JP2004297075A - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 テーパー部を有する第1のゲート電極層と、第1のゲート電極よりも幅の狭い第2のゲート電極層を有するゲート電極及び、チャネル形成領域と、ゲート電極とオーバーラップする低濃度不純物領域と、ゲート電極とオーバーラップしない低濃度不純物領域と、高濃度不純物領域を有する半導体層とを有する薄膜トランジスタによって、オフ電流を低下できると共に、特性の劣化が抑制できる。
【選択図】 図2
Description
本実施形態は本発明をTFTに適用したものである。図1〜図4を用いて、本実施形態の作製工程を説明する。
図5、図6を用いて、本実施形態のTFTの作製工程について説明する。本実施形態は実施形態1の変形例であり、ゲート電極(ゲート配線)の構造を変形したものであり、他の主要構造は実施形態1と同様である。
図7を用いて、本実施形態のTFTの作製工程について説明する。本実施形態も実施形態1の変形例であり、ゲート電極(ゲート配線)の構造の変形したものであり、他の主要構造は実施形態1と同様である。なお図7において、図1、図2と同じ符号は同じ構成要素を示している。
本実施形態は、実施形態1及び実施形態2の変形例である。実施形態1、2ではゲート電極のテーパー部での厚さはほぼ線形に変化している。本実施形態では、テーパー部の厚さを非線形に変化させたものである。
本実施例は本発明をアクティブマトリクス型の液晶表示装置に適用した例を説明する。
本実施例は実施例1の変形例であり、リンとボロンの添加工程の順序を変えたものであり、他は実施例1と同様である。図17を用いて本実施例の作製工程を説明する。また図17において、図15、図16と同じ符号は同じ構成要素を示す。
本実施例も実施例2と同様に、リン、ボロンの添加工程の順序を変えた作製工程を説明する。図18を用いて本実施例の作製工程を説明する。また図18において、図15、図16と同じ符号は同じ構成要素を示す。
本実施例も実施例1の変形例であり、リンとボロンの添加工程の順序を変えたものであり、主要な構成は実施例1と同様である。
本実施例は実施例1の変形例であり、リンとボロンの添加工程の順序を変えたものである。主要な構成は実施例1と同様である。
本実施例は実施例1の変形例であって、リンとボロンの添加工程の順序を変えたものであり、他の構成は実施例1とほぼ同様である。
本実施例は、実施例1等に示したテーパー部を有するゲート電極及びゲート電極の形成方法の一例を説明する。
実施例1では半導体層にエキシマレーザにより結晶化した多結晶シリコン膜を用いたが、本実施例は他の結晶化方法を示す。
本実施例では、実施例8と異なる結晶化工程に関するものであり、特許文献2に記載された技術を用いて結晶化した場合の例について説明する。特許文献2に記載された技術は、触媒元素を選択的に添加することによって、半導体膜の選択的な結晶化を可能とするものである。図28を用いて、同技術を本発明に適用した場合について説明する。
本実施例は、実施例8、9で示した半導体の結晶化に用いたニッケルを、結晶化後にリンを用いて除去する工程を行う例を示す。本実施例ではその方法として、特許文献3または特許文献4に記載された技術を用いた。
本実施例では、実施例8、9に対して特許文献5または特許文献6に記載された技術を組み合わせた例を示す。
上記作製工程に従って形成した半導体層は、微視的に見れば複数の針状又は棒状の結晶(以下、棒状結晶と略記する)が集まって並んだ結晶構造を有する。このことはTEM(透過型電子顕微鏡法)による観察で容易に確認できた。
本実施例で作製したTFTは、MOSFETに匹敵する電気特性を示した。本出願人が試作したTFTからは次に示す様なデータが得られている。
次に、本実施例を実施して形成したTFTを用いて作製されたリングオシレータによる周波数特性を示す。リングオシレータとはCMOS構造でなるインバータ回路を奇数段リング状に接続した回路であり、インバータ回路1段あたりの遅延時間を求めるのに利用される。実験に使用したリングオシレータの構成は次の様になっている。
段数:9段
TFTのゲイト絶縁膜の膜厚:30nm及び50nm
TFTのゲイト長: 0.6μm
本実施例も結晶化工程で用いた触媒元素をゲッタリングする技術に関する。
本実施例は、実施例1のCMOS回路の変形例である。図31を用いて。本実施例例のTFTの構造を説明する。図31(A)〜(D)において同じ符号は同じ構成要素を示す。また、本実施例の作製工程は実施例1、2を適用すれば良く、詳細な説明を省略する。
本明細書記載の液晶表示装置にはネマチック液晶以外にも様々な液晶を用いることが可能である。例えば、非特許文献3や、非特許文献4や、非特許文献5や、特許文献11に開示された液晶を用いることが可能である。
本発明のTFTは実施例1に示した液晶表示装置だけでなく、あらゆる半導体回路に適用することが可能である。即ち、RISCプロセッサ、ASICプロセッサ等のマイクロプロセッサに適用しても良いし、D/Aコンバータ等の信号処理回路から携帯機器(携帯電話、PHS、モバイルコンピュータ)用の高周波回路に適用しても良い。
本実施例では、本願発明を用いてアクティブマトリクス型EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置を作製した例について説明する。
本実施例では、本願発明を用いて実施例16とは異なる形態のEL表示装置を作製した例について、図36(A)、36(B)を用いて説明する。図35(A)、35(B)と同じ番号のものは同じ部分を指しているので説明は省略する。
実施例16および実施例17のような構成からなるアクティブマトリクス型EL表示パネルにおいて、本願発明を用いることが出来る。実施例17,18では光が下方に放射される構造になっているが、本実施例では画素部のさらに詳細な断面構造の一例を図37に、上面構造を図38(A)に、回路図を図38(B)に示す。図37、図38(A)及び図38(B)では共通の符号を用いるので互いに参照すれば良い。本実施例では上方照射の例を示しているが、本実施例の画素部の構造を実施例17、18に応用してEL表示装置を作製できるのはいうまでもない。
