JP3318439B2

JP3318439B2 - 半導体集積回路およびその作製方法、並びに半導体装置およびその作製方法

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Publication number: JP3318439B2
Application number: JP13798794A
Authority: JP
Inventors: 宏勇張; 晃武内; 英臣須沢
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1994-05-26
Publication date: 2002-08-26
Anticipated expiration: 2017-08-26
Also published as: JPH07321337A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁基板（本明細書で
は絶縁性の表面を有する物体全体を指し、特に断らない
かぎり、ガラス等の絶縁材料のみならず、半導体や金属
等の材料上に絶縁物層を形成したものも意味する）上に
薄膜状の絶縁ゲイト型半導体装置（薄膜トランジスタ、
ＴＦＴともいう）が形成された集積回路およびそれを形
成する方法に関する。特に本発明は、ゲイト電極・配線
の材料として、アルミニウム、タンタル、チタン等の金
属材料を主成分とする材料を用いたものに関する。本発
明による半導体集積回路は、液晶ディスプレー等のアク
ティブマトリクス回路およびその周辺駆動回路やイメー
ジセンサー等の駆動回路、あるいはＳＯＩ集積回路や従
来の半導体集積回路（マイクロプロセッサーやマイクロ
コントローラ、マイクロコンピュータ、あるいは半導体
メモリー等）に使用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アクティブマトリックス型の
液晶表示装置やイメージセンサー等の回路をガラス基板
上に形成する場合において、薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）を集積化して利用する構成が広く知られている。こ
の場合には、通常、最初にゲイト電極を含む１層目の配
線を形成し、その後、層間絶縁物を形成した後、２層目
の配線を形成する方法が一般的であり、必要に応じて
は、さらに３層目、４層目の配線を形成することもあっ
た。特に配線の抵抗を下げる目的から、１層目を含めて
これらの配線材料はアルミニウム、タンタル、チタン等
の金属材料を用いることが試みられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような薄膜トラン
ジスタの集積回路における最大の問題点はゲイト電極の
延長上の配線（ゲイト配線）と、２層目の配線の交差す
る部分（乗り越え部）における２層目の配線の断線（段
切れ、ともいう）であった。これは、ゲイト電極・配線
上の層間絶縁物をステップカバレージよく形成し、さら
に、平坦化することが困難なためであった。図４には従
来のＴＦＴ集積回路でよく見られた断線不良の様子を示
したものである。基板上にＴＦＴ領域４０１とゲイト配
線４０２が設けられており、これらを覆って、層間絶縁
物４０３が形成されている。しかしながら、ゲイト配線
４０２のエッジが急峻であると、層間絶縁物４０３がゲ
イト配線を十分に被覆することができない。そして、こ
のような状態において、２層目の配線４０４、４０５を
形成した場合には、ゲイト配線の乗り越え部４０６にお
いて、２層目配線が図に示すように断線（段切れ）して
しまう。

【０００４】このような段切れを防止するには、２層目
の配線の厚みを増すことが必要であった。例えば、ゲイ
ト配線の２倍程度の厚さにすることが望まれた。しか
し、このことは、集積回路の凹凸がさらに増加すること
を意味し、その上にさらに配線を重ねることが必要な場
合には、２層目配線の厚みによる断線も考慮しなければ
ならなかった。また、液晶ディスプレーのように集積回
路の凹凸が好まれない回路を形成する場合には、２層目
配線の厚みを増すことによる対処は実質的に不可能であ
った。集積回路においては、段切れが１か所でも存在す
ると、全体が不良となってしまうため、段切れをいかに
減らすかが重要な課題であった。本発明は、このような
段切れ不良を減らす方法を提供し、よって集積回路の歩
留りを上げることを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明においては、ゲイ
ト電極・配線を形成後、少なくとも上面、好ましくは側
面にも、ゲイト電極・配線を陽極酸化法によって酸化す
ることにより、厚さ１０００Å以上、好ましくは１５０
０〜４０００Åの酸化物被膜を形成し、さらにその上面
および側面に、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法によっ
て、窒化珪素膜を形成する。その後、絶縁物被膜を形成
し、ゲイト電極・配線の側面に異方性エッチングによっ
て概略三角形状の絶縁物（サイドウォール）を形成した
のち、層間絶縁物を堆積し、さらに、２層目の配線を形
成することを特徴とする。窒化珪素は、サイドウォール
を構成する材料である酸化珪素をドライエッチング法に
よってエッチングする条件では、エッチングレートが小
さく、エッチングストッパーとして使用することが可能
である。ところで、窒化珪素膜や酸化珪素膜を形成する
には２００℃以上の温度、特に窒化珪素膜を形成するに
は３００℃以上の温度が必要であるが、アルミニウム、
タンタル、チタン等の材料をゲイト電極。配線として用
いた場合には、この程度の温度で表面に凹凸（ヒロッ
ク）が生じ、層間のショートの原因ともなった。適切な
不純物をこれら金属材料に混入させればヒロックの発生
は抑制されるが、完全なものではなかった。このような
ヒロックを完全に抑制するには、その表面を１０００Å
以上の厚さの陽極酸化膜で被覆してしまうことが良い。
上記に陽極酸化法でゲイト電極・配線を酸化して、表面
に酸化物被膜を形成するのは、このような理由による。

【０００６】本発明を実施する方法は以下のようなもの
である。まず、島状の半導体層を形成する。さらに、そ
の上にゲイト絶縁膜となる被膜を形成する。さらに、ゲ
イト電極・配線を形成する。この際、ゲイト電極・配線
は、陽極酸化される材料で形成されることが必要であ
る。その後、ゲイト電極・配線にほぼ中性の電解溶液中
において正の電圧を印加して、ゲイト電極・配線の少な
くとも上面に陽極酸化物被膜を形成する。この工程は、
気相陽極酸化法（プラズマ陽極酸化法等）によっても良
い。さらに、プラズマＣＶＤ法によって窒化珪素を１０
０〜２０００Å、好ましくは、２００〜１０００Åの膜
厚に成膜する。ここで、他のＣＶＤ法、または、スパッ
タ法等によって成膜してもかまわない。ここまでが第１
の段階である。

【０００７】その後、窒化珪素上に絶縁物被膜を形成す
る。この被膜形成においては被覆性が重要であり、ま
た、ゲイト電極・配線の高さの１／３〜２倍の厚さが好
適である。この目的には、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶ
Ｄ法、大気圧ＣＶＤ法等の化学的気相成長（ＣＶＤ）法
が好ましい。そして、このように形成された絶縁物を異
方性エッチングによって基板に対して概略垂直な方向に
優先的にエッチングする。エッチングの終了は、窒化珪
素表面であり、その下のゲイト電極・ゲイト絶縁膜がエ
ッチングされることはない。その結果、ゲイト電極・配
線の側面のごとき、段差部では、もともと該絶縁物被膜
が厚いので、概略三角形城の絶縁物（サイドウォール）
が取り残される。ここまでが第２の段階である。

【０００８】その後、層間絶縁物を形成したのち、ＴＦ
Ｔのソース／ドレインの一方もしくは双方にコンタクト
ホールを形成し、２層目の配線を形成する。ここまでが
第３の段階である。上記、第２の段階でサイドウォール
を形成した後、引続き、ドライエッチングで窒化珪素膜
をエッチングしてもかまわない。このエッチングはエン
ドポイントモニター等で観測しながらおこなうと、なお
好ましい。この窒化珪素膜のエッチング工程では、エッ
チングがモニターを用いて、制御性良くおこなわれ、か
つ、エッチングされる窒化珪素膜の厚さは１００〜２０
００Åであるので、オーバーエッチがあるとしても、そ
の深さは、ゲイト電極・ゲイト絶縁膜の厚さに比べて非
常に小さく、実質的に、ゲイト電極・ゲイト絶縁膜に影
響を与えることは皆無である。さらに、窒化珪素膜の下
には陽極酸化膜が存在するため、ゲイト電極は保護され
る。

