(57)【要約】【課題】キンク効果に起因して薄膜トランジスタの飽和動作領域にソース・ドレイン電流の変動がある場合でも、安定した出力を得ることができる半導体装置、半導体装置の製造方法、および電気光学装置を提供することにある。【解決手段】薄型トランジスタ１０は、多結晶シリコン膜１ａを能動層としており、高濃度Ｎ型領域１ｃ、低濃度Ｎ型領域１ｄ、第１のチャネル領域１ｅおよび高濃度Ｎ型領域１ｇを備えた第１の薄膜トランジスタ部１０ａと、高濃度Ｎ型領域１ｇ、第２のチャネル領域１ｉ、低濃度Ｎ型領域１ｊおよび高濃度Ｎ型領域１ｋを備えた第２の薄膜トランジスタ部１０ｂとが直列接続されたマルチゲート構造を有している。ドレイン側の第１の薄膜トランジスタ部１０ａのチャネル長は０．５μｍ以上かつ１．５μｍ未満である。【選択図】図５
2008135604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された多結晶シリコン膜を能動層として備えた薄膜トランジスタを有する半導体装置において、
前記薄膜トランジスタは、前記多結晶シリコン膜のドレイン側位置に第１のチャネル領域を備えた第１の薄膜トランジスタ部と、前記多結晶シリコン膜において前記第１のチャネル領域に対して不純物導入領域を介してソース側で隣接する第２のチャネル領域を備えた第２の薄膜トランジスタ部とを備え、
前記第１の薄膜トランジスタ部と前記第２の薄膜トランジスタ部とは導電型が同一であって、前記第１の薄膜トランジスタ部のゲート電極と、前記第２の薄膜トランジスタ部のゲート電極とは電気的に接続され、
前記第１の薄膜トランジスタ部のチャネル長は２μｍ未満であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の薄膜トランジスタ部のチャネル長は、０．５μｍ以上かつ１．５μｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の薄膜トランジスタ部においてチャネル幅をチャネル長で割ったときの値が、前記第２の薄膜トランジスタ部においてチャネル幅をチャネル長で割ったときの値の４倍以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の薄膜トランジスタ部および前記第２の薄膜トランジスタ部のうちの少なくとも一方は、チャネル領域に対してドレイン側で隣接する領域に低濃度ドレイン領域を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の薄膜トランジスタ部のゲート電極と、前記第２の薄膜トランジスタ部のゲート電極とは、前記第１のチャネル領域から第２のチャネル領域に至る領域をゲート絶縁層を介して覆うように一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記不純物導入領域は低濃度不純物導入領域であることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２の薄膜トランジスタ部に対してソース側には、前記第１の薄膜トランジスタ部と対称に第３の薄膜トランジスタ部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記基板上に前記多結晶シリコン膜を形成した後、
前記第１のチャネル領域のソース側端部よりもドレイン側を覆うマスクを介して前記多結晶シリコン膜に不純物を導入して前記第１のチャネル領域のソース側端部の位置を規定する第１の不純物導入工程と、
該第１の不純物導入工程の後、前記ゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
前記ゲート電極をマスクにして不純物を導入し、前記第１のチャネル領域のドレイン側端部の位置を規定する第２の不純物導入工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記基板上に前記多結晶シリコン膜を形成した後、
前記第１のチャネル領域のソース側端部よりもソース側領域を覆うマスクを介して前記多結晶シリコン膜に第１導電型不純物を導入して第１導電型領域を形成する第１の不純物導入工程と、
前記マスクを部分的に除去して当該マスクの形成領域を縮小するマスク部分除去工程と、
前記マスク部分除去工程により縮小された前記マスクを介して前記多結晶シリコン膜に前記第１導電型不純物と同量の第２導電型不純物を導入して前記第１導電型領域を真性領域とする第２の不純物導入工程と、
該第２の不純物導入工程の後、前記ゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
前記ゲート電極をマスクにして第２導電型不純物を導入して前記第１のチャネル領域のドレイン側端部の位置を規定する第３の不純物導入工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の半導体装置を備えた電気光学装置であって、
前記半導体装置は、複数の画素が形成された素子基板であることを特徴とする電気光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成された多結晶シリコン膜を薄膜トランジスタの能動層に用いた半導体装置、半導体装置の製造方法、および電気光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタは、有機エレクトロルミネセンス装置において有機エレクトロルミネッセンス素子に対する電流制御用トランジスタや、オペアンプなどに代表されるアナログ回路を同一基板上に内蔵した液晶装置の構成素子として用いられている。このような用途において、薄膜トランジスタはその飽和特性が利用されているが、薄膜トランジスタの飽和特性は、シリコン基板上に形成されたＭＯＳトランジスタと比較して不完全であり、ドレイン電圧の変化に対してドレイン電流が増加する現象が認められている。このような現象を、図１０を参照して説明する。
【０００３】
第１の現象：図１０に示すように、薄膜トランジスタでは、ドレイン電圧が高い範囲においてキンク効果と呼ばれる現象により電流が増大し、ドレイン電圧に対するドレイン電流の変化率が大きくなってしまう。かかる現象の発生原因は次のように考えられる。まず、薄膜トランジスタにおいて、ドレイン電圧を上昇させた際にドレイン電圧がピンチオフ点を超えるとドレイン端に比較的大きな電界が集中する。この電界が一定の強度を超えると電界によって加速された電子によってインパクトイオン化が起こり、電子・正孔対が生成する。このようにして生成された正孔は、バルク型のＭＯＳトラジスタの場合には、バルクとしての半導体基板に向かって流れるため、ソース・ドレイン電流には大きな影響を及ぼさない。しかしながら、薄膜トランジスタの場合には、チャネル部の正孔に対するコンタクトが形成されていないため、正孔はチャネル部分に侵入してチャネル部分のポテンシャルを引き下げる結果、電子電流が増加することになる。なお、ドレイン端の電界集中を緩和するために、半導体層においてゲート電極の端部に対峙する領域を低濃度領域としたＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造が採用されることがあるが、かかるＬＤＤ構造だけでは、キンク現象を完全に抑えることはできない。
【０００４】
第２の現象：エンハンスメント型のトランジスタ素子の場合、バルク型のＭＯＳトランジスタでは、Ｖｄｓ＝Ｖｇｓの点よりＶｔｈ分小さなドレイン電圧の動作点がピンチオフ点Ｖｐとなり、ピンチオフ点Ｖｐより大きなソース・ドレイン電圧Ｖｄｓの範囲は飽和領域となる。しかしながら、薄膜トランジスタでは、図１０に示すように、ピンチオフ点が不明確であり、線形領域と飽和領域の境界は、比較的広い電圧幅をもって切り替わる特性となっている。その原因としては、薄膜トランジスタのチャネル部のポテンシャルがゲート電圧、ドレイン電圧、ソース電圧の相対的な関係によって決まる構造をしているからであると考えられる。すなわち、ドレイン電圧は、電流経路である半導体層のみならず、ゲート電極に対して逆側に位置する絶縁体中を介しても影響を及ぼすからと考えられる。なお、第１の現象に対する対策として、ＬＤＤ構造を採用した場合、ＬＤＤ領域は、常に寄生抵抗となるためチャネル部に印加される実効的なドレイン電圧が小さくなっていることもその原因である。
【０００５】
第３の現象：薄膜トランジスタにおいて、第１の現象として指摘したソース・ドレイン電流が増大する領域と、第２の現象として指摘したピンチオフ点との間の領域は、飽和領域であるが、図１０に示すように、ドレイン電圧に対するドレイン電流の変化率は十分小さいわけではなく定電流動作が期待できないという問題点がある。
【０００６】
このような問題点を解消するための設計的手法としては、以下のような構造を採用することが考えられる。
【０００７】
構造Ａ：薄膜トランジスタのチャネル長を長くすることにより、第３の現象は改善される。またチャネル長を長くすると、ドレイン方向の電界強度が緩和されるので、第１の現象も緩和される。しかしながら、十分な特性を得ようとするとその長さは非常に大きくなってしまい、チャネル長を大きくするとゲート容量が増大するので、回路動作の高周波数特性が劣化する。また、ゲート電圧を変化させて電流を変化させようとする時の感度が低化する。さらに、薄膜トランジスタの占有面積が増大するので、適用範囲が制限される。
【０００８】
構造Ｂ：ドレイン端の電界強度を緩和する目的でドレイン端にＬＤＤ領域を形成することは公知であり、このＬＤＤ領域の不純物濃度を十分低く設定し、長さ寸法を十分長くすることにより、第１の現象を緩和することができる。しかしながら、ＬＤＤ領域は常に寄生抵抗として作用するため、薄膜トランジスタのオン電流を著しく制限することになる。また、実効的なドレイン電圧が小さくなるので、第２の現象が顕著となる。
【０００９】
