KR960008133B1 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 겐큐쇼
순페이 야마자끼
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Abstract

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Description

반도체장치와 그 제작방법Semiconductor device and manufacturing method

제1도는 본 발명에 의한 반도체장치의 구조도이다.1 is a structural diagram of a semiconductor device according to the present invention.

제2도는 종래예에 의한 반도체장치의 구조도이다.2 is a structural diagram of a semiconductor device according to the prior art.

제3도는 종래예에 의한 반도체장치의 전류전압 특성도이다.3 is a current voltage characteristic diagram of a semiconductor device according to the prior art.

제4도는 본 발명에 의한 반도체장치의 전류전압 특성도이다.4 is a current voltage characteristic diagram of a semiconductor device according to the present invention.

제5도는 종래예에 의한 액티브 매트릭스형 액정 전기광학장치의 회로구성이다.5 is a circuit configuration of an active matrix liquid crystal electro-optical device according to the prior art.

제6도는 실시예 1에 있어서 액티브 매트릭스형 액정 전기광학장치의 회로도이다.6 is a circuit diagram of an active matrix liquid crystal electro-optical device in Example 1. FIG.

제7도는 실시예 1에 있어서 액티브 매트릭스형 액정 전기광학장치의 구조도이다.7 is a structural diagram of an active matrix liquid crystal electro-optical device in Example 1. FIG.

제8도는 실시예 1에 있어서의 액티브 매트릭스형 액정 전기광학장치의 제작공정도이다.8 is a manufacturing process chart of the active matrix liquid crystal electro-optical device of Example 1. FIG.

제9도는 본 발명에 의한 TFT의 특성예 및 그 동작원리를 나타내는 도면이다.9 is a diagram showing a characteristic example of a TFT according to the present invention and its operation principle.

제10도는 실시예 2에 의한 TFT의 제작공정예의 단면도이다.10 is a cross sectional view of an example of the manufacturing process of the TFT according to the second embodiment;

제11도는 실시예 3에 의한 TFT의 제작공정예의 평면도이다.11 is a plan view of a process example of manufacturing a TFT according to the third embodiment.

제12도는 실시예 3에 의한 TFT의 제작공정예의 단면도이다.12 is a sectional view of an example of the process of manufacturing a TFT according to the third embodiment.

제13도는 실시예 4에 있어서 액티브 매트릭스형 액정 전기광학장치의 구조도이다.FIG. 13 is a structural diagram of an active matrix liquid crystal electro-optical device in Example 4. FIG.

제14도는 실시예 4에 있어서 액티브 매트릭스형 전기광학장치의 회로도 및 동작을 나타내는 도면이다.FIG. 14 is a diagram showing the circuit diagram and operation of the active matrix electro-optical device in Example 4. FIG.

제15도는 본 발명의 실시예(제작공정)를 나타내는 도면이다.15 is a diagram showing an embodiment (production process) of the present invention.

제16도는 본 발명의 실시예(제작공정)를 나타내는 도면이다.16 is a diagram showing an embodiment (production process) of the present invention.

제17도는 본 발명의 실시예(제작공정)를 나타내는 도면이다.17 is a diagram showing an embodiment (production process) of the present invention.

제18도는 본 발명의 응용예를 나타내는 도면이다.18 is a diagram showing an application example of the present invention.

제19도는 본 발명에 있어서 콘택트의 형성방법에 관한 제작공정예를 나타내는 도면이다.19 is a view showing an example of the manufacturing process relating to the method for forming a contact in the present invention.

제20도는 본 발명에 있어서 콘택트의 형성방법에 과한 제작공정예를 나타내는 도면이다.20 is a view showing an example of the manufacturing process excessive to the method for forming a contact in the present invention.

제21도는 본 발명에 있어서 콘택트의 형성방법에 과한 제작공정예를 나타내는 도면이다.21 is a diagram showing an example of a fabrication process that is excessive for the method for forming a contact in the present invention.

제22도는 본 발명의 실시예(제작공정)를 나타내는 도면이다.22 is a diagram showing an embodiment (production process) of the present invention.

제23도는 본 발명의 실시예(제작공정)를 나타내는 도면이다.23 is a diagram showing an embodiment (production process) of the present invention.

본 발명은 절연게이트형 전계효과 트랜지스터등의 반도체장치, 반도체 집적회로 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device such as an insulated gate field effect transistor, a semiconductor integrated circuit, and a manufacturing method thereof.

본 발명은, 특히 액티브 매트릭스형 액정 전기광학장치, 특히 액티브 매트릭스형 액정 전기광학장치등에 이용할 수 있고, 명확한 스위칭 특성을 갖는 전게효과형 트랜지스터의 구조 및 그 제작방법을 나타내는 것이다.The present invention is particularly applicable to an active matrix liquid crystal electro-optical device, in particular an active matrix liquid crystal electro-optical device, and the like, and shows a structure of a precursor effect transistor having a clear switching characteristic and a manufacturing method thereof.

종래의 액티브 매트릭스형 액정 전기광학장치에 이용하는 박막 절연게이트형 전계효과 트랜지스터는 제2도에 나타낸 바와같인 구조를 갖고 있다. 절연기판(209) 상에 블록킹층(208)을 갖고 소스(204), 드레인(205) 및 채널영역(203)을 갖는 반도체층 위에 게이트 절연막(202)과 게이트 전극(201)을 갖는다. 그 위에 층간절연막(211) 및 소스전극(206), 드레인전극(207)을 갖는다.The thin film insulated gate field effect transistor used in the conventional active matrix liquid crystal electro-optical device has a structure as shown in FIG. A gate insulating film 202 and a gate electrode 201 are provided on the insulating substrate 209 and on the semiconductor layer having the blocking layer 208 and the source 204, the drain 205, and the channel region 203. The interlayer insulating film 211, the source electrode 206, and the drain electrode 207 are provided thereon.

이 종래의 절연게이트형 전계효과 트랜지스터의 제작순서는, 유리기판(209)상에 블록킹층을, SiO2를 타켓으로 스퍼터법으로 성마한 후에, 플라즈마 CVD법을 이용하여 반도체층을 제작하고, 그것을 패터닝하는 것으로 소스, 드레인, 채널영역으로 이루어지는 반도체층을 형성한 후에, 스퍼터법을 이용하여 산화규소로 이루어지는 게이트 절연막(202)을 성막하고, 그후 감압 CVD법을 이용하여 인(원소기호 P)을 고농도 도프한 게이트 전극용 도전층을 성막한 후에 패터닝을 실시하여 게이트 전극(201)을 제작한다. 그후 게이트전극을 마스크로한 불순물이온의 주입을 행하고, 소스(205) 및 드레인(204)을 제작하고, 그후 열처리를 행하여 활성화를 행한다는 것이다.The manufacturing procedure of this conventional insulated gate field effect transistor is after forming a blocking layer on the glass substrate 209 by sputtering with SiO 2 as a target, and then fabricating a semiconductor layer using the plasma CVD method. After patterning to form a semiconductor layer consisting of a source, a drain, and a channel region, a gate insulating film 202 made of silicon oxide is formed using a sputtering method, and then phosphorus (element symbol P) is formed using a reduced pressure CVD method. After forming a highly doped gate electrode conductive layer, patterning is performed to fabricate the gate electrode 201. After that, impurity ions are implanted using the gate electrode as a mask, a source 205 and a drain 204 are fabricated, and heat treatment is then performed to activate.

이와같이 제작한 절연게이트형 전계효과 트랜지스터는 게이트 전극(201)의The insulated gate field effect transistor fabricated as described above is used for the gate electrode 201

채널 장방향(長方向)의 길이와 채널길이(210)는 거의 동일하다.The length of the channel long direction and the channel length 210 are almost the same.

이와같은 구조를 갖는 절연게이트형 전계효과 트랜지스터의 전류전압 특성은 n 채널의 경우 제3도에 나타낸 바와같이, 역바이어스영역(250)에 있어서, 소스, 드레인간의 인가전압이 증가하는데 따라서, 리크전류가 증가한다는 결점을 갖고 있었다.The characteristics of the current voltage of the insulated gate field effect transistor having such a structure are the leakage current in the reverse bias region 250 as the applied voltage between the source and the drain increases in the reverse bias region 250 as shown in FIG. Had the drawback to increase.

이와같이 리크전류가 증가한 경우, 이 소자를 액티브 매트릭스형 액정 전기광학장치에 이용했을 때에는, 제5도(A)에 나타낸 바와같이, 기록전류(300)를 통하여 액정(302)에 축적된 전하는 비기록 기간중에 소자의 리크부분을 통하여 리크전류(301)가 방전되버려, 양호한 콘트라스트를 얻을 수 없었다. 그 때문에, 이와 같은 경우 종래예로서 제5도(B)에 나타낸 바와같이, 전하유지를 위한 콘덴서(303)를 설치할 필요가 있었다. 그러나 이들 콘덴서를 형성하기 위해서는 금속배선에 의한 용량용의 전극을 필요로 하기 때문에, 개구율을 저하시키는 요인이 되었다. 또한 이것을 ITO등의 투명전극으로 형성하여 개구율을 향상시키는 예도 보고되고 있지만, 여분의 공정을 필요로 하기 때문에 바람직한 것은 아니었다.When the leakage current increases as described above, when the element is used in an active matrix liquid crystal electro-optical device, as shown in FIG. 5A, charges accumulated in the liquid crystal 302 through the recording current 300 are not recorded. During the period, the leak current 301 was discharged through the leak portion of the element, and a good contrast could not be obtained. Therefore, in such a case, as shown in FIG. 5B as a conventional example, it was necessary to provide a capacitor 303 for charge holding. However, in order to form these capacitors, an electrode for capacitance by metal wiring is required, which is a factor of lowering the aperture ratio. Moreover, although the example which forms this by transparent electrodes, such as ITO, and improves an aperture ratio is reported, since it requires an extra process, it was not preferable.

또한 이와같은 절연게이트형 전계효과 트랜지스터의 소스 혹은 드레인의 한쪽만을 커패시터(capacitor)소자(콘덴서)에 접속하고 그 트랜지스터를 스위칭 소자로서 이용하는 경우, 예를들면 공지의 1 트랜지스터/셀형의 다이내믹·랜덤·엑세스·메모리(DRAM)장치나 제5도에 나타낸 바와같은 회로를 각 화소에 갖는 액티브형 액정 표시장치에 있어서는, 게이트 전극과 드레인(혹은 소스)과의 기생용량의 존재에 의해, 크패시터 소자의 전압이 변동해 버리는 것이 알려져 있다When only one source or drain of such an insulated-gate field effect transistor is connected to a capacitor element (capacitor) and the transistor is used as a switching element, for example, a known one transistor / cell type dynamic random In an active liquid crystal display device having an access memory (DRAM) device or a circuit as shown in FIG. 5 in each pixel, the presence of the parasitic capacitance between the gate electrode and the drain (or source) causes the It is known that the voltage fluctuates

이 전압은 변동 △V는, 게이트전압 VG및 기생용량에 비례하고, 커패시터 소자의 용량과 기생용량의 합계에 반비례하기 때문에, 전압의 변동을 억제하기 위해서는, 일반적으로는 셀프어라인 방식에 의해 트랜지스터를 제작하여, 기생용량을 줄이도록 했다. 그러나 디바이스의 디자인 구성의축소에 수반하여, 아무리 셀프어라인 방식에 의해 제작해도 기생용량의 비율이 무시할 수 없을 정도로 크게 되었다.This voltage fluctuation ΔV is proportional to the gate voltage VG and the parasitic capacitance, and is inversely proportional to the sum of the capacitor element capacitance and the parasitic capacitance. Transistors were fabricated to reduce parasitic capacitance. However, with the reduction of the device's design configuration, the parasitic capacity ratio has become so large that it cannot be neglected even by the self-aligning method.

이 때문에 △V를 줄일 목적으로 제5도9B)에 나타낸 바와같이, 본래의 커패시터 소자 이외에 병렬로 커패시터를 접속하여 외관상, 커패시터 소자의 용량을 크게하는 것이 제안되어 있으나, DRAM에 있어서는 커패시터 면적의 증대, 액정 표시장치에 있어서는 상술한 바와 같이 개구율의 저하등의 문제를 무시할 수 없다.For this reason, as shown in FIG. 5B for the purpose of reducing ΔV, it is proposed to increase the capacitance of the capacitor element by connecting the capacitors in parallel in addition to the original capacitor element. In the liquid crystal display, as described above, problems such as a decrease in the aperture ratio cannot be ignored.

종래, 절연게이트형 전계효과 트랜지스터등의 반도체장치(반도체소자)나 그것을 다수 이용한 반도체 집적회로는 그 배선재료 혹은 전극재료로서 단층 혹은 다층의 도체재료를 이용하고 있다. 그리고 그와 같은 배선을 절연피막을 사이에 두고 포개는 것에 의해, 비교적 자유로히 배선을 형성할 수 있다.Background Art Conventionally, semiconductor devices (semiconductor elements) such as insulated gate field effect transistors and semiconductor integrated circuits using a large number of them use single or multiple conductor materials as the wiring material or electrode material. The wiring can be formed relatively freely by stacking such wiring with an insulating coating therebetween.

종래의 방법에서는 배선간의 절연은, 두께 겨우 11m의 절연피막(대부분의 경우에는 단층)에 의해 이루어졌기 때문에 상하 배선간의 쇼트(단락)이 다발하는 것이 문제였다. 이것은 절연막에 형성되는 반도체 집적회로에서는, 절연막을 인유리등의 재료에 의해서 형성하고, 이것을 1000°C 정도의 고온에서 반용융상태로 하여, 이들의 기포, 핀홀을제거하여 배선간의 절연성을 향상시켰다. 또한, 이 공정에 의해서 각 박막프로세서(성막, 에칭등)에 의해 기판상에 생겨났던 급격한 단차가 완만하게 되고, 특히 그 절연막 위에 형성되는 금속배선의 단선을 방지하는데 효과가 현저하였다.In the conventional method, since the insulation between wirings was made by the insulation film (in most cases, a single layer) of only 11 m in thickness, the short circuit between the upper and lower wirings was a problem. In the semiconductor integrated circuit formed on the insulating film, the insulating film is formed of a material such as in glass, and made into a semi-melt state at a high temperature of about 1000 ° C. to remove these bubbles and pin holes, thereby improving the insulation between the wirings. . In addition, this step is such that a sudden step difference generated on the substrate by each thin film processor (film formation, etching, etc.) is gentle, and the effect is particularly remarkable in preventing the disconnection of the metal wiring formed on the insulating film.

그러나 이 방법은 어떠한 반도체장치, 집적회로에라도 적용할 수 있는 것은 아니다. 당연한 것이기는 하나, 이와같은 고온에 견딜 수 없는 재료를 사용하는 반도체장치, 집적회로에 있어서는 상기의 방법을 채용할 수 없다. 예를들면, 석영이나 실리콘 웨이퍼와 같은 고가의 기판 대신에 이용되는 저가의 유리기판은 일반적으로 왜곡점이 750°C이하로, 상기 수법은 이용할 수 없다. 또한 배선재료로서 저항을 줄이기 위해 알루미늄과 같은 재료를 이용할 경우에도 마찬가지였다.However, this method is not applicable to any semiconductor device or integrated circuit. As a matter of course, the above-described method cannot be employed in semiconductor devices and integrated circuits using materials that cannot withstand such high temperatures. For example, inexpensive glass substrates used in place of expensive substrates such as quartz or silicon wafers generally have a strain point of 750 ° C. or less, and the above technique cannot be used. The same applies to the case of using a material such as aluminum to reduce the resistance as the wiring material.

또한, 일반적으로 공정온도를 높이는 것은, 공정에 있어서 장치에 내열성을 요구하는 것이기 때문에 설비투자가 커지고, 특히 이것능 기판등의 피처리 물체가 크게되면 될 수록 지수함수적으로 증대했다.In general, increasing the process temperature requires heat resistance of the apparatus in the process, so that the facility investment increases, and in particular, the larger the object to be treated, such as this functional substrate, increases exponentially.

예를들면, 대형의 액정 디스플레이에 이용하기 위해 박막트랜지스터(TFT)를 제조하는 경우에는 기판의 크기는 대각 300mm 이상이며, 실제에 1000°C라는 고온공정을 채용하는 것은 불가능하였다.For example, when manufacturing a thin film transistor (TFT) for use in a large liquid crystal display, the size of the substrate is 300mm or more diagonally, and it was impossible to employ a high temperature process of 1000 ° C.

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며 또한, 종래에는 생각하지 못한 전적으로 독창적인 방법에 의해 보다 큰 효과를 얻는 것을 과제로 한다.This invention is made | formed in view of the said trouble, and makes it a subject to acquire a larger effect by the totally original method which was not thought of conventionally.

본 발명은 이상과 같은 문제를 해결하는 것이다.The present invention solves the above problems.

이 문제의 하나의 해결방법으로서, 본 발명자등은 절연게이트형 전계효과 트랜지스터에 있어서 채널길이(소스영역 드레인영역 사이의 거리)를 게이트 전극의 채널 장방향의길이보다도 길게 하는 것에 의해, 채널영역중의 소스영역 또는 드레인영역에 접하는 부분에 게이트 전극에 의한 전계가 걸리지 않는 또는 매우 약한 오프셋 영역을 형성하는 것으로, 제4도에 나타낸 바와같은 전류전압 특성을 취할 수 있음을 알았다.As one solution to this problem, the present inventors have made the channel length (distance between the source region and drain region) in the insulated gate field effect transistor longer than the length in the channel long direction of the gate electrode. It was found that the current voltage characteristics as shown in FIG. 4 can be obtained by forming an offset region in which the electric field by the gate electrode is not applied or a very weak offset region is formed in the portion in contact with the source region or the drain region.

본 발명의 기본적인 구성을 제1도에 나타낸다. 절연기판(105)상에 블로킹층(104)이 있고, 그 위에 반도체층으로서 소스영역(100), 드레인영역(101) 및 채널영역(109)을 설치한다. 채널영역(109) 상에는 게이트 절연막(110)과 그 위에 양극산화 가능한 재료를 양극산화하여 절연층인 산화물층(112)을 형성한 게이트 전극(111)이 형성되어 있다. 소스영역, 드레인영역에 각각 접하는 소스전극(102), 드레인전극(103)을 설치한다. 제1도에서는 층간절연물은 특별히 설치되어 있지 않은 상태가 표현되어 있지만, 게이트 전극·배선과 소스/드레인 전극·배선과의 기생용량이 문제가 되는 경우에는 종래대로 층간절연물을 설치해도 좋다. 그 실시예는 이하 실시예 1~3에서 기술된다.The basic structure of this invention is shown in FIG. A blocking layer 104 is provided on the insulating substrate 105, and a source region 100, a drain region 101 and a channel region 109 are provided thereon as a semiconductor layer. A gate electrode 111 is formed on the channel region 109 by forming an oxide layer 112 as an insulating layer by anodizing the gate insulating layer 110 and a material capable of anodizing thereon. The source electrode 102 and the drain electrode 103 which contact the source region and the drain region, respectively, are provided. In Fig. 1, a state in which the interlayer insulator is not particularly provided is expressed. However, when the parasitic capacitance between the gate electrode and the wiring and the source / drain electrode and the wiring becomes a problem, the interlayer insulator may be provided as usual. Examples thereof are described in Examples 1 to 3 below.

제1도에 나타낸 바와같이 게이트 전극(111)과 산화물층(112)이 되는 게이트 전극부에 양극산화가 가능한 재료를 선택하여 그 표면부분을 양극산화하여 산화물층(112)을 형성하는 것으로, 이온투입 영역인 소스영역(100)과 드레인영역(101) 사이의 거리 즉 채널길이(108)는, 실질적인 게이트 전극(111)의 채널 장방향의 길이보다도 산화물층(112) 두께의 개략 2배 정도 길게 된다. 게이트 전극부의 재료로서는 주로 티탄(Ti), 알루미늄(Al), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 실리콘(Si) 단체, 혹은 그들의 합금이 적합하다.As shown in FIG. 1, by selecting a material capable of anodizing the gate electrode 111 and the gate electrode that becomes the oxide layer 112, anodizing the surface portion thereof to form the oxide layer 112. The distance between the source region 100 and the drain region 101, that is, the input region, that is, the channel length 108, is approximately twice as long as the thickness of the oxide layer 112 than the length of the channel longitudinal direction of the gate electrode 111. do. As a material of the gate electrode portion, titanium (Ti), aluminum (Al), tantalum (Ta), chromium (Cr), silicon (Si) alone, or alloys thereof are suitable.

