【手続補正書】
【提出日】平成16年7月7日(2004.7.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】半導体装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁表面を有する基板上に形成されたＮチャネル型ＴＦＴおよびＰチャネル型ＴＦＴを有する半導体装置において、
前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層のチャネル形成領域を含む領域には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されており、
前記Ｎチャネル型ＴＦＴの活性層のエッジ部分には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
絶縁表面を有する基板上に形成されたＮチャネル型ＴＦＴおよびＰチャネル型ＴＦＴを有する半導体装置において、
前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層のチャネル形成領域を含む領域には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されており、
前記Ｎチャネル型ＴＦＴの活性層のエッジ部分の一部には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
絶縁表面を有する基板上に形成されたＮチャネル型ＴＦＴおよびＰチャネル型ＴＦＴを有する半導体装置において、
前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層のチャネル形成領域を含む領域には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されており、
前記Ｎチャネル型ＴＦＴにおいて、活性層のエッジ部分であり、且つチャネル形成領域のエッジ部分である領域には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
絶縁表面を有する基板上に形成されたＮチャネル型ＴＦＴおよびＰチャネル型ＴＦＴを有する半導体装置において、
前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層のチャネル形成領域を含む領域には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されており、
前記Ｎチャネル型ＴＦＴにおいて、活性層のエッジ部分であり、且つチャネル形成領域のエッジ部分である領域の一部には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
絶縁表面を有する基板上に形成されたＮチャネル型ＴＦＴおよびＰチャネル型ＴＦＴを有する半導体装置において、
前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層のチャネル形成領域を含む領域には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されており、
前記Ｎチャネル型ＴＦＴの活性層のエッジ部分、及びチャネル形成領域の一部には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
絶縁表面を有する基板上に形成されたＮチャネル型ＴＦＴおよびＰチャネル型ＴＦＴを有する半導体装置において、
前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層のチャネル形成領域を含む領域には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されており、
前記Ｎチャネル型ＴＦＴの活性層のエッジ部分を囲うように形成された領域には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
絶縁表面を有する基板上に形成されたＮチャネル型ＴＦＴおよびＰチャネル型ＴＦＴを有する半導体装置において、
前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層のチャネル形成領域を含む領域において、前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層のエッジ部分以外の領域には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されており、
前記Ｎチャネル型ＴＦＴの活性層のエッジ部分には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
絶縁表面を有する基板上に形成されたＮチャネル型ＴＦＴおよびＰチャネル型ＴＦＴを有する半導体装置において、
前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層のチャネル形成領域を含む領域において、前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層のエッジ部分以外の領域には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されており、
前記Ｎチャネル型ＴＦＴの活性層のエッジ部分の一部には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
絶縁表面を有する基板上に形成されたＮチャネル型ＴＦＴおよびＰチャネル型ＴＦＴを有する半導体装置において、
前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層のチャネル形成領域を含む領域において、前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層のエッジ部分以外の領域には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されており、
