(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に形成された半導体薄膜と、
前記半導体薄膜上に化学気相成長法で形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたタンタルからなる第１のゲート電極と、
タンタルを陽極酸化して前記第１のゲート電極の両側にそれぞれ形成された第１および第２の酸化タンタル膜と、
アルミニウムからなる第２のゲート電極であって、前記第２のゲート電極の幅が前記第１のゲート電極の幅よりも大きく、前記第２のゲート電極が前記幅の方向において中央部と前記中央部の両側の第１および第２の側部とを備え、前記第２のゲート電極の前記中央部が前記第１のゲート電極と同じ幅であり、前記中央部が前記第１のゲート電極の直上に前記第１のゲート電極と接して設けられ、前記第２のゲート電極の両側の前記第１および第２の側部が前記第１のゲート電極の前記幅の方向における第１の端部の位置および第２の端部の位置から第１および第２の所定の距離それぞれ突出して前記第１および第２の酸化タンタル膜上にそれぞれ設けられた前記第２のゲート電極と、
アルミニウムが陽極酸化されて、前記第２のゲート電極の上面および側面に前記第２のゲート電極を覆って形成された酸化アルミニウム膜と、
前記第１のゲート電極から第３の所定の距離離間して前記半導体薄膜に設けられたドレイン領域と、
前記第１のゲート電極に対して、前記ドレイン領域と反対側の前記半導体薄膜に設けられたソース領域と、
を備えることを特徴とする薄膜半導体装置。
【請求項２】
前記第１のゲート電極と前記ドレイン領域との間の前記半導体薄膜に形成された低濃度ドレイン領域であって、前記ドレイン領域よりも低不純物濃度の前記低濃度ドレイン領域をさらに備え、前記低濃度ドレイン領域が前記第１のゲート電極から第４の所定の距離離間して設けられていると共に前記ドレイン領域と電気的に接続して設けられていることを特徴とする請求項１記載の薄膜半導体装置。
【請求項３】
絶縁基板上に形成された半導体薄膜と、
前記半導体薄膜上に化学気相成長法で形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたタンタルからなる第１のゲート電極と、
タンタルを陽極酸化して前記第１のゲート電極の両側にそれぞれ形成された第１および第２の酸化タンタル膜と、
アルミニウムからなる第２のゲート電極であって、前記第２のゲート電極の幅が前記第１のゲート電極の幅よりも大きく、前記第２のゲート電極が前記幅の方向において中央部と前記中央部の両側の第１および第２の側部とを備え、前記第２のゲート電極の前記中央部が前記第１のゲート電極と同じ幅であり、前記中央部が前記第１のゲート電極の直上に前記第１のゲート電極と接して設けられ、前記第２のゲート電極の両側の前記第１および第２の側部が前記第１のゲート電極の前記幅の方向における第１の端部の位置および第２の端部の位置から第１および第２の所定の距離それぞれ突出して前記第１および第２の酸化タンタル膜上にそれぞれ設けられた前記第２のゲート電極と、
アルミニウムが陽極酸化されて、前記第２のゲート電極の上面および側面に前記第２のゲート電極を覆って形成された酸化アルミニウム膜と、
前記第１のゲート電極から第３の所定の距離離間して前記半導体薄膜に形成された高濃度ドレイン領域と、
前記第１のゲート電極と前記高濃度ドレイン領域との間の前記半導体薄膜に形成され、前記高濃度ドレイン領域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域であって、前記第１のゲート電極から第４の所定の距離離間して設けられると共に前記高濃度ドレイン領域と接して形成された前記低濃度ドレイン領域と、
前記第１のゲート電極に対して前記高濃度ドレイン領域と反対側の前記半導体薄膜に、前記第１のゲート電極から第５の所定の距離離間して設けられた高濃度ソース領域と、
前記第１のゲート電極と前記高濃度ソース領域との間の前記半導体薄膜に形成され、前記高濃度ソース領域よりも低不純物濃度の低濃度ソース領域であって、前記第１のゲート電極から第６の所定の距離離間して形成されると共に前記高濃度ソース領域と接して形成された低濃度ソース領域と、
を備えることを特徴とする薄膜半導体装置。
【請求項４】
前記高濃度ドレイン領域が前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に形成され、前記低濃度ドレイン領域が前記第１の酸化タンタル膜および前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に形成され、前記半導体薄膜が多結晶シリコン薄膜であり、前記ゲート絶縁膜が、化学気相成長法により形成された酸化ケイ素膜であり、前記酸化ケイ素膜の膜厚をｔｏｘ（Å）とし、第１の酸化タンタル膜の膜厚をｔTaox（Å）とした場合に、
（ａ・ｔox2＋ｂ・ｔox）×１．２８＜ｔTaox、
ｔTaox＜（ａ・ｔox2＋ｂ・ｔox）×３．０９
（ここで、ａ＝−８．８８８９×１０-5（Å-1）、ｂ＝０．４４である。）の関係を満たすことを特徴とする請求項３記載の薄膜半導体装置。
【請求項５】
絶縁基板上に形成された半導体薄膜と、
前記半導体薄膜上に化学気相成長法で形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたタンタルからなる第１のゲート電極と、
前記第１のゲート電極上に形成されたアルミニウムからなる第２のゲート電極と、
前記ゲート電極の両側の前記半導体薄膜にそれぞれ形成されたソース領域およびドレイン領域と、
を備える薄膜半導体装置において、
タンタルが陽極酸化されて、前記第１のゲート電極の両側にそれぞれ形成された第１および第２の酸化タンタル膜と、
アルミニウムが陽極酸化されて、前記第２のゲート電極の上面および側面に前記第２のゲート電極を覆って形成された酸化アルミニウム膜と、
をさらに備え、
前記アルミニウムからなる第２のゲート電極は、前記第１のゲート電極の直上に前記第１のゲート電極と接して設けられた第１の副ゲート電極と、前記第１のゲート電極の前記ソース領域側およびドレイン領域側の端部の位置から前記ソース領域側および前記ドレイン領域側にそれぞれ突出する第２の副ゲート電極とを有し、前記第２の副ゲート電極は第１および第２の酸化タンタル膜上に設けられ、前記酸化アルミニウムの側面端部は酸化タンタルの外側の端部より内側に設けられ、前記ソース領域及びドレイン領域は前記酸化アルミニウムの側面端部から所定距離離間して設けられていることを特徴とする薄膜半導体装置。
【請求項６】
絶縁基板上に半導体薄膜を形成する工程と、
前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に第１のゲート電極および前記第１のゲート電極の両側の第１および第２の絶縁膜をそれぞれ形成し、前記第１のゲート電極よりも幅が広く前記幅の方向において中央部と前記中央部の両側の第１および第２の側部とを備える第２のゲート電極を前記第１のゲート電極上に形成して、前記第２のゲート電極の前記中央部であって前記第１のゲート電極と同じ幅である前記中央部を前記第１のゲート電極の直上に設け、前記第２のゲート電極の前記幅の方向の前記第１の側部および前記第２の側部を前記第１のゲート電極の前記幅の方向における第１の端部の位置および第２の端部の位置から前記幅の方向においてそれぞれ突出させて前記第１の絶縁膜および前記第２の絶縁膜上に前記第１の側部の外側の端部が前記第１の絶縁膜の外側の端部よりも内側となり前記第２の側部の外側の端部が前記第２の絶縁膜の外側の端部よりも内側となるようにそれぞれ設ける工程と、
前記第２のゲート電極、前記第１および第２の絶縁膜ならびに前記第１のゲート電極をマスクとして前記半導体薄膜にイオン注入法により不純物を導入して、前記第１の絶縁膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第２のゲート電極の外側の前記第１の絶縁膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ドレイン領域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第２の絶縁膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ソース領域用不純物領域を、前記第２のゲート電極の外側の前記第２の絶縁膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ソース領域よりも低不純物濃度の低濃度ソース領域用不純物領域をそれぞれ形成する工程と、
を有することを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項７】
絶縁基板上に半導体薄膜を形成する工程と、
前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な第１の金属からなる第１の金属膜と、陽極酸化可能であり前記第１の金属よりも陽極酸化速度が小さい第２の金属からなる第２の金属膜であって前記第１の金属膜と実質的に同じ幅で前記第１の金属膜上に積層された第２の金属膜とからなる金属膜積層体を形成する工程と、
前記金属膜積層体を陽極酸化して、前記第１の金属からなる第１のゲート電極と前記第１のゲート電極の両側の第１および第２の陽極酸化膜とを前記ゲート絶縁膜上に形成し、前記第２の金属からなり前記第１のゲート電極よりも幅が広く前記幅の方向において中央部と前記中央部の両側の第１および第２の側部とを備える第２のゲート電極を、前記第２のゲート電極の前記中央部であって前記第１のゲート電極と同じ幅である前記中央部を前記第１のゲート電極の直上とし、前記第２のゲート電極の前記幅の方向の前記第１の側部および前記第２の側部を前記第１のゲート電極の前記幅の方向における第１の端部の位置および第２の端部の位置から前記幅の方向においてそれぞれ突出させて前記第１の陽極酸化膜および前記第２の陽極酸化膜上にそれぞれ位置するようにして、前記第１のゲート電極上に形成し、前記第２のゲート電極の前記第１の側部上、前記中央部上および前記第２の側部上に第３の陽極酸化膜を形成し、前記第２のゲート電極の前記第１の側部の外側の側面に第４の陽極酸化膜を前記第４の陽極酸化膜の外側の端部が前記第１の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となるように形成し、前記第２のゲート電極の前記第２の側部の外側の側面に第５の陽極酸化膜を前記第５の陽極酸化膜の外側の端部が前記第２の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となるように形成する工程と、
前記第２のゲート電極、前記第３乃至第５の陽極酸化膜、前記第１および第２の陽極酸化膜、ならびに前記第１のゲート電極をマスクとして前記半導体薄膜にイオン注入法により不純物を導入して、前記第１の陽極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第４の陽極酸化膜の外側の前記第１の陽極酸化膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ドレイン領域用不純物領域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第２の陽極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ソース領域用不純物領域を、前記第５の陽極酸化膜の外側の前記第２の陽極酸化膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ソース領域用不純物領域よりも低不純物濃度の低濃度ソース領域用不純物領域をそれぞれ形成する工程と、
を有することを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な第１の金属からなる第１の金属膜と、陽極酸化可能であり前記第１の金属よりも陽極酸化速度が小さい第２の金属からなる第２の金属膜であって前記第１の金属膜と実質的に同じ幅で前記第１の金属膜上に積層された第２の金属膜とからなる金属膜積層体を形成する前記工程が、前記ゲート絶縁膜上に、前記第１の金属からなる第３の金属膜を形成し、その後、連続して前記第３の金属膜上に前記第２の金属からなる第４の金属膜を形成し、その後、前記第４の金属膜上にレジストを選択的に形成し、その後前記レジストをマスクにして、前記第４の金属膜および前記第３の金属膜を選択的にエッチング除去して、前記ゲート絶縁膜上に、前記第１の金属からなる前記第１の金属膜と、前記第２の金属からなり前記第１の金属膜と実質的に同じ幅で前記第１の金属膜上に積層された前記第２の金属膜とからなる前記金属膜積層体を形成する工程であることを特徴とする請求項７記載の薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項９】
