JPH09116161A - Thin film semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Thin film semiconductor device and its manufacture

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JPH09116161A
JPH09116161A JP7270398A JP27039895A JPH09116161A JP H09116161 A JPH09116161 A JP H09116161A JP 7270398 A JP7270398 A JP 7270398A JP 27039895 A JP27039895 A JP 27039895A JP H09116161 A JPH09116161 A JP H09116161A
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gate electrode
film
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thin film
drain region
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film semiconductor device which can be manufactured by one ion-doping process and in which an off-leak current is suppressed and the decrease of an ON-current is suppressed. SOLUTION: A polycrystalline silicon thin film 20 and a gate insulating film 40 are formed on a glass substrate 10 and a tantalum gate electrode 51 and anode tantalum oxide films 52 and 53 are formed on them. An aluminum gate electrode 72 which is wider than the tantalum gate electrode 51 is formed on the electrode 51 and the films 52 and 53. The surface of the aluminum gate electrode 72 is covered with anode aluminum oxide films 81, 82 and 83. Phosphorus ions are introduced from the above by an ion doping method to form an n<+> -type drain region 23 and an n<-> -type drain region 22 in the polycrystalline silicon thin film 20. An off-leak current can be suppressed by the n<+> -type drain region 23 of an offset gate structure and the decrease of an ON-current is suppressed by the n<-> -type drain region 22. The decrease of the ON-current is also suppressed by an electrical n<-> -type region 26 induced under the protruding part of the gate electrode 72.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜半導体装置およ
びその製造方法に関し、特に多結晶シリコン薄膜を使用
した薄膜トランジスタおよびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a thin film transistor using a polycrystalline silicon thin film and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の多結晶シリコン薄膜を使用した薄
膜トランジスタでは、ゲート電圧Vgsをオフ側にしても
オフリーク電流が流れてしまうという問題がある。特開
平5−166837号公報には、このオフリーク電流を
抑制すると共にオン電流の減少を低く抑えた多結晶シリ
コン薄膜トランジスタとその製造方法が提案されてい
る。
2. Description of the Related Art A conventional thin film transistor using a polycrystalline silicon thin film has a problem that an off leak current flows even if the gate voltage V gs is turned off. Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-166837 proposes a polycrystalline silicon thin film transistor that suppresses the off-leakage current and suppresses the decrease in the on-current, and a manufacturing method thereof.

【0003】図6は、この従来の薄膜トランジスタおよ
びその製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 6 is a sectional view for explaining this conventional thin film transistor and its manufacturing method.

【0004】まず、基板110上に多結晶シリコン薄膜
120、SiO2 よりなるゲート絶縁膜130、タンタ
ル膜140を順次積層する。
First, a polycrystalline silicon thin film 120, a gate insulating film 130 made of SiO 2 , and a tantalum film 140 are sequentially laminated on a substrate 110.

【0005】次に、タンタル膜140をマスクとして、
イオン打ち込み法によりリンイオンを多結晶シリコン薄
膜120中に添加し、自己整合的にn- ドレイン領域1
22とn- ソース領域123とを形成する。
Next, using the tantalum film 140 as a mask,
Phosphorus ions are added to the polycrystalline silicon thin film 120 by the ion implantation method, and the n drain region 1 is self-aligned.
22 and n source region 123 are formed.

【0006】次に、タンタル膜140の表面を陽極酸化
法により酸化して、タンタルゲート電極141と酸化タ
ンタル膜150とを形成した後、酸化タンタル膜150
をマスクとしてイオン打ち込み法または高エネルギーイ
オンドーピング法により多結晶シリコン薄膜120にさ
らにリンイオンを添加し、n+ ドレイン領域124とn
+ ソース領域128とを形成する。
Next, the surface of the tantalum film 140 is oxidized by the anodic oxidation method to form the tantalum gate electrode 141 and the tantalum oxide film 150, and then the tantalum oxide film 150.
Is used as a mask, and phosphorus ions are further added to the polycrystalline silicon thin film 120 by an ion implantation method or a high energy ion doping method to form n + drain regions 124 and n.
+ Source region 128 is formed.

【0007】最後に打ち込まれたリンイオンを活性化し
て薄膜トランジスタ200を形成する。
Finally, the implanted phosphorus ions are activated to form the thin film transistor 200.

【0008】この従来の薄膜トランジスタ200では、
タンタルゲート電極141とゲートn+ ドレイン領域1
24との間にオフセットΔLが存在するから、ゲート電
圧Vgsを負にバイアスしたときにオフリーク電流を抑制
できる。そして、タンタルゲート電極141とゲートn
+ ドレイン領域124との間にn- ドレイン領域125
が存在するから、上記のようにタンタルゲート電極14
1とゲートn+ ドレイン領域124との間にオフセット
ΔLを設けても、オン電流の減少を低く抑えられる。
In this conventional thin film transistor 200,
Tantalum gate electrode 141 and gate n + drain region 1
Since there is an offset ΔL with respect to 24, the off-leakage current can be suppressed when the gate voltage V gs is negatively biased. Then, the tantalum gate electrode 141 and the gate n
+ N - drain region 125 between the drain region 124
Therefore, the tantalum gate electrode 14 is formed as described above.
Even if the offset ΔL is provided between 1 and the gate n + drain region 124, the decrease in the on-current can be suppressed to a low level.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の薄膜トランジスタ200を製造するには、イオン打
ち込みまたはイオンドーピングを2回行わなければなら
ず、工程が複雑であるという問題があった。更にn-
ース・ドレイン領域127,125とゲート電極直下の
チャネルとの間に出来るオフセット領域ΔL2 129が
チャンネルのオン状態の際に寄生抵抗となってオン電流
を低下させるとの問題が有った。
However, in order to manufacture the conventional thin film transistor 200, ion implantation or ion doping has to be performed twice, which is a problem in that the process is complicated. Further, there is a problem that the offset region ΔL 2 129 formed between the n source / drain regions 127 and 125 and the channel immediately below the gate electrode becomes a parasitic resistance when the channel is in the ON state and reduces the ON current. It was

【0010】従って、本発明の目的は、一回のイオンド
ーピングによって製造可能な簡単な構造の薄膜半導体装
置であって、オフリーク電流を抑制すると共にオン電流
の減少を低く抑えた薄膜半導体装置とその製造方法を提
供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a thin film semiconductor device having a simple structure which can be manufactured by one-time ion doping, in which the off leak current is suppressed and the decrease of the on current is suppressed, and the thin film semiconductor device. It is to provide a manufacturing method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、絶縁基
板上に形成された半導体薄膜と、前記半導体薄膜上に形
成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成さ
れたゲート電極と、前記ゲート電極の両側の前記半導体
薄膜にそれぞれ形成されたソース領域およびドレイン領
域と、を備える薄膜半導体装置において、前記ゲート電
極が、前記ゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電
極と、前記第1のゲート電極上に形成された第2のゲー
ト電極とを備え、前記第2のゲート電極が、前記第1の
ゲート電極の直上に前記第1のゲート電極と接して設け
られた第1の副ゲート電極と、前記第1のゲート電極の
前記ドレイン領域側の端部の位置から前記ドレイン領域
側に第1の所定の距離突出して設けられた第2の副ゲー
ト電極とを少なくとも有し、前記ドレイン領域が、前記
第1のゲート電極の前記ドレイン領域側の前記端部から
第2の所定の距離離間して設けられていることを特徴と
する薄膜半導体装置が提供される。
According to the present invention, a semiconductor thin film formed on an insulating substrate, a gate insulating film formed on the semiconductor thin film, and a gate electrode formed on the gate insulating film. And a source region and a drain region respectively formed on the semiconductor thin film on both sides of the gate electrode, wherein the gate electrode is a first gate electrode formed on the gate insulating film. A second gate electrode formed on the first gate electrode, wherein the second gate electrode is provided directly above the first gate electrode and in contact with the first gate electrode. The first sub-gate electrode and the second sub-gate electrode provided so as to protrude toward the drain region by a first predetermined distance from the position of the end of the first gate electrode on the drain region side are reduced. Also provided is a thin film semiconductor device characterized in that the drain region is provided at a second predetermined distance from the end of the first gate electrode on the drain region side. .

【0012】本発明の薄膜半導体装置においては、ま
ず、ドレイン領域が第1のゲート電極のドレイン領域側
の端部から第2の所定の距離離間して設けられており、
オフセットゲート構造となっているから、ゲート電圧V
gsをオフ側にしたときにオフリーク電流を抑制できる。
また、ソース・ドレイン間耐圧も高くなり、その結果、
チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗を小さくでき
て、オン電流を上げることができる。
In the thin film semiconductor device of the present invention, first, the drain region is provided at a second predetermined distance from the end of the first gate electrode on the drain region side,
Due to the offset gate structure, the gate voltage V
The off-leakage current can be suppressed when gs is turned off.
In addition, the breakdown voltage between the source and drain also increases, and as a result,
The channel can be miniaturized, ON resistance can be reduced, and ON current can be increased.

【0013】さらに、本発明の半導体装置は、第1のゲ
ート電極に加えて、第1のゲート電極上に形成された第
2のゲート電極を備え、この第2のゲート電極が、第1
のゲート電極の直上に前記第1のゲート電極と接して設
けられた第1の副ゲート電極と、第1のゲート電極のド
レイン領域側の端部の位置からドレイン領域側に第1の
所定の距離突出して設けられた第2の副ゲート電極とを
少なくとも有している。このように第2の副ゲート電極
は、ゲート絶縁膜から上方に離れた状態で、第1のゲー
ト電極からドレイン領域側に突出しているから、オン時
には、この第2の副ゲート電極によって、第2の副ゲー
ト電極の下の半導体薄膜に弱い電界がかかり、その結
果、第2の副ゲート電極の下の半導体薄膜の表面には反
転層(チャンネル)ができる。従って、オン時には、第
1のゲート電極とドレイン領域との間の抵抗を極めて小
さくできて、オフセットゲート構造を採ったことによっ
て生じるオン電流の減少を抑制することができる。一
方、オフ時においては、第2の副ゲート電極から半導体
薄膜の間に距離が有る為、ドレイン端での電界強度を弱
め、それ故オフ電流を低く保ち得る。
Further, the semiconductor device of the present invention comprises a second gate electrode formed on the first gate electrode in addition to the first gate electrode, and the second gate electrode is the first gate electrode.
A first sub-gate electrode provided directly above the first gate electrode in contact with the first gate electrode, and a first predetermined distance from the position of the drain region side end of the first gate electrode to the drain region side. It has at least a second sub-gate electrode provided so as to project a distance. As described above, the second sub-gate electrode protrudes from the first gate electrode to the drain region side while being separated from the gate insulating film upward. A weak electric field is applied to the semiconductor thin film under the second sub-gate electrode, and as a result, an inversion layer (channel) is formed on the surface of the semiconductor thin film under the second sub-gate electrode. Therefore, at the time of turning on, the resistance between the first gate electrode and the drain region can be made extremely small, and the decrease in on-current caused by adopting the offset gate structure can be suppressed. On the other hand, at the time of OFF, since there is a distance between the second sub-gate electrode and the semiconductor thin film, the electric field strength at the drain end is weakened, and therefore the OFF current can be kept low.

【0014】このように、本発明においては、ドレイン
領域を第1のゲート電極から離間して設けたオフセット
ゲート構造とすると共に、この第1のゲート電極上に第
2のゲート電極を設け、この第2のゲート電極の一部を
ドレイン領域側に突出させることによって、ゲート電圧
gsをオフ側にしたときにオフリーク電流を抑制できる
と共に、オフセットゲート構造を採ったことによって生
じるオン電流の減少を抑制することができる。このよう
な構造の薄膜半導体装置は、ドレイン領域とソース領域
とを作成するためのイオン注入を1回行えば製造するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, the drain region is provided with the offset gate structure spaced apart from the first gate electrode, and the second gate electrode is provided on the first gate electrode. By projecting a part of the second gate electrode to the drain region side, it is possible to suppress the off leak current when the gate voltage V gs is set to the off side, and reduce the on current caused by adopting the offset gate structure. Can be suppressed. The thin film semiconductor device having such a structure can be manufactured by performing ion implantation once for forming the drain region and the source region.

【0015】本発明の薄膜半導体装置においては、第1
のゲート電極とドレイン領域との間の半導体薄膜に、ド
レイン領域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域を
さらに備え、この低濃度ドレイン領域を第1のゲート電
極から第3の所定の距離離間して設けると共にドレイン
領域と電気的に接続して設けることもできる。このよう
な低濃度ドレイン領域を設けると、ドレイン領域を第1
のゲート電極からさらに離間させて形成しても、第1の
ゲート電極とドレイン領域との間の抵抗をこの低濃度ド
レイン領域により小さくできる。従って、オン電流の減
少をさらに抑制しつつ、ゲート電圧Vgsをオフ側にした
ときのオフリーク電流を充分に抑制できる。また、この
ような低不純物濃度ドレイン領域を設けると、ソース・
ドレイン間耐圧を矢張高くすることができ、その結果、
チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗をさらに小さ
くできて、オン電流をさらに上げることができる。
In the thin film semiconductor device of the present invention, the first
A semiconductor thin film between the gate electrode and the drain region, further comprising a low-concentration drain region having a lower impurity concentration than the drain region, and the low-concentration drain region is separated from the first gate electrode by a third predetermined distance. It is also possible to provide it while being electrically connected to the drain region. When such a low concentration drain region is provided, the drain region is first
The resistance between the first gate electrode and the drain region can be reduced by the low-concentration drain region even when the gate electrode is formed further apart from the gate electrode. Therefore, the off-leakage current when the gate voltage V gs is set to the off side can be sufficiently suppressed while further suppressing the decrease of the on-current. Further, when such a low impurity concentration drain region is provided,
The drain-to-drain breakdown voltage can be increased, and as a result,
The channel can be miniaturized, the on-resistance can be further reduced, and the on-current can be further increased.

【0016】本発明の薄膜半導体装置は、半導体薄膜が
多結晶シリコンからなる半導体薄膜であるときに、特に
好ましく適用される。
The thin film semiconductor device of the present invention is particularly preferably applied when the semiconductor thin film is a semiconductor thin film made of polycrystalline silicon.

【0017】また、好ましくは、第1のゲート電極を第
1の金属から構成し、第2のゲート電極を第2の金属か
ら構成し、この第1の金属とこの第2の金属とを異なっ
た種類の金属とする。このようにすれば、第1の金属と
第2の金属の格子定数や結晶構造が互いに異なってくる
ことになり、これら2つの金属を上下に積層したゲート
電極はイオン注入のマスク性に優れるようになる。その
結果、ゲート電極全体の膜厚を薄くできて、その上に形
成するデータ線等の断線が生じにくくなる。
Further, preferably, the first gate electrode is made of a first metal, the second gate electrode is made of a second metal, and the first metal and the second metal are different from each other. Different types of metal. By doing so, the lattice constants and crystal structures of the first metal and the second metal are different from each other, and the gate electrode in which these two metals are stacked on top of each other has excellent maskability for ion implantation. become. As a result, the film thickness of the entire gate electrode can be reduced, and disconnection of data lines and the like formed on the gate electrode is less likely to occur.

【0018】また、好ましくは、第1のゲート電極を第
1の金属から構成し、第2のゲート電極を第2の金属か
ら構成し、この二つの金属に依りゲート電極と同時にゲ
ート線(走査線)をも形成する。更にこの第1の金属の
エッチング特性と、第2の金属とのエッチング特性とを
異なったものとする。このようにエッチング特性の異な
る金属の2層構造とすることにより、一方の金属が断線
しても他方の金属が導通する為ゲート線が製造時に断線
しづらくなる。
Preferably, the first gate electrode is composed of a first metal, the second gate electrode is composed of a second metal, and the gate metal (scanning line) (scanning line) is simultaneously formed by the two metals. Line) is also formed. Further, the etching characteristic of the first metal and the etching characteristic of the second metal are different from each other. By thus forming a two-layer structure of metals having different etching characteristics, even if one of the metals is broken, the other metal is conductive, so that the gate line is hard to break during manufacturing.

【0019】また、好ましくは、第1のゲート電極を第
1の金属から構成し、第2のゲート電極を第2の金属か
ら構成し、この第1の金属を陽極酸化可能な金属とす
る。このように、第1の金属を陽極酸化可能な金属とす
ることによって、第1の金属の上面をレジストや他の金
属等によって覆った状態で陽極酸化すれば、第1の金属
の側面に形成される陽極酸化膜の上面と第1の金属の上
面とがほぼ同じ高さになる。その結果、第1の金属上お
よび陽極酸化膜上に第2の金属からなる第2のゲート電
極を形成すれば、第2のゲート電極を第1のゲート電極
から突出させた状態に容易に形成できるようになる。ま
た、第1の金属の側面に形成される陽極酸化膜の幅、す
なわち、第1の金属の端部から陽極酸化膜の外側の端部
までの距離の制御も容易となり、その結果、この陽極酸
化膜をマスクとして半導体薄膜中にイオン打ち込みやイ
オンドーピング等のイオン注入法を行ってドレイン領域
を形成した場合に、第1の金属からなるゲート電極とド
レイン領域との間の距離の制御が容易となる。
Preferably, the first gate electrode is made of a first metal, the second gate electrode is made of a second metal, and the first metal is an anodizable metal. In this way, by forming the first metal as a metal capable of anodizing, if the upper surface of the first metal is anodized while being covered with a resist or another metal, it is formed on the side surface of the first metal. The upper surface of the anodized film and the upper surface of the first metal thus formed have substantially the same height. As a result, if the second gate electrode made of the second metal is formed on the first metal and the anodic oxide film, the second gate electrode can be easily formed in a state of protruding from the first gate electrode. become able to. Further, it becomes easy to control the width of the anodized film formed on the side surface of the first metal, that is, the distance from the end of the first metal to the outer end of the anodized film. When the drain region is formed by performing an ion implantation method such as ion implantation or ion doping in the semiconductor thin film using the oxide film as a mask, it is easy to control the distance between the gate electrode made of the first metal and the drain region. Becomes

【0020】また、好ましくは、第1のゲート電極を第
1の金属から構成し、第2のゲート電極を第2の金属か
ら構成し、この第1の金属を陽極酸化可能な金属とし、
第2の金属を陽極酸化可能な金属とし、そして、第1の
金属の陽極酸化速度を第2の金属の陽極酸化速度よりも
大きくする。ここで陽極酸化速度が速いとは同じ電圧を
印加した時に出来上る陽極酸化膜が厚いと言う意味で有
る。
Preferably, the first gate electrode is made of a first metal, the second gate electrode is made of a second metal, and the first metal is an anodizable metal.
The second metal is an anodizable metal and the anodization rate of the first metal is greater than the anodization rate of the second metal. Here, the fact that the anodic oxidation rate is fast means that the anodic oxide film formed when the same voltage is applied is thick.

【0021】このようにすれば、第1の金属上に第1の
金属と同じ形状の第2の金属を積層した金属積層体を陽
極酸化することによって、第1の金属からなる第1のゲ
ート電極と、この第1のゲート電極の両側の第1の金属
の陽極酸化膜と、第2の金属からなる第2のゲート電極
と、第2のゲート電極の上面および両側の第2の金属の
陽極酸化膜とが形成され、第2のゲート電極は第1のゲ
ート電極よりも幅が広くて第1のゲート電極の両側に突
出し、その突出した部分は第1の金属の陽極酸化膜上に
位置するが、第1の金属の両側の陽極酸化膜の端部の方
が、第2のゲート電極の両側の第2の金属の陽極酸化膜
の端部よりもそれぞれ外側となる。
In this way, the first gate made of the first metal is formed by anodizing the metal laminate in which the second metal having the same shape as the first metal is laminated on the first metal. An electrode, an anodized film of a first metal on both sides of the first gate electrode, a second gate electrode made of a second metal, and a second metal on the upper surface and both sides of the second gate electrode. An anodized film is formed, the second gate electrode is wider than the first gate electrode and protrudes on both sides of the first gate electrode, and the protruding parts are formed on the anodized film of the first metal. Although located, the end portions of the anodic oxide film on both sides of the first metal are outside the end portions of the anodic oxide film of the second metal on both sides of the second gate electrode.

【0022】従って、その後、これら第1のゲート電極
と、第1のゲート電極の両側の第1の金属の陽極酸化膜
と、第2のゲート電極と、第2のゲート電極の上面およ
び両側の第2の金属の陽極酸化膜とをマスクにして、イ
オン打ち込みやイオンドーピングにより不純物を半導体
薄膜に導入して不純物領域を形成すると、第1の金属の
陽極酸化膜の外側の半導体薄膜には高濃度ドレイン領域
用不純物領域が形成され、第2の金属の陽極酸化膜の外
側とこの高濃度ドレイン領域との間の半導体薄膜には低
濃度ドレイン領域用不純物領域が形成され、第1のゲー
ト電極からこの低濃度ドレイン領域用不純物領域の近傍
まで第2のゲート電極が突出して第1の金属の陽極酸化
膜上に形成される。そして、その後、熱処理等により不
純物を活性化すると、高濃度ドレイン領域用不純物領域
が高濃度ドレイン領域となり、低濃度ドレイン領域用不
純物領域が低濃度ドレイン領域となる。
Therefore, thereafter, the first gate electrode, the first metal anodic oxide film on both sides of the first gate electrode, the second gate electrode, and the upper surface and both sides of the second gate electrode are formed. When impurities are introduced into the semiconductor thin film by ion implantation or ion doping using the second metal anodic oxide film as a mask to form an impurity region, the semiconductor thin film outside the first metal anodic oxide film is highly doped. An impurity region for the concentration drain region is formed, and an impurity region for the low concentration drain region is formed in the semiconductor thin film between the outside of the anodic oxide film of the second metal and the high concentration drain region, and the first gate electrode To the vicinity of the impurity region for the low-concentration drain region, the second gate electrode is formed so as to project on the anodic oxide film of the first metal. Then, when the impurities are activated by heat treatment or the like thereafter, the impurity region for the high concentration drain region becomes the high concentration drain region and the impurity region for the low concentration drain region becomes the low concentration drain region.

【0023】このように高濃度ドレイン領域が第1の金
属の陽極酸化膜の外側に形成されるから、第1のゲート
電極との間でオフセットゲート構造となり、ゲート電圧
gsをオフ側にしたときのオフリーク電流を抑制でき、
また、ソース・ドレイン間耐圧も高くなり、その結果、
チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗を小さくでき
て、オン電流を上げることができる。
Since the high-concentration drain region is thus formed outside the anodic oxide film of the first metal, an offset gate structure is formed between the high-concentration drain region and the first gate electrode, and the gate voltage V gs is turned off. Can suppress off-leakage current at
In addition, the breakdown voltage between the source and drain also increases, and as a result,
The channel can be miniaturized, ON resistance can be reduced, and ON current can be increased.

【0024】また、第2の金属の陽極酸化膜の外側とこ
の高濃度ドレイン領域との間の半導体薄膜には低濃度ド
レイン領域が形成されるから、オン電流の減少を抑制で
きる。
Further, since the low-concentration drain region is formed in the semiconductor thin film between the outside of the anodic oxide film of the second metal and the high-concentration drain region, it is possible to suppress the decrease of the on-current.

【0025】また、第1のゲート電極から低濃度ドレイ
ン領域の近傍まで第2のゲート電極が突出して第1の金
属の陽極酸化膜上に形成されているから、オン時には、
この第2のゲート電極のドレイン領域側に突出した部分
によって、第2のゲート電極のドレイン領域側に突出し
た部分の下の半導体薄膜に弱い電界がかかり、その結
果、第2のゲート電極のドレイン領域側に突出した部分
の下の半導体薄膜の表面には反転層が生じる。従って、
オン時には、第1のゲート電極とドレイン領域との間の
抵抗を小さくできて、オフセットゲート構造を採ったこ
とによって生じるオン電流の減少を抑制することができ
る。一方、オフ時においては、第2のゲート電極のドレ
イン領域側に突出した部分の下に存在する第1の金属の
陽極酸化膜とゲート絶縁膜の為にドレイン端での電界強
度が弱まり、オフ電流は低下する。
Further, since the second gate electrode projects from the first gate electrode to the vicinity of the low concentration drain region and is formed on the anodic oxide film of the first metal, at the time of ON,
A weak electric field is applied to the semiconductor thin film below the portion of the second gate electrode protruding toward the drain region side, and as a result, the drain of the second gate electrode is drained. An inversion layer is formed on the surface of the semiconductor thin film below the portion protruding toward the region side. Therefore,
At the time of turning on, the resistance between the first gate electrode and the drain region can be reduced, and a decrease in on-current caused by adopting the offset gate structure can be suppressed. On the other hand, at the time of off, the electric field strength at the drain end is weakened due to the anodic oxide film of the first metal and the gate insulating film existing under the portion of the second gate electrode protruding toward the drain region, The current drops.

【0026】このように、第1のゲート電極を第1の金
属から構成し、第2のゲート電極を第2の金属から構成
し、この第1の金属を陽極酸化可能な金属とし、第2の
金属を陽極酸化可能な金属とし、そして、第1の金属の
陽極酸化速度を第2の金属の陽極酸化速度よりも大きく
することにより、上述のように優れた特性を持つ薄膜半
導体装置を、1回の陽極酸化と1回のイオン打ち込みや
イオンドーピングによる半導体薄膜への不純物導入によ
り形成できる。また、第1のゲート電極と高濃度ドレイ
ン領域との間のオフセット量、低濃度ドレイン領域の
幅、第2のゲート電極のドレイン領域側への突出量等
は、陽極酸化条件により制御されるので、精度よく制御
可能である。
As described above, the first gate electrode is made of the first metal, the second gate electrode is made of the second metal, and the first metal is used as the anodizable metal. The metal of No. 1 as an anodizable metal, and by making the anodization rate of the first metal higher than the anodization rate of the second metal, a thin film semiconductor device having excellent characteristics as described above can be obtained. It can be formed by one-time anodic oxidation and one-time ion implantation or impurity introduction into the semiconductor thin film by ion doping. Further, the offset amount between the first gate electrode and the high-concentration drain region, the width of the low-concentration drain region, the protrusion amount of the second gate electrode toward the drain region side, etc. are controlled by the anodizing conditions. , Can be controlled with high precision.

【0027】なお、陽極酸化前に形成する第1の金属上
に第1の金属と同じ形状の第2の金属を積層した金属積
層体は、第1の金属からなる膜と第2の金属からなる膜
とをまず連続して形成し、その後、単一のレジストを使
用して第1の金属からなる膜と第2の金属からなる膜と
を連続してエッチング除去することにより容易に形成で
きる。
A metal laminate in which a second metal having the same shape as the first metal is laminated on the first metal formed before anodization is formed from a film made of the first metal and a second metal. Can be easily formed by continuously forming a film made of the first metal and then continuously etching away the film made of the first metal and the film made of the second metal using a single resist. .

【0028】また、このように、第1のゲート電極と、
この第1のゲート電極の両側の第1の金属の陽極酸化膜
と、第1のゲート電極上の第2のゲート電極と、第2の
ゲート電極の上面および両側の第2の金属の陽極酸化膜
とが形成され、第2のゲート電極は第1のゲート電極よ
りも幅が広くて第1のゲート電極の両側に突出し、その
突出した部分は第1の金属の陽極酸化膜上に位置する
が、第1の金属の両側の陽極酸化膜の端部の方が、第2
のゲート電極の両側の第2の金属の陽極酸化膜の端部よ
りもそれぞれ外側となっており、階段状となるので、こ
れらの上に形成するデータ線等の断線が生じにくくな
る。
Further, in this way, the first gate electrode,
Anodic oxide film of the first metal on both sides of the first gate electrode, a second gate electrode on the first gate electrode, and anodization of a second metal on the upper surface and both sides of the second gate electrode. A film is formed, the second gate electrode is wider than the first gate electrode and protrudes on both sides of the first gate electrode, and the protruding portions are located on the anodic oxide film of the first metal. However, the edges of the anodic oxide film on both sides of the first metal are
Since they are outside the end portions of the second metal anodic oxide film on both sides of the gate electrode and have a step shape, disconnection of data lines and the like formed on them is less likely to occur.

【0029】さらに、好ましくは、この第1の金属をタ
ンタルとし、第2の金属をアルミニウムとする。
Further, preferably, the first metal is tantalum and the second metal is aluminum.

