JP3393834B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス等の絶縁材
料、あるいは珪素ウェハー上に酸化珪素等の絶縁被膜を
形成した材料等の絶縁表面上に形成され、比較的、高い
電圧で使用される絶縁ゲイト型トランジスタ（ＴＦＴ）
およびその作製方法に関する。本発明は、特にＮチャネ
ル型ＴＦＴに関する。また、本発明は、特にガラス転移
点（歪み温度、歪み点とも言う）が７５０℃以下のガラ
ス基板上に形成されるＴＦＴに有効である。本発明によ
る半導体装置は、液晶ディスプレー等のアクティブマト
リクスやイメージセンサー等の駆動回路、あるいは３次
元集積回路に使用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アクティブマトリクス型の液
晶表示装置やイメージセンサー等の駆動の目的で、ＴＦ
Ｔ（薄膜トランジスタ）が広く用いられている。特に、
最近は、高速動作の必要から、非晶質珪素を活性層に用
いた非晶質珪素ＴＦＴにかわって、より電界移動度の高
い結晶珪素ＴＦＴが開発されている。しかしながら、よ
り高度な特性と高い電圧での駆動に対する耐久性が必要
とされるようになると、高抵抗領域を有することが必要
とされた。以下、本発明において、高抵抗領域というと
きには、高抵抗不純物領域（高抵抗ドレイン（ＨＲ
Ｄ）、もしくは低濃度ドレイン（ＬＤＤ）ともいう）と
ともに、ゲイト電極と不純物領域が重なりあわない部分
（すなわち、オフセット領域）のことも含める。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造においては、特にＮチャネル型のＴＦＴにおい
て、ホットキャリヤによって生じた負の電荷がドレイン
側のゲイト絶縁膜中にトラップされるため、その下の高
抵抗領域の導電型が弱いＰ型となり、ソース／ドレイン
間の電流が妨げられる。

【０００４】また、このような高抵抗領域を形成する工
程は、フォトリソグラフィー法に頼らざるを得ず、ゲイ
ト電極の端部に自己整合的に高抵抗領域を形成すること
は困難であり、そのため、得られるＴＦＴの歩留りや特
性の均一性が良くなかった。本発明はこのような問題に
鑑みてなされたもので、ホットキャリヤによる劣化を防
止し、また、高抵抗領域を自己整合（セルフアライン）
的に形成することによって、すなわち、フォトリソグラ
フィー工程を用いることなく該領域を形成することによ
って、ＴＦＴの歩留りと特性の均一性の向上を図るもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、高抵抗領域
上、もしくは高抵抗領域上に形成されたゲイト絶縁膜
（酸化珪素）上に２０〜２００ｎｍの厚さの窒化珪素等
の正の電荷をトラップ（捕獲）しうる被膜を設ける。該
被膜には正の電荷がトラップされることになるので、そ
の下の高抵抗領域は弱いＮ型となり、あるいは負の電荷
を相殺し、結果的にホットキャリヤによる劣化を抑制す
ることができる。すなわち、ドレイン−ゲイト間に高電
圧、例えばドレインに＋１５Ｖを印加し、ゲイトに−２
０Ｖを印加した場合においても、インパクトアイオナイ
ゼーションにより発生した電荷のうち、高抵抗領域上に
酸化珪素膜が存在しない場合には負の電荷はトラップさ
れることがなく、また、酸化珪素膜が存在して負の電荷
がそこにトラップされても、正の電荷をトラップする被
膜が存在すれば、負の電荷の効果は相殺されてしまい、
高抵抗領域はＰ型となることがない。このため、高い信
頼性を得ることができる。

【０００６】このような正の電荷をトラップ（捕獲）す
る被膜とゲイト絶縁膜との位置関係を図４に示す。図に
おいて、１、１１、２１、３１はソースであり、５、１
５、２５、３５はドレインである。また、２、４、１
２、１４、２２、２４、３２、３４は高抵抗領域であ
り、３、１３、２３、３３はチャネル形成領域である。
これらの半導体活性層を上にゲイト絶縁膜６、１６、２
６、３６がある。ゲイト絶縁膜を覆って、ゲイト電極
７、１７、２７、３７が設けられる。ゲイト電極は陽極
酸化物層７’、１７’、２７’、３７’によって、その
上面および側面が覆われている。そして、これらを覆っ
て、層間絶縁物８、１８、２８、３８が形成され、ソー
ス電極９、１９、２９、３９、ドレイン電極１０、２
０、３０、４０が形成されている。正の電荷をトラップ
する被膜８’、１８’、２８’、３８’は層間絶縁物と
ゲイト電極の間に設けられる。そして、ゲイト絶縁膜と
の関係から、以下の４つのパターンが考えられる。

【０００７】第１は、図４（Ａ）に示すように、ゲイト
絶縁膜６がソース領域１、ドレイン領域５を覆い、その
上に被膜８’が形成される例である。第２は、図４
（Ｂ）に示すように、ゲイト絶縁膜１６が実質的に高抵
抗領域１２、１４およびチャネル形成領域１３を覆う例
である。第３は、図４（Ｃ）に示すように、ゲイト絶縁
膜２６が実質的にチャネル形成領域２３のみを覆う例で
ある。第４は、図４（Ａ）、（Ｂ）を改良したもので、
図４（Ｄ）に示すように、ゲイト絶縁膜３６がゲイト電
極の下の部分（すなわち、チャネル形成領域３３の上の
部分）以外では、より薄く形成されているものである。

【０００８】本発明では、上記のように高抵抗領域を自
己整合的に形成する際には、ゲイト電極の陽極酸化等の
手段によって形成された酸化物層を積極的に用い、自己
整合的に高抵抗領域を形成することを特徴とする。陽極
酸化物はその厚さの制御が精密におこなえ、また、その
厚さも１００ｎｍ以下の薄いものから５００ｎｍ以上の
厚いもの（例えば、１μｍ）まで幅広く、しかも均一に
形成できるという特徴を有しているため、高抵抗領域の
幅の自由度を高め、かつ、自己整合プロセスを採用する
面からは、その幅のばらつきを小さくするうえで好まし
い。

【０００９】特に、いわゆるバリヤ型の陽極酸化物はフ
ッ酸系のエッチャントでなければエッチングされないの
に対し、多孔質型の陽極酸化物は燐酸等のエッチャント
によって選択的にエッチングされる。このため、ＴＦＴ
を構成する他の材料、例えば、珪素、酸化珪素には何ら
ダメージ（損傷）を与えることなく、処理することがで
きるのが特徴である。また、バリヤ型、多孔質型とも陽
極酸化物はドライエッチングでは極めてエッチングされ
にくい。特に、酸化珪素とのエッチングにおいては選択
比が十分に大きいことも特徴である。したがって、多孔
質の陽極酸化物をゲイト電極の少なくとも側面に特定の
幅だけ、例えば１μｍ、形成した後、この多孔質陽極酸
化物をマスクとして、ゲイト絶縁膜をエッチングし、し
かる後に多孔質陽極酸化物をエッチングすると、ゲイト
電極がなく、ゲイト絶縁膜だけがある領域をゲイト電極
の横に約１μｍ形成することができる。このような工程
によって図４（Ｂ）の構造を得ることができる。

