(57)【要約】【課題】アルミニウム等の材料を用いたトランジスタを高い歩留りで実現するための技術を提供する。【解決手段】ＳＯＩ基板またはＳＩＭＯＸ基板に設けられたたタンタル層と、タンタル層上に設けられたアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層とを有し、タンタル層の端部は、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層の端部より外側に突出し、突出した端部にはタンタルオキサイド層が設けられたトランジスタである。【選択図】図１
2007189245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＯＩ基板またはＳＩＭＯＸ基板に設けられた半導体層と、
前記半導体層上に設けられたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜を介して設けられたタンタル層と、
前記タンタル層上に設けられたアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層とを有し、
前記タンタル層の端部は、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層の端部より外側に突出し、前記突出した端部にはタンタルオキサイド層が設けられ、
前記タンタル層の膜厚は、５〜２００ｎｍであることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
ＳＯＩ基板またはＳＩＭＯＸ基板に設けられた半導体層と、
前記半導体層上に設けられたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜を介して設けられたタンタル層と、
前記タンタル層上に設けられたアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層とを有し、
前記タンタル層の端部は、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層の端部より外側に突出し、前記突出した端部にはタンタルオキサイド層が設けられ、
前記半導体層はソース領域、ドレイン領域、チャネル領域及びＬＤＤ領域を有し、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域と前記ＬＤＤ領域との接合部の位置は、前記タンタルオキサイド層の端部によって画定され、
前記タンタル層の膜厚は、５〜２００ｎｍであることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
ＳＯＩ基板またはＳＩＭＯＸ基板に設けられた半導体層と、
前記半導体層上に設けられたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜を介して設けられたタンタル層と、
前記タンタル層上に設けられたアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層とを有し、
前記タンタル層の端部は、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層の端部より外側に突出し、前記突出した端部にはタンタルオキサイド層が設けられ、
前記半導体層はソース領域、ドレイン領域、チャネル領域及びＬＤＤ領域を有し、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域と前記ＬＤＤ領域との接合部の位置は、前記タンタルオキサイド層の端部によって画定され、
前記ゲイト絶縁膜は、前記ソース領域及びドレイン領域上には設けられず、
前記タンタル層の膜厚は、５〜２００ｎｍであることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項２又は３において、前記ＬＤＤ領域の上に前記タンタルオキサイド層が設けられたことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一において、前記タンタルオキサイド層の膜厚は、前記タンタル層の膜厚の２〜４倍であることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一において、前記半導体層は単結晶シリコンでなることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一において、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層はスカンジウムを含有することを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一において、前記タンタルオキサイド層と前記ゲイト絶縁膜の端部は揃っていることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一において、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層上に、酸化珪素膜、窒化珪素膜、又は酸化窒化珪素膜を有する層間絶縁膜を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項２乃至７のいずれか一において、前記ＬＤＤ領域は、前記ゲイト絶縁膜及び前記タンタルオキサイド層を通過して注入された不純物を有することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は半導体薄膜を利用した薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略記する）のゲイト電極構造に関する技術である。  
