JPH10189992A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ボトムゲート型多結晶シリコン薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）のゲート電極表面に陽極酸化膜を形成する
ための構成を簡略化する。 【解決手段】ガラス基板１上の全面にＩＴＯからなる透
明導電膜２を形成し、その上に、Ｔａ又はＭｏ−Ｔａか
らなる金属膜３をＴＦＴのゲート電極パターンに形成す
る。透明導電膜２を通じて金属膜３に電圧を印加し、金
属膜３表面にＴａＯ_x からなる陽極酸化膜５を形成す
る。陽極酸化後、陽極酸化膜５をエッチングマスクとし
て用いて、透明導電膜２をパターニングする。 【効果】金属膜３のパターンに、陽極酸化用の引き出し
電極となる部分を設ける必要が無くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）等の半導体装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高解像度ディスプレイ用として、スイッ
チング素子に多結晶シリコン薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）を用いた小型、高精細のアクティブマトリクス型液
晶表示（ＬＣＤ）パネルが開発されている。ＬＣＤのア
クティブエレメントに多結晶シリコンＴＦＴを用いる
と、同一透明絶縁基板上に画素アレイ部と駆動アレイ部
とを同一プロセスで作製できるため、ワイヤーボンディ
ングや駆動ＩＣの実装等の工程を削減できる利点が有
る。

【０００３】例えば、図１０に、Ｎチャネル型多結晶シ
リコンＴＦＴとＰチャネル型多結晶シリコンＴＦＴを同
一基板上に作り、これらを組み合わせてシフトレジスタ
ーやサンプル＆ホールド回路を構成した駆動回路内蔵型
ＬＣＤの一例を示す。この例において、画素アレイ部１
００には、各画素毎に、スイッチング素子であるＮチャ
ネル型多結晶シリコンＴＦＴ１０１と映像信号電荷を蓄
積するキャパシタ１０２とが設けられ、これらが、液晶
を駆動する各画素電極（図示省略）に接続されている。
各画素の多結晶シリコンＴＦＴ１０１は、そのドレイン
がサンプル＆ホールド回路１０３を介してＸ−ドライバ
ー１０４に接続され、ゲートがＹ−ドライバー１０５に
接続されている。そして、これらのＸ−ドライバー１０
４とＹ−ドライバー１０５により画素アレイ部１００の
個々の画素が選択されて駆動される。図示の如く、Ｘ−
ドライバー１０４には、Ｘ−クロック信号とＸ−スター
ト信号が入力され、Ｙ−ドライバー１０５には、Ｙ−ク
ロック信号とＹ−スタート信号が入力される。また、サ
ンプル＆ホールド回路１０３には、ビデオ信号が入力さ
れる。このように、画素アレイ部１００と周辺駆動回路
とに同じ多結晶シリコンＴＦＴを用いることにより、こ
れらを同一基板上に同一プロセスで製造することができ
る。

【０００４】一方、多結晶シリコンＴＦＴを用いて大型
且つ高精細のＬＣＤパネルを実現するために低温化技術
が注目されている。この低温化技術は、プロセス温度を
６００℃以下まで下げたもので、この温度領域であれ
ば、安価で大面積のハードガラス基板が使えるため、駆
動回路一体型の大型ＬＣＤやより低コストの小型ＬＣＤ
が実現できる。

【０００５】しかしながら、この温度領域で高性能の多
結晶シリコンＴＦＴを作ることは技術的に容易ではな
く、従来、種々の手法が試みられている。例えば、化学
気相成長（ＣＶＤ）法で形成した非晶質シリコン薄膜若
しくはＣＶＤ法で形成した多結晶シリコン薄膜にシリコ
ンをイオン注入して非晶質化したものに、例えば、パル
スレーザー等のレーザーエネルギーを照射して再結晶化
させるレーザーアニール法は、結晶粒径（グレイン）の
成長を促進させて結晶性を高め、これにより、ＴＦＴの
移動度を改善しようとするものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、特に、ボトムゲ
ート型多結晶シリコンＴＦＴにおいて、ゲート電極材料
にタンタル（Ｔａ）やモリブデン−タンタル（Ｍｏ−Ｔ
ａ）を用い、これを陽極酸化してゲート絶縁膜の１層目
とすることにより、レーザーアニールによるシリコンの
結晶性が向上して、トランジスタの特性が向上すること
が知られている。

【０００７】即ち、多結晶シリコンの結晶性を上げるた
めには、パルスレーザー照射によるシリコンの溶融から
再結晶化までのシリコンの凝固時間を長くすれば良い
が、そのためには、熱伝導率の高い金属ゲート電極膜の
上のゲート絶縁膜をできるだけ厚くするのが良い。とこ
ろが、トランジスタの場合、ゲート絶縁膜をあまり厚く
すると、チャネル容量が小さくなって特性が悪くなって
しまう。その点、上述の材料の陽極酸化膜である酸化タ
ンタル（ＴａＯ_x ）は、誘電率が高いために、厚く形成
してもチャネル容量の低下が少なく、且つ、再結晶化に
より形成される多結晶シリコン膜と下地の酸化シリコン
膜との界面の平坦性も良くなるために、上述の材料は、
ボトムゲート型多結晶シリコンＴＦＴのゲート電極材料
として極めて好都合なものである。