【００１０】図４（Ｂ）の場合には、高抵抗領域１２、
１４に、ソース領域１１、ドレイン領域１５よりも低濃
度のＮ型の不純物を１回のドーピング工程でドーピング
することができる。すなわち、特定のエネルギーの不純
物イオン、例えば３０ｋｅＶの燐イオンの場合には、不
純物の濃度は表面から数１０ｎｍの深さが最も高く、一
般にガウス分布となる。このため、ゲイト絶縁膜に覆わ
れていないソース領域およびドレイン領域には十分な不
純物が注入されるのに対し、ゲイト絶縁膜１６に覆われ
た高抵抗領域では、不純物の多くがゲイト絶縁膜で止ま
り、高抵抗領域１２、１４に注入される不純物は、ソー
ス、ドレイン領域に注入されるものより１〜２桁程度低
くなる。イオンのエネルギーをより低くすると、ソース
領域、ドレイン領域に注入される不純物の量に比較し
て、高抵抗領域に注入される不純物の量はさらに少なく
なり、チャネル形成領域と同じ導電型のままとなる。こ
のように、自己整合的に形成されたゲイト絶縁膜を用い
ることによって自己整合的に高抵抗領域を形成すること
ができる。

【００１１】いずれの場合においても、高抵抗領域上に
窒化珪素等の正の電荷をトラップする被膜を設けたため
にホットキャリヤによって発生した負の電荷の効果を相
殺することができる。まず、図４（Ａ）の場合について
説明する。この場合にはゲイト絶縁膜のうち、ドレイン
側の高抵抗領域４上の（酸化珪素の）ゲイト絶縁膜（図
の点線の楕円ａの部分）にホットキャリヤ注入によって
負の電荷がトラップされるが、その上の被膜８’には正
の電荷がトラップされるために、前記の負の電荷は打ち
消される。しかしながら、正の電荷の効果が高抵抗領域
にも及ぶためには、ゲイト絶縁膜があまりに厚いことは
望ましくなく、ゲイト絶縁膜の厚さは５０ｎｍ以下が好
ましい。しかし、５０ｎｍ以下の薄い膜では、質の悪い
ゲイト絶縁膜ではリーク電流も大きいことが欠点であ
る。

【００１２】図４（Ｂ）の場合にも、ドレイン側の高抵
抗領域１４上のゲイト絶縁膜にトラップされた負の電荷
の効果を、その上の被膜１８’にトラップされた正の電
荷によって打ち消す。そして、図４（Ａ）の場合と同様
に、ゲイト絶縁膜があまりに厚いことは望ましくなく、
ゲイト絶縁膜の厚さは５０ｎｍ以下が好ましい。

【００１３】図４（Ｃ）の場合は、ドレイン側の高抵抗
領域２４上には、ゲイト絶縁膜がなく、２８’には正の
電荷がトラップされるので、高抵抗領域の導電型は常に
弱いＮ型である。しかしながら、この場合には被膜２
８’を成膜する際に、成膜手段によっては高抵抗領域２
２、２４がダメージを受ける場合がある。一般に光ＣＶ
Ｄ法や減圧ＣＶＤ法では、ダメージが少ないが、前者は
成膜レートが遅く、後者は成膜温度が高いという欠点を
有する。もっとも、量産性が良く、かつ、成膜温度が低
いプラズマＣＶＤ法では、プラズマダメージが避けられ
ない。したがって、この構造は素子の特性をいくらか悪
化させる可能性があることを考慮しなければならない。

【００１４】図４（Ｄ）の場合では、チャネル形成領域
３３上のゲイト絶縁膜は十分に厚くすることが可能なの
で、リーク電流が小さく、また、高抵抗領域３２、３４
には被膜３７’を形成する際のダメージが及ばない。ゲ
イト絶縁膜３６は高抵抗領域上では５０ｎｍ以下である
ことが好ましい。この構造の問題点は、このようにゲイ
ト絶縁膜を適当な厚さにだけエッチングする技術が難し
いということであり、量産性にやや難がある。図４
（Ｄ）では、ゲイト絶縁膜３６は高抵抗領域３２、３４
とチャネル形成領域３３のみを覆う例を示したが、ソー
ス領域３１、ドレイン領域３５を覆ってもよい。以下に
本発明の実施例を示し、さらに詳細に説明する。

【００１５】

【実施例】〔実施例１〕 図１および図２に本実施例を
示す。図１は本発明の基本的な工程を示している。ま
ず、基板１０１上に下地絶縁膜１０２を形成する。基板
としては無アルカリガラス、例えば、コーニング７０５
９（３００ｍｍ×４００ｍｍもしくは１００ｍｍ×１０
０ｍｍ）を用いた。下地絶縁膜１０２として厚さ１００
〜３００ｎｍの酸化珪素膜を形成した。この酸化膜の形
成方法としては、酸素雰囲気中でのスパッタ法を使用し
た。しかし、より量産性を高めるには、ＴＥＯＳをプラ
ズマＣＶＤ法で分解・堆積した膜を用いてもよい。下地
膜としては、酸化珪素意外に、窒化アルミニウムの単層
膜や、酸化珪素と窒化アルミニウムの多層膜を用いても
よい。窒化アルミニウム膜の形成には、窒素雰囲気中で
の反応性スパッタ法を用いればよい。

【００１６】さらに活性層１０３を結晶性半導体（本発
明では単結晶、多結晶、セミアモルファス等、結晶が少
しでも混在している半導体を結晶性半導体という）によ
って形成する。ここではプラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ
法によって非晶質珪素膜を３０〜５００ｎｍ、好ましく
は５０〜１００ｎｍ堆積し、これを、５５０〜６００℃
の還元雰囲気に２４時間放置して、結晶化せしめた。こ
の工程は、レーザー照射によっておこなってもよい。そ
して、このようにして結晶化させた珪素膜をパターニン
グして島状領域１０３を形成した。そして、これを覆っ
て酸化珪素等の材料によって絶縁膜１０４を形成する。
絶縁膜１０４としてはスパッタ法による厚さ３０〜１５
０ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ以下の厚さの酸化珪素膜１
０４を用いた。

【００１７】さらに陽極酸化可能な材料によって被膜を
形成する。この被膜の材料としては、陽極酸化の可能な
アルミニウム、タンタル、チタン、珪素等が好ましい。
本発明では、これらの材料を単独で使用した単層構造の
ゲイト電極を用いてもよいし、これらを２層以上重ねた
多層構造のゲイト電極としてもよい。例えば、アルミニ
ウム上に珪化チタンを重ねた２層構造や窒化チタン上に
アルミニウムを重ねた２層構造である。各々の層の厚さ
は必要とされる素子特性に応じて実施者が決定すればよ
い。

【００１８】さらにその被膜を覆って、陽極酸化におい
てマスクとなる膜を形成し、この両者を同時にパターニ
ング、エッチングして、ゲイト電極１０５とその上のマ
スク膜１０６を形成する。このマスク膜の材料としては
通常のフォトリソグラフィー工程で用いられるフォトレ
ジスト、あるいは感光性ポリイミド、もしくは通常のポ
リイミドでエッチングの可能なものを使用すればよい。

