JP2940653B2 - 半導体装置およびその作製方法 - Google Patents
半導体装置およびその作製方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁ゲイト型電界効果
トランジスタのゲイト電極の構造、およびその作製方法
に関する。特に薄膜半導体を用いたものに関する。
トランジスタのゲイト電極の構造、およびその作製方法
に関する。特に薄膜半導体を用いたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】絶縁基板上に形成された薄膜半導体を用
いた絶縁ゲイト型電界効果トランジスタ（以下単にＴＦ
Ｔという）が知られている。このＴＦＴは、アクティブ
マトリックス型の液晶表示装置の画素電極のスイッチン
グ素子として、あるいは周辺ドライバー回路の駆動素子
として用いられる。また、イメージセンサーやその他集
積回路にも利用することができる。
いた絶縁ゲイト型電界効果トランジスタ（以下単にＴＦ
Ｔという）が知られている。このＴＦＴは、アクティブ
マトリックス型の液晶表示装置の画素電極のスイッチン
グ素子として、あるいは周辺ドライバー回路の駆動素子
として用いられる。また、イメージセンサーやその他集
積回路にも利用することができる。
【０００３】ＴＦＴの構造として、図１に示すような構
造が提案されている。図１に示すのは、ガラス基板１１
上に形成された非晶質あるいは結晶性を有した珪素薄膜
からなるソース１２、ドレイン１４、チャネル１３を有
した活性層、ゲイト絶縁膜１６となる酸化珪素膜、アル
ミを主成分とするゲイト電極１７とその周囲の酸化物層
１８、層間絶縁膜１９、ソース電極１０１、ドレイン電
極１０２を備えたＴＦＴである。ここでいう結晶性珪素
膜というのは、微結晶珪素膜、多結晶珪素膜、セミアモ
ルファス珪素膜等の秩序性を有する構造を含む珪素を主
成分とする膜のことをいう。
造が提案されている。図１に示すのは、ガラス基板１１
上に形成された非晶質あるいは結晶性を有した珪素薄膜
からなるソース１２、ドレイン１４、チャネル１３を有
した活性層、ゲイト絶縁膜１６となる酸化珪素膜、アル
ミを主成分とするゲイト電極１７とその周囲の酸化物層
１８、層間絶縁膜１９、ソース電極１０１、ドレイン電
極１０２を備えたＴＦＴである。ここでいう結晶性珪素
膜というのは、微結晶珪素膜、多結晶珪素膜、セミアモ
ルファス珪素膜等の秩序性を有する構造を含む珪素を主
成分とする膜のことをいう。
【０００４】図１に示す構造で重要なのは、ゲイト電極
１７の周囲に設けられた酸化物層１８の厚さを利用し
て、オフセットゲイト領域１５が形成されていることで
ある。図１に示す構造においては、ソース１２とドレイ
ン１４とをイオン注入法、またはイオンドープ法によっ
て形成するのであるが、この際、ゲイト電極１７とその
周囲の酸化物層１８がマスクとなる。
１７の周囲に設けられた酸化物層１８の厚さを利用し
て、オフセットゲイト領域１５が形成されていることで
ある。図１に示す構造においては、ソース１２とドレイ
ン１４とをイオン注入法、またはイオンドープ法によっ
て形成するのであるが、この際、ゲイト電極１７とその
周囲の酸化物層１８がマスクとなる。
【０００５】この結果、チャネルとして機能する領域は
１３の部分の両側に１５で示されるように、チャネルと
しては機能せず、さりとてソース／ドレインとしても機
能しない領域、またはその双方を併用した機能を有する
領域が形成される。この領域１５はオフセットゲイト領
域と呼ばれ、チャネル−ドレイン間あるいはチャネル−
ソース間における電界集中を緩和する作用を担う。この
オフセットゲイト領域を設けることによって、逆方向バ
イアス印加時におけるＯＦＦ電流の低減、ＯＮ−ＯＦＦ
比の向上といった効果を得ることができる。逆に、この
オフセットゲイト領域１５の幅１０３（酸化物層１８の
厚さで決まる）によって、ＴＦＴの特性をある程度制御
できる。従って、酸化物層１８の厚さを制御性良く形成
できない場合、ＴＦＴの特性にはバラツキが生じてしま
う。
１３の部分の両側に１５で示されるように、チャネルと
しては機能せず、さりとてソース／ドレインとしても機
能しない領域、またはその双方を併用した機能を有する
領域が形成される。この領域１５はオフセットゲイト領
域と呼ばれ、チャネル−ドレイン間あるいはチャネル−
ソース間における電界集中を緩和する作用を担う。この
オフセットゲイト領域を設けることによって、逆方向バ
イアス印加時におけるＯＦＦ電流の低減、ＯＮ−ＯＦＦ
比の向上といった効果を得ることができる。逆に、この
オフセットゲイト領域１５の幅１０３（酸化物層１８の
厚さで決まる）によって、ＴＦＴの特性をある程度制御
できる。従って、酸化物層１８の厚さを制御性良く形成
できない場合、ＴＦＴの特性にはバラツキが生じてしま
う。
【０００６】酸化物層１８は、アルミニウムのゲイト電
極１７の形成後に、例えば３％の酒石酸のエチレングリ
コール溶液（アンモニアで中性にｐＨ調整したもの）中
に基板を浸し、ゲイト電極１７に１〜５Ｖ／分、例えば
４Ｖ／分で電圧を１２０Ｖまで上昇させることによって
形成される。一般的に酸化物層１８の厚さは１０００〜
２０００Å程度に設定される。即ち、オフセットゲイト
領域１５の幅１０３は５００Å〜１μｍ例えば１０００
〜２０００Åに設定されることになる。勿論、必要に合
わせてオフセットゲイト領域１５の幅が決定されること
はいうまでもない。一方、ＴＦＴの作製工程において
は、加熱工程や、フラッシュランプ光、レーザー光が照
射される工程が必要とされるが、このような工程におい
て、酸化物層１８が耐性（耐レーザー性、耐熱性）を有
することが必要とされる。
極１７の形成後に、例えば３％の酒石酸のエチレングリ
コール溶液（アンモニアで中性にｐＨ調整したもの）中
に基板を浸し、ゲイト電極１７に１〜５Ｖ／分、例えば
４Ｖ／分で電圧を１２０Ｖまで上昇させることによって
形成される。一般的に酸化物層１８の厚さは１０００〜
２０００Å程度に設定される。即ち、オフセットゲイト
領域１５の幅１０３は５００Å〜１μｍ例えば１０００
〜２０００Åに設定されることになる。勿論、必要に合
わせてオフセットゲイト領域１５の幅が決定されること
はいうまでもない。一方、ＴＦＴの作製工程において
は、加熱工程や、フラッシュランプ光、レーザー光が照
射される工程が必要とされるが、このような工程におい
て、酸化物層１８が耐性（耐レーザー性、耐熱性）を有
することが必要とされる。
【０００７】本発明者らによる数々の実験によれば、ゲ
イト電極として純粋なアルミニウム材料を用いた場合、
陽極酸化工程において、アルミニウムの異常成長（ヒロ
ックという）が発生する、という問題があった。また、
このようにして得られたアルミニウム膜の表面に陽極酸
化物が形成された構造においては、特に陽極酸化物が薄
い場合には、レーザー光等の強力な光の照射に対する耐
性（耐レーザー性）が弱い、耐熱性がない。（すなわ
ち、ヒロックが発生して、陽極酸化物層が破壊される。
特に３５０℃以上の熱処理では顕著にヒロックが発生し
た。）という問題があることも明らかになった。
イト電極として純粋なアルミニウム材料を用いた場合、
陽極酸化工程において、アルミニウムの異常成長（ヒロ
ックという）が発生する、という問題があった。また、
このようにして得られたアルミニウム膜の表面に陽極酸
化物が形成された構造においては、特に陽極酸化物が薄
い場合には、レーザー光等の強力な光の照射に対する耐
性（耐レーザー性）が弱い、耐熱性がない。（すなわ
ち、ヒロックが発生して、陽極酸化物層が破壊される。
特に３５０℃以上の熱処理では顕著にヒロックが発生し