그 결과, 게이트 전극 양측면에 형성된 산화물층(112)에 게이트 절연막9110)을 통하여 마주 대하는 채널 영역(109)중의 부분 106 및 107에는 게이트 전극에 의한 전계가 전혀 걸리지 않는 혹은 게이트 전극의 수직 밑의 부분과 비교하여 대단히 약해진다. 이와같은 영역(106,107)을 이하에서는, 특히 채널영역과 같은 정도의 결정성, 불순물농도를 갖고 있는 경우에 오프셋 영역이라 한다.As a result, the portions 106 and 107 of the channel region 109 facing the oxide layers 112 formed on both sides of the gate electrode through the gate insulating film 9110 do not receive an electric field by the gate electrode at all or are vertically below the gate electrode. Very weak compared to Such regions 106 and 107 are hereinafter referred to as offset regions especially when they have the same crystallinity and impurity concentration as the channel region.

또한, 이 영역(106,107)은 불순물이 도프(dope)된 비결정질 상태의 재료라도 좋다. 엄밀하게 말하면, 영역(106,107)은 그것에 인접하는 소스영역(100)이나 드레인영역(101)에 비하여 결정성이 나쁜 것이라면 좋다. 예를들면, 영역(100,101)이 큰 결정립의 다결정 실리콘으로 되어 있으면, 영역(106,107)은 아모르퍼스 실리콘이나 아모르퍼스 실리콘 보다도약간 결정성이 좋은, 이른바 세미아모르퍼스 실리콘이라면 좋다. 영역 100, 101이 세미아모르퍼스 실리콘이라면, 영역 106, 107은 아모르퍼스실리콘이면 좋다. 물론, 이와같은 비결정상태의 재료에는 반도체 전기특성을 나타내는데 충분한 조치를 취할 필요가 있으며, 예를들면 불포화결합(dangling bond)이 될 수 있는 한 적게 되도록, 이들의 불포화결합을 수소나 할로겐으로 충분히 종결할 필요가 있다.The regions 106 and 107 may be materials in an amorphous state doped with impurities. Strictly speaking, the regions 106 and 107 may be inferior in crystallinity to the source region 100 or the drain region 101 adjacent thereto. For example, if the regions 100 and 101 are made of large crystal grains of polycrystalline silicon, the regions 106 and 107 may be so-called semi-amorphous silicon, which is slightly more crystalline than amorphous silicon and amorphous silicon. If the areas 100 and 101 are semi-amorphous silicon, the areas 106 and 107 may be amorphous silicon. Of course, such amorphous materials need to take sufficient measures to exhibit semiconductor electrical properties, for example, terminate these unsaturated bonds sufficiently with hydrogen or halogen so that they are as dangling bonds as possible. Needs to be.

이와같은 비결정영역을 설치하는 것에 의해 제9도(a)에 나타낸 바와같이, 양호한 TFT 특성을 나타낼 수 있었다. 제9도(b)는 종래의 절연게이트형 트랜지스터 구조를 갖는 박막 트랜지스터(TFT)이며, 도면에서 분명한 바와같이, 종래의 방법이라면 현저한 역방향 리크전류가 관측되었지만, 본 발명과 같이 실질적으로 비결정상태인 영역을 설치하는 것에 으해 특성은 개선되었다. 즉, 비결정상태의 불순물영역을 설치하는 것은, 앞서 기술한 오프셋 영역을설치하는 것과 같은 효과를 가져왔다.By providing such an amorphous region, good TFT characteristics could be exhibited as shown in Fig. 9A. 9 (b) is a thin film transistor (TFT) having a conventional insulated gate transistor structure, and as is clear from the drawing, a significant reverse leakage current has been observed in the conventional method, but it is substantially in an amorphous state as in the present invention. The characteristics have been improved by setting up the zone. In other words, providing an impurity region in an amorphous state has the same effect as providing an offset region as described above.

이와같이 비결정영역을 설치하는 것에 의해 특성이 향상되는 원인에 대해서는 아직 확실히 알지 못하고 있지만, 그 한가지는 비결정영역에서는 결정영역에 비하여 참가된 불순물 원소의 이온화율이 낮고, 그 때문에 동일한 정도의 불수물이 첨가된 경우일지라도 보다 낮은 불순물농도를 갖고 있는 것처럼, 이른바 저농도 드레인(Lightly-Doped-Drain : LDD)과 실질적으로 동일한 영역이 형성됐기 때문이라 생각된다. 예를들면, 실리콘에서는 아모르퍼스 상태에서 이온화율은 실온에서 0.1~10%로, 단결정 혹은 다결정 반도체의 경우(거의 100%)에 비하여 현저히 작다. 혹은, 비결정상태에서는 밴드갭이 결정상태에 비하여 크기 때문에, 그것이 원인이라고도 생각된다. 예를들면 제9도(e),(f)와 같은 에너지 밴드로로 설명이 가능하다. 통상의 LDD 구조의 트랜지스터에서는 소스/채널/드레인의 에너지 밴드도는 제9도(c),(d)와 같이 되어 있다. 중앙의 부풀어 오른곳이 채널영역이다. 또한 계단형의 부분은 LDD 영역이다. 게이트 전극에 전압이 인가되어 있지 않은 경우에는 제9도(c)에서 나타내는데, 게이트 전극에 부(-)의 큰 전압이 인가되면 제9도(d)에서 나타낸 바와같이 된다. 이때, 소스와 채널영역 및 채널영역과 드레인의 사이에는 금지대(forbidden band)가 있어서, 전자나 홀등의 캐리어는 이동할 수 없지만, 터널효과나 밴드갭 중의 트랩준위를 홉핑하여 캐리어가 갭을 뛰어 넘는다. LDD 구조가 아닌 통상의 TFT라면 갭의 폭은 보다 작기 때문에 보다 전류는 흐르기 쉽다. 이것이 역방향 리크라고 생각되고 있다. 이 감소는 TFT에서는 특히 현저하다. 그것은 TFT가 다결정등의 불균질한 재료이기 때문에 입게등에 기인하는 트랩준위가 많기 때문이라고 추정된다.Although it is not yet clear what causes the characteristics to be improved by providing an amorphous region as described above, one of them has a lower ionization rate of the impurity element participated in the amorphous region than in the crystal region, and therefore, the same amount of anhydrous is added. Even if it is, even if it has a lower impurity concentration, it is thought that it is because the area | region substantially same as what is called a lightly doped drain (LDD) was formed. For example, in silicon, in the amorphous state, the ionization rate is 0.1 to 10% at room temperature, which is significantly smaller than that of a single crystal or polycrystalline semiconductor (almost 100%). Or, in the amorphous state, because the band gap is larger than the crystalline state, it is also considered to be the cause. For example, it can be explained by the energy band as shown in FIG. 9 (e) and (f). In the transistor of the normal LDD structure, the energy band diagram of the source / channel / drain is as shown in Figs. 9 (c) and (d). The center bulge is the channel region. The stepped portion is an LDD region. When no voltage is applied to the gate electrode, it is shown in FIG. 9 (c). When a large negative voltage is applied to the gate electrode, it is as shown in FIG. 9 (d). At this time, there is a forbidden band between the source and the channel region, and the channel region and the drain, and carriers such as electrons and holes cannot move, but the carrier jumps over the gap by hopping a trap effect in the tunnel effect or band gap. . In the case of ordinary TFTs, which are not LDD structures, the current flows more easily because the gap width is smaller. It is thought that this is a reverse leak. This reduction is especially noticeable in the TFT. It is presumed that this is because TFTs have a lot of trap levels due to unevenness such as polycrystals.

한편, LDD영역의 밴드갭을 크게하면 이와같은 역방향 리크는 줄어든다. LDD의 밴드갭이 큰 예는 제9도의 (e) 및 (f)에 나타낸다. 제9도(e)는 게이트에전압이 인가되어 있지 않은 상태, (f)는 게이트에 부의 큰 전압이 인가된 상태를 나타낸다. (f)에서 분명한 바와같이 (d)와 비교하여 부의 전압이 인가되었을 때의 소스와 채널영역, 혹은 채널영역과 드레인간의 갭의 폭이 크다.On the other hand, when the band gap of the LDD region is enlarged, such reverse leakage is reduced. An example of a large band gap of the LDD is shown in FIGS. 9E and 9F. 9 (e) shows a state where no voltage is applied to the gate, and (f) shows a state where a negative large voltage is applied to the gate. As apparent from (f), the width of the gap between the source and channel region or the channel region and drain when the negative voltage is applied is larger than that of (d).

터널효과는 터널장벽의 폭(이 경우에는 갭의 폭)에 의해 현저한 영향을 받고, 갭 폭의 약간의 증가로 현저히 그 확율은 저하한다. 또한 국재준위(局在準位)를 경유한 홉핑도 복합적인 터널효과이기 때문에 갭의 폭이 커지면 비약적으로 그 확율은 작아진다. 이상과 같은 이유에서 밴드갭이 큰 LDD 영역을 형성하는 것은 의미가 있는 것으로 생각된다. 그리고, 다결정 실리콘의 밴드갭이 1.1eV인데 비하여, 아모르퍼스 실리콘의 밴드갭은 1.5~1.8eV이며, 이와같이 넓은 밴드갭을 갖는 재료를 LDD에 이용하는 것은 극히 이상적이다.The tunnel effect is markedly influenced by the width of the tunnel barrier (in this case, the width of the gap), and the probability decreases significantly with a slight increase in the gap width. In addition, the hopping via the local level is also a complex tunnel effect, so as the gap width increases, the probability decreases dramatically. It is considered to be meaningful to form an LDD region having a large band gap for the above reasons. The band gap of polycrystalline silicon is 1.1 eV, whereas the band gap of amorphous silicon is 1.5 to 1.8 eV, and it is extremely ideal to use a material having such a wide band gap for LDD.

본 발명에 의해 특히 상술한 오프셋영역을 갖는 반도체장치를 제작하기 위해서는 소스, 드레인, 채널영역이 되는 반도체층 및 게이트 절연막층(110)을 형성후에 양극산화 가능한 재료에 의해 게이트 전극부를 형성한 후에 상기 반도체층에 p형화 또는 n형화 시키는 불순물 이온을 주입하여 소스영역(100) 및 드레인영역(101)을 형성하고, 그후 게이트 전극부 표면부분을 양극산화하여 게이트 전극(111)과 산화물층(112)을 형성하고, 열처리 공정등을 실시하면 좋다.In order to fabricate the semiconductor device having the above-described offset region in particular, according to the present invention, after forming the source layer, the drain layer, the semiconductor layer serving as the channel region, and the gate insulating layer 110, the gate electrode portion is formed of an anodizable material. The source region 100 and the drain region 101 are formed by implanting p-type or n-type impurity ions into the semiconductor layer, and then anodizing the surface portion of the gate electrode portion to form the gate electrode 111 and the oxide layer 112. And a heat treatment step may be performed.

또는 상기 반도체층 및 게이트 절연막층9110)을 형성한후 양극산화 가능한 재료에 의해 게이트 전극부를 형성한 후에, 게이트 전극부 표면부분을 양극산화하여 게이트 전극(111)와 산화물층(112)을 형성하고, 그후 상기 반도체층에 p형화 또는 n형화 시키는 불순물이온을 주입하여 소스영역(100) 및 드레인영역(101)을 형성하고 나서 열처리 실시하는 공정이라도 좋다.Alternatively, after the semiconductor layer and the gate insulating layer layer 9110 are formed, the gate electrode portion is formed of an anodizable material, and then the surface portion of the gate electrode portion is anodized to form the gate electrode 111 and the oxide layer 112. Thereafter, the semiconductor layer may be implanted with p-type or n-type impurity ions to form the source region 100 and the drain region 101 and then subjected to heat treatment.

이상과 같은 공정을 취하는 것으로, 채널길이가 게이트 전극의 채널 장방향 길이보다 긴 절연게이트형 전계효과 트랜지스터를, 마스크 어긋남등에 의한 성능의 편차등이 발생하는 일 없이 용이하고 또한 확실하게 제작하는 것이 가능해진다.By taking the above steps, it is possible to easily and reliably produce an insulated gate field effect transistor whose channel length is longer than the channel longitudinal length of the gate electrode without causing any variation in performance due to mask misalignment or the like. Become.

혹은, 비결정상태의 영역을 갖는 본 발명의 반도체장치를 제작하는데는 소스, 드레인, 채널영역이 되는 반도체층 및 게이트 절연막층(110)을 형성후에 양극산화 가능한 재료에 의해 게이트 전극부를 형성한 후에 상기 반도체층에 p형화 또는 n형화 시키는 불순물이온을 주입하고, 그 반도체층을 비결정화시켜, 소스영역(100) 및 드레인영역(101) 그리고 그것에 인접하는 비결정영역(106,107)을 형성하고 그후 게이트 전극부 표면부분을 양극산화하여 게이트 전극9111)과 산화물층(112)을 형성한다. 이때 게이트 전극의 표면은 산화에 의해 후퇴한다. 그후 예를들면, 레이저 아닐법이나 플래시램프 아닐법에 의해 게이트 전극불르, 마스크로서 셀프러아링적으로소스영역(100)과 드레인영역(101)만을 재결정화시켜도 좋다. 셀프어라인적이라고 하는 것은, 게이트 전극부가 그늘이 되기 때문에 그 밑에 존재하는 불순물영역이 재결정화되지 않기 때문이다.Alternatively, in fabricating a semiconductor device of the present invention having an amorphous region, after forming a gate electrode portion with a material capable of anodizing after forming the source, drain, and channel regions, the semiconductor layer and the gate insulating layer 110 are formed. The semiconductor layer is implanted with p-type or n-type impurity ions, and the semiconductor layer is amorphous to form the source region 100 and the drain region 101 and the amorphous regions 106 and 107 adjacent thereto, and then the gate electrode portion. The surface portion is anodized to form the gate electrode 9111 and the oxide layer 112. At this time, the surface of the gate electrode retreats by oxidation. Thereafter, for example, only the source region 100 and the drain region 101 may be recrystallized by the laser annealing method or the flash lamp annealing method as a gate electrode and as a mask. The self-alignment is because the impurity region existing underneath is not recrystallized because the gate electrode portion is shaded.

예를들면 이온투입법을 사용하는 경우에는, 이온의 2차 산란에 의한 불순물영역의 확대는 이온의 가속에너지등에 의해 계산할 수 있고, 또한 게이트 전극의 후퇴는 산화물층의 두께에 의해 결정되기 때문에 이것도 설계사항으로서 포함된다. 따라서 본 발명에서는 정밀한 설계에 의해 게이트 전극과 불순물영역의 위치관계를 가장 적합한 상태로 할 수 있다. 즉, 산화물층의 두께는 10mm 이하의 정밀도로 제어할 수 있고 또 이온투입때의 2차 산란에 대해서도 같은 정도로 제어할 수 있기 때문에 이 위치관계는 10mm 이하의 정밀도로서 제작할 수 있다.For example, in the case of using the ion implantation method, the enlargement of the impurity region due to secondary scattering of ions can be calculated by the acceleration energy of ions, and the retreat of the gate electrode is determined by the thickness of the oxide layer. It is included as a design matter. Therefore, in the present invention, the positional relationship between the gate electrode and the impurity region can be made most suitable by the precise design. That is, since the thickness of the oxide layer can be controlled with a precision of 10 mm or less and can be controlled to the same degree with respect to the secondary scattering at the time of ion implantation, this positional relationship can be produced with a precision of 10 mm or less.

이상과 같이 본 발명에서는 정밀한 마스크맞춤이 새롭게 요구되는 일이 없고, 본 발명에 의해 수율이 저하하는 일은 적다. 그럼에도 본 발명에 의해 얻어지는 트랜지스터의 특성향상은 큰 것이다.As described above, in the present invention, precise mask fitting is not newly required, and the yield is rarely reduced by the present invention. Nevertheless, the improvement of the characteristics of the transistor obtained by the present invention is large.

또한 본 발명은 적어도 하나의 배선주위에 그 배선재료에 의해 형성된 절연성의 피막을 설치하는 것을 특징으로 한다. 이와같은 절연성의 피막은, 기포나 핀홀이 발생하지 않도록 그 배선재료를 산화시켜서 형성하는 것이 바람직하다. 산화방법으로서는 양극산화법, 플라즈마 산화멉, 열산화법등이 바람직하다. 또한 이와 같은 구성을 얻기 위한 바람직한 배선재료로서는 실리콘, 알루미늄, 탄탈, 티탄, 텅스텐, 몰리브덴등의 단체(單體)의 금속이나 반도체, 혹은 이들의 합금 또한 질화탄탈, 질화티탄, 규화텅스텐, 규화몰리브덴 등의 비산화상태의 금속화합물을 들 수 있다.In addition, the present invention is characterized by providing an insulating coating formed of the wiring material around at least one wiring. Such an insulating coating is preferably formed by oxidizing the wiring material so that bubbles and pinholes do not occur. As the oxidation method, anodization, plasma oxidation, thermal oxidation and the like are preferable. As a preferable wiring material for obtaining such a structure, a single metal such as silicon, aluminum, tantalum, titanium, tungsten, molybdenum, semiconductor, or an alloy thereof, or tantalum nitride, titanium nitride, tungsten silicide, or molybdenum silicide And non-oxidizing metal compounds.

예를들면, 질화탄탈등의 질화물은 양극산화에 의해 산화탄탈로 변화한다.For example, nitrides such as tantalum nitride are converted to tantalum oxide by anodization.

이와같은 산화물은 절연성이 뛰어나기 때문에 이것에 화학적 기상성장(CVD)법 등의 수단에 의해 다시 절연피막을 형성하면 한층 더 절연성이 향상되는 것은 당연한 것이다. 그러나 본 발명의 특징은 이와같은 배선재료의 주위에 형성되는 산화물 절연막의 두께를 기판 전면에 걸쳐서 동일하게 하는 것은 아니고 장소에 따라서 변화시켜 목적에 적합하도록 하는 것이다.Since such an oxide is excellent in insulating property, it is natural that the insulating film is further improved when the insulating film is formed again by means of a chemical vapor deposition (CVD) method or the like. However, a feature of the present invention is that the thickness of the oxide insulating film formed around the wiring material is not the same over the entire surface of the substrate, but is varied depending on the location to suit the purpose.

본 발명의 제1도는 이와같은 배선산화물을 마스크로 하여 MIS(금속-절연체-반도체 구조)형 트랜지스터 및 그것을 제작하는 기술에 관한 것이다. 공지의 셀프어라인(자기정합)법에 의해 MIS형 트랜지스터으 불순물영역(소스, 드레인)을 제작하는 경우에는 게이트 전극을 마스크로 하여 불순물을 도입했기 때문에 게이트 전극과 소스영역, 드레인영역의 사이에 약간의 겹침이 생기는 일이 있었다. 이러한 경우에는 전계가 드레인과 게이트 전극의 접근해 있는 부분에 집중되어 결과적으로 그 부근의 게이트 절연막을 파괴해버리는 일이 있었다.FIG. 1 of the present invention relates to a MIS (metal-insulator-semiconductor structure) type transistor using such a wiring oxide as a mask and a technique of manufacturing the same. In the case of fabricating impurity regions (sources and drains) of MIS transistors by a known self-alignment (self-alignment) method, impurities are introduced using the gate electrode as a mask. Some overlap occurred. In this case, the electric field is concentrated in the approaching portions of the drain and the gate electrode, resulting in the destruction of the gate insulating film in the vicinity.

본 발명자등은 이때에 드레인영역과 게이트 전극을 500~5000Å 정도 떼어놓고 오프셋 상태로 하면, 이와 같은 전계집중을 완화시킬 수 있고, 따라서 게이트 절연막의 파괴를 방지할 수 있다는 것을 발견했다. 그런데, 이와같은 미소한 오프셋 상태를 재현성 있게 얻는 것은 통상의 방법으로는 곤란하였다. 그래서 본 발명자등은 불순물 도입시의 마스크로서, 게이트 전극 이외에 그 주위으 산화물도 이용하는 것으로 하고, 다시 이 산화물의 두께를 목적하는 오프셋의 크기로 엄밀하게 제어하는 것에 의해 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하였다.The present inventors have found that when the drain region and the gate electrode are separated from each other by about 500 to 5000 Å at this time, such an electric field concentration can be alleviated, and thus the destruction of the gate insulating film can be prevented. By the way, it is difficult by the conventional method to obtain such a fine offset state reproducibly. Therefore, the inventors of the present invention can achieve the above object by using an oxide around the gate electrode as a mask at the time of impurity introduction and strictly controlling the thickness of the oxide to the desired offset size. Found.

