JP2003008024A - 薄膜トランジスタ及び半導体装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄膜トランジスタにおいて、より高性能のデ
バイスを実現するために、より均一性、信頼性の向上が
必要である。 【解決手段】 薄膜トランジスタのチャネル領域を実質
的に単結晶とし、且つチャネル領域と接するドレイン領
域の幅を、チャネル領域と接するソース領域の幅より広
い構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁表面を有する
基板上に形成された複数の薄膜トランジスタの信頼性及
び均一性向上に関する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガラス基板上に形成された珪素薄
膜を用いて薄膜トランジスタ（以下薄膜トランジスタと
略す）を構成する技術が注目されている。この薄膜トラ
ンジスタは、主にアクティブマトリクス型の液晶表示装
置やエレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置に利用さ
れている。またこの薄膜トランジスタは、各種薄膜集積
回路に代表される半導体装置に利用されている。

【０００３】従来薄膜トランジスタに用いる半導体膜に
は、非晶質シリコン膜が用いられていたが、より高性能
化を図るために、微結晶シリコン膜や多結晶シリコン膜
が用いられるようになってきた。特に多結晶シリコン膜
を用いることにより、非晶質シリコン膜では実現できな
かった表示部のデバイスを制御する駆動回路等をガラス
基板上に同時に形成することが可能となってきた。この
様な薄膜トランジスタに関する技術は、液晶表示装置の
みならず、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置や
フィールドエミッション型表示装置等の表示装置、或い
は各種半導体装置にも幅広い利用が期待されている。

【０００４】しかしながら、上記微結晶シリコン膜や多
結晶シリコン膜を用いた薄膜トランジスタでは、 （１）薄膜トランジスタの経時変化（信頼性）にばらつ
きがあり、画像表示の均一性が経時的に損なわれてい
く。

【０００５】（２）画素に配置された薄膜トランジスタ
を駆動するための周辺回路を構成する薄膜トランジスタ
の特性ばらつきにより、駆動回路の設計マージンが狭
い。といった問題がある。

【０００６】上記問題の主たる原因は、薄膜トランジス
タを構成する微結晶シリコン膜、或いは多結晶シリコン
膜の特性にばらつきがあるためと考えられている。この
ばらつきの原因は、半導体膜が微結晶か多結晶かによっ
ても異なるが、現在主流となっている多結晶シリコン膜
の場合を例にとると、形成する薄膜トランジスタ毎に結
晶粒径の分布が異なるためと考えられる。この様な結晶
粒径のばらつきを抑えるために、例えば現在多く用いら
れているレーザー結晶化の場合では、レーザーエネルギ
ーのばらつきを極力抑える努力が試みられているほか、
レーザーのエネルギー分布に工夫を凝らすといった対策
がとられている。

【０００７】また上記（１）の信頼性の問題は、薄膜ト
ランジスタをオンした際に掛かるドレイン領域端での高
電界により、ドレイン領域が劣化するためと考えられて
おり、この問題を解決するため、（図７）に示した如
く、ドレイン領域７０１Ｄとチャネル領域７０１Ｉの境
界領域のゲート電極７０２端部に沿ってドレイン領域７
０１Ｄよりも高抵抗の領域７０１ＬＤを形成して電界を
緩和する方法等が用いられている。

【０００８】しかしながら、現状ではいずれも、必ずし
も十分満足の得られる結果は得られておらず、同一基板
上にＣＰＵやメモリなど、より高機能の回路群を形成す
るまでには至っていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、絶縁表面を
有する基板上により高性能で均一性の高い薄膜トランジ
スタを実現する技術を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の薄膜トラ
ンジスタは、珪素を含む非単結晶半導体膜、ゲート絶縁
膜、ゲート電極、及び一対のソース電極とドレイン電極
を少なくとも有する薄膜トランジスタであって、チャネ
ル領域と接するドレイン領域の幅が、チャネル領域と接
するソース領域の幅より広いことを特徴とする。本発明
の構成を採用することにより、薄膜トランジスタのドレ
イン側に掛かる単位断面積辺りの電界が実質的に緩和さ
れ、薄膜トランジスタの信頼性が向上する。