た。）という問題があることも明らかになった。
【０００８】上記の問題は、大きなエネルギーが与えら
れた際、原子レベルにおいてアルミニウムの原子が容易
に動き回ることに起因するものと考えられえる。この問
題を解決するには、アルミニウムより融点の高い材料を
微量に添加して、原子レベルにおけるアルミニウムの動
きを抑制する方法が考えられる。そこで、アルミニウム
中にＳｉやＰｄを添加する方法が考えられる。このよう
な元素の添加によってヒロックの発生は抑制され、耐熱
性は向上する。
れた際、原子レベルにおいてアルミニウムの原子が容易
に動き回ることに起因するものと考えられえる。この問
題を解決するには、アルミニウムより融点の高い材料を
微量に添加して、原子レベルにおけるアルミニウムの動
きを抑制する方法が考えられる。そこで、アルミニウム
中にＳｉやＰｄを添加する方法が考えられる。このよう
な元素の添加によってヒロックの発生は抑制され、耐熱
性は向上する。
【０００９】しかしながら、ＳｉやＰｄは、アルミニウ
ムに比較してイオン化率が低いので、陽極酸化工程にお
いて、陽極酸化物を厚くできないという問題がある。ま
た、アルミニウムが酸化する速さに比較して周期律表IV
b 族の元素であるＳｉや周期律表VIII族元素であるＰｄ
の酸化の速さは遅いので、酸化が一様に進まず、酸化物
層の厚さが不均一で、緻密な酸化物層が形成できないと
いう問題（実施例３参照）がある。この結果、かえって
耐レーザー性が低下する。また、このようなアルミニウ
ム材料を用いて、図１に示すようなＴＦＴを形成する場
合には、陽極酸化物層１８の厚さが、場所によってまち
まちなため、オフセット領域１５の幅がばらつくという
問題もある。
ムに比較してイオン化率が低いので、陽極酸化工程にお
いて、陽極酸化物を厚くできないという問題がある。ま
た、アルミニウムが酸化する速さに比較して周期律表IV
b 族の元素であるＳｉや周期律表VIII族元素であるＰｄ
の酸化の速さは遅いので、酸化が一様に進まず、酸化物
層の厚さが不均一で、緻密な酸化物層が形成できないと
いう問題（実施例３参照）がある。この結果、かえって
耐レーザー性が低下する。また、このようなアルミニウ
ム材料を用いて、図１に示すようなＴＦＴを形成する場
合には、陽極酸化物層１８の厚さが、場所によってまち
まちなため、オフセット領域１５の幅がばらつくという
問題もある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記数々の
問題点を解決することを課題とする。特に、陽極酸化工
程において、酸化物層を緻密にしかも均一に再現性良く
形成し、しかも後の加熱工程やレーザー光を照射する工
程における耐性を高めることを課題とする。
問題点を解決することを課題とする。特に、陽極酸化工
程において、酸化物層を緻密にしかも均一に再現性良く
形成し、しかも後の加熱工程やレーザー光を照射する工
程における耐性を高めることを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルミニウム
を主成分とする材料にIIIa族元素を添加することによっ
て、酸化工程や加熱工程におけるアルミニウムを主成分
とする材料の異常成長を防止できるものである。ここで
IIIa族元素として、Ｓｃ、Ｙ、ランタノイドを利用す
る。特に本発明は、アルミニウム中にＳｃ（スカンジウ
ム）を０．０５ｗｔ％〜０．４０ｗｔ％、好ましくは、
０．１ｗｔ％〜０．２５ｗｔ％添加する。特にこの量が
０．０５ｗｔ％以下とすると、耐熱性が十分でなく、３
５０℃，１時間でヒロックの発生が見られる。これらの
材料のエッチングには従来と同様にウェットエッング、
ドライエッチングを用いることができる。ドライエッチ
ングをおこなう場合には、条件によって添加元素（スカ
ンジウム等）が残査として残る場合、特にこの量が０．
４０ｗｔ％以上あると、ドライエッチングでエッチング
された表面に残さが残ってしまう場合もあるが、これは
純水で洗浄することによって除去できる。
を主成分とする材料にIIIa族元素を添加することによっ
て、酸化工程や加熱工程におけるアルミニウムを主成分
とする材料の異常成長を防止できるものである。ここで
IIIa族元素として、Ｓｃ、Ｙ、ランタノイドを利用す
る。特に本発明は、アルミニウム中にＳｃ（スカンジウ
ム）を０．０５ｗｔ％〜０．４０ｗｔ％、好ましくは、
０．１ｗｔ％〜０．２５ｗｔ％添加する。特にこの量が
０．０５ｗｔ％以下とすると、耐熱性が十分でなく、３
５０℃，１時間でヒロックの発生が見られる。これらの
材料のエッチングには従来と同様にウェットエッング、
ドライエッチングを用いることができる。ドライエッチ
ングをおこなう場合には、条件によって添加元素（スカ
ンジウム等）が残査として残る場合、特にこの量が０．
４０ｗｔ％以上あると、ドライエッチングでエッチング
された表面に残さが残ってしまう場合もあるが、これは
純水で洗浄することによって除去できる。
【００１２】
【作用】このような不純物の添加されたアルミニウムを
用いてその陽極酸化をおこなった場合には緻密で均一な
厚さの陽極酸化物層が得られる。また、陽極酸化工程に
おいて、アルミニウムの異常成長を防止することもでき
る。IIIa族元素としてＳｃの他には、Ｙ、ランタノイド
を利用することができる。その結果、陽極酸化工程を制
御性良く、しかも再現性よく行うことができ、このよう
な陽極酸化工程によって図１に示すようなオフセット領
域を有するＴＦＴを作製した場合には、オフセット領域
の幅が均一な（すなわち、特性の均一な）ＴＦＴが得ら
れる。
用いてその陽極酸化をおこなった場合には緻密で均一な
厚さの陽極酸化物層が得られる。また、陽極酸化工程に
おいて、アルミニウムの異常成長を防止することもでき
る。IIIa族元素としてＳｃの他には、Ｙ、ランタノイド
を利用することができる。その結果、陽極酸化工程を制
御性良く、しかも再現性よく行うことができ、このよう
な陽極酸化工程によって図１に示すようなオフセット領
域を有するＴＦＴを作製した場合には、オフセット領域
の幅が均一な（すなわち、特性の均一な）ＴＦＴが得ら
れる。
【００１３】Ｓｃは、イオン化率がアルミニウムに比較
して高く、陽極酸化工程において、アルミニウムの酸化
を妨げることがない。従って、緻密な酸化物層を形成す
ることができるのである。また、原子レベルにおけるア
ルミニウムの動きを抑制する効果も高いので、加熱もし
くは陽極酸化工程でのヒロックの発生を抑制できる。ま
た、陽極酸化物層は緻密で表面が滑らかであり、また、
陽極酸化物層とアルミニウム膜界面の表面状態も凹凸が
少ないので、光の反射に優れ、耐レーザー性を高めるこ
とになる。
して高く、陽極酸化工程において、アルミニウムの酸化
を妨げることがない。従って、緻密な酸化物層を形成す
ることができるのである。また、原子レベルにおけるア
ルミニウムの動きを抑制する効果も高いので、加熱もし
くは陽極酸化工程でのヒロックの発生を抑制できる。ま
た、陽極酸化物層は緻密で表面が滑らかであり、また、
陽極酸化物層とアルミニウム膜界面の表面状態も凹凸が
少ないので、光の反射に優れ、耐レーザー性を高めるこ
とになる。
【００１４】以上のことは、厚さが１２００Å〜３００
Å以下の薄い陽極酸化物を形成する場合にもあてはま
る。従来のＳｉあるいはＰｄを添加した陽極酸化物層は
ある程度の厚さ（通常は２０００Å以上）がないと、耐
熱性、耐レーザー性を期待できなかった。これは、前記
のように陽極酸化物の表面に凹凸があり、また、陽極酸
化物の厚さも薄いところと厚いところがあり、加熱、レ
ーザー照射によって、薄いところから陽極酸化物層が破
