JP3776183B2 - 絶縁ゲイト型電界効果トランジスタの作製方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明で開示する発明は、半導体装置、特にその基本素子である絶縁ゲイト型電界効果トランジスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の絶縁ゲイト型電界効果トランジスタ（以下ＩＧＦＥＴと略）の一例として、低不純物領域を有するＮ型ＩＧＦＥＴの構成を図１（Ａ）に示す。
【０００３】
従来の低不純物領域を有するＮ型ＩＧＦＥＴの作製工程は、まず、基板００１の上に半導体層とゲイト絶縁膜００９を形成する。
そして、そのゲイト絶縁膜００９の上にゲイト電極０１０を形成する。ゲイト電極０１０に陽極酸化法を用いて陽極酸化膜を形成する。この陽極酸化膜は、耐腐食性に優れている緻密な陽極酸化膜０１２と耐腐食性に劣っている多孔性の陽極酸化膜の２層構造からなり、ゲイト電極の内部に緻密な陽極酸化膜０１２、外側に多孔性の陽極酸化膜を形成する。
【０００４】
そして、陽極酸化したゲイト電極をマスクとしてＰ（リン）を高濃度にドーピングする。こうして、ソースおよびドレイン領域００４を形成する。次に多孔性の陽極酸化膜を選択的にエッチングする。この時、緻密な陽極酸化膜０１２はエッチングされずに残存する。
【０００５】
そして、再びリンを低濃度にドーピングをし、低不純物領域００５を形成する。この低不純物領域のドレイン側は、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）とよばれる領域である。
【０００６】
この工程で、低不純物領域に挟まれたチャネル領域００３が形成される。そして、層間絶縁膜００８を形成する。最後にソースおよびドレイン領域の引出し電極０１４を形成する。
【０００７】
こうして低不純物領域を有するＮ型ＩＧＦＥＴを作製する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ＩＧＦＥＴにおいて、ソースおよびドレイン領域と電極のコンタクト領域は、オーミックコンタクトを形成する必要がある。そのため、ソースおよびドレイン領域のコンタクト領域に不純物を高濃度にドーピングする必要がある。
【０００９】
図１（Ｃ）に示すように、１の範囲にソースおよびドレイン領域００４を形成するためのドーピングを高濃度に行うと、不純物が、４に示される領域まで回り込んで、不純物が添加される。その結果、ソースおよびドレイン領域００４に近接する低不純物領域００５または／及びオフセット領域、更にはチャネル領域００３まで不純物の回り込みによって汚染されてしまう。そしてそのことに起因して、そのＴＦＴ特性の劣化、ばらつきが起きてしまう。
【００１０】
上記問題点を解決するには、ソースおよびドレイン領域にドーピングする不純物量をチャネル領域まで回り込みが広がらないよう減らせばよい。しかし、そうすると、電極とソースおよびドレイン領域とのオーミックコンタクトが形成されず、非線形なコンタクトが形成されてしまう。
【００１１】
更に、レジストマスクを設けた基体に高濃度の不純物イオンをドーピングすると、レジストマスクが硬質化してしまうという問題がある。
【００１２】
一般にレジストマスクを除去する際に、硬化した部分を酸素を用いてアッシングを行う。その後、柔らかい部分のレジストマスクを剥離液を用いて除去する。しかし、硬化したレジストマスクが厚いときは、保護している下地膜にまで酸素プラズマによって損傷を与えることがあり、酸素プラズマ処理のプロセスマージンが取れなくなるという工程上の問題が生じる。
【００１３】
本明細書で開示する発明は、上述した各種問題を解決することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本願発明では、従来のソースおよびドレイン領域を、機能別に二つの領域に分離する構成を採る。つまり、電極とコンタクトを取るための領域には、オーミックコンタクトを形成するに足る量の不純物を添加し、チャネル領域と近接して設けられたソースおよびドレインとして機能する領域においては、回り込みが少なくなるように不純物のドーズ量を減らしたことを特徴とする。
【００１５】
本願発明で開示する発明の一つは、図１（Ｂ）にその具体的な構成を示すように、
絶縁性表面を有する基板００１の上に半導体層が形成され、半導体層は、チャネル００３領域と、ソースおよびドレインとして機能する領域００６と、チャネル領域００３とソースおよびドレインとして機能する領域００６との間に低不純物領域００５と、高濃度に不純物が添加されたソースおよびドレイン領域と電極とがオーミックコンタクトを形成するコンタクト領域００７とが形成されていることを特徴とする。
【００１６】
以上の構成を採ることによって、図１（Ｄ）に示されるように、その作製工程において、オーミックコンタクトを取るために高濃度に不純物をドーピングする範囲１は、チャネル領域００３から離れている。そのため、不純物が回り込む領域４’は、その間にあるソースおよびドレインとして機能する領域００６までしか伸長せず、チャネル領域００３まで広がらない。
【００１７】
そして、ソースおよびドレインとして機能する領域００６を形成するためのドーピング２は、オーミックコンタクトを取るほどの不純物濃度は必要ではない。従って、このドーピングによる回り込み領域５は狭いため、チャネル領域に不純物が回り込むことを防ぐことができる。
当然、低不純物領域を形成するためのドーピング３は、更に低ドーズ量なのでチャネル領域まで回り込むことはない。
【００１８】
なお、図２（Ｃ）、（Ｄ）以外の本明細書の図面において、不純物の回り込みは図面が煩雑となるため省略している。
