JPH1197707A

JPH1197707A - 半導体装置の作製方法

Info

Publication number: JPH1197707A
Application number: JP27811497A
Authority: JP
Inventors: Kouyuu Chiyou; 宏勇張; Hideki Uoji; 秀貴魚地; Toshimasa Hamada; 敏正浜田; Masahito Goto; 政仁後藤; Yasuyuki Ogawa; 康行小川
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd; Sharp Corp
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd; Sharp Corp
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】信頼性および再現性の高い半導体装置を提供
する。【解決手段】チタンを含有するアルミニウム膜を半導
体装置の配線材料として用いるに際して、アルミニウム
膜の成膜温度（基板温度）を100 ℃以下、好ましくは10
〜30℃の温度範囲に制御する。こうすることでアルミニ
ウム膜表面に陽極酸化膜を形成した時に陽極酸化膜中に
チタンが偏析することを防ぐことが可能となる。即ち、
陽極酸化工程を含む半導体装置の作製過程で短絡やピン
ホールの形成といった諸問題を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本願発明はアルミニウムまた
はアルミニウムを主成分とする金属薄膜でなる配線を有
する半導体装置の作製方法に関する。

【０００２】なお、本明細書中において「半導体装置」
とは、半導体を利用して機能させる装置全般を指し、液
晶表示装置やＥＬ表示装置等およびそれら表示装置を搭
載した応用製品等もその範疇に含まれる。

【０００３】

【従来の技術】近年、基板上に形成した薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）で半導体回路を形成する技術の進歩が著し
い。特に、ガラス基板上に多結晶シリコン膜（ポリシリ
コン膜）を用いたＴＦＴを形成し、同一基板上にドライ
バー回路と画素マトリクス回とを搭載したモノシリック
型表示装置などが実用化レベルに達している。

【０００４】本発明者らは信頼性の高いＴＦＴを作製す
るための技術として、特開平7-135318号公報に記載され
た技術を開示している。同公報記載の技術は、アルミニ
ウム（Ａｌ）を主成分とする材料でなるゲイト電極に対
して陽極酸化を行い、陽極酸化膜でもってゲイト電極の
保護およびＬＤＤ領域の形成を行うものである。

【０００５】また、同公報記載の技術ではゲイト電極表
面を緻密な陽極酸化膜でもって保護する構成となってい
る。しかし、上記緻密な陽極酸化膜の除去は非常に困難
であるため、ゲイト電極とそれに接続する引き出し電極
とを接続する開孔部（コンタクトホール）を形成する際
に不具合が生じる。

【０００６】そこで、本発明者らは特開平7-30124 号公
報記載の技術を開示している。同公報記載の技術は、開
孔部となる領域のみに緻密な陽極酸化膜を形成しない構
成とし、開孔部の形成を容易なものとするための技術で
ある。

【０００７】ここで、特開平7-135318号公報および特開
平7-30124 号公報に記載された技術を用いて形成された
ＴＦＴの概略の構造を図３に示す。なお、図３（Ａ）は
上面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した
断面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）をＢ−Ｂ’で切断した
断面図である。

【０００８】図３（Ａ）において、３０１はソース領
域、３０２はドレイン領域、３０３はチャネル形成領
域、３０４は低濃度不純物領域（またはＬＤＤ領域と呼
ばれる）であり、これらはまとめて活性層等と呼ばれ
る。

【０００９】また、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示す様に活性
層は絶縁表面を有する基板３００上に形成されている。
なお、絶縁表面を有する基板とは、表面に酸化珪素膜を
堆積したガラス基板等を含む。また、基板３００の上に
はゲイト絶縁膜３０５を介してゲイト電極３０６が形成
される。また、ゲイト電極３０６の表面は緻密な陽極酸
化膜３０７で保護されている。

【００１０】さらに、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示す様に、
ゲイト電極３０６は層間絶縁膜３０８で覆われ、その上
に引き出し電極３０９が形成される。この引き出し電極
３０９はゲイトコンタクト部３１０でゲイト電極３０６
と電気的に接続する。なお、ゲイトコンタクト部３１０
では緻密な陽極酸化膜３０７が局部的に薄く形成されて
いるが、この構造は特開平7-30124 号公報記載の技術の
特徴である。

【００１１】以上の構造でなるＴＦＴを形成するにあた
って、本発明者らはゲイト電極３０６の材料としてアル
ミニウムを主成分とする材料を用いている。アルミニウ
ムは陽極酸化可能であるという利点の他に低抵抗である
という利点を持つ。

【００１２】ＴＦＴで構成される半導体回路を高速動作
させるためには、信号遅延を少なくするために低抵抗な
材料であることは重要である。しかし、アルミニウム膜
は耐熱性が低く、通常は不純物を添加してアルミニウム
膜の信頼性を改善するなどの工夫がなされている。