【００１９】ここでは陽極酸化の可能な被膜として、厚
さ１００ｎｍ〜３μｍのアルミニウム（１ｗｔ％のＳ
ｉ、もしくは０．１〜０．３ｗｔ％のＳｃ（スカンジウ
ム）を含む）膜を電子ビーム蒸着法もしくはスパッタ法
によって形成した。そして、陽極酸化のマスクとしてフ
ォトレジスト（例えば、東京応化製、ＯＦＰＲ８００／
３０ｃｐ）をスピンコート法によって形成した。フォト
レジストの形成前に、陽極酸化法によって絶縁性の高
い、好ましくはバリヤ型の陽極酸化膜、例えば、厚さ１
０〜１００ｎｍの酸化アルミニウム膜を表面に形成して
おくと、フォトレジストとの密着性が良く、また、フォ
トレジストからの電流のリークを抑制することにより、
後の陽極酸化工程において、多孔質陽極酸化物を側面の
みに形成するうえで有効であった。その後、フォトレジ
ストとアルミニウム膜をパターニングして、アルミニウ
ム膜と一緒にエッチングし、ゲイト電極１０５マスク膜
１０６とした。（図１（Ａ））

【００２０】次に、ゲイト電極１０５に電解溶液中で電
流を印加することによってゲイト電極の側面に多孔質の
陽極酸化物１０７を形成する。この陽極酸化工程は、３
〜２０％のクエン酸もしくはショウ酸、燐酸、クロム
酸、硫酸等の酸性の水溶液を用いておこなう。この場合
には、１０〜３０Ｖ程度の低電圧で０．３〜２５μｍ、
例えば、１．０μｍの厚い陽極酸化物を形成することが
できる。陽極酸化工程後、マスク膜１０６をエッチング
除去する。

【００２１】本実施例では、厚さ３００ｎｍ〜２μｍ、
例えば、厚さ５００ｎｍの多孔質陽極酸化物１０７を形
成した。陽極酸化は、３〜２０％のクエン酸もしくはシ
ョウ酸、燐酸、クロム酸、硫酸等の酸性水溶液を用いて
おこない、１０〜３０Ｖの一定電流をゲイト電極に印加
すればよい。本実施例ではシュウ酸溶液（３０℃）中で
電圧を１０Ｖとし、２０〜４０分、陽極酸化した。陽極
酸化物の厚さは陽極酸化時間によって制御した。（図１
（Ｂ））

【００２２】本発明においては、次の工程に移る前に、
ゲイト電極に３〜１０％の酒石液、硼酸、硝酸が含まれ
たエチレングルコール溶液中で、電流を印加することに
よって、さらに、ゲイト電極の側面および上面に絶縁性
の高いバリヤ型の陽極酸化物１０８を設けておくと良
い。この陽極酸化工程においては、得られる陽極酸化物
の厚さはゲイト電極１０５と対向の電極との間に印加さ
れる電圧の大きさによって決定される。

【００２３】すなわち、マスクを除去し、再び電解溶液
中において、ゲイト電極に電流を印加した。今回の陽極
酸化においては、３〜１０％の酒石液、硼酸、硝酸が含
まれたエチレングルコール溶液を用いた。溶液の温度は
１０℃前後の室温より低い方が良好な酸化膜が得られ
た。このため、ゲイト電極の上面および側面にバリヤ型
の陽極酸化物１０８が形成された。陽極酸化物１０８の
厚さは印加電圧に比例し、印加電圧が１５０Ｖで２００
ｎｍの陽極酸化物が形成された。陽極酸化物１０８の厚
さは必要とされるオフセット、オーバーラップの大きさ
によって決定したが、３００ｎｍ以上の厚さの陽極酸化
物を得るには２５０Ｖ以上の高電圧が必要であり、ＴＦ
Ｔの特性に悪影響を及ぼすので３００ｎｍ以下の厚さと
することが好ましい。本実施例では８０〜１５０Ｖまで
上昇させ、必要とする陽極酸化膜１０８の厚さによって
電圧を選択した。（図１（Ｃ））

【００２４】注目すべきは、バリヤ型の陽極酸化が後の
工程であるにもかかわらず、多孔質の陽極酸化物の外側
にバリヤ型の陽極酸化物ができるのではなく、バリヤ型
の陽極酸化物１０８は多孔質陽極酸化物１０７とゲイト
電極１０５の間に形成されることである。上記の燐酸系
のエッチャントにおいては、多孔質陽極酸化物のエッチ
ングレートはバリヤ型陽極酸化物のエッチングレートの
１０倍以上である。したがって、多孔質陽極酸化物１０
７のエッチングにおいて、バリヤ型の陽極酸化物１０８
は、燐酸系のエッチャントでは実質的にエッチングされ
ないので、内側のアルミニウムのゲイト電極を守ること
ができる。

【００２５】そして、ドライエッチング法、ウェットエ
ッチング法等によって絶縁膜１０４をエッチングする。
このエッチング深さは任意であり、下に存在する活性層
が露出するまでエッチングをおこなっても、その途中で
とめてもよい。しかし、量産性・歩留り・均一性の観点
からは、活性層に至るまでエッチングすることが望まし
い。この際には陽極酸化物１０７およびゲイト電極１０
５に覆われた領域の下側の絶縁膜（ゲイト絶縁膜）には
もとの厚さの絶縁膜が残される。なお、ゲイト電極がア
ルミニウム、タンタル、、チタンを主成分とし、一方、
絶縁膜１０４が酸化珪素を主成分とする場合において、
ドライエッチング法を用いる場合には、フッ素系（例え
ばＮＦ₃ 、ＳＦ₆ ）のエッチングガスを用いて、ドライ
エッチングをおこなえば、酸化珪素である絶縁膜１０４
は素早くエッチングされるが、酸化アルミニウム、酸化
タンタル、酸化チタンのエッチングレートは十分に小さ
いので絶縁膜１０４を選択的にエッチングできる。

【００２６】また、ウェットエッチングにおいては、１
／１００フッ酸等のフッ酸系のエッチャントを用いれば
よい。この場合にも酸化珪素である絶縁膜１０４は素早
くエッチングされるが、酸化アルミニウム、酸化タンタ
ル、酸化チタンのエッチングレートは十分に小さいので
絶縁膜１０４を選択的にエッチングできる。

【００２７】本実施例では、ドライエッチング法によっ
て酸化珪素膜１０４をエッチングした。このエッチング
においては、等方性エッチングのプラズマモードでも、
あるいは異方性エッチングの反応性イオンエッチングモ
ードでもよい。ただし、珪素と酸化珪素の選択比を十分
に大きくすることによって、活性層を深くエッチングし
ないようにすることが重要である。エッチングガスとし
てはＣＦ₄ を使用した。当然のことながら、多孔質陽極
酸化物１０７の下の酸化珪素膜１０４’（以下、ゲイト
絶縁膜という）はエッチングされずに残った。（図１
（Ｄ）） その後、多孔質陽極酸化物１０７を除去する。エッチャ
ントとしては、燐酸系の溶液、例えば、燐酸、酢酸、硝
酸の混酸等が好ましい。エッチングレートは約６０ｎｍ
／分であった。その下のゲイト絶縁膜１０４’はそのま
ま残存した。（図１（Ｅ））

【００２８】以上の工程によって、ゲイト電極の下側に
選択的にゲイト絶縁膜１０４’が残存した構造を得るこ
とができた。そして、このゲイト絶縁膜１０４’は、も
ともと多孔質陽極酸化物１０７の下側に存在していたの
で、ゲイト電極１０５、バリヤ型陽極酸化物１０８の下
側のみならず、バリヤ型陽極酸化物１０８からｙの距離
だけ離れた位置にまで存在し、その幅ｙはほとんど一定
で、すなわち、ゲイト電極に対して自己整合的に決定さ
れることが特徴である。換言すれば、活性層１０３にお
けるゲイト電極下のチャネル形成領域の外側にはゲイト
絶縁膜１０４’の存在する領域と、存在しない領域とが
自己整合的に形成されるのである。