構造Ｃ：図１１（ａ）に示すように、２つの薄膜トランジスタを直列接続し、ドレイン側の薄膜トランジスタのゲートに一定の電圧Ｖbiasを与える。このように構成した場合において、ノード電圧Ｖmをパラメータにして、ソース側のＴＦＴｓと、ドレイン側のＴＦＴｄの電圧電流特性を図示すると、図１１（ｂ）に示すようになり、図１１（ｂ）において、破線はドレイン電圧ＶｄをＶd1、Ｖd2、Ｖd3、Ｖd4と変化させた場合のＴＦＴｄの電圧電流特性を示している。図１１（ｂ）において、ＴＦＴｓとＴＦＴｄの電圧電流特性の交点が２つの薄膜トランジスタを直列接続した時の動作電流となり、図１１（ｃ）に示すように、飽和動作が著しく改善される。これはカスコード接続と呼ばれるＭＯＳアナログ回路では一般的な手法である。しかしながら、このような構成を採用すると、Ｖbiasを生成するための回路が別途、必要であるという問題点と、Ｖgateの入力範囲が限られるという問題点がある。
【００１０】
構造Ｄ：構造Ｃと類似した動作は、図１２（ａ）に示すように、２つの薄膜トランジスタを直列接続するとともに、２つの薄膜トランジスタのゲート同士を電気的に接続することにより、ＶbiasとＶgateとを共通化した場合も得ることができる。このような構成を採用した場合においても、ＶmをパラメータにＴＦＴｓとＴＦＴｄの電圧電流特性を図示すると、図１２（ｂ）に示すようになる。図１２（ｂ）において、破線はＶdを変えた場合のＴＦＴｄの電圧電流特性を示しており、図１２（ｂ）に示す交差点が２つの薄膜トランジスタを直列接続した時の動作電流となり、図１２（ｃ）に示すように、飽和動作が著しく改善される（例えば、非特許文献１、２参照）。
【００１１】
なお、直列接続した２つの薄膜トランジスタのゲート同士を電気的に接続した構造に関しては、ドレイン側のＴＦＴｄにおいてチャネル幅をチャネル長で割った値（Ｗd／Ｌd）を、ソース側のＴＦＴｓにおいてチャネル幅をチャネル長で割った値（Ｗs／Ｌs）より大きくし、さらに、ＴＦＴｓ、ＴＦＴｄがｎ型の場合には、ソース側のＴＦＴｓのしきい値電圧をドレイン側のＴＦＴｄのしきい値電圧よりも低くして、薄膜トランジスタ間のばらつきの影響を抑えることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【非特許文献１】L.Mariucci et al、AM-LCD'03 pp57-60
【非特許文献２】Woo-Jin Nam et al、IDW'04 pp307-310
【特許文献１】特開２００４−３６１４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図１２を参照して説明した構造Ｄを採用した場合、ＴＦＴｄの動作点は、ＴＦＴｓのピンチオフ点Ｖpの近傍に限られることは明らかであり、動作点がＴＦＴｓの線形動作範囲に入ると効果が得られない。従って、良好な動作点を得るためには、ＴＦＴｓとＴＦＴｄのＷs／ＬsとＷd／Ｌdの比に制限が生じる。ここで、（Ｗd／Ｌd）／（Ｗs／Ｌs）＞４とすることにより、現象１を解決することができる。
【００１３】
しかしながら、薄膜トランジスタでは、元々、ピンチオフ点Ｖp近傍においてＶdsに対するＩdsの傾きが大きいため、第２の現象を解決しようとすると、（Ｗd／Ｌd）／（Ｗs／Ｌs）で求められる比が非常に大きくなってしまい、通常のデザインの範囲でレイアウトすると、ゲート容量が増大して回路動作の高周波数特性が劣化するとともに、薄膜トランジスタの占有面積が増大することになる。
【００１４】
なお、特許文献１に開示の構成は、その目的が相違することもあって、ＴＦＴｓ、ＴＦＴｄがｎ型の場合には、ソース側のＴＦＴｓのしきい値電圧をドレイン側のＴＦＴｄのしきい値電圧よりも低くしているので、薄膜トランジスタのピンチオフ点Ｖpの近傍においてＶdsに対するＩdsの傾きが大きい領域が動作点となってしまうという問題点がある。
【００１５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、キンク効果に起因して薄膜トランジスタの飽和動作領域にソース・ドレイン電流の変動がある場合でも、安定した出力を得ることができる半導体装置、半導体装置の製造方法、および電気光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明では、基板上に形成された多結晶シリコン膜を能動層として備えた薄膜トランジスタを有する半導体装置において、前記薄膜トランジスタは、前記多結晶シリコン膜のドレイン側位置に第１のチャネル領域を備えた第１の薄膜トランジスタ部と、前記多結晶シリコン膜において前記第１のチャネル領域に対して不純物導入領域を介してソース側で隣接する第２のチャネル領域を備えた第２の薄膜トランジスタ部とを備え、前記第１の薄膜トランジスタ部と前記第２の薄膜トランジスタ部とは導電型が同一であって、前記第１の薄膜トランジスタ部のゲート電極と、前記第２の薄膜トランジスタ部のゲート電極とは電気的に接続され、前記第１の薄膜トランジスタ部のチャネル長は２μｍ未満であることを特徴とする。
【００１７】
本発明では、ドレイン側の第１の薄膜トランジスタ部と、第１の薄膜トランジスタ部に対してソース側で隣接する第２の薄膜トランジスタ部とを直列接続し、双方のゲート電極を電気的に接続したため、動作点が第２の薄膜トランジスタ部のピンチオフ点近傍となる。従って、キンク効果に起因する飽和領域におけるドレイン電流の変化率を小さくすることができる。また、第１の薄膜トランジスタ部のチャネル長については、ショートチャネル効果が発生する２μｍ未満に設定したため、第１の薄膜トランジスタ部については、しきい値電圧を低下させた場合と同様な効果が得られるので、第１の薄膜トランジスタ部と第２の薄膜トランジスタ部とのノード電圧を高く設定した領域に動作点を設定することができ、かかる領域では、ドレイン電流の変化率を小さい。それ故、バイアスを生成する回路を追加しなくても、２つの薄膜トランジスタをカスコード接続を採用した場合と同様、飽和領域におけるドレイン電流の変化率を小さくすることができ、飽和動作を著しく改善することができる。
【００１８】
本発明において、前記第１の薄膜トランジスタ部のチャネル長は、０．５μｍ以上かつ１．５μｍ未満であることが好ましい。第１の薄膜トランジスタ部のチャネル長が０．５μｍ以下に設定すると、ショートチャネル効果が過剰に働き、第１の薄膜トランジスタ部と第２の薄膜トランジスタ部とのノード電圧を高く設定した領域に動作点が移動してしまい、第２の薄膜トランジスタ部のキンク効果が発現してしまうが、第１の薄膜トランジスタ部のチャネル長を０．５μｍ以上かつ１．５μｍ未満に設定すれば、第２の薄膜トランジスタ部のキンク効果の影響を受けず、かつ、ピンチオフ点から十分に離れた領域に動作点を設定することができるので、飽和動作を確実、かつ、著しく改善することができる。
【００１９】
本発明において、前記第１の薄膜トランジスタ部においてチャネル幅をチャネル長で割ったときの値が、前記第２の薄膜トランジスタ部においてチャネル幅をチャネル長で割ったときの値の４倍以上であることが好ましい。このように構成すると、第１の薄膜トランジスタ部に大電流を流すことができるので、動作点が第２の薄膜トランジスの線形動作範囲に入ることを確実に防止することができる。
【００２０】
本発明において、前記第１の薄膜トランジスタ部および前記第２の薄膜トランジスタ部のうちの少なくとも一方は、チャネル領域に対してドレイン側で隣接する領域に低濃度ドレイン領域を備えていることが好ましい。
【００２１】
本発明において、前記第１の薄膜トランジスタ部のゲート電極と、前記第２の薄膜トランジスタ部のゲート電極とは、前記第１のチャネル領域から第２のチャネル領域に至る領域をゲート絶縁層を介して覆うように一体に形成されていることが好ましい。このように構成すると、薄膜トランジスタの占有面積を狭くすることができる。
【００２２】
本発明において、前記不純物導入領域は低濃度不純物導入領域であることが好ましい。このように構成すると、ゲート電極と不純物導入領域との間に大きな容量が寄生することを防止することができる。
【００２３】
本発明において、前記第２の薄膜トランジスタ部に対してソース側には、前記第１の薄膜トランジスタ部と対称に第３の薄膜トランジスタ部が形成されていることが好ましい。このように構成すると、ソース側とドレイン側との間で電圧印加方向が反転した場合でも、同様な動作を実現することができる。この場合でも、第２の薄膜トランジスタ部と第３の薄膜トランジスタ部との合成特性は、単純にチャネル長の長いトランジスタ特性を示すことになるので、本発明の効果を維持することができる。
【００２４】
本発明を適用した半導体装置の製造方法では、前記基板上に前記多結晶シリコン膜を形成した後、前記第１のチャネル領域のソース側端部よりもドレイン側を覆うマスクを介して前記多結晶シリコン膜に不純物を導入して前記第１のチャネル領域のソース側端部の位置を規定する第１の不純物導入工程と、該第１の不純物導入工程の後、前記ゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、前記ゲート電極をマスクにして不純物を導入し、前記第１のチャネル領域のドレイン側端部の位置を規定する第２の不純物導入工程と、を有することを特徴とする。このように構成すると、レジストマスクとゲート電極の形成領域によって第１のチャネル領域のチャネル長を規定することができる。また、レジストマスクで覆うことにより、第１のチャネル領域の形成範囲を規定するには、解像度の高い露光装置で露光する必要があり、かかる露光装置では、通常、一回の露光で可能な露光エリアが狭いので、露光工程のスループットが低い。しかるに、レジストマスクとゲート電極の形成領域によって第１のチャネル領域のチャネル長を規定すれば、解像度の高い露光装置で露光する必要がない。従って、解像度の低い露光装置を用いることができ、かかる露光装置では、一回の露光で可能な露光エリアが広いので、露光工程のスループットを向上することができる。
【００２５】
