JPS58115864A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS58115864A
JPS58115864A JP21503881A JP21503881A JPS58115864A JP S58115864 A JPS58115864 A JP S58115864A JP 21503881 A JP21503881 A JP 21503881A JP 21503881 A JP21503881 A JP 21503881A JP S58115864 A JPS58115864 A JP S58115864A
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    • G09G2300/0842Several active elements per pixel in active matrix panels forming a memory circuit, e.g. a dynamic memory with one capacitor

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高耐圧、高相互コンダクタンスを有する埋込み
チャンネル形薄膜トランジスタを構成した半導体装置に
関するものである。
従来、絶縁性基板上に形成される薄膜トランジスpとし
ては、Game、 Oal、 ’1?bj Xm@k。
rb!・などの二元化合物半導体、!・およびアモルフ
ァス81(シリコン)、多結晶111などを構成材料と
したものが知られている(例えば日経エレクトロニクス
1981年12−7)。
仁のうち、二元化合物半導体を用いた薄膜トランジスタ
は、中ヤリアの移動度が大きく、かつ高耐圧の特性が得
られるが、薄膜化することによシ組成ずれを起こして信
頼性および再現性に欠けるという欠点があった。また、
二元化合物半導体や!・は、酸化反応によって半導体層
の表面に直接絶縁膜を形成することができないため、ゲ
ート絶縁膜を作る場合は、他元素の酸化膜である810
sやムZSO@などをスパッタ蒸着法などによって形成
している。このため、ゲート絶縁膜と半導体層との界面
の特性が劣化するとともに、再現性、均一性に欠け、素
子特性がばらつくという欠点があった。
また、ア篭ル7アスS1.多結晶畠1などを用いた薄膜
トランジスタは、原質のばらつきが小さく、かつ半導体
層の表面に酸化によって直接8103の絶縁膜を形成す
ることができるため、ゲート酸化膜と半導体層間の界面
特性が良好になるが、耐圧が低く(例えば407以下)
、罵L(エレクトロ・ルミネッセンス)などのように高
電圧で駆動する用途には適用できないという欠点があつ
九。
本発明はこのような欠点を除去するためになされたもの
であり、その目的は、高耐圧であシ、かつ^相互コンダ
クタンスの薄膜トランジスタが得られる半導体装置を提
供することである。また、他の目的は、信頼性、再現性
、均一性があり良好な特性の薄膜トランジスタが得られ
る半導体装置を提供することである。
このような目的を達成するために、本発明による半導体
装置は、半導体チャンネル領域に7エールによって粒径
を増大させた多結晶11を用い、ソース・ゲート間およ
びゲート・ドレイン間に所定長のオフセット領域を設け
、双方向オフ竜ット構造の埋込みチャンネル形:薄膜ト
ランジスタを構成するようにしたものである。
以下、図面を用いて本発明を峰細に説明する。
第1図は本発明に係る半導体装置の一実施例を示す要部
断面図である。図において、1はガラスなどの絶縁性基
板、2はア毫ルファスB1あるいは多結晶S1をレーザ
光線でアニールして粒径を増大させて形成した多結晶8
1からな如適切な比抵抗値を有する翼形(第1導電形)
のチャンネル領域、3.4は仁のチャンネル領域20両
側に設けられた輩形不純物を高濃度に拡散させた不純物
拡散層、5は粒径を増大させた多結晶s1を酸化するこ
とによシチャンネル領域20表面に形成された810s
からなゐゲート酸化膜、6はゲート酸化膜5の中央部の
所定領域に形成されたア形(第2導電形)不純物を高濃
度に拡散させた多結晶81からなるゲート電極、Tはゲ
ート電極6およびゲート酸化膜5上に形成され九810
3からなる絶縁膜、8゜9は不純物拡散層3,4上にそ
れぞれ形成されこれとオーミック接触する電極、10は
絶縁膜Tの一部を除去してゲート電極6とオーミック接
触する電極である。電極8,9はそれぞれソース、ドレ
インm6&(またはドレイン、ソース用電極)となる。
また、11はソース(またはドレイン)となる不純物拡
散層3とゲート電極6との間に設けられたオフセット領
域、12はドレイン(tたはソース)となる不純物拡散
層4とゲート電極Bとの間に設けられたオフセット領域
であ如、これらは10声1以上の長さに形成されている
以上の構造によって、埋込みチャンネル形WaS薄膜ト
ランジスタが構成される。図には1つの薄膜トランジス
タが示されているが、絶縁性基板1の上には同様の薄膜
トランジスタが複数形成される。
このような埋込みチャンネル形薄展トランジスタにおい
ては、輩形のチャンネル領域2に対してP形のゲート電