壊されるからである。しかしながら、本発明のIIIa族元
素を添加すると、陽極酸化が均一に進行するために、上
記のような凹凸はほとんど生じなかった。このため、３
００〜１２００Åという薄い陽極酸化物層であっても、
耐熱性、耐レーザー性に優れたものが得られた。
Å以下の薄い陽極酸化物を形成する場合にもあてはま
る。従来のＳｉあるいはＰｄを添加した陽極酸化物層は
ある程度の厚さ（通常は２０００Å以上）がないと、耐
熱性、耐レーザー性を期待できなかった。これは、前記
のように陽極酸化物の表面に凹凸があり、また、陽極酸
化物の厚さも薄いところと厚いところがあり、加熱、レ
ーザー照射によって、薄いところから陽極酸化物層が破
壊されるからである。しかしながら、本発明のIIIa族元
素を添加すると、陽極酸化が均一に進行するために、上
記のような凹凸はほとんど生じなかった。このため、３
００〜１２００Åという薄い陽極酸化物層であっても、
耐熱性、耐レーザー性に優れたものが得られた。
【００１５】
【実施例】〔実施例１〕本実施例は図２（Ａ）〜（Ｄ）
に示されるガラス基板２０１上に形成された結晶性珪素
膜を用いたＰチャネル型ＴＦＴ（ＰＴＦＴという）とＮ
チャネル型ＴＦＴ（ＮＴＦＴという）とを相補型に組み
合わせた回路を形成する例である。本実施例の構成は、
アクティブ型の液晶表示装置の画素電極のスイッチング
素子や周辺ドライバー回路、さらにはイメージセンサや
３次元集積回路に応用することができる。
に示されるガラス基板２０１上に形成された結晶性珪素
膜を用いたＰチャネル型ＴＦＴ（ＰＴＦＴという）とＮ
チャネル型ＴＦＴ（ＮＴＦＴという）とを相補型に組み
合わせた回路を形成する例である。本実施例の構成は、
アクティブ型の液晶表示装置の画素電極のスイッチング
素子や周辺ドライバー回路、さらにはイメージセンサや
３次元集積回路に応用することができる。
【００１６】図２に本実施例の作製工程の断面図を示
す。まず、基板（コーニング７０５９）２０１上にスパ
ッタリング法によって厚さ２０００Åの酸化珪素の下地
膜２０２を形成した。基板は、下地膜の成膜の前もしく
は後に、歪み温度よりも高い温度でアニールをおこなっ
た後、０．１〜１．０℃／分で歪み温度以下まで徐冷す
ると、その後の温度上昇を伴う工程（例えば、後の赤外
光照射を含む）での基板の収縮が少なく、マスク合わせ
が用意となる。コーニング７０５９基板では、６２０〜
６６０℃で１〜４時間アニールした後、０．１〜１．０
℃／分、好ましくは、０．０３〜０．３℃／分で徐冷
し、４００〜５００℃まで温度が低下した段階で取り出
すとよい。
す。まず、基板（コーニング７０５９）２０１上にスパ
ッタリング法によって厚さ２０００Åの酸化珪素の下地
膜２０２を形成した。基板は、下地膜の成膜の前もしく
は後に、歪み温度よりも高い温度でアニールをおこなっ
た後、０．１〜１．０℃／分で歪み温度以下まで徐冷す
ると、その後の温度上昇を伴う工程（例えば、後の赤外
光照射を含む）での基板の収縮が少なく、マスク合わせ
が用意となる。コーニング７０５９基板では、６２０〜
６６０℃で１〜４時間アニールした後、０．１〜１．０
℃／分、好ましくは、０．０３〜０．３℃／分で徐冷
し、４００〜５００℃まで温度が低下した段階で取り出
すとよい。
【００１７】そして、プラズマＣＶＤ法または減圧ＣＶ
Ｄ法によって、厚さ３００〜１５００Å、例えば８００
Åの真性（Ｉ型）の非晶質珪素膜２０３を成膜した。さ
らに、その上にプラズマＣＶＤ法によって厚さ１００〜
８００Å、例えば２００Åの酸化珪素膜２０４または窒
化珪素膜２０４を堆積した。こえは、以下の熱アニール
工程において保護膜となり、膜表面の荒れを防止する。
Ｄ法によって、厚さ３００〜１５００Å、例えば８００
Åの真性（Ｉ型）の非晶質珪素膜２０３を成膜した。さ
らに、その上にプラズマＣＶＤ法によって厚さ１００〜
８００Å、例えば２００Åの酸化珪素膜２０４または窒
化珪素膜２０４を堆積した。こえは、以下の熱アニール
工程において保護膜となり、膜表面の荒れを防止する。
【００１８】次に、窒素雰囲気下（大気圧）、６００℃
で４８時間、熱アニールした。この熱アニールによっ
て、非晶質珪素膜２０３は結晶化され、結晶性珪素膜と
なる。この結晶性をさらに高めるには、この珪素膜に、
予めイオン注入法によって１×１０14〜１×１０16ｃｍ
-2のドーズ量で珪素イオンを注入しておくも有効であ
る。（図２（Ａ））こん結晶性を高める方法としては、
レーザー光またはＲＴＰ（ラピッドサーマルプロセス）
を用いて結晶化を行なうことも有効である。
で４８時間、熱アニールした。この熱アニールによっ
て、非晶質珪素膜２０３は結晶化され、結晶性珪素膜と
なる。この結晶性をさらに高めるには、この珪素膜に、
予めイオン注入法によって１×１０14〜１×１０16ｃｍ
-2のドーズ量で珪素イオンを注入しておくも有効であ
る。（図２（Ａ））こん結晶性を高める方法としては、
レーザー光またはＲＴＰ（ラピッドサーマルプロセス）
を用いて結晶化を行なうことも有効である。
【００１９】この工程の後に、珪素膜をパターニングし
て、ＴＦＴの島状の活性層２０５を形成した。活性層２
０５の大きさはＴＦＴのチャネル長とチャネル幅を考慮
して決定される。小さなものでは、５０μｍ×２０μ
ｍ、大きなものでは１００μｍ×１０００μｍであっ
た。このような活性層を基板上に多く形成した。
て、ＴＦＴの島状の活性層２０５を形成した。活性層２
０５の大きさはＴＦＴのチャネル長とチャネル幅を考慮
して決定される。小さなものでは、５０μｍ×２０μ
ｍ、大きなものでは１００μｍ×１０００μｍであっ
た。このような活性層を基板上に多く形成した。
【００２０】そして、０．６〜４μｍ、ここでは０．８
〜１．４μｍにピークをもつ赤外光を３０〜１８０秒照
射し、活性層の結晶化の助長を行った。温度は８００〜
１３００℃、代表的には９００〜１２００℃、例えば１
１００℃とした。活性層の表面の状態を良くするため
に、照射はＨ２雰囲気中でおこなった。本工程は、活性
層を選択的に加熱することになるので、ガラス基板への
加熱を最小限に抑えることができる。そして、活性層中
の欠陥や不対結合手を減少させるのに非常に効果があ
る。（図２（Ｂ））
〜１．４μｍにピークをもつ赤外光を３０〜１８０秒照
射し、活性層の結晶化の助長を行った。温度は８００〜
１３００℃、代表的には９００〜１２００℃、例えば１
１００℃とした。活性層の表面の状態を良くするため
に、照射はＨ２雰囲気中でおこなった。本工程は、活性
層を選択的に加熱することになるので、ガラス基板への
加熱を最小限に抑えることができる。そして、活性層中
の欠陥や不対結合手を減少させるのに非常に効果があ
る。（図２（Ｂ））
【００２１】赤外線の光源としてはハロゲンランプを用
いた。可視・近赤外光の強度は、モニターの単結晶シリ
コンウェハー上の温度が８００〜１３００℃、代表的に
は９００〜１２００℃の間にあるように調整した。具体
的には、シリコンウェハーに埋め込んだ熱電対の温度を
モニターして、これを赤外線の光源にフィードバックさ
せた。ガラス基板上の珪素表面の温度は、その約２／３
程度と推定される。
いた。可視・近赤外光の強度は、モニターの単結晶シリ
コンウェハー上の温度が８００〜１３００℃、代表的に
は９００〜１２００℃の間にあるように調整した。具体
的には、シリコンウェハーに埋め込んだ熱電対の温度を
モニターして、これを赤外線の光源にフィードバックさ
せた。ガラス基板上の珪素表面の温度は、その約２／３
程度と推定される。
【００２２】なお、赤外光照射の際、その表面に保護膜
として酸化珪素または窒化珪素膜を形成してくことが好
ましい。これは、珪素膜２０５の表面の状態を良くする