本実施例では、実施例18に示した画素部において、EL素子3505の構造を反転させた構造について説明する。説明には図39を用いる。なお、図37の構造と異なる点はEL素子の部分と電流制御用TFTだけであるので、その他の説明は省略することとする。
本実施例では、図38(B)に示した回路図とは異なる構造の画素とした場合の例について図40(A)〜図40(C)に示す。なお、本実施例において、3801はスイッチング用TFT3802のソース配線、3803はスイッチング用TFT3802のゲート配線、3804は電流制御用TFT、3805はコンデンサ、3806、3808は電流供給線、3807はEL素子とする。
実施例18に示した図38(A)、38(B)では電流制御用TFT3503のゲートにかかる電圧を保持するためにコンデンサ3504を設ける構造としているが、コンデンサ3504を省略することも可能である。実施例19の場合、電流制御用TFT3503として実施例1〜13に示すような本願発明のNTFTを用いているため、ゲート絶縁膜を介してゲート電極に重なるように設けられたLDD領域を有している。この重なり合った領域には一般的にゲート容量と呼ばれる寄生容量が形成されるが、本実施例ではこの寄生容量をコンデンサ3504の代わりとして積極的に用いる点に特徴がある。
なお実施例17から実施例22中で、NTFT及びPTFTは本願のnチャネル型TFT及びpチャネル型TFTと同じ物を指すことは言うまでもない。
本発明を実施して形成されたTFTを用いた半導体装置は様々な半導体回路や電気光学装置を代表とする表示装置に適用することができる。即ち、それら電気光学装置や半導体回路を部品として組み込んだ電子機器全てに本発明は適用できる。
Claims (16)
- 半導体層に接して絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜に接して第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜に第2の導電膜を形成し、
第2の導電膜をパターニングして、第2のゲート電極層を形成し、
前記第1のゲート導電膜をエッチングして、前記第2のゲイト電極層よりもチャネル長方向の幅の長い第1のゲート電極層を形成し、
前記第1のゲート電極層の少なくとも一部を通過させて、不純物を前記半導体層に添加し、
前記第1のゲート電極層の側面が前記絶縁膜となす角度を3度以上60度以下の範囲の値にすることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 半導体層に接して絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜に接して第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜に第2の導電膜を形成し、
第2の導電膜をパターニングして、第2のゲート電極層を形成し、
前記第1のゲート導電膜をエッチングして、前記第2のゲイト電極層よりもチャネル長方向の幅の長い第1のゲート電極層を形成し、
前記第1のゲート電極層の一部を通過させて、不純物を前記半導体層に添加し、
前記第1のゲート電極層及び前記第2のゲート電極層を通過させないで、前記不純物を前記半導体層に添加し、
前記第1のゲート電極層の側面が前記絶縁膜となす角度は、3度以上60度以下の範囲の値であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項2において、
前記第1のゲート電極層を覆い、かつ前記第1のゲート電極層よりもチャネル長方向の幅の長いマスクを用いることにより、前記第1のゲート電極層及び前記第2のゲート電極層を通過させないで、前記不純物を前記半導体層に添加することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか1項において、
前記第1のゲート電極層の側面と前記絶縁膜となす角度は、5度以上45度以下の範囲の値であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか1項において、
前記第1のゲート電極層の側面と前記絶縁膜となす角度は、7度以上20度以下の範囲の値であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 第1の半導体層と第2の半導体層を形成し、
前記第1半導体層と前記第2の半導体層に接して絶縁膜を形成し、
前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層上に、第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に、第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜をエッチングして、前記第1の半導体層及び第2の半導体層に、それぞれ第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層を形成し、
前記第1の導電膜をエッチングして、前記第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層と前記絶縁膜との間に、それぞれ第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層を形成し、
前記第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層それぞれの一部を通過させて、n型の不純物を前記第1の半導体層及び第2の半導体層に添加し、