絶縁基板上に半導体薄膜を形成する工程と、
前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な第１の金属からなる第１の金属膜と、陽極酸化困難な第２の金属からなり前記第１の金属膜と実質的に同じ幅で前記第１の金属膜上に積層された第２の金属膜とからなる金属膜積層体を形成する工程と、
前記金属膜積層体を熱酸化して前記第２の金属膜の上面および両側面に前記第２の金属の第１、第２および第３の熱酸化膜をそれぞれ形成し、前記第１の金属膜の両側面に前記第１の金属の熱酸化膜を形成し、その後、前記第１の金属膜を陽極酸化することにより、前記第１の金属からなる第１のゲート電極と前記第１のゲート電極の両側の第１および第２の陽極酸化膜とを前記ゲート酸化膜上に形成し、前記第２の金属からなり前記第１のゲート電極よりも幅が広く前記幅の方向において中央部と前記中央部の両側の第１および第２の側部とを備える第２のゲート電極を、前記第２のゲート電極の前記中央部であって前記第１のゲート電極と同じ幅である前記中央部を前記第１のゲート電極の直上とし、前記第２のゲート電極の前記幅の方向の前記第１の側部および前記第２の側部を前記第１のゲート電極の前記幅の方向における第１の端部の位置および第２の端部の位置から前記幅の方向においてそれぞれ突出させて前記第１の陽極酸化膜および前記第２の陽極酸化膜上にそれぞれ位置するようにして、前記第１のゲート電極上に形成し、前記第２のゲート電極の両側の前記第２および第３の熱酸化膜を前記第２の熱酸化膜の外側の端部が前記第１の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となり前記第３の熱酸化膜の外側の端部が前記第２の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となるように形成する工程と、
前記第２のゲート電極、前記第１乃至第３の熱酸化膜、前記第１および第２の陽極酸化膜、ならびに前記第１のゲート電極をマスクとして前記半導体薄膜にイオン注入法により不純物を導入して、前記第１の陽極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第２の熱酸化膜の外側の前記第１の陽極酸化膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ドレイン領域用不純物領域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第２の陽極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ソース領域用不純物領域を、前記第３の熱酸化膜の外側の前記第２の陽極酸化膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ソース領域用不純物領域よりも低不純物濃度の低濃度ソース領域用不純物領域をそれぞれ形成する工程と、
を有することを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な第１の金属からなる第１の金属膜と、陽極酸化困難な第２の金属からなり前記第１の金属膜と実質的に同じ幅で前記第１の金属膜上に積層された第２の金属膜とからなる金属膜積層体を形成する前記工程が、
前記ゲート絶縁膜上に、前記第１の金属からなる第３の金属膜を形成し、その後、連続して前記第３の金属膜上に前記第２の金属からなる第４の金属膜を形成し、その後、前記第４の金属膜上にレジストを選択的に形成し、その後前記レジストをマスクにして、前記第４の金属膜および前記第３の金属膜を選択的にエッチング除去して、前記ゲート絶縁膜上に、前記第１の金属からなる前記第１の金属膜と、前記第２の金属からなり前記第１の金属膜と実質的に同じ幅で前記第１の金属膜上に積層された前記第２の金属膜とからなる前記金属膜積層体を形成する工程であることを特徴とする請求項９記載の薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
絶縁基板上に半導体薄膜を形成する工程と、
前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な第１の金属からなる第１の金属膜を形成する工程と、
前記第１の金属膜上にレジストを選択的に形成する工程と、
前記レジストをマスクとして前記第１の金属膜を選択的にエッチング除去して前記第１の金属からなる第２の金属膜を選択的に前記ゲート絶縁膜上に形成する工程と、
その後、前記レジストを残したまま、前記第２の金属膜を陽極酸化して、前記第１の金属からなる第１のゲート電極と前記第１のゲート電極の両側の第１および第２の陽極酸化膜とを前記ゲート酸化膜上に形成する工程と、その後、前記レジストを除去する工程と、
その後、第２の金属からなり前記第１のゲート電極よりも幅が広く前記幅の方向において中央部と前記中央部の両側の第１および第２の側部とを備える第２のゲート電極を前記第１のゲート電極上に形成し、前記第２のゲート電極の前記中央部であって前記第１のゲート電極と同じ幅である前記中央部を前記第１のゲート電極の直上に設け、前記第２のゲート電極の前記幅の方向の前記第１の側部および前記第２の側部を前記第１のゲート電極の前記幅の方向における第１の端部の位置および第２の端部の位置から前記幅の方向においてそれぞれ突出させて前記第１の陽極酸化膜および前記第２の陽極酸化膜上に前記第１の側部の外側の端部が前記第１の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となり前記第２の側部の外側の端部が前記第２の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となるようにそれぞれ設ける工程と、
前記第２のゲート電極、前記第１および第２の陽極酸化膜、ならびに前記第１のゲート電極をマスクとして前記半導体薄膜にイオンドーピング法により不純物を導入して、前記第１の陽極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第２のゲート電極の前記第１の側部の外側の前記第１の陽極酸化膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ドレイン領域用不純物領域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第２の陽極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ソース領域用不純物領域を、前記第２のゲート電極の前記第２の側部の外側の前記第２の陽極酸化膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ソース領域用不純物領域よりも低不純物濃度の低濃度ソース領域用不純物領域をそれぞれ形成する工程と、
を有することを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の金属がタンタルであり、前記第２の金属がアルミニウムであり、前記第１および第２の陽極酸化膜が酸化タンタル膜であり、前記第３乃至第５の陽極酸化膜が酸化アルミニウム膜であることを特徴とする請求項７または８記載の薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記絶縁基板上に半導体薄膜を形成する前記工程が、前記絶縁基板上に多結晶シリコン薄膜を形成する工程であり、前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程が、前記多結晶シリコン薄膜上に化学気相成長法により酸化ケイ素膜を形成する工程であり、前記酸化ケイ素膜の膜厚をｔｏｘ（Å）とし、第１の陽極酸化膜の膜厚をｔTaox（Å）とした場合に、
（ａ・ｔox2＋ｂ・ｔox）×１．２８＜ｔTaox、
ｔTaox＜（ａ・ｔox2＋ｂ・ｔox）×３．０９
（ここで、ａ＝−８．８８８９×１０-5（Å-1）、ｂ＝０．４４である。）の関係を満たすことを特徴とする請求項１２記載の薄膜半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜半導体装置およびその製造方法に関し、特に多結晶シリコン薄膜を使用した薄膜トランジスタおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多結晶シリコン薄膜を使用した薄膜トランジスタでは、ゲート電圧Ｖgsをオフ側にしてもオフリーク電流が流れてしまうという問題がある。特開平５−１６６８３７号公報には、このオフリーク電流を抑制すると共にオン電流の減少を低く抑えた多結晶シリコン薄膜トランジスタとその製造方法が提案されている。
【０００３】
図６は、この従来の薄膜トランジスタおよびその製造方法を説明するための断面図である。
【０００４】
まず、基板１１０上に多結晶シリコン薄膜１２０、ＳｉＯ2 よりなるゲート絶縁膜１３０、タンタル膜１４０を順次積層する。
【０００５】
次に、タンタル膜１４０をマスクとして、イオン打ち込み法によりリンイオンを多結晶シリコン薄膜１２０中に添加し、自己整合的にｎ- ドレイン領域１２２とｎ- ソース領域１２３とを形成する。
【０００６】
次に、タンタル膜１４０の表面を陽極酸化法により酸化して、タンタルゲート電極１４１と酸化タンタル膜１５０とを形成した後、酸化タンタル膜１５０をマスクとしてイオン打ち込み法または高エネルギーイオンドーピング法により多結晶シリコン薄膜１２０にさらにリンイオンを添加し、ｎ+ ドレイン領域１２４とｎ+ ソース領域１２８とを形成する。
【０００７】
最後に打ち込まれたリンイオンを活性化して薄膜トランジスタ２００を形成する。
【０００８】
この従来の薄膜トランジスタ２００では、タンタルゲート電極１４１とゲートｎ+ ドレイン領域１２４との間にオフセットΔＬが存在するから、ゲート電圧Ｖgsを負にバイアスしたときにオフリーク電流を抑制できる。そして、タンタルゲート電極１４１とゲートｎ+ ドレイン領域１２４との間にｎ- ドレイン領域１２５が存在するから、上記のようにタンタルゲート電極１４１とゲートｎ+ ドレイン領域１２４との間にオフセットΔＬを設けても、オン電流の減少を低く抑えられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の薄膜トランジスタ２００を製造するには、イオン打ち込みまたはイオンドーピングを２回行わなければならず、工程が複雑であるという問題があった。更にｎ-ソース・ドレイン領域１２７，１２５とゲート電極直下のチャネルとの間に出来るオフセット領域ΔＬ2 １２９がチャンネルのオン状態の際に寄生抵抗となってオン電流を低下させるとの問題が有った。
【００１０】
従って、本発明の目的は、一回のイオンドーピングによって製造可能な簡単な構造の薄膜半導体装置であって、オフリーク電流を抑制すると共にオン電流の減少を低く抑えた薄膜半導体装置とその製造方法を提供することにある。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
絶縁基板上に形成された半導体薄膜と、
前記半導体薄膜上に化学気相成長法で形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたタンタルからなる第１のゲート電極と、
タンタルを陽極酸化して前記第１のゲート電極の両側にそれぞれ形成された第１および第２の酸化タンタル膜と、
アルミニウムからなる第２のゲート電極であって、前記第２のゲート電極の幅が前記第１のゲート電極の幅よりも大きく、前記第２のゲート電極が前記幅の方向において中央部と前記中央部の両側の第１および第２の側部とを備え、前記第２のゲート電極の前記中央部が前記第１のゲート電極と同じ幅であり、前記中央部が前記第１のゲート電極の直上に前記第１のゲート電極と接して設けられ、前記第２のゲート電極の両側の前記第１および第２の側部が前記第１のゲート電極の前記幅の方向における第１の端部の位置および第２の端部の位置から第１および第２の所定の距離それぞれ突出して前記第１および第２の酸化タンタル膜上にそれぞれ設けられた前記第２のゲート電極と、
アルミニウムが陽極酸化されて、前記第２のゲート電極の上面および側面に前記第２のゲート電極を覆って形成された酸化アルミニウム膜と、
前記第１のゲート電極から第３の所定の距離離間して前記半導体薄膜に設けられたドレイン領域と、
前記第１のゲート電極に対して、前記ドレイン領域と反対側の前記半導体薄膜に設けられたソース領域と、
を備えることを特徴とする薄膜半導体装置が提供される。