【背景技術】
【０００２】
近年、ガラス基板または石英基板上に形成されたＴＦＴでもって画素マトリクス回路及び駆動回路を構成したアクティブマトリクス型液晶表示装置（以下、ＡＭＬＣＤと略記する）が注目を浴びている。
【０００３】
この様なＡＭＬＣＤは 0.5〜２インチ程度のプロジェクター向けのものから10〜20インチ程度のノートパソコン向けのものまであり、主に小型から中型までの表示ディスプレイとして利用されている。
【０００４】
ＡＭＬＣＤが中型化すると画像表示部となる画素マトリクス回路の面積は大きくなり、マトリクス状に配列されたソース線及びゲイト線は大きな付加容量を有する様になる。
【０００５】
そのため、配線としてアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料（以下、アルミ材料と略記する）を用いることが有力視されている。
【０００６】
しかしながら、本発明者らが動作不良を起こしたＴＦＴを不良解析した結果、ゲイト電極／チャネル間においてショート（短絡）が生じている可能性があることが判明した。
【０００７】
これはゲイト絶縁膜で絶縁されているにも拘らず何らかの原因でゲイト電極とチャネルがショートしまい、ＴＦＴが動作不良を起こしたものと予想される。この要因としては以下の三つが考えられる。
【０００８】
（１）アルミ原子がゲイト絶縁膜中に拡散し、ゲイト絶縁膜を介して接するチャネルへ到達してしまった。
（２）アルミ材料から生ずるヒロック、ウィスカー等の突起物がゲイト絶縁膜を突き抜けてチャネルへ到達してしまった。
（３）ゲイト絶縁膜にピンホールが存在し、熱処理の際にアルミ原子が流動してピンホール内に入り込み、チャネルへ到達してしまった。
【０００９】
以上の様な要因が考えられるが、現状では明確なメカニズムは不明である。しかし、ゲイト電極／チャネル間でのショートが原因であることはほぼ間違いなく、上記三つのいずれかが原因となっている可能性が高い。  
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本願発明はゲイト電極としてアルミ材料を用いたＴＦＴを高い歩留りで実現するための技術を提供することを課題とする。
【００１１】
そのために、ゲイト電極とチャネル（活性層）とのショートを防ぐための技術を提供することを課題とする。また、同時にＬＤＤ領域の新規な形成方法を提供することを課題とする。  
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本明細書で開示する発明の構成は、
同一基板上に形成された複数のＴＦＴで構成される半導体回路を構成に含む半導体装置であって、
前記ＴＦＴは活性層、ゲイト絶縁膜並びにタンタル層とアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層とを積層してなるゲイト電極を有し、
前記タンタル層は、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層の構成元素が前記ゲイト絶縁膜中へ侵入するのを防ぐブロッキング層として機能しうる膜厚を有することを特徴とする。
【００１３】
本願発明の主旨は、従来アルミ材料のみで構成されていたゲイト電極をタンタル／アルミ積層膜（タンタルが下層）とすることでアルミ成分がゲイト絶縁膜中へと侵入するのを防ぐことにある。即ち、下層に設けられたタンタル層をアルミ成分のブロッキング層として利用するのである。
【００１４】
従って、タンタル層の膜厚はアルミ成分の移動に対して十分に障壁として機能しうる程度に厚くなければならない。本発明者らの知見では５nm厚以上のタンタル層が必要である。これ以下ではブロッキング効果を期待できない。
【００１５】
また、上限としては 200nm程度と考えている。これ以上ではゲイト電極のトータル膜厚を抑える（段差低減のため）ためにアルミ材料を薄くしなければならず、アルミニウムの低抵抗性という特徴を活かすことができない。
【００１６】
以上の事からタンタル層の膜厚は５〜200 nm（好ましくは10〜100 nm、さらに好ましくは20〜50 nm ）の範囲から選択することが好ましいと言える。
【００１７】
なお、タンタル膜はアルミニウム膜と同じ電解溶液で陽極酸化処理を行いやすいという特徴があり、さらに陽極酸化層の形成形態（酸化層の形成過程の進行方向など）もアルミニウム膜のそれに近いことから本願発明に用いるに好適な材料である。
【００１８】
また、他の発明の構成は、
同一基板上に形成された複数のＴＦＴで構成される半導体回路を構成に含む半導体装置であって、
前記ＴＦＴは活性層、ゲイト絶縁膜並びにタンタル層とアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層とを積層してなるゲイト電極を有し、
前記タンタル層のうち、前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層と重ならない領域にはタンタルオキサイド層が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
また、他の発明の構成は、
同一基板上に形成された複数のＴＦＴで構成される半導体回路を構成に含む半導体装置であって、
前記ＴＦＴは活性層、ゲイト絶縁膜並びにタンタル層とアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層とを積層してなるゲイト電極を有し、