【００１３】本発明者らはゲイト電極材料の探索を重
ね、0.1 〜10wt% のチタン（Ｔｉ）を含有したアルミニ
ウム膜を選定するに至った。しかしながら、上記技術に
この様な薄膜を使用する場合に１つの重大な問題点が生
じることが判明した。

【００１４】そこで、以下に本発明者らの解析に基づく
上記問題点の発生メカニズムを図４を用いて説明する。
なお、図４に示すのは図３（Ａ）のＡ−Ａ’で切断した
断面方向から見た場合における作製工程である。また、
以下に示す基本的な作製工程の詳細は特開平7-135318号
公報を参照すると良い。

【００１５】まず、絶縁表面を有する基板４０１上に結
晶性珪素膜でなる活性層４０２を形成した。そして、活
性層４０２上にゲイト絶縁膜４０３を形成し、その上に
後にゲイト電極となる1wt%のチタンを含有したアルミニ
ウム膜４０４を形成した。アルミニウム膜４０４を形成
する際、カバレッジ改善のために基板温度を150 ℃に設
定した。

【００１６】次に、アルミニウム膜４０４に対して電解
溶液中で陽極酸化処理（ＡＯ（anodic oxidation）と呼
ばれる）を行い、表面に30nm程度の薄い無孔性の陽極酸
化膜（以下、マスクＡＯ膜と呼ぶ）４０５を形成した。

【００１７】なお、上記処理において電解溶液としては
3wt%の酒石酸と5wt%のアンモニア水を混合したエチレン
グリコール溶液を用い、到達電圧は20Ｖとした。到達電
圧は膜厚に関係し、約1.4 nm／Ｖの関係がある。

【００１８】このマスクＡＯ膜４０５は、ゲイト電極の
原型をパターニングするためのレジストマスク４０６と
アルミニウム膜４０４との密着性を高める効果と、アル
ミニウム膜表面にヒロックが発生するのを防ぐ効果を有
する。

【００１９】この時、本発明者らの解析によればマスク
ＡＯ膜４０５内に不規則にチタンの偏析部４０７が形成
されてしまうことが判明した。図５に示す写真は、この
時の様子をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）分析で調べた結
果である。なお、図５において、矢印で示した部分がチ
タンの偏析部であり、この物質がチタンであることはＥ
ＤＸ分析（エネルギー分散型Ｘ線マイクロ分析）によっ
て確認した。

【００２０】なお、上記チタンの偏析部４０７は上面か
ら見た場合にはアルミニウム膜４０４の表面に斑点状に
点在していた。また、偏析状態は不規則であるため、大
きさも不確定であった。

【００２１】こうして図４（Ａ）の状態となった。次
に、ゲイト電極の原型となるパターン４０８を形成した
後にレジストマスク４０６を除去し、再度レジストマス
ク４０９を形成した。この時、後にゲイトコンタクト部
となる領域のみにレジストマスク４０９を形成した。
（図４（Ｂ））

【００２２】なお、この様にレジストマスクを選択的に
設ける構成は、特開平7-30124 号公報に従う技術であ
る。

【００２３】次に、図４（Ｂ）に示す状態で２度目の陽
極酸化処理を行った。この処理は3wt%のシュウ酸水溶液
を電解溶液として用いた。この陽極酸化処理では電解溶
液と接する部分のみが陽極酸化され、多孔性の陽極酸化
膜（以下、ポーラスＡＯ膜と呼ぶ）４１０が形成され
た。

【００２４】ところが、この時、先程のチタンの偏析部
４０７の下にもポーラスＡＯ膜（先程のポーラスＡＯ膜
４１０と区別するために突き抜けＡＯ膜と呼ぶ）４１１
が形成されてしまうことがＴＥＭ分析によって確認され
た。図６に示す写真はその時のＴＥＭ分析の結果であ
り、矢印で示す部分が活性層上に形成された突き抜けＡ
Ｏ膜である。（図４（Ｃ））

【００２５】なお、前述の様にチタンの偏析部の大きさ
が不規則であるため突き抜けＡＯ膜４１１の大きさも不
規則であった。従って、時には図３（Ａ）に示す様な形
状のゲイト電極を電気的に分断してしまう様な事態も確
認された。

【００２６】この様な現象が起こる理由は、シュウ酸水
溶液中においてチタンの偏析部４０７からチタンが溶出
し、アルミニウム膜４０４の表面が露出してしまうから
である。なお、本発明者らは陽極酸化処理に使用したシ
ュウ酸水溶液をＩＣＰ分析（誘導結合プラズマ発光分光
分析）によって調べ、溶液中にチタンが検出される様に
なっていることを突き止めている。