【０００９】このように、窒化珪素膜をエッチングする
方法は、ゲイト絶縁膜と層間絶縁物が同一材料であり、
かつ、窒化珪素でない場合に有効である。すなわち、窒
化珪素膜をエッチングしてから層間絶縁物を形成する
と、コンタクトホールを形成する際にエッチングを１段
階でおこなうことができる。以上の各段階において、Ｔ
ＦＴのソース／ドレイン等を形成するためにドーピング
をおこなうにはさまざまなバリエーションが考えられ
る。例えば、基板上にＮチャネル型ＴＦＴのみを形成す
る場合には、第１段階と第２段階の間に、比較的、高濃
度のＮ型不純物をゲイト電極をマスクとして半導体層に
自己整合的に導入すればよい。この場合には、陽極酸化
物被膜がゲイト電極の側面にも存在した場合には、陽極
酸化物の厚さ分だけソース／ドレインとゲイト電極が離
れた、いわゆるオフセットゲイト型となる。しかし、以
下の説明では、このようなケースも含めて、通常のＴＦ
Ｔと称することとする。

【００１０】同じく、Ｎチャネル型ＴＦＴを形成する場
合においても、低濃度ドレイン（ＬＤＤ）を有するＴＦ
Ｔ（ＬＤＤ型ＴＦＴ）を形成する場合には、第１段階と
第２段階の間に、比較的低濃度の不純物を半導体層に導
入したのち、第２段階と第３段階の間に、より高濃度の
Ｎ型不純物をゲイト電極およびサイドウォールをマスク
として自己整合的に半導体層に導入すればよい。この場
合には、ＬＤＤの幅はサイドウォールの幅と概略同一で
ある。基板上にＰチャネル型ＴＦＴのみを形成する場合
も上記と同様にすればよい。

【００１１】また、オフセット型のＴＦＴを形成する場
合には、第２段階と第３段階の間に高濃度不純物をゲイ
ト電極およびサイドウォールをマスクとして自己整合的
に半導体層に導入すればよい。この場合には、オフセッ
トの幅はサイドウォールの幅と概略同一であり、このよ
うな構造のＴＦＴにおいて、チャネル形成領域となる実
質的に真性の領域の幅は、ゲイト電極の幅に、その両側
面のサイドウォールの幅を加えたものと概略等しい。基
板上にＮチャネル型ＴＦＴとＰチャネル型ＴＦＴを混在
させた、いわゆる相補型回路（ＣＭＯＳ回路）を形成す
ることも上記の方法を使用して同様におこなえる。Ｎチ
ャネル型ＴＦＴおよびＰチャネル型ＴＦＴともに通常の
ＴＦＴで構成する場合、もしくは、共にＬＤＤ型ＴＦＴ
で構成するには不純物の導入は、上記に示したＮチャネ
ル型もしくはＰチャネル型のＴＦＴの一方のみを基板上
に形成する方法における不純物の導入を、Ｎ型不純物と
Ｐ型不純物についてそれぞれおこなえばよい。

【００１２】例えば、ホットキャリヤ対策の必要なＮチ
ャネル型ＴＦＴはＬＤＤ型とし、その必要がないＰチャ
ネル型ＴＦＴは通常のＴＦＴとする場合には、不純物導
入の工程はやや特殊なものとなる。その場合には、第１
段階と第２段階の間に、比較的低濃度のＮ型不純物を半
導体層に導入する。これを第１の不純物導入とする。こ
の際には、Ｐチャネル型ＴＦＴの半導体層にもＮ型不純
物を導入してもよい。さらに、Ｎチャネル型ＴＦＴの半
導体層をマスクして、Ｐチャネル型ＴＦＴの半導体層に
のみ高濃度のＰ型不純物を導入する。これを第２の不純
物導入とする。この不純物導入によって、仮に先のＮ型
不純物の導入によって、Ｐチャネル型ＴＦＴの半導体層
にＮ型不純物が存在したとしても、より高濃度のＰチャ
ネル型不純物が導入された結果、半導体の導電型はＰ型
である。当然、第１の不純物導入において導入される不
純物濃度に比較すると、第２の不純物導入のそれはより
大きく、好ましくは、１〜３桁大きい。

【００１３】最後に、Ｎチャネル型ＴＦＴのソース／ド
レインを形成するために比較的、高濃度のＮ型不純物
を、第２段階と第３段階の間に導入する。これを第３の
不純物導入とする。この場合には、Ｐチャネル型ＴＦＴ
にＮ型不純物が導入されないように、マスクして不純物
導入をおこなってもよいし、特にマスクをおこなわなく
てもよい。しかし、後者の場合には導入するＮ型不純物
の濃度は、第２の不純物導入で導入されたＰ型不純物の
濃度よりも小さいことが必要であり、好ましくは、第２
の不純物導入のＰ型不純物の濃度の１／１０〜２／３で
ある。この結果、Ｐチャネル型ＴＦＴの領域にもＮ型不
純物が導入されるが、不純物濃度はその前に導入された
Ｐ型不純物の濃度よりも小さいために、Ｐ型は維持され
る。

【００１４】

【作用】本発明においてはサイドウォールの存在によっ
てゲイト配線の乗り越え部分における層間絶縁物の段差
被覆性が向上し、第２配線の段切れを減らすことができ
る。また、上記に示したように、サイドウォールを利用
することにより、ＬＤＤ構造、オフセット領域を得るこ
とも可能である。本発明においては、窒化珪素膜の存在
は重要である。上記の第２段階において、サイドウォー
ルを形成するために異方性エッチングをおこなう。しか
しながら、絶縁表面上においてはプラズマを制御するこ
とが難しく、基板内でのエッチングのばらつきは避けら
れないものであった。

【００１５】また、エッチングの深さもゲイト電極・配
線の高さの１／３〜２倍もあり、ばらつきの影響は非常
に大きくなってしまう。もし、ゲイト電極の上面に窒化
珪素膜が形成されていない場合には、同じ基板内であっ
ても、サイドウォールのエッチング工程において、場所
によってはゲイト電極・ゲイト絶縁膜が激しくエッチン
グされてしまうこともある。サイドウォールのエッチン
グの際に窒化珪素被膜が存在すれば、そこで、エッチン
グはストップし、ゲイト電極、ゲイト絶縁膜は保護され
る。なお、この後で窒化珪素膜をドライエッチング法に
よって除去する際には、そのエッチング深さは、サイド
ウォールのエッチング深さより格段に小さく、ゲイト電
極・ゲイト絶縁膜がオーバーエッチされることはあって
も、甚大な影響をもたらすことはない。また、たとえオ
ーバーエッチされたとしても、陽極酸化膜の存在によっ
て、ゲイト電極は完全に保護された状態にある。以下に
実施例を示し、より詳細に本発明を説明する。

【００１６】

【実施例】

〔実施例１〕図１に本実施例を示す。まず、基板（コー
ニング７０５９、３００ｍｍ×４００ｍｍもしくは１０
０ｍｍ×１００ｍｍ）１０１上に下地酸化膜１０２とし
て厚さ１０００〜５０００Å、例えば、２０００Åの酸
化珪素膜を形成した。この酸化膜の形成方法としては、
酸素雰囲気中でのスパッタ法を使用した。しかし、より
量産性を高めるには、ＴＥＯＳをプラズマＣＶＤ法で分
解・堆積して形成してもよい。また、このように形成し
た酸化珪素膜を４００〜６５０℃でアニールしてもよ
い。

【００１７】その後、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法
によってアモルファス状のシリコン膜を３００〜５００
０Å、好ましくは４００〜１０００Å、例えば、５００
Å堆積し、これを、５５０〜６００℃の還元雰囲気に８
〜２４時間放置して、結晶化せしめた。その際には、ニ
ッケル等の結晶化を助長する金属元素を微量添加して結
晶化を促進せしめてもよい。また、この工程は、レーザ
ー照射によっておこなってもよい。そして、このように
して結晶化させたシリコン膜をエッチングして島状領域
１０３を形成した。さらに、この上にゲイト絶縁膜とし
て、プラズマＣＶＤ法によって厚さ７００〜１５００
Å、例えば、１２００Åの酸化珪素膜１０４を形成し
た。

【００１８】その後、厚さ１０００Å〜３μｍ、例え
ば、５０００Åのアルミニウム（０．１〜０．３ｗｔ％
のＳｃ（スカンジウム）を含む）膜をスパッタ法によっ
て形成して、これをエッチングし、ゲイト電極１０５お
よびゲイト配線１０６を形成した。（図１（Ａ））そして、ゲイト電極１０５およびゲイト配線１０６に電
解液中で電流を通じて陽極酸化し、厚さ５００〜２５０
０Å、例えば、２０００Åの陽極酸化物１０７を形成し
た。用いた電解溶液は、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に調整したものである。その溶液中に基
板１０１を浸し、定電流源の＋側を基板上のゲイト配線
に接続し、−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。この結果、厚さ
２０００Åの酸化アルミニウム被膜が得られた。