【００２９】その後、図２に示す工程に移行した。ま
ず、イオンドーピング法によって、ＴＦＴの活性層１０
３に、ゲイト電極部（すなわちゲイト電極とその周囲の
陽極酸化膜）およびゲイト絶縁膜をマスクとして自己整
合的にＮ型不純物イオン、例えば、燐イオンを注入し
た。ドーズ量は１×１０¹⁴〜５×１０¹⁵原子ｃｍ^-2、例
えば、２×１０¹⁵原子ｃｍ^-2、加速エネルギーは１０〜
６０ｋｅＶ、例えば、４０ｋＶとした。このときには加
速電圧が低かったため、領域１１０、１１３には十分な
量のＮ型不純物が注入されたが、ゲイト絶縁膜が障害と
なって、領域１１１、１１２には少量のＮ型不純物しか
注入されなかった。このようにＮ型不純物濃度および窒
素イオンの濃度の違いによって、低抵抗領域（ソース／
ドレイン領域）１１０、１１３、高抵抗領域１１１、１
１２を形成した。ドーピングガスとしてはフォスフィン
（ＰＨ₃ ）を用いた。（図２（Ａ））

【００３０】ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）の結果
によると、領域１１０、１１３の不純物濃度は１×１０
²⁰〜２×１０²¹ｃｍ^-3、領域１１１、１１２では１×１
０¹⁷〜２×１０¹⁸ｃｍ^-3であった。ドーズ量換算では、
前者は５×１０¹⁴〜５×１０ ¹⁵ｃｍ^-2、後者は２×１０
¹³〜５×１０¹⁴ｃｍ^-2であった。この違いはゲイト絶縁
膜１０４’の有無によってもたらされたのであって、一
般的には、低抵抗不純物領域の不純物濃度は、高抵抗領
域のものより０．５〜３桁大きくなる。

【００３１】続いて、プラズマＣＶＤ法によって、全面
に窒化珪素膜１１４を厚さ２０〜２００ｎｍ、形成し
た。この窒化珪素膜はシラン（ＳｉＨ₄ ）とアンモニア
（ＮＨ ₃ ）とを１：５で混合し、基板温度２５０〜４０
０℃、代表的には、３５０℃で形成した。シランとアン
モニアとの比において、シランの量を多めにすると珪素
が過剰な、すなわち、正の電荷を捕獲しうるトラップセ
ンターが多い窒化珪素膜となる。しかしながら、絶縁性
は、シランの量の少ない窒化珪素膜よりは悪い。すなわ
ち、絶縁性が十分であり、かつ、若干の過剰な珪素がク
ラスターとして存在するような窒化珪素膜が得られるよ
うに、シランとアンモニアの比率を決定する必要があ
る。具体的には、原子比率で考えて、Ｓｉ／Ｎ＝１０／
１〜２／１で示される比率とすることが望ましい。

【００３２】また、この窒化珪素膜の代わりに一般的な
窒化珪素膜（Ｓｉ₃ Ｎ₄ またはそれに近い組成比率で示
される）で珪素が過剰な珪素膜が挟まれた構造を有する
３層構造の層（膜）を採用することも効果的である。具
体的には、活性層に接する側から１〜１０ｎｍ例えば５
ｎｍの一般的な窒化珪素膜と、２〜２０ｎｍ例えば１０
ｎｍの珪素の過剰な珪素膜と、１０〜１００ｎｍ例えば
５０ｎｍの一般的な珪素膜とを３層に積層した構造を採
用するのでもよい。

【００３３】これは、正の電荷を捕獲しうる能力と絶縁
性とを両立させるための構成である。この場合、一般的
な窒化珪素膜（Ｓｉ₃ Ｎ₄ またはそれに近い組成比率で
示される）によって絶縁性が保たれ、珪素が過剰な珪素
膜によって、正の電荷を捕獲しうる能力を得ることがで
きる。

【００３４】なお、窒化珪素膜１１４の形成には、減圧
ＣＶＤ法でもよく、また、珪素膜に窒素イオンを注入す
ることによって形成してもよい。このようにして窒化珪
素膜１１４を形成した後、ＸｅＦエキシマーレーザー
（波長３５５ｎｍ、パルス幅４０ｎｓｅｃ）を照射し
て、活性層中に導入された不純物イオンの活性化をおこ
なった。レーザー光は窒化珪素膜１１４を透過する必要
があるので、エキシマーレーザーのごとき紫外線レーザ
ーを用いる場合には波長の長いものが好ましい。

【００３５】なお、本実施例では上記の如く、エキシマ
ーレーザーを用いたが、他のレーザーを用いてもよいこ
とはいうまでもない。ただし、レーザーを用いるにあた
ってはパルス状のレーザーが好ましい。連続発振レーザ
ーでは照射時間が長いので、熱によって被照射物が熱に
よって膨張することによって剥離するような危険があ
る。

【００３６】パルスレーザーに関しては、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザー（Ｑスイッチパルス発振が望ましい）のごとき
赤外光レーザーやその第２高調波のごとき可視光、Ｋｒ
Ｆ、ＸｅＣｌ、ＡｒＦ等のエキシマーを使用する各種紫
外光レーザーが使用できるが、金属膜の上面からレーザ
ー照射をおこなう場合には金属膜に反射されないような
波長のレーザーを選択する必要がある。もっとも、金属
膜が極めて薄い場合にはほとんど問題がない。また、レ
ーザー光は、基板側から照射してもよい。この場合には
下に存在するシリコン半導体膜を透過するレーザー光を
選択する必要がある。

【００３７】また、上記のレーザーによるアニールは、
可視光線もしくは近赤外光の照射によるランプアニール
によるものでもよい。ランプアニールを行う場合には、
被照射面表面が６００〜１０００℃程度になるように、
６００℃の場合は数分間、１０００℃の場合は数１０秒
間のランプ照射を行うようにする。近赤外線（例えば1.
2 μｍの赤外線）によるアニールは、近赤外線が珪素半
導体に選択的に吸収され、ガラス基板をそれ程加熱せ
ず、しかも一回の照射時間を短くすることで、ガラス基
板に対する加熱を抑えることができ、極めて有用であ
る。

【００３８】その後、イオンドーピング法によって水素
イオンをドーピングした。加速エネルギーは１０〜５０
ｋＶ、例えば、２０ｋＶ、ドーズ量は１×１０¹⁴〜５×
１０ ¹⁵原子ｃｍ^-2、例えば、１×１０¹⁵ｃｍ^-2とした。
これは窒化珪素膜１１４が通常の熱アニールでは水素を
通さないためにおこなった。少なくともソース／ドレイ
ンとチャネル形成領域の中間の領域に０．０１〜１０原
子％の水素がオーピングされることが望ましい。また、
この水素イオンのドーピングの工程は、先に導入された
不純物のレーザーアニール（もしくはランプアニール）
の工程の後におこなうことが望ましい。

【００３９】最後に、全面に層間絶縁物１１５として、
ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ２００ｎｍ〜１μ
ｍ、例えば３００ｎｍ形成した。さらに、ＴＦＴのソー
ス／ドレインにコンタクトホールを形成し、アルミニウ
ム配線・電極１１６、１１７を形成した。そして、２０
０〜４００℃で窒素雰囲気中でアニールをおこなった。
この工程で、先にイオンドーピング法によって導入され
た水素原子が活性化された。以上によって、ＴＦＴが完
成された。（図２（Ｃ））