【００１９】
本明細書中でいうソースおよびドレインとして機能する領域とは、ソースおよびドレインとして機能できる程度の濃度に不純物が添加された領域のことを指す。つまり、シート抵抗が数１００Ω／□〜１０ｋΩ／□以下の領域を指す。そして、そのドーピングによって回り込む不純物が、チャネル領域まで広がらない程度のドーピングによって形成された領域を指す。
【００２０】
本明細書中でいうコンタクト領域とは、電極とオーミックコンタクトを形成するために、高濃度に不純物が添加された領域である。つまり、シート抵抗が１ｋΩ／□以下の領域のことを指す。そして、コンタクト領域に接して、チャネル領域又は低不純物領域は存在しない。
【００２１】
上記のソースおよびドレインとして機能する領域を形成するためのドーズ量は、その作製工程や、膜厚等によって変化する。
【００２２】
本願発明の他の発明の構成は、
基板上に半導体層と、
半導体層上にゲイト絶縁膜を介して形成された二つ以上のゲイト電極とを有する絶縁ゲイト型電界効果トランジスタにおいて、
前記半導体層が、各ゲイト電極の下に形成された複数個のチャネル領域と、
チャネル領域に近接して設けられたソースおよびドレインとして機能する領域と、
ソースおよびドレインと電極とのコンタクト領域とからなり、
隣接する二つのチャネル領域に挟まれた領域中の不純物濃度が、前記コンタクト領域よりも低いことを特徴とする。
【００２３】
また、他の発明の構成は、
同一基板上に画素マトリクス部と、Ｎチャネルドライバー部とＰチャネルドライバー部からなる周辺駆動回路部とを配置した構成を有し、
Ｎチャネルドライバー部又はＰチャネルドライバー部の一方或いは両方の半導体層に、
チャネル領域と、
ソースおよびドレインとして機能する領域と、
チャネル領域とソースおよびドレイン領域に挾まれた低濃度不純物領域と、
高濃度に不純物が添加されたコンタクト領域とが形成されていることを特徴とする。
【００２４】
【実施例】
〔実施例１〕
図２に本願発明の実施例の作製工程の一つを示す。本実施例では、ガラス基板上にＮ型ＩＧＦＥＴを形成した例を示す。
【００２５】
図２（Ａ）に示すように本実施例ではガラス基板００１を利用するが、ガラス基板の代わりに石英基板、絶縁表面を有する半導体等を用いてもよい。
【００２６】
まず、ガラス基板００１の上に図示しない下地層を成膜する。ここでは下地層としてスパッタ法で２００ｎｍ厚の酸化珪素を形成する。
【００２７】
下地層を形成するのはスパッタ法に限定されるわけではなく、プラズマＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法等てもよい。下地膜は、基板からの不純物の拡散や応力緩和のために形成する。
【００２８】
次に、プラズマＣＶＤ法によって活性層を形成する。本実施例では活性層は、珪素を主成分とする被膜を用いているが、他の半導体にも利用できる。
【００２９】
活性層を形成する方法は、特にプラズマＣＶＤ法に限定されるものではなく、プラズマＣＶＤ法の代わりに減圧熱ＣＶＤ法を利用してもよい。本実施例において活性層は真性又は実質的に真性（人為的に導電型を付与しないという意味）な非晶質珪素膜を成膜する。
【００３０】
その後、非晶質珪素膜を結晶化させる。この結晶化は、熱やレーザー光等が利用できる。本実施例においては、レーザー光を利用して結晶化を行い多結晶珪素膜とする。
【００３１】
次に、多結晶珪素膜にパターニングを施して、パターンを形成する。このパターンはＮ型ＩＧＦＥＴの活性層となる。
【００３２】
次に、図２（Ａ）に示すように、レジストマスク０１３を形成する。そしてＰ（リン）のドーピングを行う。このドーピングは、Ｎ型ＩＧＦＥＴのソースおよびドレイン領域と電極とがオーミックコンタクトを形成する条件で行う。
【００３３】
つまり、コンタクト領域の表面の不純物濃度が１０２０ｃｍ−３以上となり、シート抵抗が１ｋΩ／□以下となるように形成する。
【００３４】
不純物のドーピング方法としては、プラズマドーピング法と呼ばれる方法とイオン注入法と呼ばれる方法とがある。プラズマドーピング法は、ＰＨ３ やＢ２ Ｈ６ 等のドーピングせんとする不純物元素を含んだガスを高周波電力等でプラズマ化し、そこから電界により、不純物イオンを引出し、更に電界により加速注入する方法である。
【００３５】
他方、イオン注入法は、上記ＰＨ３ やＢ２ Ｈ６ 等のガスをプラズマ化し、そこから引き出されたイオンを磁場を用いた質量分離により選別し、その選別された不純物イオンを加速注入する方法である。
【００３６】
本実施例では、大面積への対応が可能なプラズマドーピング法を用いる。
【００３７】
本実施例のこの工程では、次の条件でドーピングを行う。
ドーズ量 ２×１０１４ｃｍ−２
加速電圧 ５０ｋＶ
ＲＦ電力 ５Ｗ
【００３８】
図２（Ａ）に示すように本実施例では、この工程において、リンが高濃度に添加されたソースおよびドレイン領域と電極とのコンタクト領域００７が形成される。また、この工程で形成された領域００７を便宜上Ｎ＋＋領域と表記する。本実施例では、このＮ＋＋領域の表面のリン濃度は約１０２０ｃｍ−３で、シート抵抗は１ｋΩ／□以下となる。
【００３９】
また、レジストマスク０１３の下に存在する半導体層は、リンがドーピングされないため、Ｉ型（真性または実質的に真性）領域０１５として残存する。
【００４０】
このドーピングは非自己整合プロセスで行われる。非自己整合プロセスにおいては、マスク合わせ精度が重要となる。
【００４１】
このようにして、図２（Ａ）に示す工程を行った後に、レジストマスク０１３を除去する。
【００４２】