前記タンタル層の端部は前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層の外側に突出しており、当該突出した端部にはタンタルオキサイド層が形成されていることを特徴とする。
【００２０】
また、他の発明の構成は、
同一基板上に形成された複数のＴＦＴで構成される半導体回路を構成に含む半導体装置であって、
前記ＴＦＴは活性層、ゲイト絶縁膜並びにタンタル層とアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層とを積層してなるゲイト電極を有し、
前記タンタル層の端部は前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層の外側に突出しており、
前記活性層に含まれるソース又はドレイン接合部の位置は、当該突出した端部によって画定されていることを特徴とする。
【００２１】
本願発明の特徴の一つとして、タンタル層の一部を陽極酸化して得られたタンタルオキサイド層を、ＬＤＤ領域を形成する際のマスクとして利用する点が挙げられる。即ち、活性層に対してタンタルオキサイド層を介したスルードーピングを行い、タンタルオキサイド層の下にＬＤＤ領域を形成する。
【００２２】
そのため、活性層に設けられたＬＤＤ領域の上には概略同一の形状でタンタルオキサイド層が形成されているという構造の特徴がある。
【００２３】
また、他の発明の構成は、
同一基板上に形成された複数のＴＦＴで構成される半導体回路を構成に含む半導体装置の作製方法であって、
活性層及びゲイト絶縁膜を形成する第１の工程と、
タンタル層とアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層とを順次積層形成してなるゲイト電極を形成する第２の工程と、
前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層のみを選択的に陽極酸化して多孔質状アルミナ層を形成する第３の工程と、
再度の陽極酸化により前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層の表面に無孔質状アルミナ層を形成すると同時に、前記多孔質状アルミナ層の下に位置するタンタル層の全部又は一部をタンタルオキサイド層に変成させる第４の工程と、
を有することを特徴とする。
【００２４】
また、他の発明の構成は、
同一基板上に形成された複数のＴＦＴで構成される半導体回路を構成に含む半導体装置の作製方法であって、
活性層及びゲイト絶縁膜を形成する第１の工程と、
タンタル層とアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層とを順次積層形成してなるゲイト電極を形成する第２の工程と、
前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層のみを選択的に陽極酸化して多孔質状アルミナ層を形成する第３の工程と、
再度の陽極酸化により前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層の表面に無孔質状アルミナ層を形成すると同時に、前記多孔質状アルミナ層の下に位置するタンタル層の全部又は一部をタンタルオキサイド層に変成させる第４の工程と、
前記無孔質状アルミナ層及び前記多孔質状アルミナ層をマスクとしてゲイト絶縁膜をエッチングする第５の工程と、
前記ゲイト電極、タンタルオキサイド層及びゲイト絶縁膜をマスクとしてＮ型またはＰ型を付与する不純物を添加する第６の工程と、
を有することを特徴とする。
【００２５】
なお、上記構成において第３の工程はシュウ酸を主成分とする溶液中で行われる。この様な溶液中ではアルミ材料のみが選択的に陽極酸化され、タンタル層はそのまま残る。
【００２６】
また、第４の工程は酒石酸を主成分とする溶液中で行われる。この溶液中ではアルミ材料とタンタル層との両方が陽極酸化される。この処理によりアルミ材料は緻密な無孔質状アルミナ層で覆われ、タンタル層の一部（溶液と接する部分）がタンタルオキサイド層に変成する。  
【発明の効果】
【００２７】
本願発明を利用することでゲイト電極としてアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料を用いるＴＦＴにおいても、ゲイト電極と活性層との間で生じるショートなどの不良を防止することができる。
【００２８】
また、ゲイト絶縁膜に余計なダメージを与えることなくＬＤＤ領域やオフセット領域を形成できるため、ＴＦＴの長期信頼性も向上する。
【００２９】
従って、高い歩留りで信頼性の高いＴＦＴを作製することができ、その様なＴＦＴで構成される半導体回路で機能する電気光学装置並びにその様な半導体回路や電気光学装置を搭載した電子機器の歩留り向上が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本願発明の実施形態について図１を用いて説明する。図１（Ａ）は本願発明を利用したチャネル方向（キャリアが移動する方向）に沿った断面図である。ただし、ゲイト電極を覆う層間絶縁膜やソース／ドレイン電極等は省略してある。
【００３１】
図１（Ａ）において、１０１は基板、１０２は下地膜（絶縁性珪素膜）である。下地膜を設ける場合、基板１０１はガラス（結晶化ガラスも含む）、シリコンウェハ、セラミックス、石英などを用いることができる。石英を用いる場合には下地膜がなくても構わない。
【００３２】
また、１０３は活性層であり、半導体薄膜（代表的には多結晶ポリシリコン膜）を島状にパターン形成して得られる。本願発明は活性層１０３としてどの様な半導体薄膜を用いても構わない。
【００３３】