本発明を適用した半導体装置の別の製造方法では、前記基板上に前記多結晶シリコン膜を形成した後、前記第１のチャネル領域のソース側端部よりもソース側領域を覆うマスクを介して前記多結晶シリコン膜に第１導電型不純物を導入して第１導電型領域を形成する第１の不純物導入工程と、前記マスクを部分的に除去して当該マスクの形成領域を縮小するマスク部分除去工程と、前記マスク部分除去工程により縮小された前記マスクを介して前記多結晶シリコン膜に前記第１導電型不純物と同量の第２導電型不純物を導入して前記第１導電型領域を真性領域とする第２の不純物導入工程と、該第２の不純物導入工程の後、前記ゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、前記ゲート電極をマスクにして第２導電型不純物を導入して前記第１のチャネル領域のドレイン側端部の位置を規定する第３の不純物導入工程と、を有することを特徴とする。このように構成すると、レジストマスクとゲート電極の形成領域によって第１のチャネル領域のチャネル長を規定することができる。また、レジストマスクで覆うことにより、第１のチャネル領域の形成範囲を規定するには、解像度の高い露光装置で露光する必要があり、かかる露光装置では、通常、一回の露光で可能な露光エリアが狭いので、露光工程のスループットが低い。しかるに、レジストマスクとゲート電極の形成領域によって第１のチャネル領域のチャネル長を規定すれば、解像度の高い露光装置で露光する必要がない。従って、解像度の低い露光装置を用いることができ、かかる露光装置では、一回の露光で可能な露光エリアが広いので、露光工程のスループットを向上することができる。
【００２６】
本発明を適用した半導体装置は、携帯電話機やモバイルコンピュータなどの電子機器に用いられる表示装置や、プリンタヘッドなどに使用される電気光学装置に用いることができ、この場合、前記半導体装置は、複数の画素が形成された素子基板である。このような電気光学装置において、本発明を適用した薄膜トランジスタは、各画素に構成された有機ＥＬ素子の駆動用や、液晶装置において素子基板上の駆動回路にオペアンプなどに代表されるアナログ回路を構成するのに用いられる。これらの用途のうち、有機ＥＬ素子の駆動用に用いると、黒表示時の電流リークが減少しコントラストが向上する。また、表示パネル内部の電源配線の抵抗による電源電圧の変動があっても駆動電流が変化しないため均一な表示が可能となり、より大容量・大型のディスプレイが可能となる。さらに、オペアンプのアナログ回路を構成する要素として用いると線形性がよくオフセットが小さな出力バッファが実現できる。そのため、高品位の液晶表示装置が実現できる。またオフセットがあると、それが原因で表示のちらつきや焼きつき現象が発生するが、本発明を適用すると、これらの問題も解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明に用いた各図では、各層や各部材を図面上で認識可能とするため、各層や各部材毎に縮尺を相違させてある。また、以下の説明では、本発明を適用した薄膜トランジスタを備えた半導体装置として、有機ＥＬ装置の素子基板（半導体装置）において、有機ＥＬ素子を駆動するための薄膜トランジスタに本発明を適用した例を中心に説明する。
【００２８】
［実施の形態１］
（発光装置の全体構成）
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明が適用される有機ＥＬ装置の電気的構成を示すブロック図、および電流制御用の薄膜トランジスタの等価回路図である。図１（ａ）に示す発光装置１００は、駆動電流が流れることによって発光する有機ＥＬ素子４０を薄膜トランジスタで駆動制御する装置であり、このタイプの発光装置１００では、有機ＥＬ素子４０が自己発光するため、バックライトを必要とせず、また、視野角依存性が少ないなどの利点がある。
【００２９】
発光装置１００では、素子基板１３上に、複数の走査線１２０と、この走査線１２０の延設方向に対して交差する方向に延設された複数のデータ線１１０と、走査線１２０に並列する複数の共通給電線１３０と、データ線１１０と走査線１２０との交差点に対応する画素１００ａとが構成され、画素１００ａは、画像表示領域にマトリクス状に配置されている。素子基板１３上には、データ線１１０に対して、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、アナログスイッチを備えるデータ線駆動回路（図示せず）が構成され、走査線１２０に対して、シフトレジスタおよびレベルシフタを備える走査線駆動回路（図示せず）が構成されている。また、複数の画素１００ａの各々には、走査線１２０を介して走査信号がゲート電極に供給される画素スイッチング用の薄膜トランジスタ２０と、この薄膜トランジスタ２０を介してデータ線１１０から供給される画像信号を保持する保持容量３０と、この保持容量３０によって保持された画像信号がゲートに供給される電流制御用の薄膜トランジスタ１０と、薄膜トランジスタ１０を介して共通給電線１３０に電気的に接続したときに共通給電線１３０から駆動電流が流れ込む有機ＥＬ素子４０とが構成されている。
【００３０】
（有機ＥＬ素子および素子基板の構成）
図２は、有機ＥＬ素子を備えた素子基板の断面図である。図２に示すように、素子基板１３において、有機ＥＬ素子４０は、例えば、陽極として機能する画素電極４４と、この画素電極４４からの正孔を注入／輸送する正孔輸送層４６と、有機ＥＬ物質からなる発光層４７（有機機能層）と、電子を注入／輸送する電子注入層４８と、陰極４９とがこの順に積層された構造になっている。発光装置１００が、発光層４７で発光した光を画素電極４４側から出射するボトムエミッション方式の場合には、素子基板１３の基体側から発光光を取り出す。このため、素子基板１３の基体としては、ガラス、石英、樹脂（プラスチック板、プラスチックフィルム）などの透明基板１５が用いられ、透明基板１５としては、ガラス基板が好適である。
【００３１】
また、素子基板１３上には、有機ＥＬ素子４０の下層側に模式的に示すように、図１（ａ）を参照して説明したデータ線１１０、走査線１２０、共通給電線１３０、画素スイッチング用の薄膜トランジスタ１０６、保持容量１３３、電流制御用の薄膜トランジスタ１０７などを備えた回路部１６が形成されている。
【００３２】
（電流制御用の薄膜トランジスタの構成）
図３（ａ）、（ｂ）は、本形態の発光装置に用いた電流制御用の薄膜トランジスタの平面図および断面図である。図４は、本発明を適用した薄膜トランジスタを構成する２つの薄膜トランジスタ部の電圧電流特性を示すグラフである。
【００３３】
本形態では、図１（ａ）に示す電流制御用の薄膜トランジスタ１０を構成するにあたって、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明したマルチゲート構造（構造Ｄ）を有しており、図１（ｂ）に示すように、ドレイン側の薄膜トランジスタ（ＴＦＴｄ）と、ドレイン側の薄膜トランジスタ（ＴＦＴｓ）とを直列接続するとともに、２つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴｄ、ＴＦＴｓ）のゲート同士を電気的に接続してある。
【００３４】
このような薄膜トランジスタ１０を構成するにあたって、本形態では、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、素子基板１３（半導体装置）では、透明基板１５には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの下地保護膜（図示せず）が形成されており、その表面側には、島状の多結晶シリコン膜１ａが形成されている。多結晶シリコン膜１ａは、素子基板１３に対してアモルファスシリコン膜を形成した後、レーザアニールやランプアニールなどにより多結晶化された多結晶シリコン膜であり、その表面には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などのゲート絶縁層２が形成されている。
【００３５】
本形態では、多結晶シリコン膜１ａのドレイン側位置に第１のチャネル領域１ｅを備えた第１の薄膜トランジスタ部１０ａが形成され、第１の薄膜トランジスタ部１０ａにおいて、ソース側で隣接する位置には、多結晶シリコン膜１ａにおいて第１のチャネル領域１ｅに対して不純物導入領域を介してソース側で隣接する位置に第２のチャネル領域１ｉを備えた第２の薄膜トランジスタ部１０ｂが形成されており、第１の薄膜トランジスタ部１０ａと第２の薄膜トランジスタ部１０ｂとによって、薄膜トランジスタ１０が構成されている。第１の薄膜トランジスタ部１０ａ、および第２の薄膜トランジスタ部１０ｂは、各々がゲート絶縁層２の上層にゲート電極３ａ，３ｂを備えているが、ゲート電極３ａ，３ｂ同士は、多結晶シリコン膜１ａの側方位置で互いに繋がって電気的に接続されている。
【００３６】
第１の薄膜トランジスタ部１０ａおよび第２の薄膜トランジスタ部１０ｂは、各々がＬＤＤ構造を有している。このため、多結晶シリコン膜１ａには、ドレイン側からソース側に向かって、高濃度Ｎ型領域１ｃ、低濃度Ｎ型領域１ｄ、第１のチャネル領域１ｅ、低濃度Ｎ型領域１ｆ、高濃度Ｎ型領域１ｇ、低濃度Ｎ型領域１ｈ、第２のチャネル領域１ｉ、低濃度Ｎ型領域１ｊ、高濃度Ｎ型領域１ｋが形成されており、高濃度Ｎ型領域１ｃ、低濃度Ｎ型領域１ｄ、第１のチャネル領域１ｅ、低濃度Ｎ型領域１ｆおよび高濃度Ｎ型領域１ｇによって、第１の薄膜トランジスタ部１０ａが形成され、高濃度Ｎ型領域１ｇ、低濃度Ｎ型領域１ｈ、第２のチャネル領域１ｉ、低濃度Ｎ型領域１ｊおよび高濃度Ｎ型領域１ｋによって、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂが形成されている。ここで、高濃度Ｎ型領域１ｇは、第１の薄膜トランジスタ部１０ａと第２の薄膜トランジスタ部１０ｂとのノードとして機能する。
【００３７】