レジストマスクの除去は、硬化したレジストマスクを酸素プラズマによるアッシングを行い、その後レジストマスク用の剥離液を用いて除去する。
【００４３】
本実施例では、不純物の添加領域の表面に直接不純物を添加するベアドープで行うため、ドーピングが短時間で済む。そのため、レジストマスクの硬化する部分が薄くなる。従って、酸素プラズマによるアッシングが従来に比べ短時間、即ち、プロセスマージンを十分に取ることができる。
【００４４】
次に、図２（Ｂ）に示すように、ゲイト絶縁膜００９を５０〜４００ｎｍ、本実施例ではプラズマＣＶＤ法により１２０ｎｍの厚さに形成する。
【００４５】
次にゲイト電極を構成するためのアルミニウム膜を４００ｎｍの厚さにスパッタ法によって成膜する。
【００４６】
アルミニウム膜を成膜したら、酒石酸を用いて陽極酸化法によりアルミニウム膜の上に陽極酸化膜を形成する。ここでは、陽極酸化膜の膜厚は１０ｎｍとする。この陽極酸化膜は、後の工程においてヒロックやウィスカの発生を抑制するために機能する。また、この陽極酸化膜は、ゲイト電極から延在したゲイト線がその上に配置される配線との間で上下間ショートを起こしてしまうことを防ぐ機能もある。
【００４７】
なお、ヒロックやウィスカというのは、アルミニウムの異常成長により発生する針状あるいは刺状の突起物のことである。このヒロックやウィスカは、加熱処理やレーザー光の照射、さらに不純物元素のドーピングにおいて発生する。
【００４８】
次に、レジストマスク０１７を配置する。このレジストマスクは、ゲイト電極を形成するためのもので、図２（Ａ）、（Ｂ）からも判るように、コンタクト領域を形成する際に用いたレジストマスク０１３よりも幅の短いことを特徴としている。
【００４９】
次に、レジストマスク０１７を利用してパターニングを行う。こうして図２（Ｂ）に示す状態を得る。
【００５０】
図２（Ｂ）に示す状態において、０１０がＮ型ＩＧＦＥＴのゲイト電極である。０１６が該ゲイト電極の上部に残存した陽極酸化膜である。
【００５１】
次に、レジストマスク０１７を除去する。
【００５２】
次に、再度の陽極酸化を行う。この工程は、電解溶液としてシュウ酸を用いた陽極酸化法で、図２（Ｃ）の０１１で示される多孔性の膜質を有する陽極酸化膜が形成される。
【００５３】
次に、図２（Ｃ）の０１２で示される陽極酸化膜を形成する。この陽極酸化膜０１２は、電解溶液として酒石酸を用いた陽極酸化を行うことにより、緻密な膜質の陽極酸化膜となる。
【００５４】
そして、再びリンイオンの注入を行う。ここでは、ゲイト絶縁膜が存在するため図２（Ａ）に示す工程において添加されたドーズ量よりも高ドーズ量でもってリンを添加する。
【００５５】
本実施例のこの工程では、次の条件でドーピングを行う。
ドーズ量 ５×１０１４ｃｍ−２
加速電圧 ８０ｋＶ
ＲＦ電力 ２０Ｗ
【００５６】
この工程は、ゲイト絶縁膜を通して不純物を添加するスルードープのため、実質的に半導体層に添加される不純物の量は、ゲイト絶縁膜の厚さにより減少する。従って、この工程によって形成されるＮ＋ 領域００６は、Ｎ＋＋領域よりも低濃度である。一般的には、この工程によってＮ＋ 領域００６のシート抵抗が数１００Ω／□〜１０ｋΩ／□以下となるようにする。
【００５７】
また、この工程は、スルードープで行っているため、ゲイト絶縁膜の膜厚によってそのドーズ量は変化する。
【００５８】
この工程において形成されたＮ＋ 領域００６は、Ｎ型ＩＧＦＥＴのソースおよびドレインとして機能する領域となる。また、このＮ＋ 領域００６の幅は、図２（Ａ）の工程で用いたレジストマスク０１３と、図２（Ｂ）の工程で用いたレジストマスク０１７との大きさの違いと、位置関係とによって決まる。
【００５９】
次に、図２（Ｃ）で形成したゲイト電極の陽極酸化膜において、外側に形成された多孔性の陽極酸化膜０１１をエッチングする。
【００６０】
このエッチングは、酢酸、硝酸、リン酸、水を混合したエッチャントによって行う。このエッチャントは、多孔性の陽極酸化膜０１１は浸食するが、緻密な陽極酸化膜０１２は侵されず、残存する。
【００６１】
次に、再びリンをドーピングする。この工程では、前工程でエッチングされた陽極酸化膜の下の活性層に低不純物領域を形成する条件で添加する。
【００６２】
即ち、低不純物領域のシート抵抗が１０５ 〜１０７ Ω／□となるようにドーピングを行う。
【００６３】
本実施例では次の条件でドーピングを行う。
ドーズ量 １．５×１０１３ｃｍ−２
加速電圧 ８０ｋＶ
ＲＦ電力 ５Ｗ
【００６４】
こうして図２（Ｄ）の００５で示される低不純物領域が形成される。また、ゲイト電極によってリンが添加されなかった半導体層が、チャネル領域００３となる。
【００６５】
この低不純物領域００５の幅は、多孔性の陽極酸化膜０１１の膜厚によって決まる。低不純物領域００５の幅は０．５〜２．０μｍ、本実施例では０．７μｍとする。
【００６６】
本実施例では、図示されていないが、図２（Ｄ）に示される００３には、チャネル領域だけではなくオフセット領域も形成されている。このオフセット領域は陽極酸化膜０１２の膜厚を利用して、自己整合的に形成される。
【００６７】
このオフセット領域はチャネル領域とソース領域との間、及びチャネル領域とドレイン領域とのあいだに配置された高抵抗領域として機能する。このオフセット領域はチャネル領域と同じ、Ｉ型の導電型を有している。
【００６８】
また、このオフセット領域はチャネル領域への不純物の回り込みを防ぐマージンとしての効果も有する。
【００６９】
こうして図２（Ｄ）に示す状態を得たら、不純物が添加された領域００５、００６、００７は、ドーピングにより非晶質となるので、活性化及び結晶化するためにレーザー光を照射する。このレーザー光の照射は、