【００２７】次に、この状態で３度目の陽極酸化処理を
行った。電解溶液はマスクＡＯ膜の時と同じものを用い
たが、到達電圧は80Ｖで行った。この処理によって膜厚
120nm程度の無孔性の陽極酸化膜（以下、バリアＡＯ膜
と呼ぶ）４１２が形成された。それと同時にゲイト電極
４１３が画定した。なお、先程のマスクＡＯ膜４０５は
バリアＡＯ膜４１２に取り込まれ、全体としてその名の
通りゲイト電極４１３の保護膜として機能する。（図４
（Ｄ））

【００２８】また、ポーラスＡＯ膜４１０、突き抜けＡ
Ｏ膜４１１は多孔質状であるため電解溶液を容易に通
す。そのため、上記ＡＯ膜４１０、４１１を介して電解
溶液と接する領域にもバリアＡＯ膜４１２が形成され
た。

【００２９】一方、レジストマスク４０９が形成された
ゲイトコンタクト部４１４では、バリアＡＯ膜の形成が
行われないためマスクＡＯ膜４０５のみが残存した。即
ち、この部分だけ薄い陽極酸化膜で覆われた形となっ
た。

【００３０】次に、レジストマスク４０９を除去し、そ
の状態でゲイト絶縁膜４０３をエッチングした。この技
術は前述の特開平7-135318号公報の最も特徴的な工程で
あって、図４では確認できないがＬＤＤ領域を形成する
際に必要な工程である。

【００３１】そして、ゲイト絶縁膜４０３のエッチング
が終了したら、ポーラスＡＯ膜４１０は除去した。勿
論、この際には突き抜けＡＯ膜４１１も一緒に除去され
るため、ゲイト電極４１３には不規則に開孔が形成され
てしまった。

【００３２】この状態で２回に分けてＮ型またはＰ型を
付与する不純物イオンの注入工程が行われ、自己整合的
にＬＤＤ領域およびソース／ドレイン領域が形成され
た。しかしながら、図４（Ｅ）に示す様に活性層上に突
き抜けＡＯ膜に起因する開孔が形成された場合、チャネ
ル形成領域にも全く不規則な形状および位置に不純物添
加領域４１５、４１６が形成されてしまった。

【００３３】最後に、層間絶縁膜４１７を形成し、層間
絶縁膜４１７に開孔部（図示せず）を形成して引き出し
電極４１８を形成した。

【００３４】以上の工程によって図４（Ｆ）に示すＴＦ
Ｔが完成した。しかしながら、図４（Ｆ）に示すＴＦＴ
は、活性層のチャネル形成領域となる領域にまで不純物
イオンが添加された状態となるため、ＴＦＴの信頼性が
著しく悪化した。また、不純物イオンの添加される領域
が基板ごとに異なるため、再現性のあるＴＦＴ特性を得
られないという問題もあった。

【００３５】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は上記問題点
を解決し、信頼性および再現性の高い半導体装置を提供
することを課題とする。

【００３６】

【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
の構成は、絶縁表面を有する基板上にアルミニウムを主
成分とする金属薄膜を形成する工程と、前記アルミニウ
ムを主成分とする金属薄膜に対して陽極酸化処理を行い
無孔性の陽極酸化膜を形成する工程と、を少なくとも含
む半導体装置の作製方法において、前記アルミニウムを
主成分とする金属薄膜を形成する際の基板温度は10〜30
℃に保たれる様に制御されることを特徴とする。

【００３７】また、他の発明の構成は、絶縁表面を有す
る基板上にアルミニウムを主成分とする金属薄膜を形成
する工程と、前記アルミニウムを主成分とする金属薄膜
に対して陽極酸化処理を行い無孔性の陽極酸化膜を形成
する工程と、前記アルミニウムを主成分とする金属薄膜
をパターニングして所望の形状の金属パターンを形成す
る工程と、前記金属パターンに対して陽極酸化処理を行
い多孔性の陽極酸化膜を形成する工程と、を少なくとも
含む半導体装置の作製方法において、前記アルミニウム
を主成分とする金属薄膜を形成する際の基板温度は10〜
30℃に保たれる様に制御されることを特徴とする。

【００３８】また、他の発明の構成は、絶縁表面を有す
る基板上にアルミニウムを主成分とする金属薄膜を形成
する工程と、前記アルミニウムを主成分とする金属薄膜
に対して第１の陽極酸化処理を行いマスクＡＯ膜を形成
する工程と、前記アルミニウムを主成分とする金属薄膜
をパターニングして所望の形状の金属パターンを形成す
る工程と、前記金属パターン上の特定箇所にマスク絶縁
膜を形成する工程と、前記金属パターンに対して第２の
陽極酸化処理を行いポーラスＡＯ膜を形成する工程と、
前記金属パターンに対して第３の陽極酸化処理を行いバ
リアＡＯ膜を形成する工程と、を少なくとも有する半導
体装置の作製方法において、前記アルミニウムを主成分
とする金属薄膜を形成する際の基板温度は10〜30℃に保
たれる様に制御されることを特徴とする。