例えば、スマートカット法を利用したＳＯＩ基板（ＵＮＩＢＯＮＤ）またはＳＩＭＯＸ基板を用いることができる。その場合、活性層を単結晶シリコンで形成できるので非常に動作性能の高いＴＦＴが実現できる。
【００３４】
活性層１０３の上にはゲイト絶縁膜１０４を介してゲイト電極が配置されている。ゲイト電極はアルミ層１０５を主として構成され、アルミ材料の低抵抗性を活かして信号遅延の小さいＴＦＴが実現される。
【００３５】
ここで１０６で示される点線で囲まれた領域の拡大図を図１（Ｂ）に示す。図１（Ｂ）に示す様に、活性層１０３はチャネル形成領域１０７、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain ）領域１０８、ドレイン（又はソース）領域１０９で構成され、チャネル形成領域１０７及びＬＤＤ領域１０８上にゲイト絶縁膜１０４が設けられている。
【００３６】
なお、ゲイト絶縁膜は酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜（SiO x N y で表される）またはそれらの積層膜で構成される。
【００３７】
特に、窒化珪素膜はイオンブロッキング効果が高いのでゲイト絶縁膜の一部として用いることは有効である。また、酸化窒化珪素膜は酸化珪素膜と窒化珪素膜の両者の物性を併せ持つためゲイト絶縁膜として適している。
【００３８】
また、積層構造は二層に限らず複数層でも構わない。例えば、酸化珪素／窒化珪素／酸化珪素の三層構造からなる積層膜（ＯＮＯ膜と呼ばれる）は信頼性が高いので本願発明のゲイト絶縁膜として好適である。
【００３９】
また、ゲイト電極はタンタル層１１０、アルミ層１０５の順に積層され、陽極酸化処理によってアルミ層１０５の一部は無孔質状アルミナ層１１１となり、タンタル層１１０の一部はタンタルオキサイド層１１２となっている。
【００４０】
なお、上述の陽極酸化の際、アルミ層１０５及び無孔質状アルミナ層１１１と重ならないタンタル層のみが陽極酸化され、図１（Ｂ）に示す様に、アルミ層１０５の外側に突出した様な形でタンタルオキサイド層が形成される。
【００４１】
また、ソース／ドレイン領域を形成する際はタンタルオキサイド層１１２をマスクとして利用してその下の不純物濃度を意図的に低くし、ＬＤＤ領域１０８を形成することができる。従って、ドレイン（又はソース）領域１０９とＬＤＤ領域１０８との接合部（ソース又はドレイン接合部）の位置は、タンタルオキサイドの端部（突出した端部）によって自己整合的に画定される。
【００４２】
以上の構成からなる本願発明の構成について、以下に記載する実施例でもって詳細な説明を行うこととする。  
【実施例１】
【００４３】
本願発明を利用したＴＦＴの作製工程について図２を用いて説明する。なお、本願発明はゲイト電極の形成からソース／ドレイン領域の形成までに特徴があり、その他の部分は公知の技術を利用できる。従って、本願発明は本実施例の作製工程に限定されるものではない。
【００４４】
まず、基板２０１としてガラス基板を用意し、その上に下地膜２０２として酸化珪素（酸化シリコン）膜を 200nm厚に形成する。そして、その上に公知の手段により活性層２０３を形成する。活性層２０３の膜厚は10〜100 nm（好ましくは15〜75nm、さらに好ましくは20〜45nm）とする。（図２（Ａ））
【００４５】
活性層２０３は単結晶シリコン膜、多結晶シリコン膜（ポリシリコン膜）、非晶質シリコン膜（アモルファスシリコン膜）のいずれを用いても良いが、動作速度を上げるためには単結晶シリコンか多結晶シリコンを用いた方が良い。
【００４６】
前述の様に単結晶シリコン膜を用いるならばスマートカット法を利用したＵＮＩＢＯＮＤ基板、酸素イオン注入法を用いたＳＩＭＯＸ基板等を用いることが望ましい。この場合、シリコン基板と下地膜とが一体化して得られるので改めて下地膜を設ける必要はない。
【００４７】
また、多結晶シリコン膜を用いるならば直接成膜か非晶質シリコン膜を結晶化して得ることができる。結晶化手段はエキシマレーザー光照射によるレーザーアニール、赤外または紫外光照射によるランプアニール、或いは電熱炉を利用したファーネスアニールを用いれば良い。さらに、本発明者らによる特開平7-130652号公報記載の技術を併用しても良い。
【００４８】
こうして図２（Ａ）の状態が得られたら酸化窒化珪素膜からなるゲイト絶縁膜２０４を形成し、さらに50nm厚のタンタル層２０５、 350nm厚のアルミニウム層２０６を順次積層形成する。なお、本実施例ではアルミニウム層２０６として２wt% のスカンジウムを含有させたアルミニウム層を利用する。
【００４９】
また、タンタル層２０５、アルミニウム層２０６は気相法（代表的にはスパッタリング法）で形成すれば良い。( 図２（Ｂ））
【００５０】
次に、タンタル層２０５及びアルミニウム層２０６をドライエッチング法またはウェットエッチング法によりエッチングして後のゲイト電極の原型となる積層パターン２０７を形成する。
【００５１】
ドライエッチング用のエッチングガスとしてはアルミニウム層のエッチングには塩素系ガス、タンタル層のエッチングにはフッ素系ガスという様に使い分ければ連続的に処理することが可能である。なお、タンタル層が50nm程度と薄い場合には塩素系ガスでアルミニウム層とタンタル層とを一括でエッチングできることが確認されている。（図２（Ｃ））
【００５２】
なお、積層パターン２０７のパターニングにはレジストマスク（図示せず）を利用しているが、レジストマスクを形成する前にアルミニウム層の表面を薄い陽極酸化膜で覆っておくと密着性が向上する。
【００５３】
