JPH08213628A

JPH08213628A - 半導体集積回路とその作製方法

Info

Publication number: JPH08213628A
Application number: JP4340895A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Jun Koyama; 潤小山; Toshimitsu Konuma; 利光小沼
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1995-02-07
Filing date: 1995-02-07
Publication date: 1996-08-20

Abstract

(57)【要約】【目的】アクティブマトリクス回路とそれを駆動する
周辺論理回路とを同一基板上に有するモノリシック型ア
クティブマトリクス回路において、周辺論理回路の集積
度を高め、アクティブマトリクス回路の特性を向上せし
める方法を提供する。【構成】アクティブマトリクス回路とそれを駆動する
周辺論理回路のゲイト電極を陽極酸化可能な金属（例え
ば、アルミニウム）とし、アクティブアトリクス回路に
おいては、ゲイト電極の少なくとも側面を陽極酸化し、
一方、周辺論理回路では陽極酸化しない。その後、ゲイ
ト電極部をマスクとして自己整合的に不純物領域を形成
することにより、アクティブマトリクス回路ではゲイト
とソース／ドレインの間にオフセット領域を形成するこ
とができ、オフ電流を低減できる。一方、周辺論理回路
では陽極酸化用の配線の引回しが不要なので集積度を向
上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁基板上に絶縁ゲイ
ト型半導体装置が多数形成された集積回路を歩留りよく
形成する方法、およびそのような方法によって形成され
た半導体集積回路装置に関する。特に、本発明は、広い
意味でのアクティブマトリクス（配線がマトリクス状に
配置され、その交点に信号の選択のための１つ以上のス
イッチングトランジスタが設けられている回路）とそれ
を駆動するための周辺回路を同一基板上に有する集積化
された半導体集積回路（モノリシック型アクティブマト
リクス回路）に関する。本発明の応用例は、具体的に
は、モノリシック型アクティブマトリクス液晶ディスプ
レー（ＡＭ−ＬＣＤ）や、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＥＰＲ
ＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、マスクＲＯＭ等の半導体集積回路
で、絶縁基板上に形成されたものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、絶縁基板上に絶縁ゲイト型半導体
装置（ＭＯＳＦＥＴ）を形成する研究が盛んに成されて
いる。このように絶縁基板上に半導体集積回路を形成す
ることは回路の高速駆動の上で有利である。なぜなら、
従来の半導体集積回路の速度は主として配線と基板との
容量（浮遊容量）によって制限されていたのに対し、絶
縁基板上ではこのような浮遊容量が存在しないからであ
る。このように絶縁基板上に形成され、薄膜状の活性層
を有するＭＯＳＦＥＴを薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と
いう。

【０００３】特に、最近になって、透明な基板上に半導
体集積回路を形成する必要のある製品が出現した。例え
ば、液晶ディスプレーのような光デバイスである。ここ
にもＴＦＴが用いられている。特に、これらの回路は大
面積に形成することが要求されるのでＴＦＴ作製プロセ
スの低温化が求められている。さらに、アクティブマト
リクス回路を駆動するための周辺論理回路をも同じ絶縁
基板上にモノリシックに形成することも提案されてい
る。

【０００４】しかしながら、通常のＴＦＴにおいては、
オフ状態での大きなリーク電流のため、アクティブマト
リクスとして利用するには信頼性の点で問題があること
が指摘されていた。このような背景のもと、本発明人等
は特開平５−１１４７２４もしくは同５−２６７６６７
に記述されるように、ゲイト電極をアルミニウム等の低
抵抗の金属材料で構成するとともに、この少なくとも側
面を陽極酸化し、このような金属／酸化物構成体を主た
るマスクとして不純物の導入をおこなうことによってゲ
イト電極とＮ型もしくはＰ型不純物領域（ソース／ドレ
イン等）との間にオフセット領域を形成する方法を提案
した。この結果、リーク電流を削減することが可能とな
った。