【００３９】なお、上記構成において、前記アルミニウ
ムを主成分とする金属薄膜とは 0.1〜10wt% のチタンを
含有したアルミニウム膜であることが好ましい。また、
その場合、成膜時の基板温度は 100℃を超えない温度、
好ましくは室温（代表的には10〜30℃）に保たれている
ことが重要である。

【００４０】本発明者らは従来例で説明した様な問題点
を踏まえて鋭意研究を重ねた結果、アルミニウムを主成
分とする金属薄膜の形成条件によって、無孔性の陽極酸
化膜を形成した際に陽極酸化膜中における不純物（特に
チタン）の偏析状態が変化することを突き止めた。

【００４１】研究結果によれば、1wt%のチタンを含有す
るアルミニウム膜の場合、基板温度を100 ℃以下、好ま
しくは10〜30℃の室温に保つことで無孔性の陽極酸化膜
中におけるチタンの偏析を防ぐことができる。即ち、従
来例で示した様なマスクＡＯ膜中でのチタンの偏析を防
ぐことが可能となる。

【００４２】

【実施例】

〔実施例１〕本発明を用いたＴＦＴの作製工程につい
て、図１、図２を用いて説明する。なお、図１、図２に
おいて向かって左側の図面は図３（Ａ）のＡ−Ａ’と同
一方向に切断した断面を示し、右側の図面は図３（Ａ）
のＢ−Ｂ’と同一方向に切断した断面を示す。

【００４３】まず、200 nm厚さの酸化珪素膜を表面に設
けたガラス基板１０１を容易し、その上に結晶性珪素膜
でなる活性層１０２を形成する。本実施例では特開平7-
130652号公報記載の技術を用いて結晶性珪素膜を得る。
勿論、他の公知技術を利用することもできる。

【００４４】次に、120 nmの厚さのゲイト絶縁膜１０３
を形成し、その上に 1wt% のチタンを含有したアルミニ
ウム膜１０４をスパッタ法により形成する。なお、チタ
ンの含有量は 0.1〜10wt% （好ましくは 0.1〜6wt%）の
範囲で変えても良い。

【００４５】この時、アルミニウム膜１０４の成膜時に
基板温度を室温（代表的には10〜30℃）に保つことが本
発明の最も重要な構成である。ここで本発明において上
記アルミニウム膜１０４を形成する際に利用したスパッ
タ装置を図７に示す。

【００４６】図７に示すのはＤＣマグネトロンスパッタ
装置の成膜室の断面を表す概略図である。成膜室７０１
内の下方には陰極となるＡｌ−Ｔｉ合金でなるターゲッ
ト７０２が、ターゲット支持台７０３上に設置されてい
る。また、ここでは図示しないが、ターゲット７０２を
冷却する機構を備えつけても良い。

【００４７】また、ターゲット７０２の背後には磁石７
０４が取付けられており、磁力線の一部がターゲット表
面と平行に形成される様になっている。なお、磁石７０
４はターゲット７０２上に発生するプラズマの広がりを
抑える目的を持つ。

【００４８】なお、ターゲット支持台７０３は成膜室７
０１の外部で直流電源７０５と接続されており、ターゲ
ット支持台７０３に対して直流電圧を印加できる様にな
っている。また、成膜室７０１と直流電源７０５は接地
されている。

【００４９】そして、ターゲット７０２と向かい合う様
にして被処理基板７０６が基板支持台７０７に取り付け
られている。被処理基板７０６は皮膜形成面を下に向け
た状態で設置される（フェイスダウン方式）。

【００５０】また、ターゲット７０２と被処理基板７０
６との間にはシャッター７０８が配置されている。この
シャッター７０８の開閉により被処理基板７０６に堆積
するアルミニウム膜の膜厚を制御できる。

【００５１】本発明で用いるスパッタ装置の特徴は、基
板支持台７０７の背後に冷却管７０９を内蔵した温度制
御ユニット７１０が設けられている点である。被処理基
板７０６が設置された基板支持台７０７は、上下方向に
可変であり、成膜時には被処置基板７０６が温度制御ユ
ニット７１０に接した状態となる。

【００５２】被処理基板７０６と接する位置には均熱板
（図示せず）が配置されており、そこには熱電対（図示
せず）が備えてある。熱電対で測定された基板温度は温
度制御ユニット７１０にフィードバックされる。即ち、
成膜中の基板温度を常にモニタリングして基板温度を制
御する。

【００５３】通常、スパッタにより成膜すると衝突イオ
ンの影響で基板温度が１００℃近くまで上昇してしまう
が、図７に示す装置では冷却管７０９内に冷却水または
冷却ガスを流して強制的に温度を下げて所望の温度に保
つことが可能である。

【００５４】また、ターゲット７０２をスパッタするた
めのスパッタリングガスはガスボンベ７１１から供給さ
れ、ガス導入口７１２より成膜室７０１内へと導入され
る。本実施例ではスパッタリングガスとしてアルゴンを
用いる。