本形態において、低濃度Ｎ型領域１ｄ、１ｆ、１ｈ、１ｊは、ゲート電極３ａ、３ｂをマスクにして、例えば、約０．１×１０13／ｃｍ2〜約１０×１０13／ｃｍ2のドーズ量で低濃度Ｎ型の不純物イオン（リンイオン）が導入された領域である。このため、低濃度Ｎ型領域１ｄ、１ｆは、第１の薄膜トランジスタ部１０ａのゲート電極３ａに自己整合的に形成され、低濃度Ｎ型領域１ｈ、１ｊは、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂのゲート電極３ｂに自己整合的に形成されている。なお、高濃度Ｎ型領域１ｃ、１ｇ、１ｋは、レジストマスクをマスクにして用いて、約０．１×１０15／ｃｍ2〜約１０×１０15／ｃｍ2のドーズ量で高濃度Ｎ型の不純物イオン（リンイオン）を導入することにより形成された領域である。
【００３８】
ゲート電極３ａ、３ｂの上層には層間絶縁膜４が形成されており、層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール４ａ、４ｂを介して、ドレイン電極６ａが高濃度Ｎ型領域１ｃに電気的に接続し、ソース電極６ｂが高濃度Ｎ型領域１ｋに電気的に接続している。
【００３９】
また、本形態では、第１の薄膜トランジスタ部１０ａのチャネル長Ｌａは２μｍ未満、例えば、０．５μｍ以上かつ１．５μｍ未満である。これに対して、第２の薄膜トランジスタ部１０ａのチャネル長Ｌｂは８μｍ以上である。このため、本形態では、第１の薄膜トランジスタ部１０ａにおいてチャネル幅Ｗａをチャネル長Ｌａで割ったときの値（Ｗａ／Ｌａ）が、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂにおいてチャネル幅Ｗｂをチャネル長Ｌｂで割ったときの値（Ｗｂ／Ｌｂ）の４倍以上である。
【００４０】
このように構成した薄膜トランジスタ１０では、図１２を参照して説明した構造Ｄを採用したため、第１の薄膜トランジスタ部１０ａは、図１２（ａ）に示すＴＦＴｄに相当し、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂは、図１２（ａ）に示すＴＦＴｓに相当する。また、高濃度Ｎ型領域１ｇは、図１２（ａ）に示すノードに相当し、そのノードの電圧Ｖmをパラメータに第１の薄膜トランジスタ部１０ａ（ＴＦＴｄ）と第２の薄膜トランジスタ部１０ｂ（ＴＦＴｓ）の電圧電流特性を図示すると、図１２（ｂ）に示すようになる。図１２（ｂ）において、破線はＶdを変えた場合のＴＦＴｄの電圧電流特性を示しており、図１２（ｂ）に示す交差点が２つの薄膜トランジスタを直列接続した時の動作電流となり、薄膜トランジスタの動作特性は、概ね、図１２（ｃ）に示すように表わされ、キンク効果を回避でき、飽和動作を改善することができる。
【００４１】
また、本形態では、第１の薄膜トランジスタ部１０ａにおいてチャネル幅Ｗａをチャネル長Ｌａで割ったときの値（Ｗａ／Ｌａ）が、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂにおいてチャネル幅Ｗｂをチャネル長Ｌｂで割ったときの値（Ｗｂ／Ｌｂ）の４倍以上に設定してあるので、動作点が第２の薄膜トランジスタ部１０ｂの線形動作範囲に入ることがない。
【００４２】
さらに、本形態では、第１の薄膜トランジスタ部１０ａのチャネル長Ｌａは２μｍ未満であり、短い。このため、ゲート電圧によって第１のチャネル領域１ｅに空乏層が形成される際、ドレイン領域（低濃度Ｎ型領域１ｄ）およびソース領域（低濃度Ｎ型領域１ｆ）から空乏層が延びてソース領域端での電位障壁が低下するショートチャネル効果が発生する。このため、第１の薄膜トランジスタ部１０ａでは、しきい値電圧がデプレッション方向に低下する。従って、図４に示すように、第１の薄膜トランジスタ部１０ａ（ＴＦＴｄ）の電圧電流特性は、ノードの電圧Ｖmが高い方にシフトする結果、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂ（ＴＦＴｓ）のピンチオフ点Ｖpの近傍から十分に離れた領域に動作点が位置することになり、かかる領域では、ソース・ドレイン電圧Ｖdsに対するソース・ドレイン電流Ｉdsの傾きが小さい。それ故、電流制御用の薄膜トランジスタ１０では、２つの薄膜トランジスタをカスコード接続を採用した場合と同様、飽和領域におけるドレイン電流の変化率を小さくすることができ、飽和動作を著しく改善することができる。
【００４３】
ここで、ショートチャネル効果が過剰に働くと、動作点はさらに大きなＶmの点に移動しすぎ、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂにおいてキンク効果が顕著となる点に移る。この場合、ソース・ドレイン電圧Ｖdsの範囲が極めて狭くなってしまうが、本形態では、第１の薄膜トランジスタ部１０ａのチャネル長Ｌａについては、０．５μｍ以上に１．５μｍ未満に設定してあるので、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂのキンク効果の影響を受けず、かつ、ピンチオフ点Ｖpから十分に離れた領域に動作点を設定することができるので、電流制御用の薄膜トランジスタ１０の飽和動作を確実、かつ、著しく改善することができる。
【００４４】
［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２に係る発光装置に用いた電流制御用の薄膜トランジスタの構造およびその製造方法を示す説明図である。なお、以下に説明する実施の形態２、３、４、５に係る電流制御用の薄膜トランジスタ１０の基本的な構成は、実施の形態１の構成と共通するので、共通する部分には同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。
【００４５】
（構造）
図５（ｅ）に示す電流制御用の薄膜トランジスタ１０も、実施の形態１と同様、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明したマルチゲート構造（構造Ｄ）を有しており、かかる構成を実現するにあたって、本形態でも、素子基板１３の基体としての透明基板１５の表面に島状の多結晶シリコン膜１ａを形成した後、この多結晶シリコン膜１ａを用いて、ドレイン側の第１の薄膜トランジスタ部１０ａ、およびソース側の第２の薄膜トランジスタ部１０ｂを形成する。本形態でも、実施の形態１と同様、多結晶シリコン膜１ａは、素子基板１３に対してアモルファスシリコン膜を形成した後、レーザアニールやランプアニールなどにより多結晶化された多結晶シリコン膜である。
【００４６】
また、本形態でも、実施の形態１と同様、第１の薄膜トランジスタ部１０ａおよび第２の薄膜トランジスタ部１０ｂは、各々がゲート絶縁層２の上層にゲート電極３ａ、３ｂを備えているが、ゲート電極３ａ、３ｂ同士は、多結晶シリコン膜１ａの形成領域から側方にずれた位置で繋がっており、電気的に接続されている。
【００４７】
本形態において、第１の薄膜トランジスタ部１０ａおよび第２の薄膜トランジスタ部１０ｂは、各々がＬＤＤ構造を有しているが、第１の薄膜トランジスタ部１０ａは、ドレイン端のみに低濃度Ｎ型領域１ｄを備え、ソース端には低濃度Ｎ型領域を備えていない。これに対して、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂは、ドレイン端およびソース端の各々に低濃度Ｎ型領域１ｈ、１ｊを備えている。このため、多結晶シリコン膜１ａには、ドレイン側からソース側に向かって、高濃度Ｎ型領域１ｃ、低濃度Ｎ型領域１ｄ、第１のチャネル領域１ｅ、高濃度Ｎ型領域１ｇ、低濃度Ｎ型領域１ｈ、第２のチャネル領域１ｉ、低濃度Ｎ型領域１ｊ、高濃度Ｎ型領域１ｋが形成されており、高濃度Ｎ型領域１ｃ、低濃度Ｎ型領域１ｄ、第１のチャネル領域１ｅおよび高濃度Ｎ型領域１ｇによって、第１の薄膜トランジスタ部１０ａが形成され、高濃度Ｎ型領域１ｇ、低濃度Ｎ型領域１ｈ、第２のチャネル領域１ｉ、低濃度Ｎ型領域１ｊおよび高濃度Ｎ型領域１ｋによって、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂが形成されている。ここで、高濃度Ｎ型領域１ｇは、第１の薄膜トランジスタ部１０ａと第２の薄膜トランジスタ部１０ｂとのノードとして機能する。
【００４８】
また、本形態において、低濃度Ｎ型領域１ｄは第１の薄膜トランジスタ部１０ａのゲート電極３ａに自己整合的に形成され、第１の薄膜トランジスタ部１０ａのゲート電極３ａと高濃度Ｎ型領域１ｇとは、ゲート絶縁膜２を介して部分的に重なっている。なお、低濃度Ｎ型領域１ｈ、１ｊは、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂのゲート電極３ｂに自己整合的に形成されている。
【００４９】
このように構成した薄膜トランジスタ１０において、本形態でも、実施の形態１と同様、第１の薄膜トランジスタ部１０ａのチャネル長Ｌａは２μｍ未満、例えば、０．５μｍ以上かつ１．５μｍ未満である。これに対して、第２の薄膜トランジスタ部１０ａのチャネル長Ｌｂは８μｍ以上である。このため、第１の薄膜トランジスタ部１０ａにおいてチャネル幅Ｗａをチャネル長Ｌａで割ったときの値（Ｗａ／Ｌａ）が、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂにおいてチャネル幅Ｗｂをチャネル長Ｌｂで割ったときの値（Ｗｂ／Ｌｂ）の４倍以上である。
【００５０】