【００１９】その後、ＮＨ₃／ＳｉＨ₄／Ｈ₂混合ガス
を用いたプラズマＣＶＤ法によって窒化珪素１０８を１
００〜２０００Å、好ましくは、２００〜１０００Å、
例えば、５００Åの膜厚に成膜した。ここでは他のＣＶ
Ｄ法によって成膜してもかまわないが、ゲイト電極にお
けるステップカバレージが良いことが望ましい。その
後、イオンドーピング法によって、島状シリコン膜１０
３に、ゲイト電極部をマスクとして自己整合的に不純物
（ここでは燐）を注入し、図１（Ｂ）に示すように低濃
度不純物領域（ＬＤＤ）１０９を形成した。ドーズ量は
１×１０¹³〜５×１０¹⁴原子／ｃｍ²、加速電圧は１０
〜９０ｋＶ、例えば、、ドーズ量を５×１０¹³原子／ｃ
ｍ²、加速電圧は８０ｋＶとした。（図１（Ｂ））

【００２０】そして、プラズマＣＶＤ法によって、酸化
珪素膜１１０を堆積した。ここでは、原料ガスにＴＥＯ
Ｓと酸素、もしくはモノシランと亜酸化窒素を用いた。
酸化珪素膜１１０の厚さはゲイト電極・配線の高さによ
って最適な値が異なる。例えば、本実施例のごとく、ゲ
イト電極・配線の高さが窒化珪素膜も含めて約５０００
Åの場合には、その１／３〜２倍の２０００Å〜１．２
μｍが好ましい。ここでは、６０００Åとした。この成
膜工程においては、平坦部での膜厚の均一性とともに、
ステップカバレージが良好であることも要求される。そ
の結果、ゲイト電極・配線の側面部の酸化珪素膜の厚さ
は、図１（Ｃ）に点線で示す分だけ厚くなっている。
（図１（Ｃ））

【００２１】次に、公知のＲＩＥ法による異方性ドライ
エッチングをおこなうことによって、この酸化珪素膜１
１０のエッチングをおこなった。このエッチングは窒化
珪素膜１０８までエッチングが達した時点で終了した。
窒化珪素膜は、ＲＩＥ法による異方性ドライエッチング
ではエッチングされにくいため、ゲイト絶縁膜１０４の
までエッチングされることはない。以上の工程によっ
て、ゲイト電極・配線の側面には概略三角形状の絶縁物
（サイドウォール）１１１、１１２が残った。（図１
（Ｄ））その後、再び、イオンドーピング法によって、燐を導入
した。この場合のドーズ量は、図１（Ｂ）の工程のドー
ズ量より１〜３桁多いことが好ましい。本実施例では、
最初の燐のドーピングのドーズ量の４０倍の２×１０¹⁵
原子／ｃｍ²とした。加速電圧は８０ｋＶとした。この
結果、高濃度の燐が導入された領域（ソース／ドレイ
ン）１１４が形成され、また、サイドウォールの下部に
は低濃度領域（ＬＤＤ）１１３が残された。（図１
（Ｅ））

【００２２】さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、ドー
ピングされた不純物の活性化をおこなった。レーザーの
エネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ²、好まし
くは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ²が適当であった。な
お、本実施例ではゲイト電極・配線に耐熱性の点で問題
があるアルミニウムを用いたため実施することが困難で
あるが、耐熱性の良い材料を用いてゲイト電極を形成し
た場合には、レーザー照射による代わりに、熱アニール
によっておこなってもよい。最後に、全面に層間絶縁物
１１５として、ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ５０
００Å形成した。そして、ＴＦＴのソース／ドレインに
コンタクトホールを形成し、２層目のアルミニウム配線
・電極１１６、１１７を形成した。アルミニウム配線の
厚さはゲイト電極・配線とほぼ同じ、４０００〜６００
０Åとした。

【００２３】以上の工程によって、Ｎチャネル型のＬＤ
Ｄを有するＴＦＴが完成された。不純物領域の活性化の
ために、さらに２００〜４００℃で水素アニールをおこ
なってもよい。２層目配線１１７はゲイト配線１０６を
乗り越える部分での段差が、サイドウォール１１２の存
在によって緩やかになっているため、２層目の配線の厚
さがゲイト電極・配線とほぼ同じであるにも関わらず、
段切れはほとんど観察されなかった。（図１（Ｆ））なお、２層目配線の厚さに関しては、本発明人の検討の
結果、ゲイト電極・配線の厚さをｘ〔Å〕、２層目配線
の厚さをｙ〔Å〕とした場合に、ｙ≧ｘ−１０００〔Å〕であれば、顕著な断線はなかった。ｙの値は小さければ
小さいほど好ましく、特に液晶ディスプレーのアクティ
ブマトリクス回路のように基板表面の凹凸の少ないこと
が要求される回路の場合には、ｘ−１０００〔Å〕≦ｙ≦ｘ＋１０００〔Å〕が適当であることがわかった。

【００２４】〔実施例２〕図２に本実施例を示す。本実
施例は同一基板上にアクティブマトクス回路とその駆動
回路が同時に作製される、いわゆる、モノリシック型ア
クティブマトリクス回路に関するものである。本実施例
では、アクティブアトリクス回路のスイッチング素子に
はＰチャネル型ＴＦＴを、駆動回路にはＮチャネル型Ｔ
ＦＴとＰチャネル型ＴＦＴによって構成される相補型回
路用いた。図２の左側には、駆動回路で用いられるＮチ
ャネル型ＴＦＴの作製工程断面図を、また、同図の右側
には、駆動回路ならびにアクティブマトリクス回路に用
いられるＰチャネル型ＴＦＴの作製工程断面図を示す。
アクティブマトリクス回路のスイッチング素子にＰチャ
ネル型ＴＦＴを用いたのは、リーク電流（オフ電流とも
いう）が小さいためである。

【００２５】まず、基板（コーニング７０５９）２０１
上に実施例１と同様に下地酸化膜２０２、島状シリコン
半導体領域、ゲイト酸化膜として機能する酸化珪素膜２
０３を形成し、アルミニウム膜（厚さ５０００Å）によ
るゲイト電極２０４、２０５を形成した。その後、実施
例１と同様に陽極酸化によって、ゲイト電極の周囲（側
面と上面）に厚さ２０００Åの陽極酸化物２０６を形成
した。その後、窒化珪素膜２０７を、厚さ１００〜２０
００Å、例えば、１０００Åに形成した。そして、ゲイ
ト電極部をマスクとしてイオンドーピング法によって燐
の注入をおこない、低濃度のＮ型不純物領域２０８、２
０９を形成した。ドーズ量は１×１０¹³原子／ｃｍ²と
した。さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８
ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、ドーピング
された不純物の活性化をおこなった。レーザーのエネル
ギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ²、好ましくは２
５０〜３００ｍＪ／ｃｍ²が適当であった。（図２
（Ａ））

【００２６】その後、Ｎチャネル型ＴＦＴの領域をフォ
トレジスト２１０でマスクし、この状態で、イオンドー
ピング法によって高濃度のホウ素のドーピングをおこな
った。ドーズ量は５×１０¹⁵原子／ｃｍ²、加速電圧は
６５ｋＶとした。この結果、先の燐のドーピングによっ
て、弱いＮ型となった不純物領域２０８は強いＰ型に反
転し、Ｐ型不純物領域２１１となった。その後、再び、
レーザー照射によって、不純物の活性化をおこなった。
（図２（Ｂ））フォトレジストのマスク２１０を除去した後、プラズマ
ＣＶＤ法によって厚さ４０００〜８０００Åの酸化珪素
膜２１２を堆積した。（図２（Ｃ））

【００２７】そして、実施例１と同様に異方性エッチン
グによって、ゲイト電極の側面に酸化珪素のサイドウォ
ール２１３、２１４を形成した。（図２（Ｄ））その後、再び、イオンドーピング法によって、燐を導入
した。この場合のドーズ量は、図２（Ａ）の工程のドー
ズ量より１〜３桁多く、かつ、図２（Ｂ）の工程のドー
ズ量の１／１０〜２／３が好ましい。本実施例では、最
初の燐のドーピングのドーズ量の２００倍の２×１０¹⁵
原子／ｃｍ²とした。これは図２（Ｂ）の工程のホウ素
のドーズ量の４０％である。加速電圧は８０ｋＶとし
た。この結果、高濃度の燐が導入された領域（ソース／
ドレイン）２１５が形成され、また、サイドウォールの
下部には低濃度不純物領域（ＬＤＤ）２１６が残され
た。