【００５５】ここで本実施例の具体的な成膜条件は、成膜温度：室温（２５℃）印加電圧：３kW ガス流量：アルゴン50SCCM 成膜圧力：0.4 Pa 基板／ターゲット間距離：150mm とする。

【００５６】また、成膜室７０１内は排気口７１３を通
して常に真空ポンプ７１４によって排気され、所定の成
膜圧力となる様に新しいスパッタリングガスを導入し続
ける構成とする。本実施例では真空ポンプ７１４として
液体ヘリウムを冷却媒体とするクライオポンプを用いて
いる。クライオポンプは排気速度が速く、アルミニウム
膜に悪影響を与える水分の除去に適している。

【００５７】なお、成膜前の成膜室内の圧力（背圧と呼
ばれる）はできる限り真空度を高くする（圧力を低くす
る）ことが望ましい。 1×10^-7〜 1×10^-8Paにまで真空
引きしてからスパッタリングガスを導入すると余計な不
純物の混入が防止され、ヒロック等の発生しにくいアル
ミニウム膜を形成することが可能である。

【００５８】以上の様にしてアルミニウム膜１０４を形
成したら、次に第１の陽極酸化工程を行う。電解溶液と
しては 3wt% の酒石酸と 5wt% のアンモニア水を混合し
たエチレングリコール溶液を用いる。ＰＨ（ペーハー）
は6.92に調節する。また、白金を陰極として化成電流 5
mA、到達電圧20Ｖとして処理する。

【００５９】この陽極酸化処理によってアルミニウム膜
１０４の表面には30nm程度の薄いマスクＡＯ膜１０５が
形成される。このマスクＡＯ膜は緻密で無孔性の陽極酸
化膜であり、アルミニウム膜１０４の保護（ヒロック防
止等）と次に形成するレジストマスクとの密着性を高め
る効果を持つ。

【００６０】次に、レジストマスク１０６を形成する。
このレジストマスク１０６はゲイト電極等の配線層を形
成するためのマスクである。

【００６１】こうして図１（Ａ）の状態が得られる。次
に、レジストマスク１０６をマスクとしてアルミニウム
膜１０４のエッチングを行い、後のゲイト電極の原型と
なる金属パターン１０７を形成する。エッチング方法は
ウェットエッチングでもドライエッチングでも良い。

【００６２】次に、レジストマスク１０６を除去し、再
度レジストマスク１０８を形成する。ここで形成するレ
ジストマスク１０８は、後に引き出し電極を形成するゲ
イトコンタクト部の上に設ける。なお、レジストマスク
１０８の代わりに酸化珪素膜等でなるマスク絶縁膜を設
ける構成としても良い。（図１（Ｂ））

【００６３】次に、図１（Ｂ）の状態で第２の陽極酸化
処理を行う。この際、電解溶液としては3wt%のシュウ酸
水溶液を用い、白金を陰極として化成電流 2〜3mA 、到
達電圧 8Ｖとして処理する。この処理で形成されるポー
ラスＡＯ膜１０９は多孔性（ポーラス状）を有する陽極
酸化膜である。（図１（Ｃ））

【００６４】この時、陽極酸化反応は電解溶液と直接接
したアルミニウム膜表面のみで進行する。そのため、図
１（Ｃ）に示す様にポーラスＡＯ膜１０９は基板に対し
て平行な方向に成長する。また、成長距離（膜厚の相
当）は処理時間で制御する。

【００６５】次に、図１（Ｃ）の状態で第３の陽極酸化
処理を行う。この際、形成条件はマスクＡＯ膜の場合と
ほぼ同一であるが、到達電圧のみは80Ｖとする。なお、
到達電圧と膜厚には約1.4 nm／Ｖの関係があるので、こ
の処理によって約 120nmの膜厚のバリアＡＯ膜１１０が
形成される。また、同時にゲイト電極１１１が画定す
る。（図１（Ｄ））

【００６６】この時、レジストマスク１０８が形成され
た箇所のみはバリアＡＯ膜の形成が進行せず、マスクＡ
Ｏ膜１０５が残存した状態となる。即ち、ゲイト電極１
１１を保護する陽極酸化膜は、ゲイトコンタクト部１１
２において膜厚が局部的に薄くなった状態となる。

【００６７】こうして図１（Ｄ）の状態が得られたら、
次にゲイト電極１１１、ポーラスＡＯ膜１０９をマスク
としてゲイト絶縁膜１０３のエッチングを行う。エッチ
ングはＣＦ₄ ガスを用いたドライエッチング法により行
う。この処理によりゲイト絶縁膜１０３の形状は図２
（Ａ）に示す様なものとなる。