極6が形成されているため、ソース・ドレイン間はゲー
ト電極6に電圧無印加の状態でノーマルオフになってい
る。こζで、ゲート電極6に所定の電圧を印加すると、
チャンネル領域2内の空乏層幅が変化し、ソース・ドレ
イン間の電流を制御することができる。
このような構成の薄膜トランジスタは、ソース・ゲート
間およびゲート・ノース間にそれぞれオフセット領域が
設けられているので、双方向(不純物拡散層3,4がソ
ース、ドレインである場合、またドレイン、ソースであ
る場合)に高耐圧を有する。例えばオフセット領域の長
さが10J111以上であると100マ以上の耐圧が得
られる。また、チャンネル領域を構成する多結晶81は
レーザ光線等によってアニールして粒径を増大させであ
るため、チャンネル領域内でのキャリア移動度が増加し
、かつ多結晶B1を酸化させてゲート酸化膜を形成して
いるのでチャンネル領域とゲート酸化膜間の界面特性が
良好になる。この結果、双方向オフセット構造を有しな
がらも高い相互コンダクタンスが得られる。
次にこのような半導体装置の製造方法について第2図(
荀〜(・)によシ説明する。
先づ、第2図(1)に示すように、減圧0マp法を用い
81N4を580Cで熱分解して、絶縁性基板1上に厚
さ0.!$J111の多結晶liの薄膜2aを堆積する
次に、この薄膜2&にドーズ量3X10”/af、  
打ち込み電圧15017で蓋形不純物としての?(リン
)をイオン注入し、900℃、30分の熱処理を行なっ
て不純物分布を均一にした後、!ムQレーザを用いて波
長0.53am、  ビーム径85j111のレーザ光
線の第2高調波によfi、1.6ジエール/−のパワー
で薄膜2aをアニールする。とのとき、レーず光−の照
射は、走査速度100111a/seeで先づX方向(
第2図(&)で左右方向)に行ない、次いでこれと直角
方向のy方向(図で紙面の前後方向)に行なう。このよ
うな2方向のレーザ光照射を行なうと、最初のX方向の
照射で多結晶81の結晶粒の成長が主に!方向に起こ)
、次のy方向の照射ではy方向への結晶粒の成長は殆ん
どない。例えば前記のレーザアニール条件でfly方向
に成長した結晶粒の長さは約10声鳳となり、y方向に
成長した結晶粒の幅は約1μ鳳となる。このようなレー
ザ光照射1     ルは、結晶粒の成長と電気的−活
性化のために行なうものであ、?、1.6ジエール/−
以下のパワーでは活性化が不充分で所望の特性が得にく
い、なお、薄膜2&に対するレーザ光照射は、チャンネ
ル領域になる部分だけでなくその両側のソース。
ドレイン領域となる部分にも行なわれる。
次にドライ酸素中で1100℃、90分加熱して熱酸化
させる仁とによシ、薄gza上に厚さ15001081
03のゲート酸化膜5を形成する。次いで、ホトリソグ
ラフィ技術とOr4ガス系のプラズマエツチングによっ
て薄膜2&とゲート酸化膜5を所定のバタンに加工する
その後、第2図Cb)に示すように、ゲート酸化膜5の
上に0.3#mの厚さに多結晶81を形成し、次いでこ
れにドーズ量3X10”/a(、打ち込み電圧301マ
、でデ形不純物としてのB(ホウ素)をイオン注入し、
900℃、15分のアニールを行なってゲート電極6を
形成する。次いでその上にOVD法によってato=の
絶縁膜Tを堆積し、ホトリソグラフィとエツチングによ
シソース、ドレイン領域とト なる部分を開孔する。次に、薄膜21にドーズ量2X1
01・、4−2打ち込み電圧too xvで蓋形不純物
としての五s(ヒ素)を高淡度にイオン注入し、900
℃、30分のアニールを行なってソース、ドレイン領域
となる不純物拡散層3,4を形成する。
なお、薄膜2aの不純物拡散層3と4の間はチャンネル
領域2となる。
その後、第2図(0)に示すように、絶縁膜Tにホトリ
ングラフィとエツチングによシゲート電極60部分に窓
あけを行なった後、ムt(アルミニウム)層を8000
1の厚さに電子ビーム蒸着で形成する。
次いでムL層を所定のパタンに加工して電極8,9゜1
0を形成する。
このようにして製造した埋込みチャンネル形薄膜トラン
ジスタは、ソース(またはドレイン)領域となる不純物
拡散層3とゲート電極6問およびゲート電&6とドレイ
ン(またはソース)領域となる不純物拡散層4間に所定
長さのオフセット領域11および12がそれぞれ設けら
れるため、素子の耐圧が大幅に向上する。辷とで、オフ
セット領域の長さと耐圧との関係は、第3図の実線に示
すように1オフセツト長が10J111程度から急激に
上昇した特性となる。なお、第3図に点線で示した特性
はチャンネル領域を通常の単結晶a1で構成したもので
ある。
また、チャンネル領域(薄M2&)の製造工程で説明し
たように、多結晶s1はX方向(ソースとドレインを結
ぶ方向)に細長い結晶粒の集合であシ、各結晶粒間には
粒界が存在する。そして、この粒界紘電界集中を防止す
る作用があるので、素子の耐圧をオフセット領域にもと
すく高耐圧に加えてさらに向上させ得る。また、結晶粒
内のキャリア移動度は単結晶81の移動度と殆んど同じ
であシ、かつこの結晶粒が電流が流れる方向(X方■に
長いため、粒界による移動度の減少はある程度あるもの
の、単結晶a1に近いキャリア移動度を得ることができ