【０００８】図１１〜図１５を参照して、陽極酸化膜を
用いた従来のＬＣＤ用ボトムゲート型多結晶シリコンＴ
ＦＴの製造方法を説明する。

【０００９】ここで、図１１及び図１２の各図は、ＴＦ
Ｔが形成される領域を左側に、ＬＣＤパネルの端部領域
を右側に夫々示す断面図である。また、図１３〜図１５
は、例えば、ＬＣＤパネルの端部近傍領域に設けられる
駆動回路等のゲート電極と陽極酸化時の引き出し電極の
パターンを示す平面図である。なお、図１１及び図１２
の各断面図は、例えば、図１３のＡ−Ａ線に沿った断面
に対応している。

【００１０】まず、図１１（ａ）に示すように、ガラス
基板２００上の全面に、ＴＦＴのゲート電極となるＴａ
又はＭｏ−Ｔａの金属膜２０１を形成する。

【００１１】次に、図１１（ｂ）に示すように、金属膜
２０１上の全面にフォトレジスト２０２を塗布形成した
後、フォトリソグラフィーによりこのフォトレジスト２
０２をパターニングする。この時、フォトレジスト２０
２は、本来のゲート電極のパターンと後に説明する陽極
酸化時の引き出し電極のパターンを合わせた１つの連続
したパターンに残す（例えば、図１３参照）。

【００１２】次に、図１１（ｃ）に示すように、フォト
レジスト２０２をマスクとして、金属膜２０１をエッチ
ングする。

【００１３】次に、図１１（ｄ）に示すように、フォト
レジスト２０２をアッシングして除去する。

【００１４】これにより、ガラス基板２００上には、例
えば、図１３に示すように、各ＴＦＴの本来のゲート電
極パターンＧと、それらを連結する引き出し電極のパタ
ーンＥとからなる１つの連続したパターンに金属膜２０
１が形成される。

【００１５】次に、図１２（ａ）に示すように、引き出
し電極パターンＥを通じて金属膜２０１に所定の電圧を
印加し、電解液（図示省略）中で陽極酸化を行って、金
属膜２０１の表面に、主として酸化タンタル（Ｔａ
Ｏ_x ）からなる陽極酸化膜２０３を形成する。

【００１６】次、図１２（ｂ）に示すように、全面にフ
ォトレジスト２０４を塗布形成した後、フォトリソグラ
フィーによりこのフォトレジスト２０４をパターニング
する。この時、図１４に示すように、上述の陽極酸化時
に用いた引き出し電極パターンＥの部分の上にのみ開口
２０５が形成されるようにフォトレジスト２０４をパタ
ーニングする。

【００１７】次に、図１２（ｃ）に示すように、フォト
レジスト２０４をマスクとして、陽極酸化膜２０３及び
金属膜２０１をエッチングする。

【００１８】次に、図１２（ｄ）に示すように、フォト
レジスト２０４をアッシングして除去する。

【００１９】これにより、ガラス基板２００上には、例
えば、図１５に示すように、各ＴＦＴのゲート電極パタ
ーンＧの部分の金属膜２０１（及び陽極酸化膜２０３）
のみが残される。

【００２０】この図１５に示すように、各ＴＦＴのゲー
ト電極である金属膜２０１は、後に形成されるアルミ配
線２０６、２０６ａ、２０６ｂに夫々所定のゲートコン
タクト２０７を介して電気的に接続される。なお、図
中、２０８は、各ＴＦＴの活性層である多結晶シリコン
膜、２０９は、ソース／ドレインコンタクトを夫々示し
ている。また、図は、例えば、駆動回路の中の走査回路
の一部を示しており、アルミ配線２０６ａに供給される
２相のクロック信号により、それらのアルミ配線２０６
ａにゲートが接続されたＴＦＴが周期的にオン／オフ
し、それにより、信号がアルミ配線２０６ｂを順次伝送
されて、それらのアルミ配線２０６ｂに接続されたゲー
ト配線が順次走査される。

【００２１】以上に説明した工程により、図１２（ｄ）
及び図１５に示すように、ＬＣＤ用ボトムゲート型多結
晶シリコンＴＦＴのゲート電極が形成される。この後、
図示は省略するが、ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成
し、そのゲート絶縁膜の上に非晶質シリコン膜を形成す
る。そして、その非晶質シリコン膜をレーザーアニール
により再結晶化して多結晶シリコン膜にした後、その多
結晶シリコン膜の所定箇所に不純物を注入して、ソース
／ドレイン拡散層を形成する。更に、この多結晶シリコ
ン膜を、各ＴＦＴ毎に島状に分離した後、全面に層間絶
縁膜を形成し、その層間絶縁膜の上にアルミ配線を形成
する。このアルミ配線は、例えば、図１５に示したアル
ミ配線２０６、２０６ａ、２０６ｂ等であり、層間絶縁
膜に形成した開孔を通じて、各ＴＦＴのゲート、ソース
又はドレインに接続する。