ためである。本実施例では、珪素膜２０５の表面の状態
を良くするために、Ｈ2 雰囲気中にておこなったが、Ｈ
2 雰囲気に０．１〜１０容量％のＨＣｌ、その他ハロゲ
ン化水素やフッ素や塩素、臭素の化合物を混入してもよ
い。
として酸化珪素または窒化珪素膜を形成してくことが好
ましい。これは、珪素膜２０５の表面の状態を良くする
ためである。本実施例では、珪素膜２０５の表面の状態
を良くするために、Ｈ2 雰囲気中にておこなったが、Ｈ
2 雰囲気に０．１〜１０容量％のＨＣｌ、その他ハロゲ
ン化水素やフッ素や塩素、臭素の化合物を混入してもよ
い。
【００２３】この可視・近赤外光照射は、結晶化した珪
素膜を選択的に加熱することになるので、ガラス基板へ
の加熱を最小限に抑えることができる。そして、珪素膜
中の欠陥や不対結合手を減少させるのに非常に効果があ
る。また、ＲＴＡ工程が終了したのちに、２００〜５０
０℃、代表的には３５０℃で水素アニールをおこなうこ
とも、欠陥を減少させる上で有効である。これは１×１
０１３〜１×１０１５ｃｍ−２の量の水素のイオンドー
プを行い、さらに２００〜３００℃の熱処理によっても
同じ効果が得られる。
素膜を選択的に加熱することになるので、ガラス基板へ
の加熱を最小限に抑えることができる。そして、珪素膜
中の欠陥や不対結合手を減少させるのに非常に効果があ
る。また、ＲＴＡ工程が終了したのちに、２００〜５０
０℃、代表的には３５０℃で水素アニールをおこなうこ
とも、欠陥を減少させる上で有効である。これは１×１
０１３〜１×１０１５ｃｍ−２の量の水素のイオンドー
プを行い、さらに２００〜３００℃の熱処理によっても
同じ効果が得られる。
【００２４】ＲＴＡ工程後に、プラズマＣＶＤ法によっ
て厚さ１０００Åの酸化珪素膜２０６をゲイト絶縁膜と
して成膜した。ＣＶＤの原料ガスとしてはＴＥＯＳ（テ
トラ・エトキシ・シラン、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ）と酸
素を用い、成膜時の基板温度は３００〜５５０℃、例え
ば４００℃とした。
て厚さ１０００Åの酸化珪素膜２０６をゲイト絶縁膜と
して成膜した。ＣＶＤの原料ガスとしてはＴＥＯＳ（テ
トラ・エトキシ・シラン、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ）と酸
素を用い、成膜時の基板温度は３００〜５５０℃、例え
ば４００℃とした。
【００２５】このゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜２０６
の成膜後に、前記ＲＴＡ工程と同じ条件で可視・近赤外
線の照射による光アニールをＮ2 ＯまたはＮＨ3 雰囲気
中において再度行なった。このアニールによって、主に
酸化珪素膜２０６と珪素膜２０５との界面及びその近傍
における準位を消滅させることができた。これは、ゲイ
ト絶縁膜とチャネル形成領域との界面特性が極めて重要
である絶縁ゲイト型電界効果半導体装置にとっては極め
て有用である。
の成膜後に、前記ＲＴＡ工程と同じ条件で可視・近赤外
線の照射による光アニールをＮ2 ＯまたはＮＨ3 雰囲気
中において再度行なった。このアニールによって、主に
酸化珪素膜２０６と珪素膜２０５との界面及びその近傍
における準位を消滅させることができた。これは、ゲイ
ト絶縁膜とチャネル形成領域との界面特性が極めて重要
である絶縁ゲイト型電界効果半導体装置にとっては極め
て有用である。
【００２６】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ３０００〜８０００Å、例えば６０００Åのアルミ
ニウムを成膜した。このアルミニウム中には、０．２ｗ
ｔ％のＳｃを含有させる。このアルミニウム中に含有さ
せる材料としては、周期律表III ａ族の希土類元素を利
用することができる。またその含有量は、０．０５〜
０．４０ｗｔ％、好ましくは、０．１〜０．２５ｗｔ％
とすることができる。
厚さ３０００〜８０００Å、例えば６０００Åのアルミ
ニウムを成膜した。このアルミニウム中には、０．２ｗ
ｔ％のＳｃを含有させる。このアルミニウム中に含有さ
せる材料としては、周期律表III ａ族の希土類元素を利
用することができる。またその含有量は、０．０５〜
０．４０ｗｔ％、好ましくは、０．１〜０．２５ｗｔ％
とすることができる。
【００２７】そしてアルミニウム膜をパターニング・エ
ッチングして、ゲイト電極２０７、２０９を形成した。
エッチングにはドライエッチング法を用いた。さらに、
このアルミニウムの電極の表面を陽極酸化して、表面に
酸化物層２０８、２１０を形成した。この陽極酸化は、
酒石酸が１〜５％含まれたエチレングリコール溶液中で
行った。この際、４Ｖ／分で電圧を１５０Ｖまで上昇さ
せることによって陽極酸化を行った。
ッチングして、ゲイト電極２０７、２０９を形成した。
エッチングにはドライエッチング法を用いた。さらに、
このアルミニウムの電極の表面を陽極酸化して、表面に
酸化物層２０８、２１０を形成した。この陽極酸化は、
酒石酸が１〜５％含まれたエチレングリコール溶液中で
行った。この際、４Ｖ／分で電圧を１５０Ｖまで上昇さ
せることによって陽極酸化を行った。
【００２８】得られた酸化物層２０８、２１０の厚さは
２０００Åであった。なお、この酸化物２０８と２１０
とは、後のイオンドーピング工程において、オフセット
ゲイト領域を形成する厚さとなるので、オフセットゲイ
ト領域の長さを上記陽極酸化工程で決めることができ
る。
２０００Åであった。なお、この酸化物２０８と２１０
とは、後のイオンドーピング工程において、オフセット
ゲイト領域を形成する厚さとなるので、オフセットゲイ
ト領域の長さを上記陽極酸化工程で決めることができ
る。
【００２９】次に、イオンドーピング法（プラズマドー
ピング法とも言う）によって、ゲイト電極部（すなわち
ゲイト電極２０７とその周囲の酸化層２０８、ゲイト電
極２０９とその周囲の酸化層２１０）をマスクとして、
自己整合的にＰもしくはＮ導電型を付与する不純物を珪
素膜２０５に添加した。ドーピングガスとして、フォス
フィン（ＰＨ3 ）およびジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を用い、
前者の場合は、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０
ｋＶ、後者の場合は、４０〜８０ｋＶ、例えば６５ｋＶ
とする。ドース量は１×１０14〜８×１０15ｃｍ-2、例
えば、燐を２×１０15ｃｍ-2、ホウ素を５×１０15とし
た。ドーピングに際しては、一方の領域をフォトレジス
トで覆うことによって、それぞれの元素を選択的にドー
ピングした。この結果、Ｎ型の不純物領域２１４と２１
６、Ｐ型の不純物領域２１１と２１３が形成され、Ｐチ
ャネル型ＴＦＴ（ＰＴＦＴ）の領域とＮチャネル型ＴＦ
Ｔ（ＮＴＦＴ）との領域を形成することができた。
ピング法とも言う）によって、ゲイト電極部（すなわち
ゲイト電極２０７とその周囲の酸化層２０８、ゲイト電
極２０９とその周囲の酸化層２１０）をマスクとして、
自己整合的にＰもしくはＮ導電型を付与する不純物を珪
素膜２０５に添加した。ドーピングガスとして、フォス
フィン（ＰＨ3 ）およびジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を用い、
前者の場合は、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０
ｋＶ、後者の場合は、４０〜８０ｋＶ、例えば６５ｋＶ
とする。ドース量は１×１０14〜８×１０15ｃｍ-2、例