【０００５】また、陽極酸化物（特にバリヤ型陽極酸化
物）をゲイト電極の上面に形成することによって層間の
絶縁が強化され、クロス部分でのショートを著しく減少
せしめることも可能となった。すなわち、バリヤ型陽極
酸化物の被膜はピンホールが少なく、また、耐圧性も非
常に高い（７ＭＶ／ｃｍ以上）ので、ゲイト配線とその
上の配線との層間を確実に絶縁できる。実際に特開平５
−１１４７２４もしくは同５−２６７６６７の技術を採
用することによって、配線間ショートによる不良を著し
く低減させることができた。アクティブマトリクス領域
では、配線が交差する箇所が非常に多いので特に重要で
あった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明人等が
この技術を用いて、アクティブマトリクスとその周辺論
理回路がモノリシックに形成されたデバイス（例えば、
メモリーやＡＭ−ＬＣＤ）を作製しようすると、技術的
に非常に困難な課題があることが判明した。一般に、周
辺論理回路の構成・配線とその接続は複雑であり、金属
電極を陽極酸化物によって被覆する構成を取ろうとして
も、配線の複雑さのために電流を給電することができな
かった。

【０００７】また、無理に陽極酸化のためだけに配線を
形成すると、その配線を除去するためのフォトリソ工程
が余分に必要となり、歩留りの低下を招く。また、この
ように余分な配線を設けて回路を構成すると、集積度を
著しく低下させることとなった。特にデザインルールを
３μｍ以下とすることは極めて困難であった。本発明は
このような問題に鑑みて、最適なデバイス構造と作製プ
ロセスを提供せんとしてなされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そもそも、特開平５−１
１４７２４もしくは同５−２６７６６７のように陽極酸
化物を設けることによって得られる最大の特徴は、明細
書中にも示されている通り、オフセットの効果によって
ゲイトに逆電圧が印加されたとき（オフ状態）のリーク
電流を著しく低減できるということであった。このよう
な特性は、キャパシタや画素の電圧を確実に保持する必
要があり、ダイナミックな動作をするアクティブマトリ
クス回路のスイッチング用のＴＦＴには必要なことであ
った。

【０００９】あるいは、フリップ・フロップ回路の待機
時の消費電力を抑える上でも必要なことであった。その
意味で、このような構造のＴＦＴをＡＭ−ＬＣＤの画素
トランジスタやＳＯＩ技術で形成されるＤＲＡＭの記憶
ビットの選択トランジスタやＳＲＡＭ（特に完全ＣＭＯ
Ｓ型ＳＲＡＭ）の記憶ビットのインバータ回路を構成す
るトランジスタに用いることによって、大きな効果が得
られた。

【００１０】しかしながら、周辺論理回路においては、
特にスタティックもしくは半スタティックな動作をおこ
なう回路であれば、リーク電流はそれほど問題とならな
い。特にインバータ回路においては、ゲイト電極に逆バ
イアスの大きな電圧が印加されることはないので、ゲイ
ト電極の電位が０の場合のリーク電流が実用十分な程度
に小さければよい。すなわち、オフセット構造としなく
ても十分に回路は動作する。

【００１１】そこで本発明では、ゲイト電極の少なくと
も側面にゲイト電極材料を陽極酸化して得られた酸化物
が存在するＴＦＴをアクティブマトリクス回路のスイッ
チングトランジスタとして、また、ゲイト電極の側面に
は該ゲイト電極材料を陽極酸化して得られた酸化物が実
質的に存在しないＴＦＴを周辺論理回路に用いることに
よって、モノリシック型アクティブマトリクス回路を構
成することによって上記の問題を解決する。

【００１２】なお周辺論値回路のＴＦＴのゲイト電極の
側面には様々な酸化手段によって極めて薄い酸化物被膜
（厚さ２００Å以下）が形成されることがある。例え
ば、オゾンを２〜１０ｐｐｍ有する水によって洗浄した
り、酸素雰囲気中で紫外線を照射したり、酸素プラズマ
処理等による酸化物である。これらは陽極酸化によるも
の以外であれば存在してもよい。

【００１３】また、該ゲイト電極の上面には適当な厚さ
の陽極酸化物が存在すると、上層の配線との絶縁性が向
上するが、これらの陽極酸化物は、その形成はアクティ
ブマトリクス回路のゲイト電極の陽極酸化工程前におこ
なわれることを要件とし、該陽極酸化工程と同時、もし
くはその後におこなわれることは工程を煩雑とする意味
で本発明の技術範囲から逸脱する。

