×１０²¹ｃｍ^-3
イオン打ち込み法によってドーピングした領域（イ）、
（ロ）、（イ’）、（ロ’）が設けられ、しかる後に、
ゲイト電極が設けられるのでバンドギャップの山をつく
るための不純物である炭素が添加される領域がゲイト電
極の位置に制限されることがない。実施例１のように、
ゲイト電極をマスクとして炭素、窒素酸素等の不純物を
イオン打ち込みによって添加した場合、図６（Ｄ）を見
れば明らかなようにゲイト電極下に炭素、窒素酸素等の
不純物の内、少なくとも一種類の不純物が添加された半
導体領域（図５の符号５２にて示されるバンドギャップ
の山に相当する部分）を作ることができなかった。実施
例１においては、ゲイト電極をマスクとして一導電型を
付与する不純物を添加するので、チャネル形成領域は、
図６（Ｄ）の７、７’で示されるように、ゲイト電極
４、４’の下にゲイト電極と同じ形で存在していたが、
本実施例のような構成をとった場合、図１０（Ｃ）に示
すように、ソース領域５、５’からチャネル形成領域
７、７’にかけて炭素が添加された珪素半導体の領域
（ロ）、（イ’）を、ドレイン領域６、６’からチャネ
ル形成領域７、７’にかけて炭素が添加された珪素半導
体の領域（イ）、（ロ’）を設けることができる。この
場合、炭素が添加されている領域ソース領域５、５’と
チャネル形成領域７、７’との境界は、９１、９１’と
なり、ドレイン領域６、６’とチャネル形成領域４、
４’との境界は、９２、９２’となる。よって、これら
ソース領域、ドレイン領域とチャネル形成領域の境界
は、炭素が添加された珪素半導体領域中に存在すること
になる。

【００６９】本実施例の構成をとった場合におけるＮＴ
ＦＴの模式的なエネルギーバンド図を図１１に示す。図
１１において、エネルギーバンド図に示すように、本実
施例の作製工程によってＮＴＦＴを作製した場合、炭
素、窒素、酸素を添加することによって得られるエネル
ギーバンドギャップの山１０１の位置を図５に示す実施
例１における作製方法で作製したＮＴＦＴのエネルギー
バンドギャップの山５２の位置よりもチャネル形成領域
に近い部分に設けることができる。しかも、実施例１の
場合と同じバンドギャップを有する山を設けた場合にお
いても、その設けられる位置が違うと、ポテンシャル障
壁としてのバンドギャップの山の高さを相対的に変える
ことができる。たとえば、チャネル形成領域とドレイン
領域の境界である図５に示す１１２、図１０の９２’の
近傍を比較した場合、炭素、窒素、酸素を添加すること
によて、形成されるバンドギャップの大きさが同じであ
るのにもかかわらず、キャリア、電子にとってのポテン
シャル障壁としての高さは違うことがわかる。

【００７０】さらに、本実施例の作製工程において、ゲ
イト電極の位置部分の下に炭素、窒素、酸素の少なくと
も一種類が添加された領域を作ることにより、図１２に
示すようなＮＴＦＴ、ＰＴＦＴからなるＣ／ＴＦＴを作
製することができる。このＣ／ＴＦＴは、炭素が１×１
０²⁰cm^-3〜５×１０²¹cm^-3添加された領域である
（イ）、（ロ）、（イ’）、（ロ’）の位置が図１０
（Ｄ）のＣ／ＴＦＴとは異なっているだけである。図１
２を見ると、ソース領域５、５’とチャネル形成領域
７、７’との境界である９１、９２、９１’、９２’を
一方の端としてチャネル形成領域７、７’内に炭素の添
加された不純物領域、すなわち、バンドギャップの山を
作るための不純物領域が設けられていることがわかる。

【００７１】図１２に示すようなＮＴＦＴのエネルギー
バンド図を図１３に示す。この図を見ればわかるよう
に、炭素が添加された不純物領域をチャネル形成領域内
に設けたので、エネルギーバンドギャップの山１０１が
図５（実施例１に対応）や図１１（実施例２に対応）の
場合に比較して、ソース領域とチャネル形成領域の境界
９１’と、ドレイン領域とチャネル形成領域の境界９
２’よりチャネル形成領域側に設けられていることがわ
かる。この場合も炭素が添加された領域のバンドギャッ
プの大きさは、同じであっても、その位置が違う場合、
ポテンシャル障壁としてのバンドギャップの山の高さ
は、電子、キャリア（正孔）にとって異なることにな
る。