次に、レジストマスクを残したまま３％シュウ酸水溶液中で到達電圧８Ｖの陽極酸化処理を行い、 600〜800 nm厚の多孔質状アルミナ層２０８を形成する。この溶液中ではタンタル層は陽極酸化されずに残り、アルミニウム層のみが選択的に陽極酸化される。（図２（Ｄ））
【００５４】
さらに、図示しないレジストマスクを除去した後、３％の酒石酸を含むエチレングリコール溶液中で到達電圧80Ｖの陽極酸化処理を行う。この処理ではアルミニウム層とタンタル層との両方が陽極酸化される。（図２（Ｅ））
【００５５】
タンタル層２０５の方は多孔質状アルミナ層２０８に接する部分だけが陽極酸化されてタンタルオキサイド層２０９を形成する。これはその部分だけが多孔質状アルミナ層２０８の内部を浸透してきた電解溶液に触れるためである。
【００５６】
また、アルミニウム層２０６の方はその表面（多孔質状アルミナ層の内側）に 100〜120 nm厚の無孔質状アルミナ層２１０が形成される。無孔質状アルミナ層２１０の膜厚は到達電圧によって決定される。
【００５７】
ここで、図２（Ｅ）に示す状態を示すＳＥＭ写真を図１０（Ａ）に示す。なお、図１０（Ａ）は図２（Ｅ）の構造を実験的に再現したサンプルを４万倍に拡大したＳＥＭ写真であり、多孔質状アルミナ層付近の様子を示している。
【００５８】
また、図１０（Ａ）の模式図を図１０（Ｂ）に示す。図１０（Ｂ）において、１０は酸化珪素膜でなる下地、１１はタンタル層、１２はアルミニウム層、１３はタンタルオキサイド層、１４は無孔質状アルミナ層、１５は多孔質状アルミナ層である。
【００５９】
図１０（Ｂ）に示す様に、アルミニウム層１２の表面は無孔質状アルミナ層１４で覆われ、その外側に多孔質状アルミナ層１５が形成されている。そして、タンタル層１１の端部（多孔質状アルミナ層の下）にはタンタルオキサイド層１３が形成されている。
【００６０】
なお、図１０（Ａ）に示す写真で見る限り、タンタル層は陽極酸化処理によってタンタルオキサイド層に変成する際に約２倍程度に体積が膨張して、膜厚が２〜４倍（代表的には３倍）程度に厚くなる様である。
【００６１】
この様な構造が得られたら、次にゲイト電極及び多孔質状アルミナ層をマスクとしてドライエッチング法によりゲイト絶縁膜２０４のエッチングを行う。エッチングガスとしてはＣＨＦ3 ガスを55sccmの流量で用い、圧力55mTorr 、供給電力 800Ｗの条件で行う。
【００６２】
この工程によりゲイト絶縁膜２０４が自己整合的にエッチングされ、２１１で示される様な島状のパターンに加工される。この時、ゲイト絶縁膜の端部（ＧＩ端部）２１２はゲイト電極よりも外側に突出した様な形で残る。また、後にソース／ドレイン領域となる活性層が露出した状態となる。
【００６３】
このエッチング工程が終了したら、マスクとして利用した多孔質状アルミナ層２０８を45℃に保温したアルミ混酸（リン酸、酢酸、硝酸、水の混合液）溶液を用いて除去する。
【００６４】
この時、多孔質状アルミナ層２０８とタンタルオキサイド層２０９の選択比が大きいので、タンタルオキサイド層２０９はエッチングされない。この様子は図１１に示すＳＥＭ写真からも明らかである。
【００６５】
図１１に示すＳＥＭ写真は、図１０（Ａ）に示す状態から多孔質状アルミナ層１５のみを除去した状態を示している。この写真からはタンタルオキサイド層がひさし状に残っていることが確認できる。
【００６６】
こうして図３（Ａ）の状態が得られたら、１回目の不純物イオン注入工程をイオンインプランテーション法またはプラズマドーピング法によって行う。まず、１回目は加速電圧を70〜85keV と高くして行う。（図３（Ｂ））
【００６７】
なお、Ｎチャネル型ＴＦＴ（ＮＴＦＴ）を作製するならＰ（リン）またはＡｓ（砒素）を選び、Ｐチャネル型ＴＦＴ（ＰＴＦＴ）を作製するならＢ（ボロン）を選べばよい。本実施例はリンを例にとって説明する。
【００６８】
この工程は加速電圧が高いためタンタルオキサイド層２０９とＧＩ端部２１２を通過して不純物イオンが注入される。即ち、ＧＩ端部等で覆われた領域の下にも不純物が添加される。
【００６９】
そして、この工程においてＧＩ端部２１２の下に打ち込まれた不純物は後にＬＤＤ領域の不純物濃度を決定することになる。従って、イオン注入時のドーズ量はＬＤＤ領域が所望の濃度の不純物を含む様に実施者が最適値を設定する必要がある。本実施例ではＧＩ端部２１２の下に 1×1017〜 1×1018atoms/cm3 の濃度でリンが添加される様に調節する。
【００７０】
以上に示した様な不純物イオン注入工程を行うことで、低濃度不純物領域２１３、２１４が形成される。
【００７１】
この時、ＧＩ端部２１２の上にはタンタルオキサイド層２０９が存在するため、イオン注入時のダメージが直接ゲイト絶縁膜に到達しないという利点がある。即ち、ゲイト絶縁膜中に余計なトラップ準位が発生するのを抑制できる。
【００７２】
次に、５〜10keV と低い加速電圧で２回目のイオン注入工程を行う。この工程では加速電圧が低いためＧＩ端部２１２が完全にマスクとして機能する（タンタルオキサイド層も存在するため特開平7-135318号公報記載の技術よりもマスク効果が向上している）。
【００７３】
そのため、この工程では２１５、２１６で示される領域（ソース又はドレイン領域）のみに不純物イオンが添加される。本実施例では 1×1020〜 1×1021atoms/cm3 の濃度でリンが添加される様に調節する。
【００７４】
また同時に、ＧＩ端部２１２の下には１回目のイオン注入工程で形成された不純物領域がそのまま残り、ＬＤＤ領域２１７となる。従って、ソース又はドレイン領域２１５、２１６とＬＤＤ領域２１７との接合部はＧＩ端部（タンタルオキサイド層の端部）によって画定する。
【００７５】
さらに、１回目と２回目の不純物イオン注入工程において全く不純物が注入されなかった領域２１８は、後にキャリアの移動経路となる真性または実質的に真性なチャネル形成領域となる。