【００１１】請求項２記載の薄膜トランジスタは、珪素
を含む半導体膜、ゲート絶縁膜、ゲート電極、及び一対
のソース電極とドレイン電極を少なくとも有する薄膜ト
ランジスタであって、半導体膜は実質的に結晶粒界が存
在しない、実質的に単一の結晶粒からなる領域を有する
と共に、前記実質的に結晶粒界が存在しない、実質的に
単一の結晶粒からなる領域にチャネル領域が形成されて
おり、前記チャネル領域と接するドレイン領域の幅が、
前記チャネル領域と接する前記ソース領域の幅より広い
ことを特徴とする。本発明の構成を採用することによ
り、下記の効果が得られる。

【００１２】（１）薄膜トランジスタのチャネル領域に
接するドレイン領域の幅が、チャネル領域に接するソー
ス領域の幅よりも広いために、薄膜トランジスタのドレ
イン側に掛かる単位断面積辺りの電界が実質的に緩和さ
れ、薄膜トランジスタの信頼性が向上する。

【００１３】（２）薄膜トランジスタを形成するチャネ
ル領域が実質的に単結晶であるため、微結晶膜や多結晶
膜を用いた場合に比べて、より優れた特性を実現でき
る。

【００１４】請求項３記載の半導体装置は、絶縁性基板
上に複数の薄膜トランジスタがマトリックス状に配置さ
れている半導体装置であって、前記複数の薄膜トランジ
スタの半導体膜は、チャネル領域と接するドレイン領域
の幅が、チャネル領域と接するソース領域の幅より広
く、且つ少なくとも前記基板面内で同一の機能を有する
薄膜トランジスタ同士は、ソース領域とドレイン領域を
結ぶ方向が前記基板面内で概略同一方向に並んでいるこ
とを特徴とする。本発明の構成を採用することにより、
下記の効果が得られる。

【００１５】（１）半導体装置を構成する個々の薄膜ト
ランジスタが、ドレイン側に掛かる単位断面積辺りの電
界が実質的に緩和された構造を有しているため、個々の
薄膜トランジスタの信頼性が向上する。

【００１６】（２）個々の薄膜トランジスタ同士は、ソ
ース領域とドレイン領域を結ぶ方向が前記基板面内で概
略同一方向に並んでいるため、個々の薄膜トランジスタ
同士の特性ばらつきが緩和され、均一性に優れた半導体
装置が実現する。本効果は、レーザー結晶化法を用いた
場合のように、基板面内の一定の方向（例えばレーザー
ビームの長軸方向や、レーザー照射時の走査方向等）に
分布を持つような結晶形成方法を用いた場合に特に効果
がある。

【００１７】請求項４記載の半導体装置は、絶縁性基板
上に複数の薄膜トランジスタがマトリックス状に配置さ
れている半導体装置であって、前記複数の薄膜トランジ
スタの半導体膜は、実質的に結晶粒界が存在しない、実
質的に単一の結晶粒からなる領域を有すると共に、前記
実質的に結晶粒界が存在しない、実質的に単一の結晶粒
からなる領域にチャネル領域が形成されており、前記チ
ャネル領域と接するドレイン領域の幅が、前記チャネル
領域と接する前記ソース領域の幅より広いことを特徴と
する。本発明の構成を採用することにより、下記の効果
が得られる。

【００１８】（１）半導体装置を構成する個々の薄膜ト
ランジスタのチャネル領域が、実質的に単結晶であるた
めに、微結晶膜や多結晶膜を用いた場合に比べて、より
優れた特性有する半導体装置を実現することができる。

【００１９】（２）半導体装置を構成する個々の薄膜ト
ランジスタが、ドレイン側に掛かる単位断面積辺りの電
界が実質的に緩和された構造を有しているため、個々の
薄膜トランジスタの信頼性が向上し、より信頼性の高い
半導体装置を実現できる。

【００２０】（３）半導体装置を構成する個々の薄膜ト
ランジスタにおいて、実質的に単結晶となる領域は自己
整合的に決定されるため、非常に均一性の優れた半導体
装置を実現できる。