前記Ｎチャネル型ＴＦＴにおいて、活性層のエッジ部分であり、且つチャネル形成領域のエッジ部分である領域には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
絶縁表面を有する基板上に形成されたＮチャネル型ＴＦＴおよびＰチャネル型ＴＦＴを有する半導体装置において、
前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層のチャネル形成領域を含む領域において、前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層のエッジ部分以外の領域には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されており、
前記Ｎチャネル型ＴＦＴにおいて、活性層のエッジ部分であり、且つチャネル形成領域のエッジ部分である領域の一部には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
絶縁表面を有する基板上に形成されたＮチャネル型ＴＦＴおよびＰチャネル型ＴＦＴを有する半導体装置において、
前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層のチャネル形成領域を含む領域において、前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層のエッジ部分以外の領域には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されており、
前記Ｎチャネル型ＴＦＴの活性層のエッジ部分、及びチャネル形成領域の一部には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
絶縁表面を有する基板上に形成されたＮチャネル型ＴＦＴおよびＰチャネル型ＴＦＴを有する半導体装置において、
前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層のチャネル形成領域を含む領域において、前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層のエッジ部分以外の領域には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されており、
前記Ｎチャネル型ＴＦＴの活性層のエッジ部分を囲うように形成された領域には、Ｐ型を付与する不純物元素が添加されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一項において、
前記Ｐチャネル型ＴＦＴのゲイト絶縁膜中における前記不純物元素の濃度は１×１０17〜１×１０20／ｃｍ3であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１４】
請求項１３において、前記ゲイト絶縁膜は、熱酸化膜であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項において、前記Ｐチャネル型ＴＦＴの活性層の膜厚は１０〜１００ｎｍであることを特徴とする半導体装置。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項において、前記Ｎチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧は０．２〜０．５Ｖであり、前記Ｐチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧は−０．５〜−０．２Ｖであり、前記Ｎチャネル型ＴＦＴおよびＰチャネル型ＴＦＴのウィンドウ幅は０．２〜１Ｖ以内であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１６において、前記半導体装置はＣＭＯＳ構造を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の半導体装置を用いた電気光学装置。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の半導体装置を用いた電気光学装置を有するカメラ。
【請求項２０】
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の半導体装置を用いた電気光学装置を有するコンピュータ。
【請求項２１】
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の半導体装置を用いた電気光学装置を有するナビゲーションシステム。
【請求項２２】
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の半導体装置を用いた電気光学装置を有するテレビ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
Ｎチャネル型ＴＦＴのＩｄ−Ｖｇ特性１１３がデプレッション方向にシフトし、Ｐチャネル型ＴＦＴのＩｄ−Ｖｇ特性１１４がエンハンスメント方向にシフトするとは、どちらも図１（Ｂ）に示す様にゲイト電圧Ｖｇに対してマイナス側に偏っていることを意味している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また、前記金属元素とはＮｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）、Ｐｔ（白金）、Ｃｕ（銅）、Ｆｅ（鉄）から選ばれた一種または複数種の元素であり、代表的にはＮｉが用いられる。また、前記熱酸化処理は７００〜１１００℃の比較的高い温度範囲で行われ、前記ハロゲン元素としてはＣｌ（塩素）またはＦ（フッ素）が一般的である。熱酸化処理の際、処理雰囲気にハロゲン元素を導入する場合には、ハロゲン元素をその組成に含む、ＨＣｌガス、ＮＦ3ガス、ＣｌＦ3ガスを用いれば良い。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