【００３８】
このような構造の薄膜半導体装置は、ドレイン領域とソース領域とを作成するためのイオン注入を１回行えば製造することができる。
【００３９】
本発明においては、半導体薄膜上に化学気相成長法で形成されたゲート絶縁膜とを備え、このゲート絶縁膜上にタンタルからなる第１のゲート電極を形成している。従って、化学気相成長法で作成したゲート絶縁膜上にゲート電極を形成しても閾値（Ｖth）等のトランジスタ特性がほとんど変動することはなく、優れた特性の薄膜トランジスタが安定して製造できる。
【００４０】
また、このタンタルのゲート電極上にアルミニウムからなる第２のゲート電極を備えている。従って、タンタルとアルミニウムとの間の格子定数や結晶構造の違いにより、これら２つの金属を上下に積層したゲート電極はイオン注入のマスク性に優れ、その結果、ゲート電極全体の膜厚を薄くできて、その上に形成するデータ線等の断線が生じにくくなる。また、タンタルのエッチング特性とアルミニウムのエッチング特性とが異なるから、エッチング特性の異なる２種の金属の２層構造となるゲート電極は、製造時に断線しづらくなる。さらに、タンタルの上に電気抵抗の低いアルミニウムを使用しているから、ゲート電極（ゲート線）全体の抵抗が低くなる。
【００４１】
また、アルミニウムが陽極酸化されて、この第２のゲート電極の上面および側面に第２のゲート電極を覆って形成された酸化アルミニウム膜を備えているから、基板温度が高くなるイオン注入する際にもイオン注入のマスクとしてアルミニウムを使用できるようになる。また、酸化アルミニウムによってゲート電極のアルミニウムの表面が覆われていると、その上に形成されるデータ線等にもアルミニウムが使用できるようになり、素子全体の配線抵抗を小さくすることができる。さらに、酸化アルミニウムによってアルミニウムの表面が覆われていると、その後の加熱工程を経てもアルミニウムのヒロックが生じにくくなる。
【００４２】
また、第１のゲート電極から第３の所定の距離離間して半導体薄膜に設けられたドレイン領域を備えているから、オフセットゲート構造となり、ゲート電圧Ｖgsをオフ側にしたときにオフリーク電流を著しく抑制でき、また、ソース・ドレイン間耐圧も高くなり、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗を小さくできて、オン電流を上げることができる。
【００４３】
さらに、第１のゲート電極上に形成された第２のゲート電極の第１の側部が第１のゲート電極からドレイン領域側に第１の所定の距離突出して第１の酸化タンタル膜上に設けられているから、オン時には、この突出した第２のゲート電極の第１の側部によって、第２のゲート電極の第１の側部の下の半導体薄膜に弱い電界がかかり、その結果、この半導体薄膜の表面には反転層（チャンネル）ができる。従って、オン時には、第１のゲート電極とドレイン領域との間の抵抗を小さくできて、オフセットゲート構造を採ったことによって生じるオン電流の減少を抑制することができる。一方、オフ時においては、ドレイン端の電界が弱くなるのでオフ電流を低くして居る。
【００４４】
この薄膜半導体装置においても、第１のゲート電極とドレイン領域との間の半導体薄膜に、ドレイン領域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域をさらに備え、この低濃度ドレイン領域を第１のゲート電極から第４の所定の距離離間して設けると共にドレイン領域と電気的に接続して設けることもできる。このような低濃度ドレイン領域を設けると、ドレイン領域を第１のゲート電極からさらに離間させて形成しても、第１のゲート電極とドレイン領域との間の抵抗をこの低濃度ドレイン領域により小さくできる。従って、オン電流の減少をさらに抑制しつつ、ゲート電圧Ｖgsをオフ側にしたときのオフリーク電流を充分に抑制できる。また、このような低濃度ドレイン領域を設けると、ソース・ドレイン間耐圧を高くすることができ、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗をさらに小さくできて、オン電流をさらに上げることができる。
【００４５】
また、本発明によれば、
絶縁基板上に形成された半導体薄膜と、
前記半導体薄膜上に化学気相成長法で形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたタンタルからなる第１のゲート電極と、
タンタルを陽極酸化して前記第１のゲート電極の両側にそれぞれ形成された第１および第２の酸化タンタル膜と、
アルミニウムからなる第２のゲート電極であって、前記第２のゲート電極の幅が前記第１のゲート電極の幅よりも大きく、前記第２のゲート電極が前記幅の方向において中央部と前記中央部の両側の第１および第２の側部とを備え、前記第２のゲート電極の前記中央部が前記第１のゲート電極と同じ幅であり、前記中央部が前記第１のゲート電極の直上に前記第１のゲート電極と接して設けられ、前記第２のゲート電極の両側の前記第１および第２の側部が前記第１のゲート電極の前記幅の方向における第１の端部の位置および第２の端部の位置から第１および第２の所定の距離それぞれ突出して前記第１および第２の酸化タンタル膜上にそれぞれ設けられた前記第２のゲート電極と、
アルミニウムが陽極酸化されて、前記第２のゲート電極の上面および側面に前記第２のゲート電極を覆って形成された酸化アルミニウム膜と、
前記第１のゲート電極から第３の所定の距離離間して前記半導体薄膜に設けられた高濃度ドレイン領域と、
前記第１のゲート電極と前記高濃度ドレイン領域との間の前記半導体薄膜に形成され、前記高濃度ドレイン領域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域であって、前記第１のゲート電極から第４の所定の距離離間して設けられると共に前記高濃度ドレイン領域と接して形成された前記低濃度ドレイン領域と、
前記第１のゲート電極に対して前記高濃度ドレイン領域と反対側の前記半導体薄膜に、前記第１のゲート電極から第５の所定の距離離間して設けられた高濃度ソース領域と、
前記第１のゲート電極と前記高濃度ソース領域との間の前記半導体薄膜に形成され、前記高濃度ソース領域よりも低不純物濃度の低濃度ソース領域であって、前記第１のゲート電極から第６の所定の距離離間して形成されると共に、前記高濃度ソース領域と接して形成された低濃度ソース領域と、
を備えることを特徴とする薄膜半導体装置が提供される。
【００４６】
この構造の薄膜半導体装置においても、半導体薄膜上に化学気相成長法で形成されたゲート絶縁膜とを備え、このゲート絶縁膜上にタンタルからなる第１のゲート電極を形成している。従って、化学気相成長法で作成したゲート絶縁膜上にゲート電極を形成しても閾値（Ｖth）等のトランジスタ特性がほとんど変動することはなく、優れた特性の薄膜トランジスタが安定して製造できる。
【００４７】
また、このタンタルのゲート電極上にアルミニウムからなる第２のゲート電極を備えている。従って、タンタルとアルミニウムとの間の格子定数や結晶構造の違いにより、これら２つの金属を上下に積層したゲート電極はイオン注入のマスク性に優れ、その結果、ゲート電極全体の膜厚を薄くできて、その上に形成するデータ線等の断線が生じにくくなる。また、タンタルのエッチング特性とアルミニウムのエッチング特性とが異なるから、エッチング特性の異なる２種の金属の２層構造となるゲート電極は、製造時に断線しづらくなる。さらに、タンタルの上に電気抵抗の低いアルミニウムを使用しているから、ゲート電極（ゲート線）全体の抵抗が低くなる。
【００４８】
また、アルミニウムが陽極酸化されて、この第２のゲート電極の上面および側面に第２のゲート電極を覆って形成された酸化アルミニウム膜を備えているから、高温でのイオン注入する際にもイオン注入のマスクとしてアルミニウムを使用できるようになる。また、酸化アルミニウムによってゲート電極のアルミニウムの表面が覆われていると、その上に形成されるデータ線等にもアルミニウムが使用できるようになり、素子全体の配線抵抗を小さくすることができる。さらに、酸化アルミニウムによってアルミニウムの表面が覆われていると、その後の加熱工程を経てもアルミニウムのヒロックが生じにくくなる。
【００４９】
また、第１のゲート電極から第３の所定の距離離間して半導体薄膜に設けられた高濃度ドレイン領域を備えているから、オフセットゲート構造となり、ゲート電圧Ｖgsをオフ側にしたときにオフリーク電流を抑制でき、また、ソース・ドレイン間耐圧も高くなり、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗を小さくできて、オン電流を上げることができる。
【００５０】
さらに、第１のゲート電極上に形成された第２のゲート電極の第１の側部が第１のゲート電極から高濃度ドレイン領域側に第１の所定の距離突出して第１の酸化タンタル膜上に設けられているから、オン時には、この突出した第２のゲート電極の第１の側部によって、第２のゲート電極の第１の側部の下の半導体薄膜に弱い電界がかかり、その結果、この半導体薄膜の表面には反転層（チャンネル）ができる。従って、オン時には、第１のゲート電極と高濃度ドレイン領域との間の抵抗を小さくできて、オフセットゲート構造を採ったことによって生じるオン電流の減少を抑制することができる。一方、オフ時においては、ドレイン端の電界強度を弱め、オフ電流を低くする。
【００５１】
この薄膜半導体装置においては、さらに、第１のゲート電極と高濃度ドレイン領域との間の半導体薄膜に、高濃度ドレイン領域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域をさらに備え、この低濃度ドレイン領域を第１のゲート電極から第４の所定の距離離間して設けると共に高濃度ドレイン領域と接して設けているから、高濃度ドレイン領域を第１のゲート電極から離間させて形成しても、第１のゲート電極と高濃度ドレイン領域との間の抵抗をこの低濃度ドレイン領域により小さくできる。従って、オン電流の減少を抑制しつつ、ゲート電圧Ｖgsをオフ側にしたときのオフリーク電流を充分に抑制できる。また、このような低濃度ドレイン領域を設けると、ソース・ドレイン間耐圧を高くすることができ、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗をさらに小さくできて、オン電流をさらに上げることができる。
【００５２】
好ましくは、この高濃度ドレイン領域がゲート絶縁膜の下の半導体薄膜に形成され、低濃度ドレイン領域が第１の酸化タンタル膜およびゲート絶縁膜の下の半導体薄膜に形成され、半導体薄膜が多結晶シリコン薄膜であり、ゲート絶縁膜が化学気相成長法により形成された酸化ケイ素膜であり、酸化ケイ素膜の膜厚をｔox（Å）とし、第１の酸化タンタル膜の膜厚をｔTaox（Å）とした場合に、
（ａ・ｔox2 ＋ｂ・ｔox）×１．２８＜ｔTaox 、
ｔTaox＜（ａ・ｔox2 ＋ｂ・ｔox）×３．０９
（ここで、ａ＝−８．８８８９×１０-5（Å-1） 、 ｂ＝０．４４である。）
の関係を満たしている。
【００５３】
酸化ケイ素膜からなるゲート絶縁膜の膜厚と、第１の酸化タンタル膜の膜厚とが上記関係を満たしていると、これらの膜を通してイオン注入法により高濃度ドレイン領域及び低濃度ドレイン領域を形成した場合に、実用上優れた構造の薄膜半導体装置が製造される。ｔTaoxが（ａ・ｔox2 ＋ｂ・ｔox）×１．２８よりも小さいと、低濃度ドレイン領域の不純物濃度が高くなりすぎて、ゲート電圧Ｖgsをオフ側にしたときのオフリーク電流が流れてしまう。また、ｔTaoxが（ａ・ｔox2 ＋ｂ・ｔox）×３．０９よりも大きいと、低濃度ドレイン領域の不純物濃度が低くなりすぎて、オン電流が小さくなりすぎてしまう。
【００５４】
また、本発明によれば、
絶縁基板上に形成された半導体薄膜と、
前記半導体薄膜上に化学気相成長法で形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたタンタルからなる第１のゲート電極と、
前記第１のゲート電極上に形成されたアルミニウムからなる第２のゲート電極と、
前記ゲート電極の両側の前記半導体薄膜にそれぞれ形成されたソース領域およびドレイン領域と、
を備える薄膜半導体装置において、
タンタルが陽極酸化されて、前記第１のゲート電極の両側にそれぞれ形成された第１および第２の酸化タンタル膜と、
アルミニウムが陽極酸化されて、前記第２のゲート電極の上面および側面に前記第２のゲート電極を覆って形成された酸化アルミニウム膜と、
をさらに備え、
前記アルミニウムからなる第２のゲート電極は、前記第１のゲート電極の直上に前記第１のゲート電極と接して設けられた第１の副ゲート電極と、前記第１のゲート電極の前記ソース領域側およびドレイン領域側の端部の位置から前記ソース領域側および前記ドレイン領域側にそれぞれ突出する第２の副ゲート電極とを有し、前記第２の副ゲート電極は第１および第２の酸化タンタル膜上に設けられ、前記酸化アルミニウムの側面端部は酸化タンタルの外側の端部より内側に設けられ、前記ソース領域及びドレイン領域は前記酸化アルミニウムの側面端部から所定距離離間して設けられていることを特徴とする薄膜半導体装置が提供される。