る。なお、前記実施例におけるチャンネル長(X方向の
長さ)は10um、チャ/ネル幅(y方向の長さ)は1
00μ脇にそれぞれ形成されている。まえ、チャンネル
領域の多結晶81とゲート酸化膜の8103の界面では
、レーザ光照射によシ結晶粒が成長するため、従来のよ
うに小さな結晶粒が多数存在することに起因するトラッ
プの数が減少し、これによって界面特性が大幅に向上す
る。
なお、実施例では、薄膜2&は多結晶S1を堆積した後
レーザアニールしたが、アモルファス81を堆積した後
レーザアニールをして粒径の増大した多結晶81を作る
こともできる。また、アニールもレーザ光線によるほか
、電子ビーム照射、または電気炉による加熱により行な
うこともできる。
次に、本発明による半導体装置の薄膜トランジスタをx
b駆動回路に適用した実施例について、wJ4図によシ
説明する。
第4図において、第1図、第2図と同一部分は同一符号
を付しである。13はZnlKMgなどを添加させた材
料を厚さ0.2〜0.37IIl、大きさ100μ脇角
に形成した罵一層、14は透明電極、15は容量を形成
する8103からなる絶縁膜、16は電極である。1一
層13は電極8を延長した部分と透明電極14の間に介
在され、また絶縁膜15は電極9を延長した部分と電極
160間に介在される。ここで、1−発光を行なうため
に透明電極14と電極16の間に交流電圧が印加される
と、不純物拡散層3と4の間には100マ以上の高電圧
が交流的に加えられる。しかるに、この埋込みチャンネ
ル形薄膜トランジスタは双方向オフセット構造を有する
ため、十分に高電圧に耐え特性の安定した!−駆動回路
が実現できる。
本発明はこのよりなXXa駆動回路のほか各種用途に適
用することが可能である。
以上述べたように、本発明によると、チャンネル領域の
両側の各不純物拡散層とゲート電極の間にそれぞれオフ
セット領域を設けたことによp高耐圧特性が得られ、ま
た、チャンネル領域にはアニールによシ粒径を増大させ
た多結晶81を用いているためにキャリア移動度が大き
くなシ、かつチャンネル領埴土のゲート酸化膜は酸化に
よって容易に形成できその界面特性が良好になるために
相互コンダクタンスが高くなシ優れた素子特性が得られ
るなどの効果がある。
さらに、製作工程において、通常の単結晶81基板を用
いた素子形成技術が適用できるために、歩留シが高くな
シ、かつ再現性、均一性、信頼性も著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る半導体装置の一実施例を示す要部
断面図、第2図(&)〜(0)はこの半導体装置を製造
する各工程における要部断面図、第3図はチャンネル畏
と耐圧の関係を示す図、第4図は本発明をxII駆動回
路に適用した実施例の断面図である。 1・・・・絶縁性基板、2・・・・チャンネル領域、2
a−−・・薄膜、3,4・・・・不純物拡散層、5・・
・・ゲート酸化膜、B・・―・ゲート電極、T−ψ・・
絶縁膜、8,9,10・・・tk、11,12・・・−
オフセット領域。 特許出願人  日本電信電話公社 代理人 山川政樹

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 絶縁性基板上に設けられアニールによって粒径を増大さ
    せ九多結晶allからなる第1導電形のチャンネル領域
    と、このチャンネル領域の両側にそれぞれ設けられた第
    1導電形の第1.第2不純物拡散層と、前記チャンネル
    領域上の所定部分にゲート酸化層を介して設けられ第2
    導電形の不純物を拡散させた多結晶B1からなるゲート
    電極とを備え、前記ゲート電極と前記第1.第2不純物
    拡散層との間にそれぞれオフセット領域を設けた半導体
    装置。
JP21503881A 1981-12-28 1981-12-28 半導体装置 Granted JPS58115864A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21503881A JPS58115864A (ja) 1981-12-28 1981-12-28 半導体装置
US06/454,008 US4528480A (en) 1981-12-28 1982-12-28 AC Drive type electroluminescent display device

Applications Claiming Priority (1)

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JP21503881A JPS58115864A (ja) 1981-12-28 1981-12-28 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58115864A true JPS58115864A (ja) 1983-07-09
JPH0334669B2 JPH0334669B2 (ja) 1991-05-23

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