【００２８】さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、ドー
ピングされた不純物の活性化をおこなった。レーザーの
エネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ²、好まし
くは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ²が適当であった。一
方、Ｐチャネル型ＴＦＴの領域（図の右側）にも燐がド
ーピングされたのであるが、先にドーピングされたホウ
素の濃度が燐の２．５倍であるのでＰ型のままであっ
た。Ｐチャネル型ＴＦＴのＰ型領域は見掛け上、サイド
ウォールの下の領域２１８とその外側（チャネル形成領
域の反対側）の領域２１７の２種類存在するように思え
るが、電気的特性の面からは両者には大した差が見られ
なかった。（図２（Ｅ））

【００２９】最後に、図２（Ｆ）に示すように、全面に
層間絶縁物２１９として、ＣＶＤ法によって酸化珪素膜
を厚さ３０００Å形成し、ＴＦＴのソース／ドレインに
コンタクトホールを形成し、アルミニウム配線・電極２
２０、２２１、２２２、２２３を形成した。以上の工程
によって、Ｎチャネル型ＴＦＴがＬＤＤ型である半導体
集積回路が完成された。図では示されていないが、ゲイ
ト配線を２層目の配線が乗り越える部分では、層間絶縁
物がさして厚くないにも関わらず、実施例１と同様に断
線はほとんど見られなかった。

【００３０】本実施例のようにＮチャネル型ＴＦＴをＬ
ＤＤ構造とするのはホットキャリヤによる劣化を防止す
るためである。しかし、ＬＤＤ領域はソース／ドレイン
に対して直列に挿入された寄生抵抗であるので、動作速
度が落ちてしまうという問題があった。したがって、モ
ビリティーが小さく、ホットキャリヤによる劣化の少な
いＰチャネル型ＴＦＴでは、本実施例のようにＬＤＤが
存在しないほうが望ましい。なお、本実施例では、ドー
ピング工程ごとにレーザー照射によるドーピング不純物
の活性化をおこなったが、全てのドーピング工程が終了
し、層間絶縁物を形成する直前に、一括しておこなって
もよい。

【００３１】〔実施例３〕図３に本実施例を示す。本実
施例はサイドウォールを用いてオフセット領域を形成し
たＴＦＴの作製に関する例である。まず、基板３０１上
に下地酸化膜３０２として厚さ２０００Åの酸化珪素膜
を形成した。その後、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法
によってアモルファス状のシリコン膜を、例えば、５０
０Å堆積し、これを、５５０〜６００℃の還元雰囲気に
８〜２４時間放置して、結晶化せしめた。そして、シリ
コン膜をエッチングして島状領域３０３を形成した。さ
らに、この上にプラズマＣＶＤ法によって厚さ１２００
Åの酸化珪素膜３０４を形成した。

【００３２】その後、厚さ５０００Åのアルミニウム
（１ｗｔ％のＳｉ、もしくは０．１〜０．３ｗｔ％のＳ
ｃ（スカンジウム）を含む）膜をスパッタ法によって形
成して、これをエッチングし、ゲイト電極３０５および
ゲイト配線３０６を形成した。

【００３３】その後、陽極酸化によって、ゲイト電極の
周囲（側面と上面）に厚さ２０００Åの陽極酸化物３０
７を形成した。さらに、ＮＨ₃、ＳｉＨ₄、Ｈ₂混合ガ
ス中のプラズマＣＶＤ法によって窒化珪素３０８を２０
０〜１０００Åの膜厚に成膜した。（図３（Ａ））そして、プラズマＣＶＤ法によって、酸化珪素膜３０９
を堆積した。ここでは、原料ガスにＴＥＯＳと酸素、も
しくはモノシランと亜酸化窒素を用いた。酸化珪素膜３
０９の厚さはゲイト電極・配線の高さによって最適な値
が異なる。例えば、本実施例のごとく、ゲイト電極・配
線の高さが窒化珪素膜も含めて約６０００Åの場合に
は、その１／３〜２倍の２０００Å〜１．２μｍが好ま
しく、ここでは、６０００Åとした。この成膜工程にお
いては、平坦部での膜厚の均一性をともに、ステップカ
バレージが良好であることも要求される。（図３
（Ｂ））

【００３４】次に、公知のＲＩＥ法による異方性ドライ
エッチングをおこなうことによって、この酸化珪素膜３
０９のエッチングをおこなった。このエッチングは窒化
珪素膜３０８までエッチングが達した時点で終了した。
窒化珪素膜は、ＲＩＥ法による異方性ドライエッチング
ではエッチングされにくいため、ゲイト絶縁膜３０４ま
でエッチングされることはない。以上の工程によって、
ゲイト電極・配線の側面には概略三角形状の絶縁物（サ
イドウォール）３１０、３１１が残った。（図３
（Ｃ））

【００３５】その後、イオンドーピング法によって、燐
を導入した。この場合のドーズ量は１×１０¹⁴〜５×１
０¹⁷原子／ｃｍ²、加速電圧は１０〜９０ｋＶ、例え
ば、２×１０¹⁵原子／ｃｍ²、加速電圧は８０ｋＶとし
た。この結果、燐が導入された領域（ソース／ドレイ
ン）３１２が形成さた。また、サイドウォールの下部に
は燐が導入されず、オフセット領域が形成された。（図
３（Ｄ））さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、
パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、ドーピングされた
不純物の活性化をおこなった。レーザーのエネルギー密
度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ²、好ましくは２５０〜
３００ｍＪ／ｃｍ²が適当であった。

【００３６】最後に、全面に層間絶縁物３１３として、
ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ５０００Å形成し
た。そして、ＴＦＴのソース／ドレインにコンタクトホ
ールを形成し、２層目のアルミニウム配線・電極３１
４、３１５を形成した。アルミニウム配線の厚さはゲイ
ト電極・配線とほぼ同じ、４０００〜６０００Åとし
た。以上の工程によって、Ｎチャネル型のオフセットを
有するＴＦＴが完成された。２層目配線３１５はゲイト
配線３０６を乗り越える部分での段差が、サイドウォー
ル３１１の存在によって緩やかになっているため、２層
目の配線の厚さがゲイト電極・配線とほぼ同じであるに
も関わらず、段切れはほとんど観察されなかった。（図
３（Ｄ））

【００３７】〔実施例４〕図５に本実施例を示す。本実
施例は同一基板上に、Ｎチャネル型のオフセットを有す
るＴＦＴと、同じくＮチャネル型のＬＤＤを有するＴＦ
Ｔを作製したものである。まず、基板５０１上に実施例
１と同様に下地酸化膜５０２、島状シリコン半導体領
域、ゲイト酸化（酸化珪素）膜５０３を形成し、アルミ
ニウム膜（厚さ５０００Å）によるゲイト電極５０４、
５０５を形成した。その後、実施例１と同様に、陽極酸
化によって、ゲイト電極の周囲（側面と上面）に厚さ２
０００Åの陽極酸化物５０６を形成した。さらに、プラ
ズマＣＶＤ法によって、窒化珪素膜５０７を、厚さ１０
０〜２０００Å、例えば、１０００Åに形成した。（図
５（Ａ））

【００３８】その後、オフセットを有するＴＦＴの領域
をフォトレジスト５０８でマスクし、この状態で、ＬＤ
Ｄを有するＴＦＴを形成する部分にゲイト電極部をマス
クとして、イオンドーピング法によって燐の注入をおこ
ない、低濃度のＮ型不純物領域５０９を形成した。ドー
ズ量は、例えば、１×１０¹³原子／ｃｍ²とした。さら
に、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パル
ス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、ドーピングされた不純
物の活性化をおこなった。レーザーのエネルギー密度は
２００〜４００ｍＪ／ｃｍ²、好ましくは２５０〜３０
０ｍＪ／ｃｍ²が適当であった。（図５（Ｂ））フォトレジストのマスク５０８を除去した後、プラズマ
ＣＶＤ法によって厚さ４０００〜８０００Å、例えば、
６０００Åの酸化珪素膜５１０を堆積した。（図５
（Ｃ））