【００５５】
この構造の薄膜半導体装置においては、半導体薄膜上に化学気相成長法で形成されたゲート絶縁膜とを備え、このゲート絶縁膜上にタンタルからなる第１のゲート電極を形成している。従って、化学気相成長法で作成したゲート絶縁膜上にゲート電極を形成しても閾値（Ｖth）等のトランジスタ特性がほとんど変動することはなく、優れた特性の薄膜トランジスタが安定して製造できる。
【００５６】
また、このタンタルのゲート電極上にアルミニウムからなる第２のゲート電極を備えている。従って、タンタルとアルミニウムとの間の格子定数や結晶構造の違いにより、これら２つの金属を上下に積層したゲート電極はイオン注入のマスク性に優れ、その結果、ゲート電極全体の膜厚を薄くできて、その上に形成するデータ線等の断線が生じにくくなる。また、タンタルのエッチング特性とアルミニウムのエッチング特性とが異なるから、エッチング特性の異なる２種の金属の２層構造となるゲート電極は、製造時に断線しづらくなる。さらに、タンタルの上に電気抵抗の低いアルミニウムを使用しているから、ゲート電極（ゲート線）全体の抵抗が低くなる。
【００５７】
この薄膜半導体装置においては、タンタルが陽極酸化されて、第１のゲート電極の両側に形成された酸化タンタル膜と、アルミニウムが陽極酸化されて、第２のゲート電極の上面および側面に第２のゲート電極を覆って形成された酸化アルミニウム膜とをさらに備える。
【００５８】
このように、アルミニウムが陽極酸化されて、この第２のゲート電極の上面および側面に第２のゲート電極を覆って形成された酸化アルミニウム膜を備えているから、高温でのイオン注入する際にもイオン注入のマスクとしてアルミニウムを使用できるようになる。また、酸化アルミニウムによってゲート電極のアルミニウムの表面が覆われていると、その上に形成されるデータ線等にもアルミニウムが使用できるようになり、素子全体の配線抵抗を小さくすることができる。さらに、酸化アルミニウムによってアルミニウムの表面が覆われていると、その後の加熱工程を経てもアルミニウムのヒロックが生じにくくなる。
【００６３】
また、本発明によれば、
絶縁基板上に半導体薄膜を形成する工程と、
前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に第１のゲート電極および前記第１のゲート電極の両側の第１および第２の絶縁膜をそれぞれ形成し、前記第１のゲート電極よりも幅が広く前記幅の方向において中央部と前記中央部の両側の第１および第２の側部とを備える第２のゲート電極を前記第１のゲート電極上に形成して、前記第２のゲート電極の前記中央部であって前記第１のゲート電極と同じ幅である前記中央部を前記第１のゲート電極の直上に設け、前記第２のゲート電極の前記幅の方向の前記第１の側部および前記第２の側部を前記第１のゲート電極の前記幅の方向における第１の端部の位置および第２の端部の位置から前記幅の方向においてそれぞれ突出させて前記第１の絶縁膜および前記第２の絶縁膜上に前記第１の側部の外側の端部が前記第１の絶縁膜の外側の端部よりも内側となり前記第２の側部の外側の端部が前記第２の絶縁膜の外側の端部よりも内側となるようにそれぞれ設ける工程と、
前記第２のゲート電極、前記第１および第２の絶縁膜ならびに前記第１のゲート電極をマスクとして前記半導体薄膜にイオン注入法により不純物を導入して、前記第１の絶縁膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第２のゲート電極の外側の前記第１の絶縁膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ドレイン領域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第２の絶縁膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ソース領域用不純物領域を、前記第２のゲート電極の外側の前記第２の絶縁膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ソース領域よりも低不純物濃度の低濃度ソース領域用不純物領域をそれぞれ形成する工程と、
を有することを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法が提供される。
【００６４】
本製造方法においては、ゲート絶縁膜上に第１のゲート電極および第１のゲート電極の両側の第１および第２の絶縁膜をそれぞれ形成し、この第１のゲート電極よりも幅が広い第２のゲート電極を第１のゲート電極上に形成し、第２のゲート電極の第１の側部を第１のゲート電極から突出させて第１の絶縁膜上に第１の側部の外側の端部が第１の絶縁膜の外側の端部よりも内側となるように設け、そして、この第２のゲート電極、第１の絶縁膜および第１のゲート電極をマスクとして半導体薄膜にイオンドーピング法により不純物を導入して、第１の絶縁膜の外側のゲート絶縁膜の下の半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域を、第２のゲート電極の外側の第１の絶縁膜の下の半導体薄膜に高濃度ドレイン領域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域用不純物領域をそれぞれ形成している。また、これら、高濃度ドレイン領域用不純物領域および低濃度ドレイン領域用不純物領域は、その後、熱処理等により活性化されて、それぞれ、高濃度ドレイン領域および低濃度ドレイン領域となる。
【００６５】
従って、このようにして製造される薄膜半導体装置においては、高濃度ドレイン領域が第１のゲート電極と離間したオフセットゲート構造となっているから、ゲート電圧Ｖgsをオフ側にしたときにオフリーク電流を抑制できる。また、ソース・ドレイン間耐圧も高くなり、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗を小さくできて、オン電流を上げることができる。
【００６６】
また、第１のゲート電極と高濃度ドレイン領域との間の半導体薄膜には低濃度ドレイン領域が形成されるから、オン電流の減少を抑制でき、さらに、ソース・ドレイン間耐圧を高くすることができ、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗をさらに小さくできて、オン電流をさらに上げることができる。
【００６７】
また、第１のゲート電極上に第２のゲート電極を形成し、この第２のゲート電極の第１の側部を第１のゲート電極から突出させて第１の絶縁膜上に形成しているから、オン時には、この第２のゲート電極の第１の側部によって、第２のゲート電極の第１の側部の下の半導体薄膜に弱い電界がかかり、その結果、第２のゲート電極の第１の側部の下の半導体薄膜の表面には反転層（チャンネル）ができる。従って、オン時には、第１のゲート電極と高濃度ドレイン領域との間の抵抗を小さくできて、オフセットゲート構造を採ったことによって生じるオン電流の減少を抑制することができる。一方、オフ時においては、ドレイン端の電界を弱めオフ電流を低く出来る。
【００６８】
また、本製造方法においては、ゲート絶縁膜上に第１のゲート電極および第１のゲート電極の両側の第１および第２の絶縁膜をそれぞれ形成し、第１のゲート電極よりも幅が広い第２のゲート電極を第１のゲート電極上に形成し、第２のゲート電極の第１の側部および第２の側部を、第１の絶縁膜および第２の絶縁膜上に第１の側部の外側の端部が第１の絶縁膜の外側の端部よりも内側となり第２の側部の外側の端部が第２の絶縁膜の外側の端部よりも内側となるようにそれぞれ設けているから、階段状となり、これらの上に形成するデータ線等の断線が生じにくくなる。
【００６９】
本製造方法においては、上記のような優れた特性の薄膜半導体装置を１回の
イオン注入により製造することができる。
【００７０】
本発明によれば、
絶縁基板上に半導体薄膜を形成する工程と、
前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な第１の金属からなる第１の金属膜と、陽極酸化可能であり前記第１の金属よりも陽極酸化速度が小さい第２の金属からなる第２の金属膜であって前記第１の金属膜と実質的に同じ幅で前記第１の金属膜上に積層された第２の金属膜とからなる金属膜積層体を形成する工程と、
前記金属膜積層体を陽極酸化して、前記第１の金属からなる第１のゲート電極と前記第１のゲート電極の両側の第１および第２の陽極酸化膜とを前記ゲート絶縁膜上に形成し、前記第２の金属からなり前記第１のゲート電極よりも幅が広く前記幅の方向において中央部と前記中央部の両側の第１および第２の側部とを備える第２のゲート電極を、前記第２のゲート電極の前記中央部であって前記第１のゲート電極と同じ幅である前記中央部を前記第１のゲート電極の直上とし、前記第２のゲート電極の前記幅の方向の前記第１の側部および前記第２の側部を前記第１のゲート電極の前記幅の方向における第１の端部の位置および第２の端部の位置から前記幅の方向においてそれぞれ突出させて前記第１の陽極酸化膜および前記第２の陽極酸化膜上にそれぞれ位置するようにして、前記第１のゲート電極上に形成し、前記第２のゲート電極の前記第１の側部上、前記中央部上および前記第２の側部上に第３の陽極酸化膜を形成し、前記第２のゲート電極の前記第１の側部の外側の側面に第４の陽極酸化膜を前記第４の陽極酸化膜の外側の端部が前記第１の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となるように形成し、前記第２のゲート電極の前記第２の側部の外側の側面に第５の陽極酸化膜を前記第５の陽極酸化膜の外側の端部が前記第２の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となるように形成する工程と、
前記第２のゲート電極、前記第３乃至第５の陽極酸化膜、前記第１および第２の陽極酸化膜、ならびに前記第１のゲート電極をマスクとして前記半導体薄膜にイオン注入法により不純物を導入して、前記第１の陽極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第４の陽極酸化膜の外側の前記第１の陽極酸化膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ドレイン領域用不純物領域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第２の陽極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ソース領域用不純物領域を、前記第５の陽極酸化膜の外側の前記第２の陽極酸化膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ソース領域用不純物領域よりも低不純物濃度の低濃度ソース領域用不純物領域をそれぞれ形成する工程と、
を有することを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法が提供される。
【００７１】
本製造方法においては、ゲート絶縁膜上に第１の金属からなる第１のゲート電極と第１のゲート電極の両側の第１および第２の陽極酸化膜とを形成し、第２の金属からなり第１のゲート電極よりも幅が広い第２のゲート電極を第１のゲート電極上に形成し、第２のゲート電極の第１の側部を第１のゲート電極から突出させて第１の陽極酸化膜上に形成し、第２のゲート電極の第１の側部上、中央部上および第２の側部上に第３の陽極酸化膜を形成し、第１の側部の外側の側面に第４の陽極酸化膜をこの第４の陽極酸化膜の外側の端部が第１の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となるように形成し、そして、これら第２のゲート電極、第３、第４の陽極酸化膜、第１の陽極酸化膜、および第１のゲート電極をマスクとして半導体薄膜にイオンドーピング法により不純物を導入して、第１の陽極酸化膜の外側のゲート絶縁膜の下の半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域を、第４の陽極酸化膜の外側の第１の陽極酸化膜の下の半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域用不純物領域をそれぞれ形成している。また、これら、高濃度ドレイン領域用不純物領域および低濃度ドレイン領域用不純物領域は、その後、熱処理等により活性化されて、それぞれ、高濃度ドレイン領域および低濃度ドレイン領域となる。