【００６８】ゲイト絶縁膜１０３のエッチングが終了し
たら、酢酸、硝酸、リン酸を混合した混酸溶液でポーラ
スＡＯ膜１０９を除去する。そのため、ゲイト絶縁膜１
０３は端部が突出した状態で露出する。

【００６９】次に、Ｎ型またはＰ型を付与する不純物イ
オンの注入を行う。このイオン注入工程は、ＲＦ電力を
５Ｗ、加速電圧を80keＶとし、ドーズ量を 2×10¹³ions
/cm³とする。この工程では加速電圧が高いためゲイト絶
縁膜１０３を通過して突出部の下にも不純物が添加さ
れ、不純物領域１１３、１１４が形成される。（図２
（Ａ））

【００７０】次に、２回目のイオン注入工程を行う。こ
のイオン注入工程は、ＲＦ電力を20Ｗ、加速電圧を10ke
Ｖとし、ドーズ量を 3×10¹⁴ions/cm³とする。この工程
では加速電圧が低いためゲイト絶縁膜１０３がマスクと
なって突出部の下には不純物が添加されない。即ち、露
出した活性層のみに不純物が添加される。

【００７１】このイオン注入工程によって、ＴＦＴのソ
ース領域１１５、ドレイン領域１１６、低濃度不純物領
域１１７、チャネル形成領域１１８が画定する。厳密に
は低濃度不純物領域１１７とチャネル形成領域１１８と
の間にはバリアＡＯ膜１１０の膜厚に相当するオフセッ
ト領域（図示せず）が形成される。（図２（Ｂ））

【００７２】なお、上記２回のイオン注入工程では、ゲ
イト電極の表面に設けられたバリアＡＯ膜１１０がゲイ
ト電極を保護している。また、ゲイトコンタクト部１１
２はマスクＡＯ膜１０５しか設けられていないのでレジ
ストマスク１０８で保護しておくことが好ましい。

【００７３】こうして活性層の形成が終了したら、ファ
ーネスアニール、レーザーアニール、ランプアニール等
による加熱処理を行い、注入した不純物イオンの活性化
を行う。また、同時に活性層が受けたイオン注入時の損
傷を回復する。

【００７４】次に、層間絶縁膜１１９として酸化珪素
膜、窒化珪素膜、有機性樹脂膜から選ばれた一種または
複数種の膜を 0.3〜1 μｍの厚さに形成する。

【００７５】次に、層間絶縁膜１１９をエッチングして
ゲイトコンタクト部１１４、ソース領域１１５、ドレイ
ン領域１１６の上にコンタクトホールを形成する。この
際、全てのコンタクトホールを同時に開孔する。

【００７６】従来のゲイトコンタクト部においては層間
絶縁膜の下に緻密なバリアＡＯ膜が存在し、そのエッチ
ングが非常に困難であるという問題があった。しかしな
がら、本実施例の構成では薄いマスクＡＯ膜１０５のみ
であるので、エッチングが非常に容易となっている。

【００７７】こうしてコンタクトホールが完成したら、
導電性材料でなる引き出し電極１２０、ソース電極（ソ
ース配線）１２１、ドレイン電極（ドレイン配線）１２
２を形成する。以上の工程をもって図２（Ｃ）に示すＴ
ＦＴが完成する。

【００７８】本実施例に示すＴＦＴは、チタンを含有し
たアルミニウム膜１０４を形成する際に基板温度を10〜
30℃の範囲内に保つため、マスクＡＯ膜１０５の内部に
チタンが偏析する様なことがない。

【００７９】従って、従来例で示した様な現象による問
題は生じることはなく、高い信頼性と再現性を実現する
ＴＦＴを得ることができる。

【００８０】〔実施例２〕実施例１ではトップゲイト型
ＴＦＴの一例としてプレーナ型ＴＦＴの作製工程を示し
たが、本発明はボトムゲイト型ＴＦＴ、例えば逆スタガ
型ＴＦＴに適用することも可能である。

【００８１】また、シングルゲイト型ＴＦＴのみなら
ず、ダブルゲイト型、トリプルゲイト型などのマルチゲ
イト型ＴＦＴに適用することもできる。

【００８２】また、本発明を公知のＣＭＯＳ回路作製工
程に適用することで、信頼性の高いＣＭＯＳ回路を得る
ことができる。なお、基本的には実施例１に従えばよ
く、同一基板上にＮチャネル型ＴＦＴとＰチャネル型Ｔ
ＦＴとを作り分ける点（特に不純物イオン注入工程）で
公知のＣＭＯＳ技術を参照すれば良い。

【００８３】さらに、本発明はガラス基板上に作製した
ＴＦＴだけでなく、シリコンウェハー上に形成されたＩ
ＧＦＥＴ（絶縁ゲイト型電界効果トランジスタ）やＳＩ
ＭＯＸ等のＳＯＩ基板上に形成されたＴＦＴに適用する
ことも容易である。