以上説明したように、本形態の薄膜トランジスタ１０では、図１２を参照して説明したマルチゲート構造を採用したため、実施の形態１と同様、キンク効果を回避でき、飽和動作を改善することができる。また、第１の薄膜トランジスタ部１０ａにおいてチャネル幅Ｗａをチャネル長Ｌａで割ったときの値（Ｗａ／Ｌａ）が、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂにおいてチャネル幅Ｗｂをチャネル長Ｌｂで割ったときの値（Ｗｂ／Ｌｂ）の４倍以上に設定してあるので、動作点が第２の薄膜トランジスタ部１０ｂの線形動作範囲に入ることがない。さらに、第１の薄膜トランジスタ部１０ａは、チャネル長Ｌａが２μｍ未満であり、短いため、ショートチャネル効果により、しきい値電圧がデプレッション方向に低下する。従って、図４に示すように、第１の薄膜トランジスタ部１０ａ（ＴＦＴｄ）の電圧電流特性は、ノードの電圧Ｖmが高い方にシフトする結果、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂ（ＴＦＴｓ）のピンチオフ点Ｖpの近傍から十分に離れた領域に動作点が位置することになり、かかる領域では、ソース・ドレイン電圧Ｖdsに対するソース・ドレイン電流Ｉdsの傾きが小さい。それ故、電流制御用の薄膜トランジスタ１０では、２つの薄膜トランジスタをカスコード接続を採用した場合と同様、飽和領域におけるドレイン電流の変化率を小さくすることができ、飽和動作を著しく改善することができる。さらにまた、第１の薄膜トランジスタ部１０ａは、チャネル長Ｌａが０．５μｍ以上、かつ、１．５μｍ未満に設定してあるので、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂのキンク効果の影響を受けず、かつ、ピンチオフ点Ｖpから十分に離れた領域に動作点を設定することができるので、電流制御用の薄膜トランジスタ１０の飽和動作を確実、かつ、著しく改善することができる。
【００５１】
（製造方法）
次に、本形態の薄膜トランジスタの製造方法を説明する。まず、図５（ａ）に示すように、超音波洗浄等により清浄化したガラス製等の透明基板１５を準備した後、必要に応じて、基板温度が１５０〜４５０℃の温度条件下で、プラズマＣＶＤ法などの方法により、透明基板１５の全面にシリコン酸化膜からなる下地保護膜（図示せず）を形成する。
【００５２】
次に、基板温度が１５０〜４５０℃の温度条件下で、透明基板１５の全面に、非晶質のシリコン膜をプラズマＣＶＤ法により、例えば、４０〜５０ｎｍの厚さに形成した後、レーザアニール法や急速加熱法などにより、シリコン膜を多結晶化させる。次に、フォトリソグラフィ技術を用いてシリコン膜をパターニングし、島状の多結晶シリコン膜１ａを形成する。
【００５３】
次に、図５（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法などを用いて、多結晶シリコン膜１ａの表面に、厚さが例えば７５ｎｍのシリコン酸化膜からなるゲート絶縁層２を形成する。
【００５４】
次に、図５（ｃ）に示す第１の不純物導入工程において、ゲート絶縁層２の上層にレジストマスク９ａ、９ｂを形成した後、高濃度Ｎ型の不純物イオン（リンイオン）を約０．１×１０15／ｃｍ2〜約１０×１０15／ｃｍ2のドーズ量で多結晶シリコン１ａに導入し、次に、レジストマスク９ａ、９ｂを除去する。ここで、レジスト９ａは、図５（ｅ）に示す低濃度Ｎ型領域１ｄおよび第１のチャネル領域１ｅを形成すべき領域と重なる位置に形成され、レジスト９ｂは、図５（ｅ）に示す低濃度Ｎ型領域１ｈ、第２のチャネル領域１ｉおよび低濃度Ｎ型領域１ｊを形成すべき領域と重なる位置に形成される。従って、多結晶シリコン膜１ａには、高濃度Ｎ型領域１ｃ、１ｇ、１ｋが形成される。
【００５５】
次に、図５（ｄ）に示すゲート電極形成工程において、透明基板１５の表面全体にモリブデン膜、アルミニウム膜、チタン膜、タングステン膜、タンタル膜、あるいはそれらの積層膜などの金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、ゲート電極３ａ、３ｂを形成する。その際、ゲート電極３ｂは、図５（ｅ）に示す第２のチャネル領域１ｉを形成すべき領域と重なる位置に形成する。これに対して、ゲート電極３ａは、図５（ｅ）に示す第１のチャネル領域１ｅを形成すべき領域を含み、かつ、かかる領域よりもソース側に向かって高濃度Ｎ型領域１ｇの途中位置まで延長した領域と重なる位置に形成する。
【００５６】
次に、図５（ｅ）に示す第２の不純物導入工程において、ゲート電極３ａ、３ｂをマスクにして、低濃度Ｎ型の不純物イオン（リンイオン）を約０．１×１０13／ｃｍ2〜約１０×１０13／ｃｍ2のドーズ量で多結晶シリコン１ａに導入する。その結果、ゲート電極３ａ、３ｂに対して自己整合的に低濃度Ｎ型領域１ｄ、１ｈ、１ｊが形成されるとともに、ゲート電極３ａ、３ｂで覆われていた領域内に第１のチャネル領域１ｅ、および第２のチャネル領域１ｉが形成される。
【００５７】
このようにして、薄膜トランジスタ１０（第１の薄膜トランジスタ部１０ａおよび第２の薄膜トランジスタ部１０ｂ）を形成する。また、不純物を導入した後、素子基板１０を加熱して、導入した不純物を活性化させる。なお、図５（ｃ）に示す高濃度Ｎ型の不純物イオンの導入は、ゲート絶縁層２の形成前に行ってもよい。また、イオンシャワードーピングなどを利用して、多結晶シリコン膜１ａに水素イオンを導入して、多結晶シリコン膜１ａに存在していたダングリングボンドを終端化する工程を行ってもよい。
【００５８】
このように本形態の製造方法では、図５（ｃ）に示す第１の不純物導入工程において、第１のチャネル領域１ｅのソース側端部よりもドレイン側を覆うレジストマスク９ａを介して多結晶シリコン膜１ａに不純物を導入して第１のチャネル領域１ｅのソース側端部の位置を規定する一方、図５（ｅ）に示す第２の不純物導入工程において、ゲート電極３ａをマスクにして不純物を導入し、第１のチャネル領域１ｅのドレイン側端部の位置を規定する。このため、レジストマスク９ａとゲート電極３ａの形成領域によって第１のチャネル領域１ｅのチャネル長を規定することができる。また、レジストマスクで覆うことにより、第１のチャネル領域１ｅの形成範囲を規定するには、解像度の高い露光装置で露光する必要があり、かかる露光装置では、通常、一回の露光で可能な露光エリアが狭いので、露光工程のスループットが低い。しかるに、レジストマスク９ａとゲート電極３ａの形成領域によって第１のチャネル領域１ｅのチャネル長を規定すれば、解像度の高い露光装置で露光する必要がない。従って、解像度の低い露光装置を用いることができ、かかる露光装置では、一回の露光で可能な露光エリアが広いので、露光工程のスループットを向上することができる。
【００５９】
［実施の形態３］
図６は、本発明の実施の形態３に係る発光装置に用いた電流制御用の薄膜トランジスタの構造およびその製造方法を示す説明図である。
【００６０】
（構造）
図６（ｄ）に示す電流制御用の薄膜トランジスタ１０も、実施の形態１と同様、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明したマルチゲート構造（構造Ｄ）を有しており、かかる構成を実現するにあたって、本形態でも、素子基板１３の基体としての透明基板１５の表面に島状の多結晶シリコン膜１ａを形成した後、この多結晶シリコン膜１ａを用いて、ドレイン側の第１の薄膜トランジスタ部１０ａ、およびソース側の第２の薄膜トランジスタ部１０ｂを形成する。本形態でも、実施の形態１と同様、多結晶シリコン膜１ａは、素子基板１３に対してアモルファスシリコン膜を形成した後、レーザアニールやランプアニールなどにより多結晶化された多結晶シリコン膜である。
【００６１】
本形態では、ゲート絶縁層２の上層に第１の薄膜トランジスタ部１０ａおよび第２の薄膜トランジスタ部１０ｂに対して共通のゲート電極３ｃが形成されている。すなわち、第１の薄膜トランジスタ部１０ａのゲート電極と、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂのゲート電極とは、共通のゲート電極３ｃとして、第１のチャネル領域１ｅから第２のチャネル領域１ｉに至る領域をゲート絶縁層２を介して覆うように一体に形成されている。
【００６２】
本形態において、第１の薄膜トランジスタ部１０ａはＬＤＤ構造を有しているが、ドレイン端のみに低濃度Ｎ型領域１ｄを備え、ソース端には低濃度Ｎ型領域を備えていない。これに対して、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂは、ソース端に低濃度Ｎ型領域１ｊを備え、ドレイン端には低濃度Ｎ型領域を備えていない。このため、多結晶シリコン膜１ａには、ドレイン側からソース側に向かって、高濃度Ｎ型領域１ｃ、低濃度Ｎ型領域１ｄ、第１のチャネル領域１ｅ、高濃度Ｎ型領域１ｇ、第２のチャネル領域１ｉ、低濃度Ｎ型領域１ｊおよび高濃度Ｎ型領域１ｋが形成されており、高濃度Ｎ型領域１ｃ、低濃度Ｎ型領域１ｄ、第１のチャネル領域１ｅおよび高濃度Ｎ型領域１ｇによって、第１の薄膜トランジスタ部１０ａが形成され、高濃度Ｎ型領域１ｇ、第２のチャネル領域１ｉ、低濃度Ｎ型領域１ｊおよび高濃度Ｎ型領域１ｋによって、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂが形成されている。ここで、高濃度Ｎ型領域１ｇは、第１の薄膜トランジスタ部１０ａと第２の薄膜トランジスタ部１０ｂとのノードとして機能する。
【００６３】
また、本形態において、低濃度Ｎ型領域１ｄ、１ｊはゲート電極３ｃに自己整合的に形成され、ゲート電極３ｃは、第１のチャネル領域１ｅ、高濃度Ｎ型領域１ｇ、第２のチャネル領域１ｉにゲート絶縁膜２を介して重なっている。
【００６４】
このように構成した薄膜トランジスタ１０において、本形態でも、実施の形態１と同様、第１の薄膜トランジスタ部１０ａのチャネル長Ｌａは２μｍ未満、例えば、０．５μｍ以上かつ１．５μｍ未満である。これに対して、第２の薄膜トランジスタ部１０ａのチャネル長Ｌｂは８μｍ以上である。このため、第１の薄膜トランジスタ部１０ａにおいてチャネル幅Ｗａをチャネル長Ｌａで割ったときの値（Ｗａ／Ｌａ）が、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂにおいてチャネル幅Ｗｂをチャネル長Ｌｂで割ったときの値（Ｗｂ／Ｌｂ）の４倍以上である。
【００６５】