えば、燐を２×１０15ｃｍ-2、ホウ素を５×１０15とし
た。ドーピングに際しては、一方の領域をフォトレジス
トで覆うことによって、それぞれの元素を選択的にドー
ピングした。この結果、Ｎ型の不純物領域２１４と２１
６、Ｐ型の不純物領域２１１と２１３が形成され、Ｐチ
ャネル型ＴＦＴ（ＰＴＦＴ）の領域とＮチャネル型ＴＦ
Ｔ（ＮＴＦＴ）との領域を形成することができた。
【００３０】その後、レーザー光の照射によってアニー
ル行った。レーザー光としては、ＫｒＦエキシマレーザ
ー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を用いた
が、他のレーザーであってもよい。レーザー光の照射条
件は、エネルギー密度が２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、
例えば２５０ｍＪ／ｃｍ2 とし、一か所につき２〜１０
ショット、例えば２ショット照射した。このレーザー光
の照射時に基板を２００〜４５０℃程度に加熱すること
によって、効果を増大せしめてもよい。（図２（Ｃ））
ル行った。レーザー光としては、ＫｒＦエキシマレーザ
ー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を用いた
が、他のレーザーであってもよい。レーザー光の照射条
件は、エネルギー密度が２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、
例えば２５０ｍＪ／ｃｍ2 とし、一か所につき２〜１０
ショット、例えば２ショット照射した。このレーザー光
の照射時に基板を２００〜４５０℃程度に加熱すること
によって、効果を増大せしめてもよい。（図２（Ｃ））
【００３１】また、この工程は、可視・近赤外光による
ランプアニールによる方法でもよい。可視・近赤外線は
結晶化した珪素、または燐またはホウ素が１０17〜１０
21ｃｍ-3添加された非晶質珪素へは吸収されやすく、１
０００℃以上の熱アニールにも匹敵する効果的なアニー
ルを行うことができる。燐またはホウ素が添加されてい
ると、その不純物散乱により、近赤外線でも十分光が吸
収される。このことは肉眼による観察でも黒色であるこ
とから十分に推測がつく。その反面、ガラス基板へは吸
収されにくいので、ガラス基板を高温に加熱することが
なく、また短時間の処理ですむので、ガラス基板の縮み
が問題となる工程においては最適な方法であるといえ
る。
ランプアニールによる方法でもよい。可視・近赤外線は
結晶化した珪素、または燐またはホウ素が１０17〜１０
21ｃｍ-3添加された非晶質珪素へは吸収されやすく、１
０００℃以上の熱アニールにも匹敵する効果的なアニー
ルを行うことができる。燐またはホウ素が添加されてい
ると、その不純物散乱により、近赤外線でも十分光が吸
収される。このことは肉眼による観察でも黒色であるこ
とから十分に推測がつく。その反面、ガラス基板へは吸
収されにくいので、ガラス基板を高温に加熱することが
なく、また短時間の処理ですむので、ガラス基板の縮み
が問題となる工程においては最適な方法であるといえ
る。
【００３２】続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜２１
７を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成し
た。この層間絶縁物としてはポリイミドまたは酸化珪素
とポリイミドの２層膜を利用してもよい。さらにコンタ
クトホールを形成して、金属材料、例えば、窒化チタン
とアルミニウムの多層膜によってＴＦＴの電極・配線２
１８、２２０、２１９を形成した。最後に、１気圧の水
素雰囲気で３５０℃、３０分のアニールを行い、ＴＦＴ
を相補型に構成した半導体回路を完成した。（図２
（Ｄ）） 上記に示す回路は、ＰＴＦＴとＮＴＦＴとを相補型に設
けたＣＭＯＳ構造であるが、上記工程において、２つの
ＴＦＴを同時に作り、中央で切断することにより、独立
したＴＦＴを２つ同時に作製することも可能である。
７を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成し
た。この層間絶縁物としてはポリイミドまたは酸化珪素
とポリイミドの２層膜を利用してもよい。さらにコンタ
クトホールを形成して、金属材料、例えば、窒化チタン
とアルミニウムの多層膜によってＴＦＴの電極・配線２
１８、２２０、２１９を形成した。最後に、１気圧の水
素雰囲気で３５０℃、３０分のアニールを行い、ＴＦＴ
を相補型に構成した半導体回路を完成した。（図２
（Ｄ）） 上記に示す回路は、ＰＴＦＴとＮＴＦＴとを相補型に設
けたＣＭＯＳ構造であるが、上記工程において、２つの
ＴＦＴを同時に作り、中央で切断することにより、独立
したＴＦＴを２つ同時に作製することも可能である。
【００３３】〔実施例２〕図３に本実施例の作製工程の
断面図を示す。まず、基板（コーニング７０５９）３０
１上にスパッタリング法によって厚さ２０００Åの窒化
アルミニュームとその上の２００Åの酸化珪素膜より構
成される下地膜３０２を形成した。さらに、プラズマＣ
ＶＤ法によって、厚さ５００〜１５００Å、例えば１５
００Åの真性（Ｉ型）のアモルファスシリコン膜を堆積
した。さらに、スパッタリング法によって厚さ２００Å
の酸化珪素膜を、アモルファスシリコン膜上に堆積し
た。
断面図を示す。まず、基板（コーニング７０５９）３０
１上にスパッタリング法によって厚さ２０００Åの窒化
アルミニュームとその上の２００Åの酸化珪素膜より構
成される下地膜３０２を形成した。さらに、プラズマＣ
ＶＤ法によって、厚さ５００〜１５００Å、例えば１５
００Åの真性（Ｉ型）のアモルファスシリコン膜を堆積
した。さらに、スパッタリング法によって厚さ２００Å
の酸化珪素膜を、アモルファスシリコン膜上に堆積し
た。
【００３４】そして、このアモルファスシリコン膜を窒
素雰囲気中、６００℃で４８時間アニールして結晶化さ
せた。アニール後、シリコン膜をパターニングして、島
状シリコン領域３０３を形成し、さらに、スパッタリン
グ法によって厚さ１０００Åの酸化珪素膜３０４をゲイ
ト絶縁膜として堆積した。スパッタリングには、ターゲ
ットとして酸化珪素を用い、スパッタリング時の基板温
度は２００〜４００℃、例えば２５０℃、スパッタリン
グ雰囲気は酸素とアルゴンで、アルゴン／酸素＝０〜
０．５、例えば０．１以下とした。
素雰囲気中、６００℃で４８時間アニールして結晶化さ
せた。アニール後、シリコン膜をパターニングして、島
状シリコン領域３０３を形成し、さらに、スパッタリン
グ法によって厚さ１０００Åの酸化珪素膜３０４をゲイ
ト絶縁膜として堆積した。スパッタリングには、ターゲ
ットとして酸化珪素を用い、スパッタリング時の基板温
度は２００〜４００℃、例えば２５０℃、スパッタリン
グ雰囲気は酸素とアルゴンで、アルゴン／酸素＝０〜
０．５、例えば０．１以下とした。
【００３５】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ３０００〜８０００Å、例えば４０００Åのアルミ
ニウム膜を堆積した。アルミニウム膜には、０．０５〜
０．４ｗｔ％、例えば、０．１５ｗｔ％のスカンジウム
（Ｓｃ）を添加した。さらに、このアルミニウム膜上
に、スピンコート法によって厚さ１μｍ程度のフォトレ
ジスト、Shipley 社製ＡＺ１３５０のごとき、耐圧性の
良好なフォトレジストを形成した。そして、公知のフォ
トリソグラフィー法によって、ゲイト電極３０５をパタ
ーニングした。エッチングにはウェットエッチング法を
用い、エッチャントとしては燐酸と硝酸の混酸を用い