【００２１】請求項５記載の表示装置は、絶縁性基板上
に形成された複数の薄膜トランジスタにより表示状態を
制御される表示装置であって、前記複数の薄膜トランジ
スタの半導体膜は、チャネル領域と接するドレイン領域
の幅が、チャネル領域と接するソース領域の幅より広
く、且つ少なくとも前記基板面内で同一の機能を有する
薄膜トランジスタ同士は、ソース領域とドレイン領域を
結ぶ方向が前記基板面内で概略同一方向に並んでいるこ
とを特徴とする。本発明の構成を採用することにより、
下記の効果が得られる。

【００２２】（１）表示装置を構成する個々の薄膜トラ
ンジスタが、ドレイン側に掛かる単位断面積辺りの電界
が実質的に緩和された構造を有しているため、個々の薄
膜トランジスタの信頼性が向上する。

【００２３】（２）表示装置の形成された基板面内で、
少なくとも同一の機能を有する個々の薄膜トランジスタ
同士（例えば画素駆動用の薄膜トランジスタ同士、或い
は走査信号駆動回路用の薄膜トランジスタ同士など）
は、ソース領域とドレイン領域を結ぶ方向が前記基板面
内で概略同一方向に並んでいるため、各々同一の機能を
有する薄膜トランジスタが配置された領域内では非常に
均一性に優れた薄膜トランジスタが形成される。その結
果、非常に均一性に優れた表示特性を有する表示装置が
実現する。本効果は、レーザー結晶化法を用いた場合の
ように、基板面内の一定の方向（例えばレーザービーム
の長軸方向や、レーザー照射時の走査方向等）に分布を
持つような結晶形成方法を用いた場合に特に効果があ
る。

【００２４】請求項６記載の表示装置は、絶縁性基板上
に形成された複数の薄膜トランジスタにより表示状態を
制御される表示装置であって、前記複数の薄膜トランジ
スタは各々同一の機能を有する単一若しくは複数の薄膜
トランジスタ群を形成しており、前記複数の薄膜トラン
ジスタ群のいずれか若しくは全てにおいて、前記薄膜ト
ランジスタ群を構成する複数の薄膜トランジスタの半導
体膜が、実質的に結晶粒界が存在しない、実質的に単一
の結晶粒からなる領域を有すると共に、前記実質的に結
晶粒界が存在しない、実質的に単一の結晶粒からなる領
域にチャネル領域が形成されており、前記チャネル領域
と接するドレイン領域の幅が、前記チャネル領域と接す
る前記ソース領域の幅より広いことを特徴とするる。本
発明の構成を採用することにより、下記の効果が得られ
る。

【００２５】（１）表示装置を構成する複数の薄膜トラ
ンジスタ群のうち、特に高い特性と均一性が要求される
薄膜トランジスタ群においては、その薄膜トランジスタ
群を構成する複数の薄膜トランジスタのチャネル領域
が、実質的に単結晶であるために、微結晶膜や多結晶膜
を用いた場合に比べて、より優れた特性有する表示装置
を実現することができる。

【００２６】（２）表示装置を構成する複数の薄膜トラ
ンジスタ群のうち、特に高い信頼性が要求される薄膜ト
ランジスタ群においては、その薄膜トランジスタ群を構
成する複数の薄膜トランジスタが、ドレイン側に掛かる
単位断面積辺りの電界が実質的に緩和された構造を有し
ているため、該薄膜トランジスタ群の信頼性が向上し、
より信頼性の高い表示装置を実現できる。

【００２７】

【発明の実施の形態】（第１の実施例）本発明の実施の
形態による薄膜トランジスタ及び半導体装置を、（図
１）及び（図２）を参照して説明する。

【００２８】絶縁性基板１０１上にＳｉＯｘ膜よりなる
厚さ４００ｎｍのアンダーコート膜１０２及び厚さ６０
ｎｍの非晶質シリコン膜１０３を連続的に成膜し、非晶
質シリコン膜１０３を所定の形状にパターニングする。
非晶質シリコン膜のパターン形状は、予めチャネル領域
１０４Ｉが形成される領域の近傍においてソース領域１
０４Ｓに近い側を広く、ドレイン領域１０４Ｄに近い側
を狭くなるようにしておく（図１）。