【００７２】
従って、このようにして製造される薄膜半導体装置においては、高濃度ドレイン領域が第１のゲート電極と離間したオフセットゲート構造となっているから、ゲート電圧Ｖgsをオフ側にしたときにオフリーク電流を抑制できる。また、ソース・ドレイン間耐圧も高くなり、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗を小さくできて、オン電流を上げることができる。
【００７３】
また、第１のゲート電極と高濃度ドレイン領域との間の半導体薄膜には低濃度ドレイン領域が形成されるから、オン電流の減少を抑制でき、さらに、ソース・ドレイン間耐圧を高くすることができ、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗をさらに小さくできて、オン電流をさらに上げることができる。
【００７４】
また、第１のゲート電極上に第２のゲート電極を形成し、この第２のゲート電極の第１の側部を第１のゲート電極から突出させて第１の陽極酸化膜上に形成しているから、オン時には、この第２のゲート電極の第１の側部によって、第２のゲート電極の第１の側部の下の半導体薄膜に弱い電界がかかり、その結果、第２のゲート電極の第１の側部の下の半導体薄膜の表面には反転層（チャンネル）ができる。従って、オン時には、第１のゲート電極とドレイン領域との間の抵抗を小さくできて、オフセットゲート構造を採ったことによって生じるオン電流の減少を抑制することができる。一方、オフ時においては、ドレイン端に於ける電界を小さくする事になり、それ故オフ電流は小さくなる。
【００７５】
本製造方法においては、ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な第１の金属からなる第１の金属膜と、陽極酸化可能であり第１の金属よりも陽極酸化速度が小さい第２の金属からなる第２の金属膜とを使用し、この第１の金属膜と、第１の金属膜と実質的に同じ幅の第２の金属膜とからなる金属膜積層体を陽極酸化しているから、ゲート絶縁膜上に第１の金属からなる第１のゲート電極と第１のゲート電極の両側の第１および第２の陽極酸化膜とが形成され、第２の金属からなり第１のゲート電極よりも幅が広い第２のゲート電極が第１のゲート電極上に形成され、第２のゲート電極の第１の側部が第１のゲート電極から突出されて第１の陽極酸化膜上に形成され、第２のゲート電極の第１の側部の外側の側面に第４の陽極酸化膜がこの第４の陽極酸化膜の外側の端部が第１の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となるように形成された構造を容易に製造できる。また、第２のゲート電極の第１の側部が第１のゲート電極から突出している量、第１の陽極酸化膜の幅、第４の陽極酸化膜の幅等は陽極酸化条件により制御されるので、精度よく制御可能である。また、これら第２のゲート電極、第３、第４の陽極酸化膜、第１の陽極酸化膜、第１のゲート電極をマスクとして半導体薄膜にイオン注入法により不純物を導入して、第１の陽極酸化膜の外側のゲート絶縁膜の下の半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域を、第４の陽極酸化膜の外側の第１の陽極酸化膜の下の半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域用不純物領域をそれぞれ形成しているから、これら不純物領域の位置も、陽極酸化条件を制御することにより、精度よく制御可能である。
【００７６】
また、本製造方法においては、第１の金属からなる第１のゲート電極と第１のゲート電極の両側の第１および第２の陽極酸化膜とをゲート絶縁膜上に形成し、第２の金属からなり第１のゲート電極よりも幅が広い第２のゲート電極を第１のゲート電極上に形成し、第２のゲート電極の第１の側部上、中央部上および第２の側部上に第３の陽極酸化膜を形成し、第２のゲート電極の第１の側部の外側の側面に第４の陽極酸化膜を第４の陽極酸化膜の外側の端部が第１の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となるように形成し、第２のゲート電極の第２の側部の外側の側面に第５の陽極酸化膜を第５の陽極酸化膜の外側の端部が第２の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となるように形成しているから、階段状となり、これらの上に形成するデータ線等の断線が生じにくくなる。
【００７７】
本製造方法においては、上記のような優れた特性の薄膜半導体装置を１回のイオン注入により製造することができる。
【００７８】
なお、ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な第１の金属からなる第１の金属膜と、陽極酸化可能であり第１の金属よりも陽極酸化速度が小さい第２の金属からなる第２の金属膜であって第１の金属膜と実質的に同じ幅で第１の金属膜上に積層された第２の金属膜とからなる金属膜積層体は、ゲート絶縁膜上に、第１の金属からなる第３の金属膜を形成し、その後、連続して第３の金属膜上に第２の金属からなる第４の金属膜を形成し、その後、第４の金属膜上にレジストを選択的に形成し、その後レジストをマスクにして、第４の金属膜および第３の金属膜を選択的にエッチング除去することにより容易に形成できる。
【００７９】
好ましくは、第１の金属がタンタルであり、第２の金属がアルミニウムであり、第１および第２の陽極酸化膜が酸化タンタル膜であり、第３乃至第５の陽極酸化膜が酸化アルミニウム膜である。
【００８０】
このようにすれば、タンタルとアルミニウムの格子定数や結晶構造が互いに異なっているので、これら２つの金属を上下に積層したゲート電極はイオンドーピングのマスク性に優れるようになる。その結果、ゲート電極全体の膜厚を薄くできて、その上に形成するデータ線等の断線が生じにくくなる。
【００８１】
また、タンタルのエッチング特性とアルミニウムのエッチング特性とが異なるから、エッチング特性の異なる２種の金属の２層構造となるゲート電極は、製造時に断線しづらくなる。
【００８２】
さらに、タンタルの上に電気抵抗の低いアルミニウムを使用しているから、ゲート電極（ゲート線）全体の抵抗が低くなる。
【００８３】
また、アルミニウムを陽極酸化した酸化アルミニウムによってアルミニウムの表面が覆われているから、その後イオンドーピングする際にもイオンドーピングのマスクとしてアルミニウムを使用できるようになる。また、酸化アルミニウムによってゲート電極のアルミニウムの表面が覆われていると、その上に形成されるデータ線等にもアルミニウムが使用できるようになり、素子全体の配線抵抗を小さくすることができる。さらに、酸化アルミニウムによってアルミニウムの表面が覆われていると、その後の加熱工程を経てもアルミニウムのヒロックが生じにくくなる。
【００８４】
また、第１の金属がタンタルであるので、ゲート絶縁膜が化学気相成長法で作成された絶縁膜である場合にも、その上にゲート電極を形成しても閾値（Ｖth）等のトランジスタ特性がほとんど変動することはなく、安定して優れた特性の薄膜トランジスタが製造できる。
【００８５】
さらに好ましくは、絶縁基板上に半導体薄膜を形成する工程が、絶縁基板上に多結晶シリコン薄膜を形成する工程であり、半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程が、多結晶シリコン薄膜上に化学気相成長法により酸化ケイ素膜を形成する工程であり、酸化ケイ素膜の膜厚をｔox（Å）とし、第１の陽極酸化膜の膜厚をｔTaox（Å）とした場合に、
（ａ・ｔox2 ＋ｂ・ｔox）×１．２８＜ｔTaox 、
ｔTaox＜（ａ・ｔox2 ＋ｂ・ｔox）×３．０９
（ここで、ａ＝−８．８８８９×１０-5（Å-1） 、ｂ＝０．４４である。）
の関係を満たしている。
【００８６】
酸化ケイ素膜からなるゲート絶縁膜の膜厚と、第１の酸化タンタル膜の膜厚とが上記関係を満たしていると、これらの膜を通してイオン注入により高濃度ドレイン領域や低濃度ドレイン領域を形成した場合に、実用上優れた構造の薄膜半導体装置が製造される。ｔTaoxが（ａ・ｔox2 ＋ｂ・ｔox）×１．２８よりも小さいと、低濃度ドレイン領域の不純物濃度が高くなりすぎて、ゲート電圧Ｖgsをオフ側にしたときのオフリーク電流が流れてしまう。また、ｔTaoxが（ａ・ｔox2 ＋ｂ・ｔox）×３．０９よりも大きいと、低濃度ドレイン領域の不純物濃度が低くなりすぎて、オン電流が小さくなりすぎてしまう。
【００８７】
また、本発明によれば、
絶縁基板上に半導体薄膜を形成する工程と、
前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な第１の金属からなる第１の金属膜と、陽極酸化困難な第２の金属からなり前記第１の金属膜と実質的に同じ幅で前記第１の金属膜上に積層された第２の金属膜とからなる金属膜積層体を形成する工程と、
前記金属膜積層体を熱酸化して前記第２の金属膜の上面および両側面に前記第２の金属の第１、第２および第３の熱酸化膜をそれぞれ形成し、前記第１の金属膜の両側面に前記第１の金属の熱酸化膜を形成し、その後、前記第１の金属膜を陽極酸化することにより、前記第１の金属からなる第１のゲート電極と前記第１のゲート電極の両側の第１および第２の陽極酸化膜とを前記ゲート酸化膜上に形成し、前記第２の金属からなり前記第１のゲート電極よりも幅が広く前記幅の方向において中央部と前記中央部の両側の第１および第２の側部とを備える第２のゲート電極を、前記第２のゲート電極の前記中央部であって前記第１のゲート電極と同じ幅である前記中央部を前記第１のゲート電極の直上とし、前記第２のゲート電極の前記幅の方向の前記第１の側部および前記第２の側部を前記第１のゲート電極の前記幅の方向における第１の端部の位置および第２の端部の位置から前記幅の方向においてそれぞれ突出させて前記第１の陽極酸化膜および前記第２の陽極酸化膜上にそれぞれ位置するようにして、前記第１のゲート電極上に形成し、前記第２のゲート電極の両側の前記第２および第３の熱酸化膜を前記第２の熱酸化膜の外側の端部が前記第１の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となり前記第３の熱酸化膜の外側の端部が前記第２の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となるように形成する工程と、
前記第２のゲート電極、前記第１乃至第３の熱酸化膜、前記第１および第２の陽極酸化膜、ならびに前記第１のゲート電極をマスクとして前記半導体薄膜にイオンドーピング法により不純物を導入して、前記第１の陽極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第２の熱酸化膜の外側の前記第１の陽極酸化膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ドレイン領域用不純物領域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第２の陽極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ソース領域用不純物領域を、前記第３の熱酸化膜の外側の前記第２の陽極酸化膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ソース領域用不純物領域よりも低不純物濃度の低濃度ソース領域用不純物領域をそれぞれ形成する工程と、
を有することを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法が提供される。
【００８８】
ゲート電極が、陽極酸化可能な第１の金属と陽極酸化困難な第２の金属とからなる場合には、まず、熱酸化により第２の金属からなる第２の金属膜の上面および両側面に第２の金属の熱酸化膜をそれぞれ形成し、第１の金属からなる第１の金属膜の両側面に第１の金属の熱酸化膜を形成し、その後、第１の金属膜を陽極酸化することにより、陽極酸化時に陽極酸化困難な金属の溶解を避けることができ、陽極酸化可能な第１の金属の側面に第１および第２の陽極酸化膜を形成できる。
【００８９】
なお、ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な第１の金属からなる第１の金属膜と、陽極酸化困難な第２の金属からなり第１の金属膜と実質的に同じ幅で第１の金属膜上に積層された第２の金属膜とからなる金属膜積層体は、ゲート絶縁膜上に、第１の金属からなる第３の金属膜を形成し、その後、連続して第３の金属膜上に第２の金属からなる第４の金属膜を形成し、その後、第４の金属膜上にレジストを選択的に形成し、その後レジストをマスクにして、第４の金属膜および第３の金属膜を選択的にエッチング除去することにより容易に形成できる。