た。この結果ゲイト電極上には、フォトレジストのマス
ク３０６が残存した。フォトレジストの代わりに、例え
ば、東レ製ＵＲ３８００のような感光性ポリイミド（フ
ォトニース）を用いても同様な構造が得られる。（図３
（Ａ））
厚さ３０００〜８０００Å、例えば４０００Åのアルミ
ニウム膜を堆積した。アルミニウム膜には、０．０５〜
０．４ｗｔ％、例えば、０．１５ｗｔ％のスカンジウム
（Ｓｃ）を添加した。さらに、このアルミニウム膜上
に、スピンコート法によって厚さ１μｍ程度のフォトレ
ジスト、Shipley 社製ＡＺ１３５０のごとき、耐圧性の
良好なフォトレジストを形成した。そして、公知のフォ
トリソグラフィー法によって、ゲイト電極３０５をパタ
ーニングした。エッチングにはウェットエッチング法を
用い、エッチャントとしては燐酸と硝酸の混酸を用い
た。この結果ゲイト電極上には、フォトレジストのマス
ク３０６が残存した。フォトレジストの代わりに、例え
ば、東レ製ＵＲ３８００のような感光性ポリイミド（フ
ォトニース）を用いても同様な構造が得られる。（図３
（Ａ））
【００３６】次に、基板を１０％クエン酸水溶液に浸漬
し、１０〜５０Ｖ、例えば１０Ｖの定電圧で１０〜５０
分、例えば３０分陽極酸化をおこなうことによって、４
０００Å〜１００００Å（１μｍ）の厚さ、この場合は
約５０００Åの多孔質の陽極酸化物３０７を±２００Å
の精度でゲイト電極の側面に形成することができた。他
に、８％蓚酸溶液中で、３０〜４０Ｖの陽極酸化をおこ
なってもよい。なお、ゲイト電極の上面にはマスク材が
存在していたので、陽極酸化はほとんど進行しなかっ
た。（図３（Ｂ））
し、１０〜５０Ｖ、例えば１０Ｖの定電圧で１０〜５０
分、例えば３０分陽極酸化をおこなうことによって、４
０００Å〜１００００Å（１μｍ）の厚さ、この場合は
約５０００Åの多孔質の陽極酸化物３０７を±２００Å
の精度でゲイト電極の側面に形成することができた。他
に、８％蓚酸溶液中で、３０〜４０Ｖの陽極酸化をおこ
なってもよい。なお、ゲイト電極の上面にはマスク材が
存在していたので、陽極酸化はほとんど進行しなかっ
た。（図３（Ｂ））
【００３７】次に、マスク材を除去して、ゲイト電極上
面を露出させ、３％酒石酸のエチレングリコール溶液
（アンモニアで中性にｐＨ調整したもの）中に基板を浸
漬し、これに電流を流して、１〜５Ｖ／分、例えば４Ｖ
／分で電圧を８０Ｖまで上昇させて、陽極酸化をおこな
った。この際には、ゲイト電極上面のみならず、ゲイト
電極側面も陽極酸化されて、緻密な陽極酸化物３０８が
厚さ１０００Å形成された。この陽極酸化物の耐圧は５
０Ｖ以上であった。（図３（Ｃ））
面を露出させ、３％酒石酸のエチレングリコール溶液
（アンモニアで中性にｐＨ調整したもの）中に基板を浸
漬し、これに電流を流して、１〜５Ｖ／分、例えば４Ｖ
／分で電圧を８０Ｖまで上昇させて、陽極酸化をおこな
った。この際には、ゲイト電極上面のみならず、ゲイト
電極側面も陽極酸化されて、緻密な陽極酸化物３０８が
厚さ１０００Å形成された。この陽極酸化物の耐圧は５
０Ｖ以上であった。（図３（Ｃ））
【００３８】次に、プラズマドーピング法によって、シ
リコン領域３０３にゲイト電極をマスクとして不純物
（燐）を注入した。ドーピングガスとして、フォスフィ
ン（ＰＨ3 ）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例え
ば８０ｋＶとした。ドーズ量は１×１０14〜８×１０15
ｃｍ-2、例えば、２×１０15ｃｍ-2とした。この結果、
Ｎ型の不純物領域３０９が形成された。（図３（Ｄ））
リコン領域３０３にゲイト電極をマスクとして不純物
（燐）を注入した。ドーピングガスとして、フォスフィ
ン（ＰＨ3 ）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例え
ば８０ｋＶとした。ドーズ量は１×１０14〜８×１０15
ｃｍ-2、例えば、２×１０15ｃｍ-2とした。この結果、
Ｎ型の不純物領域３０９が形成された。（図３（Ｄ））
【００３９】次に、上面からレーザー光を照射して、レ
ーザーアニールをおこない、ドーピングされた不純物を
活性化した。レーザーとしては、ＫｒＦエキシマーレー
ザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓｅｃ）を用い
たが、他に、ＸｅＣｌエキシマーレーザー（波長３０８
ｎｍ）、ＡｒＦエキシマーレーザー（波長１９３ｎ
ｍ）、ＸｅＦエキシマーレーザー（波長３５３ｎｍ）等
を用いてもよい。レーザーのエネルギー密度は２００〜
４００ｍＪ／ｃｍ2 、例えば、２５０ｍＪ／ｃｍ2 と
し、２〜１０ショット、例えば２ショット照射した。レ
ーザー照射時には基板を２００〜３００℃、例えば２５
０℃に加熱しておいた。こうして不純物領域３０９を活
性化した。図３（Ｄ）においては、多孔質の陽極酸化物
３０７を残存させているが、この酸化物３０７をこの後
除去してもよい。また、ゲイト電極下のゲイト絶縁膜を
除いて、その下のゲイト絶縁膜３０４を除去してもよ
い。かくすると、多孔質の陽極酸化物３０７が電荷を捕
獲して不安定性を発生することがない。
ーザーアニールをおこない、ドーピングされた不純物を
活性化した。レーザーとしては、ＫｒＦエキシマーレー
ザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓｅｃ）を用い
たが、他に、ＸｅＣｌエキシマーレーザー（波長３０８
ｎｍ）、ＡｒＦエキシマーレーザー（波長１９３ｎ
ｍ）、ＸｅＦエキシマーレーザー（波長３５３ｎｍ）等
を用いてもよい。レーザーのエネルギー密度は２００〜
４００ｍＪ／ｃｍ2 、例えば、２５０ｍＪ／ｃｍ2 と
し、２〜１０ショット、例えば２ショット照射した。レ
ーザー照射時には基板を２００〜３００℃、例えば２５
０℃に加熱しておいた。こうして不純物領域３０９を活
性化した。図３（Ｄ）においては、多孔質の陽極酸化物
３０７を残存させているが、この酸化物３０７をこの後
除去してもよい。また、ゲイト電極下のゲイト絶縁膜を
除いて、その下のゲイト絶縁膜３０４を除去してもよ
い。かくすると、多孔質の陽極酸化物３０７が電荷を捕
獲して不安定性を発生することがない。
【００４０】続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜３１
０を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成
し、これにコンタクトホールを形成して、金属材料、例
えば、窒化チタンとアルミニウムの多層膜によってＴＦ
Ｔのソース領域、ドレイン領域の電極・配線３１１を形
成した。最後に、１気圧の水素雰囲気で３５０℃、３０
分のアニールをおこなった。以上の工程によって薄膜ト
ランジスタが完成した。（図３（Ｅ））
０を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成
し、これにコンタクトホールを形成して、金属材料、例
えば、窒化チタンとアルミニウムの多層膜によってＴＦ
Ｔのソース領域、ドレイン領域の電極・配線３１１を形
成した。最後に、１気圧の水素雰囲気で３５０℃、３０
分のアニールをおこなった。以上の工程によって薄膜ト
ランジスタが完成した。（図３（Ｅ））
【００４１】実施例１とは異なり、本実施例では、ＴＦ
Ｔのオフセット（ゲイト電極３０５とソース／ドレイン
領域３０７の端部との距離）は約５０００Å（多孔質陽
極酸化物３０００Å＋無孔質陽極酸化物１０００Å）も
あり、その結果、リーク電流（ＩOFF ）は極めて低く抑