【0030】このようにすれば、タンタルとアルミニウ
ムの格子定数や結晶構造が互いに異なっているので、こ
れら2つの金属を上下に積層したゲート電極はイオン注
入時のマスク性に優れるようになる。その結果、ゲート
電極全体の膜厚を薄くできて、その上に形成するデータ
線等の断線が生じにくくなる。
By doing so, since the lattice constants and crystal structures of tantalum and aluminum are different from each other, the gate electrode in which these two metals are stacked one above the other has excellent maskability during ion implantation. As a result, the film thickness of the entire gate electrode can be reduced, and disconnection of data lines and the like formed on the gate electrode is less likely to occur.

【0031】また、タンタルのエッチング特性とアルミ
ニウムのエッチング特性とが異なるから、エッチング特
性の異なる2種の金属の2層構造となるゲート電極は、
製造時に断線しづらくなる。
Further, since the etching characteristic of tantalum and the etching characteristic of aluminum are different, the gate electrode having a two-layer structure of two kinds of metals having different etching characteristics is
Difficult to break during manufacturing.

【0032】さらに、タンタルの上に電気抵抗の低いア
ルミニウムを使用しているから、ゲート電極(ゲート
線)全体の抵抗が低くなる。
Furthermore, since aluminum having a low electric resistance is used on tantalum, the resistance of the entire gate electrode (gate line) is lowered.

【0033】また、アルミニウムを陽極酸化するとその
表面が酸化アルミニウムによって覆われることになる。
このように、酸化アルミニウムによってアルミニウムの
表面が覆われていると、その後イオン注入する際にもイ
オン注入のマスクとしてアルミニウムを使用できるよう
になる。C−MOS構造をイオン注入装置を使用して製
造する場合には、一方の導電型の不純物を打ち込む際に
は、他方の導電型の不純物が打ち込まれる領域をマスク
しておく必要がある。イオン注入の場合には、通常この
ようなマスクとしてレジストが用いられる。しかしなが
ら、質量分離を用いないイオンドーピングでは大量のイ
オンを打ち込むことになるからドーピング時に温度が高
くなり、レジストをイオンドーピングのマスクとして使
用するのは困難である。又、質量分離を用いるイオン注
入法でも基板温度を200℃程度から400℃程度に高
く保った状態でイオン注入を行うと、注入後のイオンの
活性化が350℃程度以下の低温で行う事が可能にな
る。この場合もレジストをマスクとする事は出来ない。
この様な場合にレジストに代えて使用するに適して居る
物はアルミニウムである。アルミニウムならばドーピン
グ時に達する300℃程度の温度にも十分耐え、かつ、
ドーピング時の電荷をいち速く接地に逃がし得るからで
有る。所がゲートにアルミニウムを使用し、イオンドー
ピングのマスクとしてアルミニウムを使用すると、イオ
ンドーピングのマスクのパターニング時にゲート電極の
アルミニウムもエッチングされてしまうから、ゲートに
アルミニウムを使用した場合には、イオンドーピングの
マスクとしてアルミニウムを使用することは困難であっ
た。しかしながら、このように、酸化アルミニウムによ
ってゲート電極のアルミニウムの表面を覆っていると、
その後イオンドーピングのマスクをパターニングする際
にも、酸化アルミニウムの下のアルミニウムはエッチン
グされないから、アルミニウムをイオンドーピングのマ
スクとして使用できるようになる。
When aluminum is anodized, its surface is covered with aluminum oxide.
As described above, when the surface of aluminum is covered with aluminum oxide, aluminum can be used as a mask for ion implantation during subsequent ion implantation. When manufacturing a C-MOS structure using an ion implantation apparatus, when implanting impurities of one conductivity type, it is necessary to mask a region into which impurities of the other conductivity type are implanted. In the case of ion implantation, a resist is usually used as such a mask. However, in ion doping without mass separation, since a large amount of ions are implanted, the temperature becomes high during doping, and it is difficult to use a resist as a mask for ion doping. Even in the ion implantation method using mass separation, when the ion implantation is performed while the substrate temperature is kept high from about 200 ° C to about 400 ° C, the activation of the ions after implantation may be performed at a low temperature of about 350 ° C or less. It will be possible. Also in this case, the resist cannot be used as a mask.
A suitable material to be used in place of the resist in such a case is aluminum. Aluminum can withstand temperatures up to 300 ° C, which is reached during doping, and
This is because the charge at the time of doping can be quickly released to the ground. However, if aluminum is used for the gate and aluminum is used as the mask for ion doping, the aluminum of the gate electrode is also etched when the mask for ion doping is patterned. It has been difficult to use aluminum as a mask. However, when the aluminum surface of the gate electrode is covered with aluminum oxide in this way,
When the ion doping mask is subsequently patterned, the aluminum under the aluminum oxide is not etched, so that the aluminum can be used as the ion doping mask.

【0034】また、酸化アルミニウムによってゲート電
極のアルミニウムの表面が覆われていると、その上に形
成されるデータ線等にもアルミニウムが使用できるよう
になり、ゲート線およびデータ線の両方の配線抵抗が小
さくなるから、素子全体の配線抵抗を小さくすることが
できる。
When the aluminum surface of the gate electrode is covered with aluminum oxide, aluminum can be used for the data lines and the like formed on the gate electrode, and the wiring resistance of both the gate line and the data line is increased. Is smaller, the wiring resistance of the entire device can be reduced.

【0035】さらに、酸化アルミニウムによってアルミ
ニウムの表面が覆われていると、その後の加熱工程を経
てもアルミニウムのヒロックが生じにくくなる。
Further, when the surface of aluminum is covered with aluminum oxide, hillocks of aluminum are less likely to occur even after the subsequent heating step.

【0036】また、第1の金属がタンタルであると、ゲ
ート絶縁膜が化学気相成長法で作成された絶縁膜である
場合に特に有効である。すなわち、薄膜半導体を低温プ
ロセスで製造する場合には、ゲート絶縁膜は、好ましく
は、化学気相成長法で作成されるが、このように化学気
相成長法で作成したゲート絶縁膜は熱酸化膜に比べて膜
質が劣り、そのようなゲート絶縁膜上にアルミニウムを
スパッタ等により形成してゲート電極を作成すると、ア
ルミニウムが絶縁膜中に入り、閾値(Vth)等のトラン
ジスタ特性が変動してしまう。それに対して、ゲート電
極の下側の電極にタンタルを使用すると、化学気相成長
法で作成したゲート絶縁膜上にゲート電極を形成しても
閾値(Vth)等のトランジスタ特性がほとんど変動する
ことはなく、優れた特性の薄膜トランジスタが安定して
製造できる。
When the first metal is tantalum, it is particularly effective when the gate insulating film is an insulating film formed by the chemical vapor deposition method. That is, when a thin film semiconductor is manufactured by a low temperature process, the gate insulating film is preferably formed by the chemical vapor deposition method. However, the gate insulating film formed by the chemical vapor deposition method is thermally oxidized. The film quality is inferior to that of the film, and when aluminum is formed on such a gate insulating film by sputtering or the like to form a gate electrode, aluminum enters the insulating film and the transistor characteristics such as the threshold value (Vth) vary. I will end up. On the other hand, when tantalum is used for the lower electrode of the gate electrode, the transistor characteristics such as the threshold value (Vth) almost change even if the gate electrode is formed on the gate insulating film formed by the chemical vapor deposition method. Moreover, a thin film transistor having excellent characteristics can be stably manufactured.

【0037】また、本発明によれば、絶縁基板上に形成
された半導体薄膜と、前記半導体薄膜上に化学気相成長
法で形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に
形成されたタンタルからなる第1のゲート電極と、タン
タルを陽極酸化して前記第1のゲート電極の両側にそれ
ぞれ形成された第1および第2の酸化タンタル膜と、ア
ルミニウムからなる第2のゲート電極であって、前記第
2のゲート電極の幅が前記第1のゲート電極の幅よりも
大きく、前記第2のゲート電極が前記幅の方向において
中央部と前記中央部の両側の第1および第2の側部とを
備え、前記第2のゲート電極の前記中央部が前記第1の
ゲート電極と同じ幅であり、前記中央部が前記第1のゲ
ート電極の直上に前記第1のゲート電極と接して設けら
れ、前記第2のゲート電極の両側の前記第1および第2
の側部が前記第1のゲート電極の前記幅の方向における
第1の端部の位置および第2の端部の位置から第1およ
び第2の所定の距離それぞれ突出して前記第1および第
2の酸化タンタル膜上にそれぞれ設けられた前記第2の
ゲート電極と、アルミニウムが陽極酸化されて、前記第
2のゲート電極の上面および側面に前記第2のゲート電
極を覆って形成された酸化アルミニウム膜と、前記第1
のゲート電極から第3の所定の距離離間して前記半導体
薄膜に設けられたドレイン領域と、前記第1のゲート電
極に対して、前記ドレイン領域と反対側の前記半導体薄
膜に設けられたソース領域と、を備えることを特徴とす
る薄膜半導体装置が提供される。
Further, according to the present invention, a semiconductor thin film formed on an insulating substrate, a gate insulating film formed on the semiconductor thin film by a chemical vapor deposition method, and formed on the gate insulating film. A first gate electrode made of tantalum, first and second tantalum oxide films formed on both sides of the first gate electrode by anodizing tantalum, and a second gate electrode made of aluminum. The width of the second gate electrode is larger than the width of the first gate electrode, and the second gate electrode has a central portion in the width direction and first and second portions on both sides of the central portion. A side portion, the central portion of the second gate electrode has the same width as the first gate electrode, and the central portion is in contact with the first gate electrode directly above the first gate electrode. Is provided in the second Wherein both sides of the gate electrode of the first and second
Side portions of the first and second gate electrodes project from the first end position and the second end position in the width direction of the first gate electrode by first and second predetermined distances, respectively. Of the second gate electrode respectively provided on the tantalum oxide film and aluminum oxide formed by anodizing aluminum to cover the second gate electrode on the upper surface and the side surface of the second gate electrode. The membrane and the first
Drain region provided in the semiconductor thin film at a third predetermined distance from the gate electrode, and a source region provided in the semiconductor thin film opposite to the drain region with respect to the first gate electrode. And a thin film semiconductor device.

【0038】このような構造の薄膜半導体装置は、ドレ
イン領域とソース領域とを作成するためのイオン注入を
1回行えば製造することができる。
The thin film semiconductor device having such a structure can be manufactured by performing ion implantation once for forming the drain region and the source region.

【0039】本発明においては、半導体薄膜上に化学気
相成長法で形成されたゲート絶縁膜とを備え、このゲー
ト絶縁膜上にタンタルからなる第1のゲート電極を形成
している。従って、化学気相成長法で作成したゲート絶
縁膜上にゲート電極を形成しても閾値(Vth)等のトラ
ンジスタ特性がほとんど変動することはなく、優れた特
性の薄膜トランジスタが安定して製造できる。
In the present invention, the semiconductor thin film is provided with a gate insulating film formed by the chemical vapor deposition method, and the first gate electrode made of tantalum is formed on the gate insulating film. Therefore, even if the gate electrode is formed on the gate insulating film formed by the chemical vapor deposition method, the transistor characteristics such as the threshold value (Vth) hardly change, and a thin film transistor having excellent characteristics can be stably manufactured.

【0040】また、このタンタルのゲート電極上にアル
ミニウムからなる第2のゲート電極を備えている。従っ
て、タンタルとアルミニウムとの間の格子定数や結晶構
造の違いにより、これら2つの金属を上下に積層したゲ
ート電極はイオン注入のマスク性に優れ、その結果、ゲ
ート電極全体の膜厚を薄くできて、その上に形成するデ
ータ線等の断線が生じにくくなる。また、タンタルのエ
ッチング特性とアルミニウムのエッチング特性とが異な
るから、エッチング特性の異なる2種の金属の2層構造
となるゲート電極は、製造時に断線しづらくなる。さら
に、タンタルの上に電気抵抗の低いアルミニウムを使用
しているから、ゲート電極(ゲート線)全体の抵抗が低
くなる。
A second gate electrode made of aluminum is provided on the tantalum gate electrode. Therefore, due to the difference in the lattice constant and the crystal structure between tantalum and aluminum, the gate electrode in which these two metals are stacked on each other has an excellent masking property for ion implantation, and as a result, the thickness of the entire gate electrode can be reduced. As a result, disconnection of the data line and the like formed on it is less likely to occur. Further, since the etching characteristics of tantalum and aluminum are different, it is difficult for the gate electrode having a two-layer structure of two kinds of metals having different etching characteristics to be broken during manufacture. Further, since aluminum having a low electric resistance is used on the tantalum, the resistance of the entire gate electrode (gate line) becomes low.

【0041】また、アルミニウムが陽極酸化されて、こ
の第2のゲート電極の上面および側面に第2のゲート電
極を覆って形成された酸化アルミニウム膜を備えている
から、基板温度が高くなるイオン注入する際にもイオン
注入のマスクとしてアルミニウムを使用できるようにな
る。また、酸化アルミニウムによってゲート電極のアル
ミニウムの表面が覆われていると、その上に形成される
データ線等にもアルミニウムが使用できるようになり、
素子全体の配線抵抗を小さくすることができる。さら
に、酸化アルミニウムによってアルミニウムの表面が覆
われていると、その後の加熱工程を経てもアルミニウム
のヒロックが生じにくくなる。
Further, since aluminum is anodized and the aluminum oxide film formed on the upper surface and the side surface of the second gate electrode so as to cover the second gate electrode is provided, the ion implantation for raising the substrate temperature is performed. In doing so, aluminum can be used as a mask for ion implantation. Further, when the surface of the aluminum of the gate electrode is covered with aluminum oxide, aluminum can be used also for the data lines and the like formed thereon,
The wiring resistance of the entire element can be reduced. Furthermore, when the surface of aluminum is covered with aluminum oxide, hillocks of aluminum are less likely to occur even after the subsequent heating step.

【0042】また、第1のゲート電極から第3の所定の
距離離間して半導体薄膜に設けられたドレイン領域を備
えているから、オフセットゲート構造となり、ゲート電
圧Vgsをオフ側にしたときにオフリーク電流を著しく抑
制でき、また、ソース・ドレイン間耐圧も高くなり、そ
の結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗を小
さくできて、オン電流を上げることができる。
Further, since the drain region provided in the semiconductor thin film is provided at a third predetermined distance from the first gate electrode, an offset gate structure is formed and when the gate voltage V gs is turned off. The off-leakage current can be remarkably suppressed, and the breakdown voltage between the source and the drain can be increased. As a result, the channel can be miniaturized, the on-resistance can be reduced, and the on-current can be increased.

【0043】さらに、第1のゲート電極上に形成された
第2のゲート電極の第1の側部が第1のゲート電極から
ドレイン領域側に第1の所定の距離突出して第1の酸化
タンタル膜上に設けられているから、オン時には、この
突出した第2のゲート電極の第1の側部によって、第2
のゲート電極の第1の側部の下の半導体薄膜に弱い電界
がかかり、その結果、この半導体薄膜の表面には反転層
(チャンネル)ができる。従って、オン時には、第1の
ゲート電極とドレイン領域との間の抵抗を小さくでき
て、オフセットゲート構造を採ったことによって生じる
オン電流の減少を抑制することができる。一方、オフ時
においては、ドレイン端の電界が弱くなるのでオフ電流
を低くして居る。
Further, the first side portion of the second gate electrode formed on the first gate electrode protrudes from the first gate electrode toward the drain region for the first predetermined distance, and the first tantalum oxide is formed. Since it is provided on the film, when it is turned on, the second side of the protruding second gate electrode is
A weak electric field is applied to the semiconductor thin film under the first side of the gate electrode of the, so that an inversion layer (channel) is formed on the surface of this semiconductor thin film. Therefore, at the time of ON, the resistance between the first gate electrode and the drain region can be reduced, and the decrease of ON current caused by adopting the offset gate structure can be suppressed. On the other hand, when the transistor is off, the electric field at the drain end becomes weak, so the off current is kept low.

【0044】この薄膜半導体装置においても、第1のゲ
ート電極とドレイン領域との間の半導体薄膜に、ドレイ
ン領域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域をさら
に備え、この低濃度ドレイン領域を第1のゲート電極か
ら第4の所定の距離離間して設けると共にドレイン領域
と電気的に接続して設けることもできる。このような低
濃度ドレイン領域を設けると、ドレイン領域を第1のゲ
ート電極からさらに離間させて形成しても、第1のゲー
ト電極とドレイン領域との間の抵抗をこの低濃度ドレイ
ン領域により小さくできる。従って、オン電流の減少を
さらに抑制しつつ、ゲート電圧Vgsをオフ側にしたとき
のオフリーク電流を充分に抑制できる。また、このよう
な低濃度ドレイン領域を設けると、ソース・ドレイン間
耐圧を高くすることができ、その結果、チャネルの微細
化が可能となり、オン抵抗をさらに小さくできて、オン
電流をさらに上げることができる。
Also in this thin-film semiconductor device, the semiconductor thin film between the first gate electrode and the drain region is further provided with a low-concentration drain region having a lower impurity concentration than that of the drain region. The gate electrode may be provided so as to be separated from the gate electrode by a fourth predetermined distance and be electrically connected to the drain region. When such a low-concentration drain region is provided, the resistance between the first gate electrode and the drain region is reduced by the low-concentration drain region even if the drain region is formed further apart from the first gate electrode. it can. Therefore, the off-leakage current when the gate voltage V gs is set to the off side can be sufficiently suppressed while further suppressing the decrease of the on-current. Further, by providing such a low-concentration drain region, the breakdown voltage between the source and drain can be increased, and as a result, the channel can be miniaturized, the on-resistance can be further reduced, and the on-current can be further increased. You can

【0045】また、本発明によれば、絶縁基板上に形成
された半導体薄膜と、前記半導体薄膜上に化学気相成長
法で形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に
形成されたタンタルからなる第1のゲート電極と、タン
タルを陽極酸化して前記第1のゲート電極の両側にそれ
ぞれ形成された第1および第2の酸化タンタル膜と、ア
ルミニウムからなる第2のゲート電極であって、前記第
2のゲート電極の幅が前記第1のゲート電極の幅よりも
大きく、前記第2のゲート電極が前記幅の方向において
中央部と前記中央部の両側の第1および第2の側部とを
備え、前記第2のゲート電極の前記中央部が前記第1の
ゲート電極と同じ幅であり、前記中央部が前記第1のゲ
ート電極の直上に前記第1のゲート電極と接して設けら
れ、前記第2のゲート電極の両側の前記第1および第2
の側部が前記第1のゲート電極の前記幅の方向における
第1の端部の位置および第2の端部の位置から第1およ
び第2の所定の距離それぞれ突出して前記第1および第
2の酸化タンタル膜上にそれぞれ設けられた前記第2の
ゲート電極と、アルミニウムが陽極酸化されて、前記第
2のゲート電極の上面および側面に前記第2のゲート電
極を覆って形成された酸化アルミニウム膜と、前記第1
のゲート電極から第3の所定の距離離間して前記半導体
薄膜に設けられた高濃度ドレイン領域と、前記第1のゲ
ート電極と前記高濃度ドレイン領域との間の前記半導体
薄膜に形成され、前記高濃度ドレイン領域よりも低不純
物濃度の低濃度ドレイン領域であって、前記第1のゲー
ト電極から第4の所定の距離離間して設けられると共に
前記高濃度ドレイン領域と接して形成された前記低濃度
ドレイン領域と、前記第1のゲート電極に対して前記高
濃度ドレイン領域と反対側の前記半導体薄膜に、前記第
1のゲート電極から第5の所定の距離離間して設けられ
た高濃度ソース領域と、前記第1のゲート電極と前記高
濃度ソース領域との間の前記半導体薄膜に形成され、前
記高濃度ソース領域よりも低不純物濃度の低濃度ソース
領域であって、前記第1のゲート電極から第6の所定の
距離離間して形成されると共に、前記高濃度ソース領域
と接して形成された低濃度ソース領域と、を備えること
を特徴とする薄膜半導体装置が提供される。
According to the present invention, a semiconductor thin film formed on an insulating substrate, a gate insulating film formed on the semiconductor thin film by a chemical vapor deposition method, and a gate insulating film formed on the gate insulating film. A first gate electrode made of tantalum, first and second tantalum oxide films formed on both sides of the first gate electrode by anodizing tantalum, and a second gate electrode made of aluminum. The width of the second gate electrode is larger than the width of the first gate electrode, and the second gate electrode has a central portion in the width direction and first and second portions on both sides of the central portion. A side portion, the central portion of the second gate electrode has the same width as the first gate electrode, and the central portion is in contact with the first gate electrode directly above the first gate electrode. Is provided in the second Wherein both sides of the gate electrode of the first and second
Side portions of the first and second gate electrodes project from the first end position and the second end position in the width direction of the first gate electrode by first and second predetermined distances, respectively. Of the second gate electrode respectively provided on the tantalum oxide film and aluminum oxide formed by anodizing aluminum to cover the second gate electrode on the upper surface and the side surface of the second gate electrode. The membrane and the first
Is formed in the semiconductor thin film between the first gate electrode and the high-concentration drain region, and the high-concentration drain region provided in the semiconductor thin film at a third predetermined distance from the gate electrode. A low-concentration drain region having a lower impurity concentration than the high-concentration drain region, the low-concentration drain region being provided at a fourth predetermined distance from the first gate electrode and being in contact with the high-concentration drain region. A high-concentration source provided in the high-concentration drain region and the semiconductor thin film on the side opposite to the high-concentration drain region with respect to the first gate electrode, at a fifth predetermined distance from the first gate electrode. A low-concentration source region formed in the semiconductor thin film between the region and the first gate electrode and the high-concentration source region and having a lower impurity concentration than the high-concentration source region, A thin film semiconductor device is provided, which is formed with a sixth predetermined distance from a first gate electrode, and includes a low concentration source region formed in contact with the high concentration source region. It

【0046】この構造の薄膜半導体装置においても、半
導体薄膜上に化学気相成長法で形成されたゲート絶縁膜
とを備え、このゲート絶縁膜上にタンタルからなる第1
のゲート電極を形成している。従って、化学気相成長法
で作成したゲート絶縁膜上にゲート電極を形成しても閾
値(Vth)等のトランジスタ特性がほとんど変動するこ
とはなく、優れた特性の薄膜トランジスタが安定して製
造できる。
The thin film semiconductor device having this structure also includes a gate insulating film formed on the semiconductor thin film by the chemical vapor deposition method, and the first insulating film made of tantalum is formed on the gate insulating film.
Forming the gate electrode. Therefore, even if the gate electrode is formed on the gate insulating film formed by the chemical vapor deposition method, the transistor characteristics such as the threshold value (Vth) hardly change, and a thin film transistor having excellent characteristics can be stably manufactured.

【0047】また、このタンタルのゲート電極上にアル
ミニウムからなる第2のゲート電極を備えている。従っ
て、タンタルとアルミニウムとの間の格子定数や結晶構
造の違いにより、これら2つの金属を上下に積層したゲ
ート電極はイオン注入のマスク性に優れ、その結果、ゲ
ート電極全体の膜厚を薄くできて、その上に形成するデ
ータ線等の断線が生じにくくなる。また、タンタルのエ
ッチング特性とアルミニウムのエッチング特性とが異な
るから、エッチング特性の異なる2種の金属の2層構造
となるゲート電極は、製造時に断線しづらくなる。さら
に、タンタルの上に電気抵抗の低いアルミニウムを使用
しているから、ゲート電極(ゲート線)全体の抵抗が低
くなる。
A second gate electrode made of aluminum is provided on the tantalum gate electrode. Therefore, due to the difference in the lattice constant and the crystal structure between tantalum and aluminum, the gate electrode in which these two metals are stacked on each other has an excellent masking property for ion implantation, and as a result, the thickness of the entire gate electrode can be reduced. As a result, disconnection of the data line and the like formed on it is less likely to occur. Further, since the etching characteristics of tantalum and aluminum are different, it is difficult for the gate electrode having a two-layer structure of two kinds of metals having different etching characteristics to be broken during manufacture. Further, since aluminum having a low electric resistance is used on the tantalum, the resistance of the entire gate electrode (gate line) becomes low.

【0048】また、アルミニウムが陽極酸化されて、こ
の第2のゲート電極の上面および側面に第2のゲート電
極を覆って形成された酸化アルミニウム膜を備えている
から、高温でのイオン注入する際にもイオン注入のマス
クとしてアルミニウムを使用できるようになる。また、
酸化アルミニウムによってゲート電極のアルミニウムの
表面が覆われていると、その上に形成されるデータ線等
にもアルミニウムが使用できるようになり、素子全体の
配線抵抗を小さくすることができる。さらに、酸化アル
ミニウムによってアルミニウムの表面が覆われている
と、その後の加熱工程を経てもアルミニウムのヒロック
が生じにくくなる。
Further, since aluminum is anodized and an aluminum oxide film is formed on the upper surface and the side surface of the second gate electrode so as to cover the second gate electrode, when performing ion implantation at high temperature. It will also be possible to use aluminum as a mask for ion implantation. Also,
When the aluminum surface of the gate electrode is covered with aluminum oxide, aluminum can be used also for the data lines and the like formed thereon, and the wiring resistance of the entire element can be reduced. Furthermore, when the surface of aluminum is covered with aluminum oxide, hillocks of aluminum are less likely to occur even after the subsequent heating step.

【0049】また、第1のゲート電極から第3の所定の
距離離間して半導体薄膜に設けられた高濃度ドレイン領
域を備えているから、オフセットゲート構造となり、ゲ
ート電圧Vgsをオフ側にしたときにオフリーク電流を抑
制でき、また、ソース・ドレイン間耐圧も高くなり、そ
の結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗を小
さくできて、オン電流を上げることができる。
Further, since the high-concentration drain region provided in the semiconductor thin film is provided at a third predetermined distance from the first gate electrode, an offset gate structure is formed, and the gate voltage V gs is turned off. Off-leakage current can be suppressed at the same time, and the source-drain breakdown voltage is also increased. As a result, the channel can be miniaturized, the on-resistance can be reduced, and the on-current can be increased.

【0050】さらに、第1のゲート電極上に形成された
第2のゲート電極の第1の側部が第1のゲート電極から
高濃度ドレイン領域側に第1の所定の距離突出して第1
の酸化タンタル膜上に設けられているから、オン時に
は、この突出した第2のゲート電極の第1の側部によっ
て、第2のゲート電極の第1の側部の下の半導体薄膜に
弱い電界がかかり、その結果、この半導体薄膜の表面に
は反転層(チャンネル)ができる。従って、オン時に
は、第1のゲート電極と高濃度ドレイン領域との間の抵
抗を小さくできて、オフセットゲート構造を採ったこと
によって生じるオン電流の減少を抑制することができ
る。一方、オフ時においては、ドレイン端の電界強度を
弱め、オフ電流を低くする。
Further, the first side portion of the second gate electrode formed on the first gate electrode protrudes from the first gate electrode toward the high-concentration drain region for the first predetermined distance to form the first side portion.
Since it is provided on the tantalum oxide film, the weak electric field is applied to the semiconductor thin film below the first side portion of the second gate electrode by the protruding first side portion of the second gate electrode when turned on. As a result, an inversion layer (channel) is formed on the surface of this semiconductor thin film. Therefore, at the time of turning on, the resistance between the first gate electrode and the high-concentration drain region can be reduced, and a decrease in on-current caused by adopting the offset gate structure can be suppressed. On the other hand, at the time of off, the electric field strength at the drain end is weakened to reduce the off current.