前記第1のゲート電極層及び第3の電極層を通過させないで、前記n型の不純物を前記第1の半導体層に添加し、
前記第2のゲート電極層及び第4のゲート電極層をマスクにして、p型の不純物を前記第2の半導体層に添加し、
前記第3のゲート電極層の側面と前記絶縁膜となす角度は、3度以上60度以下の範囲の値であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 第1の半導体層と第2の半導体層を形成し、
前記第1半導体層と前記第2の半導体層に接して絶縁膜を形成し、
前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層上に、第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に、第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜をエッチングして、前記第1の半導体層及び第2の半導体層に、それぞれ第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層を形成し、
前記第1の導電膜をエッチングして、前記第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層と前記絶縁膜との間に、それぞれ第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層を形成し、
前記第2の電極層及び第4のゲート電極層をマスクにして、p型の不純物を前記第2の半導体層に添加し、
前記第3のゲート電極層の一部を通過させて、n型の不純物を前記第1の半導体層に添加し、
前記第1のゲート電極層及び第3の電極層を通過させないで、前記n型の不純物を前記第1の半導体層に添加し、
前記第3のゲート電極層の側面と前記絶縁膜となす角度は、3度以上60度以下の範囲の値であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 第1の半導体層と第2の半導体層を形成し、
前記第1半導体層と前記第2の半導体層に接して絶縁膜を形成し、
前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層上に、第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に、第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜をエッチングして、前記第1の半導体層及び第2の半導体層に、それぞれ第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層を形成し、
前記第1の導電膜をエッチングして、前記第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層と前記絶縁膜との間に、それぞれ第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層を形成し、
前記第2の電極層及び第4のゲート電極層をマスクにして、p型の不純物を前記第2の半導体層に添加し、
前記第1のゲート電極層及び第3の電極層を通過させないで、n型の不純物を前記第1の半導体層に添加し、
前記第3のゲート電極層の一部を通過させて、前記n型の不純物を前記第1の半導体層に添加し、
前記第3のゲート電極層の側面は前記絶縁膜となす角度が3度以上60度以下の範囲の値であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項6乃至請求項8のいずれか1項において、
前記第3のゲート電極層の側面と前記絶縁膜となす角度は、5度以上45度以下の範囲の値であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項6乃至請求項8のいずれか1項において、
前記第3のゲート電極層の側面と前記絶縁膜となす角度は、7度以上20度以下の範囲の値であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項6乃至請求項8のいずれか1項において、
前記第3のゲイト電極層は、前記第1のゲート電極層よりもチャネル長方向の幅の長さが長いことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項6乃至請求項11のいずれか1項において、
前記第4のゲート電極層の側面と前記絶縁膜となす角度は、3度以上60度以下の範囲の値であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項6乃至請求項11のいずれか1項において、
前記第4のゲート電極層の側面と前記絶縁膜となす角度は、5度以上45度以下の範囲の値であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項6乃至請求項11のいずれか1項において、
前記第4のゲート電極層の側面と前記絶縁膜となす角度は、7度以上20度以下の範囲の値であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項6乃至請求項14のいずれか1項において、
前記第4のゲイト電極層は、前記第2のゲート電極層よりもチャネル長方向の幅の長さが長いことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項6乃至請求項11のいずれか1項において、
前記第2のゲート電極層と前記第4のゲイト電極層は、チャネル長方向の幅の長さが同じであるを特徴とする半導体装置の作製方法。
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