えられた。また、陽極酸化の際にゲイト絶縁膜に過大な
電圧が印加されないため、ゲイト絶縁膜の界面準位密度
が小さく、そのため、ＴＦＴのサブスレシュホールド特
性（Ｓ値）が極めて小さく、この結果、立ち上がりが急
峻な特性が得られた。このように、本実施例によって作
製されたＴＦＴはオン／オフ比が大きく、リーク電流も
少ないので、例えば、アクティブマトリックス型液晶デ
ィスプレーの画素トランジスタに適している。
Ｔのオフセット（ゲイト電極３０５とソース／ドレイン
領域３０７の端部との距離）は約５０００Å（多孔質陽
極酸化物３０００Å＋無孔質陽極酸化物１０００Å）も
あり、その結果、リーク電流（ＩOFF ）は極めて低く抑
えられた。また、陽極酸化の際にゲイト絶縁膜に過大な
電圧が印加されないため、ゲイト絶縁膜の界面準位密度
が小さく、そのため、ＴＦＴのサブスレシュホールド特
性（Ｓ値）が極めて小さく、この結果、立ち上がりが急
峻な特性が得られた。このように、本実施例によって作
製されたＴＦＴはオン／オフ比が大きく、リーク電流も
少ないので、例えば、アクティブマトリックス型液晶デ
ィスプレーの画素トランジスタに適している。
【００４２】〔実施例３〕本実施例は、Ｓｉを０．２ｗ
ｔ％添加したアルミニウム膜の表面に陽極酸化工程によ
って酸化物層を２０００Åの厚さに形成した場合と、同
様な条件によって、Ｓｃを０．２ｗｔ％添加したアルミ
ニウム膜の表面に陽極酸化工程によって酸化物層を形成
した場合のとを比較例である。アルミニウム膜の厚さは
６０００Åであり、スパッタ法で形成したものである。
陽極酸化工程は、実施例１で示したのと同様であり、酒
石酸が１〜５％含まれたエチレングリコール溶液中で、
４Ｖ／分で電圧を１５０Ｖまで上昇させることによっ
て、２０００Åの厚さに酸化物層を形成した。
ｔ％添加したアルミニウム膜の表面に陽極酸化工程によ
って酸化物層を２０００Åの厚さに形成した場合と、同
様な条件によって、Ｓｃを０．２ｗｔ％添加したアルミ
ニウム膜の表面に陽極酸化工程によって酸化物層を形成
した場合のとを比較例である。アルミニウム膜の厚さは
６０００Åであり、スパッタ法で形成したものである。
陽極酸化工程は、実施例１で示したのと同様であり、酒
石酸が１〜５％含まれたエチレングリコール溶液中で、
４Ｖ／分で電圧を１５０Ｖまで上昇させることによっ
て、２０００Åの厚さに酸化物層を形成した。
【００４３】図４（Ａ）にＳｉを添加した場合の断面を
写した電子顕微鏡写真を示す。図４には、島状に形成さ
れたアルミニウムを主成分とする膜と、その表面に陽極
酸化工程において形成された酸化物層の状態が示されて
いる。図４（Ａ）を見れば分かるように、酸化物層の表
面は異常成長が見られ、平滑な面となっていない。また
膜質も極めて悪いことが理解される。
写した電子顕微鏡写真を示す。図４には、島状に形成さ
れたアルミニウムを主成分とする膜と、その表面に陽極
酸化工程において形成された酸化物層の状態が示されて
いる。図４（Ａ）を見れば分かるように、酸化物層の表
面は異常成長が見られ、平滑な面となっていない。また
膜質も極めて悪いことが理解される。
【００４４】一方、図４（Ｂ）に示すのは、Ｓｃを添加
した場合の断面を移した電子顕微鏡写真である。図４
（Ｂ）を見ると、酸化物層は緻密であり、その表面にも
異常成長の跡が見られないことが分かる。以上述べたよ
うに、アルミニウム中にＳｃを添加することによって、
当該アルミニウムの表面に陽極酸化工程によって形成さ
れる酸化物層を緻密に、しかも制御性良く形成すること
ができることが分かる。
した場合の断面を移した電子顕微鏡写真である。図４
（Ｂ）を見ると、酸化物層は緻密であり、その表面にも
異常成長の跡が見られないことが分かる。以上述べたよ
うに、アルミニウム中にＳｃを添加することによって、
当該アルミニウムの表面に陽極酸化工程によって形成さ
れる酸化物層を緻密に、しかも制御性良く形成すること
ができることが分かる。
【００４５】
【発明の効果】陽極酸化工程において、アルミニウムの
表面に酸化物層を形成するに当たり、当該アルミニウム
中にＳｃを０．０５ｗｔ％〜０．４０ｗｔ％、好ましく
は、０．１ｗｔ％〜０．２５ｗｔ％添加することによっ
て、陽極酸化工程において、 （１）酸化される領域の異常成長（ヒロック）を防止す
ることができる。 （２）酸化される厚さの制御性を高めることができる。 （３）均一な酸化物層を形成することができる。 （４）耐熱性を高くすることができる。 （５）耐レーザー性を高くすることができる。 （６）特にＴＦＴのオフセット領域を形成する場合、Ｔ
ＦＴの特性を揃えることができる。 （７）異常成長がなく、緻密な酸化物層を形成できるの
で、薄い酸化物層を形成することができる。 といった効果を得ることができる。
表面に酸化物層を形成するに当たり、当該アルミニウム
中にＳｃを０．０５ｗｔ％〜０．４０ｗｔ％、好ましく
は、０．１ｗｔ％〜０．２５ｗｔ％添加することによっ
て、陽極酸化工程において、 （１）酸化される領域の異常成長（ヒロック）を防止す
ることができる。 （２）酸化される厚さの制御性を高めることができる。 （３）均一な酸化物層を形成することができる。 （４）耐熱性を高くすることができる。 （５）耐レーザー性を高くすることができる。 （６）特にＴＦＴのオフセット領域を形成する場合、Ｔ
ＦＴの特性を揃えることができる。 （７）異常成長がなく、緻密な酸化物層を形成できるの
で、薄い酸化物層を形成することができる。 といった効果を得ることができる。
【図１】 オフセットゲイト領域を有するＴＦＴの構造
を示す。
を示す。
【図２】 実施例の作製工程を示す。
【図３】 実施例の作製工程を示す。
【図４】 陽極酸化工程によって形成された薄膜の状態
を示す写真である。
を示す写真である。
１１・・・・ガラス基板 １２・・・・ソース １３・・・・チャネル １４・・・・ドレイン １５・・・・オフセットゲイト領域 １６・・・・ゲイト絶縁膜 １７・・・・ゲイト電極 １８・・・・酸化物層 １９・・・・層間絶縁膜 １０１・・・ソース電極 １０２・・・ドレイン電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小沼 利光 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 (72)発明者 菅原 彰 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 (72)発明者 上原 由起子 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 (56)参考文献 特開 平５−160153（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−289140（ＪＰ，Ａ)
Claims (11)
- 【請求項１】 ゲイト電極がスカンジウム（Ｓｃ）が添
加されたアルミニウムを主成分とする材料により構成さ
れ、該ゲイト電極の表面には当該材料を陽極酸化して形
成される陽極酸化物層が形成されて成ることを特徴とす
る絶縁ゲイト型半導体装置。 - 【請求項２】 ゲイト電極がIIIa族の元素が添加された
アルミニウムを主成分とする材料により構成され、該ゲ
イト電極の表面には、当該材料を陽極酸化して形成され
る陽極酸化物層が形成されて成ることを特徴とする絶縁
ゲイト型半導体装置。 - 【請求項３】 ゲイト電極がIIIa族の元素が添加された
アルミニウムを主成分とする材料により構成され、該ゲ
イト電極の表面を前記材料の陽極酸化により酸化物層を
形成することを特徴とする絶縁ゲイト型半導体装置の作
製方法。 - 【請求項４】 チャネル形成領域、ソース領域、ドレイ