또한, 이때 실현되는 오프셋의 크기에 의해 MIS형 트랜지스터의 특성이 변화하는 것도 발견했다. 일반적으로 오프셋이 크면 얻어지는 트랜지스터의 내압은 높고, 또한 소스-드레인간의 리크전류가 작으면 이동도는 낮고, 역으로 오프셋이 작으면 이동도는 높지만 내압은 낮았다.It has also been found that the characteristics of the MIS transistors change depending on the magnitude of the offset realized at this time. In general, when the offset is large, the withstand voltage of the transistor obtained is high, and when the leakage current between the source and the drain is small, the mobility is low. On the contrary, when the offset is small, the mobility is high, but the withstand voltage is low.

예를들면, 1매의 기판내에는 내압이 높은 트랜지스터와, 고속동작할 수 있는 트랜지스터가 모두 필요하게 되는 일이 있었는데, 종래에는 이와같은 경우에는 각각을 구분하여 만들지 않았다.For example, in one substrate, a transistor having a high breakdown voltage and a transistor capable of operating at high speed may be required. In the past, such a case has not been made separately.

본 발명의 제1은, 이와같은 서로 다른 특성의 트랜지스터를 오프셋의 대소(즉 배선=게이트 전극의 산화물의 두께)에 의해 제어하여 목적에 따른 트랜지스터를 동일 기판상에 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다.The first aspect of the present invention is characterized by forming transistors according to the purpose on the same substrate by controlling transistors of such different characteristics by the magnitude of the offset (that is, the thickness of the oxide of the wiring = gate electrode).

예를들면, TFT 액티브 매트릭스 방식의 액정 디스플레이에 있어서, 동일 기판상에 오프셋이 큰 트랜지스터를 형성하고, 이것을 액티브 매트릭스용의 TFT로 하고, 한편, 오프셋이 작은 트랜지스터도 형성하여, 이것을 고속동작이 요구되는 주변회로용의 TFT로 하는 것이다.For example, in a TFT active matrix type liquid crystal display, a transistor having a large offset is formed on the same substrate, and this is used as an active matrix TFT, while a transistor having a small offset is also formed, which requires high speed operation. TFTs for peripheral circuits are used.

더욱이, 주변회로에 있어서도 논리회로를 오프셋이 작은 트랜지스터를 이용하여 형성하고, 출력단의 트랜지스터를 오프셋이 큰 것으로 하는 구성도 취할 수 있다.Furthermore, in the peripheral circuit, a logic circuit can be formed by using a transistor having a small offset, and the transistor at the output stage can be configured to have a large offset.

본 발명의 제2는, MIS형 트랜지스터와 그것에 접속하는 배선에 관한 것으로, MIS형 트랜지스터의 게이트 전극과 같은 층내의 배선에 있어서, 이 배선의, 특히 상부배선과 교차하는 부분의 산화물을 두껍게 하고, 한편에서 게이트 전극 배선의 산화막을 얇게 하거나 전혀 설치하지 않는 것이다. 이 경우에는 트랜지스터는 오프셋이 적기 때문에 고속동작이 가능하며, 한편 배선의 교차부에서는 그 산화물이 두껍기 때문에 절연성에 우수하다는 효과를 얻는다.The second aspect of the present invention relates to a MIS transistor and a wiring connected thereto, wherein in the wiring in the same layer as the gate electrode of the MIS transistor, the oxide of the wiring, especially the portion intersecting the upper wiring, is thickened, On the other hand, the oxide film of the gate electrode wiring is made thin or not provided at all. In this case, since the transistor has a small offset, high-speed operation is possible. On the other hand, since the oxide is thick at the intersection of the wiring, the effect of excellent insulation is obtained.

본 발명의 제3은, 반도체 회로중에 설치되는 커패시터나, 그와 같은 커패시터를 갖는 집적회로에 관한 것으로, 배선의 일부를 커패시터의 전극으로 하고 그 전극의 주위를 그 산화물로 피복한 것이며, 한편, 배선의 다른부분에 있어서, 상부의 배선과 교차하는 부분에도 배선의 주위를 산화물로 피복된 구조를 갖는다.The third aspect of the present invention relates to a capacitor provided in a semiconductor circuit or an integrated circuit having such a capacitor, wherein a part of the wiring is used as an electrode of the capacitor and the periphery of the electrode is covered with the oxide. In other portions of the wiring, the portion that intersects the wiring at the top has a structure in which the periphery of the wiring is covered with oxide.

그리고 커패시터의 전극을 구성하는 부분의 산화물을 얇게 하는 것에 의해 커패시터의 용량을 크게함과 아울러 배선이 교차하는 부분의 산화물을 두껍게 하는 것에 의해, 또한, 그 산화물에 더하여 다른 산화물 피막을 퇴적하는 것에 의해, 배선간의 절연성을 향상시키고, 또한, 배선간의 용량결합을 감소시키는 것이다.By increasing the capacitance of the capacitor by making the oxide of the portion constituting the electrode of the capacitor thinner, by thickening the oxide of the portion where the wiring intersects, and depositing another oxide film in addition to the oxide. This improves the insulation between the wirings and reduces the capacitive coupling between the wirings.

본 발명의 제4는, 이와같은 산화물을 형성하는데 있어서 배선의 산화방법에 관한 것으로, 3가지 방법이 있다. 제1의 방법은 제19도에 그 개요를 나타낸다. 우선, 제19도(A)에 나타낸 바와같이 기판(50)에 직접, 혹은 필요하다면 기초 산화막(51)을 퇴적한 후 배선(52)을 형성하고, 상부의 배선과 콘택트를 형성하는 부분에 마스크재(53)을 설치한다. 마스크재로서는 산화작용을 저지하는 기능을 갖는 것이 중요하며, 산화방법에 의해 선택된다. 예를들면 수 100°C의 고온을 요하는 열산화 방법에 있어서는 내열성이 요구된다. 이 경우에는 예를들면 질화규소와 같이 성막이 용이하고 내열성이, 내산화성이 뛰어난 재료가 바람직하다. 그것보다도 저온에서 산화되는 경우에는 더욱 선택의 폭이 넓어진다. 예를들면, 400°C 이하의 공정이라면, 폴리이미드등의 유기재료를 이용할 수 있다.The fourth aspect of the present invention relates to a method for oxidizing wiring in forming such an oxide, and there are three methods. The first method is outlined in FIG. First, as shown in FIG. 19A, a base oxide film 51 is deposited directly on the substrate 50 or, if necessary, the wiring 52 is formed, and a mask is formed on a portion where upper wiring and contacts are formed. Install the ash 53. As the mask material, it is important to have a function of inhibiting oxidation, and it is selected by the oxidation method. For example, in a thermal oxidation method requiring a high temperature of several 100 ° C., heat resistance is required. In this case, for example, a material that is easy to form, such as silicon nitride, having excellent heat resistance and oxidation resistance is preferable. If it is oxidized at a lower temperature than that, the selection becomes wider. For example, if the process is 400 ° C. or less, organic materials such as polyimide can be used.

폴리이미드는 성막에 진공장치를 필요로 하지 않기 때문에 극히 낮은 단가로 성막할 수 있고, 게다가 양산성도 뛰어나다. 특히, 감광성 폴리이미드는 패터닝을 통상의 포토리소그래피법에 의해 행할 수 있기 때문에 취급하기 쉽다.Since polyimide does not require a vacuum device for film formation, film formation can be carried out at an extremely low cost, and also excellent in mass productivity. In particular, since photosensitive polyimide can be patterned by the normal photolithography method, it is easy to handle.

그리고 이 상태에서 산화를 행하여, 제19도(B)에 나타낸 바와같이 배선의 주위에 얇은 산화막이 형성된다. 다음으로 앞서 마스크재(53)를 형성한 영역의 주위에 동일하게 마스크재(55)를 형성하고, 마찬가지로 산화를 행하여 제19도9C)에 나타낸 바와같이 두꺼운 산화물(56)을 형성한다. 이와같이 하여 본 발명의 특성인 두께가 다른 산화물이 얻어진다.Oxidation is performed in this state, and a thin oxide film is formed around the wiring as shown in Fig. 19B. Next, the mask material 55 is similarly formed around the region where the mask material 53 is formed previously, and similarly oxidized to form a thick oxide 56 as shown in FIG. 19C. In this manner, oxides having different thicknesses, which are the characteristics of the present invention, are obtained.

이 마스크재를 제거하면 제19도(D)에 나타낸 바와같이 콘택트홀(57)이 형성되지만, 주목할 것은 그 콘택트홀에 도달할때까지 산화물이 두께가 단계적으로 변화되어 있다는 것이다. 그 결과, 콘택트홀에의 단차를 완화할 수 있는 것이다. 제19도(E) 및 (F)에는 이와같은 콘택트홀(57)에, 상부 배선(59)을 접속하는 경우에 대하여 나타내고 있다. 층간절연물(58)과 배선 산화물(54,56)의 에칭 선택비가 충분하며, 또한, 콘택트 형성영역의 면적에 여유가 있으면, 제19도(E)에 나타낸 바와가티, 다시 단차를 완만하게 형성할 수 있다.If the mask material is removed, the contact hole 57 is formed as shown in Fig. 19D, but it is noted that the thickness of the oxide is gradually changed until the contact hole is reached. As a result, the step to a contact hole can be alleviated. 19 (E) and (F) show a case where the upper wiring 59 is connected to such a contact hole 57. If the etching selectivity between the interlayer insulator 58 and the wiring oxides 54 and 56 is sufficient and there is room in the area of the contact formation region, the baggage shown in Fig. 19E is formed again smoothly. can do.

층간절연물(58)은 반드시 필요로 하는 것은 아니다. 상부배선(59)의 밑에 있는 산화물의 두께가 콘택트홀을 향하여 단계적으로 작게되어 있기 때문에 상부배선과 콘택트부분의 단차는 서서히 감소되고, 따라서 상부배선의 단선은 발생하기 어렵다. 본 방법은 배선의 산화물이 에칭이 곤란할 경우, 혹은 다른 재료와의 선택비가 충분히 얻어지지 않는 경우 등의 이유에 의해 실질적으로 에칭할 수 없는 경우에 유효하다.The interlayer insulator 58 is not necessarily required. Since the thickness of the oxide under the upper wiring 59 is gradually reduced toward the contact hole, the step difference between the upper wiring and the contact portion is gradually reduced, and therefore disconnection of the upper wiring is unlikely to occur. This method is effective when the oxide of the wiring is difficult to etch or cannot be etched substantially due to reasons such as insufficient selection ratio with other materials.

제2의 방법은 제20도에 나타낸다. 제20도(A)에 나타낸 바와같이, 기판(60)에 직접 혹은 필요하다면 기초 산화막(61)을 퇴적한 후 배선(62)을 형성하고, 그 표면을 산화하여 얇은 산화물(63)을 형성한다. 그리고 제20도(B)와 같이 콘택트홀을 형성하는 부분에 마스크(64)를 설치한다. 그리고 이 상태에서 산화를 행하여, 제20도(C)에 나타낸 바와같이 마스크재로 덮인 얇은 산화물(66) 그대로 이지만 그밖의 부분에는 두꺼운 산화막(65)이 형성된다. 이와같이 하여 본 발명의 특징인 두께가 다른 산화물이 얻어진다.The second method is shown in FIG. As shown in FIG. 20A, a base oxide film 61 is deposited directly or if necessary on the substrate 60, and then the wiring 62 is formed, and the surface is oxidized to form a thin oxide 63. . Then, as shown in FIG. 20 (B), a mask 64 is provided in the portion forming the contact hole. Oxidation is carried out in this state, and as shown in FIG. 20C, the thin oxide 66 covered with the mask material remains as it is, but a thick oxide film 65 is formed in other portions. In this manner, oxides having different thicknesses, which are the features of the present invention, are obtained.

다음에, 제20도(D)와 같이 얇은 산화물로 덮인 영역(66)을 에칭하여 콘택트홀(67)을 형성한다. 이 경우에도 콘택트홀에 도달할 때까지 산화물의 두께가 단계적으로 변화되어 있다. 그 결과 콘택트홀에의 단차를 완화할 수 있는 것이다. 제20도(E) 및 (F)에는 이와같은 콘택트홀(67)로 상부배선(69)을 접속하는 경우에 대해서 나타내고 있다. 층간절연물(68)은 반드시 필요로 하는 것은 아니다.Next, as shown in FIG. 20D, the region 66 covered with the thin oxide is etched to form the contact hole 67. Also in this case, the thickness of the oxide is changed in stages until it reaches the contact hole. As a result, the step to the contact hole can be alleviated. 20E and 20F show the case where the upper wiring 69 is connected through such a contact hole 67. As shown in FIG. Interlayer insulator 68 is not necessary.

제3의 방법은, 제21도에 나타낸다. 제21도(A)에 나타낸 바와같이 기판(70)에 직접, 혹은 필요하다면 기초 산화막(71)을 퇴적한 후, 배선(72)을 형성하고, 그 표면을 산화하여, 두꺼운 산화물(73)을 형성한다. 그리고 제21도(B)와 같이 포토리소그래피법에 의해 두꺼운 산화물을 에칭하여, 얇은 산화물(75)을 설치한다.The third method is shown in FIG. As shown in FIG. 21A, after depositing the base oxide film 71 directly on the substrate 70 or, if necessary, the wiring 72 is formed and the surface is oxidized to form a thick oxide 73. Form. Then, as shown in Fig. 21B, a thick oxide is etched by the photolithography method to form a thin oxide 75.

이와같이하여 본 발명의 특징인 두께가 다른 산화물이 얻어진다.In this manner, oxides having different thicknesses, which are features of the present invention, are obtained.

다시 얇은 산화물을 형성한 부분에 콘택트홀에 단차를 완화할 수 있는 것이다. 제21도(D) 및 (E)에는, 이와같은 콘택트홀(76)에, 상기 배선(78)을 접속하는 경우에 대해서 나타내고 있다. 층간절연물(77)은 반드시 필요로 하는 것은 아니다. 또한 이 방법에서는 두꺼운 산화물(73)을 에칭하여 얇은 산화물(75)로 할 때 에칭속도가 균일하지 않으면 두께에편차가 발생하게 된다. 따라서, 실용화하기 위해서는 산화물의 에칭기술이 중요하다. 이것에 대하여 제1 및 제2의 방법에서는 배선의 선택적인 산화에 의해 산화물의 두께를 결정하고 있다. 예를들면, 열산화의 경우에는 그 온도와 시간에 의해 또한 양극산화의 경우에는 인가되는 전압에 의해 절대적으로 산화물의 두께가 결정되고 이들의 매개변수가 일정하면 산화물의 두께는 일정하다. 따라서 제3의 방법에 비하면 안정된 방법이며, 신뢰성이 높다. 이하에 실시예를 나타낸다.It is possible to alleviate the step in the contact hole in the portion where the thin oxide is formed again. 21D and 21E show the case where the wiring 78 is connected to such a contact hole 76. The interlayer insulator 77 is not necessarily required. In this method, when the thick oxide 73 is etched to form the thin oxide 75, if the etching rate is not uniform, a deviation occurs in the thickness. Therefore, the oxide etching technique is important for practical use. In contrast, in the first and second methods, the thickness of the oxide is determined by selective oxidation of the wiring. For example, in the case of thermal oxidation, the thickness of the oxide is absolutely determined by its temperature and time, and in the case of anodization, by the voltage applied, and the thickness of the oxide is constant when these parameters are constant. Therefore, it is a stable method compared with the 3rd method, and its reliability is high. An example is shown below.

[실시예1]Example 1

본 실시예에서는 대각 1인치를 갖는 액정 전기광학장치를 이용한 비디오 카메라용 뷰파인더를 제작하며, 본 발명을 실시했기에 설명한다.In this embodiment, a viewfinder for a video camera using a liquid crystal electro-optical device having a diagonal of 1 inch is manufactured, and the present invention is described.

본 실시예에서는 화소수가 387×128의 구성으로 하여, 본 발명의 구성을 가진 저온 공정에 의한 고이동도TFT(박막 트랜지스터)를 이용한 소자를 형성하고, 뷰파인더를 구성했다. 본 실시예에서 사용하는 액정표시장치의 기판상의 액티브소자의 배치모양을 제7도에 나타내고, 제6도에 본 실시예의 회로도를 나타낸다.In this embodiment, the number of pixels was 387x128, the element using the high mobility TFT (thin film transistor) by the low temperature process which has the structure of this invention was formed, and the viewfinder was comprised. The arrangement of the active elements on the substrate of the liquid crystal display device used in this embodiment is shown in FIG. 7, and the circuit diagram of this embodiment is shown in FIG.

제7도의 A-A' 단면 및 B-B' 단면을 나타내는 제작공정을 제8도에 나타낸다. A-A' 단면은 NTFT를 나타내고 B-B' 단면은 PTFT를 타나낸다.The manufacturing process which shows A-A 'cross section and B-B' cross section of FIG. 7 is shown in FIG. A-A 'cross section shows NTFT and B-B' cross section shows PTFT.

제8도(A)에 있어서, 저가의 700°C 이하, 예를들면 약 600°C의 열처리에 견딜 수 있는 유리기판(400) 상에 마그네트론 RF(고주파)스퍼터법을 이용하여 블로킹층(401)으로서의 산화규소막을 100~3000Å의 두께로 제작한다. 공정조건은 산소 100% 분위기, 성막온도 150°C, 출력 400~800W, 압력 0.5Pa로 했다. 타켓으로 석영 또는 단결정 실리콘을 이용한 성막속도는 30~100Å/분이였다. 이 위에 실리콘막을 LPCVD(감압기상)법, 스퍼터법 또는 플라즈마 CVD법에 의해 형성했다. 감압기상법으로 형성하는 경우, 결정화 온도보다도 100~200°C 낮은 450~550°C 예를들면 530°C로 디실란(Si2H6)또는 트리실란(Si2H6)을 CVD 장치에 공급하여 성막했다. 반응로내 압력은 30~300Pa로 했다. 성막속도는 50~250Å/분이었다. PTFT의 NTFT와의 드레시홀드 전압(Vth)에 개략 동일하게 제어하기 위해 붕소를 디보란을 이용하여 1×1015~1×1018cm-3의 농도로 하여 성막중에 첨가해도 좋다.In FIG. 8A, a blocking layer 401 using a magnetron RF (high frequency) sputtering method on a glass substrate 400 that can withstand heat treatment at low cost of 700 ° C or less, for example, about 600 ° C. The silicon oxide film as) is produced to a thickness of 100 to 3000 mm 3. Process conditions were 100% oxygen atmosphere, the film forming temperature 150 ° C, output 400 ~ 800W, pressure 0.5Pa. The film formation rate using quartz or single crystal silicon as a target was 30 to 100 mW / min. On this, a silicon film was formed by LPCVD (decompression phase), sputtering or plasma CVD. When formed by the reduced pressure gas phase method, disilane (Si 2 H 6 ) or trisilane (Si 2 H 6 ) is supplied to the CVD apparatus at 450 to 550 ° C, for example, 530 ° C, which is 100 to 200 ° C lower than the crystallization temperature. By the tabernacle. The pressure in the reactor was 30 to 300 Pa. The film formation speed was 50 to 250 mW / min. Boron may be added to the film formation at a concentration of 1 × 10 15 to 1 × 10 18 cm -3 using diborane in order to control the PTFT's threshold voltage (Vth) in the same manner.

스퍼터법으로 행하는 경우, 스퍼터 전의 배압을 1 S10-5Pa 이하로 하고, 단결정 실리콘을 타켓으로 하여 아르곤에 수소를 20~80% 혼입한 분위기에서 행하였다. 예를들면 아르곤 20% 수소 80%로 했다. 성막온도는 150℃, 주파수는 13.56MHZ, 스퍼터출력은 400~800W 압력은 0.5Pa였다.When carrying out by the sputtering method, it carried out in the atmosphere which mixed 20-80% of hydrogen to argon with the back pressure before sputtering to 1 S10 <-5> Pa or less, single-crystal silicon as a target. For example, argon 20% hydrogen 80%. The film forming temperature is 150 ℃, frequency 13.56MH Z, sputtering output was 400 ~ 800W pressure of 0.5Pa.

플라즈마 CVD법에 의해 규소막을 제작하는 경우, 온도는 예를들면 300℃로 하고, 모노실란(SiH4) 또는 디실란(Si2H6)을 이용했다. 이들을 PCVD 장치내에 도입하고 13.56MHZ의 고주파전력을 가하여 성막했다.When manufacturing silicon film by a plasma CVD method, the temperature for example to 300 ℃, followed by using monosilane (SiH 4) or disilane (Si 2 H 6). They were introduced into a PCVD apparatus and formed into a film by applying a high frequency power of 13.56 MH Z.