・注入されたリンの活性化
・リンのドーピングによって損傷（イオンの衝撃により生じる）した部分のアニール
といった作用を有している。
【００７０】
このようにして形成されたＮ型ＩＧＦＥＴに、層間絶縁膜００８を形成する。本実施例では、層間絶縁膜として窒化珪素を用いる。ここでは、層間絶縁膜はプラズマＣＶＤを用いて３００ｎｍの厚さに形成する。
【００７１】
そして、ソースおよびドレイン領域のコンタクト領域００７にコンタクトホールを形成する。そして、引出し電極０１４を形成する。コンタクト領域００７は、高濃度にリンが添加されているので、電極０１４とオーミックコンタクトを形成することができる。
【００７２】
本実施例では、この電極として、チタン膜とアルミニウム膜とチタン膜との３層膜をスパッタ法により成膜する。そしてこの金属膜（積層膜）をパターニングすることにより０１４で示される電極を形成する。
【００７３】
最後に３５０℃の水素雰囲気中において、１時間の加熱処理を行い、半導体中の欠陥の終端を行う。
【００７４】
こうして図２（Ｅ）に示す状態を得る。このＮ型ＩＧＦＥＴは、コンタクトを形成するために多量にリンがドーピングされた領域００７が、チャネル領域００３から離れて形成されているため、００７を形成する際に不純物が低不純物領域００５、或いはチャネル領域００３まで回り込むことを防ぐことができる。
【００７５】
同時に本実施例では、図２（Ａ）に示す工程で、リンを添加する際に絶縁層や中間層を挟まないで行うベアドープのため、中間層を通して添加を行うスルードープよりも短時間且つ低ドーズ量で形成することができる。
【００７６】
従来レジストマスクを除去するために、硬化した部分を酸素を用いてアッシングを行い、その後柔らかい部分のレジストマスクを剥離液で除去していたが、硬化したレジストマスクが厚いときは、保護している下地膜にまで酸素プラズマによって損傷を与えることがあった。
【００７７】
この硬化した部分は、ドーピングを行う際にイオンの衝突により、レジストマスクが２００℃以上の高温状態になり、さらに、不純物が高濃度添加されるためにレジストマスクが硬化する。
【００７８】
本実施例では、短時間で添加が終了するため、レジストマスクが２００℃以上の高温となる時間が短く、さらに低濃度でドーピングが終了するため、レジストマスクの硬化を緩和することができる。
【００７９】
そのため本実施例では、レジストマスクの硬化した部分が薄くなり、柔らかい部分が厚くなるためアッシングする際のプロセスマージンを多く取ることができ、下地膜への影響を抑制できる。
【００８０】
本実施例では、Ｎ型ＩＧＦＥＴの場合を示したが、本発明の構成を採ることはＰ型ＩＧＦＥＴにおいても有効である。
【００８１】
本実施例では、プレーナ型のＩＧＦＥＴで示したが、本発明の構成は逆プレーナ型、スタガ型、逆スタガ型に用いても有効である。
【００８２】
本実施例では、活性層に多結晶半導体を用いたが、アモルファス、微結晶を有するアモルファス等に用いることも適宜成しえる。
【００８３】
〔実施例２〕
本実施例は、実施例１に示す工程を一部変更したものである。詳しくは、実施例１の図２（Ａ）の工程を図３に変更したものである。
【００８４】
まず、実施例１と同様の条件で、ガラス基板００１の上に下地保護膜と非晶質珪素膜を形成する。次に、非晶質珪素膜の上にマスク酸化珪素膜０１８を形成する。
【００８５】
このマスク酸化珪素膜０１８は、
・イオン注入の衝突によって、半導体層表面が荒れるのを保護する。
・活性層にレジストマスクの不純物が拡散することを防止する。
・レジストマスクを剥離する際の酸素プラズマから活性層を保護する。
・レジストマスクを剥離する際、剥離液に活性層を曝さない。
という効果がある。
【００８６】
マスク酸化珪素膜を成膜する方法としてはプラズマＣＶＤ法、スパッタ法、活性層の熱酸化による成膜等から適宜選択できる。
【００８７】
また、マスク酸化珪素膜をＣＶＤ法で成膜する際に用いる原料ガスは、シランと酸化物気体、ＴＥＯＳ、またはＴＥＯＳと酸化物気体との混合ガス等から適宜選択できる。
【００８８】
ここでいう酸化物気体とは、酸素、オゾン、亜酸化窒素のように、活性化した酸素を供給することができる気体、又はそれらの混合気体をいう。本実施例では、ＴＥＯＳと酸素を原料に用いたプラズマＣＶＤ法によって１０〜１００ｎｍ、本実施例では約５０ｎｍの厚さにマスク酸化珪素膜０１８を形成する。
【００８９】
次に、実施例１と同様の条件で非晶質珪素膜を結晶化し、パターニングを行い、レジストマスク０１３を成膜する。
【００９０】
そして、リンをドーピングする。このドーピングはソースおよびドレイン領域のコンタクト領域を形成するための条件で行われる。
【００９１】
本実施例では、次の条件でドーピングを行う。
ドーズ量 ５×１０１４ｃｍ−２
加速電圧 ８０ｋＶ
ＲＦ電力 ２０Ｗ
【００９２】
本実施例では、このリンを添加する工程は、マスク酸化珪素膜０１８を通したスルードープで行うため、実施例１に比べて高ドーズ量で行う。また、マスク酸化珪素膜０１８の膜厚により、上記条件は適宜変化する。
【００９３】
こうして、図３に示すように、リンが添加されたソースおよびドレイン領域のコンタクト領域００７と、レジストマスク０１３によって不純物の添加されなかった領域０１５が形成される。このソースおよびドレイン領域のコンタクト領域００７のシート抵抗は１ｋΩ／□以下とする。
【００９４】
次に、レジストマスク０１３を酸素を用いたアッシング処理と、剥離液でのウェットエッチングで除去した後に、マスク酸化珪素を除去する。
【００９５】
残りの工程は、実施例１と同様の条件で行う。
【００９６】