【００７６】
なお、真性とは電子と正孔が完全に釣り合って完全に中性な領域を指し、実質的に真性な領域とは、しきい値制御が可能な濃度範囲（ 1×1015〜 1×1017atoms/cm3 ）でＮ型またはＰ型を付与する不純物を含む領域、または意図的に逆導電型不純物を添加することにより導電型を相殺させた領域を指す。
【００７７】
以上の様にして活性層への不純物イオンの注入が終了したら、レーザーアニール、ランプアニールまたはファーネスアニールによって不純物の活性化を行う。また、同時にイオン注入時のダメージを回復させる。
【００７８】
次に、層間絶縁膜２１９を形成する。層間絶縁膜２１９としては酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、有機性樹脂膜またはそれらの積層膜を用いることができる。なお、有機性樹脂膜としてはポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル等が挙げられる。
【００７９】
層間絶縁膜２１９を形成したら、コンタクトホールを形成してソース電極２２０、ドレイン電極２２１を形成する。本実施例ではこれら電極材料としてチタン／アルミ／チタンからなる積層導電層を用いる。
【００８０】
最後に水素雰囲気中において 350℃２時間程度の水素化処理を行い、ＴＦＴ全体の水素終端処理を行う。こうして図３（Ｄ）に示す様な構造のＴＦＴが完成する。こうして作製されたＴＦＴは、ゲイト電極とゲイト絶縁膜との間にタンタル層が存在するため、作製途中の熱処理によって両者間でショートする様なことを防ぐことができる。
【００８１】
そのため、非常に高い歩留りでＴＦＴを作製することが可能となり、同一基板上に百万個以上ものＴＦＴを作製するＡＭＬＣＤを作製においても高い良品率を確保することができる。そして、それに伴って液晶モジュールやそれを搭載した製品（電子機器）の製造コストを低減することが可能である。
【実施例２】
【００８２】
実施例１ではＮＴＦＴを作製する場合を例にとって説明したが、本願発明をＰＴＦＴに対して適用できることは言うまでもない。また、公知のＣＭＯＳ技術を用いれば、ＮＴＦＴとＰＴＦＴとを相補的に組み合わせたＣＭＯＳ回路を構成することも容易である。
【００８３】
本実施例では同一基板上にＣＭＯＳ回路で構成された駆動回路とＮＴＦＴで構成された画素マトリクス回路とを形成したアクティブマトリクス基板を作製した例を図４に示す。
【００８４】
図４において、ＮＴＦＴ４０１、ＰＴＦＴ４０２はＣＭＯＳ回路４０３を構成している。前述の様に公知のＣＭＯＳ技術を用いれば実施例１とほぼ同様の工程で容易に実現できる。
【００８５】
また、画素マトリクス回路を構成する画素ＴＦＴ（本実施例ではＮＴＦＴ）４０４は実施例１で説明した作製工程に多少の工程を足せば実現できる。
【００８６】
まず、実施例１の工程に従って図３（Ｄ）の構造を得る。次に、図４に示す様に第１の平坦化膜４０を形成する。本実施例では窒化珪素（50nm）／酸化珪素（25nm）／アクリル（１μｍ）の積層構造を第１の平坦化膜として利用する。
【００８７】
なお、アクリルやポリイミドといった有機性樹脂膜はスピンコート法で形成する溶液塗布型絶縁膜なので厚い膜を容易に形成できる上、非常に平坦な面を得ることが可能である。そのため、１μｍ程度の膜厚を高いスループットで形成することが可能であり、良好な平坦面が得られる。
【００８８】
次に、第１の平坦化膜４０上に遮光性導電膜でなるブラックマスク４１を形成する。また、ブラックマスク４１を形成するに先立って、第１の平坦化膜４０をエッチングして、最下層の窒化珪素膜のみを残した凹部を形成しておく。
【００８９】
この様にしておくことで、凹部を形成した部分ではドレイン電極とブラックマスクとが窒化珪素膜のみを介して近接し、そこで補助容量４２を形成する。窒化珪素は比誘電率が高く、しかも膜厚が薄いので大容量を確保しやすい。
【００９０】
こうしてブラックマスク４１を形成すると同時に補助容量４２を形成したら、第２の平坦化膜４３を 1.5μｍ厚のアクリルで形成する。補助容量４２を形成した部分は大きな段差を生じるが、その様な段差も十分に平坦化できる。
【００９１】
最後に、第１の平坦化膜４０及び第２の平坦化膜４３にコンタクトホールを形成し、透明導電膜（代表的にはＩＴＯ）からなる画素電極４４を形成する。こうして図４に示す様な画素ＴＦＴ４０４を作製することができる。
【００９２】
なお、画素電極として反射性の高い導電膜、代表的にはアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料を用いれば、反射型ＡＭＬＣＤ用のアクティブマトリクス基板を作製することもできる。
【００９３】
また、図４では画素ＴＦＴのゲイト電極をダブルゲイト構造としているが、シングルゲイト構造でも良いし、トリプルゲイト構造等のマルチゲイト構造としても構わない。
【００９４】
また、アクティブマトリクス基板の構造は本実施例の構造に限定されるものではない。本願発明の特徴はゲイト電極の構成にあるので、それ以外の構成については実施者が適宜決定すれば良い。    
【実施例３】
【００９５】
本実施例では、実施例１と異なる工程でＬＤＤ領域を形成する場合の例について図５を用いて説明する。なお、本実施例の構成を実施例２の構成に利用することは可能である。
【００９６】
まず、実施例１と同様の工程に従って図２（Ｅ）の状態を得る。そして、多孔質状アルミナ層２０８を選択的に除去して図５（Ａ）の状態を得る。この状態ではタンタルオキサイド層２０９が露出する。
【００９７】