【００９０】
本製造方法によって製造される薄膜半導体装置においても、高濃度ドレイン領域が第１のゲート電極と離間したオフセットゲート構造となるから、ゲート電圧Ｖgsをオフ側にしたときにオフリーク電流を抑制できる。また、ソース・ドレイン間耐圧も高くなり、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗を小さくできて、オン電流を上げることができる。
【００９１】
また、第１のゲート電極と高濃度ドレイン領域との間の半導体薄膜には低濃度ドレイン領域が形成されるから、オン電流の減少を抑制でき、さらに、ソース・ドレイン間耐圧を高くすることができ、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗をさらに小さくできて、オン電流をさらに上げることができる。
【００９２】
また、第１のゲート電極上に第２のゲート電極を形成し、この第２のゲート電極の第１の側部を第１のゲート電極から突出させて第１の陽極酸化膜上に形成しているから、オン時には、この第２のゲート電極の第１の側部によって、第２のゲート電極の第１の側部の下の半導体薄膜に弱い電界がかかり、その結果、第２のゲート電極の第１の側部の下の半導体薄膜の表面には反転層（チャンネル）ができる。従って、オン時には、第１のゲート電極とドレイン領域との間の抵抗を小さくできて、オフセットゲート構造を採ったことによって生じるオン電流の減少を抑制することができる。一方、オフ時においては、ドレイン端に掛かるゲートからの電界を小さくする事になり、それ故オフ電流は小さくなる。
【００９３】
また、本製造方法により階段状に製造されるから、その上に形成するデータ線等の断線が生じにくくなる。
【００９４】
本製造方法においても、上記のような優れた特性の薄膜半導体装置を１回のイオン注入により製造することができる。
【００９５】
また、本発明によれば、
絶縁基板上に半導体薄膜を形成する工程と、
前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な第１の金属からなる第１の金属膜を形成する工程と、
前記第１の金属膜上にレジストを選択的に形成する工程と、
前記レジストをマスクとして前記第１の金属膜を選択的にエッチング除去して前記第１の金属からなる第２の金属膜を選択的に前記ゲート絶縁膜上に形成する工程と、
その後、前記レジストを残したまま、前記第２の金属膜を陽極酸化して、前記第１の金属からなる第１のゲート電極と前記第１のゲート電極の両側の第１および第２の陽極酸化膜とを前記ゲート酸化膜上に形成する工程と、
その後、前記レジストを除去する工程と、
その後、第２の金属からなり前記第１のゲート電極よりも幅が広く前記幅の方向において中央部と前記中央部の両側の第１および第２の側部とを備える第２のゲート電極を前記第１のゲート電極上に形成し、前記第２のゲート電極の前記中央部であって前記第１のゲート電極と同じ幅である前記中央部を前記第１のゲート電極の直上に設け、前記第２のゲート電極の前記幅の方向の前記第１の側部および前記第２の側部を前記第１のゲート電極の前記幅の方向における第１の端部の位置および第２の端部の位置から前記幅の方向においてそれぞれ突出させて前記第１の陽極酸化膜および前記第２の陽極酸化膜上に前記第１の側部の外側の端部が前記第１の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となり前記第２の側部の外側の端部が前記第２の陽極酸化膜の外側の端部よりも内側となるようにそれぞれ設ける工程と、
前記第２のゲート電極、前記第１および第２の陽極酸化膜、ならびに前記第１のゲート電極をマスクとして前記半導体薄膜にイオン注入法により不純物を導入して、前記第１の陽極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第２のゲート電極の前記第１の側部の外側の前記第１の陽極酸化膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ドレイン領域用不純物領域よりも低不純物濃度の低濃度ドレイン領域用不純物領域を、前記第２の陽極酸化膜の外側の前記ゲート絶縁膜の下の前記半導体薄膜に高濃度ソース領域用不純物領域を、前記第２のゲート電極の前記第２の側部の外側の前記第２の陽極酸化膜の下の前記半導体薄膜に前記高濃度ソース領域用不純物領域よりも低不純物濃度の低濃度ソース領域用不純物領域をそれぞれ形成する工程と、
を有することを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法が提供される。
【００９６】
ゲート絶縁膜上に、陽極酸化可能な第１の金属からなる第１の金属膜を形成し、この第１の金属膜上にレジストを選択的に形成し、レジストをマスクとして第１の金属膜を選択的にエッチング除去して第１の金属からなる第２の金属膜を選択的にゲート絶縁膜上に形成し、その後、レジストを残したまま、第２の金属膜を陽極酸化することにより、第１の金属からなる第１のゲート電極の両側に第１および第２の陽極酸化膜を、これら第１および第２の陽極酸化膜の上面と第１のゲート電極の上面とをほぼ同じ高さになるようにして、容易に形成できる。そして、第１のゲート電極上および第１および第２の陽極酸化膜上に第２の金属からなり第１のゲート電極よりも幅が広い第２のゲート電極を形成すれば、第２のゲート電極を第１のゲート電極から突出させた状態に容易に形成できるようになる。本製造方法によれば、第２のゲート電極を構成する第２の金属は陽極酸化可能である必要はなく、また、第１の金属とは無関係に選択できるから、第２の金属の選択の幅が広くなる。
【００９７】
また、第１の金属からなる第１のゲート電極の両側に形成される第１および第２の陽極酸化膜の幅、すなわち、第１のゲート電極の端部から第１および第２の陽極酸化膜の外側の端部までのそれぞれの距離の制御も容易となり、その結果、この第１の陽極酸化膜をマスクとして半導体薄膜中にイオン打ち込みやイオンドーピングをしてドレイン領域を形成した場合に、第１の金属からなる第１のゲート電極とドレイン領域との間の距離の制御が容易となる。
【００９８】
本製造方法によって製造される薄膜半導体装置においても、高濃度ドレイン領域が第１のゲート電極と離間したオフセットゲート構造となるから、ゲート電圧Ｖgsをオフ側にしたときにオフリーク電流を抑制できる。また、ソース・ドレイン間耐圧も高くなり、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗を小さくできて、オン電流を上げることができる。
【００９９】
また、第１のゲート電極と高濃度ドレイン領域との間の半導体薄膜には低濃度ドレイン領域が形成されるから、オン電流の減少を抑制でき、さらに、ソース・ドレイン間耐圧を高くすることができ、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗をさらに小さくできて、オン電流をさらに上げることができる。
【０１００】
また、第１のゲート電極上に第２のゲート電極を形成し、この第２のゲート電極の第１の側部を第１のゲート電極から突出させて第１の陽極酸化膜上に形成しているから、オン時には、この第２のゲート電極の第１の側部によって、第２のゲート電極の第１の側部の下の半導体薄膜に弱い電界がかかり、その結果、第２のゲート電極の第１の側部の下の半導体薄膜の表面には反転層（チャンネル）ができる。従って、オン時には、第１のゲート電極とドレイン領域との間の抵抗を小さくできて、オフセットゲート構造を採ったことによって生じるオン電流の減少を抑制することができる。一方、オフ時においては、ドレイン端の電界強度が弱くなり、オフ電流が小さくなる。
【０１０１】
また、本製造方法により階段状に製造されるから、その上に形成するデータ線等の断線が生じにくくなる。
【０１０２】
本製造方法においても、上記のような優れた特性の薄膜半導体装置を１回のイオン注入により製造することができる。
【０１０３】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【０１０４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の薄膜トランジスタ１００を説明するための断面図である。
【０１０５】
ガラス基板１０上にポリシリコン等の半導体薄膜２０が選択的に形成されている。ポリシリコン薄膜２０は化学気相成長法により形成された二酸化シリコンからなるゲート絶縁膜４０によって覆われている。ポリシリコン薄膜２０の上面上にはゲート絶縁膜４０を間に挟んでタンタルゲート電極５１が形成されている。タンタルゲート５１の両側のゲート絶縁膜４０上にはタンタルを陽極酸化して形成された酸化タンタル膜５２、５３がそれぞれ形成されている。タンタルゲート電極５１上にはアルミニウムゲート電極７２が形成され、アルミニウムゲート電極７２の上面、両側面はアルミニウムを陽極酸化して形成された酸化アルミニウム膜８１、８２、８３によってそれぞれ覆われている。
【０１０６】
アルミニウムゲート電極７２は中央部７５と中央部７５の両側の側部７３、７４とから構成されている。アルミニウムゲート電極中央部７５はタンタルゲート電極５１と同じ幅でありタンタルゲート電極５１の直上にタンタルゲート電極５１と接して設けられている。アルミニウムゲート電極側部７３は、タンタルゲート電極５１の端部から突出して酸化タンタル膜５２上に形成されている。アルミニウムゲート電極側部７４は、タンタルゲート電極５１の端部から突出して酸化タンタル膜５３上に形成されている。
【０１０７】
ポリシリコン薄膜２０は、ｎ+ ドレイン領域２３、ｎ- ドレイン領域２２、ｎ- ソース領域２４、ｎ+ ソース領域２５、および中央のポリシリコン薄膜２１から構成されている。ｎ+ ドレイン領域２３は酸化タンタル膜５２より外側のゲート絶縁膜４０の下のポリシリコン薄膜２０に形成されている。ｎ- ドレイン領域２２は、酸化アルミニウム膜８２より外側の酸化タンタル膜５２の下のポリシリコン薄膜２０に形成されている。ｎ+ ソース領域２５は酸化タンタル膜５３より外側のゲート絶縁膜４０の下のポリシリコン薄膜２０に形成されている。ｎ- ソース領域２２は、酸化アルミニウム膜８３より外側の酸化タンタル膜５３の下のポリシリコン薄膜２０に形成されている。
【０１０８】
本実施の形態においては、ポリシリコン薄膜２０上に化学気相成長法で形成された二酸化シリコンよりなるゲート絶縁膜４０を備え、このゲート絶縁膜４０上にタンタルゲート電極５１を形成している。従って、化学気相成長法で形成した二酸化シリコンよりなるゲート絶縁膜４０上にゲート電極を形成しても閾値（Ｖth）等のトランジスタ特性がほとんど変動することはなく、優れた特性の薄膜トランジスタ１００が安定して製造できる。
【０１０９】
また、このタンタルゲート電極５１上にアルミニウムゲート電極７２を備えている。従って、タンタルとアルミニウムとの間の格子定数や結晶構造の違いにより、これら２つの金属を上下に積層したゲート電極はイオン注入のマスク性に優れ、その結果、ゲート電極全体の膜厚を薄くできて、その上に形成するデータ線等の断線が生じにくくなる。また、タンタルのエッチング特性とアルミニウムのエッチング特性とが異なるから、エッチング特性の異なる２種の金属の２層構造となるゲート電極は、製造時に断線しづらくなる。さらに、タンタルの上に電気抵抗の低いアルミニウムを使用しているから、ゲート電極（ゲート線）全体の抵抗が低くなる。
【０１１０】
また、アルミニウムが陽極酸化されて、アルミニウムゲート電極７２の上面および両側面にアルミニウムゲート電極７２を覆って形成された酸化アルミニウム膜８１、８２、８３をそれぞれ備えているから、高温でイオン注入する際にもイオン注入のマスクとしてアルミニウムを使用できるようになる。また、酸化アルミニウム膜８１、８２、８３によってアルミニウムゲート電極７２の表面が覆われていると、その上に形成されるデータ線等にもアルミニウムが使用できるようになり、素子全体の配線抵抗を小さくすることができる。さらに、酸化アルミニウム８１、８２、８３によってアルミニウムゲート電極７２の表面が覆われていると、その後の加熱工程を経てもアルミニウムのヒロックが生じにくくなる。
【０１１１】
また、ｎ+ ドレイン領域２３はタンタルゲート電極５１から離間してポリシリコン薄膜２０に形成されており、オフセットゲート構造となっている。従って、ゲート電圧Ｖgsをオフ側にしたときにオフリーク電流を抑制でき、また、ソース・ドレイン間耐圧も高くなり、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗を小さくできて、オン電流を上げることができる。
【０１１２】