【００２９】所定の形状に形成された非晶質シリコン膜
１０３を、真空中或いは不活性ガスで置換した雰囲気中
で４５０℃、２時間熱処理した後、続けて真空中若しく
は不活性ガス雰囲気中、或いは水素ガス雰囲気中で非晶
質シリコン膜１０３にエキシマレーザー光を照射して多
結晶シリコン膜１０４を形成する（図２（ａ））。その
後、基板全面にＳｉＯｘ膜よりなる厚さ９０ｎｍのゲー
ト絶縁膜１０５を形成し、続けて所定の形状のゲート電
極１０６を形成する。ゲート電極１０６及び必要に応じ
てフォトレジスト（図示せず）をマスクとして多結晶シ
リコン膜１０４の所定の領域にＮ型或いはＰ型の不純物
を選択的に注入し、ソース領域１０４Ｓ、ドレイン領域
１０４Ｄ、及びチャネル領域１０４Ｉを形成する（図２
（ｂ））。

【００３０】次に、基板全面にＳｉＯ２膜よりなる層間
絶縁膜１０７を形成し、多結晶シリコン膜１０４上の所
定領域にコンタクトホールを形成する。基板全面にＴｉ
／Ａｌ／Ｔｉの積層膜よりなる金属積層膜を成膜し、所
定の形状にエッチングして、信号配線を含むソース電極
１０８Ｓ、及びドレイン電極１０８Ｄを形成する（図２
（ｃ））。

【００３１】その後基板全面に２００ｎｍのＳｉＮｘ膜
からなるパッシベーション膜１０９を成膜し、所定の領
域にコンタクトホールを形成する。基板全面に透明導電
膜を成膜し、所定の形状にエッチングして画素電極１１
０を形成して、半導体装置が完成する（図２（ｄ））。

【００３２】本発明の要件の第１は、所定の領域に自己
整合的にチャネル領域が形成されることにある。予め非
晶質シリコン膜１０３を、ソース・ドレイン領域を結ぶ
方向に対して（図１（ａ））に示した如く、幅の異なる
形状にパターニングした後、エキシマレーザー光等によ
り急冷・固化して結晶化を行うと、最も幅の狭い領域近
傍から幅の広い領域に向けて結晶粒界の存在しない、実
質的に単結晶の領域が形成される。この実質的に単結晶
の領域は、非晶質シリコン膜のパターン形状によって一
義的に決まるため、ゲート電極形成時に、この非晶質シ
リコン膜のパターンとのアライメントにより、単結晶領
域にゲート電極を形成することが可能となる。

【００３３】前記非晶質シリコン膜のパターンに対し
て、実質的に単結晶の領域が一義的に決まるメカニズム
は必ずしも明らかではないが、本発明者らの知見によれ
ば、レーザー光等の高エネルギービームにより溶融した
シリコン膜が固化する際、最も幅の狭い領域では実質的
にシリコン膜以外の領域に伝わる熱が最も多くなるた
め、そこを起点として結晶化が始まると考えられる。結
晶成長はより熱を保持しやすい領域、即ちシリコン膜の
面積が広い領域に向かう結果、非晶質シリコン膜のパタ
ーン形状によって一義的に実質的に単結晶となる領域が
形成されると考えられる。従って、予め形成する非晶質
シリコン膜のパターン形状は、（図１（ａ））に限るも
のではなく、（図１（ｃ））或いは（図１（ｄ））に示
したような一方が狭く、他方が広くなるような形状であ
れば、本発明の要件を満たすことができる。

【００３４】この単結晶が形成される領域の面積は、結
晶化の方法や予め形成された非晶質シリコン膜のパター
ン形状によって異なるが、幅の狭い領域を０．５〜３μ
ｍ程度にすると、概ね２〜５μｍ程度の実質的に単結晶
の領域が形成できる。

【００３５】本発明の要件の第２は、上述のようにソー
ス・ドレインの方向に対して幅が異なるために、一義的
にチャネル領域が決まることを利用して、更に、チャネ
ル領域の幅の広い方に選択的にドレイン領域を形成する
ことにある。この様な構成を採用することにより、ドレ
イン領域では実質的に電界緩和が起こるため、所謂ドレ
イン領域近傍に生じるホットキャリアによる薄膜トラン
ジスタ特性の劣化を防止することが可能となり、非常に
信頼性の高い半導体装置を実現することができた。