次に、高加速電圧による不純物イオンの注入工程を行う。この工程は実施例１で説明した様に後のＬＤＤ領域を形成するための工程である。従って、低濃度不純物領域５０１、５０２の不純物濃度は 1×1017〜 1×1018atoms/cm3 程度となる様に調節する。
【００９８】
なお、実施例１で説明した図３（Ｂ）に示す工程と図５（Ｂ）に示す工程とは後のソース／ドレイン領域上におけるゲイト絶縁膜の有無が異なる。本実施例の場合、活性層には全てゲイト絶縁膜を介したスルードープによって不純物イオンが注入される。
【００９９】
スルードープの利点としては工程の短縮化（ゲイト絶縁膜のエッチング工程を省略できる）と活性層に直接イオン注入時のダメージを与えない点にある。
【０１００】
次に、図５（Ｃ）に示す様に低加速電圧による不純物イオンの注入工程を行う。この工程ではタンタルオキサイド層２０９の存在する領域がマスクとして機能するのでその下には前述の低濃度不純物領域が残る。
【０１０１】
その結果、ソース領域５０３、ドレイン領域５０４、ＬＤＤ領域５０５、チャネル形成領域５０６が形成される。この場合もＬＤＤ領域５０５の上にはタンタルオキサイド層２０９が存在するため、その部分ではＧＩの受けるイオン注入時のダメージが低減される。
【０１０２】
その後は、実施例１と同様に不純物の活性化を行い、層間絶縁膜５０７、ソース電極５０８、ドレイン電極５０９を形成して、最後に水素化工程を行うことで図５（Ｄ）に示す様なＴＦＴが完成する。
【実施例４】
【０１０３】
本実施例では実施例１において、ＬＤＤ領域の代わりにオフセット領域を設ける場合の例について図６を用いて説明する。
【０１０４】
まず、実施例１の工程に従って図３（Ａ）の状態を得る。そして、実施例１に示した１回目の不純物イオン注入工程は行わず、図３（Ｃ）を用いて説明した様な低加速電圧によるイオン注入工程を行う。（図６（Ａ））
【０１０５】
この注入工程ではタンタルオキサイド層及びゲイト絶縁膜がマスクとして機能するので 1×1020〜 1×1021atoms/cm3 の濃度の不純物を含むソース領域６０１、ドレイン領域６０２が形成される。
【０１０６】
また、６０３で示される領域は不純物イオンが添加されないので真性または実質的に真性な状態を保持し、且つ、ゲイト電圧が印加されないので単なる高抵抗領域として機能する。この様な領域６０３をオフセット領域と呼ぶ。
【０１０７】
実施例１〜３で示したＬＤＤ領域がドレイン接合部における電界緩和に効果があるのに対し、オフセット領域はむしろオフ電流（ＴＦＴがオフ時に流れる電流）またはリーク電流の低減に効果がある。
【０１０８】
この場合においてもタンタルオキサイド層２０９がゲイト絶縁膜がイオン注入時に受けるダメージの低減という効果を有している。
【０１０９】
また、図６（Ｂ）に示す様な構成も可能である。図６（Ｂ）ではゲイト絶縁膜を活性層全面に残してスルードープによってソース領域６０４、ドレイン領域６０５を形成しているが、この場合にもタンタルオキサイド層２０９のマスク機能によりオフセット領域６０６を形成できる。
【０１１０】
なお、本実施例を実施例２の構成に適用することは容易である。
【実施例５】
【０１１１】
本実施例では、タンタル層の成膜時に膜厚を厚くした場合の構成について図７を用いて説明する。
【０１１２】
図７（Ａ）は実施例１の工程に従って多孔質状アルミナ層の除去までを行った時点を示している。図７（Ａ）において７０１はタンタル層であり、本実施例では膜厚を 150〜200 nmと厚めに設定している。
【０１１３】
また、７０２はタンタルオキサイド層であるが、タンタル層７０１の膜厚が形成されたタンタルオキサイド層７０２よりも厚いため、その下に数百nmのタンタル層７０３が残っている。
【０１１４】
本実施例の場合、この状態で不純物イオンの注入工程を行うことになるが、突出したタンタル層７０３は加速電圧によらずほぼ完全にマスクとして機能するためその下方にはオフセット領域が形成される。
【０１１５】
この場合、イオン注入時においてゲイト絶縁膜７０４に達するダメージをほぼ完全に防ぐことができるため、ゲイト絶縁膜７０４に余計なトラップ準位等を発生させることがない。そのため、より劣化の少ない信頼性の高いＴＦＴを実現することができる。
【０１１６】
なお、図７（Ｂ）に示す様に、ゲイト絶縁膜７０５を完全に残してスルードープを行う場合においても、同様の効果を得ることができる。
【０１１７】
なお、本実施例を実施例２の構成に適用することは容易である。
【実施例６】
【０１１８】
本実施例では実施例１〜５に示した構成を含むアクティブマトリクス基板（素子形成側基板）を用いてＡＭＬＣＤを構成した場合の例について説明する。ここで本実施例のＡＭＬＣＤの外観を図８に示す。
【０１１９】
図８（Ａ）において、８０１はアクティブマトリクス基板であり、画素マトリクス回路８０２、ソース側駆動回路８０３、ゲイト側駆動回路８０４が形成されている。駆動回路はＮ型ＴＦＴとＰ型ＴＦＴとを相補的に組み合わせたＣＭＯＳ回路で構成することが好ましい。また、８０５は対向基板である。
【０１２０】
図８（Ａ）に示すＡＭＬＣＤはアクティブマトリクス基板８０１と対向基板８０５とが端面を揃えて貼り合わされている。ただし、ある一部だけは対向基板８０５を取り除き、露出したアクティブマトリクス基板に対してＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキット）８０６を接続してある。このＦＰＣ８０６によって外部信号を回路内部へと伝達する。
【０１２１】
また、ＦＰＣ８０６を取り付ける面を利用してＩＣチップ８０７、８０８が取り付けられている。これらのＩＣチップはビデオ信号の処理回路、タイミングパルス発生回路、γ補正回路、メモリ回路、演算回路など、様々な回路をシリコン基板上に形成して構成される。図８（Ａ）では２個取り付けられているが、１個でも良いし、さらに複数個であっても良い。