【００１４】モノリシック型アクティブマトリクス回路
の基本構成は図３（液晶ディスプレーの場合）に示され
る。周辺論理回路とは一般的にソースドライバーやゲイ
トドライバーのことであるが、特に本発明で上記の構成
を有することの好ましい周辺論理回路とはシフトレジス
タのことである。もちろん、それ以外のソース／ゲイト
ドライバーに含まれる素子、回路が本発明の構成を有し
ても構わない。

【００１５】このような目的のゲイト電極の材料として
は、アルミニウム、タンタル、チタン等を主成分とする
ものが好ましい。また、ゲイト電極材料として、アルミ
ニウムを用いる場合には、０．１〜０．５重量％のイッ
トリウムもしくはスカンジウムが含有されていると、陽
極酸化が穏やかに進行するので望ましい。

【００１６】このようなＴＦＴを用いてモノリシックな
マトリクス回路を構成しようとすれば、以下のように行
なえばよい。第１の方法は以下に示すプロセスから構成
される。周辺回路にもマトリクス領域にも同じように金属被
膜を形成する。金属被膜をエッチングし、周辺回路部およびマトリ
クス部にゲイト電極（特にマトリクス部に設けられたゲ
イト電極を含む配線をゲイト線という）を形成する。こ
の際、マトリクス部のゲイト線は全て電気的に接続され
るようにすることが好ましいが、互いに独立であっても
よい。また、周辺回路部のゲイト線はマトリクス部のゲ
イト電極とは電気的に絶縁されているようにする。

【００１７】電解溶液中でマトリクス部のゲイト線
に電流を通じて、マトリクス部のゲイト線の少なくとも
側面に陽極酸化物を形成する。マトリクス部のゲイト線を必要に応じて、機械的、
熱的あるいはその他の手段によって切断する。マトリク
ス部ではゲイト電極の配線（ゲイト線）は互いに平行に
走っているので、その端の方を切断するにはフォトリソ
工程は特に必要とされない。加速したＮ型もしくはＰ型イオンを照射して不純物
のドーピングをおこなう。上記において、との工程は入れ換えてもよい。も
し、の工程でゲイト線が互いに独立である場合には
の工程は不要である。

【００１８】

【作用】本発明では周辺論理回路において、特に陽極酸
化のための配線を設ける必要がないので、集積度が向上
する。また、そのような配線を後で分断する必要はな
い。マトリクスのゲイト線を全て電気的に接続して設け
ても、それらの間隔は十分に大きく、したがって、それ
らを互いに分離するには、フォトリソ工程を用いる必要
はない。

【００１９】なお、上記工程の結果、ゲイト線の上面
にも陽極酸化物が形成された場合には、ゲイト線とその
上層の配線とのコンタクトを形成する部分において陽極
酸化物をエッチングするために特別なエッチング技術が
必要となる場合がある。例えば、ゲイト線がアルミニウ
ムであれば、得られる陽極酸化物は酸化アルミニウムで
あり、極めてエッチングしづらい材料である。このよう
な問題をさけるためには、ゲイト線の一部にフォトレジ
スト等のマスクを設けて、該部分が陽極酸化されないよ
うな処置を施してもよい。

【００２０】なお、このような目的のマスクはその後の
ドーピングのマスクを兼ねるようにすると工程が増加し
ないので効率的である。例えば、アクティブマトリクス
回路のＴＦＴをＮチャネル型とする。周辺論理回路は、
たいていＮチャネル型とＰチャネル型のＴＦＴを組み合
わせて構成するので、Ｎ型不純物もしくはＰ型不純物の
一方、あるいは双方を選択的にドーピングするためのマ
スクが必要である。

【００２１】Ｎ型不純物のドーピングに使用するマスク
を、ゲイト線と上層の配線がコンタクトを形成する部分
まで被覆し、かつ、アクティブマトリクス回路において
は、ゲイト線を被覆しないように設計する。これを用い
て陽極酸化をおこなうと、マスクで被覆された部分以外
のゲイト線が陽極酸化される。その後、このマスクを用
いてＮ型不純物のドーピングをおこなえばよい。陽極酸
化を選択的におこなうためのマスクは、ドーピングでも
使用できるので工程は何ら増えない。