【００３６】本実施例で示した薄膜トランジスタをアレ
イ状に６４０×１４４０個並べた半導体装置の特性を従
来例と比べたところ、従来薄膜トランジスタの閾値電
圧、或いはサブスレッショルド電圧の分布を評価したと
ころ、従来例が平均値に対して５％から１０％近いばら
つきがあったのに対して、本実施例で示した薄膜トラン
ジスタの構成を用いたアレイでは、平均値に対して２％
以下のばらつきしかなく、非常に均一性に優れた半導体
装置が実現できた。

【００３７】（第２の実施例）本発明の実施の形態によ
る薄膜トランジスタ及び半導体装置を、（図３）及び
（図４）を参照して説明する。

【００３８】絶縁性基板２０１上にＳｉＯｘ膜とＳｉＮ
ｘ膜の積層構造よりなるアンダーコート膜２０２及び厚
さ６０ｎｍの非晶質シリコン膜２０３を連続的に成膜
し、非晶質シリコン膜２０３を所定の形状にパターニン
グする。非晶質シリコン膜のパターン形状は、予めチャ
ネル領域２０６Ｉが形成される領域の近傍においてソー
ス領域２０６Ｓに近い側を広く、ドレイン領域２０６Ｄ
に近い側を狭くなるようにしておく（図３（ａ）及び図
４（ａ））。

【００３９】次に、基板全面にゲート絶縁膜２０４を形
成し、続けてカバー非晶質シリコン膜２０５を５０ｎｍ
から１００ｎｍ程度の厚さに成膜し、前記パターニング
された非晶質シリコン膜２０３の全面を完全に覆うよう
に所定の形状にパターニングする。カバー非晶質シリコ
ン膜２０５の形状は、少なくともチャネル領域が形成さ
れる領域を中心に、非晶質シリコン膜２０３のパターン
エッジから少なくとも２μｍ以上離れた領域まで覆うよ
うな形状とすることが望ましい。

【００４０】続いて、基板を真空中或いは不活性ガスで
置換した雰囲気中で４５０℃、３時間熱処理して非晶質
シリコン膜２０３及びカバー非晶質シリコン膜２０５中
に含まれる水素ガスを抜いた後、真空中若しくは不活性
ガス雰囲気中で基板全面にエキシマレーザー光を照射す
る。本実施例では、ライン上のレーザービームを一定方
向に走査して基板全面にレーザー照射を行った。このレ
ーザー照射工程により、基板表面に形成されたカバー非
晶質シリコン膜２０５が多結晶してカバー多結晶シリコ
ン膜２０５‘となると同時に、カバー非晶質シリコン膜
２０５の下に形成された、予め所定のパターンに形成さ
れた非晶質シリコン膜２０３も多結晶シリコン膜２０６
に構造変化すると共に、多結晶シリコン膜２０６の所定
の領域に実質的に結晶粒界の存在しない単結晶の領域が
一義的に形成される（図３（ｂ）及び図４（ｂ））。

【００４１】カバー多結晶シリコン膜２０５‘をエッチ
ング除去した後、所定の形状のゲート電極２０７を形成
し、ゲート電極２０７及び必要に応じてフォトレジスト
（図示せず）をマスクとして多結晶シリコン膜２０６の
所定の領域にＮ型或いはＰ型の不純物を選択的に注入
し、ソース領域２０６Ｓ、ドレイン領域２０６Ｄ、及び
チャネル領域２０６Ｉを形成する（図４（ｃ））。基板
全面にＳｉＯ２膜よりなる層間絶縁膜２０８を形成後、
多結晶シリコン膜２０６上の所定領域にコンタクトホー
ルを形成し、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉの積層膜よりなる金属積
層膜よりなる信号配線を含むソース電極２０９Ｓ、及び
ドレイン電極２０９Ｄを形成する（図４（ｄ））。

【００４２】その後基板全面に２００ｎｍのＳｉＮｘ膜
からなるパッシベーション膜２１０を成膜し、所定の領
域にコンタクトホールを形成する。基板全面に透明導電
膜を成膜し、所定の形状にエッチングして画素電極２１
１を形成して、半導体装置が完成する（図４（ｅ））。