【００７２】さらに、炭素、窒素、酸素の内少なくとも
一種類の元素が添加された領域の不純物濃度、横方向の
幅、活性化の度合いなどにより、前記バンドギャップの
山の幅、高さをコントロールすることができる。

【００７３】〔実施例３〕本実施例は、図１４に示すよ
うに実施例２において、作製したＴＦＴにおいて、Ｃ、
Ｎ、Ｏが添加された領域が半導体層の表面付近に存在す
る場合である。この構成であってもソース領域、ドレイ
ン領域間の耐圧を高くすることができる。もちろん、こ
の不純物が基板近くに達していてもよいのであるが、本
実施例の構成をとり、Ｃ、Ｎ、Ｏの不純物をイオン打ち
込み法でドーピングする場合、実施例１や実施例２の場
合に比較して、イオンのエネルギーを小さくでき、ドー
ピングをしたくない不要な部分へのイオンの侵入をふせ
ぐことができる。なお、図面の符号は、図１と同一であ
る。また、本明細書中に示される絶縁ゲイト型電界効果
半導体装置は、Ｐチャネル型あるいはＮチャネル型のい
ずれであってもよいことはいうまでもない。

【００７４】本実施例の作製法は、Ｃ、Ｎ、Ｏのイオン
注入に際して、加える電圧が４０ＫｅＶ以下、たとえ
ば、２５ＫｅＶである点以外は実施例２と同様である。
また、実施例１と同様な構成をとってもよいことはいう
までもない。

【００７５】〔実施例４〕本実施例は、Ｎチャネルまた
はＰチャネル型の絶縁ゲイト型電界効果半導体装置にお
いて、ドレイン領域とゲイト電極下の半導体領域との境
界付近に炭素が添加された領域が設けられていることを
特徴とする半導体装置であって、図１５にその構成を示
す。本実施例の構成をとることによって、簡単な構成な
がら絶縁耐圧を高めるこができた。また、図面の符号
は、実施例２におけるものと同じである。

【００７６】本実施例の作製法は、実施例２の作製法に
したがった。よって、チャネル形成領域とドレイン領域
との境界９２’を含む形で炭素が添加されている領域が
チャネル形成領域からドレイン領域にかけて設けられて
いる。

【００７７】本発明の思想によれば、図１６に示すよう
に、逆スタガー型の電界効果半導体装置において、符号
１２５で示される部分に本発明の構成であるＣ、Ｎ、Ｏ
の不純物を実施例１と同様にして、イオン打ち込み等で
添加することにより本発明の構成と同等の効果を得るこ
とができる。

【００７８】また、図１７に示すように、プレナー型の
絶縁ゲイト型電界効果半導体装置に本発明の構成を応用
することができる。この場合、チャネル形成領域とソー
ス領域、ドレイン領域の間に炭化物、窒化物、酸化物の
薄膜を１０Å〜５００Åの厚さ、可能ならでるだけ薄く
均一に設けることによって、本発明の効果を得ることが
できる。この場合、従来のプレナー型の絶縁ゲイト型電
界効果半導体装置の作製工程に前記炭化物、窒化物、酸
化物、またはその複合薄膜を設けるだけでよいという作
製上の特徴を有する。

【００７９】図１６、図１７における上記本発明の他の
応用例において、符号１２１はガラス基板、１２２は下
地酸化珪素膜、１２３はゲイト酸化膜である酸化珪素
膜、１２４は非単結晶珪素半導体膜、１２５はＣ、Ｎ、
Ｏの少なくともいずれかが添加された領域、１２６はド
レイン領域、１２７はソース領域、１２８はゲイト電
極、１２９はＣ、Ｎ、Ｏの少なくともいずれかからなる
薄膜、あるいは少なくともいずれかが添加された薄膜で
あり、１３０は層間絶縁物、１３１はアルミニウム電極
であり、Ｓはソース電極、Ｇはゲイト電極、Ｄはドレイ
ン電極を示す。本実施例における薄膜１２９は、ＰＣＶ
Ｄ法によって設けるが他の方法、たとえば、ＬＰＣＶＤ
法、スパッタ法、光ＣＶＤ方等を用いてもよい。

【００８０】本発明においては、半導体として非単結晶
珪素を用いたが、他の半導体を用いてもよい。

【００８１】

【発明の効果】本発明によれば、ソース領域とチャネル
形成領域の境界付近、あるいはチャネル形成領域とドレ
イン領域の境界付近に、炭素、窒素、酸素から選ばれた
少なくとも一種類の元素が添加された領域を設けること
によって、ソース領域およびドレイン領域間の逆方向リ
ークの問題、そしてソース領域およびドレイン領域間の
耐圧の低さに起因するしきい値電圧以下の状態において
生じるスローリークの問題を解決することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一例を示したものである。