本実施例では、半導体層０１５、特にチャネル領域となる活性層に、レジストから不純物等の拡散による汚染をマスク酸化珪素膜０１８によって抑制することができる。
【００９７】
また、不純物の添加の際、イオンの衝撃等によって半導体層の表面が荒れるのを防止することができる。従って、信頼性の高いＩＧＦＥＴを作製することができる。
【００９８】
〔実施例３〕
本実施例は、実施例１をダブルゲイト型のＮ型ＩＧＦＥＴに応用したものである。図４にその工程を示す。
【００９９】
まず、実施例１と同様の方法で、ガラス基板００１の上に図示しない下地保護膜と島状の珪素半導体層を形成する。次に、珪素半導体層の上にレジストマスク０１３をパターニングする。そして、実施例１の図２（Ａ）の工程と同じ条件でリンの添加を行い、ソースおよびドレイン領域のコンタクト領域となる領域００７を形成する。
【０１００】
こうして、図４（Ａ）に示す状態を得たら、レジストマスク０１３を除去して、ゲイト絶縁膜００９を実施例１と同じ条件で形成する。
【０１０１】
その後、実施例１と同様にアルミニウム膜を全面に塗布し、その表面を陽極酸化する。そして、パターニングを施して、ゲイト電極０１０、０１０’を形成する。そして、実施例１と同様に、ゲイト電極０１０、０１０’を陽極酸化して多孔性の陽極酸化膜０１１と、緻密な陽極酸化膜０１２を形成する。
【０１０２】
そして、実施例１の図２（Ｃ）の工程と同様の条件でリンをドーピングする。そして、図４（Ｂ）に示すように、ソースおよびドレインとして機能する領域００６、００６’、００６”を形成する。
【０１０３】
次に、多孔性の陽極酸化膜０１１をエッチングして、再び、実施例１の図２（Ｄ）の工程と同じ条件でリンをドーピングする。
【０１０４】
こうして、図４（Ｃ）に示すように、電極０１０の下に形成されたチャネル領域００３と、チャネル領域００３に隣接して形成された低不純物領域００５とが形成される。同時に、電極０１０’の下に形成されたチャネル領域００３’と、チャネル領域００３’に隣接して形成された低不純物領域００５’とが形成される。
【０１０５】
残りの工程も実施例１と同様の条件で行う。こうして、層間絶縁膜００８と引出し電極０１４とが形成され、図４（Ｄ）に示すように、ダブルゲイト型のＮ型ＩＧＦＥＴが作製される。
【０１０６】
このダブルゲイト型のＮ型ＩＧＦＥＴの半導体層の構成は、
各ゲイト電極０１０、０１０’の下に形成されたチャネル領域００３、００３’と、
各チャネル領域に接して設けられた低不純物領域００５、００５’と、
ソースおよびドレインとして機能する領域００６、００６’、００６”と、
ソースおよびドレイン領域と電極とのコンタクト領域００７とからなっている。
【０１０７】
そして、二つのチャネル領域００３、００３’に挟まれたソースおよびドレインとして機能する領域００６’におけるリンの不純物濃度は、当然ながら、他のソースおよびドレインとして機能する領域００６、００６”の不純物濃度と概略等しく、ソースおよびドレインと電極とのコンタクト領域００７の不純物濃度よりも低い。
【０１０８】
本実施例では、ダブルゲイト型を示したが、ゲイト電極の数が二つ以上の電界効果トランジスタにも応用できる。
【０１０９】
また、本実施例では、マスク酸化珪素膜を用いずに作製したが、実施例２の如く、コンタクト領域を形成するためのドーピングの前にマスク酸化珪素膜を形成してもよい。
【０１１０】
〔実施例４〕
本実施例は、ＬＣＤモジュールの周辺回路の薄膜トランジスタに応用したものである。
図５〜図９にその工程を示す。
【０１１１】
本実施例では、ガラス基板上に画素マトリクス部と、該画素マトリクス部を駆動するための駆動回路（バッファー回路）を構成するＰ及びＮチャネル型の薄膜トランジスタを同時に作製する工程を示す。
【０１１２】
本実施例では、薄膜トランジスタの形式としてゲイト電極は活性層の上方に存在するトップゲイト型のものを示す。
【０１１３】
まず、実施例１と同様に、ガラス基板００１上に図示しない下地膜と非晶質珪素膜を成膜する。そして、非晶質珪素膜の結晶化を行う。
【０１１４】
次に、多結晶珪素膜にパターニングを施すことにより、図５（Ａ）の００２、００２’、００２”で示すパターンを形成する。このパターンは、それぞれ薄膜トランジスタの活性層となる。
【０１１５】
即ち、００２が画素マトリクス部に配置される薄膜トランジスタの活性層であり、００２’がＮチャネルドライバー部に配置される薄膜トランジスタの活性層であり、００２”がＰチャネルドライバー部に配置される薄膜トランジスタの活性層である。
【０１１６】
次に図５（Ｂ）に示すようにレジストマスク０１３、０１３’、０１３”を配置する。そして、実施例１の図２（Ａ）の工程と同様の条件でリンのドーピングを行う。この工程で、Ｎチャネルドライバー部にソースおよびドレインと電極とのコンタクトを形成するためのＮ＋＋領域００７’が形成される。同時に、画素マトリクス部の活性層にソースおよびドレイン領域００４を形成する。
【０１１７】
そして、図５（Ｂ）に示すように、半導体層上に形成されたレジストマスク０１３、０１３’、０１３”により保護された真性な領域０１５、０１５’、００２”が残存する。
【０１１８】
このドーピング工程は、非自己整合プロセスで行われる。非自己整合プロセスにおいては、マスク合わせ精度が重要となる。
【０１１９】
このようにして、図５（Ｂ）に示す工程を行ったら、レジストマスク０１３、０１３’０１３”を除去する。
【０１２０】
次に、新たなレジストマスク０１７、０１７’、０１７”を、図５（Ｃ）に示すように配置する。
【０１２１】
そして、Ｐチャネルドライバー部の活性層にＰ＋＋領域を形成するためボロンを添加する。この工程で、図５（Ｃ）の００７”で示すＰ＋＋型のソースおよびドレイン領域と電極とのコンタクト領域が形成される。