【００４３】本発明の要件の第１は、所定の領域に自己
整合的にチャネル領域が形成されることにある。予め非
晶質シリコン膜２０３を、ソース・ドレイン領域を結ぶ
方向に対して（図３（ａ））に示した如く、幅の異なる
形状にパターニングし、ゲート絶縁膜を介して更に上方
に非晶質シリコン膜２０３のパターンを完全に覆うよう
なより広い面積のカバー非晶質シリコン膜２０５の表面
からエキシマレーザー光等の高エネルギービームを照射
すると、最も幅の狭い領域近傍から幅の広い領域に向け
て結晶粒界の存在しない、実質的に単結晶の領域が形成
される。この実質的に単結晶の領域は、下層に形成され
た非晶質シリコン膜２０３のパターン形状によって一義
的に決まるため、ゲート電極形成時に、この非晶質シリ
コン膜２０３のパターンとのアライメントにより、単結
晶領域にゲート電極を形成することが可能となる。

【００４４】前記非晶質シリコン膜のパターンに対し
て、実質的に単結晶の領域が一義的に決まるメカニズム
は必ずしも明らかではないが、本発明者らの知見によれ
ば、本発明の所定パターンの非晶質シリコン膜上に更に
カバー非晶質シリコン膜を形成してレーザー照射を行う
と、下層の非晶質シリコン膜には、実質的に低いエネル
ギーのレーザービームしか照射されない。一方カバー非
晶質シリコン膜は、全面にエネルギーを吸収し高温状態
となる。そのため、溶融・固化時には下層の非晶質シリ
コン膜のパターンエッジ周辺で熱容量が高く、下層のシ
リコン膜面内に一義的に温度分布が生じ、結果的に（図
３（ａ））に示した如く、パターンエッジ部より等方的
に最も距離が遠い部分を起点として、所定の領域にのみ
実質的に単結晶の領域が形成されると考えられる。

【００４５】予め形成する下層非晶質シリコン膜のパタ
ーン形状は、（図３（ａ））に限るものではなく、（図
３（ｃ））に示したような一方が狭く、他方が広くなる
ような形状であれば、本発明の要件を満たすことができ
る。

【００４６】この単結晶が形成される領域の面積は、結
晶化の方法や予め形成された非晶質シリコン膜のパター
ン形状によって異なるが、幅の狭い領域を０．５〜３μ
ｍ程度にすると、概ね２〜５μｍ程度の実質的に単結晶
の領域が形成できる。

【００４７】本発明の要件の第２は、上述のようにソー
ス・ドレインの方向に対して幅が異なるために、一義的
にチャネル領域が決まることを利用して、更に、チャネ
ル領域の幅の広い方に選択的にドレイン領域を形成する
ことにある。この様な構成を採用することにより、ドレ
イン領域では実質的に電界緩和が起こるため、所謂ドレ
イン領域近傍に生じるホットキャリアによる薄膜トラン
ジスタ特性の劣化を防止することが可能となり、非常に
信頼性の高い半導体装置を実現することができた。

【００４８】本実施例で示した薄膜トランジスタをアレ
イ状に６４０×１４４０個並べた半導体装置の特性を従
来例と比べたところ、従来薄膜トランジスタの閾値電
圧、或いはサブスレッショルド電圧の分布を評価したと
ころ、従来例が平均値に対して５％から１０％近いばら
つきがあったのに対して、本実施例で示した薄膜トラン
ジスタの構成を用いたアレイでは、平均値に対して２％
以下のばらつきしかなく、非常に均一性に優れた半導体
装置が実現できた。

【００４９】（第３の実施例）上述したように、薄膜ト
ランジスタのドレイン端近傍で生じるホットキャリアに
よる劣化を防止するためには、チャネル領域に接するド
レイン領域近傍での電界を緩和することが有効である。
これは、上述したような実質的に単結晶の領域にチャネ
ルを形成した場合に限るものではなく、半導体層が多結
晶シリコン膜、或いは微結晶シリコン膜で形成された薄
膜トランジスタでも、効果があった。