【００２２】

【実施例】

〔実施例１〕本実施例を図１、図３、図４、図５を用い
て説明する。本実施例は図３に示されるような構成を有
するモノリシック型アクティブマトリクス回路を用いた
液晶ディスプレーに関する。図１、図４はゲイトドライ
バーとゲイト線の境界付近および画素ＴＦＴの部分を中
心に示したものであり、図３に示されるように、ゲイト
ドライバーの最終段は、バッファーとしてＣＭＯＳイン
バータが設けられている。この例に限らず、一般的にゲ
イト線はゲイトドライバーの最終段のＴＦＴのソース／
ドレインに接続され、ゲイト電極に接続されることはな
い。

【００２３】また、本実施例のアクティブマトリクス回
路の概観は図５（Ａ）に示すようになる。以下、本実施
例のモノリシック型アクティブマトリクス回路を得る作
製工程について、図１および図４を用いて説明する。ま
ず、基板（コーニング７０５９、３００ｍｍ×３００ｍ
ｍもしくは１００ｍｍ×１００ｍｍ）１０１上に下地酸
化膜１０２として厚さ１０００〜３０００Åの酸化珪素
膜を形成した。この酸化膜の形成方法としては、酸素雰
囲気中でのスパッタ法やプラズマＣＶＤ法を用いればよ
い。

【００２４】その後、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法
によってアモルファス状もしくは結晶性のシリコン膜を
３００〜１５００Å、好ましくは５００〜１０００Å形
成した。結晶性シリコン膜を得るには、アモルファスシ
リコン膜を形成した後、レーザーもしくはそれと同等な
強光を照射する（光アニール）か、５００℃以上の温度
で長時間の熱アニールをおこなえばよい。熱アニールに
よって結晶化させたのち、光アニールをおこなって、さ
らに結晶性を高めてもよい。また、熱アニールによる結
晶化の際に、特開平６−２４４１０３、同６−２４４１
０４に記述されているように、ニッケル等のシリコンの
結晶化を促進させる元素（触媒元素）を添加してもよ
い。

【００２５】次にシリコン膜をエッチングして、周辺駆
動回路のＴＦＴ活性層１０３、１０４とマトリクス回路
のＴＦＴ活性層１０４を形成した。さらに、酸素雰囲気
中でのスパッタ法によって、厚さ５００〜２０００Åの
酸化珪素のゲイト絶縁膜１０６を形成した。ゲイト絶縁
膜の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法を用いてもよ
い。

【００２６】本発明においてはゲイト絶縁膜は耐圧が十
分に高いことが好ましい。これは陽極酸化工程の際に、
ゲイト電極とシリコン活性層の間に高い電界が印加され
るためである。したがって、プラズマＣＶＤ法によって
得られる酸化珪素膜によってゲイト絶縁膜を形成する場
合には、原料ガスとして、一酸化二窒素（Ｎ₂Ｏ）もし
くは酸素（Ｏ₂）とモンシラン（ＳｉＨ₄）を用いるこ
とが好ましかった。（図１（Ａ））

【００２７】その後、厚さ２０００Å〜５μｍ、好まし
くは２０００〜６０００Åのアルミニウム膜（０．１〜
０．５重量％のスカンジウムを含有する）をスパッタ法
によって基板全面に形成した。そして、これをエッチン
グして、ゲイト電極もしくはゲイト線１０７、１０８、
１０９（１０９’）、１１０（１１０’）および陽極酸
化用の配線１２９を形成した。ゲイト線１０９（１０
９’）は全て陽極酸化用の配線１２９につながるように
設計した。

【００２８】一方、周辺論理回路のゲイト電極１０７、
１０８は陽極酸化用の配線（給電線）１２９とは電気的
に絶縁されるようにした。（図１（Ｂ）、図４（Ａ））その後、基板を電解溶液中に置き、陽極酸化用配線に電
流を通じてゲイト線１０９（１０９’）およびゲイト電
極１１０（１１０’）の陽極酸化をおこなった。陽極酸
化の条件は特開平５−２６７６６７に示される条件を使
用した。