이들의 방법에 의해 형성된 피막은 산소가 5 S1021cm-3이하인 것이 바람직하다. 이 산소농도가 높으면 결정화시키기 어렵고, 열아닐 온도를 높게 또는 열아닐 시간을 길게 하지 않으면 안된다. 또한 지나치게 적으면 백라이트에 의해 오프상태의 리크전류가 증가해 버린다. 그 때문에 4×1019~4×1021cm-3의 범위로 했다. 수소는 4×1022cm-3이며, 규소 4×1022cm-3으로 비교하면 1원자%였다.It is preferable that the film formed by these methods has oxygen of 5 S10 21 cm -3 or less. If the oxygen concentration is high, it is difficult to crystallize, and the thermal annealing temperature must be high or the thermal annealing time must be extended. If too small, the leakage current in the off state increases due to the backlight. Therefore, it was set as the range of 4 * 10 <19> -4 * 10 <21> cm <-3> . Hydrogen was 4x10 22 cm -3 and 1 atomic% as compared with silicon 4x10 22 cm -3 .

상기 방법에 의해 아모르퍼스 상태의 규소막을 500~5000Å, 예를들면 1500Å의 두께로 제작한 후, 450~700°C의온도에서 12~70시간 비산화물 분위기에서 중온의 가열처리, 예를들면 수소분위기 하에서 600°C의 온도로 유지했다. 규소막 밑의 기판표면에 아모르퍼스 구조의 산화규소막이 형성되어 있기 때문에, 이 열처리로 특정의 핵이 존재않고, 전체가 균일하게 가열 아닐된다. 즉 성막시 아모르퍼스 구조를 갖고, 또한 수소는 단순히 혼입되어 있을 뿐이다.After the silicon film in the amorphous state is produced by the above method to a thickness of 500 ~ 5000Å, for example 1500Å, medium heat treatment in a non-oxide atmosphere for 12 to 70 hours at a temperature of 450 ~ 700 ° C, for example hydrogen It was kept at a temperature of 600 ° C. under the atmosphere. Since an amorphous silicon oxide film is formed on the substrate surface under the silicon film, a specific nucleus does not exist by this heat treatment, and the whole is not uniformly heated. That is, it has an amorphous structure at the time of film formation, and also hydrogen is simply mixed.

아닐에 의해, 규소막은 아모르퍼스 구조로부터 질서성이 높은 상태로 뎄겨져 일부는 결정상태를 나타낸다. 특히 실리콘의 성막후의 상태에서 비교적 질서성이 높은 영역은 특히 결정화하여 결정상태가 되려고 한다. 그러나 이들 영역간에 존재하는 규소에 의해 상호결합이 이루어지기 때문에 규소끼리는 서로 잡아당긴다. 레이저라만 분광에 의해 측정하면 단결정의 규소의 피크 522cm-1에서 저주파측에 이동된 피크가 관찰된다. 그것의 외관상의 입경은 반치폭(half-width)으로 계산하면 50~500Å으로 마이크로 크리스탈과 같이 되어 있으나, 실제로는 이 결정성이 높은 영역은 다수 존재하여 클러스터 구조를 갖고, 각 클러스터간은 서로 규소끼리 결합(앵커링)된 세미아모르퍼스 구조의 피막을 형성할 수 있었다.By annealing, the silicon film is pulled out of the amorphous structure in a highly ordered state, and partly shows a crystal state. In the state after the film formation of silicon, the region of relatively high order is particularly crystallized and tries to be in the crystalline state. However, the silicon is attracted to each other because the mutual bonding is made by the silicon existing between these regions. When measured by laser Raman spectroscopy, the peak shifted to the low frequency side is observed at the peak of 522 cm -1 of the silicon of the single crystal. Its grain size is 50 ~ 500Å when it is calculated as half-width, and it is like a microcrystal, but in reality, there are many clusters with high crystallinity, and each cluster has silicon structure. A film of a semi-amorphous structure bonded (anchored) could be formed.

결과적으로, 피막은 실질적으로 그레인 바운더리(grain boundary ; 이하 GB라 한다)가 없다고 해도 좋은 상태를 나타낸다. 캐리어는 각 클러스터간을 앵커링된 곳을 통하여 서로 용이하게 이동할 수 있기 때문에 이른바 GB가 명확히 존재하는 다결정 규소보다도 높은 캐리어 이동도가 된다. 즉, 홀 이동도(1h)=10~200㎠/VSec, 전자이동도(1e)=15~300㎠/VSec가 얻어진다.As a result, the film may be in a state where the film may be substantially free of grain boundaries (hereinafter referred to as GB). Since the carriers can easily move between each cluster through the anchored places, the carrier mobility is higher than that of polycrystalline silicon in which so-called GB is clearly present. That is, hole mobility 1h = 10-200 cm <2> / VSec and electron mobility 1e = 15-300 cm <2> / VSec are obtained.

한편, 상기와 같은 중온에서의 아닐은 아닌 900~1200°C의 고온 아닐에 의해 피막을 다결정화해도 좋다.On the other hand, the film may be polycrystalline by a high temperature annealing of 900 ~ 1200 ° C, but not in the above-described medium temperature.

그러나 그 경우는 핵으로부터의 고상성장에 의해 피막중의 불순물의 편석이 일어나, GB에는 산소, 탄소, 질소등의 불순물이 많아지고 결정중의 이동도는 크지만 GB에서 배리어(장벽)을 만들어 그곳에서 캐리어의 이동을 저해해 버린다. 결과적으로 50~100㎠/VSec이 얻어진다.However, in this case, segregation of impurities in the film occurs due to the solid phase growth from the nucleus, and impurities such as oxygen, carbon, and nitrogen are increased in the GB, and the barrier is formed in GB even though the mobility in the crystal is large. Hinders carrier movement. As a result, 50-100 cm 2 / VSec is obtained.

이와같이 하여 형성한 규소막에 포토에칭을 하고 NTFT용의 반도체층(402)(채널폭 201m), PTFT용의 반도체층(404)을 제작했다.The silicon film thus formed was photoetched to produce a semiconductor layer 402 (channel width 201 m) for NTFT and a semiconductor layer 404 for PTFT.

이 위에 게이트 절연막이 되는 산화규소막(403)을 500~2000Å 예를들면 1000Å의 두께로 형성했다. 이것은 블록킹층으로서의 산화규소막의 제작과 동일조건으로 했다. 이것을 성막중에 불소를 소량첨가하여 나트륨 이온의 고정화를 시켜도 좋다.A silicon oxide film 403 serving as a gate insulating film was formed thereon at a thickness of 500 to 2000 GPa, for example, 1000 GPa. This was carried out under the same conditions as the production of the silicon oxide film as the blocking layer. A small amount of fluorine may be added during the film formation to fix the sodium ions.

이후, 이 위쪽에 알루미늄막을 형성했다. 이것을 포토마스크로 패터닝하여 제8도(B)를 얻었다. NTFT용의 게이트 절연막(405), 게이트 전극부(406)를 형성하고, 양자의 채널 장방향의 길이는 101m 즉 채널길이를 101m로 했다. 동일하게 PTFT용의 게이트 절연막(407), 게이트 전극부(408)를 형성하고, 양자의 채널길이방향의 길이는 71m 즉 채널길이를 71m로 했다. 또한 쌍방의 게이트 전극부(406,408)의 두께는 모두 0.81m로 했다. 제8도(C)에 있어서 PTFT용의 소스(409), 드레인(410)에 대하여 붕소(B)를 1~5×1015cm-2의 도우즈량으로 이온주입법에 의해 첨가했다. 다음에 제8도(D)와 같이 포토레지스트(411)를 포토마스크를 이용하여 형성했다. NTFT용의 소스(412), 드레인(413)으로서 인(P)을 1~5×1015cm-2의 도우즈량으로 이온주입법에 의해 첨가했다.Thereafter, an aluminum film was formed above this. This was patterned with a photomask to obtain FIG. 8B. The gate insulating film 405 and the gate electrode part 406 for NTFT were formed, and the length of both channel long directions was 101 m, ie, the channel length was 101 m. Similarly, the gate insulating film 407 and the gate electrode part 408 for PTFT were formed, and the length of both channel length directions was 71 m, ie, the channel length was 71 m. In addition, the thickness of both gate electrode parts 406 and 408 was 0.81 m. In Fig. 8C, boron (B) was added to the source 409 and drain 410 for PTFT by ion implantation at a dose of 1 to 5 x 10 15 cm -2 . Next, as shown in FIG. 8D, a photoresist 411 was formed using a photomask. Phosphorus (P) as a source 412 and a drain 413 for NTFT was added by ion implantation in the dose amount of 1-5 * 10 <15> cm <-2> .

그후, 게이트 전극부에 양극산화를 실시했다. L-주석산을 에틸렌글리콜에 5%의 농도로 희석하고, 암모니아를 이용하여 pH를 7.0±0.2로 조정했다. 그 용액 중에 기판을 담그고, 정전류원의 양극측을 접속하고, 음극측에는 백금 전극을 접속하여 20mA의 정전류 상태에서 전압을 인가하고, 150V에 도달할 때까지 산화를 계속했다. 다시 150V로 정전압상태에서 0.1mA 이하로 될 때까지 산화를 계속했다. 이와같이 하여 게이트 전극부(406,408)의 표면에 산화알루미늄층(414)을 형성하여, NTFT용의 게이트 전극(415), PTFT요으이 게이트 전극(416)을 얻었다. 산화알루미늄층(414)은 0.31m의 두께로 형성했다.Thereafter, anodization was performed on the gate electrode portion. L-Tartaric acid was diluted in ethylene glycol at a concentration of 5% and the pH was adjusted to 7.0 ± 0.2 with ammonia. The board | substrate was immersed in the solution, the anode side of the constant current source was connected, the platinum electrode was connected to the cathode side, the voltage was applied in the constant current state of 20 mA, and oxidation was continued until it reached 150V. Oxidation was continued until it became 0.1 mA or less in a constant voltage state at 150V again. Thus, the aluminum oxide layer 414 was formed in the surface of the gate electrode parts 406 and 408, and the gate electrode 415 for NTFT and the gate electrode 416 for PTFT were obtained. The aluminum oxide layer 414 was formed to a thickness of 0.31 m.

다음에 600°C에서 10~50시간 다시 가열아닐을 행하였다. NTFT의 소스(412), 드레인(413), PTFT의 소스(409), 드레인(410)을, 불순물을 활성화하여 N+, P+로 제작했다. 또한 게이트 절연막(405,407) 밑에는 채널 형성영역(417,418)이 세미아모르퍼스 반도체로서 형성되어 있다.Then heat annealing was again performed at 600 ° C. for 10-50 hours. The NTFT source 412, drain 413, PTFT source 409, and drain 410 were made of N + and P + by activating impurities. Channel formation regions 417 and 418 are formed under the gate insulating films 405 and 407 as semi-amorphous semiconductors.

본 제작방법에 있어서는 불순물의 이온주입과 게이트 전극 주위의 양극산화의 순서를 바꾸어도 좋다.In this production method, the order of ion implantation of impurities and anodization around the gate electrode may be changed.

이와같이 게이트 전극의 주위에 산화금속으로된 절연층을 형성하는 것으로 게이트 전극의 실질길이는 채널길이보다도 절연막 두께의 두배 정도, 이 경우는 0.61m만큼 짧아지고, 전계가 걸리지 않는 오프셋영역을 설치하는 것으로 역바이어스시의 리크전류를 감소시킬 수 있었다.In this way, an insulating layer made of metal oxide is formed around the gate electrode. The actual length of the gate electrode is about twice the thickness of the insulating film than the channel length, and in this case, it is shorter by 0.61 m, and an offset region is provided which does not apply an electric field. The leakage current in reverse bias could be reduced.

본 실시에에서는 열아닐은 제8도(A),(E)에서 2회 행하였다. 그러나 제8도(A)의 아닐은 원하는 특성에 의해 생략하고, 쌍방울 제8도(E)의 아닐에 의해 겸하여 제조시간의 단축을 도모해도 좋다. 제8도(E)에 있어서, 층간절연물(419)을 상기한 스퍼터법에 의해 산화규소막의 형성으로 행하였다. 이 산화규소막의 형성은 LPCVD법, 광 CVD법, 상압 CVD법을 이용해도 좋다. 층간절연물은 0.2~0.61m 예를들면 0.31m의 두께로 형성하고, 그 후 포토마스크를 이용하여 전극용의 창(420)을 형성했다. 또한 제8도(F)에 나타낸 바와같이 이들 전체에 알루미늄을 스퍼터법에 의해 형성하고 리드(421,423) 및 콘택트(422)를 포토마스크를 이용하여 제작한 후, 표면을 평탄화용 유기수지(424), 예를들면 투광성 폴리아미드 수지를 도포 형성하고 재차 전극구멍 뚫기를 포토마스크에서 행하였다.In this embodiment, thermal annealing was performed twice in FIGS. 8A and 8E. However, the annealing of FIG. 8A may be omitted depending on desired characteristics, and the annealing of FIG. 8A may be combined with the annealing of FIG. 8E to shorten the manufacturing time. In Fig. 8E, the interlayer insulator 419 was formed by forming a silicon oxide film by the sputtering method described above. The silicon oxide film may be formed by an LPCVD method, an optical CVD method, or an atmospheric pressure CVD method. The interlayer insulator was formed to a thickness of 0.2 to 0.61 m, for example 0.31 m, and then a window 420 for electrodes was formed using a photomask. In addition, as shown in FIG. 8F, aluminum is formed on all of them by the sputtering method, and the leads 421 and 423 and the contacts 422 are fabricated using a photomask, and then the surface is planarized. For example, a light-transmissive polyamide resin was applied and formed, and the electrode hole was again subjected to a photomask.

2개의 TFT를 상보형 구성으로 하고, 아울러 그 출력단을 액정장치의 한쪽 화소의 전극을 투명전극으로서 그것에 연결하기 위해 스퍼터법에 의해 ITO(인듐·주석 산화막)를 형성했다. 그것을 포토마스크에 의해 에칭하여, 전극(425)을 구성시켰다. 이 ITO는 실온~150°C에서 성막하고 200~400°C의 산소 또는 대기중의 아닐에 의해 성취했다. 이와같이 하여 NTFT(426)와 PTFT(427)와 투명도전막의 전극(425)을 동일 유리기판(401)상에 제작했다. 얻어진 TFT의 전기적인 특성은 PTFT에서 이동도는 20㎠/Vs, Vth는 -5.9V이고, NTFT에서 이동도는 40㎠/Vs, Vth는 5.0V였다.ITO (indium tin oxide film) was formed by the sputtering method in order to make two TFTs a complementary structure, and to connect the output terminal to the electrode of one pixel of a liquid crystal device as a transparent electrode to it. It was etched by a photomask to construct an electrode 425. This ITO was formed at room temperature to 150 ° C. and achieved by oxygen at 200 to 400 ° C. or by annealing in the atmosphere. Thus, the NTFT 426, PTFT 427, and the electrode 425 of the transparent conductive film were produced on the same glass substrate 401. The electrical characteristics of the obtained TFT were 20 cm 2 / Vs and Vth was -5.9 V in the PTFT, and 40 cm 2 / Vs and 5.0 V in the NTFT.

상기와 같은 방법에 따라서 액정장치용의 한쪽의 기판을 제작했다. 이 액정표시장치의 전극등의 배치는 제7도에 나타나 있다. NTFT(426) 및 PTFT(427)를 제1의 신호선(428)과 제2의 신호선(429)과의 교차부에 설치했다. 이와같은 C/TFT를 이용한 매트릭스 구성을 갖도록 했다. NTFT(426)는, 드레인(413)의 입력단의 리드(421)를 통하여 제2의 신호선(429)에 연결되고, 게이트(406)는 다층배선형성이 이루어진 신호선(428)에 연결되어 있다. 소스(412)의 출력단은 콘택트(422)를 통하여 화소의 전극(425)에 연결하여 있다.One board | substrate for liquid crystal devices was produced in accordance with the above-mentioned method. The arrangement of the electrodes and the like of this liquid crystal display device is shown in FIG. NTFT 426 and PTFT 427 were provided at the intersection of the first signal line 428 and the second signal line 429. Such a matrix configuration using C / TFT was provided. The NTFT 426 is connected to the second signal line 429 through the lead 421 of the input terminal of the drain 413, and the gate 406 is connected to the signal line 428 formed with multi-layered wiring. The output terminal of the source 412 is connected to the electrode 425 of the pixel through the contact 422.

한편, PTFT(427)는 드레인(410)의 입력단이 리드(423)를 통하여 제2의 신호선(429)에 연결되고, 게이트(408)는 신호선(428)에, 소스(409)의 출력단은 콘택트(422)를 통하여 NTFT와 동일하게 화소전극(425)에 연결하여 있다. 이러한 구조를 좌우, 상하로 반복하는 것에 의해 본 실시에는 구성되어 있다.In the PTFT 427, the input terminal of the drain 410 is connected to the second signal line 429 through the lead 423, the gate 408 is connected to the signal line 428, and the output terminal of the source 409 is contacted. It is connected to the pixel electrode 425 in the same manner as NTFT through 422. This structure is comprised by repeating this structure left and right, and up and down.

다음으로 제2의 기판으로서, 청색 판유리상에 스퍼터법을 이용하여산화뮤소막을 2000Å 적층한 기판상에, 역시 스퍼터법에 의해 ITO(인듐·주석 산화막)을 형성했다. 이 ITO는 실온~150°C에서 성막하고 200~400°C의 산소 또는 대기중의 아닐에 의해 성취했다. 또한 이 기판상에 컬러필터를 형성하여 제2의 기판으로 했다.Next, as a 2nd board | substrate, ITO (indium tin oxide film) was also formed by the sputtering method on the board | substrate which laminated | stacked 2000 microseconds of the silicon oxide film using the sputtering method on the blue plate glass. This ITO was formed at room temperature to 150 ° C. and achieved by oxygen at 200 to 400 ° C. or by annealing in the atmosphere. Furthermore, the color filter was formed on this board | substrate and it was set as the 2nd board | substrate.

그후, 상기 제1의 기판과 제2의 기판에 의해 자외선 경화형 아크릴수지와 네머틱 액정조성물의 혼합비가 6 대 4인 혼합물을 협지하고 주위를 에폭시성 접착제로 고정했다. 기판상의 리드는 그 피치가 461m로 미세하기 때문에 COG법을 이용하여 접속을 행하였다. 본 실시예에서는 IC 칩상에 설치한 금 범프(bump)를 에폭시계의 은 팔리듐 수지로 접속하고, IC 칩과 기판 사이를 고착과 밀봉을 목적으로 에폭시 변성 아크릴수지로 메우고 고정하는 방법을 이용했다. 그후, 외측에 편광판을 붙이고 투과형의 액정표시장치를 얻었다.Thereafter, the mixture of the UV-curable acrylic resin and the nematic liquid crystal composition of 6 to 4 was sandwiched by the first substrate and the second substrate, and the surroundings were fixed with an epoxy adhesive. Since the pitch on the board | substrate was fine at 461m, it connected using the COG method. In this embodiment, a gold bump provided on an IC chip is connected with an epoxy-based silver palladium resin, and a method of filling and fixing an epoxy modified acrylic resin between the IC chip and the substrate for fixing and sealing is used. . Thereafter, a polarizing plate was attached to the outside to obtain a transmissive liquid crystal display device.