【００２２】以上に説明した従来の製造方法では、ＬＣ
Ｄ用ボトムゲート型多結晶シリコンＴＦＴのゲート電極
である金属膜２０１の表面に陽極酸化膜２０３を形成す
るに際し、例えば、図１３に示すように、ゲート電極パ
ターンＧと一体に引き出し電極パターンＥを設け、この
引き出し電極パターンＥを通じて金属膜２０１に陽極酸
化用の電圧を印加しなければならなかった。このため、
陽極酸化後に、引き出し電極パターンＥの部分を除去す
べくフォトリソグラフィー工程が必要になり、工程数が
多くなるという問題が有った。

【００２３】そこで、本発明の目的は、例えば、ボトム
ゲート型多結晶シリコンＴＦＴのゲート電極表面に陽極
酸化膜を形成した後、特にフォトリソグラフィー工程を
行わなくても、個々のゲート電極を簡便に電気的に分離
することができる構造の半導体装置及びその製造方法を
提供することである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
本発明の半導体装置の製造方法は、絶縁層の上の全面に
導電膜を形成する工程と、前記導電膜の上に所定パター
ンの金属膜を形成する工程と、前記導電膜を通じて前記
金属膜に所定の電圧を印加することにより、電解液中に
おいて前記金属膜を陽極とした陽極酸化を行い、前記金
属膜の表面に陽極酸化膜を形成する工程と、前記金属膜
及びその表面に形成された前記陽極酸化膜をマスクにし
て、前記導電膜をパターニングする工程と、を有する。

【００２５】また、本発明の別の態様による半導体装置
の製造方法は、透明絶縁基板の上の全面に導電膜を形成
する工程と、前記導電膜の上に、薄膜トランジスタのゲ
ート電極のパターンに金属膜を形成する工程と、前記導
電膜を通じて前記金属膜に所定の電圧を印加することに
より、電解液中において前記金属膜を陽極とした陽極酸
化を行い、前記金属膜の表面に陽極酸化膜を形成する工
程と、前記金属膜及びその表面に形成された前記陽極酸
化膜をマスクにして、前記導電膜をパターニングする工
程と、を有する。

【００２６】なお、この態様において、好ましくは、前
記導電膜をパターニングして前記導電膜と前記金属膜か
らなるゲート電極を形成した後、前記導電膜及び前記陽
極酸化膜上を含む前記透明絶縁基板上の全面に、前記薄
膜トランジスタのゲート絶縁膜となる絶縁膜を形成する
工程と、前記絶縁膜の上に非晶質シリコン膜を形成する
工程と、前記非晶質シリコン膜をレーザーアニールによ
り再結晶化して多結晶シリコン膜にする工程とを更に有
する。

【００２７】また、本発明の半導体装置は、透明絶縁基
板の上に、薄膜トランジスタのゲート電極のパターンに
設けられた導電膜と、前記導電膜の上に設けられた金属
膜と、前記金属膜の表面に設けられた前記金属膜の陽極
酸化膜と、前記導電膜及び前記陽極酸化膜上に設けられ
た、前記薄膜トランジスタのゲート絶縁膜となる絶縁膜
と、前記絶縁膜の上に設けられた多結晶シリコン膜と、
を有する。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を好ましい実施の形
態に従い説明する。

【００２９】まず、図１〜図７を参照して、例えば、ア
クティブマトリクス型液晶表示（ＬＣＤ）パネルにおけ
るボトムゲート型多結晶シリコン薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）及びその製造方法に本発明を適用した第１の実施
の形態を説明する。

【００３０】ここで、図１及び図２の各図は、ＴＦＴが
形成される領域を左側に、ＬＣＤパネルの端部領域を右
側に夫々示す断面図である。また、図３〜図６の各図
は、図２の工程以後のＴＦＴが形成される領域のみを示
す断面図である。更に、図７は、例えば、ＬＣＤパネル
の端部近傍領域に設けられる駆動回路等のゲート電極の
パターンを示す平面図である。なお、図１及び図２の各
断面図は、例えば、図７のＡ−Ａ線に沿った断面に対応
している（図３〜図６の各断面図は、画素アレイ部のも
のであり、従って、図６のＡ−Ａ線に沿った断面には対
応していない。）。

【００３１】まず、図１（ａ）に示すように、ガラス基
板等の透明絶縁基板１上の全面に、例えば、ＩＴＯ（ス
ズを含有した酸化インジウム）からなる透明導電膜２
を、例えば、５０ｎｍ程度の膜厚に形成する。なお、導
電膜２は、必ずしも透明である必要は無い。また、この
導電膜２は、例えば、ゲート電極に用いるタンタル（Ｔ
ａ）やモリブデン−タンタル（Ｍｏ−Ｔａ）に比して陽
極酸化膜が形成され難く、且つ、それらのゲート電極の
陽極酸化膜である酸化タンタル（ＴａＯ_x ）に対しエッ
チング選択比を大きくとれるものであれば良い。従っ
て、この導電膜２としては、銅（Ｃｕ）やクロム（Ｃ
ｒ）等の金属を用いることもできる。