【0051】この薄膜半導体装置においては、さらに、
第1のゲート電極と高濃度ドレイン領域との間の半導体
薄膜に、高濃度ドレイン領域よりも低不純物濃度の低濃
度ドレイン領域をさらに備え、この低濃度ドレイン領域
を第1のゲート電極から第4の所定の距離離間して設け
ると共に高濃度ドレイン領域と接して設けているから、
高濃度ドレイン領域を第1のゲート電極から離間させて
形成しても、第1のゲート電極と高濃度ドレイン領域と
の間の抵抗をこの低濃度ドレイン領域により小さくでき
る。従って、オン電流の減少を抑制しつつ、ゲート電圧
gsをオフ側にしたときのオフリーク電流を充分に抑制
できる。また、このような低濃度ドレイン領域を設ける
と、ソース・ドレイン間耐圧を高くすることができ、そ
の結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗をさ
らに小さくできて、オン電流をさらに上げることができ
る。
In this thin film semiconductor device,
The semiconductor thin film between the first gate electrode and the high-concentration drain region is further provided with a low-concentration drain region having an impurity concentration lower than that of the high-concentration drain region, and the low-concentration drain regions are formed from the first gate electrode to the fourth gate electrode. Since it is provided so as to be separated by a predetermined distance and is provided in contact with the high-concentration drain region,
Even if the high-concentration drain region is formed apart from the first gate electrode, the resistance between the first gate electrode and the high-concentration drain region can be reduced by the low-concentration drain region. Therefore, it is possible to sufficiently suppress the off leak current when the gate voltage V gs is set to the off side while suppressing the decrease of the on current. Further, by providing such a low-concentration drain region, the breakdown voltage between the source and drain can be increased, and as a result, the channel can be miniaturized, the on-resistance can be further reduced, and the on-current can be further increased. You can

【0052】好ましくは、この高濃度ドレイン領域がゲ
ート絶縁膜の下の半導体薄膜に形成され、低濃度ドレイ
ン領域が第1の酸化タンタル膜およびゲート絶縁膜の下
の半導体薄膜に形成され、半導体薄膜が多結晶シリコン
薄膜であり、ゲート絶縁膜が化学気相成長法により形成
された酸化ケイ素膜であり、酸化ケイ素膜の膜厚をtox
(Å)とし、第1の酸化タンタル膜の膜厚をt
Taox(Å)とした場合に、 (a・tox 2 +b・tox)×1.28<tTaox 、 tTaox<(a・tox 2 +b・tox)×3.09 (ここで、a=−8.8889×10-5(Å-1) 、 b
=0.44である。)の関係を満たしている。
Preferably, the high-concentration drain region is formed in the semiconductor thin film under the gate insulating film, and the low-concentration drain region is formed in the semiconductor thin film under the first tantalum oxide film and the gate insulating film. Is a polycrystalline silicon thin film, the gate insulating film is a silicon oxide film formed by chemical vapor deposition, and the thickness of the silicon oxide film is t ox.
(Å) and the thickness of the first tantalum oxide film is t
When Taox (Å) is set, (a · t ox 2 + b · t ox ) × 1.28 <t Taox , t Taox <(a · t ox 2 + b · t ox ) × 3.09 (where, a = −8.88889 × 10 −5−1 ), b
= 0.44. ) Relationship is met.

【0053】酸化ケイ素膜からなるゲート絶縁膜の膜厚
と、第1の酸化タンタル膜の膜厚とが上記関係を満たし
ていると、これらの膜を通してイオン注入法により高濃
度ドレイン領域及び低濃度ドレイン領域を形成した場合
に、実用上優れた構造の薄膜半導体装置が製造される。
Taoxが(a・tox 2 +b・tox)×1.28よりも小
さいと、低濃度ドレイン領域の不純物濃度が高くなりす
ぎて、ゲート電圧Vgsをオフ側にしたときのオフリーク
電流が流れてしまう。また、tTaoxが(a・tox 2 +b
・tox)×3.09よりも大きいと、低濃度ドレイン領
域の不純物濃度が低くなりすぎて、オン電流が小さくな
りすぎてしまう。
When the film thickness of the gate insulating film made of a silicon oxide film and the film thickness of the first tantalum oxide film satisfy the above relationship, a high concentration drain region and a low concentration drain region are formed by ion implantation through these films. When the drain region is formed, a thin film semiconductor device having a practically excellent structure is manufactured.
If t Taox is smaller than (a · t ox 2 + b · t ox ) × 1.28, the impurity concentration of the low-concentration drain region becomes too high, and the off-leak current when the gate voltage V gs is set to the off side is reduced. It will flow. In addition, t Taox is (a · t ox 2 + b
If it is larger than tox ) × 3.09, the impurity concentration of the low concentration drain region becomes too low and the on-current becomes too low.

【0054】また、本発明によれば、絶縁基板上に形成
された半導体薄膜と、前記半導体薄膜上に化学気相成長
法で形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に
形成されたタンタルからなる第1のゲート電極と、前記
第1のゲート電極上に形成されたアルミニウムからなる
第2のゲート電極と、前記第1のゲート電極の両側の前
記半導体薄膜に形成されたドレイン領域およびソース領
域と、を備えることを特徴とする薄膜半導体装置が提供
される。
Further, according to the present invention, a semiconductor thin film formed on an insulating substrate, a gate insulating film formed on the semiconductor thin film by a chemical vapor deposition method, and formed on the gate insulating film. A first gate electrode made of tantalum, a second gate electrode made of aluminum formed on the first gate electrode, drain regions formed on the semiconductor thin film on both sides of the first gate electrode, and A thin film semiconductor device is provided, which comprises: a source region.

【0055】この構造の薄膜半導体装置においては、半
導体薄膜上に化学気相成長法で形成されたゲート絶縁膜
とを備え、このゲート絶縁膜上にタンタルからなる第1
のゲート電極を形成している。従って、化学気相成長法
で作成したゲート絶縁膜上にゲート電極を形成しても閾
値(Vth)等のトランジスタ特性がほとんど変動するこ
とはなく、優れた特性の薄膜トランジスタが安定して製
造できる。
The thin film semiconductor device having this structure is provided with a gate insulating film formed on the semiconductor thin film by the chemical vapor deposition method, and a first layer made of tantalum is formed on the gate insulating film.
Forming the gate electrode. Therefore, even if the gate electrode is formed on the gate insulating film formed by the chemical vapor deposition method, the transistor characteristics such as the threshold value (Vth) hardly change, and a thin film transistor having excellent characteristics can be stably manufactured.

【0056】また、このタンタルのゲート電極上にアル
ミニウムからなる第2のゲート電極を備えている。従っ
て、タンタルとアルミニウムとの間の格子定数や結晶構
造の違いにより、これら2つの金属を上下に積層したゲ
ート電極はイオン注入のマスク性に優れ、その結果、ゲ
ート電極全体の膜厚を薄くできて、その上に形成するデ
ータ線等の断線が生じにくくなる。また、タンタルのエ
ッチング特性とアルミニウムのエッチング特性とが異な
るから、エッチング特性の異なる2種の金属の2層構造
となるゲート電極は、製造時に断線しづらくなる。さら
に、タンタルの上に電気抵抗の低いアルミニウムを使用
しているから、ゲート電極(ゲート線)全体の抵抗が低
くなる。
A second gate electrode made of aluminum is provided on the tantalum gate electrode. Therefore, due to the difference in the lattice constant and the crystal structure between tantalum and aluminum, the gate electrode in which these two metals are stacked on each other has an excellent masking property for ion implantation, and as a result, the thickness of the entire gate electrode can be reduced. As a result, disconnection of the data line and the like formed on it is less likely to occur. Further, since the etching characteristics of tantalum and aluminum are different, it is difficult for the gate electrode having a two-layer structure of two kinds of metals having different etching characteristics to be broken during manufacture. Further, since aluminum having a low electric resistance is used on the tantalum, the resistance of the entire gate electrode (gate line) becomes low.

【0057】この薄膜半導体装置においては、好ましく
は、タンタルが陽極酸化されて、第1のゲート電極の両
側に形成された酸化タンタル膜と、アルミニウムが陽極
酸化されて、第2のゲート電極の上面および側面に第2
のゲート電極を覆って形成された酸化アルミニウム膜と
をさらに備える。
In this thin film semiconductor device, preferably, tantalum is anodized to form a tantalum oxide film formed on both sides of the first gate electrode, and aluminum is anodized to form an upper surface of the second gate electrode. And the second on the side
And an aluminum oxide film formed so as to cover the gate electrode.

【0058】このように、アルミニウムが陽極酸化され
て、この第2のゲート電極の上面および側面に第2のゲ
ート電極を覆って形成された酸化アルミニウム膜を備え
ているから、高温でのイオン注入する際にもイオン注入
のマスクとしてアルミニウムを使用できるようになる。
また、酸化アルミニウムによってゲート電極のアルミニ
ウムの表面が覆われていると、その上に形成されるデー
タ線等にもアルミニウムが使用できるようになり、素子
全体の配線抵抗を小さくすることができる。さらに、酸
化アルミニウムによってアルミニウムの表面が覆われて
いると、その後の加熱工程を経てもアルミニウムのヒロ
ックが生じにくくなる。
As described above, since the aluminum is anodized and the aluminum oxide film formed to cover the second gate electrode is formed on the upper surface and the side surface of the second gate electrode, ion implantation at high temperature is performed. In doing so, aluminum can be used as a mask for ion implantation.
Further, when the aluminum surface of the gate electrode is covered with aluminum oxide, aluminum can be used also for the data lines and the like formed thereon, and the wiring resistance of the entire element can be reduced. Furthermore, when the surface of aluminum is covered with aluminum oxide, hillocks of aluminum are less likely to occur even after the subsequent heating step.

【0059】また、本発明によれば、絶縁基板上に半導
体薄膜を形成する工程と、前記半導体薄膜上にゲート絶
縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に第1のゲ
ート電極を形成し、前記第1のゲート電極よりも幅が広
く前記幅の方向において中央部と前記中央部の両側の第
1および第2の側部とを備える第2のゲート電極を前記
第1のゲート電極上に形成して、前記第2のゲート電極
の前記中央部であって前記第1のゲート電極と同じ幅で
ある前記中央部を前記第1のゲート電極の直上に設け、
前記第2のゲート電極の前記幅の方向の前記第1の側部
および前記第2の側部を前記第1のゲート電極の前記幅
の方向における第1の端部の位置および第2の端部の位
置から前記幅の方向においてそれぞれ突出させる工程
と、前記第2のゲート電極および前記第1のゲート電極
をマスクとして、前記半導体薄膜にイオン注入法により
不純物を導入して、前記第2のゲート電極の両側の前記
半導体薄膜にソース領域用不純物領域とドレイン領域用
不純物領域とをそれぞれ形成する工程と、を有すること
を特徴とする薄膜半導体装置の製造方法が提供される。
Further, according to the present invention, the step of forming a semiconductor thin film on an insulating substrate, the step of forming a gate insulating film on the semiconductor thin film, and the formation of a first gate electrode on the gate insulating film. The first gate electrode is a second gate electrode that is wider than the first gate electrode and has a central portion and first and second side portions on both sides of the central portion in the width direction. Formed on the first gate electrode, the central portion having the same width as the first gate electrode, which is the central portion of the second gate electrode, is provided immediately above the first gate electrode.
The first side portion and the second side portion of the second gate electrode in the width direction are located at the position of the first end portion and the second end of the first gate electrode in the width direction. A step of projecting from each position in the width direction, and using the second gate electrode and the first gate electrode as a mask, introducing impurities into the semiconductor thin film by an ion implantation method, And a step of forming an impurity region for a source region and an impurity region for a drain region in the semiconductor thin film on both sides of the gate electrode, respectively.

【0060】本製造方法においては、第1のゲート電極
上に第2のゲート電極を形成し、この第2のゲート電極
の第1の側部を第1のゲート電極から突出させ、そし
て、これら第1のゲート電極および第2のゲート電極を
マスクとして、半導体薄膜にイオン注入法により不純物
を導入して、ドレイン領域用不純物領域を形成してい
る。従って、このドレイン領域用不純物領域は、第1の
ゲート電極とは離間して形成されることになる。そし
て、このドレイン領域用不純物領域は、その後、活性化
されてドレイン領域となるから、最終的な薄膜半導体装
置においては、ドレイン領域が第1のゲート電極と離間
したオフセットゲート構造となっている。従って、ゲー
ト電圧Vgsをオフ側にしたときにオフリーク電流を抑制
できる。また、ソース・ドレイン間耐圧も高くなり、そ
の結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗を小
さくできて、オン電流を上げることができる。
In the present manufacturing method, a second gate electrode is formed on the first gate electrode, the first side portion of the second gate electrode is projected from the first gate electrode, and these are formed. Using the first gate electrode and the second gate electrode as a mask, impurities are introduced into the semiconductor thin film by an ion implantation method to form an impurity region for a drain region. Therefore, the impurity region for the drain region is formed apart from the first gate electrode. Then, since the drain region impurity region is activated to become the drain region, the final thin film semiconductor device has an offset gate structure in which the drain region is separated from the first gate electrode. Therefore, the off-leakage current can be suppressed when the gate voltage V gs is turned off. In addition, the breakdown voltage between the source and drain is increased, and as a result, the channel can be miniaturized, the on-resistance can be reduced, and the on-current can be increased.

【0061】また、第1のゲート電極上に第2のゲート
電極を形成し、この第2のゲート電極の第1の側部を第
1のゲート電極から突出させているから、オン時には、
この第2のゲート電極の第1の側部によって、第2のゲ
ート電極の第1の側部の下の半導体薄膜に弱い電界がか
かり、その結果、第2のゲート電極の第1の側部の下の
半導体薄膜の表面には反転層(チャンネル)ができる。
従って、オン時には、第1のゲート電極とドレイン領域
との間の抵抗を小さくできて、オフセットゲート構造を
採ったことによって生じるオン電流の減少を抑制するこ
とができる。一方、オフ時においては、ドレイン端の電
界強度を弱め、オフ電流を小さくする。
Further, since the second gate electrode is formed on the first gate electrode and the first side portion of the second gate electrode is projected from the first gate electrode, at the time of turning on,
The first side of the second gate electrode exerts a weak electric field on the semiconductor thin film below the first side of the second gate electrode, so that the first side of the second gate electrode An inversion layer (channel) is formed on the surface of the underlying semiconductor thin film.
Therefore, at the time of ON, the resistance between the first gate electrode and the drain region can be reduced, and the decrease of ON current caused by adopting the offset gate structure can be suppressed. On the other hand, when it is off, the electric field strength at the drain end is weakened to reduce the off current.

【0062】このように、本製造方法においては、ドレ
イン領域を第1のゲート電極から離間して設けたオフセ
ットゲート構造とすると共に、この第1のゲート電極上
に第2のゲート電極が設けられ、この第2のゲート電極
の第1の側部をドレイン領域側に突出させることによっ
て、ゲート電圧Vgsをオフ側にしたときにオフリーク電
流を抑制できると共に、オフセットゲート構造を採った
ことによって生じるオン電流の減少を抑制することがで
きる構造の薄膜半導体装置を、ドレイン領域とソース領
域とを作成するためのイオン注入を1回行えば製造する
ことができる。
As described above, in the present manufacturing method, the drain region is provided with an offset gate structure spaced apart from the first gate electrode, and the second gate electrode is provided on the first gate electrode. By projecting the first side portion of the second gate electrode toward the drain region side, it is possible to suppress the off-leakage current when the gate voltage V gs is set to the off side, and it is caused by adopting the offset gate structure. A thin film semiconductor device having a structure capable of suppressing a decrease in on-current can be manufactured by performing ion implantation once for forming a drain region and a source region.

【0063】また、本発明によれば、絶縁基板上に半導
体薄膜を形成する工程と、前記半導体薄膜上にゲート絶
縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に第1のゲ
ート電極および前記第1のゲート電極の両側の第1およ
び第2の絶縁膜をそれぞれ形成し、前記第1のゲート電
極よりも幅が広く前記幅の方向において中央部と前記中
央部の両側の第1および第2の側部とを備える第2のゲ
ート電極を前記第1のゲート電極上に形成して、前記第
2のゲート電極の前記中央部であって前記第1のゲート
電極と同じ幅である前記中央部を前記第1のゲート電極
の直上に設け、前記第2のゲート電極の前記幅の方向の
前記第1の側部および前記第2の側部を前記第1のゲー
ト電極の前記幅の方向における第1の端部の位置および
第2の端部の位置から前記幅の方向においてそれぞれ突
出させて前記第1の絶縁膜および前記第2の絶縁膜上に
前記第1の側部の外側の端部が前記第1の絶縁膜の外側
の端部よりも内側となり前記第2の側部の外側の端部が
前記第2の絶縁膜の外側の端部よりも内側となるように
それぞれ設ける工程と、前記第2のゲート電極、前記第
1および第2の絶縁膜ならびに前記第1のゲート電極を
マスクとして前記半導体薄膜にイオン注入法により不純
物を導入して、前記第1の絶縁膜の外側の前記ゲート絶
縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純
物領域を、前記第2のゲート電極の外側の前記第1の絶
縁膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ドレイン領域よ
りも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域用不純物領域
を、前記第2の絶縁膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の
前記半導体薄膜に高濃度ソース領域用不純物領域を、前
記第2のゲート電極の外側の前記第2の絶縁膜の下の前
記半導体薄膜に前記高濃度ソース領域よりも低不純物濃
度の低濃度ソース領域用不純物領域をそれぞれ形成する
工程と、を有することを特徴とする薄膜半導体装置の製
造方法が提供される。
Further, according to the present invention, the step of forming a semiconductor thin film on an insulating substrate, the step of forming a gate insulating film on the semiconductor thin film, the first gate electrode on the gate insulating film and the A first insulating film and a second insulating film on both sides of the first gate electrode are formed, respectively, and have a width wider than that of the first gate electrode, and a central portion in the width direction and first and second insulating layers on both sides of the central portion. A second gate electrode having two sides is formed on the first gate electrode, and the second gate electrode has the same width as the first gate electrode in the central portion of the second gate electrode. A central portion is provided directly above the first gate electrode, and the first side portion and the second side portion in the width direction of the second gate electrode are formed in the width of the first gate electrode. Of the first end and the position of the second end in the direction From the first insulating film and the second insulating film such that the outer end of the first side portion is more protruded than the outer end of the first insulating film on the first insulating film and the second insulating film. Providing each of the second gate electrode, the second gate electrode, and the second and third gate electrodes so that the inner end of the second insulating film is located inside the outer end of the second insulating film; Impurity is introduced into the semiconductor thin film by an ion implantation method using the insulating film and the first gate electrode as a mask, and the high-concentration drain is formed in the semiconductor thin film below the gate insulating film outside the first insulating film. An impurity region for a region, an impurity region for a low-concentration drain region having a lower impurity concentration than the high-concentration drain region in the semiconductor thin film below the first insulating film outside the second gate electrode, The outside of the insulating film of No. 2 A high-concentration source region impurity region in the semiconductor thin film below the insulating film, and a lower impurity concentration in the semiconductor thin film below the second insulating film outside the second gate electrode than in the high-concentration source region. And a step of forming impurity regions for low-concentration source regions each having a high concentration, and a method for manufacturing a thin film semiconductor device is provided.

【0064】本製造方法においては、ゲート絶縁膜上に
第1のゲート電極および第1のゲート電極の両側の第1
および第2の絶縁膜をそれぞれ形成し、この第1のゲー
ト電極よりも幅が広い第2のゲート電極を第1のゲート
電極上に形成し、第2のゲート電極の第1の側部を第1
のゲート電極から突出させて第1の絶縁膜上に第1の側
部の外側の端部が第1の絶縁膜の外側の端部よりも内側
となるように設け、そして、この第2のゲート電極、第
1の絶縁膜および第1のゲート電極をマスクとして半導
体薄膜にイオンドーピング法により不純物を導入して、
第1の絶縁膜の外側のゲート絶縁膜の下の半導体薄膜に
高濃度ドレイン領域用不純物領域を、第2のゲート電極
の外側の第1の絶縁膜の下の半導体薄膜に高濃度ドレイ
ン領域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域用不純
物領域をそれぞれ形成している。また、これら、高濃度
ドレイン領域用不純物領域および低濃度ドレイン領域用
不純物領域は、その後、熱処理等により活性化されて、
それぞれ、高濃度ドレイン領域および低濃度ドレイン領
域となる。
In this manufacturing method, the first gate electrode and the first gates on both sides of the first gate electrode are formed on the gate insulating film.
And a second insulating film are respectively formed, a second gate electrode having a width wider than that of the first gate electrode is formed on the first gate electrode, and the first side portion of the second gate electrode is formed. First
Is provided so as to protrude from the gate electrode of the first insulating film so that the outer end portion of the first side portion is on the inner side of the outer end portion of the first insulating film. Impurities are introduced into the semiconductor thin film by an ion doping method using the gate electrode, the first insulating film, and the first gate electrode as a mask,
An impurity region for the high-concentration drain region is formed in the semiconductor thin film below the gate insulating film outside the first insulating film, and a high-concentration drain region is formed in the semiconductor thin film below the first insulating film outside the second gate electrode. Also form the impurity regions for the low-concentration drain region having the low impurity concentration. Further, the impurity regions for the high concentration drain region and the impurity regions for the low concentration drain region are then activated by heat treatment or the like,
A high concentration drain region and a low concentration drain region, respectively.

【0065】従って、このようにして製造される薄膜半
導体装置においては、高濃度ドレイン領域が第1のゲー
ト電極と離間したオフセットゲート構造となっているか
ら、ゲート電圧Vgsをオフ側にしたときにオフリーク電
流を抑制できる。また、ソース・ドレイン間耐圧も高く
なり、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン
抵抗を小さくできて、オン電流を上げることができる。
Therefore, in the thin-film semiconductor device manufactured in this way, the high-concentration drain region has an offset gate structure separated from the first gate electrode, so that when the gate voltage V gs is turned off. In addition, off-leakage current can be suppressed. In addition, the breakdown voltage between the source and drain is increased, and as a result, the channel can be miniaturized, the on-resistance can be reduced, and the on-current can be increased.

【0066】また、第1のゲート電極と高濃度ドレイン
領域との間の半導体薄膜には低濃度ドレイン領域が形成
されるから、オン電流の減少を抑制でき、さらに、ソー
ス・ドレイン間耐圧を高くすることができ、その結果、
チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗をさらに小さ
くできて、オン電流をさらに上げることができる。
Further, since the low-concentration drain region is formed in the semiconductor thin film between the first gate electrode and the high-concentration drain region, the reduction of the on-current can be suppressed and the breakdown voltage between the source and the drain can be increased. And as a result,
The channel can be miniaturized, the on-resistance can be further reduced, and the on-current can be further increased.

【0067】また、第1のゲート電極上に第2のゲート
電極を形成し、この第2のゲート電極の第1の側部を第
1のゲート電極から突出させて第1の絶縁膜上に形成し
ているから、オン時には、この第2のゲート電極の第1
の側部によって、第2のゲート電極の第1の側部の下の
半導体薄膜に弱い電界がかかり、その結果、第2のゲー
ト電極の第1の側部の下の半導体薄膜の表面には反転層
(チャンネル)ができる。従って、オン時には、第1の
ゲート電極と高濃度ドレイン領域との間の抵抗を小さく
できて、オフセットゲート構造を採ったことによって生
じるオン電流の減少を抑制することができる。一方、オ
フ時においては、ドレイン端の電界を弱めオフ電流を低
く出来る。
Further, a second gate electrode is formed on the first gate electrode, and the first side portion of the second gate electrode is projected from the first gate electrode so as to be formed on the first insulating film. Since it is formed, the first gate electrode of the second gate electrode is turned on when it is turned on.
Of the semiconductor film under the first side of the second gate electrode, a weak electric field is applied to the surface of the semiconductor thin film under the first side of the second gate electrode. An inversion layer (channel) is created. Therefore, at the time of turning on, the resistance between the first gate electrode and the high-concentration drain region can be reduced, and a decrease in on-current caused by adopting the offset gate structure can be suppressed. On the other hand, when it is off, the electric field at the drain end can be weakened to reduce the off current.

【0068】また、本製造方法においては、ゲート絶縁
膜上に第1のゲート電極および第1のゲート電極の両側
の第1および第2の絶縁膜をそれぞれ形成し、第1のゲ
ート電極よりも幅が広い第2のゲート電極を第1のゲー
ト電極上に形成し、第2のゲート電極の第1の側部およ
び第2の側部を、第1の絶縁膜および第2の絶縁膜上に
第1の側部の外側の端部が第1の絶縁膜の外側の端部よ
りも内側となり第2の側部の外側の端部が第2の絶縁膜
の外側の端部よりも内側となるようにそれぞれ設けてい
るから、階段状となり、これらの上に形成するデータ線
等の断線が生じにくくなる。
Further, in the present manufacturing method, the first gate electrode and the first and second insulating films on both sides of the first gate electrode are formed on the gate insulating film, and A second gate electrode having a wide width is formed on the first gate electrode, and the first side portion and the second side portion of the second gate electrode are formed on the first insulating film and the second insulating film. The outer edge of the first side portion is inside the outer edge portion of the first insulating film, and the outer edge portion of the second side portion is inner than the outer edge portion of the second insulating film. Since each of them is provided so as to have a stepped shape, disconnection of a data line or the like formed on these is less likely to occur.

【0069】本製造方法においては、上記のような優れ
た特性の薄膜半導体装置を1回のイオン注入により製造
することができる。
In this manufacturing method, the thin-film semiconductor device having the above-mentioned excellent characteristics can be manufactured by one-time ion implantation.

【0070】本発明によれば、絶縁基板上に半導体薄膜
を形成する工程と、前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を
形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能
な第1の金属からなる第1の金属膜と、陽極酸化可能で
あり前記第1の金属よりも陽極酸化速度が小さい第2の
金属からなる第2の金属膜であって前記第1の金属膜と
実質的に同じ幅で前記第1の金属膜上に積層された第2
の金属膜とからなる金属膜積層体を形成する工程と、前
記金属膜積層体を陽極酸化して、前記第1の金属からな
る第1のゲート電極と前記第1のゲート電極の両側の第
1および第2の陽極酸化膜とを前記ゲート絶縁膜上に形
成し、前記第2の金属からなり前記第1のゲート電極よ
りも幅が広く前記幅の方向において中央部と前記中央部
の両側の第1および第2の側部とを備える第2のゲート
電極を、前記第2のゲート電極の前記中央部であって前
記第1のゲート電極と同じ幅である前記中央部を前記第
1のゲート電極の直上とし、前記第2のゲート電極の前
記幅の方向の前記第1の側部および前記第2の側部を前
記第1のゲート電極の前記幅の方向における第1の端部
の位置および第2の端部の位置から前記幅の方向におい
てそれぞれ突出させて前記第1の陽極酸化膜および前記
第2の陽極酸化膜上にそれぞれ位置するようにして、前
記第1のゲート電極上に形成し、前記第2のゲート電極
の前記第1の側部上、前記中央部上および前記第2の側
部上に第3の陽極酸化膜を形成し、前記第2のゲート電
極の前記第1の側部の外側の側面に第4の陽極酸化膜を
前記第4の陽極酸化膜の外側の端部が前記第1の陽極酸
化膜の外側の端部よりも内側となるように形成し、前記
第2のゲート電極の前記第2の側部の外側の側面に第5
の陽極酸化膜を前記第5の陽極酸化膜の外側の端部が前
記第2の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となるよう
に形成する工程と、前記第2のゲート電極、前記第3乃
至第5の陽極酸化膜、前記第1および第2の陽極酸化
膜、ならびに前記第1のゲート電極をマスクとして前記
半導体薄膜にイオン注入法により不純物を導入して、前
記第1の陽極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前
記半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域を、前
記第4の陽極酸化膜の外側の前記第1の陽極酸化膜の下
の前記半導体薄膜に前記高濃度ドレイン領域用不純物領
域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域用不純物領
域を、前記第2の陽極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜
の下の前記半導体薄膜に高濃度ソース領域用不純物領域
を、前記第5の陽極酸化膜の外側の前記第2の陽極酸化
膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ソース領域用不純
物領域よりも低不純物濃度の低濃度ソース領域用不純物
領域をそれぞれ形成する工程と、を有することを特徴と
する薄膜半導体装置の製造方法が提供される。
According to the present invention, the step of forming a semiconductor thin film on an insulating substrate, the step of forming a gate insulating film on the semiconductor thin film, and the first anodizable first metal on the gate insulating film. And a second metal film made of a second metal that is anodizable and that has an anodization rate lower than that of the first metal and that is substantially the same as the first metal film. A second layer having the same width and laminated on the first metal film
A step of forming a metal film laminated body made of the metal film, and a step of anodizing the metal film laminated body to form a first gate electrode made of the first metal and a first gate electrode on both sides of the first gate electrode. A first and a second anodic oxide film are formed on the gate insulating film, are made of the second metal and have a width wider than that of the first gate electrode, and a central portion and both sides of the central portion in the width direction. A second gate electrode having first and second side portions of the second gate electrode, the central portion being the central portion of the second gate electrode and having the same width as the first gate electrode. Directly above the gate electrode, and the first side portion and the second side portion in the width direction of the second gate electrode are a first end portion in the width direction of the first gate electrode. From the position of and the position of the second end in the width direction, respectively. Are formed on the first gate electrode so as to be respectively located on the first anodic oxide film and the second anodic oxide film, and on the first side portion of the second gate electrode. A third anodic oxide film is formed on the central portion and the second side portion, and a fourth anodic oxide film is formed on a side surface of the second gate electrode outside the first side portion. The outer edge of the fourth anodic oxide film is formed to be inside the outer edge of the first anodic oxide film, and the outer edge of the second side portion of the second gate electrode is formed. 5th on the side
Forming the anodic oxide film so that the outer end portion of the fifth anodic oxide film is inside the outer end portion of the second anodic oxide film, the second gate electrode, and Impurities are introduced into the semiconductor thin film by an ion implantation method using the third to fifth anodic oxide films, the first and second anodic oxide films, and the first gate electrode as a mask to form the first anode. An impurity region for high-concentration drain region is formed in the semiconductor thin film below the gate insulating film outside the oxide film, and in the semiconductor thin film below the first anodic oxide film outside the fourth anodic oxide film. An impurity region for the low-concentration drain region having a lower impurity concentration than the impurity region for the high-concentration drain region is formed in the semiconductor thin film below the gate insulating film outside the second anodic oxide film in the high-concentration source region impurity region. The fifth anode Forming a low-concentration source region impurity region having a lower impurity concentration than the high-concentration source region impurity region in the semiconductor thin film below the second anodic oxide film outside the oxide film. A method for manufacturing a thin film semiconductor device is provided.