[실시예2]Example 2

제10도에서는 본 실시예의 단면도를 나타낸다. 우선, 기판(501)으로서 코닝 7059 유리를 사용했다. 그리고, 기초의 산화규소피막(502)을 두께 100nm만큰 스퍼터법에 의해 형성했다. 다시 아모르퍼스 실리콘피막(503)을 플라즈마 CVD법에 의해 50nm만큼 형성했다. 그 위에 아모르퍼스 실리콘막의 보호를 목적으로 산화규소막(504)을 역시 스퍼터법에 의해 20nm만큼 형성했다. 이것을 600°C에서 72시간, 질소분위기 중에서 아닐하고, 재결정화시켰다. 다시 이것을 포토리소그래피법과 반응성 이온에칭(RIE)법에 의해 패터닝하여, 제10도(A)에 나타낸 바와같이 섬형상의 반도체영역을 형성했다. 섬형상 반도체영역 형성후 보호용 산화규소막(504)을 제거했다. 그 제거에는 버퍼불산(불화수소와 불화암모늄이 혼합된 용액)을 사용하여 습식에칭을 행하였다. 버퍼블산으로서는, 예를들면 반도체 제조용 고순도 불화수소산(50wt%)과 동 불화암모늄용액(40%)을 1 : 10의 비율로 혼합한 용액으로 했다. 또한 이 버퍼불산의 산화규소에 대한 에칭속도는 70nm/분, 동일하게 산화알루미늄에서는 60nm/분, 알루미늄에서는 15nm/분이었다.10 shows a sectional view of this embodiment. First, Corning 7059 glass was used as the substrate 501. Then, the underlying silicon oxide film 502 was formed by a sputtering method having a thickness of only 100 nm. Again, the amorphous silicon film 503 was formed by 50 nm by the plasma CVD method. On top of that, a silicon oxide film 504 was also formed by the sputtering method by 20 nm for the purpose of protecting the amorphous silicon film. It was recrystallized, but not in nitrogen atmosphere for 72 hours at 600 ° C. This was again patterned by photolithography and reactive ion etching (RIE) to form island-like semiconductor regions as shown in Fig. 10A. After forming the island-like semiconductor region, the protective silicon oxide film 504 was removed. For removal, wet etching was performed using buffered hydrofluoric acid (a solution in which hydrogen fluoride and ammonium fluoride were mixed). As buffer acid, it was set as the solution which mixed the high purity hydrofluoric acid (50 wt%) and copper ammonium fluoride solution (40%) in the ratio of 1:10 for semiconductor manufacture, for example. In addition, the etching rate of this buffer hydrofluoric acid with respect to silicon oxide was 70 nm / min, similarly 60 nm / min in aluminum oxide, and 15 nm / min in aluminum.

다시, 산화규소를 타켓으로 하는 산소분위기 중에서의 스퍼터법에 의해 게이트 산화막(505)을 두께 115nm만큼 퇴적했다. 이 상태에서 플라즈마 도프법에 의해 게이트 산화막(505)중에 인 이온을 도프했다. 이것은 게이트 산화막중에 존재하는 나트륨등의 가동이온을 게터링(gettering)하기 위해서이며, 나트륨의 농도가 소자의 동작에 장해가 되지 않을 정도로 낮은 경우에는 행하지 않아도 좋다. 본 실시예에서는, 플라즈마 가속전압은 10KeV로, 도프량은 2×1014cm-2이었다. 이어서 600°C에서 24시간 아닐을 행하여 플라즈마 도프의 충격에 의해 생긴 산화막, 실리콘막의 손상을 회복시켰다.Again, the gate oxide film 505 was deposited by 115 nm in thickness by sputtering in an oxygen atmosphere where silicon oxide was targeted. In this state, phosphorus ions were doped in the gate oxide film 505 by the plasma dope method. This is for gettering movable ions such as sodium present in the gate oxide film, and it is not necessary to do it when the concentration of sodium is low enough that it does not interfere with the operation of the device. In this embodiment, the plasma acceleration voltage was 10 KeV and the dope amount was 2 x 10 14 cm -2 . Subsequently, annealing was performed at 600 ° C. for 24 hours to recover the damage of the oxide film and the silicon film caused by the impact of plasma dope.

다음으로 스퍼터링법에 의해 알루미늄 피막을 형성하고, 이것을 혼합산(5%의 초산을 첨가한 인산용액)에 의해 패터닝하여 게이트 전극 배선(506)을 형성했다. 에칭속도는 에칭온도를 40°C로 한 때에는 225nm/분이었다. 이와같이 하여 TFT의 외형을 정비했다. 이때의 채널의 크기는 길이를 81m, 폭을 201m로 했다.Next, an aluminum film was formed by the sputtering method, and this was patterned with a mixed acid (phosphate solution containing 5% acetic acid) to form a gate electrode wiring 506. The etching rate was 225 nm / min when the etching temperature was 40 ° C. In this way, the appearance of the TFT was maintained. The channel size at this time was 81 m in length and 201 m in width.

다음으로 이온주입법에 의해 반도체영역에 N형의 불순물영역(소스, 드레인)(507)을 형성했다. 불순물로서는 인 이온을 사용하고, 이온에너지는 80KeV, 도프량은 5 S1015cm-2로 했다. 도핑은 도면에 나타낸 바와같이 산화막을 투과하여 불순물을 투입하는 드루임펠러에 의해 행하였다. 이와같은 드루임펠러를 사용하는 잇점은 차후의 레이저 아닐에 의한 재결정화 과정에서 불순물영역 표면의 매끈매끈함이 유지된다라는 점이다. 드루임펠러가 아닌 경우에는, 재결정에 있어 불순물영역의 표면에 다수의 결정핵이 발생하고 표면에 요철이 생긴다. 이와같이 제10도(B)에 나타낸 바와같은 구조가 얻어졌다. 또한, 당연히 이와같은 이온주입에 의해 불순물이 주입된 부분의 결정성은 현저히 열화하여 실질적으로 비결정 상태(아모르퍼스 상태, 혹은 그것에 가까운 다결정 상태)가 되어 있다.Next, an N-type impurity region (source, drain) 507 was formed in the semiconductor region by ion implantation. Phosphorus ion was used as an impurity, ion energy was 80 KeV, and the dope amount was 5 S10 15 cm <-2> . As shown in the figure, the doping was performed by a droop impeller penetrating an oxide film and introducing impurities. The advantage of using such a droop impeller is that the smoothness of the surface of the impurity region is maintained in the subsequent recrystallization process by laser annealing. In the case of not a dru impeller, a large number of crystal nuclei are generated on the surface of the impurity region in the recrystallization, and irregularities are formed on the surface. Thus, the structure as shown in FIG. 10 (B) was obtained. As a matter of course, the crystallinity of the portion into which the impurity is implanted by such ion implantation is remarkably deteriorated to become a substantially amorphous state (amorphous state or a polycrystalline state close thereto).

다시, 배선(506)에 전기를 통하여 양극산화법에 의해 게이트 전극·배선의 주위(윗면 및 측면)에 산화알루미늄 피막(508)을 형성했다. 양극산화는 3% 주석산의 에틸렌글리콜 용액을 5% 암모니아에서 중화하여, pH를 7.0±0.2로 한 용액을 사용하여 행하였다. 우선, 용액중에 음극으로서 백금을 담그고, 다시TFT를 기판째 담그고, 배선(506)을 전원의 양극에 접속했다. 온도는 25±2°C로 유지했다.Again, an aluminum oxide film 508 was formed around the gate electrode and the wiring (top and side surfaces) by anodizing through the wiring 506. Anodization was carried out using a solution in which the ethylene glycol solution of 3% tartaric acid was neutralized in 5% ammonia and the pH was 7.0 ± 0.2. First, platinum was immersed in the solution as the cathode, the TFT was immersed in the substrate again, and the wiring 506 was connected to the anode of the power supply. The temperature was maintained at 25 ± 2 ° C.

이 상태에서 최초 0.5mA/cm2의 전류를 흘려서, 전압이 200V에 도달하면 전압을 일정하게 유지한채로 통전하고, 전류가 0.005mA/cm2가 된 시점에서 전류를 멈추고 양극산화를 종료시켰다. 이와같이 하여 얻어진 양극산화막의 두께는 약 250nm이었다. 그 모양을 제10도(C)에 나타낸다.In this state, a current of 0.5 mA / cm 2 was first flowed, and when the voltage reached 200 V, the current was kept constant while the current was stopped at the time when the current became 0.005 mA / cm 2 , and the anodization was terminated. The thickness of the anodic oxide film thus obtained was about 250 nm. The shape is shown in FIG.

그후, 레이저아닐을 행하였다. 레이저는 KrF엑시머 레이저를 이용하여, 예를들면 350mA/cm2의 파워밀도의 레이저 펄스를 10쇼트 조사했다. 적어도 1회의 레이저 조사에 의해 비결정 상태의 실리콘 결정성을 TFT의 동작에 견딜때까지 회복시킬 수 있다는 것은 확인되어 있지만, 레이저 파워의 휘청거림에 의한 불량의 발생확률을 충분히 낮추기 위해서는 충분한 회수의 레이저 조사가 바람직하다. 그러나 너무나 여러번의 레이저 조사는 생산성을 저하시키는 것이 되기 때문에 본 실시예에서 이용한 10회 정도가 바람직한 것이 분명하다.Thereafter, laser annealing was performed. The laser irradiated 10 shots of the laser pulse of the power density of 350 mA / cm <2> , for example using KrF excimer laser. Although it has been confirmed that at least one laser irradiation can recover the amorphous silicon crystallinity until it can withstand the operation of the TFT, a sufficient number of laser irradiations are required to sufficiently reduce the probability of occurrence of defects caused by the shaking of the laser power. Is preferred. However, since too many laser irradiations lower productivity, it is clear that about 10 times used in this embodiment are preferable.

레이저아닐은 양산성을 높이기 위해 대기압하에서 행했다. 이미 불순물영역의 위에는 산화규소막이 형성되어 있기 때문에 특별히 문제가 되는 것은 없었다. 만일, 불순물영역이 노출된 상태에서 레이저아닐을 행해도, 결정화와 동시에 대기로부터 불순물영역내에 산소가 침입하여 결정성이 좋지 않기 때문에 충분한 특성을 갖는 TFT를 얻을 수 없었다. 그 때문에, 불순물영역이 노출된 것은 진공중에서 레이저아닐을 행할 필요가 있었다.Razer annealing was performed under atmospheric pressure in order to improve mass productivity. Since the silicon oxide film is already formed on the impurity region, there is no particular problem. Even if laser annealing was performed in the state where the impurity region was exposed, TFTs having sufficient characteristics could not be obtained because crystallization and oxygen infiltrated into the impurity region from the atmosphere at the same time resulted in poor crystallinity. Therefore, it was necessary to perform laser annealing in the vacuum that the impurity region was exposed.

또한 본 실시예에서는 제10도(D)에 나타낸 바와같이 레이저광을 비스듬하게 입사시켰다. 예를들면, 본 실시예에서는 기판의 수직에 대하여 10°의 각도로 레이저광을 조사했다. 각도는 제작하는 소자의 설계사양에 맞추어 결정된다. 이와같이 하는 것에 의해 레이저에 의해 불순물영역중 결정하되는 영역을 비대칭으로 할 수 있다. 즉 도면중의 영역 509, 510은 충분히 결정화된 불순물영역이다. 영역511은 불순물영역은 아니지만, 레이저광에 의해 결정화된 영역이다. 영역512은 불순물영역이지만 결정화가 이루어져 있지 않은 영역이다. 예를들면 핫엘렉트론이 발생하기 쉬운 드레인측에는 제10도의 (D)의 우측의 불순물영역을 사용하면 좋다.In addition, in the present embodiment, as shown in FIG. 10 (D), the laser beam is obliquely incident. For example, in the present Example, the laser beam was irradiated at an angle of 10 degrees with respect to the vertical of the substrate. The angle is determined according to the design specifications of the device to be manufactured. By doing in this way, the area | region determined by the laser can be made asymmetric. That is, the regions 509 and 510 in the figure are impurity regions sufficiently crystallized. The region 511 is not an impurity region, but is a region crystallized by laser light. Region 512 is an impurity region but is not crystallized. For example, an impurity region on the right side of FIG. 10D may be used on the drain side where hot electrons are easily generated.

이와같이 하여 소자의 형상을 정비했다. 그후는, 통상과 같이 산화규소의 스퍼터 성막에 의해 층간절연물을 형성하고 공지의 포토리소그래피 기술에 의해 전극용 구멍을 형성하고, 반도체영역 혹은 게이트 전극·배선의 표면을 노출시키고, 최후로 금속피막을 선택적으로 형성하여 소자를 완성시켰다.In this way, the shape of the element was maintained. Thereafter, an interlayer insulator is formed by sputter film deposition of silicon oxide as usual, holes for electrodes are formed by known photolithography techniques, and the surface of the semiconductor region or the gate electrode / wiring is exposed, and the metal film is finally formed. It was formed selectively to complete the device.

[실시예 3]Example 3

본 발명에 의해 얻는 TFT에 있어서는, 비결졍 반도체영역이나 오프셋 영역의 폭에 의해 오프전류뿐만 아니라 소스/드레인간의 내압이나 동작속도가 변화한다. 따라서, 예를들면 양극산화막의 두께나 이온주입 에너지등의 매개변수를 최적화 하는 것에 의해 목적하는 따른 TFT를 제작할 수 있다. 그러나 이들의 매개변수는 일반적으로 일매의 기판상에 형성된 개개의 TFT에 대하여 조절할 수 있는 것은 아니다. 예를들면, 실제의 회로에 있어서는 1매의 기판상에 저속동작이라도 좋으나 고내압의 TFT와, 저내압이라도 좋으나 고속동작이 요구되는 TFT가 동시에 형성되는 것이 바람직할 경우가 있다. 일반적으로 본 발명에 있어서는 오프셋 영역의 폭 혹은 비결정 불순물 반도체영역의 폭이 클수록 오프전류가 적고, 내압성도 향상되지만 동작속도가 저하한다는 결점도 있었다.In the TFT obtained by the present invention, not only the off current but also the breakdown voltage and operating speed between the source and the drain vary depending on the width of the non-binding semiconductor region or the offset region. Therefore, for example, the desired TFT can be manufactured by optimizing parameters such as the thickness of the anodic oxide film and ion implantation energy. However, these parameters are generally not adjustable for individual TFTs formed on a single substrate. For example, in an actual circuit, it may be preferable that a low-speed operation may be performed on a single substrate, but a TFT with a high breakdown voltage and a TFT requiring a high-speed operation may be formed simultaneously. In general, in the present invention, the larger the width of the offset region or the width of the amorphous impurity semiconductor region, the smaller the off current and the higher the breakdown voltage, but the lower the operating speed.

본 실시예는 이와같은 문제를 해결하는 일예를 나타낸다. 제11도(평면도) 및 제12도(단면도)에는 본 실시예를 나타낸다.This embodiment shows an example of solving such a problem. 11 shows the present embodiment (top view) and 12 (sectional view).

본 실시예에서는 특원평 3-296331(일본국 특허출원)에 기술된 것과 같은 P채널 TFT와 N채널 TFT를 하나의 화소(액정 화소등)를 구동하기 위해 사용하는 화상 표시방법에서 사용되는 회로의 제작에 관한 것이다. 여기서 N채널 TFT는 고속성이 요구되고 내압은 그다지 문제로 되지 않는다. 한편, P채널 TFT는, 동작속도는 그다지 문제가 되지 않으나 오프전류가 낮은 것이 필요하고, 경우에 따라서는 내압성이 좋은 것도 필요로 한다. 따라서 N채널 TFT 양극산화막이 얇고(20~100nm), P채널 TFT는 양극산화막이 두꺼운(250~400nm) 것이 바람직하다. 이하에, 그 제작공정에 대하여 설명한다.In this embodiment, a circuit used in an image display method using a P-channel TFT and an N-channel TFT as described in Japanese Patent Application No. 3-296331 (Japanese Patent Application) for driving one pixel (liquid crystal pixel, etc.) It's about making. Here, the N-channel TFT requires high speed and breakdown voltage is not a problem. On the other hand, the P-channel TFT does not have a problem of operation speed, but requires a low off-current and, in some cases, also requires good breakdown voltage. Therefore, it is preferable that the N-channel TFT anodization film is thin (20-100 nm) and the P-channel TFT is thick (250-400 nm). Below, the manufacturing process is demonstrated.

실시예 2의 경우와 마찬가지로 코닝 7059를 기판(601)으로 하여, N형 불순물영역(602), P형 불순물영역(603), 게이트 절연막(604) 게이트 전극·배선(606)과 (607)을 형성했다. 게이트 전극·배선은 어느 것이나 배선 650에 접속되어 있다.(제11도(A), 제12도(A))As in the case of the second embodiment, Corning 7059 is used as the substrate 601, and the N-type impurity region 602, the P-type impurity region 603, the gate insulating film 604, the gate electrodes and the wirings 606 and 607 are made. Formed. Both the gate electrode and the wiring are connected to the wiring 650. (FIGS. 11A and 12A)

다시, 게이트 전극·배선(606,607)에 전기를 통하여, 양극산화법에 의해, 게이트 전극·배선(606,607)의 주위(상면 및 측면)에 산화알루미늄의 피막(613,614)을 형성했다.Again, aluminum oxide films 613 and 614 were formed in the periphery (top and side surfaces) of the gate electrodes and wirings 606 and 607 through the anodic oxidation method through electricity to the gate electrodes and wirings 606 and 607.

양극산화는 실시예 2와 같은 조건에서 행하였다. 단, 최대 전압은 50V로 했다. 따라서 이 공정으로 제작된 양극산화막의 두께는 약 60nm였다.(제12도(B))Anodization was carried out under the same conditions as in Example 2. However, the maximum voltage was 50V. Therefore, the thickness of the anodic oxide film produced in this process was about 60 nm (Fig. 12 (B)).

다음으로 제11도(B)에 있어서, 651로 나타낸 바와 같이, 게이트 전극·배선(606)을 레이저 에칭에 의해 배선(650)으로부터 분리했다. 그리고 이 상태에서 다시 양극산화를 시작했다. 조건은 앞서와 같지만 이때에는 최대 전압은 250V까지 올렸다. 그 결과 배선(606)에는 전류가 흐르지 않기 때문에, 아무런 변화도 발생하지 않았으나 배선(607)에는 전류가 흐르기 때문에, 게이트배선(607)의 주위에 두께 약 300nm의 산화알루미늄 피막이 형성되었다.(제12도(C))Next, in FIG. 11B, as shown at 651, the gate electrode wiring 606 is separated from the wiring 650 by laser etching. In this state, anodization started again. The conditions were the same as before, but the maximum voltage was raised to 250V. As a result, since no current flowed through the wiring 606, no change occurred, but an electric current flowed through the wiring 607, so that an aluminum oxide film having a thickness of about 300 nm was formed around the gate wiring 607. Degrees (C))

그후, 레이저아닐을 행하였다. 그 조건은 실시예 2와 같게 했다. 이 경우에는 N채널 TFT(제12도 좌측)는, 비결정 영역 및 오프셋 영역의 폭(a1)은 무시할 수 있을 정도로 좁은 것이지만, 양극산화막에 의해 알루미늄의 배선의 표면을 덮어두지 않으면, 레이저광의 조사에 의해 현저한 손상이 있었기 때문에, 비록 얇아도 양극산화막을 형성하는 필요가 있었다. 한편, P채널 TFT(제12도 우측)는 양극산화막의 두께가 300nm이고, 비결정 영역도 150~200nm 존재했다. 또한, 오프셋 영역의 폭(a2)도 100~150nm였다고 추정된다.(제12도(D))Thereafter, laser annealing was performed. The conditions were the same as in Example 2. In this case, the N-channel TFT (left of FIG. 12) is narrow enough that the width a 1 of the amorphous region and the offset region is negligible, but the laser beam is irradiated unless the surface of the aluminum wiring is covered by the anodization film. Because of this, there was a significant damage, and although thin, it was necessary to form an anodized film. On the other hand, in the P-channel TFT (right side of FIG. 12), the thickness of the anodic oxide film was 300 nm, and the amorphous region also existed 150 to 200 nm. In addition, it is estimated that the width a 2 of the offset region was also 100 to 150 nm. (Fig. 12 (D))

실시예2의 경우와 동일하게 대기중에서으 레이저 조사에 의해 알루미늄 배선의 필요한 곳을 에칭하고, P채널 TFT의 게이트 전극을 배선(607)으로부터 분리하고, 또한 배선(650)을 절단했다. 다시, 층간절연막을 형성하고 콘택트홀을 형성하여, 배선(624,611)을 형성하였다. 이와같이 하여, 회로가 형성되었다.As in the case of Example 2, the necessary portions of the aluminum wirings were etched by laser irradiation in the air, the gate electrodes of the P-channel TFTs were separated from the wirings 607, and the wirings 650 were cut. Again, an interlayer insulating film was formed, contact holes were formed, and wirings 624 and 611 were formed. In this way, a circuit was formed.

이와같이 하여 제작된 회로에 있어서는 N채널 TFT는 오프셋 영역이나 비결정 영역의 폭이 적고, 오프전류는 약간 많지만, 고속성이 우수했다. 한편, P채널 TFT는 고속동작은 곤란하였으나 오프전류가 적고 화소 커패시터에 축적된 전하를 유지하는 능력이 우수했다.In the circuit fabricated as described above, the N-channel TFT has a small width of an offset region and an amorphous region and a slightly larger off current, but has excellent speed. On the other hand, the P-channel TFTs were difficult to operate at high speeds, but had low off-current and excellent ability to hold charge accumulated in the pixel capacitors.