【００３９】そして、実施例１と同様に異方性エッチン
グによって、酸化珪素膜５１０をエッチングし、ゲイト
電極の側面に酸化珪素のサイドウォール５１１、５１２
を形成した。（図５（Ｄ））その後、再び、イオンドーピング法によって、燐を導入
した。この場合のドーズ量は、図５（Ｂ）の工程のドー
ズ量より１〜３桁多いことが好ましい。本実施例では、
最初の燐のドーピングのドーズ量の２００倍の２×１０
¹⁵原子／ｃｍ²とした。そして、加速電圧は８０ｋＶと
した。この結果、高濃度の燐が導入された領域（ソース
／ドレイン）５１３、５１４が形成された。また、図５
（Ｂ）の工程において、マスクで覆った方のＴＦＴには
サイドウォールの下部にオフセット領域が、低濃度の燐
をドーピングした方のＴＦＴにはサイドウォールの下部
には低濃度不純物領域（ＬＤＤ）５１５が残された。

【００４０】さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、ドー
ピングされた不純物の活性化をおこなった。レーザーの
エネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ²、好まし
くは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ²が適当であった。（図
５（Ｅ））最後に、図５（Ｆ）に示すように、全面に層間絶縁物５
１６として、ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ３００
０Å形成し、ＴＦＴのソース／ドレインにコンタクトホ
ールを形成し、アルミニウム配線・電極５１７、５１
８、５１９、５２０を形成した。以上の工程によって、
同一基板上に、Ｎチャネル型のオフセットを有するＴＦ
Ｔと、Ｎチャネル型のＬＤＤを有するＴＦＴとを持つ半
導体集積回路が作製された。

【００４１】図では示されていないが、ゲイト配線を２
層目の配線が乗り越える部分では、層間絶縁物がさして
厚くないにも関わらず、実施例１と同様に断線はほとん
ど見られなかった。なお、本実施例では、ドーピング工
程ごとにレーザー照射によるドーピング不純物の活性化
をおこなったが、全てのドーピング工程が終了し、層間
絶縁物を形成する直前に、一括しておこなってもよい。
図５では、Ｎチャネル型ＴＦＴについてのみ記載した
が、図２と同様に、同じ基板上にＮチャネル型ＴＦＴと
Ｐチャネル型ＴＦＴの両方を形成し、ＣＭＯＳ回路を構
成してもよい。例えば、周辺回路とアクティブマトリク
ス回路が同一基板上に形成されたモノリシック型アクテ
ィブマトリクス回路においては、周辺回路には、動作速
度の早いＬＤＤ型のＮチャネル型ＴＦＴと通常のＰＭＯ
Ｓ型ＴＦＴを用いたＣＭＯＳ回路を、また、リーク電流
が低いことを要求されるアクティブマトリクス回路にお
いては、Ｎチャネル型もしくはＰチャネル型のオフセッ
ト型のＴＦＴを用いればよい。特にＰチャネル型のオフ
セット型ＴＦＴはリーク電流を減らす上で効果的であ
る。もちろん、周辺回路においては、Ｎチャネル型、Ｐ
チャネル型ともＬＤＤ型ＴＦＴとしてもよい。

【００４２】〔実施例５〕図６に本実施例を示す。ま
ず、基板６０１上に下地酸化膜として厚さ２０００Åの
酸化珪素膜６０２，さらに、実施例１と同様に厚さ５０
０Åの島状シリコン領域を形成した。そして、この上に
ゲイト絶縁膜として、プラズマＣＶＤ法によって厚さ１
０００Åの酸化珪素膜６０３を形成した。その後、厚さ
５０００Åのアルミニウム膜によって、ゲイト電極６０
４およびゲイト配線６０５を形成した。さらに、実施例
１と同様に、陽極酸化によって、ゲイト電極の周囲に厚
さ２０００Åの陽極酸化物６０６を形成した。そして、
プラズマＣＶＤ法によって窒化珪素膜６０７を１００〜
２０００Å、好ましくは、２００〜１０００Å、例え
ば、５００Åの膜厚に成膜した。

【００４３】その後、イオンドーピング法によって、島
状シリコン膜に、ゲイト電極部をマスクとして自己整合
的に不純物（ここでは燐）を注入し、図６（Ａ）に示す
ように低濃度不純物領域（ＬＤＤ）６０８を形成した。
ドーズ量は１×１０¹³〜５×１０¹⁴原子／ｃｍ²、加速
電圧は１０〜９０ｋＶ、例えば、、ドーズ量を５×１０
¹³原子／ｃｍ²、加速電圧は８０ｋＶとした。（図６
（Ａ））そして、プラズマＣＶＤ法によって、酸化珪素膜６０９
を堆積した。厚さは６０００Åとした。この成膜工程に
おいては、平坦部での膜厚の均一性とともに、ステップ
カバレージが良好であることも要求される。（図６
（Ｂ））

【００４４】次に、ＣＨＦ₃を用いて異方性ドライエッ
チングをおこなうことによって、この酸化珪素膜６０９
のエッチングをおこなった。この際、エッチングは窒化
珪素膜６０７に達するまでおこなってもよいが、好まし
くは、図６（Ｃ）に示すように、窒化珪素膜６０７に達
する直前でエッチングをストップさせ、酸化珪素膜６０
９がわずかに残った状態にしておくとよい。以上の工程
によって、ゲイト電極・配線の側面には概略三角形状の
絶縁物（サイドウォール）６１０、６１１が形成され
た。（図６（Ｃ））そして、ＣＨ₄／Ｏ₂を用いてドライエッチングをおこ
なった。このドライエッチングでは、窒化珪素膜上にわ
ずかに残った酸化珪素膜と、窒化珪素膜がエッチングさ
れた。このエッチングは、エンドポイントモニター（プ
ラズマモニター）によって測定できるため、ゲイト電極
・ゲイト絶縁膜に対しては、オーバーエッチは非常に小
さくできる。（図６（Ｄ））

【００４５】その後、再び、イオンドーピング法によっ
て、燐を導入した。この場合のドーズ量は、図６（Ａ）
の工程のドーズ量より１〜３桁多いことが好ましい。本
実施例では、最初の燐のドーピングのドーズ量の４０倍
の２×１０¹⁵原子／ｃｍ²とした。加速電圧は８０ｋＶ
とした。この結果、高濃度の燐が導入された領域（ソー
ス／ドレイン）６１２が形成され、また、サイドウォー
ルの下部には低濃度領域（ＬＤＤ）６１３が残された。
（図６（Ｅ））さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、
パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、ドーピングされた
不純物の活性化をおこなった。レーザーのエネルギー密
度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ²、好ましくは２５０〜
３００ｍＪ／ｃｍ²が適当であった。

【００４６】最後に、全面に層間絶縁物６１４として、
ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ５０００Å形成し
た。そして、ＴＦＴのソース／ドレインにコンタクトホ
ールを形成し、２層目のアルミニウム配線・電極６１
５、６１６を形成した。アルミニウム配線の厚さはゲイ
ト電極・配線とほぼ同じ、４０００〜６０００Åとし
た。以上の工程によって、Ｎチャネル型のＬＤＤを有す
るＴＦＴが完成された。不純物領域の活性化のために、
さらに２００〜４００℃で水素アニールをおこなっても
よい。実施例１同様、２層目配線６１６はゲイト配線６
０５を乗り越える部分での段差が、サイドウォール６１
１の存在によって緩やかになっているため、２層目の配
線の厚さがゲイト電極・配線とほぼ同じであるにも関わ
らず、段切れはほとんど観察されなかった。（図６
（Ｆ））

【００４７】本実施例では、窒化珪素膜６０７をエッチ
ングし、ゲイト絶縁膜６０３を露出させた。この結果、
コンタクトホールの形成をウェットエッチング法によっ
ておこなう場合に、１段階でおこなうことができた。な
お、図６（Ｅ）からも明らかなように、このような窒化
珪素膜のエッチングの結果、窒化珪素膜は陽極酸化膜６
０６とサイドウォール６１０、６１１の間、あるいは、
サイドウォール６１０、６１１とゲイト絶縁膜６０３の
間にのみ残った。

【００４８】〔実施例６〕図７に本実施例を示す。本
実施例は実施例２と同様に同一基板上にＬＤＤ型のＮチ
ャネル型ＴＦＴと通常のＰチャネル型ＴＦＴを形成する
例である。図７の左側にはＮチャネル型ＴＦＴの作製工
程断面図を、また、同図の右側にはＰチャネル型ＴＦＴ
の作製工程断面図を示す。まず、基板（コーニング７０
５９）７０１上に下地酸化膜７０２、島状シリコン半導
体領域、ゲイト酸化膜として機能する酸化珪素膜７０３
を形成し、陽極酸化物によって表面の被覆されたアルミ
ニウム膜（厚さ５０００Å）のゲイト電極７０４、７０
５を形成した。