【００３２】次に、図１（ｂ）に示すように、導電膜２
上の全面に、ボトムゲート型ＴＦＴのゲート電極となる
Ｔａ又はＭｏ−Ｔａの金属膜３を、例えば、２００ｎｍ
程度の膜厚に形成する。

【００３３】次に、図１（ｃ）に示すように、金属膜３
上の全面にフォトレジスト４を塗布形成した後、フォト
リソグラフィーによりこのフォトレジスト４をパターニ
ングする。この時、本実施の形態では、既述した従来の
製造方法とは異なり、このフォトレジスト４を、各ＴＦ
Ｔのゲート電極のパターン（例えば、図７参照）と同じ
パターンに残す。

【００３４】次に、図１（ｄ）に示すように、フォトレ
ジスト４をマスクとして、金属膜３をエッチングする。

【００３５】次に、図２（ａ）に示すように、フォトレ
ジスト４をアッシングして除去する。

【００３６】これにより、透明絶縁基板１上には、例え
ば、図７に示すように、その全面に導電膜２が形成さ
れ、その導電膜２の上に、各ＴＦＴのゲート電極パター
ンの金属膜３が形成される。

【００３７】次に、図２（ｂ）に示すように、透明絶縁
基板１上の全面に形成された導電膜２を通じて金属膜３
に所定の電圧を印加し、電解液（図示省略）中で陽極酸
化を行って、金属膜３の表面に、主として酸化タンタル
（ＴａＯ_x ）からなる陽極酸化膜５を形成する。この
時、ＩＴＯからなる導電膜２の表面は、Ｔａ又はＭｏ−
Ｔａからなる金属膜３の表面に比し、陽極酸化膜が形成
され難いので、実質的に、金属膜３の表面にのみ陽極酸
化膜５が形成される。

【００３８】なお、この陽極酸化の条件は、例えば、金
属膜３がＴａ膜の場合、電解液としてクエン酸（０．０
１％水溶液）を用い、約０．５ｍＡ／ｃｍ² の表面電流
密度で１００Ｖまで昇圧し、１００Ｖにて約２時間陽極
酸化を行う。これにより、膜厚約２００ｎｍのＴａ膜の
うちの約１００ｎｍが膜厚約２００ｎｍのＴａＯ_x に変
わる。また、金属膜３がＭｏ−Ｔａ膜の場合には、電解
液としてクエン酸（０．０１％水溶液）を用い、約０．
５ｍＡ／ｃｍ² の表面電流密度で１００Ｖまで昇圧し、
１００Ｖにて約２時間陽極酸化を行う。これにより、膜
厚約２００ｎｍのＭｏ−Ｔａ膜のうちの約１００ｎｍが
膜厚約２００ｎｍのＴａＯ_x に変わる。

【００３９】次に、図２（ｃ）に示すように、金属膜３
の表面に形成された陽極酸化膜５をエッチングマスクと
して用い、例えば、塩酸をエッチャントとして用いて、
導電膜２をエッチングする。これにより、導電膜２は、
金属膜３表面の陽極酸化膜５と実質的に同一の幅に加工
され、従って、各ＴＦＴのゲート電極パターンに対応し
たパターンの陽極酸化膜５に対し自己整合的にパターニ
ングされる。そして、これにより、例えば、ＩＴＯから
なる導電膜２とＴａ又はＭｏ−Ｔａからなる金属膜３と
で構成された各ＴＦＴのゲート電極が形成される。

【００４０】このように、この第１の実施の形態では、
陽極酸化時の引き出し電極として用いた導電膜２を、ゲ
ート電極パターンに対応したパターンの陽極酸化膜５を
エッチングマスクとして用いてパターニングすることが
できる。従って、従来のようなフォトリソグラフィー工
程が不要となり、工程が簡略化されて、工程数を少なく
することができる。

【００４１】次に、図２（ｄ）に示すように、将来ゲー
トコンタクトとなる部分の陽極酸化膜５をフォトリソグ
ラフィー及びエッチングにより除去する。これは、後に
層間絶縁膜にソース／ドレインコンタクトと同時にゲー
トコンタクトを形成する際、その部分の陽極酸化膜５を
予め除去しておいて、層間絶縁膜に対するエッチング条
件をソース／ドレインコンタクトの部分とほぼ同等にす
るためである。