이와같이 1매의 기판상에 기능이 다른 TFT를 집적하지 않으면 안되는 경우는 그밖에도 있다. 예를들면 액정표시 드라이버에 있어서는 시프트 레지스터등의 논리회로에는 고속 TFT가, 출력회로에는 고내압 TFT가 요구된다. 이와같은 상반되는 목적에 따른 TFT를 제작하는 경우에는 본 실시에에서 나타낸 방법은 유효하다.Thus, there are other cases in which TFTs having different functions must be integrated on one substrate. For example, in a liquid crystal display driver, a high speed TFT is required for a logic circuit such as a shift register, and a high breakdown voltage TFT is required for an output circuit. In the case of manufacturing a TFT according to such an opposite purpose, the method shown in this embodiment is effective.

[실시예 4]Example 4

본 발명중의 실시예1에서 사용한 제작방법을 이용하여 제13도에 나타낸 바와같은 N채널 TFT로 이루어지는 액티브 매트릭스 회로를 제작했다. 즉, 이 액티브 매트릭스는 게이트선(701)과 데이터선(702)의 매트릭스이고, 이들은 모두 저저항 알루미늄으로 이루어지지만 본 발명서 양극산화 공정을 거치기 때문에 두께 200~400nm의 산화알루미늄에 의해 피복되어 있다. 이들의 선 폭은 21m로 했다. 또한, 그 두께는 0.51m로 했다. 또한, 게이트선에는 각 화소 TFT의 게이트 전극(703)이 설치되어 있다. 이것도 동일하게 산화알루미늄에 의해 피복되어 있다. 게이트 전극의 밑에는 반도체층(704)이 형성되어 있고, 실시예1의 N채널 TFT와 동일하게 인이 도프된 N형 다결정 불순물영역이 있고, 또한 본 발명의 특징인 오프셋 영역에 관해서는, 그 폭은 200~400nm 정도가 되도록 설계되어 있다. 이 반도체층의 소스는 데이터선(702)에 접속하고, 한편, 드레인은 알루미늄 전극(705)을 통하여 표시화소 전극(ITO로 이루어진다)(706)에 접속되어 있다.Using the fabrication method used in Example 1 of the present invention, an active matrix circuit composed of N-channel TFTs as shown in FIG. 13 was fabricated. In other words, the active matrix is a matrix of the gate line 701 and the data line 702, all of which are made of low-resistance aluminum, but are covered with aluminum oxide having a thickness of 200 to 400 nm because of the anodization process in the present invention. . Their line width was 21 m. In addition, the thickness was 0.51 m. In addition, a gate electrode 703 of each pixel TFT is provided on the gate line. This is similarly covered with aluminum oxide. A semiconductor layer 704 is formed under the gate electrode, and there is an N-type polycrystalline impurity region doped with phosphorus in the same way as the N-channel TFT of the first embodiment. The width is designed to be about 200 ~ 400nm. The source of this semiconductor layer is connected to the data line 702, while the drain is connected to the display pixel electrode (made of ITO) 706 through the aluminum electrode 705.

제14도는 본 실시에에서 제작한 액티브 매트릭스 소자의 회로도와, 본 실시예의 소자동작 및 비교를 위해 종래의 방법으로 제작된 TFT를 이용한 소자의 동작을 나타낸 것이다. 앞서 기술한 바와 같이 이와같은 구조의 매트릭스에 있어서는, 커패시터 CLC의 충전이 종료하고, 게이트 전압이 오프 상태가 되었을 때 커패시터 CLC는 게이트와 드레인의 기생용량 CGD를 통하여 게이트선과 용량결합하고, 그 충전 전압으로부터 △V만큼 전압이 강하하는 것이 알려져 있다. 이 현상은 실시예1과 같이, N채널 TFT와 P채널 TFT가 병렬로 접속된 회로일지라도 마찬가지이다. 그 상세한 것은 본 발명자등이 출원한 특원평 3-208648에 기술되어 있다.Fig. 14 shows a circuit diagram of the active matrix device fabricated in this embodiment, and the operation of the device using TFTs fabricated by conventional methods for device operation and comparison in this embodiment. As described above, in the matrix having such a structure, when the charging of the capacitor C LC is terminated and the gate voltage is turned off, the capacitor C LC is capacitively coupled with the gate line through the parasitic capacitance C GD of the gate and the drain, It is known that the voltage drops by ΔV from the charging voltage. This phenomenon is the same as in the first embodiment, even if the N-channel TFT and the P-channel TFT are connected in parallel. The details are described in Japanese Patent Application No. 3-208648 filed by the present inventors.

제14도에 나타낸 바와같이 N채널 혹은 P채널 어느 한쪽의 TFT만으로 이루어지는 회로에서는 그 전압강하 △V는,As shown in Fig. 14, in a circuit composed of only one TFT of either the N channel or the P channel, the voltage drop ΔV is

△V=CGD·VG/(CLC+CGD)ΔV = C GDV G / (C LC + C GD )

로 나타내진다. 여기서 VG란, 게이트 전압의 ON 전압에서 OFF 전압으로의 변동폭이다. 예를들면, 셀프 어라인을 사용하지 않고 제작한 TFT에서는, 기생용량 CGD가 현저하게 크기 때문에 △V도 크게 되고, 이것을 극복하기 위해 제14도에 나타내는 바와같이 화소 커패시터에 병렬로 축적용량 CAD을 형성하고, 외견상 화소 크패시터의 용량을 크게 했다. 그러나 이와같은 조치는 문제가 본질적으로 해결되는 것이 아니기 때문에, 개구율의 저하등의 문제를 새로이 일으키는 것은 앞서 기술한 바와 같다.It is represented by V G is a variation range from the ON voltage of the gate voltage to the OFF voltage here. For example, in a TFT manufactured without using a self-arrangement, the parasitic capacitance C GD is remarkably large, so that the ΔV becomes large, and to overcome this, the storage capacitance C is parallel to the pixel capacitor as shown in FIG. AD was formed and the capacity of the pixel capacitor was apparently enlarged. However, since such a problem does not solve the problem inherently, it is as described above that a new problem such as a decrease in aperture ratio is caused.

셀프어라인 방식으로 제작한 소자에서도, 화소의 크기가 적어져 화소 크패시터에 비하여 TFT의 기생용량이 무시할 수 없게 된 경우에는, 이 전압강하는 중대한 문제가 된다. 예를들면 대각 3인치으 하이비젼 대응 패널(프로젝션용)에 있어서는, 화소용량은 13fF라는 미소한 것이다. 한편 공정에 21m 방식을 채용하여 TFT를 제작한 경우에는, 배선의 애스팩트비(aspect ratio)가 크고, 이미 평면적인 겹침은 없다해도 입체 기하학적으로 기생용량이 생기게 되고, 그 크기는 수 fF나 된다. 즉, 화소 커패시터 용량의 10% 이상이 되기도 한다.Even in a device manufactured by the self-aligned method, when the size of the pixel becomes small and parasitic capacitance of the TFT cannot be ignored as compared with the pixel capacitor, this voltage drop becomes a serious problem. For example, in a diagonal 3-inch high-vision-compatible panel (for projection), the pixel capacity is as small as 13 fF. On the other hand, when the TFT is manufactured using the 21m method in the process, the aspect ratio of the wiring is large, and even if there is no planar overlap, parasitic capacitance is generated in three-dimensional geometry and the size is several fF. . That is, it may be 10% or more of the pixel capacitor capacity.

제14도(A)에는 종래의 TFT를 이용한 액티브 매트릭스의 예를 나타냈지만, 분명히 △V에 의해 원래 있어야 할 표시가 불가능하게 된다. 즉, TFT를 고속으로 동작시키기 위해서는 게이트 전압은 드레인 전압 보다도 높은 것이 요구된다. 통상 드레인 전압의 2배 정도의 전압이 게이트 전압으로서 채용된다. 따라서 드레인 전압이 5V이면, 게이트 전압은 10V 혹은 이상이다. 또한, TFT의 동작을 완벽하게 할 목적으로 오프 상태에서는 게이트 전압을 부(-)로 할 때에는 게이트 전압의 변화는 보다 커진다. 예를들면, 제14도의 경우에는 드레인 전압은 ±6V의 교류이지만, 게이트 전압은 온상태에서 ±12V, OFF상태에서 -4V이기 때문에, 상기의 식에 있어서는, VG=16V가 된다. 기생용량이 2fF이면, 제14도9A)에 나타낸 바와같이 △V는 2V이며, 드레인 충전전압의 1/3이다. 물론 자연방전에 의해 화소에 축적된 전하는 방전하기 때문에, 실제로는 가일층 표시를 이상적으로 행하기에는 곤란하다. 그리고 이와같은 문제를 피하기 위해서는 개구율을 희생하여 축적용량을 설치하지 않으면 안되었다.In Fig. 14A, an example of an active matrix using a conventional TFT is shown, but it is clearly impossible to display the original image by? V. That is, in order to operate the TFT at high speed, the gate voltage is required to be higher than the drain voltage. Usually, a voltage about twice the drain voltage is employed as the gate voltage. Therefore, if the drain voltage is 5V, the gate voltage is 10V or more. In addition, the gate voltage becomes larger when the gate voltage is negative in the off state for the purpose of perfecting the operation of the TFT. For example, if 14 degrees is the drain voltage of ± 6V AC but, since the gate voltage is ± 12V, -4V in the OFF state from ON state, in the above formula, it is a V G = 16V. If the parasitic capacitance is 2fF, ΔV is 2V and 1/3 of the drain charging voltage, as shown in Fig. 14A. Of course, since the electric charges accumulated in the pixels by natural discharge are discharged, it is difficult to actually perform further display in reality. And in order to avoid such a problem, the storage capacity had to be installed at the expense of the aperture ratio.

한편, 본 발명을 적용한 경우에는 기생용량은 현저히 삭감할 수 있다. 구체적으로 0.1fF 이하로 할 수 있다. 따라서 △V는 제14도(B)에 나타낸 바와같이 거의 무시할 수 있다. 또한 본 발명에서는 OFF 전류가 종래의 방법으로 제작되는 TFT보다도 1자리수 정도 적기 때문에 자연방전도 훨씬 완만하며 극히 표시가 이상적으로 이루어진다.On the other hand, when the present invention is applied, the parasitic capacity can be significantly reduced. Specifically, it can be 0.1fF or less. Therefore, DELTA V can be almost ignored as shown in Fig. 14B. In addition, in the present invention, since the OFF current is about one digit less than that of the TFT manufactured by the conventional method, the natural discharge is much slower and the display is extremely ideal.

[실시예 5]Example 5

제15도에 본 발명의 1실시예를 나타낸다. 기판은 코닝 7059, 석영동의 무알칼리 유리기판을 이용했다. 혹은 그밖에의 기판재료라도 좋다. 또한 기판의 표면을 질화알루미늄과 같은 열전도도가 양호한 재료로 피복해 두는 것도 바람직하다. 즉 본 실시에에서는 후공정에서 양극산화를 행하지만, 이때 양극산화 부분에만 발영이 생기고, 또한 통상의 유리기판은 열전도성이 높지 않기 때문에 축열의 결과 박리등 그밖의 악영향을 초래하기 때문이다. 만일, 기판에 질화알루미늄, 산화알루미늄등의 열전도도가 큰 재료가 이용되고 있으면 그와같은 일은 발생하지 않는다.15 shows one embodiment of the present invention. As the substrate, an alkali free glass substrate made of Corning 7059 and quartz copper was used. Alternatively, other substrate materials may be used. It is also preferable to coat the surface of the substrate with a material having good thermal conductivity such as aluminum nitride. In other words, in the present embodiment, anodization is performed in a later step, but at this time, only the anodization occurs, and since the ordinary glass substrate is not high in thermal conductivity, it causes other adverse effects such as exfoliation as a result of heat storage. If a material having high thermal conductivity such as aluminum nitride or aluminum oxide is used for the substrate, such a thing does not occur.

기판(1101)상에는 기초의 산화규소막(1102)을 두께 200~2000Å 형성하고, 다시 섬형상 결정성 실리콘막(1103 및 1104)을 형성했다. 이 실리콘막의 두께는 300~1500Å로 했다. 여기서 1103은 고속동작 TFT용, 1104는 저 리크전류 TFT용이다. 전자는 연산회로, 화상정보처리 회로, 시프트 레지스터등의 목적에 바람직하며, 또한 후자는 액정 표시장치의 액티브 매트릭스 소자에 바람직하였다.On the substrate 1101, a basic silicon oxide film 1102 was formed at a thickness of 200 to 2000 micrometers, and island-like crystalline silicon films 1103 and 1104 were formed again. The thickness of this silicon film was 300-1500 kPa. Here, 1103 is for the high speed operation TFT, and 1104 is for the low leakage current TFT. The former is preferable for the purpose of an arithmetic circuit, an image information processing circuit, a shift register, etc., and the latter is preferable for the active matrix element of a liquid crystal display device.

섬형상 결정성 실리콘의 제작방법은 여기서는 개략만을 기술한다. 플라즈마 CVD법 혹은 감압 CVD법등의 성막방법에 의해 아모르퍼스 실리콘막을 목적으로 하는 두께만큼 형성했다. 결정화시키는데는 2가지 방법이 있다. 하나의 방법은 500~650°C의 온도에서 2~48시간 아닐 하는 방법이며, 이 경우에는 상기의 아모르퍼스 실리콘막은 750Å 이상의 두께가 요구되며, 이것에 캡막으로서 두께 100~1000Å의 산화규소막을 포개고 이것을 전기로에서 아닐했다. 그리고 아닐 종료후 이것을 패터닝하여, 목적의 섬형상 실리콘막으로 했다.The fabrication method of the island-like crystalline silicon is only outlined here. An amorphous silicon film was formed to a desired thickness by a film forming method such as plasma CVD method or reduced pressure CVD method. There are two ways to crystallize. One method is 2 to 48 hours at a temperature of 500 to 650 ° C. In this case, the amorphous silicon film requires a thickness of 750 kPa or more, and a silicon oxide film having a thickness of 100 to 1000 kPa is superimposed thereon. This was not in the furnace. After annealing, this was patterned to obtain a target island silicon film.

다른 방법은 레이저 혹은 플래시 램프와 같은 강력한 광에너지를 조사하는 것에 의해 순식간에 실리콘막을 결정화시키는 방법이다. 이 경우에는 아모르퍼스 실리콘막의 두께는 750Å 이하인 것이 바람직하며, 또한 열팽창의 차이에 의한 응력을 피하기 위해 캡막등은 형성하지 않고 섬형상으로 패터닝한 상태에서 레이저 혹은 플래시 램프 등의 강력한 광에너지를 조사하여 결정화시킨다.Another method is to crystallize a silicon film in an instant by irradiating a strong light energy such as a laser or a flash lamp. In this case, the thickness of the amorphous silicon film is preferably 750 kPa or less, and in order to avoid stress due to the difference in thermal expansion, a strong light energy such as a laser or a flash lamp is irradiated while patterning in an island shape without forming a cap film. Crystallize.

이와같이 하여 섬형성 실리콘막을 얻은 후, 게이트 절연막으로서, 두께 500~1500Å의 산화규소막(105)을 전면에 형성했다. 이 산화규소막으 형성방법으로서는 스퍼터법이나 플라즈마 CVD법이 적합하였다. 또는 기판의 내열성이 허용되면 성형상 실리콘의 열산화법에 의해 얻어지는 산화규소막은 대단히 우수한 특성을 나타내어 바람직했다. 산화규소막을 플라즈마 CVD법에 의해 형성하는 경우에는 테트라·에톡시·실란(TEOS)을 이용하면 스텝적용범위가 우수한 막이 얻어졌다. 다시 특성을 형성시키기 위해서는 산소, 아르곤등의 불활성가스 분위기중에서, 450~550°C의 아닐을 행하면 좋다.After the island-forming silicon film was obtained in this manner, a silicon oxide film 105 having a thickness of 500 to 1500 Å was formed on the entire surface as the gate insulating film. As the method for forming the silicon oxide film, a sputtering method or a plasma CVD method was suitable. Alternatively, when the heat resistance of the substrate is allowed, the silicon oxide film obtained by the thermal oxidation method of the molded silicon exhibited extremely excellent characteristics and was preferable. When the silicon oxide film was formed by the plasma CVD method, using tetraethoxy silane (TEOS) yielded a film having excellent step coverage. In order to form the characteristic again, annealing at 450 to 550 ° C. may be performed in an inert gas atmosphere such as oxygen or argon.

그 후, 스퍼터법에 의해 제1의 배선 즉, TFT의 게이트 배선이 되는 배선을 형성했다. 배선재료로서는 알루미늄을 이용했다. 알루미늄은 순수한 알루미늄뿐만 아니라 0.5~2%의 실리콘이 포함되어 있어도 좋다.Then, the 1st wiring, ie, the wiring used as the gate wiring of TFT was formed by the sputtering method. Aluminum was used as the wiring material. Aluminum may contain not only pure aluminum but also 0.5-2% of silicon.

이 알루미늄을 패터닝하여 게이트전극(1106,1107)을 형성했다. 또한, 이때에 형성된 알루미늄의 배선은 모두 접속되어 있다(제15도(A))The aluminum was patterned to form gate electrodes 1106 and 1107. In addition, all the wirings of aluminum formed at this time are connected (FIG. 15A).

다음으로 기판을 1~5%의 주석산의 에틸렌글리콜 용액(pH≒7.0)에 담그고, 알루미늄의 배선을 양극에 접속하고, 또한 백금의 전극을 음극으로 하여, 전류를 인가하는 것에 의해 알루미늄의 배선에 양극산화물을 형성했다. 이때, 최초에는 일정한 전류를 인가하여 산화를 진행하고 소정의 전압까지 상승하면 그 전압을 유지하고 전류가 1001mA/㎠ 이하가 될 때까지 유지했다. 최초의 정전류 상태에 있어서는 전압의 상승속도에 의해 산화막의 표면상태가 크게 영향을 받았다. 일반적으로 상승속도가 클수록 표면이 거칠었다. 또한, 함유되는 실리콘의 양도 표면상태에 영향을 미쳤다. 본 발명자들의 식견으로는, 순수한 알루미늄에서는 2V/분 이하, 2%의 실리콘을 함유하는 알루미늄에서는 1.5V/분 이하가 바람직한 것이 분명해졌다. 본 실시예에서는 1.2V/분의 속도로, 전압을 100V까지 상승시켰다. 이 결과, 두께 100Å의 양극산화물(산화알루미늄)(1108,1109)이 형성되었다(제15도(B)).Subsequently, the substrate is immersed in 1-5% ethylene glycol solution of tartaric acid (pH 7.0), the aluminum wiring is connected to the anode, the platinum electrode is used as the cathode, and current is applied to the aluminum wiring. Anodization was formed. At this time, at first, a constant current was applied and oxidation proceeded, and when the voltage increased to a predetermined voltage, the voltage was maintained and maintained until the current became 1001 mA / cm 2 or less. In the first constant current state, the surface state of the oxide film was greatly affected by the rate of rise of the voltage. In general, the higher the rate of rise, the rougher the surface. In addition, the amount of silicon contained also affected the surface state. From the findings of the inventors, it has been clarified that 2 V / min or less is preferable in pure aluminum and 1.5 V / min or less is preferable in aluminum containing 2% of silicon. In this example, the voltage was raised to 100V at a rate of 1.2V / min. As a result, anodic oxides (aluminum oxide) 1108 and 1109 having a thickness of 100 Å were formed (FIG. 15B).

이어서, 기판 전면에 포토니스를 스핀코터에 의해 도포했다. 회전수는 2500rpm였다. 그리고 80°C의 질소 분위기중에서 1시간 건조시킨 후, 이 포토니스를 통상의 노광법에 의해 패터닝했다. 이 경우에는 고속 TFT부분(도면의 좌측)만을 잔존시켰다. 최후로 이와같이 하여 남은 포토니스(1110)을 300°C, 0.5~2시간 가열건조하는 것에 의해 폴리이미드화시켰다. 그후, 상기의 양극산화 수단을 이용하여 다시 양극산화를 행하였다. 이 경우에는 폴리이미드(1110)로 덮여 있는 부분에서는 양극산화는 진행되지 않는다. 따라서, 제15도(C)에 나타낸 바와같이, 배선(1107)에서만 양극산화가 일어났다. 여기서는 인가전압을 220V까지 상승시켰다. 그 때문에 두께 2500Å의 두꺼운 양극산화물(1111)이 배선(1107)의 주위에 형성되었다(제15도(C)).Next, a photo varnish was applied to the entire surface of the substrate by a spin coater. The rotation speed was 2500 rpm. And after drying for 1 hour in a nitrogen atmosphere of 80 ° C., this photo varnish was patterned by the usual exposure method. In this case, only the high speed TFT portion (left side of the drawing) was left. Finally, the remaining photo varnish 1110 was polyimide by heating and drying at 300 ° C. for 0.5 to 2 hours. Thereafter, anodization was again performed using the above anodization means. In this case, anodization does not proceed in the portion covered with the polyimide 1110. Therefore, as shown in FIG. 15C, anodization occurred only in the wiring 1107. In this case, the applied voltage was raised to 220V. Therefore, a thick anode oxide 1111 having a thickness of 2500 kV was formed around the wiring 1107 (FIG. 15C).