【０１２２】
また、レジストマスク０１７、０１７’によって保護されていた画素マトリクス部とＮチャネルドライバー部には、ボロンは添加されない。そして、レジストマスク０１７、０１７’、０１７”を除去する。
【０１２３】
次に、図６（Ａ）に示すように、ゲイト絶縁膜００９を実施例１と同様に形成する。
【０１２４】
次に、図６（Ｂ）に示すように、ゲイト電極を構成するために、アルミニウム膜０１９を成膜する。そして、実施例１と同様にアルミニウム膜０１９に、陽極酸化法により陽極酸化膜０１６を形成する。
【０１２５】
次に、レジストマスク０２０、０２０’、０２０”を配置する。このレジストマスクは、ゲイト電極を形成するためのものである。このようにして、図６（Ｂ）に示す状態を得る。
【０１２６】
次に、レジストマスクを利用してパターニングを行う。そして、レジストマスク０２０、０２０’、０２０”を除去することにより、図６（Ｃ）に示す状態を得る。
【０１２７】
図６（Ｃ）に示す状態において、０１０が画素マトリクス部の薄膜トランジスタのゲイト電極である。０１６が該ゲイト電極の上部に残存した陽極酸化膜である。
【０１２８】
また、画素マトリクス部は、図５（Ｂ）の工程で用いたレジストマスク０１３と、図６（Ｂ）で用いたレジストマスク０２０との大きさの違いと位置関係とによって決定されるオフセット領域０２２が形成される。
【０１２９】
図示されていないが、ゲイト電極からはソース線とともに格子状に配置されるゲイト線が延在する。
【０１３０】
同様に、０１０’がＮチャネルドライバー部の薄膜トランジスタのゲイト電極である。０１６’が該ゲイト電極の上部に残存した陽極酸化膜である。
【０１３１】
同様に、０１０”がＰチャネルドライバー部の薄膜トランジスタのゲイト電極である。０１６”が該ゲイト電極の上部に残存した陽極酸化膜である。
【０１３２】
次に、図７（Ａ）に示すように、、再度レジストマスク０２１を形成する。そして、実施例１と同様に、再度の陽極酸化をゲイト電極０１０’、０１０”に行う。この陽極酸化によって、図７（Ａ）の０１１’、０１１”、０１２’、０１２”で示される陽極酸化膜を形成する。ここで、内側に形成された陽極酸化膜０１２’、０１２”は、緻密な膜質を有している。また、外側に形成された陽極酸化膜０１１’、０１１”は多孔性の膜質を有している。
【０１３３】
本実施例では，レジストマスク０２１によって、画素マトリクス部には陽極酸化膜が形成されない。このレジストマスク０２１は、画素マトリクス部にとって不必要な工程から保護するために形成されている。
【０１３４】
次に、Ｐチャネルドライバー部を覆ってレジストマスク０２１”を形成する。そして、再びリンのドーピングを行う。ここでは、Ｎチャネルドライバー部のソースおよびドレインとして機能するＮ＋ 領域を形成する条件でリンを添加する。
【０１３５】
この添加により図７（Ｂ）に示すように、ソースおよびドレインとして機能するＮ＋ 領域００６’を形成する。
【０１３６】
次に、Ｎチャネルドライバー部のゲイト電極０１０’の外側に形成された多孔性の陽極酸化膜０１１’を実施例１と同様に除去する。そして、もう一度リンを添加して、Ｎ− 型の低不純物領域００５’を形成する。同時に、この工程でゲイト電極によって不純物が添加されなかったチャネル領域００３’も同時に形成される。
【０１３７】
このようにして、図７（Ｃ）に示すように、Ｎチャネルドライバー部の半導体層にチャネル領域から順に、Ｎ− 型の低不純物領域００５’と、ソースおよびドレインとして機能するＮ＋ 領域００６’と、電極とのコンタクトを形成するためのＮ＋＋領域００７とが形成される。
【０１３８】
この工程で、画素マトリクス部とＰチャネルドライバー部には、レジストマスク０２１、０２１”が形成されているためリンは添加されない。
【０１３９】
次に、Ｐチャネルドライバー部のレジストマスク０２１”を除去した後、Ｎチャネルドライバー部に、新たにその全面を覆うレジストマスク０２１’を配置する。そしてこの状態において、ボロンのドーピングを行う。ここでは、Ｐチャネルドライバー部のソースおよびドレインとして機能するＰ＋ 領域を形成するために不純物を添加する。
【０１４０】
こうして図８（Ａ）に示すように、Ｐチャネルドライバー部にソースおよびドレインとして機能するＰ＋ 領域００６”が形成される。
【０１４１】
そして、ゲイト電極０１０”の側面に形成されている、多孔質の陽極酸化膜０１１”を実施例１と同様に除去する。そして、再びボロンのドーピングを行う。この工程によって、図８（Ｂ）に示すようにＰ− 型の低不純物領域００５”と、ゲイト電極の下に形成されたチャネル領域００３”とが形成される。
【０１４２】
次に、レジストマスク０２１、０２１’を除去し、再度のレーザー光の照射を行い注入された不純物の活性化とドーピング時に生じた結晶構造の損傷のアニールとを行う。
【０１４３】
本実施例に示す構成においては、Ｎチャネルドライバー部とＰチャネルドライバー部のゲイト電極の周囲に陽極酸化膜が形成されているので、その陽極酸化膜の厚みに相当する活性層は、オフセット領域となる。
【０１４４】
このオフセット領域は、チャネル領域とソース領域との間、及びチャネル領域とドレイン領域との間に配置された高抵抗領域として機能する。このオフセット領域は、チャネル領域と同じ、真性または実質的に真性な導電型を有している。そして、薄膜トランジスタの動作時においては、チャネルとしても機能せず、またソースおよびドレイン領域としても機能しない高抵抗領域として機能する。
【０１４５】
そして、実施例１と同様の条件で、層間絶縁膜００８を成膜する。そして、コンタクトホールの形成を行い、引出し電極を形成する。