【0071】本製造方法においては、ゲート絶縁膜上に
第1の金属からなる第1のゲート電極と第1のゲート電
極の両側の第1および第2の陽極酸化膜とを形成し、第
2の金属からなり第1のゲート電極よりも幅が広い第2
のゲート電極を第1のゲート電極上に形成し、第2のゲ
ート電極の第1の側部を第1のゲート電極から突出させ
て第1の陽極酸化膜上に形成し、第2のゲート電極の第
1の側部上、中央部上および第2の側部上に第3の陽極
酸化膜を形成し、第1の側部の外側の側面に第4の陽極
酸化膜をこの第4の陽極酸化膜の外側の端部が第1の陽
極酸化膜の外側の端部よりも内側となるように形成し、
そして、これら第2のゲート電極、第3、第4の陽極酸
化膜、第1の陽極酸化膜、および第1のゲート電極をマ
スクとして半導体薄膜にイオンドーピング法により不純
物を導入して、第1の陽極酸化膜の外側のゲート絶縁膜
の下の半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域
を、第4の陽極酸化膜の外側の第1の陽極酸化膜の下の
半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域よりも低
不純物濃度の低濃度ドレイン領域用不純物領域をそれぞ
れ形成している。また、これら、高濃度ドレイン領域用
不純物領域および低濃度ドレイン領域用不純物領域は、
その後、熱処理等により活性化されて、それぞれ、高濃
度ドレイン領域および低濃度ドレイン領域となる。
In this manufacturing method, the first gate electrode made of the first metal and the first and second anodic oxide films on both sides of the first gate electrode are formed on the gate insulating film, and the second gate electrode is formed. A second gate electrode made of the same metal and wider than the first gate electrode
Forming a gate electrode on the first gate electrode, forming a second side portion of the second gate electrode on the first anodic oxide film so as to protrude from the first gate electrode, and forming a second gate electrode on the first gate electrode. A third anodic oxide film is formed on the first side part, the central part and the second side part of the electrode, and a fourth anodic oxide film is formed on the outer side surface of the first side part. The outer edge of the anodic oxide film is located inside the outer edge of the first anodic oxide film,
Then, impurities are introduced into the semiconductor thin film by an ion doping method using the second gate electrode, the third and fourth anodic oxide films, the first anodic oxide film, and the first gate electrode as a mask, A high-concentration drain region impurity region in the semiconductor thin film under the gate insulating film outside the anodic oxide film, and a high-concentration drain region in the semiconductor thin film under the first anodic oxide film outside the fourth anodic oxide film. The impurity regions for the low-concentration drain region, which have a lower impurity concentration than the impurity region for the impurity, are formed. Further, these impurity regions for the high concentration drain region and the impurity regions for the low concentration drain region are
Then, it is activated by heat treatment or the like to become a high-concentration drain region and a low-concentration drain region, respectively.

【0072】従って、このようにして製造される薄膜半
導体装置においては、高濃度ドレイン領域が第1のゲー
ト電極と離間したオフセットゲート構造となっているか
ら、ゲート電圧Vgsをオフ側にしたときにオフリーク電
流を抑制できる。また、ソース・ドレイン間耐圧も高く
なり、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン
抵抗を小さくできて、オン電流を上げることができる。
Therefore, in the thin-film semiconductor device manufactured in this way, the high-concentration drain region has an offset gate structure separated from the first gate electrode, so that when the gate voltage V gs is turned off. In addition, off-leakage current can be suppressed. In addition, the breakdown voltage between the source and drain is increased, and as a result, the channel can be miniaturized, the on-resistance can be reduced, and the on-current can be increased.

【0073】また、第1のゲート電極と高濃度ドレイン
領域との間の半導体薄膜には低濃度ドレイン領域が形成
されるから、オン電流の減少を抑制でき、さらに、ソー
ス・ドレイン間耐圧を高くすることができ、その結果、
チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗をさらに小さ
くできて、オン電流をさらに上げることができる。
Further, since the low-concentration drain region is formed in the semiconductor thin film between the first gate electrode and the high-concentration drain region, the reduction of the on-current can be suppressed and the breakdown voltage between the source and the drain can be increased. And as a result,
The channel can be miniaturized, the on-resistance can be further reduced, and the on-current can be further increased.

【0074】また、第1のゲート電極上に第2のゲート
電極を形成し、この第2のゲート電極の第1の側部を第
1のゲート電極から突出させて第1の陽極酸化膜上に形
成しているから、オン時には、この第2のゲート電極の
第1の側部によって、第2のゲート電極の第1の側部の
下の半導体薄膜に弱い電界がかかり、その結果、第2の
ゲート電極の第1の側部の下の半導体薄膜の表面には反
転層(チャンネル)ができる。従って、オン時には、第
1のゲート電極とドレイン領域との間の抵抗を小さくで
きて、オフセットゲート構造を採ったことによって生じ
るオン電流の減少を抑制することができる。一方、オフ
時においては、ドレイン端に於ける電界を小さくする事
になり、それ故オフ電流は小さくなる。
Further, a second gate electrode is formed on the first gate electrode, and the first side portion of the second gate electrode is projected from the first gate electrode so that the second gate electrode is formed on the first anodic oxide film. Therefore, when turned on, a weak electric field is applied to the semiconductor thin film below the first side portion of the second gate electrode by the first side portion of the second gate electrode, and as a result, An inversion layer (channel) is formed on the surface of the semiconductor thin film below the first side of the second gate electrode. Therefore, at the time of ON, the resistance between the first gate electrode and the drain region can be reduced, and the decrease of ON current caused by adopting the offset gate structure can be suppressed. On the other hand, when it is off, the electric field at the drain end is reduced, and therefore the off current is reduced.

【0075】本製造方法においては、ゲート絶縁膜上
に、陽極酸化可能な第1の金属からなる第1の金属膜
と、陽極酸化可能であり第1の金属よりも陽極酸化速度
が小さい第2の金属からなる第2の金属膜とを使用し、
この第1の金属膜と、第1の金属膜と実質的に同じ幅の
第2の金属膜とからなる金属膜積層体を陽極酸化してい
るから、ゲート絶縁膜上に第1の金属からなる第1のゲ
ート電極と第1のゲート電極の両側の第1および第2の
陽極酸化膜とが形成され、第2の金属からなり第1のゲ
ート電極よりも幅が広い第2のゲート電極が第1のゲー
ト電極上に形成され、第2のゲート電極の第1の側部が
第1のゲート電極から突出されて第1の陽極酸化膜上に
形成され、第2のゲート電極の第1の側部の外側の側面
に第4の陽極酸化膜がこの第4の陽極酸化膜の外側の端
部が第1の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となるよ
うに形成された構造を容易に製造できる。また、第2の
ゲート電極の第1の側部が第1のゲート電極から突出し
ている量、第1の陽極酸化膜の幅、第4の陽極酸化膜の
幅等は陽極酸化条件により制御されるので、精度よく制
御可能である。また、これら第2のゲート電極、第3、
第4の陽極酸化膜、第1の陽極酸化膜、第1のゲート電
極をマスクとして半導体薄膜にイオン注入法により不純
物を導入して、第1の陽極酸化膜の外側のゲート絶縁膜
の下の半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域
を、第4の陽極酸化膜の外側の第1の陽極酸化膜の下の
半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域よりも低
不純物濃度の低濃度ドレイン領域用不純物領域をそれぞ
れ形成しているから、これら不純物領域の位置も、陽極
酸化条件を制御することにより、精度よく制御可能であ
る。
In this manufacturing method, on the gate insulating film, the first metal film made of the first metal capable of anodizing, and the second metal film capable of anodizing and having a lower anodizing rate than the first metal are formed. And a second metal film made of a metal of
Since the metal film laminated body including the first metal film and the second metal film having substantially the same width as the first metal film is anodized, the first metal film is formed on the gate insulating film by the first metal film. A second gate electrode formed of a second metal and having a width wider than that of the first gate electrode, the first gate electrode being formed of the first metal and the first and second anodic oxide films on both sides of the first gate electrode being formed. Are formed on the first gate electrode, the first side portion of the second gate electrode is formed on the first anodic oxide film so as to protrude from the first gate electrode, and the first side portion of the second gate electrode is formed. A fourth anodic oxide film is formed on the outer side surface of the first side portion so that the outer end of the fourth anodic oxide film is inside the outer end of the first anodic oxide film. The structure can be easily manufactured. Further, the amount of protrusion of the first side portion of the second gate electrode from the first gate electrode, the width of the first anodic oxide film, the width of the fourth anodic oxide film, etc. are controlled by the anodic oxidation conditions. Therefore, it can be controlled accurately. In addition, these second gate electrodes, the third,
Impurities are introduced into the semiconductor thin film by an ion implantation method by using the fourth anodic oxide film, the first anodic oxide film, and the first gate electrode as a mask, and the impurities under the gate insulating film outside the first anodic oxide film are formed. A high-concentration drain region impurity region is provided in the semiconductor thin film, and a low-concentration drain region having a lower impurity concentration than the high-concentration drain region impurity region is provided in the semiconductor thin film below the first anodic oxide film outside the fourth anodic oxide film. Since the impurity regions for use are respectively formed, the positions of these impurity regions can also be controlled accurately by controlling the anodizing conditions.

【0076】また、本製造方法においては、第1の金属
からなる第1のゲート電極と第1のゲート電極の両側の
第1および第2の陽極酸化膜とをゲート絶縁膜上に形成
し、第2の金属からなり第1のゲート電極よりも幅が広
い第2のゲート電極を第1のゲート電極上に形成し、第
2のゲート電極の第1の側部上、中央部上および第2の
側部上に第3の陽極酸化膜を形成し、第2のゲート電極
の第1の側部の外側の側面に第4の陽極酸化膜を第4の
陽極酸化膜の外側の端部が第1の陽極酸化膜の外側の端
部よりも内側となるように形成し、第2のゲート電極の
第2の側部の外側の側面に第5の陽極酸化膜を第5の陽
極酸化膜の外側の端部が第2の陽極酸化膜の外側の端部
よりも内側となるように形成しているから、階段状とな
り、これらの上に形成するデータ線等の断線が生じにく
くなる。
Further, in this manufacturing method, the first gate electrode made of the first metal and the first and second anodic oxide films on both sides of the first gate electrode are formed on the gate insulating film, A second gate electrode made of a second metal and wider than the first gate electrode is formed on the first gate electrode, and the second gate electrode is formed on the first side portion, the center portion, and the first gate electrode. A second anodic oxide film is formed on the side surface of the second gate electrode, and a fourth anodic oxide film is formed on the outer side surface of the first side portion of the second gate electrode. Is formed so as to be inside the outer end of the first anodized film, and a fifth anodized film is formed on the outer side surface of the second side of the second gate electrode. Since the outer edge of the film is formed so as to be inside the outer edge of the second anodic oxide film, a step shape is formed on top of these. Disconnection of the data lines or the like for forming hardly occurs.

【0077】本製造方法においては、上記のような優れ
た特性の薄膜半導体装置を1回のイオン注入により製造
することができる。
In the present manufacturing method, the thin film semiconductor device having excellent characteristics as described above can be manufactured by one-time ion implantation.

【0078】なお、ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な
第1の金属からなる第1の金属膜と、陽極酸化可能であ
り第1の金属よりも陽極酸化速度が小さい第2の金属か
らなる第2の金属膜であって第1の金属膜と実質的に同
じ幅で第1の金属膜上に積層された第2の金属膜とから
なる金属膜積層体は、ゲート絶縁膜上に、第1の金属か
らなる第3の金属膜を形成し、その後、連続して第3の
金属膜上に第2の金属からなる第4の金属膜を形成し、
その後、第4の金属膜上にレジストを選択的に形成し、
その後レジストをマスクにして、第4の金属膜および第
3の金属膜を選択的にエッチング除去することにより容
易に形成できる。
On the gate insulating film, a first metal film made of a first metal that can be anodized and a second metal that can be anodized and has an anodization rate lower than that of the first metal. A metal film laminate, which is a second metal film and includes a second metal film laminated on the first metal film with a width substantially the same as that of the first metal film, is formed on the gate insulating film. A third metal film made of the first metal is formed, and then a fourth metal film made of the second metal is continuously formed on the third metal film,
After that, a resist is selectively formed on the fourth metal film,
Then, using the resist as a mask, the fourth metal film and the third metal film are selectively removed by etching, so that they can be easily formed.

【0079】好ましくは、第1の金属がタンタルであ
り、第2の金属がアルミニウムであり、第1および第2
の陽極酸化膜が酸化タンタル膜であり、第3乃至第5の
陽極酸化膜が酸化アルミニウム膜である。
Preferably, the first metal is tantalum, the second metal is aluminum, and the first and second
Is an tantalum oxide film, and the third to fifth anodized films are aluminum oxide films.

【0080】このようにすれば、タンタルとアルミニウ
ムの格子定数や結晶構造が互いに異なっているので、こ
れら2つの金属を上下に積層したゲート電極はイオンド
ーピングのマスク性に優れるようになる。その結果、ゲ
ート電極全体の膜厚を薄くできて、その上に形成するデ
ータ線等の断線が生じにくくなる。
In this way, since the lattice constants and crystal structures of tantalum and aluminum are different from each other, the gate electrode in which these two metals are stacked one above the other has excellent masking properties for ion doping. As a result, the film thickness of the entire gate electrode can be reduced, and disconnection of data lines and the like formed on the gate electrode is less likely to occur.

【0081】また、タンタルのエッチング特性とアルミ
ニウムのエッチング特性とが異なるから、エッチング特
性の異なる2種の金属の2層構造となるゲート電極は、
製造時に断線しづらくなる。
Further, since the etching characteristics of tantalum and the etching characteristics of aluminum are different, the gate electrode having a two-layer structure of two kinds of metals having different etching characteristics is
Difficult to break during manufacturing.

【0082】さらに、タンタルの上に電気抵抗の低いア
ルミニウムを使用しているから、ゲート電極(ゲート
線)全体の抵抗が低くなる。
Furthermore, since aluminum having a low electric resistance is used on tantalum, the resistance of the entire gate electrode (gate line) is lowered.

【0083】また、アルミニウムを陽極酸化した酸化ア
ルミニウムによってアルミニウムの表面が覆われている
から、その後イオンドーピングする際にもイオンドーピ
ングのマスクとしてアルミニウムを使用できるようにな
る。また、酸化アルミニウムによってゲート電極のアル
ミニウムの表面が覆われていると、その上に形成される
データ線等にもアルミニウムが使用できるようになり、
素子全体の配線抵抗を小さくすることができる。さら
に、酸化アルミニウムによってアルミニウムの表面が覆
われていると、その後の加熱工程を経てもアルミニウム
のヒロックが生じにくくなる。
Further, since the surface of aluminum is covered with aluminum oxide obtained by anodizing aluminum, aluminum can be used as a mask for ion doping during subsequent ion doping. Further, when the surface of the aluminum of the gate electrode is covered with aluminum oxide, aluminum can be used also for the data lines and the like formed thereon,
The wiring resistance of the entire element can be reduced. Furthermore, when the surface of aluminum is covered with aluminum oxide, hillocks of aluminum are less likely to occur even after the subsequent heating step.

【0084】また、第1の金属がタンタルであるので、
ゲート絶縁膜が化学気相成長法で作成された絶縁膜であ
る場合にも、その上にゲート電極を形成しても閾値(V
th)等のトランジスタ特性がほとんど変動することはな
く、安定して優れた特性の薄膜トランジスタが製造でき
る。
Further, since the first metal is tantalum,
Even when the gate insulating film is an insulating film formed by the chemical vapor deposition method, the threshold value (V
The transistor characteristics such as th) hardly change and a thin film transistor having excellent characteristics can be stably manufactured.

【0085】さらに好ましくは、絶縁基板上に半導体薄
膜を形成する工程が、絶縁基板上に多結晶シリコン薄膜
を形成する工程であり、半導体薄膜上にゲート絶縁膜を
形成する工程が、多結晶シリコン薄膜上に化学気相成長
法により酸化ケイ素膜を形成する工程であり、酸化ケイ
素膜の膜厚をtox(Å)とし、第1の陽極酸化膜の膜厚
をtTaox(Å)とした場合に、 (a・tox 2 +b・tox)×1.28<tTaox 、 tTaox<(a・tox 2 +b・tox)×3.09 (ここで、a=−8.8889×10-5(Å-1) 、b
=0.44である。)の関係を満たしている。
More preferably, the step of forming the semiconductor thin film on the insulating substrate is the step of forming a polycrystalline silicon thin film on the insulating substrate, and the step of forming the gate insulating film on the semiconductor thin film is the polycrystalline silicon. a step of forming a silicon oxide film by chemical vapor deposition on the thin film, the thickness of the silicon oxide film and t ox (Å), the thickness of the first anode oxide film was t Taox (Å) In this case, (a · t ox 2 + b · t ox ) × 1.28 <t Taox , t Taox <(a · t ox 2 + b · t ox ) × 3.09 (where a = −8.88889) × 10 -5-1 ), b
= 0.44. ) Relationship is met.

【0086】酸化ケイ素膜からなるゲート絶縁膜の膜厚
と、第1の酸化タンタル膜の膜厚とが上記関係を満たし
ていると、これらの膜を通してイオン注入により高濃度
ドレイン領域や低濃度ドレイン領域を形成した場合に、
実用上優れた構造の薄膜半導体装置が製造される。t
Taoxが(a・tox 2 +b・tox)×1.28よりも小さ
いと、低濃度ドレイン領域の不純物濃度が高くなりすぎ
て、ゲート電圧Vgsをオフ側にしたときのオフリーク電
流が流れてしまう。また、tTaoxが(a・tox 2+b・
ox)×3.09よりも大きいと、低濃度ドレイン領域
の不純物濃度が低くなりすぎて、オン電流が小さくなり
すぎてしまう。
If the film thickness of the gate insulating film made of a silicon oxide film and the film thickness of the first tantalum oxide film satisfy the above relationship, a high-concentration drain region and a low-concentration drain are formed by ion implantation through these films. When forming a region,
A thin film semiconductor device having a practically excellent structure is manufactured. t
If Taox is smaller than (a · t ox 2 + b · t ox ) × 1.28, the impurity concentration of the low-concentration drain region becomes too high, and an off-leak current flows when the gate voltage V gs is turned off. Will end up. Also, t Taox is (a · t ox 2 + b ·
If it is larger than t ox ) × 3.09, the impurity concentration of the low-concentration drain region becomes too low, and the on-current becomes too small.

【0087】また、本発明によれば、絶縁基板上に半導
体薄膜を形成する工程と、前記半導体薄膜上にゲート絶
縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に、陽極酸
化可能な第1の金属からなる第1の金属膜と、陽極酸化
困難な第2の金属からなり前記第1の金属膜と実質的に
同じ幅で前記第1の金属膜上に積層された第2の金属膜
とからなる金属膜積層体を形成する工程と、前記金属膜
積層体を熱酸化して前記第2の金属膜の上面および両側
面に前記第2の金属の第1、第2および第3の熱酸化膜
をそれぞれ形成し、前記第1の金属膜の両側面に前記第
1の金属の熱酸化膜を形成し、その後、前記第1の金属
膜を陽極酸化することにより、前記第1の金属からなる
第1のゲート電極と前記第1のゲート電極の両側の第1
および第2の陽極酸化膜とを前記ゲート酸化膜上に形成
し、前記第2の金属からなり前記第1のゲート電極より
も幅が広く前記幅の方向において中央部と前記中央部の
両側の第1および第2の側部とを備える第2のゲート電
極を、前記第2のゲート電極の前記中央部であって前記
第1のゲート電極と同じ幅である前記中央部を前記第1
のゲート電極の直上とし、前記第2のゲート電極の前記
幅の方向の前記第1の側部および前記第2の側部を前記
第1のゲート電極の前記幅の方向における第1の端部の
位置および第2の端部の位置から前記幅の方向において
それぞれ突出させて前記第1の陽極酸化膜および前記第
2の陽極酸化膜上にそれぞれ位置するようにして、前記
第1のゲート電極上に形成し、前記第2のゲート電極の
両側の前記第2および第3の熱酸化膜を前記第2の熱酸
化膜の外側の端部が前記第1の陽極酸化膜の外側の端部
よりも内側となり前記第3の熱酸化膜の外側の端部が前
記第2の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となるよう
に形成する工程と、前記第2のゲート電極、前記第1乃
至第3の熱酸化膜、前記第1および第2の陽極酸化膜、
ならびに前記第1のゲート電極をマスクとして前記半導
体薄膜にイオンドーピング法により不純物を導入して、
前記第1の陽極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の
前記半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域を、
前記第2の熱酸化膜の外側の前記第1の陽極酸化膜の下
の前記半導体薄膜に前記高濃度ドレイン領域用不純物領
域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域用不純物領
域を、前記第2の陽極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜
の下の前記半導体薄膜に高濃度ソース領域用不純物領域
を、前記第3の熱酸化膜の外側の前記第2の陽極酸化膜
の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ソース領域用不純物
領域よりも低不純物濃度の低濃度ソース領域用不純物領
域をそれぞれ形成する工程と、を有することを特徴とす
る薄膜半導体装置の製造方法が提供される。
Further, according to the present invention, the step of forming a semiconductor thin film on the insulating substrate, the step of forming a gate insulating film on the semiconductor thin film, and the first anodic oxidizable first layer on the gate insulating film. A first metal film made of the above metal and a second metal film made of a second metal that is difficult to anodize and having a width substantially the same as that of the first metal film and laminated on the first metal film. And a step of forming a metal film laminated body including: and thermally oxidizing the metal film laminated body on the upper surface and the both side surfaces of the second metal film. Thermal oxide films are formed respectively, thermal oxide films of the first metal are formed on both side surfaces of the first metal film, and then the first metal film is anodized to obtain the first metal film. A first gate electrode made of metal and a first gate on both sides of the first gate electrode.
And a second anodic oxide film are formed on the gate oxide film, are made of the second metal and have a width wider than that of the first gate electrode, and a central portion and both sides of the central portion in the width direction are formed. A second gate electrode having first and second side portions, the central portion being the central portion of the second gate electrode and having the same width as the first gate electrode;
Directly above the gate electrode, and the first side portion and the second side portion in the width direction of the second gate electrode are a first end portion in the width direction of the first gate electrode. Of the first gate electrode and the second end portion of the first anodic oxide film so as to project in the width direction from the first anodic oxide film and the second anodic oxide film, respectively. The second and third thermal oxide films formed on both sides of the second gate electrode, the outer end portion of the second thermal oxide film being the outer end portion of the first anodic oxide film. Forming the inner edge of the third thermal oxide film so that the outer end portion of the third thermal oxide film is inner than the outer end portion of the second anodic oxide film; First to third thermal oxide films, the first and second anodic oxide films,
And introducing an impurity into the semiconductor thin film by an ion doping method using the first gate electrode as a mask,
An impurity region for a high-concentration drain region is formed in the semiconductor thin film below the gate insulating film outside the first anodic oxide film,
An impurity region for a low-concentration drain region having a lower impurity concentration than the impurity region for a high-concentration drain region is formed in the semiconductor thin film below the first anodic oxide film outside the second thermal oxide film, A high-concentration source region impurity region in the semiconductor thin film below the gate insulating film outside the anodic oxide film, and the semiconductor thin film below the second anodic oxide film outside the third thermal oxide film. And forming a low-concentration source region impurity region having a lower impurity concentration than the high-concentration source region impurity region, respectively.

【0088】ゲート電極が、陽極酸化可能な第1の金属
と陽極酸化困難な第2の金属とからなる場合には、ま
ず、熱酸化により第2の金属からなる第2の金属膜の上
面および両側面に第2の金属の熱酸化膜をそれぞれ形成
し、第1の金属からなる第1の金属膜の両側面に第1の
金属の熱酸化膜を形成し、その後、第1の金属膜を陽極
酸化することにより、陽極酸化時に陽極酸化困難な金属
の溶解を避けることができ、陽極酸化可能な第1の金属
の側面に第1および第2の陽極酸化膜を形成できる。
When the gate electrode is made of the first metal that can be anodized and the second metal that is difficult to anodize, first, the upper surface of the second metal film made of the second metal by thermal oxidation and A thermal oxidation film of the second metal is formed on each side surface, a thermal oxidation film of the first metal is formed on both side surfaces of the first metal film made of the first metal, and then the first metal film is formed. By anodizing, it is possible to avoid the dissolution of the metal that is difficult to anodize during anodization, and to form the first and second anodized films on the side surfaces of the anodizable first metal.

【0089】なお、ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な
第1の金属からなる第1の金属膜と、陽極酸化困難な第
2の金属からなり第1の金属膜と実質的に同じ幅で第1
の金属膜上に積層された第2の金属膜とからなる金属膜
積層体は、ゲート絶縁膜上に、第1の金属からなる第3
の金属膜を形成し、その後、連続して第3の金属膜上に
第2の金属からなる第4の金属膜を形成し、その後、第
4の金属膜上にレジストを選択的に形成し、その後レジ
ストをマスクにして、第4の金属膜および第3の金属膜
を選択的にエッチング除去することにより容易に形成で
きる。
On the gate insulating film, a first metal film made of a first metal that can be anodized and a second metal film made of a second metal that is difficult to anodize have a width substantially the same as that of the first metal film. First
And a second metal film laminated on the metal film, the third metal film laminated body including the first metal on the gate insulating film.
Of the second metal film is formed on the third metal film, and then a resist is selectively formed on the fourth metal film. Then, using the resist as a mask, the fourth metal film and the third metal film are selectively removed by etching, so that they can be easily formed.

【0090】本製造方法によって製造される薄膜半導体
装置においても、高濃度ドレイン領域が第1のゲート電
極と離間したオフセットゲート構造となるから、ゲート
電圧Vgsをオフ側にしたときにオフリーク電流を抑制で
きる。また、ソース・ドレイン間耐圧も高くなり、その
結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗を小さ
くできて、オン電流を上げることができる。
Also in the thin film semiconductor device manufactured by this manufacturing method, since the high-concentration drain region has an offset gate structure separated from the first gate electrode, an off leak current is generated when the gate voltage V gs is turned off. Can be suppressed. In addition, the breakdown voltage between the source and drain is increased, and as a result, the channel can be miniaturized, the on-resistance can be reduced, and the on-current can be increased.