【００８４】以上の様に、本発明はゲイト電極を有する
様々な形態の半導体装置に適用することが可能である。
また、本発明を利用することで、低抵抗かつ信頼性の高
いＡｌ−Ｔｉ合金を有効に活用することができる。

【００８５】〔実施例３〕本実施例では本発明を適用し
たＴＦＴを用いて電気光学装置を構成する場合の例を示
す。なお、本実施例ではアクティブマトリクス型液晶表
示装置に適用する例を示すが、他にもアクティブマトリ
クス型のＥＬ表示装置、ＥＣ表示装置等に用いることも
できる。

【００８６】、図８に示すのはアクティブマトリクス型
液晶表示装置の断面を簡略化した図であり、ドライバー
回路（駆動回路）やロジック回路（Ｄ／Ａコンバータ、
メモリ等の信号処理回路）を構成する領域にはＣＭＯＳ
回路を、画素マトリクス回路を構成する領域には画素Ｔ
ＦＴを配置している。

【００８７】図８の向かって左側に示すＣＭＯＳ回路
は、実施例２に示した様に公知のＣＭＯＳ技術を参照し
て形成することができる。また、図８の向かって右側に
示す画素ＴＦＴは基本的には実施例１で示したＴＦＴと
同一構造である。画素ＴＦＴは実施例１に以下の様な工
程を加えることで得られる。

【００８８】まず、実施例１に従って図２（Ｃ）に示し
た様な状態を得たら、その上に有機性樹脂膜でなる層間
絶縁膜８０１を形成し、その上にブラックマスク８０２
を形成する。なお、本実施例ではブラックマスク８０２
を画素マトリクス回路の上方のみに設けているが、ＣＭ
ＯＳ回路の上方にも設けることもできる。

【００８９】ブラックマスク８０２上には再び層間絶縁
膜８０３を形成し、コンタクトホールを設けて画素電極
８０４を形成する。画素電極８０４は反射型表示装置の
場合にはアルミニウム膜の如き反射膜を、透過型表示装
置の場合にはＩＴＯの如き透明導電膜を用いれば良い。

【００９０】こうして液晶に電圧を印加するための画素
電極８０４を設けた画素ＴＦＴが完成する。そして、画
素ＴＦＴの最上層に配向膜８０５を設けてアクティブマ
トリクス基板を構成する。アクティブマトリクス基板と
はＴＦＴが配置された側の基板を指す。

【００９１】また、８０６は対向基板、８０７は透明導
電膜でなる対向電極、８０８は対向側の配向膜である。
この様な構成の対向基板と上述のアクティブマトリクス
基板との間に液晶層８０９を挟持することで図８に示す
アクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。

【００９２】また、アクティブマトリクス型液晶表示装
置の外観を図９に簡略化して示す。図９において、９０
１はガラス基板、９０２は下地膜、９０３は画素マトリ
クス回路、９０４はソースドレイバー回路、９０５はゲ
イトドライバー回路、９０６はロジック回路である。

【００９３】ロジック回路９０６は広義的にはＴＦＴで
構成される論理回路全てを含むが、ここでは従来から画
素マトリクス回路、ドライバー回路と呼ばれている回路
と区別するためにそれ以外の回路を指している。

【００９４】〔実施例４〕本実施例では、本発明を適用
しうる半導体装置の一例として実施例３で示した様な電
気光学装置を用いた応用製品について図１０を用いて説
明する。本発明を利用した半導体装置としてはビデオカ
メラ、スチルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ、カ
ーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、携帯情報
端末（モバイルコンピュータ、携帯電話等）などが挙げ
られる。

【００９５】図１０（Ａ）はモバイルコンピュータであ
り、本体２００１、カメラ部２００２、受像部２００
３、操作スイッチ２００４、表示装置２００５で構成さ
れる。本発明は表示装置２００５に適用することができ
る。

【００９６】図１０（Ｂ）はヘッドマウントディスプレ
イであり、本体２１０１、表示装置２１０２、バンド部
２１０３で構成される。本発明は表示装置２１０２に適
用することができる。

【００９７】図１０（Ｃ）はカーナビゲーションシステ
ムであり、本体２２０１、表示装置２２０２、操作スイ
ッチ２２０３、アンテナ２２０４で構成される。本発明
は表示装置２２０２に適用することができる。

【００９８】図１０（Ｄ）は携帯電話であり、本体２３
０１、音声出力部２３０２、音声入力部２３０３、表示
装置２３０４、操作スイッチ２３０５、アンテナ２３０
６で構成される。本発明は表示装置２３０４に適用する
ことができる。

【００９９】図１０（Ｅ）はビデオカメラであり、本体
２４０１、表示装置２４０２、音声入力部２４０３、操
作スイッチ２４０４、バッテリー２４０５、受像部２４
０６で構成される。本発明は表示装置２４０２に適用す
ることができる。

【０１００】以上の様に、本発明の応用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の表示媒体に適用することが可能であ
る。