【００４２】次に、図３〜図６を参照して、図２（ｄ）
の工程以後のボトムゲート型多結晶シリコンＴＦＴの製
造工程を説明する。

【００４３】なお、図３〜図６の工程は、アクティブマ
トリクス型ＬＣＤの画素スイッチング用ＴＦＴの製造工
程を示しており、厳密に言えば、図１及び図２で説明し
たＴＦＴとは異なる。しかしながら、図１及び図２で説
明したＴＦＴの製造工程は、この画素スイッチング用Ｔ
ＦＴの場合も実質的に同じなので、ここでは、図３〜図
６の工程を、図１及び図２で説明した工程から連続した
ものとして説明する。また、図１及び図２で説明した駆
動回路用ＴＦＴの図２（ｄ）の工程以後の製造工程は、
画素電極を接続する構成以外の構成について、図３〜図
６で説明する工程と実質的に同一である。なお、図３〜
図６において、ＬＣＤパネルの端部領域を示す断面図は
省略する。

【００４４】まず、図３（ａ）に示すように、上述した
図２（ｄ）の工程後、陽極酸化膜５上を含む透明絶縁基
板１上の全面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚５０ｎ
ｍ程度の窒化シリコン（ＳｉＮ_x ）膜６、その上に膜厚
１００ｎｍ程度の酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）膜７、及
び、その上に膜厚４０ｎｍ程度の非晶質シリコン膜８を
順次形成する。なお、非晶質シリコン膜８は、プラズマ
ＣＶＤ法で多結晶シリコン膜を形成した後、その多結晶
シリコン膜にシリコンをイオン注入して非晶質化するこ
とにより形成しても良い。

【００４５】しかる後、例えば、４００℃程度で約２時
間、脱水素アニールを行って、各膜中の水素濃度を低減
する。

【００４６】次に、図３（ｂ）に示すように、全面にＣ
ＶＤ法により酸化シリコン膜９を形成する。次いで、こ
の酸化シリコン膜９上の全面に形成したフォトレジスト
１０を、ゲート電極である金属膜３をマスクとして透明
絶縁基板１の裏面側から露光し、現像して、図示の如
く、ゲート電極に対し自己整合的にフォトレジスト１０
のパターンを残す。

【００４７】次に、図３（ｃ）に示すように、そのパタ
ーニングされたフォトレジスト１０をマスクとして酸化
シリコン膜９をドライ若しくはウェットエッチングし、
図示の如く、酸化シリコン膜９を金属膜３に整合したパ
ターンに残した後、アッシングによりフォトレジスト１
０を除去する。しかる後、全面にパルスレーザー１１を
照射して、非晶質シリコン膜８を多結晶シリコン膜１２
に再結晶化する。

【００４８】この時、本実施の形態では、金属膜３上に
設けた陽極酸化膜５の存在により、金属膜３上の、本来
は窒化シリコン膜６と酸化シリコン膜７からなるゲート
絶縁膜の膜厚が相対的に厚くなる。このため、非晶質シ
リコン膜８の再結晶化の際の熱が熱伝導率の高い金属膜
３から逃げ難くなり、シリコンの凝固までの時間が長く
なる。この結果、形成される多結晶シリコンの結晶粒径
が大きくなり、移動度の高い性能の良い多結晶シリコン
膜１２が得られる。従って、そこに形成されるＴＦＴの
特性が向上する。また、ＴａＯ_x からなる陽極酸化膜５
の存在により、再結晶化で形成される多結晶シリコン膜
１２と下地の酸化シリコン膜７との界面の荒れが減少し
て、その平坦性が向上する。更に、ＴａＯ_x からなる陽
極酸化膜５は誘電率が高いので、ゲート絶縁膜の膜厚を
厚くしても、ＴＦＴのチャネル容量をそれ程低下させな
い。従って、ＴＦＴの特性をそれ程低下させない。

【００４９】また、本実施の形態では、ゲート電極であ
る金属膜３の直上位置に設けた酸化シリコン膜９の厚み
を適当な値に設定することにより非晶質シリコン膜８の
表面反射を低減することができ（レーザー光反射防止作
用）、これによって金属膜３部分とそれ以外の部分での
シリコン膜の結晶化エネルギーの不均一が補償されて、
非晶質シリコン膜８の全体がほぼ均一に再結晶化され
る。なお、この効果を格別必要としない場合には、この
酸化シリコン膜９のパターンを、レーザーアニールによ
る非晶質シリコン膜８の再結晶化後に設けて、それを、
後述する不純物のイオン注入マスクとしてのみ用いても
良い。

【００５０】次に、図４（ａ）に示すように、ゲート電
極である金属膜３の直上位置に設けた酸化シリコン膜９
をイオン注入マスクとして用い、例えば、ＰＨ₃ によ
り、多結晶シリコン膜１２にゲート電極と自己整合的に
Ｎ型不純物１３、例えば、リン（Ｐ）を比較的低濃度に
イオン注入し、例えば、１０¹⁸〜１０¹⁹／ｃｍ³ 程度の
濃度のＮ型低濃度拡散層１４を形成する。