【0091】また、第1のゲート電極と高濃度ドレイン
領域との間の半導体薄膜には低濃度ドレイン領域が形成
されるから、オン電流の減少を抑制でき、さらに、ソー
ス・ドレイン間耐圧を高くすることができ、その結果、
チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗をさらに小さ
くできて、オン電流をさらに上げることができる。
Further, since the low-concentration drain region is formed in the semiconductor thin film between the first gate electrode and the high-concentration drain region, the reduction of the on-current can be suppressed and the breakdown voltage between the source and the drain can be increased. And as a result,
The channel can be miniaturized, the on-resistance can be further reduced, and the on-current can be further increased.

【0092】また、第1のゲート電極上に第2のゲート
電極を形成し、この第2のゲート電極の第1の側部を第
1のゲート電極から突出させて第1の陽極酸化膜上に形
成しているから、オン時には、この第2のゲート電極の
第1の側部によって、第2のゲート電極の第1の側部の
下の半導体薄膜に弱い電界がかかり、その結果、第2の
ゲート電極の第1の側部の下の半導体薄膜の表面には反
転層(チャンネル)ができる。従って、オン時には、第
1のゲート電極とドレイン領域との間の抵抗を小さくで
きて、オフセットゲート構造を採ったことによって生じ
るオン電流の減少を抑制することができる。一方、オフ
時においては、ドレイン端に掛かるゲートからの電界を
小さくする事になり、それ故オフ電流は小さくなる。
Further, a second gate electrode is formed on the first gate electrode, and the first side portion of the second gate electrode is projected from the first gate electrode so that the second gate electrode is formed on the first anodized film. Therefore, when turned on, a weak electric field is applied to the semiconductor thin film below the first side portion of the second gate electrode by the first side portion of the second gate electrode, and as a result, An inversion layer (channel) is formed on the surface of the semiconductor thin film below the first side of the second gate electrode. Therefore, at the time of ON, the resistance between the first gate electrode and the drain region can be reduced, and the decrease of ON current caused by adopting the offset gate structure can be suppressed. On the other hand, at the time of off, the electric field from the gate applied to the drain end is reduced, and therefore the off current is reduced.

【0093】また、本製造方法により階段状に製造され
るから、その上に形成するデータ線等の断線が生じにく
くなる。
Further, since the manufacturing method of the present invention is stepwise, disconnection of data lines and the like formed thereon is less likely to occur.

【0094】本製造方法においても、上記のような優れ
た特性の薄膜半導体装置を1回のイオン注入により製造
することができる。
Also in this manufacturing method, the thin film semiconductor device having excellent characteristics as described above can be manufactured by one-time ion implantation.

【0095】また、本発明によれば、絶縁基板上に半導
体薄膜を形成する工程と、前記半導体薄膜上にゲート絶
縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に、陽極酸
化可能な第1の金属からなる第1の金属膜を形成する工
程と、前記第1の金属膜上にレジストを選択的に形成す
る工程と、前記レジストをマスクとして前記第1の金属
膜を選択的にエッチング除去して前記第1の金属からな
る第2の金属膜を選択的に前記ゲート絶縁膜上に形成す
る工程と、その後、前記レジストを残したまま、前記第
2の金属膜を陽極酸化して、前記第1の金属からなる第
1のゲート電極と前記第1のゲート電極の両側の第1お
よび第2の陽極酸化膜とを前記ゲート酸化膜上に形成す
る工程と、その後、前記レジストを除去する工程と、そ
の後、第2の金属からなり前記第1のゲート電極よりも
幅が広く前記幅の方向において中央部と前記中央部の両
側の第1および第2の側部とを備える第2のゲート電極
を前記第1のゲート電極上に形成し、前記第2のゲート
電極の前記中央部であって前記第1のゲート電極と同じ
幅である前記中央部を前記第1のゲート電極の直上に設
け、前記第2のゲート電極の前記幅の方向の前記第1の
側部および前記第2の側部を前記第1のゲート電極の前
記幅の方向における第1の端部の位置および第2の端部
の位置から前記幅の方向においてそれぞれ突出させて前
記第1の陽極酸化膜および前記第2の陽極酸化膜上に前
記第1の側部の外側の端部が前記第1の陽極酸化膜の外
側の端部よりも内側となり前記第2の側部の外側の端部
が前記第2の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となる
ようにそれぞれ設ける工程と、前記第2のゲート電極、
前記第1および第2の陽極酸化膜、ならびに前記第1の
ゲート電極をマスクとして前記半導体薄膜にイオン注入
法により不純物を導入して、前記第1の陽極酸化膜の外
側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ド
レイン領域用不純物領域を、前記第2のゲート電極の前
記第1の側部の外側の前記第1の陽極酸化膜の下の前記
半導体薄膜に前記高濃度ドレイン領域用不純物領域より
も低不純物濃度の低濃度ドレイン領域用不純物領域を、
前記第2の陽極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の
前記半導体薄膜に高濃度ソース領域用不純物領域を、前
記第2のゲート電極の前記第2の側部の外側の前記第2
の陽極酸化膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ソース
領域用不純物領域よりも低不純物濃度の低濃度ソース領
域用不純物領域をそれぞれ形成する工程と、を有するこ
とを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法が提供され
る。
According to the present invention, the step of forming a semiconductor thin film on an insulating substrate, the step of forming a gate insulating film on the semiconductor thin film, and the first anodic oxidizable first layer on the gate insulating film. Forming a first metal film made of the above metal, selectively forming a resist on the first metal film, and selectively etching away the first metal film using the resist as a mask. And a step of selectively forming a second metal film made of the first metal on the gate insulating film, and thereafter, anodizing the second metal film while leaving the resist. Forming a first gate electrode made of the first metal and first and second anodic oxide films on both sides of the first gate electrode on the gate oxide film; and thereafter removing the resist And then the second metal The second gate electrode having a width wider than that of the first gate electrode and having a central portion and first and second side portions on both sides of the central portion in the width direction. The second gate electrode is formed on the first gate electrode, and the center portion of the second gate electrode is the same width as the first gate electrode. The first side portion and the second side portion in the width direction from the first end position and the second end position in the width direction of the first gate electrode to the width In the direction of the first anodic oxide film and the second anodic oxide film on the first anodic oxide film. It becomes the inner side, and the outer end of the second side part is the outer end of the second anodic oxide film. A step of providing each so that the inside than the second gate electrode,
Impurities are introduced into the semiconductor thin film by an ion implantation method using the first and second anodic oxide films and the first gate electrode as a mask to remove the gate insulating film outside the first anodic oxide film. An impurity region for a high-concentration drain region in the semiconductor thin film below, and a high-concentration drain region in the semiconductor thin film below the first anodized film outside the first side portion of the second gate electrode. The impurity region for the low-concentration drain region having a lower impurity concentration than the impurity region for
A high-concentration source region impurity region in the semiconductor thin film below the gate insulating film outside the second anodic oxide film, and a second outside the second side portion of the second gate electrode;
Forming a low-concentration source region impurity region having a lower impurity concentration than the high-concentration source region impurity region in the semiconductor thin film below the anodic oxide film. A manufacturing method is provided.

【0096】ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な第1の
金属からなる第1の金属膜を形成し、この第1の金属膜
上にレジストを選択的に形成し、レジストをマスクとし
て第1の金属膜を選択的にエッチング除去して第1の金
属からなる第2の金属膜を選択的にゲート絶縁膜上に形
成し、その後、レジストを残したまま、第2の金属膜を
陽極酸化することにより、第1の金属からなる第1のゲ
ート電極の両側に第1および第2の陽極酸化膜を、これ
ら第1および第2の陽極酸化膜の上面と第1のゲート電
極の上面とをほぼ同じ高さになるようにして、容易に形
成できる。そして、第1のゲート電極上および第1およ
び第2の陽極酸化膜上に第2の金属からなり第1のゲー
ト電極よりも幅が広い第2のゲート電極を形成すれば、
第2のゲート電極を第1のゲート電極から突出させた状
態に容易に形成できるようになる。本製造方法によれ
ば、第2のゲート電極を構成する第2の金属は陽極酸化
可能である必要はなく、また、第1の金属とは無関係に
選択できるから、第2の金属の選択の幅が広くなる。
A first metal film made of a first metal capable of anodizing is formed on the gate insulating film, a resist is selectively formed on the first metal film, and the first metal film is formed using the resist as a mask. Of the first metal is selectively removed by etching to form a second metal film of the first metal on the gate insulating film, and then the second metal film is anodized while leaving the resist. By doing so, the first and second anodic oxide films are formed on both sides of the first gate electrode made of the first metal, the upper surfaces of the first and second anodic oxide films and the upper surface of the first gate electrode. Can be easily formed by making them almost the same height. Then, if a second gate electrode made of the second metal and wider than the first gate electrode is formed on the first gate electrode and the first and second anodic oxide films,
The second gate electrode can be easily formed in a state of protruding from the first gate electrode. According to the present manufacturing method, the second metal forming the second gate electrode does not need to be anodizable and can be selected independently of the first metal. Therefore, the second metal can be selected. The width becomes wider.

【0097】また、第1の金属からなる第1のゲート電
極の両側に形成される第1および第2の陽極酸化膜の
幅、すなわち、第1のゲート電極の端部から第1および
第2の陽極酸化膜の外側の端部までのそれぞれの距離の
制御も容易となり、その結果、この第1の陽極酸化膜を
マスクとして半導体薄膜中にイオン打ち込みやイオンド
ーピングをしてドレイン領域を形成した場合に、第1の
金属からなる第1のゲート電極とドレイン領域との間の
距離の制御が容易となる。
The width of the first and second anodic oxide films formed on both sides of the first gate electrode made of the first metal, that is, from the end of the first gate electrode to the first and second anodic oxide films. It becomes easy to control the respective distances to the outer end of the anodic oxide film of, and as a result, the first anodic oxide film is used as a mask to perform ion implantation or ion doping in the semiconductor thin film to form the drain region. In this case, it becomes easy to control the distance between the first gate electrode made of the first metal and the drain region.

【0098】本製造方法によって製造される薄膜半導体
装置においても、高濃度ドレイン領域が第1のゲート電
極と離間したオフセットゲート構造となるから、ゲート
電圧Vgsをオフ側にしたときにオフリーク電流を抑制で
きる。また、ソース・ドレイン間耐圧も高くなり、その
結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗を小さ
くできて、オン電流を上げることができる。
Also in the thin film semiconductor device manufactured by this manufacturing method, since the high-concentration drain region has an offset gate structure separated from the first gate electrode, an off-leak current is generated when the gate voltage V gs is turned off. Can be suppressed. In addition, the breakdown voltage between the source and drain is increased, and as a result, the channel can be miniaturized, the on-resistance can be reduced, and the on-current can be increased.

【0099】また、第1のゲート電極と高濃度ドレイン
領域との間の半導体薄膜には低濃度ドレイン領域が形成
されるから、オン電流の減少を抑制でき、さらに、ソー
ス・ドレイン間耐圧を高くすることができ、その結果、
チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗をさらに小さ
くできて、オン電流をさらに上げることができる。
Further, since the low-concentration drain region is formed in the semiconductor thin film between the first gate electrode and the high-concentration drain region, the reduction of the on-current can be suppressed and the breakdown voltage between the source and the drain can be increased. And as a result,
The channel can be miniaturized, the on-resistance can be further reduced, and the on-current can be further increased.

【0100】また、第1のゲート電極上に第2のゲート
電極を形成し、この第2のゲート電極の第1の側部を第
1のゲート電極から突出させて第1の陽極酸化膜上に形
成しているから、オン時には、この第2のゲート電極の
第1の側部によって、第2のゲート電極の第1の側部の
下の半導体薄膜に弱い電界がかかり、その結果、第2の
ゲート電極の第1の側部の下の半導体薄膜の表面には反
転層(チャンネル)ができる。従って、オン時には、第
1のゲート電極とドレイン領域との間の抵抗を小さくで
きて、オフセットゲート構造を採ったことによって生じ
るオン電流の減少を抑制することができる。一方、オフ
時においては、ドレイン端の電界強度が弱くなり、オフ
電流が小さくなる。
Further, a second gate electrode is formed on the first gate electrode, and the first side portion of the second gate electrode is projected from the first gate electrode so that the second gate electrode is formed on the first anodic oxide film. Therefore, when turned on, a weak electric field is applied to the semiconductor thin film below the first side portion of the second gate electrode by the first side portion of the second gate electrode, and as a result, An inversion layer (channel) is formed on the surface of the semiconductor thin film below the first side of the second gate electrode. Therefore, at the time of ON, the resistance between the first gate electrode and the drain region can be reduced, and the decrease of ON current caused by adopting the offset gate structure can be suppressed. On the other hand, when it is off, the electric field strength at the drain end becomes weak, and the off current becomes small.

【0101】また、本製造方法により階段状に製造され
るから、その上に形成するデータ線等の断線が生じにく
くなる。
Further, since the manufacturing method of the present invention is stepwise, disconnection of data lines and the like formed thereon is less likely to occur.

【0102】本製造方法においても、上記のような優れ
た特性の薄膜半導体装置を1回のイオン注入により製造
することができる。
Also in this manufacturing method, the thin film semiconductor device having excellent characteristics as described above can be manufactured by one-time ion implantation.

【0103】[0103]

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0104】(第1の実施の形態)図1は、本発明の第
1の実施の形態の薄膜トランジスタ100を説明するた
めの断面図である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view for explaining a thin film transistor 100 according to a first embodiment of the present invention.

【0105】ガラス基板10上にポリシリコン等の半導
体薄膜20が選択的に形成されている。ポリシリコン薄
膜20は化学気相成長法により形成された二酸化シリコ
ンからなるゲート絶縁膜40によって覆われている。ポ
リシリコン薄膜20の上面上にはゲート絶縁膜40を間
に挟んでタンタルゲート電極51が形成されている。タ
ンタルゲート51の両側のゲート絶縁膜40上にはタン
タルを陽極酸化して形成された酸化タンタル膜52、5
3がそれぞれ形成されている。タンタルゲート電極51
上にはアルミニウムゲート電極72が形成され、アルミ
ニウムゲート電極72の上面、両側面はアルミニウムを
陽極酸化して形成された酸化アルミニウム膜81、8
2、83によってそれぞれ覆われている。
A semiconductor thin film 20 such as polysilicon is selectively formed on the glass substrate 10. The polysilicon thin film 20 is covered with a gate insulating film 40 made of silicon dioxide formed by chemical vapor deposition. A tantalum gate electrode 51 is formed on the upper surface of the polysilicon thin film 20 with the gate insulating film 40 interposed therebetween. On the gate insulating film 40 on both sides of the tantalum gate 51, tantalum oxide films 52, 5 formed by anodizing tantalum.
3 are formed respectively. Tantalum gate electrode 51
An aluminum gate electrode 72 is formed thereon, and aluminum oxide films 81 and 8 formed by anodizing aluminum on the upper surface and both side surfaces of the aluminum gate electrode 72.
2, 83 respectively.

【0106】アルミニウムゲート電極72は中央部75
と中央部75の両側の側部73、74とから構成されて
いる。アルミニウムゲート電極中央部75はタンタルゲ
ート電極51と同じ幅でありタンタルゲート電極51の
直上にタンタルゲート電極51と接して設けられてい
る。アルミニウムゲート電極側部73は、タンタルゲー
ト電極51の端部から突出して酸化タンタル膜52上に
形成されている。アルミニウムゲート電極側部74は、
タンタルゲート電極51の端部から突出して酸化タンタ
ル膜53上に形成されている。
The aluminum gate electrode 72 has a central portion 75.
And side portions 73 and 74 on both sides of the central portion 75. The aluminum gate electrode central portion 75 has the same width as the tantalum gate electrode 51 and is provided directly above the tantalum gate electrode 51 so as to be in contact with the tantalum gate electrode 51. The aluminum gate electrode side portion 73 is formed on the tantalum oxide film 52 so as to project from the end portion of the tantalum gate electrode 51. The aluminum gate electrode side portion 74 is
It is formed on the tantalum oxide film 53 so as to project from the end of the tantalum gate electrode 51.

【0107】ポリシリコン薄膜20は、n+ ドレイン領
域23、n- ドレイン領域22、n- ソース領域24、
+ ソース領域25、および中央のポリシリコン薄膜2
1から構成されている。n+ ドレイン領域23は酸化タ
ンタル膜52より外側のゲート絶縁膜40の下のポリシ
リコン薄膜20に形成されている。n- ドレイン領域2
2は、酸化アルミニウム膜82より外側の酸化タンタル
膜52の下のポリシリコン薄膜20に形成されている。
+ ソース領域25は酸化タンタル膜53より外側のゲ
ート絶縁膜40の下のポリシリコン薄膜20に形成され
ている。n- ソース領域22は、酸化アルミニウム膜8
3より外側の酸化タンタル膜53の下のポリシリコン薄
膜20に形成されている。
The polysilicon thin film 20 includes an n + drain region 23, an n drain region 22, an n source region 24,
n + source region 25 and central polysilicon thin film 2
1 is comprised. The n + drain region 23 is formed in the polysilicon thin film 20 below the gate insulating film 40 outside the tantalum oxide film 52. n - drain region 2
2 is formed on the polysilicon thin film 20 under the tantalum oxide film 52 outside the aluminum oxide film 82.
The n + source region 25 is formed in the polysilicon thin film 20 below the gate insulating film 40 outside the tantalum oxide film 53. The n source region 22 is formed of the aluminum oxide film 8
3 is formed on the polysilicon thin film 20 under the tantalum oxide film 53 on the outer side.

【0108】本実施の形態においては、ポリシリコン薄
膜20上に化学気相成長法で形成された二酸化シリコン
よりなるゲート絶縁膜40を備え、このゲート絶縁膜4
0上にタンタルゲート電極51を形成している。従っ
て、化学気相成長法で形成した二酸化シリコンよりなる
ゲート絶縁膜40上にゲート電極を形成しても閾値(V
th)等のトランジスタ特性がほとんど変動することはな
く、優れた特性の薄膜トランジスタ100が安定して製
造できる。
In this embodiment, a gate insulating film 40 made of silicon dioxide formed by chemical vapor deposition is provided on the polysilicon thin film 20, and the gate insulating film 4 is formed.
A tantalum gate electrode 51 is formed on 0. Therefore, even if the gate electrode is formed on the gate insulating film 40 made of silicon dioxide formed by the chemical vapor deposition method, the threshold value (V
The transistor characteristics such as th) hardly change and the thin film transistor 100 having excellent characteristics can be stably manufactured.

【0109】また、このタンタルゲート電極51上にア
ルミニウムゲート電極72を備えている。従って、タン
タルとアルミニウムとの間の格子定数や結晶構造の違い
により、これら2つの金属を上下に積層したゲート電極
はイオン注入のマスク性に優れ、その結果、ゲート電極
全体の膜厚を薄くできて、その上に形成するデータ線等
の断線が生じにくくなる。また、タンタルのエッチング
特性とアルミニウムのエッチング特性とが異なるから、
エッチング特性の異なる2種の金属の2層構造となるゲ
ート電極は、製造時に断線しづらくなる。さらに、タン
タルの上に電気抵抗の低いアルミニウムを使用している
から、ゲート電極(ゲート線)全体の抵抗が低くなる。
An aluminum gate electrode 72 is provided on the tantalum gate electrode 51. Therefore, due to the difference in the lattice constant and the crystal structure between tantalum and aluminum, the gate electrode in which these two metals are stacked on each other has an excellent masking property for ion implantation, and as a result, the thickness of the entire gate electrode can be reduced. As a result, disconnection of the data line and the like formed on it is less likely to occur. Also, because the etching characteristics of tantalum and aluminum are different,
A gate electrode having a two-layer structure of two kinds of metals having different etching characteristics is hard to be broken during manufacturing. Further, since aluminum having a low electric resistance is used on the tantalum, the resistance of the entire gate electrode (gate line) becomes low.

【0110】また、アルミニウムが陽極酸化されて、ア
ルミニウムゲート電極72の上面および両側面にアルミ
ニウムゲート電極72を覆って形成された酸化アルミニ
ウム膜81、82、83をそれぞれ備えているから、高
温でイオン注入する際にもイオン注入のマスクとしてア
ルミニウムを使用できるようになる。また、酸化アルミ
ニウム膜81、82、83によってアルミニウムゲート
電極72の表面が覆われていると、その上に形成される
データ線等にもアルミニウムが使用できるようになり、
素子全体の配線抵抗を小さくすることができる。さら
に、酸化アルミニウム81、82、83によってアルミ
ニウムゲート電極72の表面が覆われていると、その後
の加熱工程を経てもアルミニウムのヒロックが生じにく
くなる。
Further, aluminum is anodized, and aluminum oxide films 81, 82, and 83 are formed on the upper surface and both side surfaces of the aluminum gate electrode 72 so as to cover the aluminum gate electrode 72, respectively. When implanting, aluminum can be used as a mask for ion implantation. Further, when the surface of the aluminum gate electrode 72 is covered with the aluminum oxide films 81, 82 and 83, aluminum can be used also for the data lines and the like formed thereon,
The wiring resistance of the entire element can be reduced. Furthermore, when the surface of the aluminum gate electrode 72 is covered with the aluminum oxides 81, 82, and 83, hillocks of aluminum are less likely to occur even after the subsequent heating process.

【0111】また、n+ ドレイン領域23はタンタルゲ
ート電極51から離間してポリシリコン薄膜20に形成
されており、オフセットゲート構造となっている。従っ
て、ゲート電圧Vgsをオフ側にしたときにオフリーク電
流を抑制でき、また、ソース・ドレイン間耐圧も高くな
り、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵
抗を小さくできて、オン電流を上げることができる。
The n + drain region 23 is formed in the polysilicon thin film 20 apart from the tantalum gate electrode 51, and has an offset gate structure. Therefore, when the gate voltage V gs is turned off, the off-leakage current can be suppressed, and the withstand voltage between the source and the drain can be increased. As a result, the channel can be miniaturized, the on-resistance can be reduced, and the on-current can be reduced. Can be raised.

【0112】また、n- ドレイン領域22が、タンタル
ゲート51と離間しn+ ドレイン領域23と接して、タ
ンタルゲート51とn+ ドレイン領域23との間に形成
されている。このn- ドレイン領域22を設けると、n
+ ドレイン領域23をタンタルゲート電極51から離間
させて形成しても、タンタルゲート電極51とn+ ドレ
イン領域23との間の抵抗をこのn- ドレイン領域22
により小さくできる。従って、オン電流の減少を抑制し
つつ、ゲート電圧Vgsをオフ側にしたときのオフリーク
電流を抑制できる。また、このようなn- ドレイン領域
22を設けると、ソース・ドレイン間耐圧を高くするこ
とができ、その結果、チャネルの微細化が可能となり、
オン抵抗をさらに小さくできて、オン電流をさらに上げ
ることができる。
[0112] Further, n - drain region 22, separated from the tantalum gate 51 in contact with the n + drain region 23, is formed between the tantalum gate 51 and the n + drain region 23. When this n drain region 22 is provided, n
Even if the + drain region 23 is formed so as to be separated from the tantalum gate electrode 51, the resistance between the tantalum gate electrode 51 and the n + drain region 23 is increased by the n drain region 22.
Can be made smaller. Therefore, it is possible to suppress the off leakage current when the gate voltage V gs is set to the off side while suppressing the decrease of the on current. Further, by providing such an n drain region 22, the breakdown voltage between the source and the drain can be increased, and as a result, the channel can be miniaturized.
The on resistance can be further reduced, and the on current can be further increased.

【0113】本実施の形態においては、さらに、タンタ
ルゲート電極51上に形成されたアルミニウムゲート電
極72の側部73が、タンタルゲート電極51の端部か
ら突出して酸化タンタル膜52上に形成されているか
ら、オン時には、この突出したアルミニウムゲート電極
側部73によって、アルミニウムゲート電極側部73の
下のポリシリコン薄膜21に弱い電界がかかり、その結
果、このポリシリコン薄膜21の表面には反転層(チャ
ンネル)ができ、電気的n- 領域26が形成される。同
様に、タンタルゲート電極51上に形成されたアルミニ
ウムゲート電極72の側部74が、タンタルゲート電極
51の端部から突出して酸化タンタル膜53上に形成さ
れているから、オン時には、この突出したアルミニウム
ゲート電極側部74によって、アルミニウムゲート電極
側部74の下のポリシリコン薄膜21に弱い電界がかか
り、その結果、このポリシリコン薄膜21の表面には反
転層ができ、電気的n- 領域27が形成される。このよ
うに、オン時には、この突出したアルミニウムゲート電
極側部73によって、ポリシリコン薄膜21の表面に電
気的n- 領域26が形成されるから、タンタルゲート電
極51とn- ドレイン領域22、n+ ドレイン領域23
との間の抵抗を小さくできて、オフセットゲート構造を
採ったことによって生じるオン電流の減少を抑制するこ
とができる。一方、オフ時においては、ドレイン端の電
界強度が弱まりオフ電流が小さくなる。
In the present embodiment, the side portion 73 of the aluminum gate electrode 72 formed on the tantalum gate electrode 51 is further formed on the tantalum oxide film 52 so as to project from the end portion of the tantalum gate electrode 51. Therefore, when turned on, a weak electric field is applied to the polysilicon thin film 21 under the aluminum gate electrode side portion 73 by the protruding aluminum gate electrode side portion 73, and as a result, an inversion layer is formed on the surface of the polysilicon thin film 21. (Channel) is formed, and an electrical n region 26 is formed. Similarly, since the side portion 74 of the aluminum gate electrode 72 formed on the tantalum gate electrode 51 is formed on the tantalum oxide film 53 so as to protrude from the end portion of the tantalum gate electrode 51, the side portion 74 protrudes at the time of turning on. A weak electric field is applied to the polysilicon thin film 21 under the aluminum gate electrode side portion 74 by the aluminum gate electrode side portion 74, and as a result, an inversion layer is formed on the surface of the polysilicon thin film 21 and the electrical n region 27 is formed. Is formed. Thus, when turned on, the protruding aluminum gate electrode side portion 73 forms the electrical n region 26 on the surface of the polysilicon thin film 21, so that the tantalum gate electrode 51 and the n drain region 22, n +. Drain region 23
It is possible to reduce the resistance between the gate electrode and the gate electrode, and it is possible to suppress the decrease in the on-current caused by adopting the offset gate structure. On the other hand, at the time of off, the electric field strength at the drain end is weakened and the off current is reduced.

【0114】また、このように、タンタルゲート電極5
1と、このタンタルゲート電極51の両側の酸化タンタ
ル膜52、53と、タンタルゲート電極51上のアルミ
ニウムゲート電極72と、アルミニウムゲート電極72
の上面および両側面の酸化アルミニウム膜81、82、
83とが形成され、アルミニウムゲート電極72はタン
タルゲート電極51よりも幅が広くてタンタルゲート電
極51の両側に突出し、その突出した部分は酸化タンタ
ル膜52、53上に位置するが、酸化タンタル膜52、
53の端部の方が、アルミニウムゲート電極72の両側
面の酸化アルミニウム膜82、83の端部よりもそれぞ
れ外側となっており、階段状となるので、これらの上に
形成するデータ線等の断線が生じにくくなる。
Further, as described above, the tantalum gate electrode 5 is
1, tantalum oxide films 52 and 53 on both sides of the tantalum gate electrode 51, an aluminum gate electrode 72 on the tantalum gate electrode 51, and an aluminum gate electrode 72.
Of the aluminum oxide films 81, 82 on the upper surface and both side surfaces of the
And the aluminum gate electrode 72 is wider than the tantalum gate electrode 51 and protrudes on both sides of the tantalum gate electrode 51. The protruding portions are located on the tantalum oxide films 52 and 53. 52,
The end portions of 53 are outside the end portions of the aluminum oxide films 82 and 83 on both side surfaces of the aluminum gate electrode 72, and have a step shape. Breakage is less likely to occur.

【0115】この薄膜トランジスタ100は次のように
して製造される。
This thin film transistor 100 is manufactured as follows.

【0116】図2は、本発明の第1の実施の形態の薄膜
トランジスタの製造方法を説明するための断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the thin film transistor according to the first embodiment of the present invention.