また、ｎ- ドレイン領域２２が、タンタルゲート５１と離間しｎ+ ドレイン領域２３と接して、タンタルゲート５１とｎ+ ドレイン領域２３との間に形成されている。このｎ- ドレイン領域２２を設けると、ｎ+ ドレイン領域２３をタンタルゲート電極５１から離間させて形成しても、タンタルゲート電極５１とｎ+ ドレイン領域２３との間の抵抗をこのｎ- ドレイン領域２２により小さくできる。従って、オン電流の減少を抑制しつつ、ゲート電圧Ｖgsをオフ側にしたときのオフリーク電流を抑制できる。また、このようなｎ- ドレイン領域２２を設けると、ソース・ドレイン間耐圧を高くすることができ、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗をさらに小さくできて、オン電流をさらに上げることができる。
【０１１３】
本実施の形態においては、さらに、タンタルゲート電極５１上に形成されたアルミニウムゲート電極７２の側部７３が、タンタルゲート電極５１の端部から突出して酸化タンタル膜５２上に形成されているから、オン時には、この突出したアルミニウムゲート電極側部７３によって、アルミニウムゲート電極側部７３の下のポリシリコン薄膜２１に弱い電界がかかり、その結果、このポリシリコン薄膜２１の表面には反転層（チャンネル）ができ、電気的ｎ- 領域２６が形成される。同様に、タンタルゲート電極５１上に形成されたアルミニウムゲート電極７２の側部７４が、タンタルゲート電極５１の端部から突出して酸化タンタル膜５３上に形成されているから、オン時には、この突出したアルミニウムゲート電極側部７４によって、アルミニウムゲート電極側部７４の下のポリシリコン薄膜２１に弱い電界がかかり、その結果、このポリシリコン薄膜２１の表面には反転層ができ、電気的ｎ- 領域２７が形成される。このように、オン時には、この突出したアルミニウムゲート電極側部７３によって、ポリシリコン薄膜２１の表面に電気的ｎ- 領域２６が形成されるから、タンタルゲート電極５１とｎ- ドレイン領域２２、ｎ+ ドレイン領域２３との間の抵抗を小さくできて、オフセットゲート構造を採ったことによって生じるオン電流の減少を抑制することができる。一方、オフ時においては、ドレイン端の電界強度が弱まりオフ電流が小さくなる。
【０１１４】
また、このように、タンタルゲート電極５１と、このタンタルゲート電極５１の両側の酸化タンタル膜５２、５３と、タンタルゲート電極５１上のアルミニウムゲート電極７２と、アルミニウムゲート電極７２の上面および両側面の酸化アルミニウム膜８１、８２、８３とが形成され、アルミニウムゲート電極７２はタンタルゲート電極５１よりも幅が広くてタンタルゲート電極５１の両側に突出し、その突出した部分は酸化タンタル膜５２、５３上に位置するが、酸化タンタル膜５２、５３の端部の方が、アルミニウムゲート電極７２の両側面の酸化アルミニウム膜８２、８３の端部よりもそれぞれ外側となっており、階段状となるので、これらの上に形成するデータ線等の断線が生じにくくなる。
【０１１５】
この薄膜トランジスタ１００は次のようにして製造される。
【０１１６】
図２は、本発明の第１の実施の形態の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【０１１７】
まず、図２Ａに示すように、ガラス基板１０上にポリシリコン薄膜２０を選択的に形成し、ポリシリコン薄膜２０上に化学気相成長法により二酸化シリコンからなるゲート絶縁膜４０を形成し、ゲート絶縁膜４０上にタンタル膜６０をスパッタ法により形成し、タンタル膜６０上にアルミニウム膜７０をスパッタ法により形成し、アルミニウム膜７０上にレジスト１５を選択的に形成する。
【０１１８】
次に、図２Ｂに示すように、レジスト１５をマスクにしてアルミニウム膜７０およびタンタル膜６０を選択的にエッチング除去して、同じ幅のタンタル膜６１とアルミニウム膜７１とからなる金属膜積層体６７を形成する。その後、レジスト１５を除去する。
【０１１９】
次に、図２Ｃに示すように、金属膜積層体６７を陽極酸化して、ゲート絶縁膜４０上にタンタルゲート電極５１と、タンタルゲート５１の両側の酸化タンタル膜５２、５３をそれぞれ形成し、タンタルゲート電極５１上にはアルミニウムゲート電極７２を形成し、アルミニウムゲート電極７２の上面、両側面にはそれぞれ酸化アルミニウム膜８１、８２、８３を形成する。
【０１２０】
次に、図２Ｄに示すように、タンタルゲート電極５１、酸化タンタル膜５２、５３、アルミニウムゲート電極７２、酸化アルミニウム膜８１、８２、８３およびゲート絶縁膜４０をマスクにしてイオン注入法により燐イオンをポリシリコン薄膜２０に導入する。このようにして、一回のイオン注入により、酸化タンタル膜５２より外側のゲート絶縁膜４０の下のポリシリコン薄膜２０にｎ+ ドレイン領域用不純物領域２３’が形成され、酸化アルミニウム膜８２より外側の酸化タンタル膜５２の下のポリシリコン薄膜２０にｎ- ドレイン領域用不純物領域２２’が形成され、酸化タンタル膜５３より外側のゲート絶縁膜４０の下のポリシリコン薄膜２０にｎ+ ソース領域用不純物領域２５’が形成され、酸化アルミニウム膜８３より外側の酸化タンタル膜５３の下のポリシリコン薄膜２０にｎ- ソース領域用不純物領域２４’が形成される。
【０１２１】
その後、熱処理によりイオン注入された不純物を活性化して、ｎ+ ドレイン領域用不純物領域２３’をｎ+ ドレイン領域２３とし、ｎ- ドレイン領域用不純物領域２２’をｎ- ドレイン領域２２とし、ｎ+ ソース領域用不純物領域２５’をｎ+ ソース領域２５とし、ｎ- ソース領域用不純物領域２４’をｎ- ソース領域２４として、図１の薄膜トランジスタ１００を形成する。
【０１２２】
このように、陽極酸化速度の大きいタンタルを下側とし、陽極酸化速度の小さいアルミニウムを上側とする２層構造のゲート電極構造とすることにより容易に本実施例の薄膜トランジスタ１００が製造される。また、イオン注入も一回で済む。
【０１２３】
イオン注入により、ゲート絶縁膜４０の下のポリシリコン薄膜２０にｎ+ ドレイン領域用不純物領域２３’を形成するには、通常は、不純物分布のピークが、ポリシリコン薄膜２０の表面、すなわち、ゲート絶縁膜４０とポリシリコン薄膜２０との界面に来るように、イオンドーピングの加速電圧を設定する。このときのゲート絶縁膜４０の膜厚すなわち飛程ｘ（Å）と、飛程偏差σ（Å）との間には、
σ＝ａ・ｘ2 ＋ｂ・ｘ                      …（１）
（ここで、ａ＝−８．８８８９×１０-5（Å-1） 、ｂ＝０．４４である。）
の関係がある。
【０１２４】
飛程ｘと、飛程偏差σ、および飛程偏差の所定倍の値の関係を表１に示す。
【０１２５】
【表１】
0003648808.tif 000002
【０１２６】
例えば、ゲート絶縁膜４０の膜厚が６００オングストロームの場合には、飛程ｘが６００オングストロームであり、不純物分布のピークが、ゲート絶縁膜４０の表面から６００オングストロームのところ、すなわち、ゲート絶縁膜４０とポリシリコン薄膜２０との界面のところとなるように、イオンドーピングの加速電圧が設定される。このとき、例えば、ゲート絶縁膜４０上に膜厚５４１オングストロームの酸化タンタル膜５２が形成されている箇所においては、不純物分布のピークから２．３３σ（５４１オングストローム）離れたところがゲート絶縁膜４０とポリシリコン薄膜２０との界面となる。
【０１２７】
次に、不純物分布のピークが、ゲート絶縁膜４０とポリシリコン薄膜２０との界面のところとなるようにしてイオンドーピングして形成したｎ+ ドレイン領域用不純物領域２３’の濃度と、ゲート絶縁膜４０上に所定の膜厚の酸化タンタル膜５２が形成されていて、不純物分布のピークから１．２８σ、２．３３σ、２．５８σおよび３．０９σそれぞれ離れたところがゲート絶縁膜４０とポリシリコン薄膜２０との界面となるような各場合に、イオンドーピングして形成したｎ- ドレイン領域用不純物領域２２’の濃度との関係を表２に示す。
【０１２８】
【表２】
0003648808.tif 000003
【０１２９】
この表から、例えば、上記の不純物分布のピークから２．３３σ離れたところがゲート絶縁膜４０とポリシリコン薄膜２０との界面となる場合においては、ｎ- ドレイン領域用不純物領域２２’の濃度は、ｎ+ ドレイン領域用不純物領域２３’の濃度の１．０％となることがわかる。
【０１３０】
ｎ- ドレイン領域用不純物領域２２’の濃度が、ｎ+ ドレイン領域用不純物領域２３’の濃度の１０％以上となると、オフ電流が流れてしまい好ましくない。一方、ｎ- ドレイン領域用不純物領域２２’の濃度が、ｎ+ ドレイン領域用不純物領域２３’の濃度の０．１％以下となると、ｎ- ドレイン領域２２を設けても、タンタルゲート電極５１とｎ+ ドレイン領域２３との間の抵抗は小さくならず、その結果オン電流も制限され好ましくない。従って、ｎ- ドレイン領域用不純物領域２２’の濃度は、ｎ+ ドレイン領域用不純物領域２３’の濃度の０．１％よりも大きく１０％より小さいことが好ましい。すなわち、ゲート絶縁膜４０とポリシリコン薄膜２０との界面が不純物分布のピークから１．２８σ〜３．０９σ離れるように、ゲート絶縁膜４０上の酸化タンタル膜５２の膜厚を設定すること、すなわち、酸化タンタル膜５２の膜厚をｔTaoxとすると、
１．２８σ＜ｔTaox＜３．０９σ          …（２）
の関係にあることが好ましい。
【０１３１】
一方、ゲート絶縁膜４０の膜厚をｔox（Å）とすると、この膜厚ｔoxは飛程ｘに等しいから、式（１）と式（２）より、酸化タンタル膜５２の膜厚ｔTaox（Å）とゲート絶縁膜４０の膜厚ｔoxとの関係は、
（ａ・ｔox2 ＋ｂ・ｔox）×１．２８＜ｔTaox 、       …（３）
ｔTaox＜（ａ・ｔox2 ＋ｂ・ｔox）×３．０９          …（４）
（ここで、ａ＝−８．８８８９×１０-5（Å-1） 、ｂ＝０．４４である。）
の関係を満たしていることが好ましい。
【０１３２】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態の薄膜トランジスタ１００を説明するための断面図である。
【０１３３】
ガラス基板１０上にポリシリコン薄膜２０が選択的に形成されている。ポリシリコン薄膜２０は化学気相成長法により形成された二酸化シリコンからなるゲート絶縁膜４０によって覆われている。ポリシリコン薄膜２０の上面上にはゲート絶縁膜４０を間に挟んでタンタルゲート電極５１が形成されている。タンタルゲート５１の両側のゲート絶縁膜４０上にはタンタルを陽極酸化して形成された酸化タンタル膜５２、５３がそれぞれ形成されている。タンタルゲート電極５１上にはクロムゲート電極９１が形成されている。
【０１３４】
クロムゲート電極９１は中央部９４と中央部９４の両側の側部５２、５３とから構成されている。クロムゲート電極中央部９４はタンタルゲート電極５１と同じ幅でありタンタルゲート電極５１の直上にタンタルゲート電極５１と接して設けられている。クロムゲート電極側部９２は、タンタルゲート電極５１の端部から突出して酸化タンタル膜５２上に形成されている。クロムゲート電極側部９３は、タンタルゲート電極５１の端部から突出して酸化タンタル膜５３上に形成されている。
【０１３５】
ポリシリコン薄膜２０は、ｎ+ ドレイン領域２３、ｎ- ドレイン領域２２、ｎ- ソース領域２４、ｎ+ ソース領域２５、および中央のポリシリコン薄膜２１から構成されている。ｎ+ ドレイン領域２３は酸化タンタル膜５２より外側のゲート絶縁膜４０の下のポリシリコン薄膜２０に形成されている。ｎ- ドレイン領域２２は、クロムゲート電極９１より外側の酸化タンタル膜５２の下のポリシリコン薄膜２０に形成されている。ｎ+ ソース領域２５は酸化タンタル膜５３より外側のゲート絶縁膜４０の下のポリシリコン薄膜２０に形成されている。ｎ- ソース領域２２は、クロムゲート電極９１より外側の酸化タンタル膜５３の下のポリシリコン薄膜２０に形成されている。
【０１３６】
本実施の形態においても、ポリシリコン薄膜２０上に化学気相成長法で形成された二酸化シリコンよりなるゲート絶縁膜４０を備え、このゲート絶縁膜４０上にタンタルゲート電極５１を形成している。従って、化学気相成長法で形成した二酸化シリコンよりなるゲート絶縁膜４０上にゲート電極を形成しても閾値（Ｖth）等のトランジスタ特性がほとんど変動することはなく、優れた特性の薄膜トランジスタ１００が安定して製造できる。
【０１３７】
また、このタンタルゲート電極５１上にクロムゲート電極７２を備えている。従って、タンタルとクロムとの間の格子定数や結晶構造の違いにより、これら２つの金属を上下に積層したゲート電極はイオン注入のマスク性に優れ、その結果、ゲート電極全体の膜厚を薄くできて、その上に形成するデータ線等の断線が生じにくくなる。また、タンタルのエッチング特性とクロムのエッチング特性とが異なるから、エッチング特性の異なる２種の金属の２層構造となるゲート電極は、製造時に断線しづらくなる。さらに、タンタルの上に電気抵抗の低いクロムを使用しているから、ゲート電極（ゲート線）全体の抵抗が低くなる。
