JPH06338612A

JPH06338612A - 薄膜トランジスタおよびその作製方法

Info

Publication number: JPH06338612A
Application number: JP30117393A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Konuma; 利光小沼; Akira Sugawara; 彰菅原; Takahiro Tsuji; 隆博辻
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1993-11-05
Publication date: 1994-12-06
Anticipated expiration: 2018-01-14
Also published as: JP3367618B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ソース、ドレインとゲイト電極がオフセット
状態である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製する際
に、素子の特性や歩留りを損なわずに生産する方法およ
び、そのようなＴＦＴの構造を提供する。【構成】ゲイト電極１５を陽極酸化可能な材料によっ
て形成し、その上部にはマスク材１６を形成する。そし
て、最初に比較的低い電圧によって多孔質な陽極酸化膜
１７をゲイト電極の側面に比較的厚く形成する。次い
で、マスク材を除去して、比較的高い電圧によって、緻
密な陽極酸化物１８を、少なくともゲイト電極の上面に
形成する。この陽極酸化物を側面および上面に有するゲ
イト電極部をマスクとして、不純物を半導体被膜に導入
することにより、オフセット状態とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜状の絶縁ゲイト型
電界効果トランジスタ（いわゆる薄膜トランジスタ、Ｔ
ＦＴ）の構造およびその作製方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、薄膜型の絶縁ゲイト型電界効果ト
ランジスタ（ＴＦＴ）等の薄膜デバイスにおいては、ゲ
イト電極とソース、ドレイン領域とを重ならないように
して、オフセット状態とするとソース−ドレイン間のリ
ーク電流を減らすことができることが知られている。特
にこのオフセットの幅は、サブミクロン程度の微妙な精
度が要求された。例えば、オフセットの幅が０．５μｍ
以上も変動すると、ＴＦＴの特性が全く変わってしまっ
た。したがって、オフセットの大きさは０．１μｍ以
下、好ましくは、５００Å以下の精度で制御することが
要求された。このような微妙な制御はもはや、フォトリ
ソグラフィー工程においては制御できないものであっ
た。

【０００３】この問題点に関しては、ゲイト電極を陽極
酸化可能な材料によって形成し、これを陽極酸化するこ
とによって、その周囲に厚さ０．５μｍ以下の陽極酸化
物を１００Å以下の精度で形成し、これをマスクとして
不純物を、イオンドーピング、イオン注入等の方法で導
入することによってオフセット状態を得ることが提案さ
れている。（特願平３−２３７１００）

【０００４】

【発明が解決しようする課題】このような陽極酸化物を
使用した従来の例を図２に示す。図２（Ａ）および
（Ｃ）は、その典型的なものである。図２（Ｅ）は、Ｔ
ＦＴを上方から見た様子を示したものであるが、図２
（Ａ）は図２（Ｅ）のＡ−Ａ’断面（ゲイト電極に垂直
な断面）を示し、図２（Ｃ）は図２（Ｅ）のＢ−Ｂ’断
面（ゲイト電極に平行な断面）を示す。基板２２、下地
絶縁膜２３上には活性領域（チャネル形成領域）および
不純物領域（ソース、ドレイン）を有する島状の半導体
被膜２４が設けられ、さらに、ゲイト絶縁膜２５が形成
されている。そして、このゲイト絶縁膜上にゲイト電極
２６が設けられ、その周囲（上面および側面）には陽極
酸化物２７が設けられる。

【０００５】このようにゲイト電極の周囲を陽極酸化し
てから半導体被膜２４に不純物を導入するので、図から
明らかなように、不純物領域（図の斜線部）とゲイト電
極は陽極酸化物の厚さｘだけ離れた状態（オフセット状
態）となっている。このようにゲイト電極の側面の陽極
酸化物はオフセット状態とするために必要であった。ま
た、上面はゲイト電極配線の上部配線との絶縁性を向上
させるために必要であるので、陽極酸化物は緻密（無孔
性）で抵抗率の高いものとする必要があった。