그 후, 이온주입법, 혹은 플라즈마 도핑법에 의해 게이트 전극과 그 주위의 산화물을 마스크로 자기정합적으로 불순물(인 혹은 보론)을 실리콘막 중에 도입하고 불순물영역91112 및 1113)을 형성했다. 이때 불순물영역과 게이트 전극과의 사이에 오프셋의 크기는 제15도(D)에 나타낸 바와같이 양극산화물의 두께에 의해 결정된다. 즉, 도면의 좌측의 TFT(고속동작용)에서는 양극산화물(1108)이 알기 때문에 오프셋(a)은 작고, 한편 우측의 TFT(저 리크전류용)에서는 양극산화물(1111)이 두껍기 때문에 오프셋(b)은 크다. 즉, a<b의 관계가 있다(제15도(D)).Subsequently, impurities (phosphorus or boron) were introduced into the silicon film by self-alignment with the gate electrode and the oxides around the mask by ion implantation or plasma doping, and the impurity regions 91112 and 1113 were formed. At this time, the size of the offset between the impurity region and the gate electrode is determined by the thickness of the anode oxide as shown in FIG. That is, the offset a is small because the anode oxide 1108 is known in the TFT (high-speed action) on the left side of the drawing, while the offset (b) is thick because the anode oxide 1111 is thick in the TFT (low leakage current) on the right side. ) Is great. That is, there is a relationship of a <b (FIG. 15D).

그후, 불순물영역의 도전성을 개선하기 위해 레이저 혹은 플래시 램프등의 강력한 광에너지를 조사하는 것에 의해 불순물영역의 결정성을 개선시키고, 다시 공지의 다중배선 기술을 사용하여 2층째의 배선을 형성했다. 즉, 층간절연물91114)로서 두께 2000~6000Å으 산화규소막을 플라즈마 CVD법에 의해 퇴적하고, 이것에 콘택트홀을 형성하고, 다시 금속피막, 예를들면 질화티탄(두께 200~1000Å)과 알루미늄(5010~5000Å)이 다층피막을 스퍼터법등에 의해 퇴적하고, 이것을 패터닝하여 전극·배선(1115,1116,1117,1118)을 형성했다(제15도(E)).Subsequently, in order to improve the conductivity of the impurity region, the crystallinity of the impurity region was improved by irradiating strong light energy such as a laser or a flash lamp, and again, the second layer wiring was formed using a known multi-wiring technique. That is, as the interlayer insulator 91114, a silicon oxide film having a thickness of 2000 to 6000 GPa was deposited by plasma CVD method, contact holes were formed thereon, and a metal film such as titanium nitride (thickness 200 to 1000 GPa) and aluminum (5010) were formed. This film was deposited by a sputtering method or the like, and then patterned to form electrodes and wirings 1115, 1116, 1117, and 1118 (FIG. 15E).

이와같이 하여 제작된 회로에 있어서, 고속 TFT를 이용하여 시프트 레지스터를 제작하였던 바, 드레인 전압 10V에서 6.2MHz, 20V에서 11.5MHz의 동작을 확인했다. 한편, 저 리크전류 TFT의 이동도는 NMOS에서 50~110㎠/Vs였는데, 리크전류는 NMOS에서 게이트전압 0V, 드레인 전압 1V의 조건에서 10fA 이하였다.In the circuit fabricated as described above, a shift register was fabricated using a high-speed TFT. As a result, the operation of 6.2 MHz at a drain voltage of 10 V and 11.5 MHz at 20 V was confirmed. On the other hand, the mobility of the low leakage current TFT was 50 to 110 cm 2 / Vs in the NMOS, but the leakage current was 10 fA or less under the conditions of a gate voltage of 0 V and a drain voltage of 1 V in the NMOS.

[실시예 6]Example 6

제16도에 본 발명의 1실시예를 나타낸다. 기판은 코팅 7059, 석영 등의 무알칼리 유리기판을 이용했다. 혹은 그밖의 기판재료로 좋다. 또한, 실시예 1에서 설명한 바와 같이 기판의 표면을 질화알루미늄과 같은 열전도도가 양호한 재료로 피복해 두는 것고 바람직하다. 기판(1201)상에는 기초의 산화규소막(1202)을 두께 200~2000Å 형성하고, 다시 성형상 결정성 실리콘막(1204)을 형성琴다. 이 실리콘막의 두께는 300~1500°C으로 했다. 성형상 실리콘막을 얻은 후, 게이트 절연막으로서, 두께 500~1500Å의 산화규소막(1203)을 전면에 형성했다.16 shows one embodiment of the present invention. As a substrate, an alkali free glass substrate such as coating 7059 or quartz was used. Or other substrate materials. In addition, as described in Example 1, the surface of the substrate is preferably coated with a material having good thermal conductivity such as aluminum nitride. On the substrate 1201, a basic silicon oxide film 1202 was formed to have a thickness of 200 to 2000 microseconds, and a molded crystalline silicon film 1204 was formed again. The thickness of this silicon film was 300 to 1500 ° C. After the molded silicon film was obtained, a silicon oxide film 1203 having a thickness of 500 to 1500 에 was formed on the entire surface as a gate insulating film.

그후, 스퍼터법에 의해 제1의 배선, 즉, TFT의 게이트 배선이 되는 배선을 형성했다. 배선재료로서는 알루미늄을 이용했다. 알루미늄은 순수한 알루미늄뿐만 아니라, 0.5~2%의 실리콘을 포함하고 있어도 좋다. 이 알루미늄을 패터닝하여 게이트전극(1205) 및 같은 층내의 배선(1206)을 형성했다(제16도(A)).Then, the 1st wiring, ie, the wiring used as the gate wiring of TFT was formed by the sputtering method. Aluminum was used as the wiring material. Aluminum may contain not only pure aluminum but also 0.5-2% of silicon. This aluminum was patterned to form the gate electrode 1205 and the wiring 1206 in the same layer (FIG. 16A).

다음으로 기판을 1~5%의 주석산의 에틸렌글리콜 용액(pH≒7.0)에 담그고 알루미늄의 배선을 양극에 접속하고, 또한 백금 전극을 음극으로 하여 전류를 인가하는 것에 의해 알루미늄의 배선에 양극산화물을 형성했다. 여기서는 두께 1000Å의 양극산화물(산화알루미늄)(1207,1208)이 형성되었다(제16도(B)).Subsequently, the substrate was immersed in 1-5% ethylene glycol solution of tartaric acid (pH 7.0), the aluminum wiring was connected to the anode, and the platinum electrode was used as the cathode to apply a current to the anode wiring. Formed. Here, anodic oxides (aluminum oxide) 1207 and 1208 having a thickness of 1000 Å were formed (FIG. 16B).

이어서, 기판 전면에 포토니스를 스핀코터에 의해 도포하고, 건조시킨 후, 이 포토니스를 패터닝했다. 이 경우에는 TFT의 부분(도면의 좌측)만을 잔존시켰다. 최후에, 이와같이 하여 남은 포토니스(1209)를 300°C, 0.5~2시간 가열건조하는 것에 의해 폴리이미드화시켰다. 그 후, 상기의 양극산화 수단을 이용하여 다시 양극산화를 행하였다. 이 경우에는 폴리이미드(1209)로 덮여 있는 부분에서는 양극산화는 진행되지 않는다. 따라서 제16도(C)에 나타낸 바와같이 배선(1206)에서만 양극산화가 일어났다. 여기서 인가전압을 220V까지 상승시켜, 두께 2500Å의 두꺼운 양극산화물(1210)이 배선(1206)의 주위에 형성되었다(제16도(C)).Subsequently, the photo varnish was applied to the entire surface of the substrate by a spin coater and dried, and then the photo varnish was patterned. In this case, only a part of the TFT (left side of the drawing) was left. Finally, the remaining photo varnish (1209) in this way was polyimide by heating and drying at 300 ° C., 0.5-2 hours. Thereafter, anodization was again performed using the above anodization means. In this case, anodization does not proceed in the part covered with the polyimide 1209. Therefore, as shown in FIG. 16C, anodization occurred only in the wiring 1206. Here, the applied voltage was raised to 220V, and a thick anode oxide 1210 having a thickness of 2500 kV was formed around the wiring 1206 (FIG. 16C).

그후, 이온주입법, 혹은 플라즈마 도핑법에 의해 게이트 전극과 그 주위의 산화물을 마스크로서 자기정합적으로 불순물(인 혹은 보론)을 실리콘막중에 도입하여 불순물영역(1211)을 형성했다. 이때, 불순물영역과 게이트 즌극과의 사이의 오프셋의 크기는 제16도(D)에 나타낸 바와같이 양극산화물의 두께에 의해 결정된다. 이 경우에는 약 1000Å의 오프셋이 형성되었다(제16(D)).Thereafter, an impurity region 1211 was formed by introducing impurities (phosphorus or boron) into the silicon film in a self-aligned manner by using the ion implantation method or the plasma doping method with the gate electrode and the oxides around it as a mask. At this time, the magnitude of the offset between the impurity region and the gate reference electrode is determined by the thickness of the anode oxide as shown in FIG. In this case, an offset of about 1000 ms was formed (16 (D)).

그후, 불순물영역의 도전성을 개선하기 위해, 레이저 혹은 플래시램프 등의 강력한 광에너지를 조사하는 것에 의해 불순물 영역의 결정성을 개선시키고, 다시, 공지의 다층배선 기술을 사용하여 2층째의 배선을형성했다. 즉, 층간절연물(1212)로서, 두께 2000~6000Å의 산화규소막을 플라즈마 CVD법에 의해 퇴적하고 이것에 콘택트 홀을 형성하고, 다시 금속피막, 예를들면 질화티탄(두께 200~1000)과 알루미늄(500~5000Å)의 다층피막을 스퍼터법등에 의해 퇴적하고 이것을 패터닝하여 전극·배선(1213,1214)을 형성하였다(제16도(E)).Then, in order to improve the conductivity of the impurity region, the crystallinity of the impurity region is improved by irradiating strong light energy such as a laser or a flash lamp, and again, the second layer wiring is formed using a known multilayer wiring technique. did. That is, as the interlayer insulator 1212, a silicon oxide film having a thickness of 2000 to 6000 kPa is deposited by plasma CVD to form a contact hole therein, and a metal film such as titanium nitride (thickness 200 to 1000) and aluminum ( A multilayer film of 500 to 5000 mV was deposited by a sputtering method or the like, and then patterned to form electrodes and wirings 1213 and 1214 (FIG. 16E).

도면에 나타낸 바와같이 배선(1214)은 배선(1206)과 교차하지만 이 교차하는 곳에 있어서는 층간절연물(1212)이 존재할 뿐만 아니라 절연성이 높은 양극산화물(1210)도 존재했다. 이 양극산화물은 그 제작공정상, 200V의 인가전압에 있어서도 충분한 절연성을 나타내는 것이 기대된다. 한편, TFT에서는 게이트 전극 주변의 양극산화물(1210)도 존재했다. 이 양극산화물은 그 제작공정상, 200V의 인가전압에 있어서도 충분한 절연성을 나타내는 것이 기대된다. 한편, TFT에서는 게이트 전극 주변의 양극산화물(1207)의 두께가 1000Å 정도이기 때문에 TFT의 고속동작에는 아무런 문제가 되지 않고 실제로 이 TFT의 이동도는 NMOS에서 80~150㎠/Vs였다.As shown in the figure, the wiring 1214 intersects with the wiring 1206 but at the intersection there is not only an interlayer insulator 1212 but also an anodic oxide 1210 having high insulation. This anode oxide is expected to exhibit sufficient insulation even at an applied voltage of 200V in its fabrication process. On the other hand, in the TFT, there was also an anode oxide 1210 around the gate electrode. This anode oxide is expected to exhibit sufficient insulation even at an applied voltage of 200V in its fabrication process. On the other hand, in the TFT, since the thickness of the anode oxide 1207 around the gate electrode is about 1000 GPa, there is no problem in the high-speed operation of the TFT, and the mobility of the TFT was actually 80 to 150 cm 2 / Vs in the NMOS.

[실시예 7]Example 7

제17도에 본 발명의 1실시예를 나타낸다. 기판은 코팅 7059, 석영 등의 무알칼리 유리기판을 이용했다.17 shows one embodiment of the present invention. As a substrate, an alkali free glass substrate such as coating 7059 or quartz was used.

[실시예 8]Example 8

중 1403과 1404는 게이트 전극이며, 고속 TFT에 적합하도록 그 양극산화물의 두께는 얇다(~1000Å). 또한 배선(1406)은 제2층 배선(1407)과 콘택트하기 위해 그 부분의 양극산화물은 게이트 전극 부분과 마찬가지로 얇고(~1000Å), 또한 콘택트홀이 형성되어 있다. 콘택트홀의 형성에 있어서는 제19도~21도에서 나타낸 방법의 어느 하나를 채용하면 좋으나 제19도, 혹은 제20도의 방법이 실시하기 쉬웠다.1403 and 1404 are gate electrodes, and the thickness of the anode oxide is thin (~ 1000 kPa) so as to be suitable for high-speed TFT. In addition, in order to contact the wiring 1406 with the second layer wiring 1407, the anode oxide of the portion is thin (~ 1000 kPa) similarly to the gate electrode portion, and contact holes are formed. In forming the contact hole, any of the methods shown in Figs. 19 to 21 may be employed, but the method of Fig. 19 or 20 was easy to implement.

한편, 배선(1405)은 제2층 배선(1407)과 교차하기 때문에 그 양극산화물은 두껍고(~2500Å), 충분한 절연성이 얻어졌다.On the other hand, since the wiring 1405 intersects with the second layer wiring 1407, the anode oxide was thick (˜2500 kPa), and sufficient insulation was obtained.

[실시예 9]Example 9

제18도(B)에 본 발명의 1실시예를 나타낸다. 본 실시예에서는 실시예 5~7에서 나타낸 기술을 이용하여 실시한 것이며, 액정 디스플레이나 이미지센서의 구동회로에 사용되느 신호출력단 주변의 회로의 예이다.18B shows an embodiment of the present invention. This embodiment is implemented using the techniques shown in Examples 5 to 7, and is an example of a circuit around a signal output terminal used in a driving circuit of a liquid crystal display or an image sensor.

도면 좌측의 TFT(1411)는 대 전류제어용의 TFT로, 전형적으로 채널폭이 500~1mm의 큰 것이다. 한편, 우측의 TFT(1412)는 논리회로용의 TFT로, 전형적으로 그 채널폭은 5~501m의 비교적 작은 것이다.The TFT 1411 on the left side of the figure is a large current control TFT, and typically has a large channel width of 500 to 1 mm. On the other hand, the TFT 1412 on the right side is a TFT for logic circuits, and typically has a relatively small channel width of 5 to 501 m.

제1층의 배선은 1413, 1414,1415이며, 그 중 1413과 1414는 게이트 전극이며, 1414는 고속 TFT에 적합하도록 그 양극산화물의 두께는 얇다(~1000Å).한편, 게이트전극(1413)의 양극산화물은 TFT(1414)가 고내압, 대전력용의 TFT이기 때문에 두껍고(~3000Å). 또한 배선(1415)은 제2층 배선(1416)과 접속하기 위해, 그 부분의 양극산화물은 게이트전극 부분과 마찬가지고 얇고(~1000Å), 콘택트홀이 형성되어 있다.The wirings of the first layer are 1413, 1414, and 1415, of which 1413 and 1414 are gate electrodes, and 1414 is thin (~ 1000 kV) in its thickness to suit high-speed TFTs. The anodic oxide is thick (~ 3000 kV) because the TFT 1414 is a high breakdown voltage and high power TFT. In addition, in order to connect the wiring 1415 to the second layer wiring 1416, the anode oxide of the portion thereof is the same as that of the gate electrode portion, and is thin (~ 1000 kV), and contact holes are formed.

콘택트홀의 형성에 있어서는 제19도~21도에서 나타낸 방법의 어느 하나를 채용하면 좋으나 제19도, 혹은 제20도의 방법이 실시하기 쉬웠다. 또한 배선(1415)은 게이트 배선(1413)과 연속하여 있다.In forming the contact hole, any of the methods shown in Figs. 19 to 21 may be employed, but the method of Fig. 19 or 20 was easy to implement. The wiring 1415 is continuous with the gate wiring 1413.

[실시예 10]Example 10

제18도(C)에 본 발명의 1실시예를 나타낸다. 본 실시예는 실시예 5~7에서 나타낸 기술을 이용하여 실시한 것이며, 액정 디스플레이 화소제어용 TFT 주변회로의 예이다. 도면의 TFT(1412)는 저 리크전류의 TFT이다. 제1층의 배선은 1422, 1423, 1424로, 그중 1423은 게이트 전극이며, TFT(1421)가 저 리크 전류인 것을 요구하기 때문에 그 양극산화물은 두껍다(~2000Å). 또한, 배선(1422)도 제2층 배선(1425)이 교차하기 때문에, 절연성을 높이기 때문에 그 양극산화물을 두껍게(~2000Å) 하고 있다. 한편, 배선(1424)은 TFT의 드레인으로부터 뻗쳐있는 투명도전막과 커패시터를 구성하고 있다. 그리고, 정전용량을 높이기 위해 층간절연물을 사이에 설치하지 않고, 유전체는 양극산화물(산화알루미늄) 만으로 하여 그 두께는 1000Å 정도의 얇은 것으로 했다.18C shows one embodiment of the present invention. This embodiment is implemented using the technique shown in Embodiments 5 to 7 and is an example of a TFT peripheral circuit for liquid crystal display pixel control. The TFT 1412 in the figure is a TFT of low leakage current. The wirings of the first layer are 1422, 1423, and 1424, of which 1423 is a gate electrode, and the anode oxide is thick (˜2000 kV) because the TFT 1421 requires a low leakage current. In addition, since the wiring 1422 also intersects the second layer wiring 1425, the anode oxide is made thick (˜2000 kV) because of increasing insulation. On the other hand, the wiring 1424 constitutes a transparent conductive film and a capacitor extending from the drain of the TFT. In order to increase the capacitance, the dielectric was made of only anodized oxide (aluminum oxide) without interlayer insulation provided therebetween.

[실시예 11]Example 11

제22도에 본 실시예를 나타낸다. 본 실시예는 특히 양극산화되는 배선과 상부배선을 접속하는 기술에 관한 것이다. 석영, 코닝 7059등의 기판(801)상에 기초의 산화규소막(802)을 퇴적하고, 결정성의 성형상 실리콘막(803), 게이트 절연막으로서 산화규소막(804)을 퇴적하고 다시 알루미늄에 의해 TFT의 게이트 전극·배선(805), 그밖의 배선(806,807)을 형성했다. 그리고 배선(807)은 상부의 배선과 콘택트홀 형성하는 필요가 있기 때문에 포토니스에 의해 마스크재(808)를 형성했다(제22도(A)).22 shows the present embodiment. This embodiment particularly relates to a technique for connecting an anodized wiring and an upper wiring. The underlying silicon oxide film 802 is deposited on a substrate 801, such as quartz or Corning 7059, and the silicon oxide film 804 is deposited as a crystalline shaped silicon film 803 and a gate insulating film, and again made of aluminum. The gate electrode wiring 805 and the other wirings 806 and 807 of the TFT were formed. Since the wiring 807 needs to form contact holes with the upper wiring, a mask material 808 is formed by photoness (FIG. 22A).

그리고, 배선(805~807)에 전해용액중에 전류를 흘리고, 마스크재로 피복된 부분 이외의 표면에 얇은(두께 1000Å) 양극산화물(산화알루미늄)의 피막(809)을 형성했다(제22도(B)).An electric current was flowed through the wirings 805 to 807 in the electrolytic solution, and a thin (thickness 1000 kPa) anodized oxide (aluminum oxide) film 809 was formed on the surface other than the portion covered with the mask material (Fig. 22 ( B)).