【０１３８】
また、ｎ+ ドレイン領域２３はタンタルゲート電極５１から離間してポリシリコン薄膜２０に形成されており、オフセットゲート構造となっている。従って、ゲート電圧Ｖgsをオフ側にしたときにオフリーク電流を抑制でき、また、ソース・ドレイン間耐圧も高くなり、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗を小さくできて、オン電流を上げることができる。
【０１３９】
また、ｎ- ドレイン領域２２が、タンタルゲート５１と離間しｎ+ ドレイン領域２３と接して、タンタルゲート５１とｎ+ ドレイン領域２３との間に形成されている。このｎ- ドレイン領域２２を設けると、ｎ+ ドレイン領域２３をタンタルゲート電極５１から離間させて形成しても、タンタルゲート電極５１とｎ+ ドレイン領域２３との間の抵抗をこのｎ- ドレイン領域２２により小さくできる。従って、オン電流の減少を抑制しつつ、ゲート電圧Ｖgsをオフ側にしたときのオフリーク電流を抑制できる。また、このようなｎ- ドレイン領域２２を設けると、ソース・ドレイン間耐圧を高くすることができ、その結果、チャネルの微細化が可能となり、オン抵抗をさらに小さくできて、オン電流をさらに上げることができる。
【０１４０】
本実施の形態においては、さらに、タンタルゲート電極５１上に形成されたクロムゲート電極９１の側部９２が、タンタルゲート電極５１の端部から突出して酸化タンタル膜５２上に形成されているから、オン時には、この突出したクロムゲート電極側部９２によって、クロムゲート電極側部９２の下のポリシリコン薄膜２１に弱い電界がかかり、その結果、このポリシリコン薄膜２１の表面には反転層（チャンネル）ができ、電気的ｎ- 領域２６が形成される。同様に、タンタルゲート電極５１上に形成されたクロムゲート電極９１の側部９３が、タンタルゲート電極５１の端部から突出して酸化タンタル膜５３上に形成されているから、オン時には、この突出したクロムゲート電極側部９３によって、クロムゲート電極側部９３の下のポリシリコン薄膜２１に弱い電界がかかり、その結果、このポリシリコン薄膜２１の表面には反転層（チャンネル）ができ、電気的ｎ- 領域２７が形成される。このように、オン時には、この突出したクロムゲート電極側部９２によって、ポリシリコン薄膜２１の表面に電気的ｎ- 領域２６が形成されるから、タンタルゲート電極５１とｎ- ドレイン領域２２、ｎ+ ドレイン領域２３との間の抵抗を小さくできて、オフセットゲート構造を採ったことによって生じるオン電流の減少を抑制することができる。一方、オフ時においては、ドレイン端の電界が弱まり、オフ電流は小さくなる。
【０１４１】
また、このように、タンタルゲート電極５１と、このタンタルゲート電極５１の両側の酸化タンタル膜５２、５３と、タンタルゲート電極５１上のクロムゲート電極９１とが形成され、クロムゲート電極９１はタンタルゲート電極５１よりも幅が広くてタンタルゲート電極５１の両側に突出し、その突出した部分は酸化タンタル膜５２、５３上に位置するが、酸化タンタル膜５２、５３の端部の方が、クロムゲート電極９１の両側部９２、９３の端部よりもそれぞれ外側となっており、階段状となるので、これらの上に層間絶縁膜を介して形成するデータ線等の断線が生じにくくなる。
【０１４２】
この薄膜トランジスタ１００は次のようにして製造される。
【０１４３】
図４は、本発明の第２の実施の形態の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【０１４４】
まず、図４Ａに示すように、ガラス基板１０上にポリシリコン薄膜２０を選択的に形成し、ポリシリコン薄膜２０上に化学気相成長法により二酸化シリコンからなるゲート絶縁膜４０を形成し、ゲート絶縁膜４０上にタンタル膜６０をスパッタ法により形成し、タンタル膜６０上にレジスト１５を選択的に形成する。
【０１４５】
次に、図４Ｂに示すように、レジスト１５をマスクにしてタンタル膜６０を選択的にエッチング除去して、タンタル膜６１を形成する。
【０１４６】
次に、図４Ｃに示すように、レジスト１５を残したままタンタル膜６１を陽極酸化して、ゲート絶縁膜４０上にタンタルゲート電極５１と、タンタルゲート５１の両側の酸化タンタル膜５２、５３をそれぞれ形成する。その後、レジスト１５を除去する。
【０１４７】
次に、図４Ｄに示すように、タンタルゲート電極５１および酸化タンタル膜５２、５３上に、タンタルゲート電極５１よりも幅が広いクロムゲート電極９１を、クロムゲート電極側部９２、９３をタンタルゲート電極５１から突出させて、選択的に形成する。次に、クロムゲート電極９１、タンタルゲート電極５１および酸化タンタル膜５２、５３、およびゲート絶縁膜４０をマスクにしてイオン注入法により燐イオンをポリシリコン薄膜２０に導入する。このようにして、一回のイオン注入により、酸化タンタル膜５２より外側のゲート絶縁膜４０の下のポリシリコン薄膜２０にｎ+ ドレイン領域用不純物領域２３’が形成され、クロムゲート電極９１より外側の酸化タンタル膜５２の下のポリシリコン薄膜２０にｎ- ドレイン領域用不純物領域２２’が形成され、酸化タンタル膜５３より外側のゲート絶縁膜４０の下のポリシリコン薄膜２０にｎ+ ソース領域用不純物領域２５’が形成され、クロムゲート電極９１より外側の酸化タンタル膜５３の下のポリシリコン薄膜２０にｎ- ソース領域用不純物領域２２’が形成される。
【０１４８】
その後、熱処理によりイオン注入された不純物を活性化して、ｎ+ ドレイン領域用不純物領域２３’をｎ+ ドレイン領域２３とし、ｎ- ドレイン領域用不純物領域２２’をｎ- ドレイン領域２２とし、ｎ+ ソース領域用不純物領域２５’をｎ+ ソース領域２５とし、ｎ- ソース領域用不純物領域２４’をｎ- ソース領域２４として、図３の薄膜トランジスタ１００を形成する。
【０１４９】
本実施の形態の製造方法においては、ゲート絶縁膜４０上に、陽極酸化可能なタンタル膜６０を形成し、このタンタル膜６０上にレジスト１５を選択的に形成し、レジスト１５をマスクとしてタンタル膜６０を選択的にエッチング除去してタンタル膜６１を選択的にゲート絶縁膜５０上に形成し、その後、レジスト１５を残したまま、タンタル膜６１を陽極酸化することにより、タンタルゲート電極５１の両側に酸化タンタル膜５２、５３を、これら酸化タンタル膜５２、５３の上面とタンタルゲート電極５１の上面とをほぼ同じ高さになるようにして、容易に形成できる。そして、タンタルゲート電極５１上および酸化タンタル膜５２、５３上にタンタルゲート電極５１よりも幅が広いクロムゲート電極９１を形成すれば、クロムゲート電極の側部９２、９３をタンタルゲート電極５１から突出させた状態に容易に形成できるようになる。本製造方法によれば、タンタルゲート電極５１上に、クロムのような陽極酸化困難な金属を使用したゲート電極を設けることができ、ゲート電極に使用する金属の選択の幅が広くなる。また、イオンドーピングも一回で済む。
【０１５０】
図５は、本発明の第２の実施の形態の薄膜トランジスタの他の製造方法を説明するための断面図である。
【０１５１】
まず、図５Ａに示すように、ガラス基板１０上にポリシリコン薄膜２０を選択的に形成し、ポリシリコン薄膜２０上に化学気相成長法により二酸化シリコンからなるゲート絶縁膜４０を形成し、ゲート絶縁膜４０上にタンタル膜６０をスパッタ法により形成し、タンタル膜６０上にクロム膜９０をスパッタ法により形成し、クロム膜９０上にレジスト１５を選択的に形成する。
【０１５２】
次に、図５Ｂに示すように、レジスト１５をマスクにしてクロム膜９０およびタンタル膜６０を選択的にエッチング除去して、同じ幅のタンタル膜６１およびクロム膜９５からなる金属膜積層体６８を形成する。その後、レジスト１５を除去する。
【０１５３】
次に、図５Ｃに示すように、金属膜積層体６８を熱酸化して、ゲート絶縁膜４０上にタンタル膜６２と、タンタル膜６２の両側の酸化タンタル膜６３、６４をそれぞれ形成し、タンタル膜６２上にはクロム膜９６を形成し、クロム膜９６のの上面および両側面には酸化クロム膜９７、９８、９９をそれぞれ形成する。クロム膜９６はクロムゲート電極９１となる。
【０１５４】
次に、図５Ｄに示すように、タンタル膜６２を陽極酸化して、ゲート絶縁膜４０上にタンタルゲート電極５１と、タンタルゲート５１の両側の酸化タンタル膜５２、５３をそれぞれ形成する。その後、タンタルゲート電極５１、酸化タンタル膜５２、５３、クロムゲート電極５１および酸化クロム膜９７、９８、９９をマスクとしてイオン注入法により燐イオンをポリシリコン薄膜２０に導入する。このようにして、一回のイオン注入により、酸化タンタル膜５２より外側のゲート絶縁膜４０の下のポリシリコン薄膜２０にｎ+ ドレイン領域用不純物領域２３’が形成され、酸化クロム膜９８より外側の酸化タンタル膜５２の下のポリシリコン薄膜２０にｎ- ドレイン領域用不純物領域２２’が形成され、酸化タンタル膜５３より外側のゲート絶縁膜４０の下のポリシリコン薄膜２０にｎ+ ソース領域用不純物領域２５’が形成され、酸化クロム膜９９より外側の酸化タンタル膜５３の下のポリシリコン薄膜２０にｎ- ソース領域用不純物領域２２’が形成される。
【０１５５】
その後、熱処理によりイオン注入された不純物を活性化して、ｎ+ ドレイン領域用不純物領域２３’をｎ+ ドレイン領域２３とし、ｎ- ドレイン領域用不純物領域２２’をｎ- ドレイン領域２２とし、ｎ+ ソース領域用不純物領域２５’をｎ+ ソース領域２５とし、ｎ- ソース領域用不純物領域２４’をｎ- ソース領域２４として、薄膜トランジスタ１００を形成する。
【０１５６】
このように、クロムのような陽極酸化困難な金属を使用した場合であっても、まず、熱酸化することによりクロムの表面を熱酸化膜で覆っておくと、その後タンタルの陽極酸化を行う場合にはクロムの溶解が防止でき、タンタルとクロムをまず連続して形成した場合であっても、その後陽極酸化して、本実施例の薄膜トランジスタ１００を形成できる。なお、本製造方法においても、イオン注入は一回で済む。
【０１５７】
【発明の効果】
本発明によれば、一回のイオン注入によって製造可能な簡単な構造の薄膜半導体装置であって、オフリーク電流を抑制すると共にオン電流の減少を低く抑えた薄膜半導体装置とその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の薄膜トランジスタを説明するための断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の薄膜トランジスタを説明するための断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の薄膜トランジスタの一製造方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の薄膜トランジスタの他の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】従来の薄膜トランジスタおよびその製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１０…ガラス基板
１５…レジスト
２０…ポリシリコン薄膜
２１…ポリシリコン薄膜
２２…ｎ- ドレイン領域
２３…ｎ+ ドレイン領域
２４…ｎ- ソース領域
２５…ｎ+ ソース領域
２２’…ｎ- ドレイン領域用不純物領域
２３’…ｎ+ ドレイン領域用不純物領域
２４’…ｎ- ソース領域用不純物領域
２５’…ｎ+ ソース領域用不純物領域
２６、２７…電気的ｎ- 領域
４０…ゲート絶縁膜
５１…タンタルゲート電極
５２、５３、６３、６４…酸化タンタル膜
６０、６１、６２…タンタル膜
６７、６８…金属膜積層体
７０、７１…アルミニウム膜
７２…アルミニウムゲート電極
７３…アルミニウムゲート電極側部
７４…アルミニウムゲート電極側部
７５…アルミニウムゲート電極中央部
８１、８２、８３…酸化アルミニウム膜
９０、９５、９６…クロム膜
９１…クロムゲート電極
９２…クロムゲート電極側部
９３…クロムゲート電極側部
９４…クロムゲート電極中央部
９７、９８、９９…酸化クロム膜
１００…薄膜トランジスタ
１１０…基板
１２０…多結晶シリコン半導体層
１２２…ｎ- ドレイン領域
１２３…ｎ- ソース領域
１２４…ｎ+ ドレイン領域
１２５…ｎ- ドレイン領域
１２７…ｎ- ソース領域
１２８…ｎ+ ソース領域
１３０…ゲート絶縁膜
１４０…タンタル膜
１４１…タンタルゲート電極
１５０…酸化タンタル膜
２００…薄膜トランジスタ
【図１】
0003648808.tif 000004
【図２】
0003648808.tif 000005
【図３】
0003648808.tif 000006
【図４】
0003648808.tif 000007
【図５】
0003648808.tif 000008
【図６】
0003648808.tif 000009