【０００６】一般にオフセットの大きさは大きければ大
きいほど、ソース−ドレイン間のリーク電流が小さくな
ることが分かっていた。そこで、十分に低いリーク電流
を得るために陽極酸化物の厚さを０．２μｍ以上、好ま
しくは０．４μｍ以上とすることが要求された。しかし
ながら、このような厚い陽極酸化物を得るには、高い陽
極酸化電圧が必要であった。従来は、０．４μｍの厚さ
の無孔性の陽極酸化物を得るには４００Ｖもの陽極酸化
電圧が必要であったが、このときゲイト電極に印加され
た電圧の一部は半導体被膜２４とゲイト電極２６の間に
かかり、ゲイト絶縁膜２５の永久破壊や、界面準位密度
の増加をもたらした。このため、歩留りおよび信頼性が
低下した。

【０００７】また、例えば、ゲイト電極がアルミニウム
で構成されている場合、０．４μｍの厚さの陽極酸化物
は０．２μｍ程度の厚さのアルミニウムが酸化されるの
であるが、このことはすなわち、ゲイト電極のアルミニ
ウムの厚さを０．２μｍ以上、好ましくは０．４μｍ以
上にしなければならないことを意味していた。例えば、
初期のアルミニウム膜の厚さを０．４μｍとし、陽極酸
化物を０．４μｍだけ形成したときには、図２（Ｂ）に
示すように、厚さ０．２μｍのアルミニウムゲイト電極
が残され、結果的に、ゲイト電極と陽極酸化物の厚さは
０．６μｍとなる。一般的に、歩留りを上げるには、ゲ
イト配線等の段差を０．５μｍ以下とすることが望まれ
るが、上記の例では、これを越えてしまう。しかも、実
質的な配線の高さは０．２ミクロンであるので、抵抗が
増大して、ＴＦＴの特性は劣化する。

【０００８】特に、本発明人の観察によると、図２
（Ｄ）に示す段差部９のような箇所においては、被膜の
陽極酸化が著しく進展し、図に示すように、ほとんど全
ての間が陽極酸化され、実質的に断線してしまうことが
あった。本発明はこのような問題点に鑑みてなされたも
のであり、陽極酸化工程における最大の陽極酸化電圧を
低くすることにより、ＴＦＴの信頼性、歩留りを向上さ
せること、側面の陽極酸化物を選択的に成長させること
によって、０．２μｍ以上、好ましくは０．５μｍ以上
のオフセットを得ること、および、ゲイト電極と陽極酸
化物の高さを可能な限り低くすることを課題とする。

【０００９】

【発明を解決するための手段】本発明は、陽極酸化物と
して、多孔質のものと、無孔質のものとの２種類を組み
合わせることによって上記課題を解決する。すなわち、
本発明では、ゲイト電極の側面に、比較的低い電圧で形
成される多孔質の陽極酸化物を、０．２μｍ以上、好ま
しくは０．５μｍ以上形成し、一方、ゲイト電極の上面
には、絶縁性の良好な無孔質の陽極酸化物を形成する。

【００１０】多孔性の陽極酸化物は、３〜２０％のクエ
ン酸もしくはシュウ酸、燐酸、クロム酸、硫酸等の水溶
液中において、陽極酸化をおこなうことによって得られ
る。一方、無孔性の陽極酸化物は、３〜１０％の酒石
酸、硼酸、硝酸等のエチレングリコール溶液等の有機溶
媒を用いて陽極酸化をおこなうことによって得られる。
ゲイト電極の上面に形成される無孔質の陽極酸化物は、
可能な限り（上部配線との絶縁性が保たれる限り）薄い
方が好ましく、０．２μｍ以下、好ましくは０．１μｍ
以下が望まれる。