ン領域、および前記チャネル形成領域と前記ソース領域
との間と前記チャネル形成領域と前記ドレイン領域との
間にそれぞれ形成されたオフセット領域を有する半導体
層と、 IIIa族の元素が添加されたアルミニウムを主成分とする
ゲイト電極と、 前記チャネル形成領域と前記ゲイト電極との間に形成さ
れたゲイト絶縁膜と、 前記ゲイト電極の表面を陽極酸化して形成される陽極酸
化物層とを有し、 前記陽極酸化物層の外縁が前記オフセット領域と前記ソ
ース領域との境界および前記オフセット領域と前記ドレ
イン領域との境界に略一致していることを特徴とする絶
縁ゲイト型半導体装置。 - 【請求項５】 チャネル形成領域、ソース領域、ドレイ
ン領域、および前記チャネル形成領域と前記ソース領域
との間と前記チャネル形成領域と前記ドレイン領域との
間にそれぞれ形成されたオフセット領域を有する半導体
層と、IIIa族の元素が添加されたアルミニウムを主成分とする
ゲイト電極と、 前記チャネル形成領域と前記ゲイト電極との間に形成さ
れたゲイト絶縁膜と、 前記ゲイト電極の表面を陽極酸化して形成される緻密な
陽極酸化物層と、前記緻密な陽極酸化物層の側面に前記ゲイト電極を陽極
酸化して形成される多孔 質の陽極酸化物層と を有し、 前記多孔質の陽極酸化物層の外縁が前記オフセット領域
と前記ソース領域との境界および前記オフセット領域と
前記ドレイン領域との境界に略一致していることを特徴
とする絶縁ゲイト型半導体装置。 - 【請求項６】 請求項４乃至５において、前記ゲイト電
極はIIIa族の元素が添加されたアルミニウムを主成分と
する単層であることを特徴とする絶縁ゲイト型半導体装
置。 - 【請求項７】 請求項４乃至６において、IIIa族の元素
はＳｃであることを特徴とする絶縁ゲイト型半導体装
置。 - 【請求項８】 基板上に半導体層を形成する工程と、 前記半導体層上にゲイト絶縁膜を形成する工程と、 スパッタリング法により前記ゲイト絶縁膜上にIIIa族の
元素が添加されたアルミニウムを主成分とする膜を形成
する工程と、 前記アルミニウムを主成分とする膜をパターニングして
ゲイト電極を形成する工程と、 前記ゲイト電極の表面を陽極酸化する工程と、 前記陽極酸化されたゲイト電極をマスクとして前記半導
体層中に不純物をドーピングしてソース領域およびドレ
イン領域を形成する工程とを有することを特徴とする絶
縁ゲイト型半導体装置の作製方法。 - 【請求項９】 基板上に半導体層を形成する工程と、 前記半導体層上にゲイト絶縁膜を形成する工程と、 スパッタリング法により前記ゲイト絶縁膜上にIIIa族の
元素が添加されたアルミニウムを主成分とする膜を形成
する工程と、 前記アルミニウムを主成分とする膜上にマスク材を形成
する工程と、 前記マスク材をマスクとして前記アルミニウムを主成分
とする膜をパターニングしてゲイト電極を形成する工程
と、 前記ゲイト電極の側面に多孔質の陽極酸化物を形成する
陽極酸化工程と、 前記マスク材を除去する工程と、 前記ゲイト電極の上面および側面に緻密な陽極酸化物を
形成する陽極酸化工程と、 前記陽極酸化されたゲイト電極をマスクとして前記半導
体層中に不純物をドーピングしてソース領域およびドレ
イン領域を形成する工程とを有することを特徴とする絶
縁ゲイト型半導体装置の作製方法。 - 【請求項１０】 請求項８乃至９において、前記ゲイト
電極はIIIa族の元素が添加されたアルミニウムを主成分
とする単層であることを特徴とする絶縁ゲイト型半導体
装置の作製方法。 - 【請求項１１】 請求項８乃至１０において、IIIa族の
元素はＳｃであることを特徴とする絶縁ゲイト型半導体
装置の作製方法。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP5263024A JP2940653B2 (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | 半導体装置およびその作製方法 |
| KR1019940003273A KR0131179B1 (ko) | 1993-02-22 | 1994-02-22 | 전자회로 제조프로세스 |
| US08/213,060 US5580800A (en) | 1993-03-22 | 1994-03-15 | Method of patterning aluminum containing group IIIb Element |
| KR1019940005917A KR0166397B1 (ko) | 1993-03-22 | 1994-03-22 | 트랜지스터 및 그 제조방법 |
| US08/654,030 US5830786A (en) | 1993-02-22 | 1996-05-28 | Process for fabricating electronic circuits with anodically oxidized scandium doped aluminum wiring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5263024A JP2940653B2 (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | 半導体装置およびその作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07106580A JPH07106580A (ja) | 1995-04-21 |
| JP2940653B2 true JP2940653B2 (ja) | 1999-08-25 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5263024A Expired - Fee Related JP2940653B2 (ja) | 1993-02-22 | 1993-09-27 | 半導体装置およびその作製方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3759999B2 (ja) * | 1996-07-16 | 2006-03-29 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置、液晶表示装置、ｅｌ装置、ｔｖカメラ表示装置、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーションシステム、ｔｖプロジェクション装置及びビデオカメラ |
| JP3749725B2 (ja) | 2003-09-09 | 2006-03-01 | ファナック株式会社 | ノズルタッチ力制御装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2714606B2 (ja) * | 1988-05-16 | 1998-02-16 | 日本電信電話株式会社 | 配線層及びその製法 |
| JP2750380B2 (ja) * | 1991-12-03 | 1998-05-13 | 株式会社 半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
-
1993
- 1993-09-27 JP JP5263024A patent/JP2940653B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH07106580A (ja) | 1995-04-21 |
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