【0117】まず、図2Aに示すように、ガラス基板1
0上にポリシリコン薄膜20を選択的に形成し、ポリシ
リコン薄膜20上に化学気相成長法により二酸化シリコ
ンからなるゲート絶縁膜40を形成し、ゲート絶縁膜4
0上にタンタル膜60をスパッタ法により形成し、タン
タル膜60上にアルミニウム膜70をスパッタ法により
形成し、アルミニウム膜70上にレジスト15を選択的
に形成する。
First, as shown in FIG. 2A, the glass substrate 1
0 is selectively formed on the polysilicon thin film 20, and a gate insulating film 40 made of silicon dioxide is formed on the polysilicon thin film 20 by a chemical vapor deposition method.
The tantalum film 60 is formed on the aluminum film 0 by the sputtering method, the aluminum film 70 is formed on the tantalum film 60 by the sputtering method, and the resist 15 is selectively formed on the aluminum film 70.

【0118】次に、図2Bに示すように、レジスト15
をマスクにしてアルミニウム膜70およびタンタル膜6
0を選択的にエッチング除去して、同じ幅のタンタル膜
61とアルミニウム膜71とからなる金属膜積層体67
を形成する。その後、レジスト15を除去する。
Next, as shown in FIG. 2B, the resist 15
With the mask as the aluminum film 70 and the tantalum film 6
0 is selectively removed by etching to form a metal film laminate 67 including a tantalum film 61 and an aluminum film 71 having the same width.
To form Then, the resist 15 is removed.

【0119】次に、図2Cに示すように、金属膜積層体
67を陽極酸化して、ゲート絶縁膜40上にタンタルゲ
ート電極51と、タンタルゲート51の両側の酸化タン
タル膜52、53をそれぞれ形成し、タンタルゲート電
極51上にはアルミニウムゲート電極72を形成し、ア
ルミニウムゲート電極72の上面、両側面にはそれぞれ
酸化アルミニウム膜81、82、83を形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, the metal film laminate 67 is anodized to form a tantalum gate electrode 51 on the gate insulating film 40 and tantalum oxide films 52 and 53 on both sides of the tantalum gate 51, respectively. Then, an aluminum gate electrode 72 is formed on the tantalum gate electrode 51, and aluminum oxide films 81, 82 and 83 are formed on the upper surface and both side surfaces of the aluminum gate electrode 72, respectively.

【0120】次に、図2Dに示すように、タンタルゲー
ト電極51、酸化タンタル膜52、53、アルミニウム
ゲート電極72、酸化アルミニウム膜81、82、83
およびゲート絶縁膜40をマスクにしてイオン注入法に
より燐イオンをポリシリコン薄膜20に導入する。この
ようにして、一回のイオン注入により、酸化タンタル膜
52より外側のゲート絶縁膜40の下のポリシリコン薄
膜20にn+ ドレイン領域用不純物領域23’が形成さ
れ、酸化アルミニウム膜82より外側の酸化タンタル膜
52の下のポリシリコン薄膜20にn- ドレイン領域用
不純物領域22’が形成され、酸化タンタル膜53より
外側のゲート絶縁膜40の下のポリシリコン薄膜20に
+ ソース領域用不純物領域25’が形成され、酸化ア
ルミニウム膜83より外側の酸化タンタル膜53の下の
ポリシリコン薄膜20にn- ソース領域用不純物領域2
4’が形成される。
Next, as shown in FIG. 2D, the tantalum gate electrode 51, the tantalum oxide films 52 and 53, the aluminum gate electrode 72, and the aluminum oxide films 81, 82 and 83.
And phosphorus ions are introduced into the polysilicon thin film 20 by ion implantation using the gate insulating film 40 as a mask. In this manner, the single ion implantation forms the n + drain region impurity region 23 ′ in the polysilicon thin film 20 below the gate insulating film 40 outside the tantalum oxide film 52 and outside the aluminum oxide film 82. Impurity region 22 'for the n - drain region is formed in the polysilicon thin film 20 under the tantalum oxide film 52, and the n + source region is formed in the polysilicon thin film 20 under the gate insulating film 40 outside the tantalum oxide film 53. Impurity regions 25 ′ are formed, and n source region impurity regions 2 are formed in the polysilicon thin film 20 below the tantalum oxide film 53 outside the aluminum oxide film 83.
4 'is formed.

【0121】その後、熱処理によりイオン注入された不
純物を活性化して、n+ ドレイン領域用不純物領域2
3’をn+ ドレイン領域23とし、n- ドレイン領域用
不純物領域22’をn- ドレイン領域22とし、n+
ース領域用不純物領域25’をn+ ソース領域25と
し、n- ソース領域用不純物領域24’をn- ソース領
域24として、図1の薄膜トランジスタ100を形成す
る。
Thereafter, heat treatment is performed to activate the ion-implanted impurities, and n + drain region impurity regions 2 are formed.
3 ′ is an n + drain region 23, an n drain region impurity region 22 ′ is an n drain region 22, an n + source region impurity region 25 ′ is an n + source region 25, and an n source region impurity The thin film transistor 100 of FIG. 1 is formed using the region 24 ′ as the n source region 24.

【0122】このように、陽極酸化速度の大きいタンタ
ルを下側とし、陽極酸化速度の小さいアルミニウムを上
側とする2層構造のゲート電極構造とすることにより容
易に本実施例の薄膜トランジスタ100が製造される。
また、イオン注入も一回で済む。
As described above, the thin film transistor 100 of this embodiment can be easily manufactured by adopting a two-layer gate electrode structure in which tantalum having a high anodic oxidation rate is on the lower side and aluminum having a low anodic oxidation rate is on the upper side. It
Moreover, the ion implantation can be performed only once.

【0123】イオン注入により、ゲート絶縁膜40の下
のポリシリコン薄膜20にn+ ドレイン領域用不純物領
域23’を形成するには、通常は、不純物分布のピーク
が、ポリシリコン薄膜20の表面、すなわち、ゲート絶
縁膜40とポリシリコン薄膜20との界面に来るよう
に、イオンドーピングの加速電圧を設定する。このとき
のゲート絶縁膜40の膜厚すなわち飛程x(Å)と、飛
程偏差σ(Å)との間には、 σ=a・x2 +b・x …(1) (ここで、a=−8.8889×10-5(Å-1) 、b
=0.44である。)の関係がある。
In order to form the impurity region 23 ′ for n + drain region in the polysilicon thin film 20 under the gate insulating film 40 by ion implantation, the peak of the impurity distribution is usually the surface of the polysilicon thin film 20, That is, the accelerating voltage for ion doping is set so as to come to the interface between the gate insulating film 40 and the polysilicon thin film 20. At this time, between the film thickness of the gate insulating film 40, that is, the range x (Å) and the range deviation σ (Å), σ = a · x 2 + b · x (1) (where, a = −8.88889 × 10 −5−1 ), b
= 0.44. ).

【0124】飛程xと、飛程偏差σ、および飛程偏差の
所定倍の値の関係を表1に示す。
Table 1 shows the relationship between the range x, the range deviation σ, and the value of a predetermined multiple of the range deviation.

【0125】[0125]

【表1】 [Table 1]

【0126】例えば、ゲート絶縁膜40の膜厚が600
オングストロームの場合には、飛程xが600オングス
トロームであり、不純物分布のピークが、ゲート絶縁膜
40の表面から600オングストロームのところ、すな
わち、ゲート絶縁膜40とポリシリコン薄膜20との界
面のところとなるように、イオンドーピングの加速電圧
が設定される。このとき、例えば、ゲート絶縁膜40上
に膜厚541オングストロームの酸化タンタル膜52が
形成されている箇所においては、不純物分布のピークか
ら2.33σ(541オングストローム)離れたところ
がゲート絶縁膜40とポリシリコン薄膜20との界面と
なる。
For example, the gate insulating film 40 has a thickness of 600.
In the case of angstrom, the range x is 600 angstrom, and the peak of the impurity distribution is 600 angstrom from the surface of the gate insulating film 40, that is, at the interface between the gate insulating film 40 and the polysilicon thin film 20. The acceleration voltage for ion doping is set so that At this time, for example, in a portion where the tantalum oxide film 52 having a film thickness of 541 angstroms is formed on the gate insulating film 40, a portion separated by 2.33σ (541 angstroms) from the peak of the impurity distribution is separated from the gate insulating film 40 and the poly. It becomes an interface with the silicon thin film 20.

【0127】次に、不純物分布のピークが、ゲート絶縁
膜40とポリシリコン薄膜20との界面のところとなる
ようにしてイオンドーピングして形成したn+ ドレイン
領域用不純物領域23’の濃度と、ゲート絶縁膜40上
に所定の膜厚の酸化タンタル膜52が形成されていて、
不純物分布のピークから1.28σ、2.33σ、2.
58σおよび3.09σそれぞれ離れたところがゲート
絶縁膜40とポリシリコン薄膜20との界面となるよう
な各場合に、イオンドーピングして形成したn- ドレイ
ン領域用不純物領域22’の濃度との関係を表2に示
す。
Next, the concentration of the impurity region 23 ′ for the n + drain region formed by ion doping so that the peak of the impurity distribution is at the interface between the gate insulating film 40 and the polysilicon thin film 20, A tantalum oxide film 52 having a predetermined thickness is formed on the gate insulating film 40,
1.28σ, 2.33σ from the peak of the impurity distribution, 2.
In each case where 58 σ and 3.09 σ are separated from each other to form an interface between the gate insulating film 40 and the polysilicon thin film 20, the relationship with the concentration of the n drain region impurity region 22 ′ formed by ion doping is shown. It shows in Table 2.

【0128】[0128]

【表2】 [Table 2]

【0129】この表から、例えば、上記の不純物分布の
ピークから2.33σ離れたところがゲート絶縁膜40
とポリシリコン薄膜20との界面となる場合において
は、n- ドレイン領域用不純物領域22’の濃度は、n
+ ドレイン領域用不純物領域23’の濃度の1.0%と
なることがわかる。
From this table, the gate insulating film 40 is located, for example, at a position 2.33σ away from the above peak of the impurity distribution.
And the polysilicon thin film 20 at the interface, the concentration of the n drain region impurity region 22 ′ is n.
It can be seen that the concentration is + 1.0% of the impurity region 23 'for the drain region.

【0130】n- ドレイン領域用不純物領域22’の濃
度が、n+ ドレイン領域用不純物領域23’の濃度の1
0%以上となると、オフ電流が流れてしまい好ましくな
い。一方、n- ドレイン領域用不純物領域22’の濃度
が、n+ ドレイン領域用不純物領域23’の濃度の0.
1%以下となると、n- ドレイン領域22を設けても、
タンタルゲート電極51とn+ ドレイン領域23との間
の抵抗は小さくならず、その結果オン電流も制限され好
ましくない。従って、n- ドレイン領域用不純物領域2
2’の濃度は、n+ ドレイン領域用不純物領域23’の
濃度の0.1%よりも大きく10%より小さいことが好
ましい。すなわち、ゲート絶縁膜40とポリシリコン薄
膜20との界面が不純物分布のピークから1.28σ〜
3.09σ離れるように、ゲート絶縁膜40上の酸化タ
ンタル膜52の膜厚を設定すること、すなわち、酸化タ
ンタル膜52の膜厚をtTaoxとすると、 1.28σ<tTaox<3.09σ …(2) の関係にあることが好ましい。
The concentration of the impurity region 22 ′ for n drain region is 1 times the concentration of the impurity region 23 ′ for n + drain region.
When it is 0% or more, off current flows, which is not preferable. On the other hand, n - 'the concentration of, n + drain region impurity region 23' drain region impurity region 22 0 of the concentration.
If it is 1% or less, even if the n drain region 22 is provided,
The resistance between the tantalum gate electrode 51 and the n + drain region 23 does not become small, and as a result, the on-current is limited, which is not preferable. Therefore, the impurity region 2 for the n drain region
The concentration of 2'is preferably higher than 0.1% and lower than 10% of the concentration of the impurity region 23 'for the n + drain region. That is, the interface between the gate insulating film 40 and the polysilicon thin film 20 is 1.28σ from the peak of the impurity distribution.
When the film thickness of the tantalum oxide film 52 on the gate insulating film 40 is set to be 3.09σ apart, that is, when the film thickness of the tantalum oxide film 52 is t Taox , 1.28σ <t Taox <3.09σ It is preferable that the relationship (2) is satisfied.

【0131】一方、ゲート絶縁膜40の膜厚をt
ox(Å)とすると、この膜厚toxは飛程xに等しいか
ら、式(1)と式(2)より、酸化タンタル膜52の膜
厚tTaox(Å)とゲート絶縁膜40の膜厚toxとの関係
は、 (a・tox 2 +b・tox)×1.28<tTaox 、 …(3) tTaox<(a・tox 2 +b・tox)×3.09 …(4) (ここで、a=−8.8889×10-5(Å-1) 、b
=0.44である。)の関係を満たしていることが好ま
しい。
On the other hand, the thickness of the gate insulating film 40 is t
Assuming that ox (Å), the film thickness t ox is equal to the range x. Therefore, from the formulas (1) and (2), the film thickness t Taox (Å) of the tantalum oxide film 52 and the film of the gate insulating film 40 can be calculated. relationship between the thickness t ox is, (a · t ox 2 + b · t ox) × 1.28 <t Taox, ... (3) t Taox <(a · t ox 2 + b · t ox) × 3.09 ... (4) (where a = −8.88889 × 10 −5−1 ), b
= 0.44. ) Is preferably satisfied.

【0132】(第2の実施の形態)図3は、本発明の第
2の実施の形態の薄膜トランジスタ100を説明するた
めの断面図である。
(Second Embodiment) FIG. 3 is a sectional view for explaining a thin film transistor 100 according to a second embodiment of the present invention.

【0133】ガラス基板10上にポリシリコン薄膜20
が選択的に形成されている。ポリシリコン薄膜20は化
学気相成長法により形成された二酸化シリコンからなる
ゲート絶縁膜40によって覆われている。ポリシリコン
薄膜20の上面上にはゲート絶縁膜40を間に挟んでタ
ンタルゲート電極51が形成されている。タンタルゲー
ト51の両側のゲート絶縁膜40上にはタンタルを陽極
酸化して形成された酸化タンタル膜52、53がそれぞ
れ形成されている。タンタルゲート電極51上にはクロ
ムゲート電極91が形成されている。
A polysilicon thin film 20 is formed on the glass substrate 10.
Are selectively formed. The polysilicon thin film 20 is covered with a gate insulating film 40 made of silicon dioxide formed by chemical vapor deposition. A tantalum gate electrode 51 is formed on the upper surface of the polysilicon thin film 20 with the gate insulating film 40 interposed therebetween. Tantalum oxide films 52 and 53 formed by anodizing tantalum are formed on the gate insulating film 40 on both sides of the tantalum gate 51. A chrome gate electrode 91 is formed on the tantalum gate electrode 51.

【0134】クロムゲート電極91は中央部94と中央
部94の両側の側部52、53とから構成されている。
クロムゲート電極中央部94はタンタルゲート電極51
と同じ幅でありタンタルゲート電極51の直上にタンタ
ルゲート電極51と接して設けられている。クロムゲー
ト電極側部92は、タンタルゲート電極51の端部から
突出して酸化タンタル膜52上に形成されている。クロ
ムゲート電極側部93は、タンタルゲート電極51の端
部から突出して酸化タンタル膜53上に形成されてい
る。
The chrome gate electrode 91 is composed of a central portion 94 and side portions 52 and 53 on both sides of the central portion 94.
The central portion 94 of the chromium gate electrode is the tantalum gate electrode 51.
It has the same width as and is provided directly above the tantalum gate electrode 51 in contact with the tantalum gate electrode 51. The chromium gate electrode side portion 92 is formed on the tantalum oxide film 52 so as to project from the end portion of the tantalum gate electrode 51. The chromium gate electrode side portion 93 is formed on the tantalum oxide film 53 so as to project from the end portion of the tantalum gate electrode 51.

【0135】ポリシリコン薄膜20は、n+ ドレイン領
域23、n- ドレイン領域22、n- ソース領域24、
+ ソース領域25、および中央のポリシリコン薄膜2
1から構成されている。n+ ドレイン領域23は酸化タ
ンタル膜52より外側のゲート絶縁膜40の下のポリシ
リコン薄膜20に形成されている。n- ドレイン領域2
2は、クロムゲート電極91より外側の酸化タンタル膜
52の下のポリシリコン薄膜20に形成されている。n
+ ソース領域25は酸化タンタル膜53より外側のゲー
ト絶縁膜40の下のポリシリコン薄膜20に形成されて
いる。n- ソース領域22は、クロムゲート電極91よ
り外側の酸化タンタル膜53の下のポリシリコン薄膜2
0に形成されている。
The polysilicon thin film 20 includes an n + drain region 23, an n drain region 22, an n source region 24,
n + source region 25 and central polysilicon thin film 2
1 is comprised. The n + drain region 23 is formed in the polysilicon thin film 20 below the gate insulating film 40 outside the tantalum oxide film 52. n - drain region 2
2 is formed in the polysilicon thin film 20 below the tantalum oxide film 52 outside the chromium gate electrode 91. n
The + source region 25 is formed in the polysilicon thin film 20 below the gate insulating film 40 outside the tantalum oxide film 53. The n source region 22 is formed of the polysilicon thin film 2 below the tantalum oxide film 53 outside the chromium gate electrode 91.
0 is formed.

【0136】本実施の形態においても、ポリシリコン薄
膜20上に化学気相成長法で形成された二酸化シリコン
よりなるゲート絶縁膜40を備え、このゲート絶縁膜4
0上にタンタルゲート電極51を形成している。従っ
て、化学気相成長法で形成した二酸化シリコンよりなる
ゲート絶縁膜40上にゲート電極を形成しても閾値(V
th)等のトランジスタ特性がほとんど変動することはな
く、優れた特性の薄膜トランジスタ100が安定して製
造できる。
Also in the present embodiment, the gate insulating film 40 made of silicon dioxide formed by the chemical vapor deposition method is provided on the polysilicon thin film 20, and the gate insulating film 4 is formed.
A tantalum gate electrode 51 is formed on 0. Therefore, even if the gate electrode is formed on the gate insulating film 40 made of silicon dioxide formed by the chemical vapor deposition method, the threshold value (V
The transistor characteristics such as th) hardly change and the thin film transistor 100 having excellent characteristics can be stably manufactured.

【0137】また、このタンタルゲート電極51上にク
ロムゲート電極72を備えている。従って、タンタルと
クロムとの間の格子定数や結晶構造の違いにより、これ
ら2つの金属を上下に積層したゲート電極はイオン注入
のマスク性に優れ、その結果、ゲート電極全体の膜厚を
薄くできて、その上に形成するデータ線等の断線が生じ
にくくなる。また、タンタルのエッチング特性とクロム
のエッチング特性とが異なるから、エッチング特性の異
なる2種の金属の2層構造となるゲート電極は、製造時
に断線しづらくなる。さらに、タンタルの上に電気抵抗
の低いクロムを使用しているから、ゲート電極(ゲート
線)全体の抵抗が低くなる。
A chromium gate electrode 72 is provided on the tantalum gate electrode 51. Therefore, due to the difference in the lattice constant and the crystal structure between tantalum and chromium, the gate electrode in which these two metals are stacked one above the other has excellent maskability for ion implantation, and as a result, the thickness of the entire gate electrode can be reduced. As a result, disconnection of the data line and the like formed on it is less likely to occur. In addition, since the etching characteristics of tantalum and chromium are different, the gate electrode having a two-layer structure of two kinds of metals having different etching characteristics is hard to be broken during manufacturing. Further, since chromium having a low electric resistance is used on tantalum, the resistance of the entire gate electrode (gate line) is reduced.

【0138】また、n+ ドレイン領域23はタンタルゲ
ート電極51から離間してポリシリコン薄膜20に形成
されており、オフセットゲート構造となっている。従っ
て、ゲート電圧Vgsをオフ側にしたときにオフリーク電
流を抑制でき、また、ソース・ドレイン間耐圧も高くな
り、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵
抗を小さくできて、オン電流を上げることができる。
The n + drain region 23 is formed in the polysilicon thin film 20 so as to be separated from the tantalum gate electrode 51, and has an offset gate structure. Therefore, when the gate voltage V gs is turned off, the off-leakage current can be suppressed, and the withstand voltage between the source and the drain can be increased. As a result, the channel can be miniaturized, the on-resistance can be reduced, and the on-current can be reduced. Can be raised.

【0139】また、n- ドレイン領域22が、タンタル
ゲート51と離間しn+ ドレイン領域23と接して、タ
ンタルゲート51とn+ ドレイン領域23との間に形成
されている。このn- ドレイン領域22を設けると、n
+ ドレイン領域23をタンタルゲート電極51から離間
させて形成しても、タンタルゲート電極51とn+ ドレ
イン領域23との間の抵抗をこのn- ドレイン領域22
により小さくできる。従って、オン電流の減少を抑制し
つつ、ゲート電圧Vgsをオフ側にしたときのオフリーク
電流を抑制できる。また、このようなn- ドレイン領域
22を設けると、ソース・ドレイン間耐圧を高くするこ
とができ、その結果、チャネルの微細化が可能となり、
オン抵抗をさらに小さくできて、オン電流をさらに上げ
ることができる。
[0139] Further, n - drain region 22, separated from the tantalum gate 51 in contact with the n + drain region 23, is formed between the tantalum gate 51 and the n + drain region 23. When this n drain region 22 is provided, n
Even if the + drain region 23 is formed so as to be separated from the tantalum gate electrode 51, the resistance between the tantalum gate electrode 51 and the n + drain region 23 is increased by the n drain region 22.
Can be made smaller. Therefore, it is possible to suppress the off leakage current when the gate voltage V gs is set to the off side while suppressing the decrease of the on current. Further, by providing such an n drain region 22, the breakdown voltage between the source and the drain can be increased, and as a result, the channel can be miniaturized.
The on resistance can be further reduced, and the on current can be further increased.

【0140】本実施の形態においては、さらに、タンタ
ルゲート電極51上に形成されたクロムゲート電極91
の側部92が、タンタルゲート電極51の端部から突出
して酸化タンタル膜52上に形成されているから、オン
時には、この突出したクロムゲート電極側部92によっ
て、クロムゲート電極側部92の下のポリシリコン薄膜
21に弱い電界がかかり、その結果、このポリシリコン
薄膜21の表面には反転層(チャンネル)ができ、電気
的n- 領域26が形成される。同様に、タンタルゲート
電極51上に形成されたクロムゲート電極91の側部9
3が、タンタルゲート電極51の端部から突出して酸化
タンタル膜53上に形成されているから、オン時には、
この突出したクロムゲート電極側部93によって、クロ
ムゲート電極側部93の下のポリシリコン薄膜21に弱
い電界がかかり、その結果、このポリシリコン薄膜21
の表面には反転層(チャンネル)ができ、電気的n-
域27が形成される。このように、オン時には、この突
出したクロムゲート電極側部92によって、ポリシリコ
ン薄膜21の表面に電気的n- 領域26が形成されるか
ら、タンタルゲート電極51とn- ドレイン領域22、
+ ドレイン領域23との間の抵抗を小さくできて、オ
フセットゲート構造を採ったことによって生じるオン電
流の減少を抑制することができる。一方、オフ時におい
ては、ドレイン端の電界が弱まり、オフ電流は小さくな
る。
Further, in the present embodiment, the chromium gate electrode 91 formed on the tantalum gate electrode 51 is further formed.
Since the side portion 92 of the chrome gate electrode side portion 92 is formed on the tantalum oxide film 52 so as to project from the end portion of the tantalum gate electrode 51, the chrome gate electrode side portion 92 is below the chrome gate electrode side portion 92 when turned on. A weak electric field is applied to the polysilicon thin film 21. As a result, an inversion layer (channel) is formed on the surface of the polysilicon thin film 21, and an electrical n region 26 is formed. Similarly, the side portion 9 of the chromium gate electrode 91 formed on the tantalum gate electrode 51 is formed.
Since 3 is formed on the tantalum oxide film 53 so as to project from the end of the tantalum gate electrode 51, at the time of ON,
A weak electric field is applied to the polysilicon thin film 21 under the chromium gate electrode side portion 93 by the projecting chromium gate electrode side portion 93, and as a result, this polysilicon thin film 21 is formed.
An inversion layer (channel) is formed on the surface of and the electrical n region 27 is formed. As described above, at the time of turning on, the protruding n -side region 92 of the chromium gate electrode forms the electrical n region 26 on the surface of the polysilicon thin film 21, so that the tantalum gate electrode 51 and the n drain region 22,
It is possible to reduce the resistance between the n + drain region 23 and the n + drain region 23, and it is possible to suppress the decrease in the on-current caused by adopting the offset gate structure. On the other hand, when it is off, the electric field at the drain end is weakened, and the off current is reduced.

【0141】また、このように、タンタルゲート電極5
1と、このタンタルゲート電極51の両側の酸化タンタ
ル膜52、53と、タンタルゲート電極51上のクロム
ゲート電極91とが形成され、クロムゲート電極91は
タンタルゲート電極51よりも幅が広くてタンタルゲー
ト電極51の両側に突出し、その突出した部分は酸化タ
ンタル膜52、53上に位置するが、酸化タンタル膜5
2、53の端部の方が、クロムゲート電極91の両側部
92、93の端部よりもそれぞれ外側となっており、階
段状となるので、これらの上に層間絶縁膜を介して形成
するデータ線等の断線が生じにくくなる。
Further, as described above, the tantalum gate electrode 5 is
1 and tantalum oxide films 52 and 53 on both sides of the tantalum gate electrode 51 and a chrome gate electrode 91 on the tantalum gate electrode 51 are formed. The chrome gate electrode 91 has a width wider than that of the tantalum gate electrode 51. The tantalum oxide film 5 is formed by projecting on both sides of the gate electrode 51, and the projecting portions are located on the tantalum oxide films 52 and 53.
Since the end portions of 2, 53 are outside the end portions of both side portions 92, 93 of the chrome gate electrode 91 and have a step shape, they are formed on these via an interlayer insulating film. Breakage of data lines and the like is less likely to occur.

【0142】この薄膜トランジスタ100は次のように
して製造される。
This thin film transistor 100 is manufactured as follows.

【0143】図4は、本発明の第2の実施の形態の薄膜
トランジスタの製造方法を説明するための断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view for explaining the method of manufacturing the thin film transistor according to the second embodiment of the present invention.

【0144】まず、図4Aに示すように、ガラス基板1
0上にポリシリコン薄膜20を選択的に形成し、ポリシ
リコン薄膜20上に化学気相成長法により二酸化シリコ
ンからなるゲート絶縁膜40を形成し、ゲート絶縁膜4
0上にタンタル膜60をスパッタ法により形成し、タン
タル膜60上にレジスト15を選択的に形成する。
First, as shown in FIG. 4A, the glass substrate 1
0 is selectively formed on the polysilicon thin film 20, and a gate insulating film 40 made of silicon dioxide is formed on the polysilicon thin film 20 by a chemical vapor deposition method.
A tantalum film 60 is formed on the silicon oxide film by sputtering, and a resist 15 is selectively formed on the tantalum film 60.

【0145】次に、図4Bに示すように、レジスト15
をマスクにしてタンタル膜60を選択的にエッチング除
去して、タンタル膜61を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, the resist 15
Is used as a mask to selectively remove the tantalum film 60 by etching to form a tantalum film 61.

【0146】次に、図4Cに示すように、レジスト15
を残したままタンタル膜61を陽極酸化して、ゲート絶
縁膜40上にタンタルゲート電極51と、タンタルゲー
ト51の両側の酸化タンタル膜52、53をそれぞれ形
成する。その後、レジスト15を除去する。
Next, as shown in FIG. 4C, the resist 15
Then, the tantalum film 61 is anodized with the above remaining to form a tantalum gate electrode 51 and tantalum oxide films 52 and 53 on both sides of the tantalum gate 51 on the gate insulating film 40. Then, the resist 15 is removed.