【００１１】このように、２種類の陽極酸化物を形成す
るには、ゲイト電極の上面にマスク材を形成し、この状
態で最初に多孔質の陽極酸化物を形成し、続いて、マス
ク材を除去して、ゲイト電極の上面を中心として無孔質
の陽極酸化物を形成すればよい。このような目的に用い
るマスク材としては、陽極酸化の電圧に耐えることが必
要で、例えば、ポリイミド等が適している。特に、フォ
トニース（感光性ポリイミド）やＡＺ１３５０等の感光
性の材料であれば、ゲイト電極のパターニング時にこの
マスク材を用いて、パターニングすればよい。また、通
常のフォトリソグラフィー工程で用いられるフォトレジ
スト（例えば、東京応化製、ＯＦＰＲ８００／３０ｃ
ｐ）等では、絶縁性が不十分であるので、多孔質陽極酸
化をおこなっていると、次第にレジストが剥離するとい
う欠点があるが、これを解決するには、レジストの塗布
前に、無孔質陽極酸化の条件で、厚さ５０〜１０００Å
の酸化物被膜を形成しておけばよい。

【００１２】本発明における多孔質陽極酸化物は特に処
理しなくても用いることが可能であるが、側面の絶縁性
を高めるためにいわゆる封孔処理をおこなってもよい。
また、形成された陽極酸化物は最後まで残してもよい
が、途中で除去してもよい。特にアルミニウムもしくは
その合金の多孔質陽極酸化物は、燐酸、酢酸、硝酸の混
酸を用いて容易にエッチングされる。そして、このエッ
チングでは多孔質陽極酸化物のみがエッチングされ、酸
化珪素、シリコン、無孔質陽極酸化物等の材料は全くエ
ッチングされない。また、アルミニウムとその合金はエ
ッチングされるのであるが、本発明では、その上面と側
面が無孔質陽極酸化物で被覆されているため損傷を受け
ない。もっとも、あまりに無孔質陽極酸化物が薄いと、
エッチングされるので、無孔質陽極酸化物の厚さは２０
０Å以上、必要である。以下に実施例を示し本発明の構
成を詳細に説明する。

【００１３】

【実施例】

〔実施例１〕図１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）１１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
１２を形成した。さらに、プラズマＣＶＤ法によって、
厚さ５００〜１５００Å、例えば１５００Å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。

【００１４】そして、このアモルファスシリコン膜を窒
素雰囲気中、５５０℃で４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１３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１４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２
００〜４００℃、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。

【００１５】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ３０００〜５０００Å、例えば４０００Åのアルミ
ニウム膜（１〜３％のシリコンを含む）を堆積した。な
お、この酸化珪素とアルミニウム膜の成膜工程は連続的
におこなうことが望ましい。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１５をパ
ターニングした。ゲイト電極上には、フォトレジストの
マスク１６が残存する。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）を用いても同様な効果が得られる。
（図１（Ａ））

【００１６】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、厚
さ約３０００Åの多孔質の陽極酸化物１７を２００Å以
下の精度でゲイト電極の側面に形成すことができた。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１（Ｂ））

【００１７】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１２０Ｖ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１８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１（Ｃ））

【００１８】次に、プラズマドーピング法によって、シ
リコン領域１３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１×１０¹⁵〜８×１０¹⁵
ｃｍ^-2、例えば、２×１０¹⁵ｃｍ^-2とした。この結果、
Ｎ型の不純物領域１９が形成された。（図１（Ｄ））

【００１９】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１９を活性
化した。

【００２０】続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜２０
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ＴＦＴ
のソース領域、ドレイン領域の電極・配線２１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１（Ｅ））

【００２１】本実施例では、多孔質陽極酸化物１７は最
終的には除去されることはなかった。しかしながら、図
に示すようにソース／ドレイン１９とチャネル形成領域
との境界には高い電圧がかかり、その結果、高速の電荷
が発生することがあった。そして、多孔質陽極酸化物に
は多くのトラップ準位が存在するので、電荷をトラップ
し、ＴＦＴの特性に悪い影響を及ぼすことがあった。し
たがって、特に信頼性に注目するのであれば、多孔質陽
極酸化物１７は最終的には除去されることが望まれる。