【００５１】次に、図４（ｂ）に示すように、酸化シリ
コン膜９、即ち、ゲート電極を含む比較的幅広の領域に
フォトレジスト１５を形成し、このフォトレジスト１５
をイオン注入マスクとして用いて、例えば、ＰＨ₃ によ
り、多結晶シリコン膜１２にＮ型不純物１３、例えば、
リン（Ｐ）を比較的高濃度にイオン注入し、例えば、１
０¹⁹〜１０²¹／ｃｍ³ 程度の濃度のＮ型高濃度拡散層１
６を形成する。これにより、ＴＦＴのソース／ドレイン
を主として構成するＮ型高濃度拡散層１６の内側にＮ型
低濃度拡散層１４が設けられたＬＤＤ（Lightly Doped
Drain)構造が形成される。

【００５２】次に、図４（ｃ）に示すように、フォトレ
ジスト１５をアッシングして除去した後、全面に、パル
スレーザー１７を照射し、多結晶シリコン膜１２に注入
したＮ型不純物を活性化する。

【００５３】なお、このようなボトムゲート型ＴＦＴの
場合には、既述した非晶質シリコン膜８の再結晶化工程
と上述の不純物活性化工程を１回のレーザーアニール処
理により同時に行うことが可能である。即ち、非晶質シ
リコン膜８の状態で、各不純物のイオン注入工程までを
行い、その後、パルスレーザーを照射して、非晶質シリ
コン膜８の再結晶化とそれに注入された不純物の活性化
を同時に行う。これにより、工程を簡略化することがで
きる。

【００５４】次に、図５（ａ）に示すように、フォトリ
ソグラフィーでレジストマスク（不図示）を形成した
後、例えば、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）によるウェ
ットエッチングでゲート電極上の酸化シリコン膜９を各
ＴＦＴの領域毎に島状に切り離し（図５（ａ）の紙面に
垂直な方向）、その後、ＳＦ₆ 等のガスによるドライエ
ッチングで多結晶シリコン膜１２を各ＴＦＴの領域毎に
島状に切り離し、各ＴＦＴを電気的に分離する。この
後、上述のレジストマスクを除去する。

【００５５】次に、図５（ｂ）に示すように、層間絶縁
膜として膜厚１００ｎｍ程度の酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ₂ ）膜１８、及び、その上にパッシベーション膜とし
て膜厚２００ｎｍ程度の窒化シリコン（ＳｉＮ_x ）膜１
９を順次形成する。しかる後、フォトリソグラフィー及
びドライエッチングにより、窒化シリコン膜１９及び酸
化シリコン膜１８の所定位置に、Ｎ型高濃度拡散層１６
にまで達する開孔２０、２１を形成する。なお、この
時、既述したように、図外の位置で、ゲートコンタクト
となる開孔も同時に形成する。

【００５６】次に、図５（ｃ）に示すように、開孔２
０、２１内を含む全面に膜厚５００ｎｍ程度のアルミ
（Ａｌ）膜２２を形成した後、フォトリソグラフィー及
びドライエッチングにより、このＡｌ膜２２をパターニ
ングして、図示の如く、一方の開孔２０の位置でＴＦＴ
の一方のＮ型高濃度拡散層１６に電気的に接続するＡｌ
配線２２を形成する。

【００５７】次に、図６（ａ）に示すように、開孔２１
内を含む全面に、例えば、有機膜等からなる平坦化膜２
３を形成する。

【００５８】次に、図６（ｂ）に示すように、フォトリ
ソグラフィー及びドライエッチングにより、平坦化膜２
３の所定位置に開孔２１と連続する開孔２４を形成す
る。

【００５９】次に、図６（ｃ）に示すように、開孔２４
（開孔２１）内を含む所定パターンに、例えば、膜厚１
５０ｎｍ程度のＩＴＯからなる画素電極２５を形成す
る。

【００６０】以上の工程により、アクティブマトリクス
型ＬＣＤの画素スイッチング用ボトムゲート型多結晶シ
リコンＴＦＴが製造される。

【００６１】次に、図８及び図９を参照して、本発明の
第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態に
おいて、上述した第１の実施の形態と対応する部位には
上述した第１の実施の形態と同一の符号を付す。

【００６２】この第２の実施の形態では、まず、図８
（ａ）に示すように、ガラス基板等の透明絶縁基板１上
の全面に、例えば、ＩＴＯ（スズを含有した酸化インジ
ウム）からなる透明導電膜２を形成する。

【００６３】次に、図８（ｂ）に示すように、導電膜２
上の全面にＭｏ膜３ａ、及び、その上の全面にＴａ膜３
ｂを順次形成する。なお、この金属膜の組み合わせは、
下層が比較的抵抗の低いものであり、上層がその表面に
陽極酸化膜が形成され易いものであれば、任意に組み合
わせが可能である。例えば、下層には、Ｍｏ膜以外にＣ
ｕ膜を用いることができ、上層には、Ｔａ膜以外にＭｏ
−Ｔａ膜やＡｌ膜を用いることができる。更に、下層に
Ｍｏ−Ｔａ膜を用い、上層にＴａ膜を用いることもでき
る。更に、金属膜は、この例のような２層に限らず、３
層以上に構成することもできる。