【図２】 本発明の構成によって得られるゲイト電圧と
ドレイン電流の関係、並びに従来の構成におけるゲイト
電圧とドレイン電流の関係を示したものである。

【図３】 本発明の構成によって得られるドレイン電圧
とドレイン電流の関係、並びに従来の構成におけるドレ
イン電圧とドレイン電流の関係を示したものである。

【図４】 従来の例を示す。

【図５】 本発明の構成における模式的なエネルギーバ
ンド図の概略を示す。

【図６】 本発明の実施例の作製工程を示す。

【図７】 本発明の実施例の作製工程を示す。

【図８】 本発明の実施例の構成を示す。

【図９】 本発明の実施例の構成を示す。

【図１０】 本発明の実施例の作製工程を示す。

【図１１】 本発明の実施例におけるＮＴＦＴの模式的
なエネルギーバンド図を示す。

【図１２】 本発明の実施例の構成を示す。

【図１３】 本発明の実施例におけるＮＴＦＴの模式的
なエネルギーバンド図を示す。

【図１４】 本発明の実施例の構成を示す。

【図１５】 本発明の実施例の構成を示す。

【図１６】 本発明の構成の他の応用例を示す。

【図１７】 本発明の構成の他の応用例を示す。

【符号の説明】

４、４’・・・・ゲイト電極 ５、５’・・・ソース領域 ７、７’・・・ゲイト電極下の半導体膜 ６、６’・・・ドレイン領域 イ、ロ、イ’、ロ’・・・炭素、酸素または窒素が添加
された領域 １１１・・・ソース領域とチャネル形成領域との境界 １１２・・・ドレイン領域とチャネル形成領域との境界

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画素と、当該複数の画素の各々を
   駆動する複数の絶縁ゲイト型電界効果半導体装置とから
   なる電気光学装置において、 半導体層に形成されたソース領域とチャネル形成領域と
   ドレイン領域と、 前記ソース領域とチャネル形成領域とが互いに接する領
   域付近、および前記ドレイン領域とチャネル形成領域と
   が互いに接する領域付近の少なくとも一方の当該領域付
   近に、炭素、窒素、および酸素から選ばれた少なくとも
   一種類の元素が添加されている不純物領域と、 を備えていることを特徴とする絶縁ゲイト型電界効果半
   導体装置からなる電気光学装置。
2. 【請求項２】 複数の画素と、当該複数の画素の各々を
   駆動する複数の絶縁ゲイト型電界効果半導体装置とから
   なる電気光学装置において、 半導体層に形成されたソース領域およびドレイン領域
   と、 前記ソース領域およびドレイン領域の間に形成されるチ
   ャネル形成領域と、 前記チャネル形成領域と前記ソース領域およびドレイン
   領域の少なくとも一方と互いに接する領域付近に、炭
   素、窒素、および酸素から選ばれた少なくとも一種類の
   元素が添加されて、前記ソース領域およびドレイン領域
   のいずれよりも高いエネルギーバンドギャップと、 を備えていることを特徴とする絶縁ゲイト型電界効果半
   導体装置からなる電気光学装置。
3. 【請求項３】 半導体層に形成されたソース領域、チャ
   ネル形成領域、およびドレイン領域と、 前記チャネル形成領域外であって、前記ソース領域とチ
   ャネル形成領域とが互いに接する領域付近、および前記
   ドレイン領域とチャネル形成領域とが互いに接する領域
   付近にそれぞれ形成されると共に、炭素、窒素、および
   酸素から選ばれた少なくとも一種類の元素が添加された
   不純物領域と、 を備えていることを特徴とする絶縁ゲイト型電界効果半
   導体装置。
4. 【請求項４】 半導体層に形成されたソース領域、チャ
   ネル形成領域、およびドレイン領域と、 前記ソース領域またはドレイン領域からチャネル形成領
   域にかけて、前記ソース領域とチャネル形成領域とが互
   いに接する領域付近、および前記ドレイン領域とチャネ
   ル形成領域とが互いに接する領域付近にそれぞれ形成さ
   れると共に、炭素、窒素、および酸素から選ばれた少な
   くとも一種類の元素が添加された不純物領域と、 を備えていることを特徴とする絶縁ゲイト型電界効果半
   導体装置。