그후, TFT의 게이트 전극(805) 및 먼저 형성된 포토니스의 마스크(808)를 덮어서, 새로히 포토니스에 의해 마스크(810,811)를 형성했다(제22도(C)).Thereafter, the gate electrode 805 of the TFT and the mask 808 of the previously formed photoness were covered, and the masks 810 and 811 were newly formed by the photoness (Fig. 22 (C)).

그리고, 다시 양극산화를 행하고 마스크재로 피복된 부분 이외의 두꺼운(2500Å)양극산화물(812)을 형성했다. 이때에는 배선(807)의 콘택트홀이 형성되는 주변에서는 콘택트홀을 향하여 양극산화물의 두께가 단계적으로 감소해진다(제22도(D)).Then, anodization was performed again to form a thick (2500 GPa) anode oxide 812 except for the portion covered with the mask material. At this time, the thickness of the anode oxide is gradually reduced toward the contact hole in the vicinity where the contact hole of the wiring 807 is formed (Fig. 22 (D)).

그후, 불순물영역(813)을 형성하고, 층간절연물(814)을 퇴적했다. 통상은 절연성을 높이기 위해 층간절연물의 두께는 5000Å 이상이 바람직하지만 본 실시예에서는 배선이 교차하는 부분에는 두꺼운 양극산화물이 형성되어 있기 때문에 층간절연물의 두께는 1000~3000Å에서도 충분하였다. 이 층간절연물을 패터닝하여 TFT의 소스, 드레인 및 배선(807)에 콘택트홀을 형성했다. 그리고, 다시 금속피막을 퇴적하고, 이것을 패터닝하는 것에 의해 금속배선(815,816,817)을 형성했다. 이때 배선(817)은 하부의 배선(807)과 접속하지만, 콘택트홀의 주위에서는 단차가 완만하게 형성되어 있으며, 또한 층간절연물의 두께도 통상의 것 보다 얇기 때문에 상부 배선(817)의 단선등은 일어나기 어렵다. 한편, 배선 816은 배선 806과 교차하지만, 배선이 교차하는 부분에는 두꺼운 양극산화물(812)이 형성되어 있기 때문에 이것과 층간절연물에 의해 충분한 절연성이 얻어졌다.Thereafter, an impurity region 813 was formed, and an interlayer insulator 814 was deposited. In general, the thickness of the interlayer insulator is preferably 5000 GPa or more in order to increase the insulation. However, in the present embodiment, the thickness of the interlayer insulator was sufficient even in the range of 1000 to 3000 GPa because a thick anodic oxide was formed at the intersection portion of the wiring. This interlayer insulator was patterned to form contact holes in the source, drain, and wiring 807 of the TFT. Then, a metal film was deposited again and patterned to form metal wirings 815, 816, and 817. At this time, although the wiring 817 is connected to the lower wiring 807, a step is formed gently around the contact hole, and since the thickness of the interlayer insulator is also thinner than usual, disconnection of the upper wiring 817 occurs. it's difficult. On the other hand, although the wiring 816 intersects the wiring 806, since a thick anode oxide 812 is formed at the portion where the wiring crosses, sufficient insulation is obtained by this and the interlayer insulator.

[실시예 12]Example 12

제23도에 본 실시예를 나타낸다. 본 실시예는 특히 양극산화되는 배선과 상부배선을 접속하는 기술에 관한 것이다. 석영, 코닝 7059등의 기판(901)상에 기초의 산화규소막(902)을 퇴적하고 결정성의 성형상 실리콘막(903), 게이트 절연막으로서 산화규소막(904)을 퇴적하고 다시, 알루미늄에 의해 TFT의 게이트 전극·배선(905), 그밖의 배선(906,907)을 형성하고, 이들 배선을 전해용액중에서 전류를 흘려 보내, 표면에 얇은(두께 1000Å) 양극산화물(산화알루미늄)의 피막(908)을 형성햇다(제23도(A)).23 shows the present embodiment. This embodiment particularly relates to a technique for connecting an anodized wiring and an upper wiring. An underlying silicon oxide film 902 is deposited on a substrate 901 such as quartz or Corning 7059, and a silicon oxide film 904 is deposited as a crystalline shaped silicon film 903 and a gate insulating film, and again by aluminum. The gate electrode wiring 905 of the TFT and the other wirings 906 and 907 are formed, and these wirings are made to flow through the current in the electrolytic solution to form a thin (thickness 1000 kPa) anodized oxide (aluminum oxide) film 908 on the surface. Formation (Fig. 23 (A)).

그후, TFT의 게이트 전극(905) 및 배선(907)의 콘택트홀을 설치할 부분을 덮고, 포토니스에 의해 마스크(909,910)을 형성했다(제23도(B)).Subsequently, masks 909 and 910 were formed by photo varnish, covering portions where the contact electrodes of the gate electrode 905 and the wiring 907 of the TFT were to be covered (Fig. 23 (B)).

그리고, 다시 양극산화를 행하여 마스크재로 피복된 부분이외에 두꺼운(2500Å) 양극산화물(911)을 형성했다(제23도(C)).Then, anodization was again performed to form a thick (2500 Å) anodic oxide 911 in addition to the portion covered with the mask material (Fig. 23 (C)).

그후, 마스크(909,910)를 제거하고 불순물영역(912)을 형성하고 다시 배선(907)의 윗면에 있는 얇은 양극 산화막(908)의 콘택트홀을 형성했다(제23도(D)).Thereafter, the masks 909 and 910 were removed to form the impurity regions 912, and contact holes of the thin anodic oxide film 908 on the upper surface of the wiring 907 were formed again (Fig. 23D).

그리고, 층간절연물(914)을 퇴적하고, 이 층간절연물을 패터닝하여 TFT의 소스, 드레인 및 배선(907)에 콘택트홀을 형성했다. 그리고, 다시 금속피막을 퇴적하고, 이것을 패터닝하는 것에 의해 금속배선(915,916),917)을 형성했다. 이때, 배선(917)은 하부의 배선(907)과 접속하지만, 콘택트홀 주위에서는 단차가 완만하게 형성되어 있어, 상부배선(917)의 단선등은 일어나기 어렵다. 한편, 배선 916은 배선 906과 교차하지만 배선이 교차하는 부분에는 두꺼운 양극산화물(911)이 형성되어 있기 때문에 이것과 층간절연물에 의해 충분한 절연성이 얻어졌다.An interlayer insulator 914 was deposited, and the interlayer insulator was patterned to form contact holes in the source, drain, and wiring 907 of the TFT. Then, metal films were deposited again and patterned to form metal wirings (915, 916, 917). At this time, although the wiring 917 is connected to the lower wiring 907, a step is formed gently around the contact hole, so that disconnection of the upper wiring 917 is unlikely to occur. On the other hand, since the wiring 916 crosses the wiring 906 but a thick anode oxide 911 is formed at the portion where the wiring intersects, sufficient insulation is obtained by this and the interlayer insulator.

본 발명의 효과는, 첫째 동일 기판상에 서로 다른 특성을 갖는 MIS 트랜지스터를 실질적으로 동일 공정으로 형성할 수 있는 것이다. 실시예 5에서 분명한 바와같이 2종류의 TFT를 형성하기 위해서는,The effect of the present invention is that first, MIS transistors having different characteristics on the same substrate can be formed in substantially the same process. As is apparent from Example 5, in order to form two types of TFTs,

① 포토니스의 도포·패터닝① Application and patterning of photo varnish

② 2번째의 양극산화② second anodization

라는 두가지 공정이 추가되는 것 뿐이며, 다시 제조효율을 결정하는 포토리소그래피 공정은 한번 뿐이기 때문에 제조효율의 저하는 것의 없었다There are only two additional processes, and since there is only one photolithography process that determines manufacturing efficiency, there is no decrease in manufacturing efficiency.

본 발명의 두 번째 효과는, 실시예 6에서 볼 수 있는 바와같이 배선의 교차부에 있어서 단락을 현저히 감소시키고, 또한, MIS 트랜지스터의 특성(예를들면 : 고속동작)을 유지한다는 것이다. 이것도 실질적으로 상기 ①, ②의 공정을 추가하는 것 만으로 이루어지는 것으로, 오히려 제조효율의 향상에 기여했다.The second effect of the present invention is that, as can be seen in the sixth embodiment, the short circuit at the intersection of the wiring is significantly reduced, and the characteristics of the MIS transistor (e.g., high speed operation) are maintained. This also substantially consists only of adding the steps (1) and (2) above, and rather contributed to the improvement of manufacturing efficiency.

본 발명의 세 번째 효과는, 제19도~제21도 및 그것에 대응하는 설명에 나타낸 바와같이 제1층 배선과 제2층 배선이 콘택트의 근방에서 양극산화물의 두께를 단게적으로 변화시키는 것에 의해 콘택트홀에 의한 단차를 완화하고, 제2층 배선의 단선등을 방지하는 것이다.The third effect of the present invention is that the first layer wiring and the second layer wiring simply change the thickness of the anodic oxide in the vicinity of the contact as shown in FIGS. 19 to 21 and the description corresponding thereto. The step difference caused by the contact hole is alleviated and the disconnection of the second layer wiring and the like are prevented.

또한, 이와같이 하여 본 발명에서는 게이트 전극의 표면에 양극 산화로 이루어지는 절연막층을 설치하는 것으로 채널길이를 게이트 전극의채널 장방향의 길이 보다도 길게되어 채널영역의 양측부에 게이트 전극에 의한 전계가 걸리지 않는 혹은 대단히 약한 전계가 걸리는 오프셋영역을 설치하는 것, 혹은 동일한 방법에 의해 동일한 효과를 갖는 비결정성의 불순물 반도체 영역을 설치할 수 있어, 역 바이어슷의 리크전류를 삭감할 수 있었다. 그 결과, 종래 꼭 필요했던 전하 유지용량이 불필요하게 되어 종래 20% 정도였던 개구율을 35% 이상, 혹은 그 이상으로 할 수 있어, 보다 양호한 표시품질 을 얻을 수 있었다.In this way, in the present invention, by providing an insulating layer of anodization on the surface of the gate electrode, the channel length becomes longer than the length of the channel electrode in the channel direction so that an electric field by the gate electrode is not applied to both sides of the channel region. Alternatively, by providing an offset region in which a very weak electric field is applied, or an amorphous impurity semiconductor region having the same effect can be provided by the same method, thereby reducing the reverse current-like leakage current. As a result, the charge holding capacity required by the prior art was not necessary, and the aperture ratio, which was about 20% in the past, could be set to 35% or more, or more, and better display quality could be obtained.

본 발명에서는 오프셋영역 혹은 비결정질 불순물영역은 게이트전극의 양극산화막의 두께에 의해 결정되기 때문에, 이들 영역의 폭은 10~100nm의 사이에서 극히 정밀하게 제어할 수 있다. 더구나 이 공정을 부가하는 것에 의해 제조효율이 현저히 저하하는 것은 특별히 볼 수 없었으며, 제조효율 저하의 원인으로 생각할 수 있는 요인도 없었다.In the present invention, since the offset region or the amorphous impurity region is determined by the thickness of the anodic oxide film of the gate electrode, the width of these regions can be controlled very precisely between 10 and 100 nm. Moreover, the addition of this step significantly reduced manufacturing efficiency, and there was no factor that could be considered as a cause of the reduction in manufacturing efficiency.

본 발명은 주로 실리콘계의 반도체장치에 대해서 기술했지만, 게르마늄이나 탄화규소, 비화칼륨등의 다른 재료를 사용하느 반도체장치에도 본 발명을 적용할 수 있음은 명백하다.Although the present invention has been mainly described with respect to silicon-based semiconductor devices, it is clear that the present invention can be applied to semiconductor devices using other materials such as germanium, silicon carbide, potassium arsenide and the like.

Claims (15)

절연기판상에 적어도 반도체층, 절연막층 및 도체층을 갖는 절연게이트형 전계효과 트랜지스터에 있어서 채널길이가 게이트 전극의 채널 장방향의 길이 보다도 긴 점을 특징으로 하는 반도체장치.A semiconductor device having an insulated gate field effect transistor having at least a semiconductor layer, an insulating film layer, and a conductor layer on an insulating substrate, wherein the channel length is longer than the length of the channel electrode in the channel direction. 제1항에 있어서, 채널길이는 게이트 전극의 채널 장방향의 길이 보다도 게이트 전극 표면에 형성된 산화물층 두께의 개략 2배 정도 긴 점을 특징으로 하는 반도체장치.2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the channel length is approximately twice as long as the oxide layer thickness formed on the gate electrode surface than the length in the channel longitudinal direction of the gate electrode. 절연기판상에 적어도 반도체층, 절연막층 및 도체층을 갖는 절연게이트형 전게효과 트랜지스터의 제작방법에 있어서, 반도체층 및 게이트 절연막층을 형성한 후에 양극산화 가능한 재료에 의해 게이트 전극부를 형성한 후에, 상기 반도체층에 p형화 또는 n형화 시키는 불순물 이온을 주입하여 소스 또는 드레인 영역을 형성한 후에, 상기 게이트 전극부 표면을 양극산화하고, 그 후에 열처리 공정을 갖는 점을 특징으로 하는 반도체장치의 제작방법.In the manufacturing method of an insulated gate type transistor effect transistor having at least a semiconductor layer, an insulating film layer, and a conductor layer on an insulating substrate, after forming the semiconductor layer and the gate insulating film layer, after forming the gate electrode portion with an anodizable material, A method of fabricating a semiconductor device, comprising implanting p-type or n-type impurity ions into the semiconductor layer to form a source or drain region, and then anodizing the surface of the gate electrode, followed by a heat treatment process. . 금속의 게이트 전극과 그 게이트 전극을 둘러쌓아 형성된 양극산화물층과, 박막형의 채널영역과, 그 채널영역을 끼워 형성된 한쌍의 제1의 불순물영역과, 각 제1의 불순물영역에 인접한 제2의 불순물영역을 갖는 점을 특징으로 하는 박막형의 절연게이트형 반도체장치.A metal oxide and an anode oxide layer formed around the gate electrode, a thin film channel region, a pair of first impurity regions formed by sandwiching the channel regions, and a second impurity adjacent to each of the first impurity regions A thin film type insulated gate semiconductor device having a region. 제4항에 있어서, 제1의 불순물영역은 비정질 상태인 점을 특징으로 하는 절연게이트형 반도체장치.The insulated gate semiconductor device according to claim 4, wherein the first impurity region is in an amorphous state. 제1항에 있어서, 그 반도체장치 절연기판상에 형성되고, 그 소스 혹은 드레인의 어느 한쪽은 크패시터 소자에 접속되어 있는 점을 특징으로 하는 반도체장치.2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed on the semiconductor device insulating substrate, and either one of its source or drain is connected to a capacitor element. 제6항에 있어서, 그 반도체장치는 액정 표시장치 화소의 구동에 이용되는 점을 특징으로 하는 반도체장치.7. The semiconductor device according to claim 6, wherein the semiconductor device is used for driving a liquid crystal display pixel. 제4항에 있어서, 그 반도체장치는 절연기판상에 형성되고, 그 소스 혹은 드레인의 어느 한쪽은 커패시터 소자에 접속되어 있는 점을 특징으로 하는 반도체장치.The semiconductor device according to claim 4, wherein the semiconductor device is formed on an insulating substrate, and either one of its source or drain is connected to a capacitor element. 1매의 기판상에 형성된 제1 및 제2의 MIS형 트랜지스털르 갖는 반도체장치에 있어서, 제1의 MIS형 트랜지스터의 게이트 전극의 측면 및/또는 윗면에 존재하는 게이트 전극을 구성하는 재료의 산화물로 이루어진 물체의 두께가 제2의 MIS형 트랜지스터의 것과 서로 다른 점을 특징으로 하는 반도체장치.In a semiconductor device having first and second MIS type transistors formed on a single substrate, an oxide of a material constituting a gate electrode present on the side and / or top surface of the gate electrode of the first MIS type transistor. A semiconductor device characterized in that the thickness of the object is different from that of the second MIS transistor. 제9항에 있어서, 반도체장치는 액티브 매트릭스형의 액정표시장치인 점을 특징으로 한다.10. The semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor device is an active matrix liquid crystal display device. 1매의 기판상에 형성된 적어도 하나의 MIS형 트랜지스터와, 상기 MIS형 트랜지스터의 게이트 전극과 같은 총내의 적어도 하나의 제1의 배선과, 상기 제1의 배선과는 서로다른 층내에 존재하는 제2의 배선이 존재하고, 또한, 상기 제1 및 제2의 배선이 교점 A에서 교차하고 있는 반도체장치에 있어서, 상기 MIS형 트랜지스터의 게이트 전극의 측면 및/또는 윗면에 존재하는 게이트 전극을 구성하는 재료의 산화물로 이루어지는 물체의 두께가, 상기 교점 A에 있어서 상기 제1의 배선의 측면 및/또는 윗면에 존재하는 것과 서로다른 점을 특징으로 하는 반도체장치.At least one MIS transistor formed on one substrate, at least one first wiring in a gun, such as a gate electrode of the MIS transistor, and a second existing in a different layer from the first wiring In a semiconductor device in which the first wiring and the second wiring intersect at the intersection A, the material constituting the gate electrode existing on the side and / or top of the gate electrode of the MIS transistor. A semiconductor device characterized in that the thickness of an object made of oxide is different from that present at the side and / or the top surface of the first wiring at the intersection point A. 1매의 기판상에 형성된 적어도 하나의 커패시터와, 상기 커패시터의 제1의 전극과 같은 층내의 제1의 배선과, 상기 커패시터이 제2의 전극과 같은 층내에 존재하는 제2의 배선이 존재하고, 또한 상기 제1 및 제2의 배선이 커패시터 이외의 교점 B에서도 교차하고 있는 반도체장치에 있어서, 상기 커패시터의 제1의 전극 윗면에 존재하고, 그 제1의 전극을 구성하는 재료의 산화물로 이루어지는 물체의 두께가, 상기 교점 B에 있어서 상기 제1의 배선의 측면 및/또는 윗면에 존재하는 것과 서로 다른 점을 특징으로 하는 반도체장치.At least one capacitor formed on one substrate, a first wiring in the same layer as the first electrode of the capacitor, and a second wiring in which the capacitor is present in the same layer as the second electrode, In a semiconductor device in which the first and second wirings intersect at intersection B other than the capacitor, an object made of an oxide of a material present on the upper surface of the first electrode of the capacitor and constituting the first electrode. The thickness of the semiconductor device is different from that existing at the side surface and / or the upper surface of the said 1st wiring in the said intersection B. The semiconductor device characterized by the above-mentioned. 기판상에 형성된 제1의 배선에 선택적으로 제1의 마스크재를 형성한 후, 제1의 배선을 산화하는 공정과, 상기 제1의 마스크재의 적어도 일부를 포함하는 영역에 제2의 마스크재를 형성한 후, 제1의 배선을 산호하는 공정과, 상기 제1 및 제2의 마스크재를 제거한 후, 적어도 제1의 마스크재가 형성된 영역의 일부에 제2의 배선을 형성하는 공정을 갖는 점을 특징으로 하는 반도체장치의 제작방법.Forming a first mask material selectively on the first wiring formed on the substrate, and then oxidizing the first wiring; and applying a second mask material to a region including at least a part of the first mask material. After forming, there is a process of coral etching the first wiring, and after removing the first and second mask materials, a process of forming the second wiring in at least a part of the region where the first mask material is formed. A method of manufacturing a semiconductor device. 기판상에 형성되고, 그 표면이 산화된 제1의 배선에 선택적으로 마스크재를 형성한 후, 제1의 배선을 산화하는 공정과, 상기 마스크재를 제거한 후, 적어도 마스크재가 형성된 영역의 일부에 콘택트홀을 형성하는 공정과 상기 콘택트홀의 적어도 일부에 제2의 배선을 형성하는 공정을 갖는 점을 특징으로 하는 반도체장치의 제작방법.After forming a mask material selectively on the 1st wiring formed on the board | substrate and whose surface was oxidized, and then oxidizing a 1st wiring, and removing the said mask material, at least a part of the area | region in which the mask material was formed. And a step of forming a contact hole and a step of forming a second wiring in at least a part of the contact hole. 기판상에 형성되고, 그 표면이 산화된 제1의 배선을 선택적으로 에칭한 후, 층간절연물을 형성하는 공정과, 상기 층간절연물에 콘택트홀을 형성한 후, 제2의 배선을 형성하는 공정을 갖는 점을 특징으로 하는 반도체장치의 제작방법.Selectively etching the first wiring formed on the substrate and whose surface is oxidized, forming an interlayer insulator, and forming a contact hole in the interlayer insulator, and then forming a second wiring. A semiconductor device manufacturing method characterized by having a point.
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