【００２２】図３には本実施例で得られたＴＦＴと従来
の方法（特願平３−２３７１００に記述された方法）に
よって得られたＴＦＴの特性を示す。従来の方法のもの
では、陽極酸化は、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）中で、４Ｖ
／分で電圧を２２０Ｖまで上昇させて、陽極酸化をおこ
なった。この結果、厚さ２０００Åの陽極酸化物が形成
され、オフセットは約２０００Åであった。一方、本実
施例によるものでは、オフセットは約４０００Å（多孔
質陽極酸化物３０００Å＋無孔質陽極酸化物１０００
Å）もあり、その結果、リーク電流（Ｉ_OFF）は極めて
低く抑えられた。

【００２３】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、図に示すよう
な立ち上がりが急峻な特性が得られた。両ＴＦＴに長時
間のバイアス電圧を印加して特性の劣化を調べたら、そ
の差はさらに大きくなり、例えば、ソースを接地し、ゲ
イトおよびドレインに２５Ｖの電圧を１００時間印加し
たところ、従来のＴＦＴでは全く特性が得られなかった
のに対して、本実施例のＴＦＴでは、オン電流が２０％
減少し、リーク電流が３０％増加しただけであった。

【００２４】〔実施例２〕図４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）３
１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３２を形成した。さらに、プラズマＣＶＤ
法によって、厚さ２００〜１０００Å、例えば５００Å
の真性（Ｉ型）のアモルファスシリコン膜を堆積し、こ
れをパターニング、エッチングして、島状シリコン領域
３３を形成し、レーザー光（ＫｒＦエキシマーレーザ
ー）を照射して、結晶化させた。さらに、スパッタリン
グ法によって厚さ１０００Åの酸化珪素膜３４をゲイト
絶縁膜として堆積した。

【００２５】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（０．１〜０．３重量％のスカンジウムを含
む）を堆積した。そして、基板を３％の酒石酸をアンモ
ニアによって中和し、ｐＨ≒７としたエチレングルコー
ル溶液中に浸し、１０〜３０Ｖの電圧を印加することに
よって、アルミニウム膜の表面に厚さ１００〜４００Å
の薄い陽極酸化物を形成した。そして、このように処理
した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（例えば、東京応化製、Ｏ
ＦＰＲ８００／３０ｃｐ）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３５を形
成した。ゲイト電極上には、フォトレジストのマスク３
６が残存する。（図４（Ａ））

【００２６】次に、基板を１０％クエン酸水溶液に浸漬
し、５〜５０Ｖ、例えば８Ｖの定電圧で１０〜５００
分、例えば２００分陽極酸化をおこなうことによって、
厚さ約５０００Åの多孔質の陽極酸化物３７を±２００
Å以下の精度でゲイト電極の側面に形成することができ
た。ゲイト電極の上面にはマスク材３６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４
（Ｂ））

【００２７】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１００Ｖ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、緻密な無孔質陽極酸化物
３８が厚さ１０００Å形成された。この陽極酸化物の耐
圧は５０Ｖ以上であった。（図４（Ｃ））

【００２８】次に、ドライエッチング法によって、酸化
珪素膜３４をエッチングした。このエッチングにおいて
は、等方性エッチングのプラズマモードでも、あるいは
異方性エッチングの反応性イオンエッチングモードでも
よい。ただし、珪素と酸化珪素の選択比を十分に大きく
することによって、活性層３３を深くエッチングしない
ようにすることが重要である。例えば、エッチングガス
としてＣＦ₄ を使用すれば陽極酸化物３７および３８は
エッチングされず、酸化珪素膜のみがエッチングされ
る。また、陽極酸化物の下の酸化珪素膜はエッチングさ
れずにゲイト絶縁膜４０として残った。

【００２９】そして、プラズマドーピング法によって、
シリコン領域３３にゲイト電極３５および側面の多孔質
陽極酸化物３７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５〜３０ｋＶ、例えば１０ｋＶとし
た。ドーズ量は１×１０¹⁴〜８×１０¹⁵ｃｍ^-2、例え
ば、２×１０¹⁵ｃｍ^-2とした。この結果、Ｎ型の不純物
領域３９が形成された。（図４（Ｄ））