【００５０】一例として、従来方法と同様、基板全面に
多結晶シリコン膜若しくは微結晶シリコン膜を形成した
後、ソース領域とドレイン領域の幅が異なるように多結
晶シリコン膜若しくは微結晶シリコン膜をパターニング
した。その後ゲート電極５０２Ｇを、ゲート絶縁膜を介
してソース領域５０１Ｓ側のシリコン膜が狭く、ドレイ
ン領域５０１Ｄ側のシリコン膜が広くなるような位置に
配置した（図５（ａ）〜（ｃ））。

【００５１】本実施例においては、更に薄膜トランジス
タのソース領域とドレイン領域を結ぶ方向を全て同一方
向とした。

【００５２】本実施例で示した薄膜トランジスタのホッ
トキャリア信頼性を評価したところ、従来構造に比べ
て、２０％から８０％の信頼性の向上が確認された。

【００５３】（第４の実施例）本発明の実施の形態によ
る液晶表示装置の一例を、（図６）を参照にして説明す
る。

【００５４】液晶表示装置は、複数の薄膜トランジスタ
群が形成された薄膜トランジスタアレイ基板６１０と、
カラーフィルターや対向電極等が形成された対向基板６
３０との間に、液晶分子６２０が挟まれた構造となって
いる。薄膜トランジスタアレイ基板６１０には、前述の
第３の実施例で示した多結晶シリコン膜で形成された薄
膜トランジスタを用いて画素表示部６０１、画像信号駆
動回路部６０２、走査信号駆動回路部６０３、及び駆動
回路部近傍に画像信号を保持するメモリ６０４が形成さ
れている。

【００５５】本実施例の構成では、画像表示部６０１、
画像信号駆動回路部６０２、走査信号駆動回路部６０
３、及びメモリ６０４を構成する各々の薄膜トランジス
タ群において、少なくとも夫々の薄膜トランジスタ群な
いに配置された個々の薄膜トランジスタは、全てソース
・ドレイン領域の方向が同一の方向となるよう配置して
いる。この様な構成の表示装置とすることにより、従来
に比べて非常に均一性の高い表示が可能となった。

【００５６】本実施例においては、表示装置の一例とし
て液晶表示装置を示したが、本実施例の構成は液晶表示
装置に限るものではなく、薄膜トランジスタを制御素子
として用いたＥＬ表示装置やフィールドエミッション型
表示装置を用いた場合にも適用できる。

【００５７】

【発明の効果】本発明の薄膜トランジスタによれば、ホ
ットキャリア信頼性の高い薄膜トランジスタを実現する
ことができる。

【００５８】また本発明の半導体装置によれば、非常に
均一性に優れた半導体装置を実現することができる。

【００５９】更に本発明の表示装置によれば、非常に均
一性に優れ、且つ信頼性の高い表示装置を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による薄膜トランジスタ
の要件を示す平面構造図

【図２】本発明の第１の実施例による薄膜トランジスタ
の製造方法を説明する断面構造図

【図３】本発明の第２の実施例による薄膜トランジスタ
の要件を示す平面構造図

【図４】本発明の第２の実施例による薄膜トランジスタ
の製造方法を説明する断面構造図

【図５】本発明の第３の実施例による薄膜トランジスタ
の要件を示す平面構造図

【図６】本発明の第４の実施例による液晶表示装置を示
す断面及び平面構造図

【図７】従来例による薄膜トランジスタを示す平面構造
図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１８Ｚ Ｆターム(参考） 2H092 JA24 JA42 JA46 JB57 KA05 KB24 MA17 MA30 NA24 5C094 AA03 AA55 BA03 CA19 EA04 EA07 FB14 5F110 AA08 AA14 BB02 CC02 DD01 DD13 DD14 DD17 EE09 EE48 FF02 GG02 GG13 GG14 GG23 GG25 HJ13 HL03 HL04 HL12 HM04 NN03 NN04 NN23 NN24 PP01 PP03 PP10 PP13 PP24 PP29 PP35 QQ09 QQ11 5G435 AA01 AA14 BB12 CC09 KK05 KK09