以上説明したように、本形態の薄膜トランジスタ１０でも、実施の形態１、２と同様、図１２を参照して説明した構造Ｄを採用したため、キンク効果を回避でき、飽和動作を改善することができる。また、第１の薄膜トランジスタ部１０ａにおいてチャネル幅Ｗａをチャネル長Ｌａで割ったときの値（Ｗａ／Ｌａ）が、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂにおいてチャネル幅Ｗｂをチャネル長Ｌｂで割ったときの値（Ｗｂ／Ｌｂ）の４倍以上に設定してあるので、動作点が第２の薄膜トランジスタ部１０ｂの線形動作範囲に入ることがない。さらに、第１の薄膜トランジスタ部１０ａは、チャネル長Ｌａが２μｍ未満であり、短いため、ショートチャネル効果により、しきい値電圧がデプレッション方向に低下する。従って、図４に示すように、第１の薄膜トランジスタ部１０ａ（ＴＦＴｄ）の電圧電流特性は、ノードの電圧Ｖmが高い方にシフトする結果、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂ（ＴＦＴｓ）のピンチオフ点Ｖpの近傍から十分に離れた領域に動作点が位置することになり、かかる領域では、ソース・ドレイン電圧Ｖdsに対するソース・ドレイン電流Ｉdsの傾きが小さい。それ故、電流制御用の薄膜トランジスタ１０では、２つの薄膜トランジスタをカスコード接続を採用した場合と同様、飽和領域におけるドレイン電流の変化率を小さくすることができ、飽和動作を著しく改善することができる。さらにまた、第１の薄膜トランジスタ部１０ａは、チャネル長Ｌａが０．５μｍ以上、かつ、１．５μｍ未満に設定してあるので、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂのキンク効果の影響を受けず、かつ、ピンチオフ点Ｖpから十分に離れた領域に動作点を設定することができるので、電流制御用の薄膜トランジスタ１０の飽和動作を確実、かつ、著しく改善することができる。
【００６６】
（製造方法）
次に、本形態の薄膜トランジスタの製造方法を説明する。まず、実施の形態２と同様、図６（ａ）に示すように、島状の多結晶シリコン膜１ａを形成した後、ゲート絶縁層２を形成する。
【００６７】
次に、図６（ｂ）に示す第１の不純物導入工程において、ゲート絶縁層２の上層にレジストマスク９ａ、９ｂを形成した後、高濃度Ｎ型の不純物イオン（リンイオン）を約０．１×１０15／ｃｍ2〜約１０×１０15／ｃｍ2のドーズ量で多結晶シリコン１ａに導入し、次に、レジストマスク９ａ、９ｂを除去する。ここで、レジスト９ａは、図６（ｄ）に示す低濃度Ｎ型領域１ｄおよび第１のチャネル領域１ｅを形成すべき領域と重なる位置に形成し、レジスト９ｂは、図６（ｄ）に示す第２のチャネル領域１ｉおよび低濃度Ｎ型領域１ｊを形成すべき領域と重なる位置に形成する。従って、多結晶シリコン膜１ａには、高濃度Ｎ型領域１ｃ、１ｇ、１ｋが形成される。
【００６８】
次に、図６（ｃ）に示すゲート電極形成工程において、透明基板１５の表面全体に金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、ゲート電極３ｃを形成する。その際、ゲート電極３ｃは、図６（ｄ）に示す第１のチャネル領域１ｅ、高濃度Ｎ型領域１ｇ、第２のチャネル領域１ｉを形成すべき領域と重なる位置に形成する。
【００６９】
次に、図６（ｄ）に示す第２の不純物導入工程において、ゲート電極３ｃをマスクにして、低濃度Ｎ型の不純物イオン（リンイオン）を約０．１×１０13／ｃｍ2〜約１０×１０13／ｃｍ2のドーズ量で多結晶シリコン１ａに導入する。その結果、ゲート電極３ｃに対して自己整合的に低濃度Ｎ型領域１ｄ、１ｊが形成されるとともに、ゲート電極３ｃで覆われていた領域内に第１のチャネル領域１ｅ、および第２のチャネル領域１ｉが形成される。
【００７０】
このようにして、薄膜トランジスタ１０（第１の薄膜トランジスタ部１０ａおよび第２の薄膜トランジスタ部１０ｂ）を形成する。以降の工程は、実施の形態２と同様であるため、説明を省略する。
【００７１】
このように本形態の製造方法でも、実施の形態２と同様、図６（ｂ）に示す第１の不純物導入工程において、第１のチャネル領域１ｅのソース側端部よりもドレイン側を覆うレジストマスク９ａを介して多結晶シリコン膜１ａに不純物を導入して第１のチャネル領域１ｅのソース側端部の位置を規定する一方、図６（ｄ）に示す第２の不純物導入工程において、ゲート電極３ｃをマスクにして不純物を導入し、第１のチャネル領域１ｅのドレイン側端部の位置を規定する。このため、レジストマスク９ａとゲート電極３ａの形成領域によって第１のチャネル領域１ｅのチャネル長を規定することができる。かかる方法によれば、解像度の低い露光装置を用いることができ、かかる露光装置では、一回の露光で可能な露光エリアが広いので、露光工程のスループットを向上することができる。
【００７２】
［実施の形態４］
図７は、本発明の実施の形態４に係る発光装置に用いた電流制御用の薄膜トランジスタの構造およびその製造方法を示す説明図である。
【００７３】
（構造）
図７（ｄ）に示す電流制御用の薄膜トランジスタ１０も、実施の形態１と同様、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明したマルチゲート構造（構造Ｄ）を有しており、かかる構成を実現するにあたって、本形態でも、素子基板１３の基体としての透明基板１５の表面に島状の多結晶シリコン膜１ａを形成した後、この多結晶シリコン膜１ａを用いて、ドレイン側の第１の薄膜トランジスタ部１０ａ、およびソース側の第２の薄膜トランジスタ部１０ｂを形成する。本形態でも、実施の形態１と同様、多結晶シリコン膜１ａは、素子基板１３に対してアモルファスシリコン膜を形成した後、レーザアニールやランプアニールなどにより多結晶化された多結晶シリコン膜である。また、本形態では、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂに対してさらにソース側には、第１の薄膜トランジスタ部１０ａと対称に第３の薄膜トランジスタ部１０ｃを形成する。
【００７４】
本形態では、ゲート絶縁層２の上層に第１の薄膜トランジスタ部１０ａ、第２の薄膜トランジシタ部１０ｂ、および第３の薄膜トランジスタ部１０ｃに対して共通のゲート電極３ｃが形成されている。
【００７５】
本形態において、第１の薄膜トランジスタ部１０ａはＬＤＤ構造を有しているが、ドレイン端のみに低濃度Ｎ型領域１ｄを備え、ソース端には低濃度Ｎ型領域を備えていない。これに対して、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂは、ドレイン端およびソース端のいずれにも低濃度Ｎ型領域を備えていない。一方、第３の薄膜トランジスタ部１０ｃは、ソース端に低濃度Ｎ型領域１ｍを備えているが、ドレイン端には低濃度Ｎ型領域を備えていない。このため、多結晶シリコン膜１ａには、ドレイン側からソース側に向かって、高濃度Ｎ型領域１ｃ、低濃度Ｎ型領域１ｄ、第１のチャネル領域１ｅ、高濃度Ｎ型領域１ｇ、第２のチャネル領域１ｉ、高濃度Ｎ型領域１ｋ、第３のチャネル領域１ｌ、低濃度Ｎ型領域１ｍ、高濃度Ｎ型領域１ｎが形成されており、高濃度Ｎ型領域１ｃ、低濃度Ｎ型領域１ｄ、第１のチャネル領域１ｅおよび高濃度Ｎ型領域１ｇによって、第１の薄膜トランジスタ部１０ａが形成され、高濃度Ｎ型領域１ｇ、第２のチャネル領域１ｉおよび高濃度Ｎ型領域１ｋによって、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂが形成され、高濃度Ｎ型領域１ｋ、第３のチャネル領域１ｌ、低濃度Ｎ型領域１ｍおよび高濃度Ｎ型領域１ｎによって、第３の薄膜トランジスタ部１０ｃが形成されている。ここで、高濃度Ｎ型領域１ｇは、第１の薄膜トランジスタ部１０ａと第２の薄膜トランジスタ部１０ｂとのノードとして機能する。
【００７６】
また、本形態において、低濃度Ｎ型領域１ｄ、１ｍはゲート電極３ｃに自己整合的に形成され、ゲート電極３ｃは、第１のチャネル領域１ｅ、高濃度Ｎ型領域１ｇ、第２のチャネル領域１ｉ、高濃度Ｎ型領域１ｋ、第３のチャネル領域１ｌにゲート絶縁膜２を介して重なっている。
【００７７】
このように構成した薄膜トランジスタ１０において、本形態でも、実施の形態１、２、３、４と同様、第１の薄膜トランジスタ部１０ａのチャネル長Ｌａは２μｍ未満、例えば、０．５μｍ以上かつ１．５μｍ未満である。これに対して、第２の薄膜トランジスタ部１０ａのチャネル長Ｌｂは８μｍ以上である。このため、第１の薄膜トランジスタ部１０ａにおいてチャネル幅Ｗａをチャネル長Ｌａで割ったときの値（Ｗａ／Ｌａ）が、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂにおいてチャネル幅Ｗｂをチャネル長Ｌｂで割ったときの値（Ｗｂ／Ｌｂ）の４倍以上である。
【００７８】
また、第３の薄膜トランジスタ部１０ｃは、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂに対して第２の薄膜トランジシタ１０ａと対称に形成されており、そのチャネル長Ｌｃは２μｍ未満、例えば、０．５μｍ以上かつ１．５μｍ未満である。このため、第３の薄膜トランジスタ部１０ｃにおいてチャネル幅Ｗｃをチャネル長Ｌｃで割ったときの値（Ｗｃ／Ｌｃ）が、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂにおいてチャネル幅Ｗｂをチャネル長Ｌｂで割ったときの値（Ｗｂ／Ｌｂ）の４倍以上である。
【００７９】