【０１４６】
こうして、図９に示す状態を得る。ここで、０１４は画素マトリクス部の薄膜トランジスタ（ここではＮチャネル型の薄膜トランジスタ）のソースおよびドレイン領域にコンタクトした電極である。
【０１４７】
ここで、０１４’は、Ｎチャネルドライバー部の薄膜トランジスタのソースおよびドレインとして機能する領域の延長にある、不純物が高濃度に添加されたＮ＋＋領域とコンタクトした電極である。
【０１４８】
ここで、０１４”は、Ｐチャネルドライバー部の薄膜トランジスタのソースおよびドレインとして機能する領域の延長にある、不純物が高濃度に添加されたＰ＋＋領域とコンタクトした電極である。
【０１４９】
図示していないが、この後に第２の層間絶縁膜を形成する。第２の層間絶縁膜は、ここでは再びＣＶＤ法で形成した窒化珪素を用いた。そして、第３の層間絶縁膜をポリイミドでもって形成する。ここでは、スピンコート法でもって第３層間絶縁膜を形成する。
【０１５０】
そして、ＩＴＯ膜を１００ｎｍの厚さにスパッタ法で成膜し、これをパターニングすることにより画素電極を形成する。
【０１５１】
最後に３５０℃の水素雰囲気中において、１時間の加熱処理を行い、半導体層中の欠陥の終端を行う。
【０１５２】
こうして、液晶パネルを構成するＴＦＴ基板を形成させた。この後、液晶を配向させるためのラビング膜や封止材を形成し、別に作製した対向基板と貼り合わせる。そして、ＴＦＴ基板と配向基板との間に液晶を充填させることにより、液晶パネルを完成させる。
【０１５３】
本実施例に示す構成では、トップゲイト型の構成を採っているが、本発明をボトムゲイト型の構成に応用することも有効である。
【０１５４】
また、本実施例では、マスク酸化珪素膜を用いずに作製したが、実施例２の如く、コンタクト領域を形成するためのドーピングの前にマスク酸化珪素膜を形成してもよい。
【０１５５】
〔実施例５〕
本実施例は、１度のドーピング工程で、ソースおよびドレインとして機能する領域と、不純物が高濃度に添加されたコンタクト領域とを同時に作製する例の一つである。本実施例の作製工程を図１０に示す。
【０１５６】
実施例１と同様にして、ガラス基板００１の上に島状の多結晶半導体層００２を形成する。その上にゲイト絶縁膜００９を形成する。そして、ゲイト電極を構成するためのアルミニウム膜０１９を形成して、その表面を陽極酸化することによって陽極酸化膜０１６を形成する。そして、陽極酸化膜の上に第１のレジストマスク０１３を配置する。
【０１５７】
こうして、図１０（Ａ）に示す状態を得る。この状態で１度目のパターニングを行う。このパターニング工程では、陽極酸化膜０１６とアルミニウム膜０１９とゲイト絶縁膜００９をエッチングする。
【０１５８】
そして、第２のレジストマスク０１７を配置する。この第２のレジストマスク０１７は、第１のレジストマスク０１３よりも狭い幅であることを特徴としている。また、第２のレジストマスク０１７を配置するのに、第１のレジストマスクをアッシングすることにより後退させて得ることは、非自己整合プロセスよりもマスク精度が良くなり有効である。
【０１５９】
こうして、図１０（Ｂ）に示す状態を得たら、２度目のパターニングを行う。このパターニング工程は、ゲイト絶縁膜はエッチングせずに残存させ、陽極酸化膜とアルミニウム膜をエッチングする。
【０１６０】
こうして、ゲイト電極が形成される。このゲイト電極に実施例１と同様の陽極酸化を行うことによって、図１０（Ｃ）に示されるゲイト電極０１０と、多孔性の陽極酸化膜０１１と、緻密な膜質の陽極酸化膜０１２を形成する。
【０１６１】
この状態で、不純物のドーピングを行う。このドーピングでは、半導体層中のゲイト絶縁膜に覆われていない領域００７には、ベアードープで添加される。また、ゲイト絶縁膜に覆われている領域００６は、ゲイト絶縁膜００９を介して注入されるスルードープであるため、添加される量は００７に比べて減少する。
【０１６２】
即ち、不純物の添加量が減少した領域００６は、ソースおよびドレインとして機能する領域となり、高濃度に添加された領域００７は、ソースおよびドレイン領域と電極とのコンタクト領域となる。
【０１６３】
このドーピングのドーズ量は、ゲイト絶縁膜を通したスルードープで、ソースおよびドレインとして機能する領域が形成される条件且つ、ベアドープによってソースおよびドレイン領域と電極とのコンタクト領域が形成される条件で行う。この条件はゲイト絶縁膜の厚さによっても変化する。本実施例では、ゲイト絶縁膜の厚さが１００ｎｍ、ドーズ量が５×１０１４ｃｍ−２の条件で行う。
【０１６４】
また、ソースおよびドレインとして機能する領域００６の幅は、第１のレジストマスク０１３と、第２のレジストマスク１７との大きさの違いと位置関係とによって決まる。
【０１６５】
こうして、図１０（Ｃ）に示す状態を得る。その後、実施例１と同様に、ゲイト電極の側部に形成されている多孔性の陽極酸化膜０１１を除去する。そして、再び不純物の添加を行い図１０（Ｄ）に示すように、低不純物領域００５と、チャネル領域００３とを形成する。
【０１６６】
そして、層間絶縁膜００８を実施例１と同じ条件で形成する。そして、コンタクトホールを形成し、引出し電極０１４を形成して、図１０（Ｅ）に示すように、低不純物領域を持つ絶縁ゲイト型電界効果トランジスタを形成する。
【０１６７】
本実施例では、ソースおよびドレインとして機能する領域００６と、ソースおよびドレインと電極とのコンタクト領域００７が一つの工程で作製できるため、歩留りを上げることができる。
【０１６８】
【発明の効果】