【0147】次に、図4Dに示すように、タンタルゲー
ト電極51および酸化タンタル膜52、53上に、タン
タルゲート電極51よりも幅が広いクロムゲート電極9
1を、クロムゲート電極側部92、93をタンタルゲー
ト電極51から突出させて、選択的に形成する。次に、
クロムゲート電極91、タンタルゲート電極51および
酸化タンタル膜52、53、およびゲート絶縁膜40を
マスクにしてイオン注入法により燐イオンをポリシリコ
ン薄膜20に導入する。このようにして、一回のイオン
注入により、酸化タンタル膜52より外側のゲート絶縁
膜40の下のポリシリコン薄膜20にn+ ドレイン領域
用不純物領域23’が形成され、クロムゲート電極91
より外側の酸化タンタル膜52の下のポリシリコン薄膜
20にn- ドレイン領域用不純物領域22’が形成さ
れ、酸化タンタル膜53より外側のゲート絶縁膜40の
下のポリシリコン薄膜20にn+ ソース領域用不純物領
域25’が形成され、クロムゲート電極91より外側の
酸化タンタル膜53の下のポリシリコン薄膜20にn-
ソース領域用不純物領域22’が形成される。
Next, as shown in FIG. 4D, a chromium gate electrode 9 having a width wider than that of the tantalum gate electrode 51 is formed on the tantalum gate electrode 51 and the tantalum oxide films 52 and 53.
1 is selectively formed by projecting the chromium gate electrode side portions 92 and 93 from the tantalum gate electrode 51. next,
Phosphorus ions are introduced into the polysilicon thin film 20 by an ion implantation method using the chromium gate electrode 91, the tantalum gate electrode 51, the tantalum oxide films 52 and 53, and the gate insulating film 40 as a mask. In this way, by one-time ion implantation, the n + drain region impurity region 23 ′ is formed in the polysilicon thin film 20 below the gate insulating film 40 outside the tantalum oxide film 52, and the chromium gate electrode 91 is formed.
An impurity region 22 ′ for n drain region is formed in the polysilicon thin film 20 under the outer tantalum oxide film 52, and an n + source is formed in the polysilicon thin film 20 under the gate insulating film 40 outside the tantalum oxide film 53. A region impurity region 25 ′ is formed and n is formed in the polysilicon thin film 20 below the tantalum oxide film 53 outside the chromium gate electrode 91.
Impurity regions 22 'for source regions are formed.

【0148】その後、熱処理によりイオン注入された不
純物を活性化して、n+ ドレイン領域用不純物領域2
3’をn+ ドレイン領域23とし、n- ドレイン領域用
不純物領域22’をn- ドレイン領域22とし、n+
ース領域用不純物領域25’をn+ ソース領域25と
し、n- ソース領域用不純物領域24’をn- ソース領
域24として、図3の薄膜トランジスタ100を形成す
る。
Thereafter, heat treatment is performed to activate the ion-implanted impurities, and n + drain region impurity regions 2 are formed.
3 ′ is an n + drain region 23, the n drain region impurity region 22 ′ is an n drain region 22, the n + source region impurity region 25 ′ is an n + source region 25, and the n source region impurity is The thin film transistor 100 of FIG. 3 is formed using the region 24 ′ as the n source region 24.

【0149】本実施の形態の製造方法においては、ゲー
ト絶縁膜40上に、陽極酸化可能なタンタル膜60を形
成し、このタンタル膜60上にレジスト15を選択的に
形成し、レジスト15をマスクとしてタンタル膜60を
選択的にエッチング除去してタンタル膜61を選択的に
ゲート絶縁膜50上に形成し、その後、レジスト15を
残したまま、タンタル膜61を陽極酸化することによ
り、タンタルゲート電極51の両側に酸化タンタル膜5
2、53を、これら酸化タンタル膜52、53の上面と
タンタルゲート電極51の上面とをほぼ同じ高さになる
ようにして、容易に形成できる。そして、タンタルゲー
ト電極51上および酸化タンタル膜52、53上にタン
タルゲート電極51よりも幅が広いクロムゲート電極9
1を形成すれば、クロムゲート電極の側部92、93を
タンタルゲート電極51から突出させた状態に容易に形
成できるようになる。本製造方法によれば、タンタルゲ
ート電極51上に、クロムのような陽極酸化困難な金属
を使用したゲート電極を設けることができ、ゲート電極
に使用する金属の選択の幅が広くなる。また、イオンド
ーピングも一回で済む。
In the manufacturing method of the present embodiment, the anodizable tantalum film 60 is formed on the gate insulating film 40, the resist 15 is selectively formed on the tantalum film 60, and the resist 15 is masked. As a result, the tantalum film 60 is selectively removed by etching to form a tantalum film 61 on the gate insulating film 50, and then the tantalum film 61 is anodized while the resist 15 is left. 51 on both sides of tantalum oxide film 5
2, 53 can be easily formed by making the upper surfaces of the tantalum oxide films 52, 53 and the upper surface of the tantalum gate electrode 51 substantially at the same height. The chromium gate electrode 9 having a width wider than that of the tantalum gate electrode 51 is formed on the tantalum gate electrode 51 and the tantalum oxide films 52 and 53.
By forming No. 1, the side portions 92 and 93 of the chrome gate electrode can be easily formed in a state of protruding from the tantalum gate electrode 51. According to this manufacturing method, a gate electrode made of a metal such as chromium that is difficult to anodize can be provided on the tantalum gate electrode 51, and the selection range of the metal used for the gate electrode can be widened. Moreover, the ion doping can be performed only once.

【0150】図5は、本発明の第2の実施の形態の薄膜
トランジスタの他の製造方法を説明するための断面図で
ある。
FIG. 5 is a sectional view for explaining another method of manufacturing the thin film transistor according to the second embodiment of the present invention.

【0151】まず、図5Aに示すように、ガラス基板1
0上にポリシリコン薄膜20を選択的に形成し、ポリシ
リコン薄膜20上に化学気相成長法により二酸化シリコ
ンからなるゲート絶縁膜40を形成し、ゲート絶縁膜4
0上にタンタル膜60をスパッタ法により形成し、タン
タル膜60上にクロム膜90をスパッタ法により形成
し、クロム膜90上にレジスト15を選択的に形成す
る。
First, as shown in FIG. 5A, the glass substrate 1
0 is selectively formed on the polysilicon thin film 20, and a gate insulating film 40 made of silicon dioxide is formed on the polysilicon thin film 20 by a chemical vapor deposition method.
A tantalum film 60 is formed on the tungsten film 0 by the sputtering method, a chromium film 90 is formed on the tantalum film 60 by the sputtering method, and the resist 15 is selectively formed on the chromium film 90.

【0152】次に、図5Bに示すように、レジスト15
をマスクにしてクロム膜90およびタンタル膜60を選
択的にエッチング除去して、同じ幅のタンタル膜61お
よびクロム膜95からなる金属膜積層体68を形成す
る。その後、レジスト15を除去する。
Next, as shown in FIG. 5B, the resist 15
The chrome film 90 and the tantalum film 60 are selectively etched and removed using the mask as a mask to form a metal film laminated body 68 including the tantalum film 61 and the chrome film 95 having the same width. Then, the resist 15 is removed.

【0153】次に、図5Cに示すように、金属膜積層体
68を熱酸化して、ゲート絶縁膜40上にタンタル膜6
2と、タンタル膜62の両側の酸化タンタル膜63、6
4をそれぞれ形成し、タンタル膜62上にはクロム膜9
6を形成し、クロム膜96のの上面および両側面には酸
化クロム膜97、98、99をそれぞれ形成する。クロ
ム膜96はクロムゲート電極91となる。
Next, as shown in FIG. 5C, the metal film laminate 68 is thermally oxidized to form the tantalum film 6 on the gate insulating film 40.
2 and tantalum oxide films 63 and 6 on both sides of the tantalum film 62.
4 are formed on the tantalum film 62, and the chromium film 9 is formed on the tantalum film 62.
6 is formed, and chromium oxide films 97, 98, 99 are formed on the upper surface and both side surfaces of the chromium film 96, respectively. The chromium film 96 becomes the chromium gate electrode 91.

【0154】次に、図5Dに示すように、タンタル膜6
2を陽極酸化して、ゲート絶縁膜40上にタンタルゲー
ト電極51と、タンタルゲート51の両側の酸化タンタ
ル膜52、53をそれぞれ形成する。その後、タンタル
ゲート電極51、酸化タンタル膜52、53、クロムゲ
ート電極51および酸化クロム膜97、98、99をマ
スクとしてイオン注入法により燐イオンをポリシリコン
薄膜20に導入する。このようにして、一回のイオン注
入により、酸化タンタル膜52より外側のゲート絶縁膜
40の下のポリシリコン薄膜20にn+ ドレイン領域用
不純物領域23’が形成され、酸化クロム膜98より外
側の酸化タンタル膜52の下のポリシリコン薄膜20に
- ドレイン領域用不純物領域22’が形成され、酸化
タンタル膜53より外側のゲート絶縁膜40の下のポリ
シリコン薄膜20にn+ ソース領域用不純物領域25’
が形成され、酸化クロム膜99より外側の酸化タンタル
膜53の下のポリシリコン薄膜20にn- ソース領域用
不純物領域22’が形成される。
Next, as shown in FIG. 5D, the tantalum film 6
2 is anodized to form a tantalum gate electrode 51 on the gate insulating film 40 and tantalum oxide films 52 and 53 on both sides of the tantalum gate 51, respectively. Then, phosphorus ions are introduced into the polysilicon thin film 20 by an ion implantation method using the tantalum gate electrode 51, the tantalum oxide films 52 and 53, the chromium gate electrode 51 and the chromium oxide films 97, 98 and 99 as a mask. In this way, by one-time ion implantation, the n + drain region impurity region 23 ′ is formed in the polysilicon thin film 20 below the gate insulating film 40 outside the tantalum oxide film 52 and outside the chromium oxide film 98. Impurity region 22 ′ for the n drain region is formed in the polysilicon thin film 20 under the tantalum oxide film 52, and the n + source region is formed in the polysilicon thin film 20 under the gate insulating film 40 outside the tantalum oxide film 53. Impurity region 25 '
Then, an impurity region 22 ′ for n source region is formed in the polysilicon thin film 20 below the tantalum oxide film 53 outside the chromium oxide film 99.

【0155】その後、熱処理によりイオン注入された不
純物を活性化して、n+ ドレイン領域用不純物領域2
3’をn+ ドレイン領域23とし、n- ドレイン領域用
不純物領域22’をn- ドレイン領域22とし、n+
ース領域用不純物領域25’をn+ ソース領域25と
し、n- ソース領域用不純物領域24’をn- ソース領
域24として、薄膜トランジスタ100を形成する。
Thereafter, heat treatment is performed to activate the ion-implanted impurities, and n + drain region impurity regions 2 are formed.
3 ′ is an n + drain region 23, the n drain region impurity region 22 ′ is an n drain region 22, the n + source region impurity region 25 ′ is an n + source region 25, and the n source region impurity is The thin film transistor 100 is formed using the region 24 ′ as the n source region 24.

【0156】このように、クロムのような陽極酸化困難
な金属を使用した場合であっても、まず、熱酸化するこ
とによりクロムの表面を熱酸化膜で覆っておくと、その
後タンタルの陽極酸化を行う場合にはクロムの溶解が防
止でき、タンタルとクロムをまず連続して形成した場合
であっても、その後陽極酸化して、本実施例の薄膜トラ
ンジスタ100を形成できる。なお、本製造方法におい
ても、イオン注入は一回で済む。
As described above, even when a metal such as chromium that is difficult to anodize is used, if the surface of chromium is first covered with a thermal oxide film by thermal oxidation, then tantalum is anodized. In this case, dissolution of chromium can be prevented, and even when tantalum and chromium are first continuously formed, the thin film transistor 100 of the present embodiment can be formed by subsequent anodic oxidation. In addition, also in this manufacturing method, the ion implantation may be performed only once.

【0157】[0157]

【発明の効果】本発明によれば、一回のイオン注入によ
って製造可能な簡単な構造の薄膜半導体装置であって、
オフリーク電流を抑制すると共にオン電流の減少を低く
抑えた薄膜半導体装置とその製造方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a thin film semiconductor device having a simple structure which can be manufactured by one-time ion implantation.
Provided are a thin film semiconductor device that suppresses an off-leakage current and a decrease in an on-current, and a manufacturing method thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の薄膜トランジスタ
を説明するための断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態の薄膜トランジスタ
の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the thin film transistor according to the first embodiment of the invention.

【図3】本発明の第2の実施の形態の薄膜トランジスタ
を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a sectional view for explaining a thin film transistor according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施の形態の薄膜トランジスタ
の一製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the thin film transistor according to the second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施の形態の薄膜トランジスタ
の他の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining another manufacturing method of the thin film transistor according to the second embodiment of the present invention.

【図6】従来の薄膜トランジスタおよびその製造方法を
説明するための断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a conventional thin film transistor and a method for manufacturing the same.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ガラス基板 15…レジスト 20…ポリシリコン薄膜 21…ポリシリコン薄膜 22…n- ドレイン領域 23…n+ ドレイン領域 24…n- ソース領域 25…n+ ソース領域 22’…n- ドレイン領域用不純物領域 23’…n+ ドレイン領域用不純物領域 24’…n- ソース領域用不純物領域 25’…n+ ソース領域用不純物領域 26、27…電気的n- 領域 40…ゲート絶縁膜 51…タンタルゲート電極 52、53、63、64…酸化タンタル膜 60、61、62…タンタル膜 67、68…金属膜積層体 70、71…アルミニウム膜 72…アルミニウムゲート電極 73…アルミニウムゲート電極側部 74…アルミニウムゲート電極側部 75…アルミニウムゲート電極中央部 81、82、83…酸化アルミニウム膜 90、95、96…クロム膜 91…クロムゲート電極 92…クロムゲート電極側部 93…クロムゲート電極側部 94…クロムゲート電極中央部 97、98、99…酸化クロム膜 100…薄膜トランジスタ 110…基板 120…多結晶シリコン半導体層 122…n- ドレイン領域 123…n- ソース領域 124…n+ ドレイン領域 125…n- ドレイン領域 127…n- ソース領域 128…n+ ソース領域 130…ゲート絶縁膜 140…タンタル膜 141…タンタルゲート電極 150…酸化タンタル膜 200…薄膜トランジスタ10 ... glass substrate 15 ... resist 20 ... polysilicon thin film 21 ... polysilicon thin film 22 ... n - drain region 23 ... n + drain region 24 ... n - source region 25 ... n + source region 22 '... n - drain region impurity region 23 '... n + drain region impurity region 24' ... n - impurity for the source region region 25 '... n + source region impurity regions 26, 27 ... electric n - region 40 ... gate insulating film 51 ... tantalum gate electrode 52, 53, 63, 64 ... Tantalum oxide film 60, 61, 62 ... Tantalum film 67, 68 ... Metal film laminated body 70, 71 ... Aluminum film 72 ... Aluminum gate electrode 73 ... Aluminum gate electrode side portion 74 ... Aluminum gate electrode Side part 75 ... Aluminum gate electrode central part 81, 82, 83 ... Aluminum oxide film 90, 95, 96 ... Chrome film 91 ... Chrome gate electrode 92 ... Chrome gate electrode side part 93 ... Chrome gate electrode side part 94 ... Chrome gate electrode central part 97, 98, 99 ... Chromium oxide film 100 ... Thin film transistor 110 ... Substrate 120 ... Polycrystalline silicon semiconductor layer 122 ... N - Drain region 123 ... N - Source region 124 ... N + Drain region 125 ... N - Drain region 127 ... N - Source region 128 ... N + Source region 130 ... Gate insulating film 140 ... Tantalum film 141 ... Tantalum gate electrode 150 ... Tantalum oxide film 200 ... Thin film transistor