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁表面上に珪素を含む非単結晶半導体
   膜、ゲート絶縁膜、ゲート電極、及び一対のソース電極
   とドレイン電極を少なくとも有する薄膜トランジスタで
   あって、前記非単結晶半導体膜にはチャネル領域とソー
   ス領域及びドレイン領域が少なくとも形成されており、
   前記チャネル領域と接する前記ドレイン領域の幅が、前
   記チャネル領域と接する前記ソース領域の幅より広いこ
   とを特徴とする薄膜トランジスタ。
2. 【請求項２】 絶縁表面上に珪素を含む半導体膜、ゲー
   ト絶縁膜、ゲート電極、及び一対のソース電極とドレイ
   ン電極を少なくとも有する薄膜トランジスタであって、
   前記半導体膜は実質的に結晶粒界が存在しない、実質的
   に単一の結晶粒からなる領域を有すると共に、前記実質
   的に結晶粒界が存在しない、実質的に単一の結晶粒から
   なる領域にチャネル領域が形成されており、前記チャネ
   ル領域と接するドレイン領域の幅が、前記チャネル領域
   と接する前記ソース領域の幅より広いことを特徴とする
   薄膜トランジスタ。
3. 【請求項３】 絶縁性基板上に複数の薄膜トランジスタ
   がマトリックス状に配置されている半導体装置であっ
   て、前記複数の薄膜トランジスタの半導体膜は、チャネ
   ル領域と接するドレイン領域の幅が、チャネル領域と接
   するソース領域の幅より広く、且つ少なくとも前記基板
   面内で同一の機能を有する薄膜トランジスタ同士は、ソ
   ース領域とドレイン領域を結ぶ方向が前記基板面内で概
   略同一方向に並んでいることを特徴とする半導体装置。
4. 【請求項４】 絶縁性基板上に複数の薄膜トランジスタ
   がマトリックス状に配置されている半導体装置であっ
   て、前記複数の薄膜トランジスタの半導体膜は、実質的
   に結晶粒界が存在しない、実質的に単一の結晶粒からな
   る領域を有すると共に、前記実質的に結晶粒界が存在し
   ない、実質的に単一の結晶粒からなる領域にチャネル領
   域が形成されており、前記チャネル領域と接するドレイ
   ン領域の幅が、前記チャネル領域と接する前記ソース領
   域の幅より広いことを特徴とする半導体装置。
5. 【請求項５】 絶縁性基板上に形成された複数の薄膜ト
   ランジスタにより表示状態を制御される表示装置であっ
   て、前記複数の薄膜トランジスタの半導体膜は、チャネ
   ル領域と接するドレイン領域の幅が、チャネル領域と接
   するソース領域の幅より広く、且つ少なくとも前記基板
   面内で同一の機能を有する薄膜トランジスタ同士は、ソ
   ース領域とドレイン領域を結ぶ方向が前記基板面内で概
   略同一方向に並んでいることを特徴とする表示装置。
6. 【請求項６】 絶縁性基板上に形成された複数の薄膜ト
   ランジスタにより表示状態を制御される表示装置であっ
   て、前記複数の薄膜トランジスタは各々同一の機能を有
   する単一若しくは複数の薄膜トランジスタ群を形成して
   おり、前記複数の薄膜トランジスタ群のいずれか若しく
   は全てにおいて、前記薄膜トランジスタ群を構成する複
   数の薄膜トランジスタの半導体膜が、実質的に結晶粒界
   が存在しない、実質的に単一の結晶粒からなる領域を有
   すると共に、前記実質的に結晶粒界が存在しない、実質
   的に単一の結晶粒からなる領域にチャネル領域が形成さ
   れており、前記チャネル領域と接するドレイン領域の幅
   が、前記チャネル領域と接する前記ソース領域の幅より
   広いことを特徴とする表示装置。
7. 【請求項７】 絶縁性基板上に形成された複数の薄膜ト
   ランジスタにより表示状態を制御される表示装置であっ
   て、前記絶縁性基板上には、表示部のデバイスを制御す
   る薄膜トランジスタアレイ、画像信号を制御するための
   駆動回路部、走査信号を制御するための駆動回路部、デ
   ジタルアナログ変換回路、メモリ、ＣＰＵ等、表示装置
   の機能を構成する回路群の少なくとも一部を備えること
   を特徴とする請求項５若しくは請求項６記載の表示装
   置。