【０１２２】
また、図８（Ｂ）の様な構成もとりうる。図８（Ｂ）において図８（Ａ）と同一の部分は同じ符号を付してある。ここでは図８（Ａ）でＩＣチップが行っていた信号処理を、同一基板上にＴＦＴでもって形成されたロジック回路８０９によって行う例を示している。この場合、ロジック回路８０９も駆動回路８０３、８０４と同様にＣＭＯＳ回路を基本として構成される。
【０１２３】
また、本実施例のＡＭＬＣＤはブラックマスクをアクティブマトリクス基板に設ける構成（ＢＭ on ＴＦＴ）を採用するが、それに加えて対向側にブラックマスクを設ける構成とすることも可能である。
【０１２４】
また、カラーフィルターを用いてカラー表示を行っても良いし、ＥＣＢ（電界制御複屈折）モード、ＧＨ（ゲストホスト）モードなどで液晶を駆動し、カラーフィルターを用いない構成としても良い。
【０１２５】
また、特開平8-15686 号公報に記載された技術の様に、マイクロレンズアレイを用いる構成にしても良い。
【実施例７】
【０１２６】
本願発明の構成は、ＡＭＬＣＤ以外にも他の様々な電気光学装置や半導体回路に適用することができる。
【０１２７】
ＡＭＬＣＤ以外の電気光学装置としてはＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置やイメージセンサ等を挙げることができる。
【０１２８】
また、半導体回路としては、ＩＣチップで構成されるマイクロプロセッサの様な演算処理回路、携帯機器の入出力信号を扱う高周波モジュール（ＭＭＩＣなど）が挙げられる。
【０１２９】
この様に本願発明は絶縁ゲイト型ＴＦＴで構成される回路によって機能する全ての半導体装置に対して適用することが可能である。
【実施例８】
【０１３０】
実施例６に示したＡＭＬＣＤは、様々な電子機器のディスプレイとして利用される。なお、本実施例に挙げる電子機器とは、アクティブマトリクス型液晶表示装置を搭載した製品と定義する。
【０１３１】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、スチルカメラ、プロジェクター、プロジェクションＴＶ、ヘッドマウントディスプレイ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ（ノート型を含む）、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話等）などが挙げられる。それらの一例を図９に示す。
【０１３２】
図９（Ａ）は携帯電話であり、本体２００１、音声出力部２００２、音声入力部２００３、表示装置２００４、操作スイッチ２００５、アンテナ２００６で構成される。本願発明は音声出力部２００２、音声入力部２００３、表示装置２００４等に適用することができる。
【０１３３】
図９（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示装置２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６で構成される。本願発明は表示装置２１０２、音声入力部２１０３、受像部２１０６に適用することができる。
【０１３４】
図９（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示装置２２０５で構成される。本願発明は受像部２２０３、表示装置２２０５等に適用できる。
【０１３５】
図９（Ｄ）はヘッドマウントディスプレイであり、本体２３０１、表示装置２３０２、バンド部２３０３で構成される。本発明は表示装置２３０２に適用することができる。
【０１３６】
図９（Ｅ）はリア型プロジェクターであり、本体２４０１、光源２４０２、表示装置２４０３、偏光ビームスプリッタ２４０４、リフレクター２４０５、２４０６、スクリーン２４０７で構成される。本発明は表示装置２４０３に適用することができる。
【０１３７】
図９（Ｆ）はフロント型プロジェクターであり、本体２５０１、光源２５０２、表示装置２５０３、光学系２５０４、スクリーン２５０５で構成される。本発明は表示装置２５０３に適用することができる。
【０１３８】
以上の様に、本願発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また、他にも電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイなどにも活用することができる。  
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】ＴＦＴのゲイト電極付近の構成を示す図。
【図２】ＴＦＴの作製工程を示す図。
【図３】ＴＦＴの作製工程を示す図。
【図４】アクティブマトリクス基板の構成を示す図。
【図５】ＴＦＴの作製工程を示す図。
【図６】ＴＦＴの作製工程を示す図。
【図７】ＴＦＴのゲイト電極付近の構成を示す図。
【図８】ＡＭＬＣＤの構成を示す図。
【図９】電子機器の構成を示す図。
【図１０】ゲイト電極付近の構造を示すＳＥＭ写真。
【図１１】ゲイト電極付近の構造を示すＳＥＭ写真。
【図１】
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【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】
2007189245.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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