【００４９】さらに、Ｎチャネル型ＴＦＴの部分のゲイ
ト酸化膜をゲイト電極７０４をマスクとして選択的に除
去し、半導体層を露出せしめた。その後、プラズマＣＶ
Ｄ法によって窒化珪素膜７０６を１００〜２０００Å、
好ましくは、２００〜１０００Å、例えば、６００Åの
膜厚に成膜した。そして、ゲイト電極部をマスクとして
イオンドーピング法によって燐の注入をおこない、低濃
度のＮ型不純物領域７０７を形成した。ドーズ量は１×
１０¹³原子／ｃｍ²、加速電圧は２０ｋｅＶとした。こ
のドーピング工程においては、加速電圧が低いため、ゲ
イト酸化膜７０３で被覆されているＰチャネル型ＴＦＴ
の島状領域７０８には燐はドーピングされなかった。
（図７（Ａ））

【００５０】その後、Ｎチャネル型ＴＦＴの領域をフォ
トレジスト７０９でマスクし、この状態で、イオンドー
ピング法によって高濃度のホウ素のドーピングをおこな
った。ドーズ量は５×１０¹⁴原子／ｃｍ²、加速電圧は
６５ｋＶとした。この結果、島状領域７０８にはＰ型不
純物領域７１０が形成された。（図７（Ｂ））なお、本実施例では、低濃度の燐の全面ドーピングの後
に、高濃度のホウ素の部分選択ドーピングをおこなった
が、この工程は逆にしてもよい。フォトレジストのマス
ク７０９を除去した後、プラズマＣＶＤ法によって厚さ
４０００〜８０００Åの酸化珪素膜７１１を堆積した。
（図７（Ｃ））

【００５１】そして、実施例２と同様に異方性エッチン
グによって、ゲイト電極の側面に酸化珪素のサイドウォ
ール７１２、７１３を形成した。（図７（Ｄ））その後、再び、イオンドーピング法によって、燐を導入
した。この場合のドーズ量は、図７（Ａ）の工程のドー
ズ量より１〜３桁多くなることが好ましい。本実施例で
は、最初の燐のドーピングのドーズ量の２００倍の２×
１０¹⁵原子／ｃｍ²とした。加速電圧は２０ｋＶとし
た。この結果、高濃度の燐が導入された領域（ソース／
ドレイン）７１４が形成され、また、サイドウォールの
下部には低濃度不純物領域（ＬＤＤ）７１５が残され
た。

【００５２】一方、Ｐチャネル型領域においては、ゲイ
ト酸化膜が存在するため、燐イオンは注入されなかっ
た。実施例２では、Ｐチャネル型ＴＦＴでは燐もホウ素
も高濃度に注入されるため、そのドーズ量の大小には制
約があったが、本実施例では、ドーズ量に関する制約は
ない。ただし、加速電圧に関しては、上記のように、燐
を低く、ホウ素を高くすることが必要である。（図７
（Ｅ））ドーピング工程の後、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、ドー
ピングされた不純物の活性化をおこなった。レーザーの
エネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ²、好まし
くは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ²が適当であった。

【００５３】最後に、図７（Ｆ）に示すように、全面に
層間絶縁物７１６として、ＣＶＤ法によって酸化珪素膜
を厚さ５０００Å形成し、ＴＦＴのソース／ドレインに
コンタクトホールを形成し、アルミニウム配線・電極７
１７、７１８、７１９、７２０を形成した。以上の工程
によって、Ｎチャネル型ＴＦＴがＬＤＤ型である半導体
集積回路が完成された。本実施例では、実施例２と比較
すると、Ｎチャネル型ＴＦＴの部分のゲイト酸化膜を除
去するために、フォトリソグラフィー工程およびエッチ
ング工程が１つ余分に必要である。しかしながら、実質
的にＰチャネル型ＴＦＴにはＮ型不純物が導入されない
ので、Ｎ型、Ｐ型各不純物のドーズ量を比較的、任意に
変更できるというメリットもある。また、Ｐチャネル型
ＴＦＴのゲイト酸化膜７０３の表面近傍に注入された燐
は、後のレーザー照射工程によって、燐ガラスを形成
し、ナトリウム等の可動イオンの侵入を防止するうえで
効果がある。

【００５４】〔実施例７〕図８に本実施例を示す。本
実施例はアクティブマトリクス型液晶ディスプレーの作
製方法に関し、図８を用いて説明する。図８の左側のＴ
ＦＴ２つは、それぞれ、ＬＤＤ型のＮチャネル型ＴＦ
Ｔ、通常型のＰチャネル型ＴＦＴであり、周辺回路等に
用いられる論理回路を示す。また、右側のＴＦＴはアク
ティブマトリクスアレーに用いられるスイッチングトラ
ンジスタであり、オフセット型のＰチャネル型ＴＦＴを
示す。まず、基板（コーニング７０５９）上に下地酸化
膜、島状シリコン半導体領域（周辺回路用の島状領域８
０１、アクティブマトリクス回路用の島状領域８０
２）、ゲイト酸化膜として機能する酸化珪素膜８０３を
形成し、さらに、陽極酸化物によって表面の被覆された
アルミニウム膜（厚さ５０００Å）のゲイト電極８０
４、８０５（周辺回路用）、８０６（アクティブマトリ
クス回路用）を形成した。

【００５５】さらに、周辺回路用およびアクティブマト
リクス回路用のＰチャネル型ＴＦＴの部分のゲイト酸化
膜をゲイト電極８０４、８０６をマスクとして選択的に
除去し、半導体層を露出せしめた。その後、プラズマＣ
ＶＤ法によって窒化珪素膜８０７を１００〜２０００
Å、好ましくは、２００〜１０００Å、例えば、４００
Åの膜厚に成膜した。さらに、アクティブマトリクス回
路領域をフォトレジスト８０８でマスクした。そして、
ゲイト電極部をマスクとしてイオンドーピング法によっ
てホウ素の注入をおこない、高濃度のＰ型不純物領域８
０９を形成した。ドーズ量は１×１０¹⁵原子／ｃｍ²、
加速電圧は２０ｋｅＶとした。このドーピング工程にお
いては、加速電圧が低いため、ゲイト酸化膜８０３で被
覆されているＮチャネル型ＴＦＴの領域にはホウ素はド
ーピングされなかった。（図８（Ａ））

【００５６】その後、イオンドーピング法によって低濃
度の燐のドーピングをおこなった。ドーズ量は１×１０
¹³原子／ｃｍ²、加速電圧は８０ｋＶとした。この結
果、Ｎチャネル型ＴＦＴの領域には低濃度のＮ型不純物
領域８１０が形成された。（図８（Ｂ））なお、図面では、フォトレジストのマスク８０８を除去
してドーピングしてあるが、フォトレジストをつけたま
まドーピングをおこなってもよい。燐の加速電圧は高い
ので、フォトレジストを残したままドーピングをおこな
うと、燐がアクティブマトリクス回路領域に注入されな
いので、理想的なオフセット型のＰチャネル型ＴＦＴが
得られるが、ドーピングの結果、フォトレジストが炭化
し、その除去に手間取ることがある。

【００５７】フォトレジストを除去した場合にも、燐の
加速電圧が高いため、燐の濃度は島状半導体領域の下に
おいてピークを生じる。もっとも、完全に燐がドーピン
グされないという保証はなく、微量の燐が半導体領域に
形成される。しかし、この場合に燐がドーピングされた
としても、その濃度は僅かであり、また、Ｐ⁺（ソー
ス）／Ｎ^-／Ｉ（チャネル）／Ｎ^-／Ｐ⁺（ドレイン）
という構造であり、リーク電流を減らすことが必要とさ
れているアクティブマトリクス回路用のＴＦＴとしては
うってつけである。その後、プラズマＣＶＤ法によって
厚さ４０００〜８０００Åの酸化珪素膜を堆積し、実施
例２と同様に異方性エッチングによって、ゲイト電極の
側面に酸化珪素のサイドウォール８１１、８１２、８１
３を形成した。（図８（Ｃ））