【０１０１】

【発明の効果】本発明を実施することでチタンを添加し
たアルミニウム膜を陽極酸化して無孔性の陽極酸化膜を
形成する工程を含む場合においても、陽極酸化膜中にお
けるチタンの偏析を防ぐことが可能である。

【０１０２】従って、シュウ酸水溶液中での陽極酸化処
理でチタンの溶け出した領域が陽極酸化されるといった
問題がなくなり、実施例１で示した様な半導体装置の作
製工程を問題なく実施することができる。

【０１０３】また、絶縁性である陽極酸化膜に導電性の
チタンが偏析して絶縁性を損なうといった問題もなくな
る。

【０１０４】以上の効果により高い信頼性と高い再現性
を有する半導体装置を作製することが可能となる。この
様に、本発明は工業上有益な技術である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＴＦＴの作製工程を示す図。

【図２】ＴＦＴの作製工程を示す図。

【図３】従来のＴＦＴ構造を示す図

【図４】従来のＴＦＴ工程における問題点を説明す
る図。

【図５】ゲイト電極の断面を示すＴＥＭ写真。

【図６】ゲイト電極の断面を示すＴＥＭ写真。

【図７】本発明で使用するスパッタ装置の概略を示
す図。

【図８】アクティブマトリクス型液晶表示装置の構
造を示す図。

【図９】アクティブマトリクス型液晶表示装置の外
観を示す図。

【図１０】応用製品の一例を示す図。

【符号の説明】

１０１絶縁表面を有する基板１０２活性層１０３ゲイト絶縁膜１０４アルミニウムを主成分とする金属薄膜１０５マスクＡＯ膜１０６レジストマスク１０７金属パターン１０８レジストマスク１０９ポーラスＡＯ膜１１０バリアＡＯ膜１１１ゲイト電極１１２ゲイトコンタクト部１１３、１１４不純物領域１１５ソース領域１１６ドレイン領域１１７低濃度不純物領域１１８チャネル形成領域１１９層間絶縁膜１２０引き出し電極１２１ソース電極１２２ドレイン電極

フロントページの続き (72)発明者浜田敏正大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者後藤政仁大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者小川康行大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁表面を有する基板上にアルミニウムを
主成分とする金属薄膜を形成する工程と、前記アルミニウムを主成分とする金属薄膜に対して陽極
酸化処理を行い無孔性の陽極酸化膜を形成する工程と、を少なくとも含む半導体装置の作製方法において、前記アルミニウムを主成分とする金属薄膜を形成する際
の基板温度は10〜30℃に保たれる様に制御されることを
特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】絶縁表面を有する基板上にアルミニウムを
主成分とする金属薄膜を形成する工程と、前記アルミニウムを主成分とする金属薄膜に対して陽極
酸化処理を行い無孔性の陽極酸化膜を形成する工程と、前記アルミニウムを主成分とする金属薄膜をパターニン
グして所望の形状の金属パターンを形成する工程と、前記金属パターンに対して陽極酸化処理を行い多孔性の
陽極酸化膜を形成する工程と、を少なくとも含む半導体装置の作製方法において、前記アルミニウムを主成分とする金属薄膜を形成する際
の基板温度は10〜30℃に保たれる様に制御されることを
特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】絶縁表面を有する基板上にアルミニウムを
主成分とする金属薄膜を形成する工程と、前記アルミニウムを主成分とする金属薄膜に対して第１
の陽極酸化処理を行いマスクＡＯ膜を形成する工程と、前記アルミニウムを主成分とする金属薄膜をパターニン
グして所望の形状の金属パターンを形成する工程と、前記金属パターン上の特定箇所にマスク絶縁膜を形成す
る工程と、前記金属パターンに対して第２の陽極酸化処理を行いポ
ーラスＡＯ膜を形成する工程と、前記金属パターンに対して第３の陽極酸化処理を行いバ
リアＡＯ膜を形成する工程と、を少なくとも有する半導体装置の作製方法において、前記アルミニウムを主成分とする金属薄膜を形成する際
の基板温度は10〜30℃に保たれる様に制御されることを
特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】請求項３において、前記第１および第３の
陽極酸化処理は3wt%の酒石酸と5wt%のアンモニア水とを
混合したエチレングリコール溶液中で行われ、前記第２
の陽極酸化処理は3wt%のシュウ酸水溶液中で行われるこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】請求項３において、前記マスク絶縁膜とは
レジストマスクであることを特徴とする半導体装置の作
製方法。
【請求項６】請求項１乃至請求項３において、前記アル
ミニウムを主成分とする金属薄膜とは 0.1〜10wt% のチ
タンを含有したアルミニウム膜であることを特徴とする
半導体装置の作製方法。
【請求項７】請求項１乃至請求項３において、前記基板
温度の制御は該基板を強制的に冷却することで成される
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。