次に、後にＴＦＴの活性層となる結晶性珪素膜を形成する。結晶性珪素膜を得るための手段としては様々な方法があるが、本実施例では減圧熱ＣＶＤ法、若しくはプラズマＣＶＤ法により１０〜３００ｎｍ、好ましくは１０〜１００ｎｍ、代表的には２０〜５０ｎｍの厚さに成膜した非晶質珪素膜を、エキシマレーザーによるアニール処理により結晶化して結晶性珪素膜を得ることにする。エキシマレーザーとしてはＫｒＦ、ＸｅＣｌ等の励起ガスを利用した紫外光を用いれば良い。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
即ち、後に島状半導体層２０５がＴＦＴの活性層として機能する際に、チャネル形成領域の活性層主表面（実際に反転層が形成される領域側）近傍におけるＢイオン濃度を極めて少なくすることができるので、この濃度を調節することでしきい値電圧の微妙な制限を実現することができる。従って、活性層２０５の内部において、Ｂイオンの濃度はゲイト絶縁膜２０８との界面に近づくにつれて減少していく特徴がある。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
例えば、図８（Ａ）に示す様に、イオン注入法やプラズマドーピング法により添加されたＢイオンの濃度プロファイル８０１は、活性層中の深さ方向において不均一な分布状態となっている。特に、プラズマドーピング法は浅い添加領域を形成するには有効だが、その分布均一性を確保するのが困難である。なお、図８（Ａ）、（Ｂ）は任意の深さについて注目した面内方向の濃度分布を示している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
従って、活性層の主表面に残存するＢイオンの濃度プロファイル８０２は、全体的にはほぼ均一な濃度分布状態となる。以上の様に、熱酸化によるＢイオンの吸い出し効果は濃度分布の均一性を向上させる上でも効果的であり、しきい値電圧の微妙な制御に大きく寄与する効果の一つと言える。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
また、本実施例では、この熱酸化工程で形成された５０ｎｍの熱酸化膜をゲイト絶縁膜として利用する。熱酸化膜をゲイト絶縁膜として用いた場合、Ｓｉ／ＳｉＯ2界面近傍における界面準位等を少なくすることができるので、極めて優れた電気特性を有するＴＦＴとすることができる。また、その膜厚は熱酸化工程の温度、時間、雰囲気を変えることで調節することが可能である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
さらに、レジストマスク２０９、２１０は除去した後、特開平７−１６９９７４号公報記載の条件に従って、緻密で強固な陽極酸化膜２１５、２１６の形成を行う。ただし、本実施例ではこの膜厚が７０ｎｍとなる様に到達電圧を調節する。また、この工程によりゲイト電極２１、２２が画定する。構造としては図３（Ａ）の様な状態となっている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
オフセットゲイト領域はイオン注入されず実質的に真性であるが、ゲイト電圧が印加されないためチャネルを形成せず、電界強度を緩和し、劣化を抑制する抵抗成分として機能する。ただし、その距離（オフセット幅）が短い場合、実効的なオフセット領域として機能しない。本実施例ではその幅が７０ｎｍであるのでオフセット領域としては機能しない。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
エキシマレーザー光の照射が終了したら、図３（Ｄ）に示すように層間絶縁膜２３１を４００ｎｍの厚さに成膜する。層間絶縁膜２３１は酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜のいずれでも良く、多層構造としても良い。これら珪化膜の成膜方法は、プラズマＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法を用いればよい。また、透過性を有する有機性樹脂膜（例えばポリイミド）を用いることもできる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３４】
次に、後にＴＦＴの活性層となる結晶性珪素膜を形成する。本実施例では、非晶質珪素膜を結晶化して結晶性珪素膜を得る。まず、図示しない非晶質珪素膜を減圧熱ＣＶＤ法、若しくはプラズマＣＶＤ法により１００ｎｍの厚さに成膜する。後の熱酸化工程において膜減りが起こるので、その辺りを計算に入れて所望の膜厚よりも厚めに形成しておくと良い。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４７】
また、本実施例では、この熱酸化工程で形成された５０ｎｍの熱酸化膜をゲイト絶縁膜として利用する。熱酸化膜をゲイト絶縁膜として用いた場合、Ｓｉ／ＳｉＯ2界面近傍における界面準位等を少なくすることができるので、極めて優れた電気特性を有するＴＦＴとすることができる。また、その膜厚は熱酸化工程の温度、時間、雰囲気を変えることで調節することが可能である。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６１】
また、動作周波数ｆはチャネル長Ｌの２乗に反比例することが知られている。例えば、ＩＣにおいては２００ＭＨｚの高速動作を実現するために、チャネル長を０．３５μｍ以下とする必要があった。しかし、ＳＯＩ構造のＴＦＴではそれ以上のチャネル長であっても２００ＭＨｚを達成できる。況して、本実施例のＴＦＴは配線−基板間容量の分だけＳＯＩ構造のＴＦＴよりも優れているので、チャネル長Ｌによりマージンを持たせることができる上、場合によっては２００ＭＨｚ以上の高速動作を実現することも可能と予想される。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６５】
ここで、本実施例に示す結晶性珪素膜の光学吸収スペクトルを測定した際の実験データを図１９に示す。図１９において、横軸は通常の可視光領域の光波長であり、縦軸は膜内を透過する前後における光強度の比をとった実効透過率（膜面における反射光成分を排除して計算した透過率）である。なお、珪素膜の膜厚は４０ｎｍと６０ｎｍの２種類を測定した。