【００５８】その後、再び、イオンドーピング法によっ
て、ホウ素を導入した。この場合のドーズ量は、図８
（Ａ）の工程のドーズ量と同程度となることが望まし
い。本実施例では、ドーズ量は１×１０¹⁵原子／ｃ
ｍ²、加速電圧は２０ｋｅＶとした。加速電圧が低いた
め、ゲイト酸化膜８０３の存在するＮチャネル型ＴＦＴ
の領域にはホウ素はドーピングされず、主として、周辺
回路およびアクティブマトリクス回路のＰチャネル型Ｔ
ＦＴのソース／ドレインにドーピングされた。この結
果、アクティブマトリクス回路のＴＦＴのソース／ドレ
イン８１４が形成された。このＴＦＴはゲイト電極とソ
ース／ドレインが離れたオフセット構造となっている。
（図８（Ｄ））

【００５９】次に、燐のドーピングをおこなった。この
場合には、最初の燐のドーピング工程である、図８
（Ｂ）のドーズ量より１〜３桁多くなることが好まし
い。本実施例では、最初の燐のドーピングのドーズ量の
５０倍の５×１０¹⁴原子／ｃｍ²とした。加速電圧は８
０ｋＶとした。この結果、高濃度の燐が導入された領域
（ソース／ドレイン）８１５が形成され、また、サイド
ウォールの下部には低濃度不純物領域（ＬＤＤ）８１６
が残された。一方、Ｐチャネル型ＴＦＴ領域において
は、燐イオンの多くは下地膜に注入され、その導電型に
大きな影響を与えることはなかった。（図８（Ｅ））

【００６０】ドーピング工程の後、ＫｒＦエキシマーレ
ーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照
射して、ドーピングされた不純物の活性化をおこなっ
た。レーザーのエネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／
ｃｍ²、好ましくは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ²が適当
であった。そして、全面に第１の層間絶縁物８１７とし
て、ＣＶＤ法によって窒化珪素膜を厚さ５０００Å形成
し、ＴＦＴのソース／ドレインにコンタクトホールを形
成し、アルミニウム配線・電極８１８、８１９、８２
０、８２１を形成した。以上の工程によって、周辺回路
領域が形成された。（図８（Ｆ））さらに、第２の層間絶縁物８２２として、ＣＶＤ法によ
って酸化珪素膜を厚さ３０００Å形成し、これをエッチ
ングして、コンタクトホールを形成し、アクティブマト
リクス回路のＴＦＴに透明導電膜によって、画素電極８
２３を形成した。このようにして、アクティブマトリク
ス型液晶ディスプレー基板を作製した。（図８（Ｇ））

【００６１】

【発明の効果】本発明によって、ゲイト配線乗り越え部
における２層目配線の断線を防止することができるのは
上記の通りである。特に集積回路は多数の素子、配線か
ら構成されているのであるが、その中に１か所でも不良
があると、全体が使用不能になる可能性がある。本発明
によってこのような不良の数を大幅に削減できることは
集積回路の良品率を高める上で非常に大きな効果を有す
ることは言うまでもない。

【００６２】また、本発明によって、２層目配線の厚さ
をゲイト電極・配線と同じ程度、具体的には、ゲイト電
極・配線±１０００〔Å〕とすることも可能である。こ
のことによる効果は大きく、これは、基板表面の凹凸の
少ないことの要求される液晶ディスプレーのアクティブ
マトリクス回路には好適である。その他、本発明を使用
することによって派生的に得られるメリットは「作用」
の項で述べたとおりである。このように本発明はＴＦＴ
集積回路の歩留りを向上させる上で著しく有益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１によるＴＦＴ回路の作製方法を示
す。