【００４０】〔実施例２〕 図１および図３に本実施例
を示す。実施例１と同様なプロセスによって、ガラス基
板１０１上に下地膜１０２、活性層１０３、ゲイト絶縁
膜１０４’、ゲイト電極１０５、陽極酸化物１０８を形
成した。ただし、本実施例ではゲイト絶縁膜（酸化珪
素）の厚さを１００〜１５０ｎｍ、例えば１２０ｎｍと
した。この結果、ゲイトリーク電流が少なく、また、後
のプロセスで高い陽極酸化電圧にも耐えることができ
る。（図１（Ｅ））

【００４１】そして、イオンドーピング法によって、Ｔ
ＦＴの活性層１０３に、ゲイト電極部（すなわちゲイト
電極とその周囲の陽極酸化膜）およびゲイト絶縁膜をマ
スクとして自己整合的に窒素イオンを注入した。ドーズ
量は１×１０¹⁴〜３×１０¹⁶原子ｃｍ^-2、例えば２×１
０¹⁵原子ｃｍ^-2とし、加速電圧は５０〜１００ｋＶ、例
えば、８０ｋＶとした。この場合には、加速電圧が高い
ので、上にゲイト絶縁膜１０４’のない活性層領域１３
０、１３３では、窒素イオンが透過してしまい、活性層
領域１３０、１３３にはほとんど窒素はドーピングされ
ず（ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析）法によると１×１
０¹⁹ｃｍ^-3以下であった。）、一方、ゲイト絶縁膜が上
に存在する活性層領域１３１、１３２では窒素の濃度が
この領域で最大となったので、５×１０¹⁹〜２×１０²¹
原子ｃｍ^-3（深さによって異なる）の濃度の窒素が導入
された。（図３（Ａ））

【００４２】続いて、陽極酸化物１０８をマスクとし
て、ゲイト絶縁膜１０４’をエッチングし、新たにゲイ
ト絶縁膜１０４”とした。そして、実施例１と同様に、
プラズマＣＶＤ法によって厚さ２０〜２００ｎｍ、例え
ば、１００ｎｍの窒化珪素膜１２４を全面に堆積した。
さらに、イオンドーピング法によって、ＴＦＴの活性層
にＮ型の不純物を注入した。ドーズ量は５×１０¹⁴〜５
×１０¹⁵ｃｍ^-2、加速電圧は５０〜１００ｋＶ、例え
ば、８０ｋＶとした。ドーピングガスとしてはフォスフ
ィン（ＰＨ₃ ）を用いた。この結果、領域１２０、１２
１、１２２、１２３に同じ程度の量のＮ型不純物が注入
され、不純物領域が形成された。しかし、先に注入され
た窒素イオンの量の多少によって、領域１２０、１２３
は低抵抗領域となったのに対し、領域１２１、１２２は
高抵抗領域となった。本実施例では、実施例１とは異な
り、燐イオンのドーピングの際に活性珪素層の表面に窒
化珪素膜が形成されているので、表面が荒れることを防
止することができた。（図３（Ｂ））

【００４３】その後、ＸｅＦエキシマーレーザー（波長
３５５ｎｍ、パルス幅４０ｎｓｅｃ）を照射して、活性
層中に導入された不純物イオンおよび窒素イオンの活性
化をおこなった。ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）の
結果によると、領域１２０、１２１、１２２、１２３の
燐の濃度は１×１０²⁰〜２×１０²¹ｃｍ^-3であった。ド
ーズ量換算では、５×１０¹⁴〜５×１０¹⁵ｃｍ^-2であっ
た。

【００４４】その後、実施例１と同様に、イオンドーピ
ング法によって水素イオンをドーピングした。最後に、
全面に層間絶縁物１２５として、ＣＶＤ法によって酸化
珪素膜を厚さ３００ｎｍ形成した。さらに、ＴＦＴのソ
ース／ドレインにコンタクトホールを形成し、アルミニ
ウム配線・電極１３９、１４０を形成した。そして、２
００〜４００℃の窒素雰囲気でアニールをおこなった。
以上によって、ＴＦＴが完成された。本実施例では、実
施例１とは異なり、添加された抵抗材料（この場合は窒
素）の濃度の大小によって高抵抗領域を形成することを
特徴とする。（図３（Ｃ））

【００４５】図１および図３に示した手法を用いて、１
枚の基板上に複数のＴＦＴを形成した例として、アクテ
ィブマトリクス型電気光学装置（例えば、液晶ディスプ
レー）で、同一基板上にマトリクス領域と、それを駆動
するための周辺駆動回路をモノリシックに形成した例を
図８（Ａ）に示す。この例ではＴＦＴはＴＦＴ１〜３の
３つを形成した。ＴＦＴ１および２はドライバーＴＦＴ
として用いられるもので、図１の陽極酸化物１０８に相
当する酸化物の厚さを２０〜２００ｎｍ、例えば１００
ｎｍとし、イオンドーピングの際に、不純物イオンの回
折によって、若干、ゲイト電極と高抵抗領域（ＨＲＤ）
がオーバーラップとなるようにした。図では、Ｎチャネ
ル型のＴＦＴ１のドレインとＰチャネル型のＴＦＴ２の
ドレインとを互いに配線５０３で接続し、また、ＴＦＴ
１のソースを接地し、ＴＦＴ２のソースを電源に接続し
て、ＣＭＯＳインバータとなるように構成した例を示
す。周辺回路としては、この他にもさまざまな回路があ
るが、それぞれの仕様にしたがって、このようなＣＭＯ
Ｓ型の回路とすればよい。

【００４６】一方、ＴＦＴ３は画素用ＴＦＴとして用い
られるものであり、ＴＦＴ３のソース／ドレイン電極の
一方はＩＴＯの画素電極５０２に接続されている。陽極
酸化物を前記ＴＦＴ１および２と同じく１００ｎｍとし
たが、ドレイン領域とゲイト電極との間の高抵抗領域の
幅ｙ’は、０．４〜２μｍ、例えば、０．５μｍとし、
リーク電流を抑制した。逆に、ＴＦＴ１および２では、
高抵抗領域の幅ｙはＴＦＴ３のものより小さく、例え
ば、０．２μｍとした。このように高抵抗領域の幅をＴ
ＦＴによって変えるには、多孔質陽極酸化物１０７の厚
さをＴＦＴによって変えればよく、そのためには、ＴＦ
Ｔ１および２とＴＦＴ３とで、陽極酸化時のゲイト配線
を別系統として、独立に制御できるようにしておけばよ
い。また、このように画素用のＴＦＴ３では、高抵抗領
域の幅が大きいので電圧印加にともなう、ゲイト−ドレ
イン間の寄生容量を減じせしめることができた。これ
は、画素用ＴＦＴとして用いるには好ましいことであ
る。