以上説明したように、本形態の薄膜トランジスタ１０でも、実施の形態１、２、３，４と同様、図１２を参照して説明した構造Ｄを採用したため、キンク効果を回避でき、飽和動作を改善することができる。また、第１の薄膜トランジスタ部１０ａにおいてチャネル幅Ｗａをチャネル長Ｌａで割ったときの値（Ｗａ／Ｌａ）が、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂにおいてチャネル幅Ｗｂをチャネル長Ｌｂで割ったときの値（Ｗｂ／Ｌｂ）の４倍以上に設定してあるので、動作点が第２の薄膜トランジスタ部１０ｂの線形動作範囲に入ることがない。さらに、第１の薄膜トランジスタ部１０ａは、チャネル長Ｌａが２μｍ未満であり、短いため、ショートチャネル効果により、しきい値電圧がデプレッション方向に低下する。従って、図４に示すように、第１の薄膜トランジスタ部１０ａ（ＴＦＴｄ）の電圧電流特性は、ノードの電圧Ｖmが高い方にシフトする結果、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂ（ＴＦＴｓ）のピンチオフ点Ｖpの近傍から十分に離れた領域に動作点が位置することになり、かかる領域では、ソース・ドレイン電圧Ｖdsに対するソース・ドレイン電流Ｉdsの傾きが小さい。それ故、電流制御用の薄膜トランジスタ１０では、２つの薄膜トランジスタをカスコード接続を採用した場合と同様、飽和領域におけるドレイン電流の変化率を小さくすることができ、飽和動作を著しく改善することができる。さらにまた、第１の薄膜トランジスタ部１０ａは、チャネル長Ｌａが０．５μｍ以上、かつ、１．５μｍ未満に設定してあるので、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂのキンク効果の影響を受けず、かつ、ピンチオフ点Ｖpから十分に離れた領域に動作点を設定することができるので、電流制御用の薄膜トランジスタ１０の飽和動作を確実、かつ、著しく改善することができる。
【００８０】
また、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂに対してソース側には、第１の薄膜トランジシタ１０ａと対称に第３の薄膜トランジスタ部１０ｃが形成されているので、ソース・ドレイン電圧が反転したときでも同様に、キンク効果を回避でき、飽和動作を改善することができるなどの効果を奏する。
【００８１】
（製造方法）
次に、本形態の薄膜トランジスタの製造方法を説明する。まず、実施の形態２と同様、図７（ａ）に示すように、島状の多結晶シリコン膜１ａを形成した後、ゲート絶縁層２を形成する。
【００８２】
次に、図７（ｂ）に示す第１の不純物導入工程において、ゲート絶縁層２の上層にレジストマスク９ａ、９ｂ、９ｃを形成した後、高濃度Ｎ型の不純物イオンを約０．１×１０15／ｃｍ2〜約１０×１０15／ｃｍ2のドーズ量で多結晶シリコン１ａに導入し、次に、レジストマスク９ａ、９ｂ、９ｃを除去する。ここで、レジスト９ａは、図７（ｄ）に示す低濃度Ｎ型領域１ｄおよび第１のチャネル領域１ｅを形成すべき領域と重なる位置に形成し、レジスト９ｂは、図７（ｄ）に示す第２のチャネル領域１ｉを形成すべき領域と重なる位置に形成し、レジスト９ｃは、図７（ｄ）に示す第３のチャネル領域１ｌおよび低濃度Ｎ型領域１ｍを形成すべき領域と重なる位置に形成する。従って、多結晶シリコン膜１ａには、高濃度Ｎ型領域１ｃ、１ｇ、１ｋ、１ｎが形成される。
【００８３】
次に、図７（ｃ）に示すゲート電極形成工程において、透明基板１５の表面全体に金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、ゲート電極３ｃを形成する。その際、ゲート電極３ｃは、図７（ｄ）に示す第１のチャネル領域１ｅ、高濃度Ｎ型領域１ｇ、第２のチャネル領域１ｉ、高濃度Ｎ型領域１ｋ、チャネル領域１ｍを形成すべき領域と重なる位置に形成する。
【００８４】
次に、図７（ｄ）に示す第２の不純物導入工程において、ゲート電極３ｃをマスクにして、低濃度Ｎ型の不純物イオンを約０．１×１０13／ｃｍ2〜約１０×１０13／ｃｍ2のドーズ量で多結晶シリコン１ａに導入する。その結果、ゲート電極３ｃに対して自己整合的に低濃度Ｎ型領域１ｄ、１ｍが形成されるとともに、ゲート電極３ｃで覆われていた領域内に第１のチャネル領域１ｅ、第２のチャネル領域１ｉ、および第３のチャネル領域１ｌが形成される。
【００８５】
このようにして、薄膜トランジスタ１０（第１の薄膜トランジスタ部１０ａ、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂ、および第３の薄膜トランジスタ部１０ｃ）を形成する。以降の工程は、実施の形態２と同様であるため、説明を省略する。
【００８６】
このように本形態の製造方法でも、実施の形態２と同様、図７（ｂ）に示す第１の不純物導入工程において、第１のチャネル領域１ｅのソース側端部よりもドレイン側を覆うレジストマスク９ａを介して多結晶シリコン膜１ａに不純物を導入して第１のチャネル領域１ｅのソース側端部の位置を規定する一方、図７（ｄ）に示す第２の不純物導入工程において、ゲート電極３ｃをマスクにして不純物を導入し、第１のチャネル領域１ｅのドレイン側端部の位置を規定する。このため、レジストマスク９ａとゲート電極３ａの形成領域によって第１のチャネル領域１ｅのチャネル長を規定することができる。かかる方法によれば、解像度の低い露光装置を用いることができ、かかる露光装置では、一回の露光で可能な露光エリアが広いので、露光工程のスループットを向上することができる。
【００８７】
［実施の形態５］
図８は、本発明の実施の形態５に係る発光装置に用いた電流制御用の薄膜トランジスタの構造およびその製造方法を示す説明図である。
【００８８】
（構造）
図８（ｆ）に示す電流制御用の薄膜トランジスタ１０も、実施の形態１と同様、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明したマルチゲート構造（構造Ｄ）を有しており、かかる構成を実現するにあたって、本形態でも、素子基板１３の基体としての透明基板１５の表面に島状の多結晶シリコン膜１ａを形成した後、この多結晶シリコン膜１ａを用いて、ドレイン側の第１の薄膜トランジスタ部１０ａ、およびソース側の第２の薄膜トランジスタ部１０ｂを形成する。本形態でも、実施の形態１と同様、多結晶シリコン膜１ａは、素子基板１３に対してアモルファスシリコン膜を形成した後、レーザアニールやランプアニールなどにより多結晶化された多結晶シリコン膜である。また、本形態では、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂに対してさらにソース側には第１の薄膜トランジスタ部１０ａと対称に第３の薄膜トランジスタ部１０ｃを形成する。
【００８９】
本形態では、ゲート絶縁層２の上層に第１の薄膜トランジスタ部１０ａ、第２の薄膜トランジシタ部１０ｂ、および第３の薄膜トランジスタ部１０ｃに対して共通のゲート電極３ｃが形成されている。
【００９０】
本形態において、多結晶シリコン膜１ａには、ドレイン側からソース側に向かって、高濃度Ｎ型領域１ｃ、第１のチャネル領域１ｅ、低濃度Ｎ型領域１ｓ、第２のチャネル領域１ｉ、低濃度Ｎ型領域１ｔ、第３のチャネル領域１ｌおよび高濃度Ｎ型領域１ｎが形成されており、高濃度Ｎ型領域１ｃ、第１のチャネル領域１ｅおよび低濃度Ｎ型領域１ｓによって、第１の薄膜トランジスタ部１０ａが形成され、低濃度Ｎ型領域１ｓ、第２のチャネル領域１ｉおよび低濃度Ｎ型領域１ｔによって、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂが形成され、低濃度Ｎ型領域１ｔ、第３のチャネル領域１ｌおよび高濃度Ｎ型領域１ｎによって、第３の薄膜トランジスタ部１０ｃが形成されている。ここで、低濃度Ｎ型領域１ｓは、第１の薄膜トランジスタ部１０ａと第２の薄膜トランジスタ部１０ｂとのノードとして機能する。
【００９１】
本形態において、第１の薄膜トランジスタ部１０ａの第１のチャネル領域１ｅ、および第３の薄膜トランジスタ部１０ｃの第３のチャネル領域１ｌは、製造方法を後述するように、Ｐ型不純物（第１導電型不純物）とＮ型不純物（第２導電型不純物）とが同量導入された領域であり、真性領域として機能する。
【００９２】
また、本形態において、高濃度Ｎ型領域１ｃ、１ｎはゲート電極３ｃに自己整合的に形成され、ゲート電極３ｃは、第１のチャネル領域１ｅ、低濃度Ｎ型領域１ｓ、第２のチャネル領域１ｉ、低濃度Ｎ型領域１ｔ、第３のチャネル領域１ｌにゲート絶縁膜２を介して重なっている。
【００９３】
このように構成した薄膜トランジスタ１０において、本形態でも、実施の形態１、２と同様、第１の薄膜トランジスタ部１０ａのチャネル長Ｌａは２μｍ未満、例えば、０．５μｍ以上かつ１．５μｍ未満である。これに対して、第２の薄膜トランジスタ部１０ａのチャネル長Ｌｂは８μｍ以上である。このため、第１の薄膜トランジスタ部１０ａにおいてチャネル幅Ｗａをチャネル長Ｌａで割ったときの値（Ｗａ／Ｌａ）が、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂにおいてチャネル幅Ｗｂをチャネル長Ｌｂで割ったときの値（Ｗｂ／Ｌｂ）の４倍以上である。
【００９４】
また、第３の薄膜トランジスタ部１０ｃは、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂに対して第２の薄膜トランジシタ１０ａと対称に形成されており、そのチャネル長Ｌｃは２μｍ未満、例えば、０．５μｍ以上かつ１．５μｍ未満である。このため、第３の薄膜トランジスタ部１０ｃにおいてチャネル幅Ｗｃをチャネル長Ｌｃで割ったときの値（Ｗｃ／Ｌｃ）が、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂにおいてチャネル幅Ｗｂをチャネル長Ｌｂで割ったときの値（Ｗｂ／Ｌｂ）の４倍以上である。
【００９５】