【図２】実施例２によるＴＦＴ回路の作製方法を示
す。

【図３】実施例３によるＴＦＴ回路の作製方法を示
す。

【図４】従来法によるＴＦＴ回路の作製法を示す。

【図５】実施例４によるＴＦＴ回路の作製法を示す。

【図６】実施例５によるＴＦＴ回路の作製法を示す。

【図７】実施例６によるＴＦＴ回路の作製法を示す。

【図８】実施例７によるＴＦＴ回路の作製法を示す。

【符号の説明】

１０１・・・・・・ガラス基板１０２・・・・・・下地酸化膜（酸化珪素）１０３・・・・・・島状シリコン領域（活性層）１０４・・・・・・ゲイト絶縁膜１０５、１０６・・ゲイト電極（アルミニウム）１０７・・・・・・陽極酸化膜１０８・・・・・・窒化珪素膜１０９・・・・・・弱いＮ型不純物領域１１０・・・・・・絶縁物被膜（酸化珪素）１１１、１１２・・サイドウォール１１３・・・・・・ＬＤＤ（低濃度不純物領域）１１４・・・・・・ソース／ドレイン１１５・・・・・・層間絶縁膜（酸化珪素）１１６、１１７・・金属配線・電極（アルミニウム）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎチャネル型の薄膜トランジスタを有する
半導体集積回路において、ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト電極及びゲイト電極
から延長するゲイト配線と、前記ゲイト電極及び前記ゲ
イト配線の少なくとも上面に形成された陽極酸化膜と、少なくとも前記陽極酸化膜の上面に形成された窒化珪素
膜と、前記ゲイト電極及び前記ゲイト配線の側面に形成された
概略三角形状の絶縁物と、前記窒化珪素膜及び前記概略三角形状の絶縁物を覆う層
間絶縁物と、前記層間絶縁物上にソース／ドレイン領域に接続された
配線とを有し、前記薄膜トランジスタの前記概略三角形状の絶縁物の下
方の不純物領域におけるＮ型不純物の濃度は、前記ソー
ス／ドレイン領域におけるＮ型不純物の濃度よりも低い
ことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項２】Ｎチャネル型の薄膜トランジスタを有す
る半導体集積回路において、ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト電極及びゲイト電極
から延長するゲイト配線と、前記ゲイト電極及び前記ゲ
イト配線の上面及び側面に形成された陽極酸化膜と、前記ゲイト絶縁膜及び前記陽極酸化膜を覆う窒化珪素膜
と、前記ゲイト電極及び前記ゲイト配線の側面の窒化珪素膜
上に形成された概略三角形状の絶縁物と、前記窒化珪素膜及び前記概略三角形状の絶縁物を覆う層
間絶縁物と、前記層間絶縁物上にソース／ドレイン領域に接続された
配線とを有し、前記薄膜トランジスタの前記概略三角形状の絶縁物の下
方の不純物領域におけるＮ型不純物の濃度は、前記ソー
ス／ドレイン領域におけるＮ型不純物の濃度よりも低い
ことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項３】請求項１又は２において、前記ソース／
ドレイン領域に接続された配線の厚さをｘ〔A〕、前記
ゲイト電極およびゲイト配線の厚さをｙ〔A〕とすると
き、ｙ−１０００≦ｘ≦ｙ＋１０００であることを特徴とする半導体集積回路。
【請求項４】Ｎチャネル型およびＰチャネル型の薄膜
トランジスタを有する半導体集積回路において、ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト電極及びゲイト電極
から延長するゲイト配線と、前記ゲイト電極及び前記ゲイト配線の上面及び側面に形
成された陽極酸化膜と、前記ゲイト絶縁膜及び前記陽極酸化膜を覆う窒化珪素膜
と、前記ゲイト電極及び前記ゲイト配線の側面の窒化珪素膜
上に形成された概略三角形状の絶縁物と、前記窒化珪素膜及び前記概略三角形状の絶縁物を覆う層
間絶縁物と、前記層間絶縁物上にソース／ドレイン領域に接続された
配線とを有することを特徴とする半導体集積回路。
【請求項５】請求項４において、前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタの前記概略三角形状
の絶縁物の下方の半導体層中におけるＮ型不純物の濃度
は、前記Ｐチャネル型薄膜トランジスタの前記概略三角
形状の絶縁物の下方の半導体層中におけるＰ型不純物の
濃度よりも低いことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項６】請求項４において、前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタの前記概略三角形状
の絶縁物の下方の半導体層中におけるＮ型不純物の濃度
は、前記Ｐチャネル型薄膜トランジスタの前記概略三角
形状の絶縁物の下方の半導体層中におけるＮ型不純物の
濃度と概略、同じであることを特徴とする半導体集積回
路。
【請求項７】請求項４において、前記Ｐチャネル型薄膜トランジスタの前記概略三角形状
の絶縁物の下方の第１のＰ型不純物領域におけるＮ型不
純物の濃度は、前記第１のＰ型不純物領域に隣接する第
２のＰ型不純物領域におけるＮ型不純物の濃度よりも低
く、前記第１のＰ型不純物領域は、前記第２のＰ型不純物領
域とチャネル形成領域との間にあることを特徴とする半
導体集積回路。
【請求項８】請求項４において、前記Ｐチャネル型薄膜トランジスタの前記概略三角形状
の絶縁物の下方の第１のＰ型不純物領域におけるＰ型不
純物の濃度は、前記第１のＰ型不純物領域に隣接する第
２のＰ型不純物領域におけるＰ型不純物の濃度と概略、
同じであり、前記第１のＰ型不純物領域は、前記第２の
Ｐ型不純物領域とチャネル形成領域との間にあることを
特徴とする半導体集積回路。
【請求項９】請求項４において、前記Ｐチャネル型薄膜トランジスタの前記概略三角形状
の絶縁物の下方の第１のＰ型不純物領域に隣接する第２
のＰ型不純物領域におけるＮ型不純物の濃度は、前記Ｎ
チャネル型薄膜トランジスタのソース／ドレイン領域に
おけるＮ型不純物の濃度と概略、同じであり、前記第１のＰ型不純物領域は、前記第２のＰ型不純物領
域とチャネル形成領域との間にあることを特徴とする半
導体集積回路。
【請求項１０】請求項４において、前記Ｐチャネル型薄膜トランジスタの前記概略三角形状
の絶縁物の下方の第１のＰ型不純物領域に隣接する第２
のＰ型不純物領域におけるＰ型不純物の濃度は、Ｎチャ
ネル型薄膜トランジスタのソース／ドレイン領域におけ
るＮ型不純物の濃度よりも高く、前記第１のＰ型不純物領域は、前記第２のＰ型不純物領
域とチャネル形成領域との間にあることを特徴とする半
導体集積回路。
【請求項１１】請求項４において、前記Ｐチャネル型薄膜トランジスタは２種類存在し、第１のＰチャネル型トランジスタは、前記概略三角形状
の絶縁物の下方の半導体層がＰ型であり、第２のＰチャネル型トランジスタは、前記概略三角形状
の絶縁物の下方の半導体層が真性であり、また、前記Ｎチャネル型トランジスタは、前記概略三角
形状の絶縁物の下方の半導体層は弱いＮ型であることを
特徴とする半導体集積回路。
【請求項１２】ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト電
極及びゲイト電極から延長するゲイト配線と、前記ゲイト電極及び前記ゲイト配線の上面及び側面に形
成された陽極酸化膜と、前記ゲイト絶縁膜及び前記陽極酸化膜を覆う窒化珪素膜
と、前記ゲイト電極及び前記ゲイト配線の側面の窒化珪素膜
上に形成された概略三角形状の絶縁物と、前記窒化珪素膜及び前記概略三角形状の絶縁物を覆う層
間絶縁物と、前記層間絶縁物上にソース／ドレイン領域に接続された
配線と、前記概略三角形状の絶縁物の幅だけ、前記ゲイト電極の
幅より長い真性領域とを有することを特徴とする半導体
装置。
【請求項１３】Ｎチャネル型の薄膜トランジスタを有
する半導体集積回路において、ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト電極及びゲイト電極
から延長するゲイト配線と、前記ゲイト電極及び前記ゲイト配線の上面及び側面に形
成された陽極酸化膜と、前記ゲイト絶縁膜及び前記陽極酸化膜を覆う窒化珪素膜
と、前記ゲイト電極及び前記ゲイト配線の側面の窒化珪素膜
上に形成された概略三角形状の絶縁物と、前記窒化珪素膜及び前記概略三角形状の絶縁物を覆う層
間絶縁物と、前記層間絶縁物上にソース／ドレイン領域に接続された
配線とを有し、前記薄膜トランジスタの前記概略三角形状の絶縁物の下
方の不純物領域におけるＮ型不純物の濃度は、前記ソー
ス／ドレイン領域よりも低いことを特徴とする半導体集
積回路。
【請求項１４】Ｎチャネル型の薄膜トランジスタを有
する半導体集積回路において、ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト電極及びゲイト電極
から延長するゲイト配線と、前記ゲイト電極及び前記ゲイト配線の上面及び側面に形
成された陽極酸化膜と、前記ゲイト電極及び前記ゲイト配線の側面に形成された
概略三角形状の絶縁物と、前記概略三角形状の絶縁物の底部と前記ゲイト絶縁膜と
の間に形成された窒化珪素膜と、前記窒化珪素膜及び前記概略三角形状の絶縁物を覆う層
間絶縁物と、前記層間絶縁物上にソース／ドレイン領域に接続された
配線とを有し、前記薄膜トランジスタの前記概略三角形状の絶縁物の下
方の不純物領域におけるＮ型不純物の濃度は、前記ソー
ス／ドレイン領域よりも低いことを特徴とする半導体集
積回路。
【請求項１５】基板の上方に島状の半導体層を形成
し、前記半導体層を覆うゲイト絶縁膜を形成し、前記ゲ
イト絶縁膜上にゲイト電極及びゲイト配線を形成し、前記ゲイト電極の少なくとも上面にゲイト電極を形成す
る元素を含む第１の酸化物被膜を陽極酸化法により形成
し、前記ゲイト電極及び前記ゲイト絶縁膜を覆う窒化珪素膜
をプラズマＣＶＤ法により形成し、前記ゲイト電極および前記窒化珪素膜を覆う第２の絶縁
物を形成し、異方性エッチングを行うことによって、前記第２の絶縁
物をエッチングし、ゲイト電極側面に概略三角形状の絶
縁物を形成し、前記ゲイト電極および前記概略三角形状の絶縁物をマス
クとして、自己整合的にＮ型もしくはＰ型の不純物を前
記半導体層に導入し、基板の上方全面にＣＶＤ法により層間絶縁物を形成し、前記薄膜トランジスタのソース／ドレイン領域にコンタ
クトホールを形成し、前記ソース／ドレイン領域に接続された配線を形成する
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１６】請求項１５において、前記第２の絶縁物を形成する前に、前記ゲイト電極又は
その陽極酸化物をマスクとして、自己整合的にＮ型又は
Ｐ型の不純物を半導体層に導入し、該導入される不純物
の導電型は、前記概略三角形状の絶縁物を形成した後に
導入される不純物の導電型と同一であり、かつ、その濃
度は前記概略三角形状の絶縁物を形成した後に導入され
るものより少ないことを特徴とする半導体装置の作製方
法。
【請求項１７】請求項１５において、前記概略三角形状の絶縁物を形成した後に、前記窒化珪
素膜をエッチングし、ソース／ドレイン領域上の前記窒
化珪素膜を除去することを特徴とする半導体装置の作製
方法。
【請求項１８】基板の上方に島状の半導体層を形成
し、前記半導体層を覆うゲイト絶縁膜を形成し、前記ゲ
イト絶縁膜上にゲイト電極及びゲイト配線を形成し、前記ゲイト電極の少なくとも上面にゲイト電極を形成す
る元素を含む第１の酸化物被膜を陽極酸化法により形成
し、前記ゲイト電極及び前記ゲイト絶縁膜を覆う窒化珪素膜
をプラズマＣＶＤ法により形成し、前記ゲイト電極をマスクとして、自己整合的にＰ型の不
純物をＰチャネル型薄膜トランジスタを形成する領域の
半導体層に導入し、前記ゲイト電極および前記窒化珪素膜を覆う第２の絶縁
物を形成し、異方性エッチングを行うことによって、前記第２の絶縁
物をエッチングし、前記ゲイト電極の側面に概略三角形
状の絶縁物を形成し、前記ゲイト電極および前記概略三角形状の絶縁物をマス
クとして、自己整合的にＮ型の不純物を前記半導体層に
導入し、基板の上方全面にＣＶＤ法により層間絶縁物を形成し、前記薄膜トランジスタのソース／ドレイン領域にコンタ
クトホールを形成し、前記ソース／ドレイン領域に接続された配線を形成し、前記半導体層中に導入される不純物の濃度は、前記Ｐ型
の不純物の方が前記Ｎ型の不純物よりも高いことを特徴
とする半導体集積回路の作製方法。
【請求項１９】請求項１８において、前記概略三角形状の絶縁物を形成した後に、前記窒化珪
素膜をエッチングし、ソース／ドレイン領域上の前記窒
化珪素膜を剥離することを特徴とする半導体装置の作製
方法。