【００６４】次に、図８（ｃ）に示すように、Ｔａ膜３
ｂ上の全面にフォトレジスト４を塗布形成した後、フォ
トリソグラフィーによりこのフォトレジスト４をパター
ニングする。この時、やはり、このフォトレジスト４
を、各ＴＦＴのゲート電極のパターンと同じパターンに
残す。

【００６５】次に、図８（ｄ）に示すように、フォトレ
ジスト４をマスクとして、Ｔａ膜３ｂ及びＭｏ膜３ａを
エッチングする。

【００６６】次に、図９（ａ）に示すように、フォトレ
ジスト４をアッシングして除去する。

【００６７】次に、図９（ｂ）に示すように、透明絶縁
基板１上の全面に形成された導電膜２を通じてＭｏ膜３
ａ及びＴａ膜３ｂに所定の電圧を印加し、電解液（図示
省略）中で陽極酸化を行って、Ｔａ膜３ｂを実質的に全
て、主として酸化タンタル（ＴａＯ_x ）からなる陽極酸
化膜５ａに変えるとともに、Ｍｏ膜３ａの側面にも、主
として酸化モリブデン（ＭｏＯ_x ）からなる陽極酸化膜
５ｂを形成する。なお、Ｔａ膜３ｂは、その一部が、陽
極酸化膜５ａに変わらずにＭｏ膜３ａの上に残っても別
段差し支えは無い。

【００６８】次に、図９（ｃ）に示すように、Ｍｏ膜３
ａの表面に形成された陽極酸化膜５ａ、５ｂをエッチン
グマスクとして用いて、導電膜２をエッチングする。こ
れにより、導電膜２は、各ＴＦＴのゲート電極パターン
に自己整合的にパターニングされる。

【００６９】なお、この第２の実施の形態において、図
９（ｃ）の工程後は、上述した第１の実施の形態の図２
（ｄ）以降の工程と実質的に同じであるので、その説明
は省略する。

【００７０】この第２の実施の形態では、各ＴＦＴのゲ
ート電極が、比較的抵抗の低いＭｏ膜３ａとＩＴＯから
なる導電膜２により構成される。従って、上述した第１
の実施の形態の場合に比較して、ゲート電極の抵抗を低
くすることができる。なお、下層の金属膜の側面に形成
される陽極酸化膜は、必ずしも導電性である必要は無
く、抵抗の低い下層の金属膜と導電膜とだけでもゲート
電極の抵抗を充分に低くすることができる。

【００７１】以上、本発明をアクティブマトリクス型Ｌ
ＣＤのボトムゲート型多結晶シリコンＴＦＴ及びその製
造方法に適用した実施の形態を説明したが、本発明はこ
れらの実施の形態に限定されるものではない。例えば、
本発明は、陽極酸化膜を用いる他のボトムゲート型多結
晶シリコンＴＦＴ及びその製造方法にも適用が可能であ
る。

【００７２】また、本発明は、例えば、単結晶シリコン
半導体基板の上に層間絶縁膜を介して形成された金属配
線層の表面に陽極酸化膜を形成する場合にも、同様に適
用が可能である。

【００７３】更に、本発明は、誘電率の高いＴａＯ_x 等
の陽極酸化膜をキャパシタ誘電体膜として用いるキャパ
シタ構造を製造する場合に適用しても極めて有用なもの
である。

【００７４】

【発明の効果】本発明においては、陽極酸化膜を形成す
る金属膜の下に導電膜を形成し、その導電膜を通じて金
属膜に陽極酸化用の電圧を印加する。従って、陽極酸化
用の引き出し電極のパターンを金属膜のパターンに設け
る必要が無くなり、金属膜を最初から所望のパターンに
形成しておくことができる。そして、陽極酸化後、金属
膜の表面に形成された陽極酸化膜をマスクとして金属膜
の下の導電膜をパターニングするので、その導電膜をパ
ターニングするためにフォトリソグラフィー工程が必要
無い。従って、従来は必要であった、金属膜のパターン
に設けた引き出し電極パターンを除去するためのフォト
リソグラフィー工程が不要になり、工程数を削減するこ
とができる。

【００７５】また、導電膜のパターニング後も金属膜の
下には導電膜が残るので、例えば、金属膜として陽極酸
化可能な比較的抵抗の高い材料を用いた場合でも、その
金属膜と導電膜とで構成される、例えば、ゲート電極や
配線等の抵抗を低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるボトムゲート
型多結晶シリコンＴＦＴの製造方法を工程順に示す断面
図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態によるボトムゲート
型多結晶シリコンＴＦＴの製造方法を工程順に示す断面
図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態によるボトムゲート
型多結晶シリコンＴＦＴの製造方法を工程順に示す断面
図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態によるボトムゲート
型多結晶シリコンＴＦＴの製造方法を工程順に示す断面
図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態によるボトムゲート
型多結晶シリコンＴＦＴの製造方法を工程順に示す断面
図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態によるボトムゲート
型多結晶シリコンＴＦＴの製造方法を工程順に示す断面
図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態によるボトムゲート
型多結晶シリコンＴＦＴのゲート電極のパターンを示す
平面図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態によるボトムゲート
型多結晶シリコンＴＦＴの製造方法を工程順に示す断面
図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態によるボトムゲート
型多結晶シリコンＴＦＴの製造方法を工程順に示す断面
図である。