本明細書で開示する発明を利用することで、活性層中で、チャネル領域に近い範囲に形成されたソースおよびドレインとして機能する領域に添加する不純物を少なくできるため、不純物の回り込みによるチャネル領域の汚染を防ぐことができ、同一基板で作られたトランジスタの特性のばらつきを抑えることができる。
【０１６９】
さらに、同一基板の面内均一性が必要な液晶パネルに本発明の構成を用いることにより、信頼性の高いパネルを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の構成と本発明の構成の絶縁ゲイト型トランジスタの断面図。
【図２】 発明を利用した絶縁ゲイト型トランジスタの作製方法を示す図。
【図３】 発明を利用した絶縁ゲイト型トランジスタの作製方法を示す図。
【図４】 発明を利用した絶縁ゲイト型トランジスタの作製方法を示す図。
【図５】 発明を利用した絶縁ゲイト型トランジスタの作製方法を示す図。
【図６】 発明を利用した絶縁ゲイト型トランジスタの作製方法を示す図。
【図７】 発明を利用した絶縁ゲイト型トランジスタの作製方法を示す図。
【図８】 発明を利用した絶縁ゲイト型トランジスタの作製方法を示す図。
【図９】 発明を利用した絶縁ゲイト型トランジスタの作製方法を示す図。
【図１０】 発明を利用した絶縁ゲイト型トランジスタの作製方法を示す図。
【符号の説明】
００１ 基板
００２、００２’、００２” 活性層
００３、００３’、００３” チャネル領域
００４ ソースおよびドレイン領域
００５、００５’、００５” 低不純物領域
００６、００６’、００６” ソースおよびドレインとして機能する領域
００７、００７’、００７” コンタクト領域
００８ 層間絶縁膜
００９ ゲイト絶縁膜
０１０、０１０’、０１０” ゲイト電極
０１１、０１１’、０１１” 多孔性の陽極酸化膜
０１２、０１２’、０１２” 緻密な陽極酸化膜
０１３、０１３’、０１３” レジストマスク
０１４、０１４’、０１４” 引出し電極
０１５、０１５’、０１５” Ｉ型層
０１６、０１６’、０１６” 上部陽極酸化膜
０１７、０１７’、０１７” レジストマスク
０１８ マスク酸化珪素膜
０１９ アルミニウム膜
０２０、０２０’、０２０” レジストマスク
０２１、０２１’、０２１” レジストマスク
０２２ オフセット領域

Claims (8)

1. 基板上に半導体層を形成し、
   前記半導体層上にレジストマスクを形成し、
   前記レジストマスクに覆われていない前記半導体層に不純物を添加してコンタクト領域を形成し、
   前記半導体層上に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を形成し、
   前記ゲイト電極の側面に第１の保護膜と第２の保護膜とを形成し、
   前記ゲイト電極、前記第１の保護膜および前記第２の保護膜をマスクとして、前記半導体層に不純物を添加してソースとして機能する領域およびドレインとして機能する領域を形成し、
   前記第２の保護膜を除去し、前記ゲイト電極および前記第１の保護膜をマスクとして、前記半導体層に不純物を添加して低濃度不純物領域を形成することを特徴とする絶縁ゲイト型電界効果トランジスタの作製方法。
2. 請求項１において、
   前記コンタクト領域を形成する際に、前記半導体層上にマスク酸化珪素膜を形成し、前記マスク酸化珪素膜を通して前記半導体層に不純物を添加することを特徴とする絶縁ゲイト型電界効果トランジスタの作製方法。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記ゲイト電極をアルミニウムで形成することを特徴とする絶縁ゲイト型電界効果トランジスタの作製方法。
4. 基板上に半導体層を形成し、
   前記半導体層上にゲイト絶縁膜を形成し、
   前記ゲイト絶縁膜上にアルミニウム膜を形成し、
   前記アルミニウム膜と前記ゲイト絶縁膜をエッチングして前記半導体層の一部を露出させ、
   前記エッチングされたアルミニウム膜をエッチングしてゲイト電極を形成し、
   前記ゲイト電極の側面に第１の保護膜と第２の保護膜とを形成し、
   前記ゲイト電極、前記第１の保護膜および前記第２の保護膜をマスクとして、前記半導体層に不純物を添加してソースとして機能する領域、ドレインとして機能する領域およびコンタクト領域とを同時に形成し、
   前記第２の保護膜を除去し、前記ゲイト電極および前記第１の保護膜をマスクとして、前記半導体層に不純物を添加して低濃度不純物領域を形成することを特徴とする絶縁ゲイト型電界効果トランジスタの作製方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
   前記第１の保護膜および第２の保護膜は、陽極酸化膜で形成することを特徴とする絶縁ゲイト型電界効果トランジスタの作製方法。
6. 請求項５において、
   前記第１の保護膜は多孔性の膜質を有する陽極酸化膜で形成し、且つ前記第２の保護膜は緻密な膜質の陽極酸化膜で形成することを特徴とする絶縁ゲイト型電界効果トランジスタの作製方法。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
   前記コンタクト領域のシート抵抗を、１ｋΩ／□以下に形成することを特徴とする絶縁 ゲイト型電界効果トランジスタの作製方法。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
   前記ソース領域として機能する領域および前記ドレイン領域として機能する領域のシート抵抗を、１０ｋΩ／□以下に形成することを特徴とする絶縁ゲイト型電界効果トランジスタの作製方法。

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