【００３０】次に、燐酸、燐酸、酢酸、硝酸の混酸を用
いて多孔質陽極酸化物３７をエッチングし、無孔質陽極
酸化物３８を露出させた。そして、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。本実施例では、レーザー照
射において、ドーピングされた不純物領域とドーピング
されていない領域の境界４１にもレーザー光が照射され
るので、従来、問題となっていた境界部での準位の発生
を抑制することができた。（図４（Ｅ））

【００３１】続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜４２
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ＴＦＴ
のソース領域、ドレイン領域の電極・配線４３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。なお、本実施例ではオフセット幅ｘ
は、多孔質陽極酸化物の幅５０００Åに、無孔質陽極酸
化物の厚さ１０００Åを加えた約６０００Åであった。
（図４（Ｆ））

【００３２】〔実施例３〕図５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）５
１上に厚さ２０００Åの酸化珪素の下地膜５２と厚さ２
００〜１５００Å、例えば８００Åの真性（Ｉ型）の結
晶性シリコンの島状領域５３、および島状シリコン領域
を覆って、厚さ１０００Åの酸化珪素膜５４を形成し
た。

【００３３】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
ニウム膜（０．１〜０．３重量％のスカンジウムを含
む）を堆積した。そして、実施例２と同様にして、アル
ミニウム膜の表面に厚さ１００〜４００Åの薄い陽極酸
化物を形成した。そして、このように処理したアルミニ
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５５を形成した。ゲ
イト電極上には、フォトレジストのマスク５６が残存す
る。（図５（Ａ））

【００３４】次に、基板を１０％シュウ酸水溶液に浸漬
し、５〜５０Ｖ、例えば８Ｖの定電圧で１０〜５００
分、例えば２００分陽極酸化をおこなうことによって、
厚さ約５０００Åの多孔質の陽極酸化物５７をゲイト電
極の側面に形成した。ゲイト電極の上面にはマスク材５
６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５（Ｂ））

【００３５】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１００Ｖ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、緻密な無孔質陽極酸化物
５８が厚さ１０００Å形成された。この陽極酸化物の耐
圧は５０Ｖ以上であった。（図５（Ｃ））

【００３６】次に、ドライエッチング法によって、酸化
珪素膜５４をエッチングした。このエッチングにおいて
は、陽極酸化物３７および３８はエッチングされず、酸
化珪素膜のみがエッチングされた。また、陽極酸化物の
下の酸化珪素膜はエッチングされずにゲイト絶縁膜５９
として残った。（図５（Ｄ））次に、燐酸、燐酸、酢酸、硝酸の混酸を用いて多孔質陽
極酸化物５７をエッチングし、無孔質陽極酸化物５８を
露出させた。そして、プラズマドーピング法によって、
シリコン領域３３にゲイト電極３５および側面の多孔質
陽極酸化物３７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５〜３０ｋＶ、例えば１０ｋＶとし
た。ドーズ量は１×１０¹⁴〜８×１０¹⁵ｃｍ^-2、例え
ば、２×１０¹⁵ｃｍ^-2とした。

【００３７】このドーピング工程においては、ゲイト絶
縁膜５９で被覆されていない領域６０には高濃度の燐が
注入されたが、ゲイト絶縁膜５９で表面の覆われた領域
６１においては、ゲイト絶縁膜が障害となって、ドーピ
ング量は少なく、本実施例では、領域６０の０．１〜５
％の不純物しか注入されなかった。この結果、Ｎ型の高
濃度不純物領域６０および低濃度不純物領域６１が形成
された。（図５（Ｅ））

【００３８】その後、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。続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜６
２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６３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５（Ｆ））

【００３９】本実施例では、いわゆる低濃度ドレイン
（ＬＤＤ）構造と同じ構造を得ることができた。ＬＤＤ
構造はホットキャリヤによる劣化を抑制するうえで有効
であることが示されているが、本実施例で作製したＴＦ
Ｔでも同じ効果が得られた。しかしながら、公知のＬＤ
Ｄを得るプロセスに比較すると、本実施例では１回のド
ーピング工程によって、ＬＤＤが得られることに特徴が
ある。また、本実施例では多孔質陽極酸化物５７によっ
て画定されたゲイト絶縁膜５９を利用することによって
高濃度不純物領域６０が画定されていることに特徴があ
る。すなわち、最終的には多孔質陽極酸化物５７によっ
て、間接的に不純物領域が画定されるのである。そし
て、本実施例で明らかなように、ＬＤＤ領域の幅ｘは、
実質的に多孔質陽極酸化物の幅によって決定される。