【００４７】また、ＴＦＴ１および３はＮチャネル型で
あるので、本実施例の作製方法を用いればよいが、ＴＦ
Ｔ２はＰチャネル型であるので、本実施例のプロセスを
そのまま採用することは特性の上で好ましくない。すな
わち、Ｎチャネル型ＴＦＴでは図３（Ａ）から（Ｂ）に
移行する段階で、ゲイト絶縁膜１０４’をゲイト電極部
に沿ってエッチングし、新たにゲイト絶縁膜１０４”と
したが、Ｐチャネル型ＴＦＴでは、このような処理をお
こなわないようにした。これは、高抵抗領域に窒化珪素
膜５０１（図３の窒化珪素膜１２４に対応）が接触する
ことをおそれたためである。というのも、窒化珪素膜５
０１は正の電荷をトラップするので、Ｐチャネル型ＴＦ
Ｔの場合には、窒化珪素膜１２４の存在によって、高抵
抗領域がＮ型に反転して、ソース／ドレイン間の電流を
妨げるからである。したがって、Ｐチャネル型は図に示
すような形状となっている。

【００４８】〔実施例３〕 図５にＮチャネル型ＴＦＴ
を形成する実施例を示す。まず、絶縁表面を有する基板
（例えばコーニング７０５９）２０１上に実施例１の図
１（Ａ）、（Ｂ）の工程を用いて、下地酸化膜２０２、
島状性珪素半導体領域（例えば厚さ８０ｎｍの結晶性珪
素半導体）２０３、厚さ１２０ｎｍの酸化珪素膜２０
４、アルミニウム膜（厚さ２００ｎｍ〜１μｍ）による
ゲイト電極２０５とゲイト電極の側面に多孔質の陽極酸
化物（厚さ３００ｎｍ〜１μｍ、例えば５００ｎｍ）２
０６を形成した。（図５（Ａ）） そして、実施例１と同様にバリヤ型の厚さ１００〜２５
０ｎｍの陽極酸化物２０７を形成した。（図５（Ｂ））

【００４９】さらに、多孔質陽極酸化物２０６をマスク
として、酸化珪素膜２０４をエッチングし、ゲイト絶縁
膜２０４’を形成した。その後、バリヤ型陽極酸化膜２
０７をマスクとして、多孔質陽極酸化膜２０６をエッチ
ング除去した。その後、ゲイト電極部（２０５、２０
７）およびゲイト絶縁膜２０４’をマスクとしてイオン
ドーピング法によって不純物注入をおこない、低抵抗不
純物領域２０８、２１１、高抵抗不純物領域２０９、２
１０を形成した。ドーズ量は１〜５×１０¹⁴原子ｃ
ｍ^-2、加速電圧は３０〜９０ｋＶとした。不純物として
は燐を用いた。（図５（Ｃ））

【００５０】さらに、全面に適当な金属、例えば、チタ
ン、ニッケル、モリブテン、タングステン、白金、パラ
ジウム等の被膜、例えば、厚さ５〜５０ｎｍのチタン膜
２１２をスパッタ法によって全面に形成した。この結
果、金属膜（ここではチタン膜）２１２は低抵抗不純物
領域２０８、２１１に密着して形成された。（図５
（Ｄ））

【００５１】そして、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、ドー
ピングされた不純物の活性化とともに、金属膜（ここで
はチタン）と活性層の珪素を反応させ、金属珪化物（こ
こでは珪化チタン）の領域２１３、２１４を形成した。
レーザーのエネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ
² 、好ましくは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ² が適当であ
った。また、レーザー照射時には基板を２００〜５００
℃に加熱しておくと、チタン膜の剥離を抑制することが
できた。

【００５２】この後、過酸化水素とアンモニアと水とを
５：２：２で混合したエッチング液でチタン膜のエッチ
ングした。露出した活性層と接触した部分以外のチタン
膜（例えば、ゲイト絶縁膜２０４’や陽極酸化膜２０７
上に存在したチタン膜）はそのまま金属状態で残ってい
るので、このエッチングで除去できる。一方、金属珪化
物である珪化チタン２１３、２１４はエッチングされな
いので、残存させることができる。

【００５３】その後、ドライエッチング法によって、ゲ
イト電極部をマスクとして、ゲイト絶縁膜２０４’をエ
ッチングし、２０〜５０ｎｍだけ残した形状の新たなゲ
イト絶縁膜２０４”を形成した。そして、プラズマＣＶ
Ｄ法によって、厚さ２００〜２００ｎｍの厚さの窒化珪
素膜２１７を全面に形成した。本実施例では、実施例２
と異なり、窒化珪素成膜の際にも高抵抗領域２０９、２
１０上に薄い酸化珪素膜が残っているので、成膜時のダ
メージを和らげることができる。（図５（Ｅ））

【００５４】その後、イオンドーピング法によって水素
イオンを活性層中にドーピングした。最後に、図５
（Ｆ）に示すように、全面に層間絶縁物２１８として、
ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ２００ｎｍ〜１μ
ｍ、例えば、３００ｎｍ形成し、ＴＦＴのソース／ドレ
インにコンタクトホールを形成し、アルミニウム配線・
電極２１９、２２０を２００ｎｍ〜１μｍ、例えば５０
０ｎｍの厚さに形成した。

【００５５】本実施例においてはアルミニウム配線がコ
ンタクトする部分は珪化チタンであり、アルミニウムと
の界面の安定性が珪素の場合よりも良好であるので、信
頼性の高いコンタクトが得られた。また、このアルミニ
ウム電極２１９、２２０と珪化物領域２１３、２１４の
間にバリヤメタルとして、例えば窒化チタンを形成する
とより一層、信頼性を向上させることができる。本実施
例では、珪化物領域のシート抵抗は１０〜５０Ω／□と
なった。一方、ソース／ドレインと同一導電型の高抵抗
不純物領域２０９、２１０では１０〜５００ｋΩ／□で
あった。

【００５６】また、高抵抗領域は酸化珪素膜を介して、
窒化珪素膜２１７によって覆われているので、外部から
のナトリウム等の可動イオンの進入を防止する。さら
に、この窒化珪素膜２１７が正の電荷をトラップするこ
とによってその下の酸化珪素膜にトラップされた負の電
荷の効果を相殺することは、既に述べた通りである。

【００５７】本実施例では、低抵抗不純物領域２１１と
金属珪化物領域２１４とを概略一致させるこができた。
特にゲイト絶縁膜２０４’の端部２１５と高抵抗不純物
領域２１０と低抵抗不純物領域２１１の境界２１６を概
略一致せしめ、同時にこの端部２１５と金属珪化物領域
２１４の端部とを概略一致せしめることができた。

【００５８】図５に示した手法を用いて、１枚の基板上
に複数のＴＦＴを形成した例として、アクティブマトリ
クス型電気光学装置（例えば、液晶ディスプレー）で、
同一基板上にマトリクス領域と、それを駆動するための
周辺駆動回路をモノリシックに形成した例を図８（Ｂ）
に示す。この例ではＴＦＴはＴＦＴ１〜３の３つを形成
した。ＴＦＴ１および２はドライバーＴＦＴとしてＣＭ
ＯＳ化した構成、ここではインバータ構成として用いた
もので、図２の陽極酸化物２０７に相当する酸化物の厚
さを２０〜２００ｎｍ、例えば１００ｎｍとした。一
方、ＴＦＴ３は画素ＴＦＴとして用いられるものであ
り、同じく陽極酸化物の厚さを１００ｎｍとした。ＴＦ
Ｔ３のソース／ドレイン電極の一方はＩＴＯの画素電極
５０５に接続されている。５０６はインバータの出力端
子、５０４は窒化珪素膜（図５の２１７に対応）を示
す。