以上説明したように、本形態の薄膜トランジスタ１０でも、実施の形態１、２と同様、図１２を参照して説明した構造Ｄを採用したため、キンク効果を回避でき、飽和動作を改善することができる。また、第１の薄膜トランジスタ部１０ａにおいてチャネル幅Ｗａをチャネル長Ｌａで割ったときの値（Ｗａ／Ｌａ）が、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂにおいてチャネル幅Ｗｂをチャネル長Ｌｂで割ったときの値（Ｗｂ／Ｌｂ）の４倍以上に設定してあるので、動作点が第２の薄膜トランジスタ部１０ｂの線形動作範囲に入ることがない。さらに、第１の薄膜トランジスタ部１０ａは、チャネル長Ｌａが２μｍ未満であり、短いため、ショートチャネル効果により、しきい値電圧がデプレッション方向に低下する。従って、図４に示すように、第１の薄膜トランジスタ部１０ａ（ＴＦＴｄ）の電圧電流特性は、ノードの電圧Ｖmが高い方にシフトする結果、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂ（ＴＦＴｓ）のピンチオフ点Ｖpの近傍から十分に離れた領域に動作点が位置することになり、かかる領域では、ソース・ドレイン電圧Ｖdsに対するソース・ドレイン電流Ｉdsの傾きが小さい。それ故、電流制御用の薄膜トランジスタ１０では、２つの薄膜トランジスタをカスコード接続を採用した場合と同様、飽和領域におけるドレイン電流の変化率を小さくすることができ、飽和動作を著しく改善することができる。さらにまた、第１の薄膜トランジスタ部１０ａは、チャネル長Ｌａが０．５μｍ以上、かつ、１．５μｍ未満に設定してあるので、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂのキンク効果の影響を受けず、かつ、ピンチオフ点Ｖpから十分に離れた領域に動作点を設定することができるので、電流制御用の薄膜トランジスタ１０の飽和動作を確実、かつ、著しく改善することができる。
【００９６】
また、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂに対してソース側には、第１の薄膜トランジシタ１０ａと対称に第３の薄膜トランジスタ部１０ｃが形成されているので、ソース・ドレイン電圧が反転したときでも同様に、キンク効果を回避でき、飽和動作を改善することができるなどの効果を奏する。
【００９７】
さらに、本形態では、第１の薄膜トランジスタ部１０ａの第１のチャネル領域１ｅと第２の薄膜トランジスタ部１０ｂの第２のチャネル領域１ｉとの間に低濃度Ｎ型領域１ｔが介在するので、ドレイン端でインパクトイオン化によって発生した正孔は、第２のチャネル領域１ｉに侵入しない。すなわち、低濃度Ｎ型領域１ｔは、電界が弱いので、到達した正孔を容易に再結合し、第２のチャネル領域１ｉに侵入しない。また、低濃度Ｎ型領域１ｔについては、ドレイン電極に対してオーミックコンタクトさせる必要がないので、チャネル長方向の寸法としては０．５μｍ程度でよく、かつ、不純物濃度も５×１０17ｃｍ-3程度でよい。それ故、ゲート電極３ｃとゲート絶縁層２を介して対向するのは低濃度Ｎ型領域１ｓであり、ゲート電極３ｃに対しては高濃度Ｎ型領域が対向していない。それ故、ゲート電極３ｃに対する容量の寄生を防止することができる。
【００９８】
（製造方法）
次に、本形態の薄膜トランジスタの製造方法を説明する。まず、実施の形態２と同様、図８（ａ）に示すように、島状の多結晶シリコン膜１ａを形成した後、ゲート絶縁層２を形成する。
【００９９】
次に、図８（ｂ）に示す第１の不純物導入工程において、ゲート絶縁層２の上層にレジストマスク９ｄを形成した後、低濃度Ｐ型の不純物イオン（ボロンイオン／第１導電型不純物イオン）を約０．１×１０13／ｃｍ2〜約１０×１０13／ｃｍ2のドーズ量で多結晶シリコン１ａに導入し、低濃度Ｐ型領域１ｕ、１ｖ（第１導電型領域）を形成する。ここで、レジスト９ｄは、図８（ｆ）に示す低濃度Ｎ型領域１ｓ、第２のチャネル領域１ｉ、低濃度Ｎ型領域１ｔを形成すべき領域と重なる位置に形成する。
【０１００】
次に、図８（ｃ）に示すマスク部分除去工程において、レジストマスク９ｄに対してハーフアッシングを行い、レジストマスク９ｄを部分的に除去する。その結果、レジストマスク９ｄは、厚さ寸法が薄くなるとともに、図８（ｆ）に示す第２のチャネル領域１ｉのみを覆う状態にまで形成領域が縮小される。その結果、図８（ｆ）に示す低濃度Ｎ型領域１ｓおよび低濃度Ｎ型領域１ｔを形成すべき領域がレジストマスク９ｄの端部から新たな露出した状態となる。
【０１０１】
次に、図８（ｄ）に示す第２の不純物導入工程において、縮小されたレジストマスク９ｄをマスクにして、低濃度Ｎ型の不純物イオン（リンイオン／第２導電型不純物イオン）を約０．１×１０13／ｃｍ2〜約１０×１０13／ｃｍ2のドーズ量で多結晶シリコン１ａに導入した後、レジストマスク９ｄを除去する。その結果、低濃度Ｐ型領域１ｕ、１ｖは、低濃度Ｐ型の不純物イオンと低濃度Ｎ型の不純物イオンが同量導入された真性領域１ｗ、１ｘとなるとともに、レジストマスク９ｄの端部の外側近傍には低濃度Ｎ型領域１ｓ、１ｔが形成される。
【０１０２】
次に、図８（ｅ）に示すゲート電極形成工程において、透明基板１５の表面全体に金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、ゲート電極３ｃを形成する。その際、ゲート電極３ｃは、図８（ｆ）に示す第１のチャネル領域１ｅ、低濃度Ｎ型領域１ｓ、第２のチャネル領域１ｉ、低濃度Ｎ型領域１ｔ、チャネル領域１ｍを形成すべき領域と重なる位置に形成する。
【０１０３】
次に、ゲート電極３ｃをマスクにして、高濃度Ｎ型の不純物イオン（リンイオン／第２導電型不純物イオン）を約０．１×１０15／ｃｍ2〜約１０×１０15／ｃｍ2のドーズ量で多結晶シリコン１ａに導入する。その結果、図８（ｆ）に示すように、ゲート電極３ｃに対して自己整合的に高濃度Ｎ型領域１ｃ、１ｎが形成されるとともに、ゲート電極３ｃで覆われていた領域内に第１のチャネル領域１ｅ、第２のチャネル領域１ｉ、および第３のチャネル領域１ｌが形成される。
【０１０４】
このようにして、薄膜トランジスタ１０（第１の薄膜トランジスタ部１０ａ、第２の薄膜トランジスタ部１０ｂ、および第３の薄膜トランジスタ部１０ｃ）を形成する。以降の工程は、実施の形態２と同様であるため、説明を省略する。
【０１０５】
このように本形態の製造方法では、図８（ｂ）に示す第１の不純物導入工程において、第１のチャネル領域１ｅのソース側端部よりもソース側領域を覆うレスジトマスク９ｄを介して多結晶シリコン膜１ａにＰ型不純物を導入して低濃度Ｐ型領域１ｕを形成した後、図８（ｄ）に示す第２の不純物導入工程において、低濃度Ｐ型領域１ｕを真性領域１ｗとすることにより、第１のチャネル領域１ｅのソース側端部の位置を規定し、図８（ｆ）に示す第３の不純物導入工程において、ゲート電極３ｃをマスクにしてＮ型不純物を導入して第１のチャネル領域１ｅのドレイン側端部の位置を規定する。このため、レジストマスク９ｄとゲート電極３ｃの形成領域によって第１のチャネル領域１ｅのチャネル長を規定することができる。かかる方法によれば、解像度の低い露光装置を用いることができ、かかる露光装置では、一回の露光で可能な露光エリアが広いので、露光工程のスループットを向上することができる。
【０１０６】
［その他の実施の形態］
上記形態では、薄膜トランジスタ１０をＮ型に構成したが、Ｐ型の薄膜トランジスタ１０を形成する場合には、上記構造および製造方法において、Ｎ型とＰ型とを入れ換えればよい。
【０１０７】
また、上記形態では、半導体装置として、有機ＥＬ素子４０を用いた発光装置１００の素子基板１３を例に説明したが、液晶装置において素子基板上（半導体装置）の駆動回路には、図９に示すようなオペアンプなどに代表されるアナログ回路が構成される。従って、本発明を適用した薄膜トランジスタ１０を用いて駆動トランジスタ、さらにはカレントミラー回路や出力回路を構成すれば、線形性がよくオフセットが小さな出力バッファを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明が適用される有機ＥＬ装置の電気的構成を示すブロック図、および電流制御用の薄膜トランジスタの等価回路図である。
【図２】有機ＥＬ素子を備えた素子基板の断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る電流制御用の薄膜トランジスタの平面図および断面図である。
【図４】本発明を適用した薄膜トランジスタを構成する２つの薄膜トランジスタ部の電圧電流特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態２に係る発光装置に用いた電流制御用の薄膜トランジスタの構造およびその製造方法を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る発光装置に用いた電流制御用の薄膜トランジスタの構造およびその製造方法を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る発光装置に用いた電流制御用の薄膜トランジスタの構造およびその製造方法を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係る発光装置に用いた電流制御用の薄膜トランジスタの構造およびその製造方法を示す説明図である。
【図９】本発明を適用した半導体装置の別の例として、液晶装置において素子基板上に形成される駆動回路の説明図である。
【図１０】従来の薄膜トランジスタの問題を示す説明図である。
【図１１】２つの薄膜トランジスタをカスコード接続した場合の説明図である。
【図１２】マルチゲート構造の薄膜トランジスタの説明図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１ａ・・多結晶シリコン膜、１ｅ・・第１のチャネル部、１ｉ・・第２のチャネル部、１ｌ・・第３のチャネル部、３ａ，３ｂ，３ｃ・・ゲート電極、１０・・薄膜トランジスタ、１０ａ・・第１の薄膜トランジスタ部、１０ｂ・・第２の薄膜トランジスタ部、１０ｃ・・第３の薄膜トランジスタ部、１３・・素子基板（半導体装置）、１５・・透明基板
【図１】
2008135604.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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