【００４０】本実施例、あるいは先の実施例２で示した
ＴＦＴの作製方法を用いて、より高度な集積化を実行す
ることができる。そして、その際には、ＴＦＴの必要と
される特性に応じてオフセット領域あるいはＬＤＤ領域
の幅ｘを変化させるとより都合がよい。図６には、１枚
のガラス基板上にディスプレーから、ＣＰＵ、メモリー
まで搭載した集積回路を用いた電気光学システムののブ
ロック図を示す。

【００４１】ここで、入力ポートとは、外部から入力さ
れた信号を読み取り、画像用信号に変換し、補正メモリ
ーは、アクティブマトリクスパネルの特性に合わせて入
力信号等を補正するためのパネルに固有のメモリーであ
る。特に、この補正メモリーは、各画素固有の情報を不
揮発性メモリーとして融資、個別に補正するためのもの
である。すなわち、電気光学装置の画素に点欠陥のある
場合には、その点の周囲の画素にそれに合わせて補正し
た信号を送り、点欠陥をカバーし、欠陥を目立たなくす
る。または、画素が周囲の画素に比べて暗い場合には、
その画素により大きな信号を送って、周囲の画素同じ明
るさとなるようにするものである。ＣＰＵとメモリーは
通常のコンピュータのものと同様で、特にメモリーは各
画素に対応した画像メモリーをＲＡＭとして持ってい
る。また、画像情報に応じて、基板を裏面から照射する
バックライトを変化させることもできる。

【００４２】そして、これらの回路のそれぞれに適した
オフセット領域あるいはＬＤＤ領域の幅を得るために、
３〜１０系統の配線を形成し、個々に陽極酸化条件を変
えられるようにすればよい。典型的には、アクティブマ
トリクス回路においては、チャネル長が１０μｍで、Ｌ
ＤＤ領域の幅は０．４〜１μｍ、例えば、０．６μｍ。
ドライバーにおいては、Ｎチャネル型ＴＦＴで、チャネ
ル長８μｍ、チャネル幅２００μｍとし、ＬＤＤ領域の
幅は０．２〜０．３μｍ、例えば、０．２５μｍ。同じ
くＰチャネル型ＴＦＴにおいては、チャネル長５μｍ、
チャネル幅５００μｍとし、ＬＤＤ領域の幅は０〜０．
２μｍ、例えば、０．１μｍ。デコーダーにおいては、
Ｎチャネル型ＴＦＴで、チャネル長８μｍ、チャネル幅
１０μｍとし、ＬＤＤ領域の幅は０．３〜０．４μｍ、
例えば、０．３５μｍ。同じくＰチャネル型ＴＦＴにお
いては、チャネル長５μｍ、チャネル幅１０μｍとし、
ＬＤＤ領域の幅は０〜０．２μｍ、例えば、０．１μｍ
とすればよい。さらに、図６における、ＣＰＵ、入力ポ
ート、補正メモリー、メモリーのＮＴＦＴ、ＰＴＦＴは
高周波動作、低消費電力用のデコーダーと同様にＬＤＤ
領域の幅を最適化すればよい。かくして、電気光学装置
７４を絶縁表面を有する同一基板上に形成することがで
きた。

【００４３】本発明においては、高抵抗領域の幅を２〜
４種類、またはそれ以上に用途によって可変することを
特徴としている。また、この領域はチャネル形成領域と
全く同じ材料、同じ導電型であるという必要はない。す
なわち、ＮＴＦＴでは、微量にＮ型不純物を、また、Ｐ
ＴＦＴでは微量にＰ型不純物を添加し、また、選択的に
炭素、酸素、窒素等を添加して高抵抗領域を形成するこ
ともホットキャリヤによる劣化と信頼性、周波数特性、
オフ電流とのトレードオフを解消する上で有効である。