【００５９】陽極酸化物に関しては、イオン注入の際の
回り込みを考慮し、ゲイト電極の端部とソース／ドレイ
ン領域の端部が一致するよう、陽極酸化物の厚さを選択
した。ＴＦＴ３のソース／ドレイン電極の一方はＩＴＯ
の画素電極５０２に接続されている。ＴＦＴ３では高抵
抗領域の幅ｙ’を０．４〜５μｍ、例えば、０．５μｍ
とし、一方、ＴＦＴ１および２では、幅ｙをそれよりも
短く、例えば０．２μｍとした。このように高抵抗領域
の幅をＴＦＴによって変えるには、多孔質陽極酸化物２
０６の厚さをＴＦＴによって変えればよく、そのために
は、ＴＦＴ１および２とＴＦＴ３とで、陽極酸化時の配
線を別系統として、独立に制御できるようにしておけば
よい。なお、ＴＦＴ１およびＴＦＴ３はＮチャネル型Ｔ
ＦＴ、ＴＦＴ２はＰチャネル型ＴＦＴである。このよう
に画素用のＴＦＴ３では、高抵抗領域の幅が大きいので
電圧印加にともなう、ゲイト−ドレイン間の寄生容量を
減じせしめることができた。これは、画素用ＴＦＴとし
て用いるには好ましいことである。

【００６０】なお、ＮチャネルＴＦＴであるＴＦＴ１お
よび３は、本実施例で示した通りのプロセスで作製され
たが、Ｐチャネル型ＴＦＴであるＴＦＴ２の構造がＴＦ
Ｔ１および３と異なるのは実施例２で説明したことと同
じ理由による。本実施例ではイオンドーピングの工程の
後にチタン膜成膜の工程を配したが、この順番を逆にし
てもよい。この場合には、イオン照射の際にチタン膜が
全面を被覆しているので、絶縁基板で問題となった異状
帯電（チャージアップ）防止の上で効果が大である。ま
た、イオンドーピング後にレーザー等によってアニール
してから、チタン膜を形成して、レーザー等の照射、あ
るいは熱アニールによって、珪化チタンを形成してもよ
い。

【００６１】〔実施例４〕 図６に本実施例を示す。ま
ず、基板（コーニング７０５９）３０１上に実施例１と
同様に、図１（Ａ）〜（Ｃ）の工程を用いて、下地酸化
膜３０２、島状結晶性半導体領域、例えば珪素半導体領
域３０３、酸化珪素膜３０４、アルミニウム膜（厚さ２
００ｎｍ〜１μｍ）によるゲイト電極３０５とゲイト電
極の側面に多孔質の陽極酸化物（厚さ６００ｎｍ）３０
６、さらに、前記ゲイト電極３０５と多孔質陽極酸化物
３０６の間にバリヤ型の陽極酸化物３０７を形成した。
（図６（Ａ））

【００６２】さらに、多孔質陽極酸化物３０６をマスク
として、酸化珪素膜３０４をエッチングし、ゲイト絶縁
膜３０４’を形成した。その後、多孔質陽極酸化物３０
６をエッチングして、ゲイト絶縁膜３０４’の一部を露
出せしめた。そして、全面に適当な金属、例えば、厚さ
５〜５０ｎｍのチタン膜３０８をスパッタ法によって全
面に形成した。（図６（Ｂ））

【００６３】そして、イオンドーピング法によって、Ｔ
ＦＴの活性層にＮ型の不純物を注入した。ドーズ量は５
×１０¹⁴〜５×１０¹⁵ｃｍ^-2、加速エネルギーは１０〜
３０ｋｅＶとした。このときには加速電圧が低かったた
め、領域３０９、３１２には十分な量のＮ型不純物が注
入されたが、ゲイト絶縁膜が障害となって、領域３１
０、３１１には少量のＮ型不純物しか注入されなかっ
た。このようにＮ型不純物濃度および炭素イオンの濃度
の違いによって、低抵抗領域（ソース／ドレイン領域）
３０９、３１２、高抵抗領域３１０、３１１を形成し
た。ドーピングガスとしてはフォスフィン（ＰＨ₃ ）を
用いた。（図６（Ｄ））

【００６４】そして、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、チタ
ンと活性層の珪素を反応させ、珪化チタン領域３１３、
３１４を形成するとともに、領域３１０、３１１にドー
ピングされた不純物の活性化をおこなった。レーザーの
エネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ² 、好まし
くは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ² が適当であった。ま
た、レーザー照射時には基板を２００〜５００℃に加熱
しておくと、チタン膜の剥離を抑制することはできた。
この工程は、可視光線もしくは近赤外光の照射によるラ
ンプアニールによるものでもよい。

【００６５】この後、過酸化水素とアンモニアと水とを
５：２：２で混合したエッチング液でチタン膜のエッチ
ングした。露出した活性層と接触し、珪化チタンとなっ
た部分以外のチタン膜（例えば、ゲイト絶縁膜３０４’
や陽極酸化膜３０７上に存在したチタン膜）はそのまま
金属状態で残っているので、このエッチングで除去でき
る。一方、珪化チタン３１７、３１８はエッチングされ
ないので、残存させることができる。その後、ドライエ
ッチング法によって、ゲイト電極部をマスクとして、ゲ
イト絶縁膜３０４’をエッチングし、新たなゲイト絶縁
膜３０４”を形成した。そして、プラズマＣＶＤ法によ
って、厚さ２０〜２００ｎｍの厚さの窒化珪素膜３１５
を全面に形成した。（図６（Ｅ））

【００６６】その後、イオンドーピング法によって水素
イオンを活性層中にドーピングし、窒素雰囲気でアニー
ルした。そして、全面に層間絶縁物３１６として、ＣＶ
Ｄ法によって酸化珪素膜を厚さ６００ｎｍ形成し、ＴＦ
Ｔのソース／ドレインにコンタクトホールを形成し、ア
ルミニウム配線・電極３１７、３１８を形成した。以上
の工程によって、高抵抗領域を有するＴＦＴが完成され
た。（図６（Ｆ））

【００６７】図６に示した作製工程によってＴＦＴをア
クティブマトリクス型液晶表示装置の画素に用いた例
（断面図）を図８（Ｃ）に示す。図において、領域５０
７はＴＦＴ領域、領域５０８は画素電極の容量を補うた
めの補助容量の領域、領域５０９は１層目と２層目の配
線のコンタクト領域を示す。図から明らかなように、Ｔ
ＦＴの活性珪素層およびゲイト電極、さらには、ゲイト
電極と同一面内の配線５１０、５１１（これらはいずれ
も表面に陽極酸化膜が形成されている）を覆って、窒化
珪素膜５１２が設けられている。そして、窒化珪素膜上
には層間絶縁物５１３が形成される。

【００６８】ＴＦＴのソース電極は５１６、ドレイン電
極は５１７で、５１７はＩＴＯの画素電極５１４に接続
している。配線５１０を覆う層間絶縁物５１３は領域５
１５では除去されており、画素電極５１４と配線５１０
が、陽極酸化膜と窒化珪素膜５１２を挟んで向かい合っ
ており、容量を形成している。この場合には、電極間が
狭いことと、窒化珪素、陽極酸化膜（酸化アルミニウ
ム）とも誘電率が大きいことから、狭い面積で大きな容
量を得ることができる。配線５１１上の層間絶縁物５１
３および窒化珪素膜５１２、陽極酸化膜はエッチング除
去されてコンタクトホールとなり、ソース／ドレイン電
極と同じ２層目の配線５１８とコンタクトしている。