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁基板上に形成された半導体薄膜と、 前記半導体薄膜上に形成されたゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、 前記ゲート電極の両側の前記半導体薄膜にそれぞれ形成
されたソース領域およびドレイン領域と、 を備える薄膜半導体装置において、 前記ゲート電極が、前記ゲート絶縁膜上に形成された第
1のゲート電極と、前記第1のゲート電極上に形成され
た第2のゲート電極とを備え、 前記第2のゲート電極が、前記第1のゲート電極の直上
に前記第1のゲート電極と接して設けられた第1の副ゲ
ート電極と、前記第1のゲート電極の前記ドレイン領域
側の端部の位置から前記ドレイン領域側に第1の所定の
距離突出して設けられた第2の副ゲート電極とを少なく
とも有し、 前記ドレイン領域が、前記第1のゲート電極の前記ドレ
イン領域側の前記端部から第2の所定の距離離間して設
けられていることを特徴とする薄膜半導体装置。
1. A semiconductor thin film formed on an insulating substrate, a gate insulating film formed on the semiconductor thin film, a gate electrode formed on the gate insulating film, and the semiconductors on both sides of the gate electrode. A thin film semiconductor device comprising a source region and a drain region respectively formed in a thin film, wherein the gate electrode is formed on the first gate electrode and the first gate electrode formed on the gate insulating film. A second sub-gate electrode, the second sub-gate electrode being provided directly above the first sub-gate electrode in contact with the first sub-gate electrode; At least a second sub-gate electrode provided so as to protrude from the drain region side end portion of the first gate electrode toward the drain region side by a first predetermined distance, A thin film semiconductor device, wherein the thin film semiconductor device is provided at a second predetermined distance from the end of the first gate electrode on the drain region side.
【請求項2】前記第1のゲート電極と前記ドレイン領域
との間の前記半導体薄膜に形成された低濃度ドレイン領
域であって、前記ドレイン領域よりも低不純物濃度の前
記低濃度ドレイン領域をさらに備え、前記低濃度ドレイ
ン領域が前記第1のゲート電極から第3の所定の距離離
間して設けられていると共に前記ドレイン領域と電気的
に接続して設けられていることを特徴とする請求項1記
載の薄膜半導体装置。
2. A low-concentration drain region formed in the semiconductor thin film between the first gate electrode and the drain region, wherein the low-concentration drain region has a lower impurity concentration than the drain region. The low-concentration drain region is provided at a third predetermined distance from the first gate electrode and is electrically connected to the drain region. 1. The thin film semiconductor device according to 1.
【請求項3】前記半導体薄膜が多結晶シリコンからなる
半導体薄膜であることを特徴とする請求項1または2記
載の薄膜半導体装置。
3. The thin film semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor thin film is a semiconductor thin film made of polycrystalline silicon.
【請求項4】前記第1のゲート電極が第1の金属からな
り、前記第2のゲート電極が第2の金属からなり、前記
第1の金属と前記第2の金属とが異なった種類の金属で
あることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載
の薄膜半導体装置。
4. The first gate electrode is made of a first metal, the second gate electrode is made of a second metal, and the first metal and the second metal are different types. The thin film semiconductor device according to claim 1, wherein the thin film semiconductor device is a metal.
【請求項5】前記第1のゲート電極が第1の金属からな
り、前記第2のゲート電極が第2の金属からなり、前記
第1の金属のエッチング特性と、前記第2の金属のエッ
チング特性とが異なっていることを特徴とする請求項1
乃至3のいずれかに記載の薄膜半導体装置。
5. The first gate electrode is made of a first metal, the second gate electrode is made of a second metal, the etching characteristics of the first metal, and the etching of the second metal. The characteristics are different from each other.
4. The thin film semiconductor device according to any one of 3 to 3.
【請求項6】前記第1のゲート電極が第1の金属からな
り、前記第2のゲート電極が第2の金属からなり、前記
第1の金属が陽極酸化可能な金属であることを特徴とす
る請求項1乃至3のいずれかに記載の薄膜半導体装置。
6. The first gate electrode is made of a first metal, the second gate electrode is made of a second metal, and the first metal is an anodizable metal. 4. The thin film semiconductor device according to claim 1.
【請求項7】前記第1のゲート電極が第1の金属からな
り、前記第2のゲート電極が第2の金属からなり、前記
第1の金属が陽極酸化可能な金属であり、前記第2の金
属が陽極酸化可能な金属であり、前記第1の金属の陽極
酸化速度が前記第2の金属の陽極酸化速度よりも大きい
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の薄
膜半導体装置。
7. The first gate electrode is made of a first metal, the second gate electrode is made of a second metal, and the first metal is an anodizable metal. 7. The thin film according to claim 1, wherein the metal is an anodizable metal, and the anodizing rate of the first metal is higher than the anodizing rate of the second metal. Semiconductor device.
【請求項8】前記第1の金属がタンタルであり、前記第
2の金属がアルミニウムであることを特徴とする請求項
7記載の薄膜半導体装置。
8. The thin film semiconductor device according to claim 7, wherein the first metal is tantalum and the second metal is aluminum.
【請求項9】前記ゲート絶縁膜が、化学気相成長法で作
成された絶縁膜であることを特徴とする請求項8記載の
薄膜半導体装置。
9. The thin film semiconductor device according to claim 8, wherein the gate insulating film is an insulating film formed by a chemical vapor deposition method.
【請求項10】絶縁基板上に形成された半導体薄膜と、 前記半導体薄膜上に化学気相成長法で形成されたゲート
絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上に形成されたタンタルからなる第1
のゲート電極と、 タンタルを陽極酸化して前記第1のゲート電極の両側に
それぞれ形成された第1および第2の酸化タンタル膜
と、 アルミニウムからなる第2のゲート電極であって、前記
第2のゲート電極の幅が前記第1のゲート電極の幅より
も大きく、前記第2のゲート電極が前記幅の方向におい
て中央部と前記中央部の両側の第1および第2の側部と
を備え、前記第2のゲート電極の前記中央部が前記第1
のゲート電極と同じ幅であり、前記中央部が前記第1の
ゲート電極の直上に前記第1のゲート電極と接して設け
られ、前記第2のゲート電極の両側の前記第1および第
2の側部が前記第1のゲート電極の前記幅の方向におけ
る第1の端部の位置および第2の端部の位置から第1お
よび第2の所定の距離それぞれ突出して前記第1および
第2の酸化タンタル膜上にそれぞれ設けられた前記第2
のゲート電極と、 アルミニウムが陽極酸化されて、前記第2のゲート電極
の上面および側面に前記第2のゲート電極を覆って形成
された酸化アルミニウム膜と、 前記第1のゲート電極から第3の所定の距離離間して前
記半導体薄膜に設けられたドレイン領域と、 前記第1のゲート電極に対して、前記ドレイン領域と反
対側の前記半導体薄膜に設けられたソース領域と、 を備えることを特徴とする薄膜半導体装置。
10. A semiconductor thin film formed on an insulating substrate, a gate insulating film formed on the semiconductor thin film by chemical vapor deposition, and tantalum formed on the gate insulating film.
The first and second tantalum oxide films respectively formed on both sides of the first gate electrode by anodizing tantalum, and a second gate electrode made of aluminum, The width of the gate electrode is larger than the width of the first gate electrode, and the second gate electrode has a central portion and first and second side portions on both sides of the central portion in the width direction. The central portion of the second gate electrode is the first
Has the same width as the gate electrode, the central portion is provided directly above the first gate electrode in contact with the first gate electrode, and the first and second gate electrodes on both sides of the second gate electrode are provided. The side portions project from the first end position and the second end position in the width direction of the first gate electrode by first and second predetermined distances, respectively. The second layers provided on the tantalum oxide film, respectively.
And an aluminum oxide film formed by anodizing aluminum to cover the second gate electrode on the upper surface and the side surface of the second gate electrode, and from the first gate electrode to the third gate electrode. A drain region provided in the semiconductor thin film at a predetermined distance from each other; and a source region provided in the semiconductor thin film on the side opposite to the drain region with respect to the first gate electrode. Thin film semiconductor device.
【請求項11】前記第1のゲート電極と前記ドレイン領
域との間の前記半導体薄膜に形成された低濃度ドレイン
領域であって、前記ドレイン領域よりも低不純物濃度の
前記低濃度ドレイン領域をさらに備え、前記低濃度ドレ
イン領域が前記第1のゲート電極から第4の所定の距離
離間して設けられていると共に前記ドレイン領域と電気
的に接続して設けられていることを特徴とする請求項1
0記載の薄膜半導体装置。
11. A low-concentration drain region formed in the semiconductor thin film between the first gate electrode and the drain region, the low-concentration drain region having a lower impurity concentration than the drain region is further formed. The low-concentration drain region is provided at a fourth predetermined distance from the first gate electrode and is electrically connected to the drain region. 1
0. The thin film semiconductor device according to item 0.
【請求項12】絶縁基板上に形成された半導体薄膜と、 前記半導体薄膜上に化学気相成長法で形成されたゲート
絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上に形成されたタンタルからなる第1
のゲート電極と、 タンタルを陽極酸化して前記第1のゲート電極の両側に
それぞれ形成された第1および第2の酸化タンタル膜
と、 アルミニウムからなる第2のゲート電極であって、前記
第2のゲート電極の幅が前記第1のゲート電極の幅より
も大きく、前記第2のゲート電極が前記幅の方向におい
て中央部と前記中央部の両側の第1および第2の側部と
を備え、前記第2のゲート電極の前記中央部が前記第1
のゲート電極と同じ幅であり、前記中央部が前記第1の
ゲート電極の直上に前記第1のゲート電極と接して設け
られ、前記第2のゲート電極の両側の前記第1および第
2の側部が前記第1のゲート電極の前記幅の方向におけ
る第1の端部の位置および第2の端部の位置から第1お
よび第2の所定の距離それぞれ突出して前記第1および
第2の酸化タンタル膜上にそれぞれ設けられた前記第2
のゲート電極と、 アルミニウムが陽極酸化されて、前記第2のゲート電極
の上面および側面に前記第2のゲート電極を覆って形成
された酸化アルミニウム膜と、 前記第1のゲート電極から第3の所定の距離離間して前
記半導体薄膜に形成された高濃度ドレイン領域と、 前記第1のゲート電極と前記高濃度ドレイン領域との間
の前記半導体薄膜に形成され、前記高濃度ドレイン領域
よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域であって、前
記第1のゲート電極から第4の所定の距離離間して設け
られると共に前記高濃度ドレイン領域と接して形成され
た前記低濃度ドレイン領域と、 前記第1のゲート電極に対して前記高濃度ドレイン領域
と反対側の前記半導体薄膜に、前記第1のゲート電極か
ら第5の所定の距離離間して設けられた高濃度ソース領
域と、 前記第1のゲート電極と前記高濃度ソース領域との間の
前記半導体薄膜に形成され、前記高濃度ソース領域より
も低不純物濃度の低濃度ソース領域であって、前記第1
のゲート電極から第6の所定の距離離間して形成される
と共に前記高濃度ソース領域と接して形成された低濃度
ソース領域と、 を備えることを特徴とする薄膜半導体装置。
12. A semiconductor thin film formed on an insulating substrate, a gate insulating film formed on the semiconductor thin film by chemical vapor deposition, and tantalum formed on the gate insulating film.
The first and second tantalum oxide films respectively formed on both sides of the first gate electrode by anodizing tantalum, and a second gate electrode made of aluminum, The width of the gate electrode is larger than the width of the first gate electrode, and the second gate electrode has a central portion and first and second side portions on both sides of the central portion in the width direction. The central portion of the second gate electrode is the first
Has the same width as the gate electrode, the central portion is provided directly above the first gate electrode in contact with the first gate electrode, and the first and second gate electrodes on both sides of the second gate electrode are provided. The side portions project from the first end position and the second end position in the width direction of the first gate electrode by first and second predetermined distances, respectively. The second layers provided on the tantalum oxide film, respectively.
And an aluminum oxide film formed by anodizing aluminum to cover the second gate electrode on the upper surface and the side surface of the second gate electrode, and from the first gate electrode to the third gate electrode. A high-concentration drain region formed at a predetermined distance in the semiconductor thin film, and formed in the semiconductor thin film between the first gate electrode and the high-concentration drain region, and having a lower concentration than the high-concentration drain region. A low-concentration drain region having a low impurity concentration, the low-concentration drain region formed at a fourth predetermined distance from the first gate electrode and in contact with the high-concentration drain region; A high-concentration saw provided in the semiconductor thin film on the side opposite to the high-concentration drain region with respect to the first gate electrode, at a fifth predetermined distance from the first gate electrode. A low-concentration source region formed in the semiconductor thin film between the first gate electrode and the high-concentration source region and having a lower impurity concentration than the high-concentration source region,
A low-concentration source region formed at a sixth predetermined distance from the gate electrode and in contact with the high-concentration source region.
【請求項13】前記高濃度ドレイン領域が前記ゲート絶
縁膜の下の前記半導体薄膜に形成され、前記低濃度ドレ
イン領域が前記第1の酸化タンタル膜および前記ゲート
絶縁膜の下の前記半導体薄膜に形成され、前記半導体薄
膜が多結晶シリコン薄膜であり、前記ゲート絶縁膜が、
化学気相成長法により形成された酸化ケイ素膜であり、
前記酸化ケイ素膜の膜厚をtox(Å)とし、第1の酸化
タンタル膜の膜厚をtTaox(Å)とした場合に、 (a・tox 2 +b・tox)×1.28<tTaox 、 tTaox<(a・tox 2 +b・tox)×3.09 (ここで、a=−8.8889×10-5(Å-1) 、 b
=0.44である。)の関係を満たすことを特徴とする
請求項12記載の薄膜半導体装置。
13. The high concentration drain region is formed in the semiconductor thin film under the gate insulating film, and the low concentration drain region is formed in the semiconductor thin film under the first tantalum oxide film and the gate insulating film. Formed, the semiconductor thin film is a polycrystalline silicon thin film, the gate insulating film,
A silicon oxide film formed by chemical vapor deposition,
When the film thickness of the silicon oxide film is t ox (Å) and the film thickness of the first tantalum oxide film is t Taox (Å), (a · t ox 2 + b · t ox ) × 1.28 <T Taox , t Taox <(a · t ox 2 + b · t ox ) × 3.09 (where, a = −8.88889 × 10 −5−1 ), b
= 0.44. 13. The thin film semiconductor device according to claim 12, wherein the relationship of (4) is satisfied.
【請求項14】絶縁基板上に形成された半導体薄膜と、 前記半導体薄膜上に化学気相成長法で形成されたゲート
絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上に形成されたタンタルからなる第1
のゲート電極と、 前記第1のゲート電極上に形成されたアルミニウムから
なる第2のゲート電極と、 前記第1のゲート電極の両側の前記半導体薄膜に形成さ
れたドレイン領域およびソース領域と、 を備えることを特徴とする薄膜半導体装置。
14. A semiconductor thin film formed on an insulating substrate, a gate insulating film formed on the semiconductor thin film by a chemical vapor deposition method, and tantalum formed on the gate insulating film.
A gate electrode, a second gate electrode made of aluminum formed on the first gate electrode, and a drain region and a source region formed on the semiconductor thin film on both sides of the first gate electrode. A thin-film semiconductor device, comprising:
【請求項15】タンタルが陽極酸化されて、前記第1の
ゲート電極の両側に形成された酸化タンタル膜と、 アルミニウムが陽極酸化されて、前記第2のゲート電極
の上面および側面に前記第2のゲート電極を覆って形成
された酸化アルミニウム膜と、 をさらに備えることを特徴とする請求項14記載の薄膜
半導体装置。
15. Tantalum is anodized to form tantalum oxide films formed on both sides of the first gate electrode, and aluminum is anodized to form the second gate electrode on the upper surface and the side surface of the second gate electrode. 15. The thin film semiconductor device according to claim 14, further comprising an aluminum oxide film formed so as to cover the gate electrode of.
【請求項16】絶縁基板上に半導体薄膜を形成する工程
と、 前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上に第1のゲート電極を形成し、前記
第1のゲート電極よりも幅が広く前記幅の方向において
中央部と前記中央部の両側の第1および第2の側部とを
備える第2のゲート電極を前記第1のゲート電極上に形
成して、前記第2のゲート電極の前記中央部であって前
記第1のゲート電極と同じ幅である前記中央部を前記第
1のゲート電極の直上に設け、前記第2のゲート電極の
前記幅の方向の前記第1の側部および前記第2の側部を
前記第1のゲート電極の前記幅の方向における第1の端
部の位置および第2の端部の位置から前記幅の方向にお
いてそれぞれ突出させる工程と、 前記第2のゲート電極および前記第1のゲート電極をマ
スクとして、前記半導体薄膜にイオン注入法により不純
物を導入して、前記第2のゲート電極の両側の前記半導
体薄膜にソース領域用不純物領域とドレイン領域用不純
物領域とをそれぞれ形成する工程と、 を有することを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
16. A step of forming a semiconductor thin film on an insulating substrate; a step of forming a gate insulating film on the semiconductor thin film; a step of forming a first gate electrode on the gate insulating film; Forming a second gate electrode on the first gate electrode, the second gate electrode being wider than the gate electrode and having a central portion and first and second side portions on both sides of the central portion in the width direction; The central portion of the second gate electrode, which has the same width as the first gate electrode, is provided directly above the first gate electrode, and the width direction of the second gate electrode is The first side portion and the second side portion of the first gate electrode in the width direction from the position of the first end portion and the second end portion of the first gate electrode in the width direction, respectively. The step of allowing the second gate electrode and the second gate electrode Impurities are introduced into the semiconductor thin film by ion implantation using the gate electrode as a mask to form a source region impurity region and a drain region impurity region in the semiconductor thin film on both sides of the second gate electrode. A method of manufacturing a thin film semiconductor device, comprising:
【請求項17】絶縁基板上に半導体薄膜を形成する工程
と、 前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上に第1のゲート電極および前記第1
のゲート電極の両側の第1および第2の絶縁膜をそれぞ
れ形成し、前記第1のゲート電極よりも幅が広く前記幅
の方向において中央部と前記中央部の両側の第1および
第2の側部とを備える第2のゲート電極を前記第1のゲ
ート電極上に形成して、前記第2のゲート電極の前記中
央部であって前記第1のゲート電極と同じ幅である前記
中央部を前記第1のゲート電極の直上に設け、前記第2
のゲート電極の前記幅の方向の前記第1の側部および前
記第2の側部を前記第1のゲート電極の前記幅の方向に
おける第1の端部の位置および第2の端部の位置から前
記幅の方向においてそれぞれ突出させて前記第1の絶縁
膜および前記第2の絶縁膜上に前記第1の側部の外側の
端部が前記第1の絶縁膜の外側の端部よりも内側となり
前記第2の側部の外側の端部が前記第2の絶縁膜の外側
の端部よりも内側となるようにそれぞれ設ける工程と、 前記第2のゲート電極、前記第1および第2の絶縁膜な
らびに前記第1のゲート電極をマスクとして前記半導体
薄膜にイオン注入法により不純物を導入して、前記第1
の絶縁膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄
膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第2のゲ
ート電極の外側の前記第1の絶縁膜の下の前記半導体薄
膜に前記高濃度ドレイン領域よりも低不純物濃度の低濃
度ドレイン領域用不純物領域を、前記第2の絶縁膜の外
側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ソ
ース領域用不純物領域を、前記第2のゲート電極の外側
の前記第2の絶縁膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度
ソース領域よりも低不純物濃度の低濃度ソース領域用不
純物領域をそれぞれ形成する工程と、 を有することを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
17. A step of forming a semiconductor thin film on an insulating substrate, a step of forming a gate insulating film on the semiconductor thin film, a first gate electrode and the first gate electrode on the gate insulating film.
Forming first and second insulating films on both sides of the gate electrode respectively, and having a width wider than that of the first gate electrode in the width direction, and a first portion and a second portion on both sides of the center portion in the width direction. A second gate electrode having side portions is formed on the first gate electrode, and the central portion is the central portion of the second gate electrode and has the same width as the first gate electrode. Is provided directly above the first gate electrode, and the second gate electrode is provided.
The first side portion and the second side portion of the gate electrode in the width direction, the first end position and the second end position of the first gate electrode in the width direction. On the first insulating film and the second insulating film so that the outer end portion of the first side portion is more protruded in the width direction than the outer end portion of the first insulating film. And a second gate electrode, the first and second gate electrodes are provided so as to be inside and the outside end of the second side portion is inside the outside end of the second insulating film. Impurities are introduced into the semiconductor thin film by ion implantation using the insulating film and the first gate electrode as a mask,
A high-concentration drain region impurity region in the semiconductor thin film below the gate insulating film outside the insulating film, and in the semiconductor thin film below the first insulating film outside the second gate electrode. A low-concentration drain region impurity region having a lower impurity concentration than the high-concentration drain region; a high-concentration source region impurity region in the semiconductor thin film below the gate insulating film outside the second insulating film; Forming a low-concentration source region impurity region having a lower impurity concentration than the high-concentration source region in the semiconductor thin film below the second insulating film outside the gate electrode. Method for manufacturing thin film semiconductor device.
【請求項18】絶縁基板上に半導体薄膜を形成する工程
と、 前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な第1の金属から
なる第1の金属膜と、陽極酸化可能であり前記第1の金
属よりも陽極酸化速度が小さい第2の金属からなる第2
の金属膜であって前記第1の金属膜と実質的に同じ幅で
前記第1の金属膜上に積層された第2の金属膜とからな
る金属膜積層体を形成する工程と、 前記金属膜積層体を陽極酸化して、前記第1の金属から
なる第1のゲート電極と前記第1のゲート電極の両側の
第1および第2の陽極酸化膜とを前記ゲート絶縁膜上に
形成し、前記第2の金属からなり前記第1のゲート電極
よりも幅が広く前記幅の方向において中央部と前記中央
部の両側の第1および第2の側部とを備える第2のゲー
ト電極を、前記第2のゲート電極の前記中央部であって
前記第1のゲート電極と同じ幅である前記中央部を前記
第1のゲート電極の直上とし、前記第2のゲート電極の
前記幅の方向の前記第1の側部および前記第2の側部を
前記第1のゲート電極の前記幅の方向における第1の端
部の位置および第2の端部の位置から前記幅の方向にお
いてそれぞれ突出させて前記第1の陽極酸化膜および前
記第2の陽極酸化膜上にそれぞれ位置するようにして、
前記第1のゲート電極上に形成し、前記第2のゲート電
極の前記第1の側部上、前記中央部上および前記第2の
側部上に第3の陽極酸化膜を形成し、前記第2のゲート
電極の前記第1の側部の外側の側面に第4の陽極酸化膜
を前記第4の陽極酸化膜の外側の端部が前記第1の陽極
酸化膜の外側の端部よりも内側となるように形成し、前
記第2のゲート電極の前記第2の側部の外側の側面に第
5の陽極酸化膜を前記第5の陽極酸化膜の外側の端部が
前記第2の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となるよ
うに形成する工程と、 前記第2のゲート電極、前記第3乃至第5の陽極酸化
膜、前記第1および第2の陽極酸化膜、ならびに前記第
1のゲート電極をマスクとして前記半導体薄膜にイオン
注入法により不純物を導入して、前記第1の陽極酸化膜
の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃
度ドレイン領域用不純物領域を、前記第4の陽極酸化膜
の外側の前記第1の陽極酸化膜の下の前記半導体薄膜に
前記高濃度ドレイン領域用不純物領域よりも低不純物濃
度の低濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第2の陽
極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄
膜に高濃度ソース領域用不純物領域を、前記第5の陽極
酸化膜の外側の前記第2の陽極酸化膜の下の前記半導体
薄膜に前記高濃度ソース領域用不純物領域よりも低不純
物濃度の低濃度ソース領域用不純物領域をそれぞれ形成
する工程と、 を有することを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
18. A step of forming a semiconductor thin film on an insulating substrate, a step of forming a gate insulating film on the semiconductor thin film, and a first anodizable first metal formed on the gate insulating film. And a second metal that can be anodized and has a lower anodization rate than the first metal.
Forming a metal film laminate comprising a first metal film and a second metal film laminated on the first metal film with substantially the same width as the first metal film; The film stack is anodized to form a first gate electrode made of the first metal and first and second anodized films on both sides of the first gate electrode on the gate insulating film. A second gate electrode made of the second metal and having a width wider than that of the first gate electrode and having a central portion and first and second side portions on both sides of the central portion in the width direction. The central portion of the second gate electrode having the same width as the first gate electrode is directly above the first gate electrode, and the width direction of the second gate electrode is The first side portion and the second side portion of the first gate electrode in the width direction. In the width direction from the position of the first end portion and the position of the second end portion in, respectively so as to be respectively located on the first anodic oxide film and the second anodic oxide film,
Forming a third anodic oxide film on the first gate electrode, forming a third anodic oxide film on the first side portion, the central portion, and the second side portion of the second gate electrode; A fourth anodic oxide film is formed on a side surface of the second gate electrode on the outer side of the first side portion, and an outer end portion of the fourth anodic oxide film is formed from an outer end portion of the first anodic oxide film. A second anodic oxide film is formed on the outer side surface of the second side portion of the second gate electrode, and an outer end portion of the fifth anodic oxide film is formed on the outer side surface of the second gate electrode. A step of forming the anodic oxide film so as to be inside the outer end portion of the anodic oxide film, the second gate electrode, the third to fifth anodic oxide films, the first and second anodic oxide films, In addition, impurities are introduced into the semiconductor thin film by an ion implantation method using the first gate electrode as a mask to perform the first anodic oxidation. An impurity region for a high-concentration drain region is provided in the semiconductor thin film below the gate insulating film outside the film, and the high concentration is provided in the semiconductor thin film below the first anodic oxide film outside the fourth anodic oxide film. An impurity region for a low concentration drain region having a lower impurity concentration than that of the impurity region for a concentration drain region is formed, and an impurity region for a high concentration source region is formed in the semiconductor thin film below the gate insulating film outside the second anodic oxide film. And forming a low-concentration source region impurity region having a lower impurity concentration than the high-concentration source region impurity region in the semiconductor thin film outside the fifth anodic oxide film and under the second anodic oxide film. A method of manufacturing a thin film semiconductor device, comprising:
【請求項19】前記ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な
第1の金属からなる第1の金属膜と、陽極酸化可能であ
り前記第1の金属よりも陽極酸化速度が小さい第2の金
属からなる第2の金属膜であって前記第1の金属膜と実
質的に同じ幅で前記第1の金属膜上に積層された第2の
金属膜とからなる金属膜積層体を形成する前記工程が、 前記ゲート絶縁膜上に、前記第1の金属からなる第3の
金属膜を形成し、その後、連続して前記第3の金属膜上
に前記第2の金属からなる第4の金属膜を形成し、その
後、前記第4の金属膜上にレジストを選択的に形成し、
その後前記レジストをマスクにして、前記第4の金属膜
および前記第3の金属膜を選択的にエッチング除去し
て、前記ゲート絶縁膜上に、前記第1の金属からなる前
記第1の金属膜と、前記第2の金属からなり前記第1の
金属膜と実質的に同じ幅で前記第1の金属膜上に積層さ
れた前記第2の金属膜とからなる前記金属膜積層体を形
成する工程であることを特徴とする請求項18記載の薄
膜半導体装置の製造方法。
19. A first metal film made of a first metal capable of anodizing on the gate insulating film, and a second metal capable of anodizing and having an anodizing rate lower than that of the first metal. A second metal film formed of a second metal film having a width substantially the same as that of the first metal film and a second metal film stacked on the first metal film. A step of forming a third metal film made of the first metal on the gate insulating film, and then continuously forming a fourth metal made of the second metal on the third metal film. Forming a film, and then selectively forming a resist on the fourth metal film,
After that, the fourth metal film and the third metal film are selectively etched away using the resist as a mask, and the first metal film made of the first metal is formed on the gate insulating film. And a second metal film formed of the second metal and having a width substantially the same as that of the first metal film and stacked on the first metal film, thereby forming the metal film laminate. 19. The method of manufacturing a thin film semiconductor device according to claim 18, which is a step.
【請求項20】絶縁基板上に半導体薄膜を形成する工程
と、 前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な第1の金属から
なる第1の金属膜と、陽極酸化困難な第2の金属からな
り前記第1の金属膜と実質的に同じ幅で前記第1の金属
膜上に積層された第2の金属膜とからなる金属膜積層体
を形成する工程と、 前記金属膜積層体を熱酸化して前記第2の金属膜の上面
および両側面に前記第2の金属の第1、第2および第3
の熱酸化膜をそれぞれ形成し、前記第1の金属膜の両側
面に前記第1の金属の熱酸化膜を形成し、その後、前記
第1の金属膜を陽極酸化することにより、前記第1の金
属からなる第1のゲート電極と前記第1のゲート電極の
両側の第1および第2の陽極酸化膜とを前記ゲート酸化
膜上に形成し、前記第2の金属からなり前記第1のゲー
ト電極よりも幅が広く前記幅の方向において中央部と前
記中央部の両側の第1および第2の側部とを備える第2
のゲート電極を、前記第2のゲート電極の前記中央部で
あって前記第1のゲート電極と同じ幅である前記中央部
を前記第1のゲート電極の直上とし、前記第2のゲート
電極の前記幅の方向の前記第1の側部および前記第2の
側部を前記第1のゲート電極の前記幅の方向における第
1の端部の位置および第2の端部の位置から前記幅の方
向においてそれぞれ突出させて前記第1の陽極酸化膜お
よび前記第2の陽極酸化膜上にそれぞれ位置するように
して、前記第1のゲート電極上に形成し、前記第2のゲ
ート電極の両側の前記第2および第3の熱酸化膜を前記
第2の熱酸化膜の外側の端部が前記第1の陽極酸化膜の
外側の端部よりも内側となり前記第3の熱酸化膜の外側
の端部が前記第2の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側
となるように形成する工程と、 前記第2のゲート電極、前記第1乃至第3の熱酸化膜、
前記第1および第2の陽極酸化膜、ならびに前記第1の
ゲート電極をマスクとして前記半導体薄膜にイオン注入
法により不純物を導入して、前記第1の陽極酸化膜の外
側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ド
レイン領域用不純物領域を、前記第2の熱酸化膜の外側
の前記第1の陽極酸化膜の下の前記半導体薄膜に前記高
濃度ドレイン領域用不純物領域よりも低不純物濃度の低
濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第2の陽極酸化
膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高
濃度ソース領域用不純物領域を、前記第3の熱酸化膜の
外側の前記第2の陽極酸化膜の下の前記半導体薄膜に前
記高濃度ソース領域用不純物領域よりも低不純物濃度の
低濃度ソース領域用不純物領域をそれぞれ形成する工程
と、 を有することを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
20. A step of forming a semiconductor thin film on an insulating substrate, a step of forming a gate insulating film on the semiconductor thin film, and a first anodizable first metal formed on the gate insulating film. And a second metal film that is made of a second metal that is difficult to be anodized and that is laminated on the first metal film and has a width substantially the same as that of the first metal film. A step of forming a body, and thermally oxidizing the metal film stack to form first, second and third metal layers on the upper surface and both side surfaces of the second metal film.
Thermal oxidation films of the first metal film are formed on both side surfaces of the first metal film, and then the first metal film is anodized. A first gate electrode made of the above metal and first and second anodic oxide films on both sides of the first gate electrode are formed on the gate oxide film, and made of the second metal. A second electrode having a width wider than that of the gate electrode and having a central portion and first and second side portions on both sides of the central portion in the width direction.
The gate electrode of the second gate electrode is the central portion having the same width as the first gate electrode, and the central portion is directly above the first gate electrode. The width of the first side portion and the width of the second side portion in the width direction are changed from the position of the first end portion and the position of the second end portion in the width direction of the first gate electrode. Are formed on the first gate electrode so as to be respectively located on the first anodic oxide film and the second anodic oxide film by projecting in the respective directions, and are formed on both sides of the second gate electrode. The second and third thermal oxide films are arranged such that the outer end of the second thermal oxide film is inside the outer end of the first anodic oxide film and the outer end of the third thermal oxide film is Formed so that the end portion is inside the outer end portion of the second anodic oxide film. That step and the second gate electrode, the first to third thermal oxide film,
Impurities are introduced into the semiconductor thin film by an ion implantation method using the first and second anodic oxide films and the first gate electrode as a mask to remove the gate insulating film outside the first anodic oxide film. An impurity region for the high-concentration drain region is formed in the semiconductor thin film below, and a impurity region for the high-concentration drain region is formed in the semiconductor thin film below the first anodic oxide film outside the second thermal oxide film. The impurity region for the low-concentration drain region having the impurity concentration, the impurity region for the high-concentration source region in the semiconductor thin film below the gate insulating film outside the second anodic oxide film, and the impurity region for the third thermal oxide film Forming a low-concentration source region impurity region having a lower impurity concentration than the high-concentration source region impurity region in the semiconductor thin film below the outer second anodic oxide film. A method for manufacturing a thin film semiconductor device, comprising:
【請求項21】前記ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な
第1の金属からなる第1の金属膜と、陽極酸化困難な第
2の金属からなり前記第1の金属膜と実質的に同じ幅で
前記第1の金属膜上に積層された第2の金属膜とからな
る金属膜積層体を形成する前記工程が、 前記ゲート絶縁膜上に、前記第1の金属からなる第3の
金属膜を形成し、その後、連続して前記第3の金属膜上
に前記第2の金属からなる第4の金属膜を形成し、その
後、前記第4の金属膜上にレジストを選択的に形成し、
その後前記レジストをマスクにして、前記第4の金属膜
および前記第3の金属膜を選択的にエッチング除去し
て、前記ゲート絶縁膜上に、前記第1の金属からなる前
記第1の金属膜と、前記第2の金属からなり前記第1の
金属膜と実質的に同じ幅で前記第1の金属膜上に積層さ
れた前記第2の金属膜とからなる前記金属膜積層体を形
成する工程であることを特徴とする請求項20記載の薄
膜半導体装置の製造方法。
21. On the gate insulating film, a first metal film made of a first metal capable of anodizing and a second metal film made of a second metal which is difficult to anodize are substantially the same as the first metal film. A step of forming a metal film stack including a second metal film stacked on the first metal film with a width, a third metal including the first metal on the gate insulating film; A film is formed, then a fourth metal film made of the second metal is continuously formed on the third metal film, and then a resist is selectively formed on the fourth metal film. Then
After that, the fourth metal film and the third metal film are selectively etched away using the resist as a mask, and the first metal film made of the first metal is formed on the gate insulating film. And a second metal film formed of the second metal and having a width substantially the same as that of the first metal film and stacked on the first metal film, thereby forming the metal film laminate. 21. The method of manufacturing a thin film semiconductor device according to claim 20, which is a step.
【請求項22】絶縁基板上に半導体薄膜を形成する工程
と、 前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な第1の金属から
なる第1の金属膜を形成する工程と、 前記第1の金属膜上にレジストを選択的に形成する工程
と、 前記レジストをマスクとして前記第1の金属膜を選択的
にエッチング除去して前記第1の金属からなる第2の金
属膜を選択的に前記ゲート絶縁膜上に形成する工程と、 その後、前記レジストを残したまま、前記第2の金属膜
を陽極酸化して、前記第1の金属からなる第1のゲート
電極と前記第1のゲート電極の両側の第1および第2の
陽極酸化膜とを前記ゲート酸化膜上に形成する工程と、 その後、前記レジストを除去する工程と、 その後、第2の金属からなり前記第1のゲート電極より
も幅が広く前記幅の方向において中央部と前記中央部の
両側の第1および第2の側部とを備える第2のゲート電
極を前記第1のゲート電極上に形成し、前記第2のゲー
ト電極の前記中央部であって前記第1のゲート電極と同
じ幅である前記中央部を前記第1のゲート電極の直上に
設け、前記第2のゲート電極の前記幅の方向の前記第1
の側部および前記第2の側部を前記第1のゲート電極の
前記幅の方向における第1の端部の位置および第2の端
部の位置から前記幅の方向においてそれぞれ突出させて
前記第1の陽極酸化膜および前記第2の陽極酸化膜上に
前記第1の側部の外側の端部が前記第1の陽極酸化膜の
外側の端部よりも内側となり前記第2の側部の外側の端
部が前記第2の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側とな
るようにそれぞれ設ける工程と、 前記第2のゲート電極、前記第1および第2の陽極酸化
膜、ならびに前記第1のゲート電極をマスクとして前記
半導体薄膜にイオンドーピング法により不純物を導入し
て、前記第1の陽極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜の
下の前記半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域
を、前記第2のゲート電極の前記第1の側部の外側の前
記第1の陽極酸化膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度
ドレイン領域用不純物領域よりも低不純物濃度の低濃度
ドレイン領域用不純物領域を、前記第2の陽極酸化膜の
外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度
ソース領域用不純物領域を、前記第2のゲート電極の前
記第2の側部の外側の前記第2の陽極酸化膜の下の前記
半導体薄膜に前記高濃度ソース領域用不純物領域よりも
低不純物濃度の低濃度ソース領域用不純物領域をそれぞ
れ形成する工程と、 を有することを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
22. A step of forming a semiconductor thin film on an insulating substrate, a step of forming a gate insulating film on the semiconductor thin film, and a first anodizable first metal formed on the gate insulating film. Forming a metal film of 1., selectively forming a resist on the first metal film, and selectively etching away the first metal film using the resist as a mask to remove the first metal film. A step of selectively forming a second metal film made of a metal on the gate insulating film; and thereafter, anodizing the second metal film while leaving the resist to remove the second metal film from the first metal. Forming a first gate electrode and first and second anodic oxide films on both sides of the first gate electrode on the gate oxide film; thereafter, removing the resist; The first metal made of a second metal A second gate electrode having a width wider than that of the gate electrode and having a central portion and first and second side portions on both sides of the central portion in the width direction is formed on the first gate electrode, The central portion of the second gate electrode, which has the same width as the first gate electrode, is provided directly above the first gate electrode, and the width direction of the second gate electrode is Of the first
The side portion and the second side portion of the first gate electrode in the width direction from the first end position and the second end portion in the width direction, respectively. On the first anodic oxide film and the second anodic oxide film, the outer end portion of the first side portion is inside the outer end portion of the first anodic oxide film, and the second end portion of the second side portion is Providing each of the outer end portions of the second anodic oxide film inside the outer end portion of the second anodic oxide film, the second gate electrode, the first and second anodic oxide films, and the first and second anodic oxide films. An impurity is introduced into the semiconductor thin film by an ion doping method using the first gate electrode as a mask to form a high concentration drain region impurity region in the semiconductor thin film below the gate insulating film outside the first anodic oxide film. , The first of the second gate electrode An impurity region for the low-concentration drain region having a lower impurity concentration than the impurity region for the high-concentration drain region is formed in the semiconductor thin film below the first anodic oxide film on the outside of the side portion of the second anodic oxide film. A high-concentration source region impurity region in the semiconductor thin film under the outer gate insulating film, and the semiconductor under the second anodic oxide film outside the second side portion of the second gate electrode. Forming a low-concentration source region impurity region having a lower impurity concentration than the high-concentration source region impurity region in the thin film, and manufacturing the thin-film semiconductor device.
【請求項23】前記第1の金属がタンタルであり、前記
第2の金属がアルミニウムであり、前記第1および第2
の陽極酸化膜が酸化タンタル膜であり、前記第3乃至第
5の陽極酸化膜が酸化アルミニウム膜であることを特徴
とする請求項18または19記載の薄膜半導体装置の製
造方法。
23. The first metal is tantalum, the second metal is aluminum, and the first and second
20. The method of manufacturing a thin film semiconductor device according to claim 18, wherein the anodic oxide film is a tantalum oxide film, and the third to fifth anodic oxide films are aluminum oxide films.
【請求項24】前記絶縁基板上に半導体薄膜を形成する
前記工程が、前記絶縁基板上に多結晶シリコン薄膜を形
成する工程であり、前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を
形成する工程が、前記多結晶シリコン薄膜上に化学気相
成長法により酸化ケイ素膜を形成する工程であり、前記
酸化ケイ素膜の膜厚をtox(Å)とし、第1の陽極酸化
膜の膜厚をtTaox(Å)とした場合に、 (a・tox 2 +b・tox)×1.28<tTaox 、 tTaox<(a・tox 2 +b・tox)×3.09 (ここで、a=−8.8889×10-5(Å-1) 、b
=0.44である。)の関係を満たすことを特徴とする
請求項23記載の薄膜半導体装置の製造方法。
24. The step of forming a semiconductor thin film on the insulating substrate is a step of forming a polycrystalline silicon thin film on the insulating substrate, and the step of forming a gate insulating film on the semiconductor thin film comprises: on the polycrystalline silicon thin film is a step of forming a silicon oxide film by a chemical vapor deposition method, the thickness of the silicon oxide film and t ox (Å), the thickness of the first anode oxide film t TaOx ( Å), (a · t ox 2 + b · t ox ) × 1.28 <t Taox , t Taox <(a · t ox 2 + b · t ox ) × 3.09 (where a = −8.88889 × 10 −5−1 ), b
= 0.44. 24. The method of manufacturing a thin film semiconductor device according to claim 23, wherein the relationship of (4) is satisfied.
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