【００４４】

【発明の効果】実施例で詳細に述べたように、本発明の
ＴＦＴは従来の方法によるＴＦＴに比較して、信頼性、
特性の両面で優れている。さらに、ゲイト電極と陽極酸
化物の高さが抑制されているために、段差によるピンホ
ールや断線の発生が少なく、よって高い歩留りが得られ
る。また、陽極酸化中のゲイト配線の断線も皆無であ
る。このように本発明は工業上、有益な発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例におけるＴＦＴの作製工程図を示
す。（実施例１）

【図２】従来のＴＦＴの例および問題点を示す。

【図３】実施例１および従来法によるＴＦＴの特性
の例を示す。

【図４】実施例におけるＴＦＴの作製工程図を示
す。（実施例２）

【図５】実施例におけるＴＦＴの作製工程図を示
す。（実施例３）

【図６】集積化された回路のブロック図を示す。
（実施例３）

【符号の説明】

１１・・・基板（コーニング７０５９）１２・・・下地絶縁膜（酸化珪素）１３・・・島状半導体領域（シリコン）１４・・・ゲイト絶縁膜（酸化珪素）１５・・・ゲイト電極（シリコンドープされたアルミニ
ウム）１６・・・マスク材（ＡＺ１３５０）１７・・・多孔質陽極酸化物（酸化アルミニウム）１８・・・無孔質陽極酸化物（酸化アルミニウム）１９・・・不純物領域（ソース、ドレイン）２０・・・層間絶縁物（酸化珪素）２１・・・金属配線・電極（窒化チタン／アルミニウ
ム）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成された活性領域上にゲイト
電極を有し、該ゲイト電極の側面および上面には、ゲイ
ト電極の材料の陽極酸化物が存在し、側面に存在する陽
極酸化物の厚さは、上面のものよりも厚いことを特徴と
する薄膜トランジスタ。
【請求項２】基板上に形成された活性領域上にゲイト
電極を有し、該ゲイト電極の側面および上面には、ゲイ
ト電極の材料の陽極酸化物が存在し、側面に存在する陽
極酸化物は、上面のものよりも多孔質であることを特徴
とする薄膜トランジスタ。
【請求項３】基板上に形成された活性領域上にゲイト
絶縁膜を形成する第１の工程と、前記ゲイト絶縁膜上に、陽極酸化可能な第１の被膜およ
び該被膜上にマスク材となる第２の被膜を形成する第２
の工程と、前記第１および第２の被膜をパターニングして、ゲイト
電極とその上に存在するマスク材を形成する第３の工程
と、前記ゲイト電極に電流を通じて、ゲイト電極の主として
側面に陽極酸化物を形成する第４の工程と、前記マスク材を除去した後、ゲイト電極に電流を通じ
て、少なくともゲイト電極の上面に陽極酸化物を形成す
る第５の工程と、前記第４および／または第５の工程によって得られた陽
極酸化物とゲイト電極をマスクとして、活性領域に不純
物を導入する第６の工程とを有することを特徴とする薄
膜トランジスタの作製方法。
【請求項４】請求項３において、第１の被膜が、アル
ミニウムを主成分とする導電性材料であることを特徴と
する薄膜トランジスタの作製方法。
【請求項５】請求項３において、第２の被膜が、感光
性有機材料であることを特徴とする薄膜トランジスタの
作製方法。
【請求項６】請求項３の第２の工程において、第１の
被膜の形成後、その表面を酸化することを特徴とする薄
膜トランジスタの作製方法。
【請求項７】請求項３の第６の工程の後、主として第
４の工程によって得られた陽極酸化物を除去することを
特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
【請求項８】基板上に形成された活性領域上にゲイト
電極を有し、活性層中の少なくとも１種類の不純物注入
領域が、ゲイト電極の側面に形成された多孔質な陽極酸
化物によって直接、もしくは間接に画定されたことを特
徴とする薄膜トランジスタ。