【００６９】〔実施例５〕 図７に本実施例を示す。ま
ず、基板（コーニング７０５９）４０１上に下地酸化膜
４０２、島状結晶性半導体領域、例えば珪素半導体領域
４０３、酸化珪素膜４０４、アルミニウム膜（厚さ２０
０ｎｍ〜１μｍ）によるゲイト電極４０５を形成した。
（図７（Ａ）） そして、ゲイト電極の上面および側面に多孔質の陽極酸
化物（厚さ６００ｎｍ）４０６を形成した。陽極酸化の
条件は実施例１の陽極酸化物１０７の作製条件と同じと
した。（図７（Ｂ）） さらに、前記ゲイト電極４０５と多孔質陽極酸化物４０
６の間にバリヤ型の陽極酸化物４０７を形成した。（図
７（Ｃ））

【００７０】その後、多孔質陽極酸化物４０６をマスク
として、イオンドーピング法によって、ＴＦＴの活性層
にＮ型の不純物を注入した。ドーズ量は５×１０¹⁴〜５
×１０¹⁵ｃｍ^-2、加速エネルギーは４０〜１００ｋｅＶ
とした。ドーピングガスとしてはフォスフィン（Ｐ
Ｈ₃ ）を用いた。以上の工程によって、低抵抗領域（ソ
ース／ドレイン領域）４０８、４０９、およびチャネル
形成領域と実質的に同じ導電型でゲイト電極の影響の少
ない高抵抗領域（オフセット領域、図示せず）を形成し
た。オフセット領域の幅ｚは陽極酸化物４０６および４
０７の厚さによって決定される。（図７（Ｄ））

【００７１】さらに、多孔質陽極酸化物４０６をエッチ
ング除去し、バリヤ型陽極酸化物４０７の表面を露出せ
しめた。その後、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長３５
５ｎｍ、パルス幅４０ｎｓｅｃ）を照射して、ドーピン
グされた不純物の活性化をおこなった。レーザーのエネ
ルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ² 、好ましくは
２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ² が適当であった。また、レ
ーザー照射時には基板を２００〜５００℃に加熱しても
よかった。この工程は、可視光線もしくは近赤外光の照
射によるランプアニールによるものでもよい。そして、
全面に窒化珪素膜４１０をプラズマＣＶＤ法によって、
厚さ２０〜２００ｎｍ、例えば１００ｎｍ形成した。さ
らに、水素イオンをイオンドーピング法によって注入
し、窒素雰囲気中でアニールすることによって活性化せ
しめた。（図７（Ｅ））

【００７２】最後に、図７（Ｆ）に示すように、全面に
層間絶縁物４１１として、ＣＶＤ法によって酸化珪素膜
を厚さ６００ｎｍ形成し、ＴＦＴのソース／ドレインに
コンタクトホールを形成し、窒化チタンとアルミニウム
の多層の配線・電極４１２、４１３を形成した。以上の
工程によって、ＴＦＴが完成された。

【００７３】

【発明の効果】本発明によって、Ｎチャネ型のＴＦＴに
おいて、高抵抗領域（ＨＲＤ）、すなわち、弱いＮ型の
領域もしくはオフセット領域を自己整合的に形成し、か
つ、該領域上に、あるいは該領域上の酸化珪素膜上に正
の電荷をトラップしうる被膜（例えば、窒化珪素膜）を
形成することによって、高抵抗領域に生ずる寄生チャネ
ルの発生を防止することができた。本発明は、特に、ド
レイン電圧が数Ｖでの移動度の低下を防ぐことに有効で
あった。このため、かかるＮチャネル型ＴＦＴを液晶表
示装置の画素トランジスタとして用いた場合には、微妙
な電圧を制御することができ、映像とした場合の繊細な
中間調を再現するうえで好ましかった。

【００７４】本発明のＴＦＴは、半導体集積回路が形成
された基板上に３次元集積回路を形成する場合でも、ガ
ラスまたは有機樹脂等の上に形成される場合でも同様に
形成されることはいうまでもないが、いずれの場合にも
絶縁表面上に形成されることを特徴とする。特に周辺回
路を同一基板上に有するモノリシック型アクティブマト
リクス回路等の電気光学装置に対する本発明の効果は著
しい。すなわち、本発明によるＴＦＴは逆方向リーク電
流が低く、耐圧も高く、さらに、信頼性も高い（劣化の
程度が小さい）という特徴を有するからであり、これ
は、例えばアクティブマトリクス回路の画素ＴＦＴとし
て用いる場合に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一般的な工程について説明する。

【図２】 実施例１によるＴＦＴの作製方法を示す。

【図３】 実施例２によるＴＦＴの作製方法を示す。

【図４】 本発明のＴＦＴの構造について説明する。

【図５】 実施例３によるＴＦＴの作製方法を示す。

【図６】 実施例４によるＴＦＴの作製方法を示す。

【図７】 実施例５によるＴＦＴの作製方法を示す。

【図８】 実施例１および３によって得られたＴＦＴの
集積回路の例を示す。

【符号の説明】

１０１ 絶縁基板 １０２ 下地酸化膜（酸化珪素） １０３ 活性層（結晶珪素） １０４ 絶縁膜（酸化珪素） １０４’ ゲイト絶縁膜 １０５ ゲイト電極（アルミニウム） １０６ マスク膜（フォトレジスト） １０７ 陽極酸化物（多孔質酸化アルミニウ
ム） １０８ 陽極酸化物（バリヤ型酸化アルミニウ
ム） １０９ ゲイト絶縁膜の端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−239731（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−81973（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−314862（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−58363（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−202931（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−104218（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−220341（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/265 602 H01L 21/20 G02F 1/1368

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁表面上に半導体膜を形成し、 前記半導体膜を結晶化させ、 前記半導体膜上にゲイト絶縁膜を形成し、 前記ゲイト絶縁膜上にゲイト電極を形成し、 前記ゲイト電極の側面および上面に酸化物層を形成し、 前記ゲイト電極、前記酸化物層並びに前記ゲイト絶縁膜
   をマスクとして前記半導体膜にＮ型の不純物を添加する
   ことで、前記ゲイト電極下方のチャネル形成領域に隣接
   する一対の高抵抗領域と、前記高抵抗領域の外側に一対
   の低抵抗領域を形成し、 前記高抵抗領域上に過剰な珪素が存在する窒化珪素膜を
   形成し、 前記高抵抗領域および低抵抗領域にパルス発振の赤外光
   レーザーの第２高調波を照射することによって、添加し
   たＮ型の不純物を活性化させることを特徴とする半導体
   装置の作製方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記結晶化された半導体膜は、非晶質半導体を高温の還
   元雰囲気中に放置することによって得られることを特徴
   とする半導体装置の作製方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記結晶化された半導体膜は、非晶質半導体にレーザー
   を照射することによって得られることを特徴とする半導
   体装置の作製方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至４のいずれか一において、 前記赤外光レーザーはＹＡＧレーザーであることを特徴
   とする半導体装置の作製方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記ＹＡＧレーザーはＮｄ：ＹＡＧレーザーであること
   を特徴とする半導体装置の作製方法。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか一において、 前記半導体膜の膜厚は３０ｎｍ〜５００ｎｍであること
   を特徴とする半導体装置の作製方法。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか一において、 前記半導体装置はアクティブマトリックス型の表示装置
   であることを特徴とする半導体装置の作製方法。