【図１０】駆動回路内蔵型ＬＣＤの構成を示す概略図で
ある。

【図１１】従来のボトムゲート型多結晶シリコンＴＦＴ
の製造方法を工程順に示す断面図である。

【図１２】従来のボトムゲート型多結晶シリコンＴＦＴ
の製造方法を工程順に示す断面図である。

【図１３】従来のボトムゲート型多結晶シリコンＴＦＴ
のゲート電極パターン及び引き出し電極パターンを示す
平面図である。

【図１４】従来のボトムゲート型多結晶シリコンＴＦＴ
の引き出し電極パターンを除去するためのフォトレジス
トパターンを示す平面図である。

【図１５】従来のボトムゲート型多結晶シリコンＴＦＴ
のゲート電極パターンを示す平面図である。

【符号の説明】

１…透明絶縁基板、２…導電膜、３…金属膜、４…フォ
トレジスト、５…陽極酸化膜、６…窒化シリコン膜、７
…酸化シリコン膜、８…非晶質シリコン膜、９…酸化シ
リコン膜、１１、１７…パルスレーザー、１２…多結晶
シリコン膜、１３…Ｎ型不純物、１４…Ｎ型低濃度拡散
層、１６…Ｎ型高濃度拡散層、１８…酸化シリコン膜、
１９…窒化シリコン膜、２２…アルミ配線、２３…平坦
化膜、２５…画素電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/28 ３０１ Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１２Ｃ ６２７Ｇ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁層の上の全面に導電膜を形成する工
   程と、 前記導電膜の上に所定パターンの金属膜を形成する工程
   と、 前記導電膜を通じて前記金属膜に所定の電圧を印加する
   ことにより、電解液中において前記金属膜を陽極とした
   陽極酸化を行い、前記金属膜の表面に陽極酸化膜を形成
   する工程と、 前記金属膜及びその表面に形成された前記陽極酸化膜を
   マスクにして、前記導電膜をパターニングする工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記導電膜が、前記陽極酸化時に、前記
   金属膜に比較して陽極酸化膜が形成され難い膜である、
   請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記導電膜が、前記金属膜の前記陽極酸
   化膜に対してエッチング選択比を大きくとることができ
   る膜である、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 透明絶縁基板の上の全面に導電膜を形成
   する工程と、 前記導電膜の上に、薄膜トランジスタのゲート電極のパ
   ターンに金属膜を形成する工程と、 前記導電膜を通じて前記金属膜に所定の電圧を印加する
   ことにより、電解液中において前記金属膜を陽極とした
   陽極酸化を行い、前記金属膜の表面に陽極酸化膜を形成
   する工程と、 前記金属膜及びその表面に形成された前記陽極酸化膜を
   マスクにして、前記導電膜をパターニングする工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記導電膜が、スズを含有した酸化イン
   ジウムで構成された導電膜である、請求項４に記載の半
   導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 前記金属膜が、タンタル膜及びモリブデ
   ンとタンタルの合金膜からなる群より選ばれた少なくと
   も１種である、請求項４に記載の半導体装置の製造方
   法。
7. 【請求項７】 前記導電膜をパターニングして前記導電
   膜と前記金属膜からなるゲート電極を形成した後、前記
   導電膜及び前記陽極酸化膜上を含む前記透明絶縁基板上
   の全面に、前記薄膜トランジスタのゲート絶縁膜となる
   絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜の上に非晶質シリ
   コン膜を形成する工程と、前記非晶質シリコン膜をレー
   ザーアニールにより再結晶化して多結晶シリコン膜にす
   る工程とを更に有する、請求項４に記載の半導体装置の
   製造方法。
8. 【請求項８】 透明絶縁基板の上に、薄膜トランジスタ
   のゲート電極のパターンに設けられた導電膜と、 前記導電膜の上に設けられた金属膜と、 前記金属膜の表面に設けられた前記金属膜の陽極酸化膜
   と、 前記導電膜及び前記陽極酸化膜上に設けられた、前記薄
   膜トランジスタのゲート絶縁膜となる絶縁膜と、 前記絶縁膜の上に設けられた多結晶シリコン膜と、 を有する半導体装置。
9. 【請求項９】 前記陽極酸化膜の幅と前記導電膜の幅が
   実質的に同一である、請求項８に記載の半導体装置。
10. 【請求項１０】 前記導電膜が、スズを含有した酸化イ
    ンジウムで構成された導電膜である、請求項８に記載の
    半導体装置。
11. 【請求項１１】 前記金属膜が、タンタル膜及びモリブ
    デンとタンタルの合金膜からなる群より選ばれた少なく
    とも１種である、請求項８に記載の半導体装置。