【００２９】陽極酸化工程においては図５（Ｂ）に示す
ように陽極酸化用配線１２９を鰐口クリップ等の給電ク
リップではさむことによって電流を供給した。この結
果、陽極酸化用の配線１２９につながるゲイト線１０９
（１０９’）やゲイト電極１１０（１１０’）の上面お
よび側面に陽極酸化物被膜１１１、１１２が得られた。
陽極酸化物の厚さは印加する電圧に依存するが、本実施
例では２０００Åとした。

【００３０】このようにほぼ中性の溶液での陽極酸化に
よって得られる陽極酸化物は緻密で硬く、耐圧も高い。
耐圧は陽極酸化時に印加した最高電圧の７０％以上であ
る。このような陽極酸化物はバリヤ型陽極酸化物と呼ば
れる。（図１（Ｃ））さらに、ゲイト線と陽極酸化用配線１２９の境界部分を
配線１２９に平行にダイヤモンドカッターで溝１３０を
形成することにより、ゲイト線と陽極酸化用配線１２９
を切断した。（図４（Ｂ））

【００３１】その後、イオンドーピング法によって、各
ＴＦＴの島状シリコン膜中に、ゲイト電極部（すなわち
ゲイト電極やその周囲の陽極酸化膜）をマスクとして自
己整合的に不純物を注入した。この際には、最初に全面
にフォスフィン（ＰＨ₃）をドーピングガスとして燐を
注入し、その後、図の島状領域１０３だけをフォトレジ
ストで覆って、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）をドーピングガス
として、島状領域１０４および１０５に硼素を注入し
た。ドーズ量は、燐は４×１０¹⁴〜４×１０¹⁵原子／ｃ
ｍ²、硼素は１〜８×１０¹⁵原子／ｃｍ²とし、硼素の
ドーズ量が燐を上回るように設定した。この結果、Ｎ型
領域１１３、Ｐ型領域１１４、１１５が形成された。
（図１（Ｄ））

【００３２】その後、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、上記
不純物領域の導入によって、結晶性の劣化した部分の結
晶性を改善させた。レーザーのエネルギー密度は２００
〜４００ｍＪ／ｃｍ²、好ましくは２５０〜３００ｍＪ
／ｃｍ²とした。この結果、Ｎ型およびＰ型領域が活性
化された。これらの領域のシート抵抗は２００〜８００
Ω／□であった。

【００３３】その後、全面に層間絶縁物１１６として、
プラズマＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ３０００〜
６０００Å形成した。これは、窒化珪素膜あるいは酸化
珪素膜と窒化珪素膜の多層膜であってもよい。そして、
層間絶縁物１１６をウェットエッチング法によってエッ
チングして、Ｎ型領域、Ｐ型領域にコンタクトホール１
１７、１１８、１１９を形成した。また、同時にゲイト
電極・ゲイト線にホール１２０を形成した。ただし、こ
の段階では陽極酸化物１１１がバリヤとなって、エッチ
ングが中断し、ゲイト線には到達していない。（図１
（Ｅ）、図４（Ｃ））

【００３４】その後、再度、フォトリソ法により、先の
工程によって形成したホール１２０の中にコンタクトホ
ールのパターンを形成し、クロム酸を含有するエッチャ
ント（例えば、１〜５％のクロム酸と燐酸、硝酸、酢酸
の混合液）により、エッチングをおこない、コンタクト
ホール１２１を形成した。（図１（Ｆ）、図４（Ｄ））

【００３５】その後、スパッタ法によって、厚さ２００
０〜６０００Åのチタン膜を形成し、これをエッチング
して、周辺回路の電極・配線１２２、１２３、１２４お
よびソース線１２５、画素ＴＦＴの電極１２６を形成し
た。配線１２３はゲイト線１０９と接続するようにし
た。（図４（Ｅ））

【００３６】さらに、スパッタ法で成膜した厚さ５００
〜１５００ÅのＩＴＯ（インディウム錫酸化物）膜をエ
ッチングして、画素電極１２７を形成した。最後に、プ
ラズマＣＶＤ法によって、厚さ１０００〜３０００Åの
窒化珪素膜１２８をパッシベーション膜として形成し
た。このようにして、周辺論理回路とアクティブマトリ
クス回路を一体化して形成できた。（図１（Ｇ））

【００３７】〔実施例２〕本実施例も液晶ディスプレー
用のモノリシック型アクティブマトリクス回路である。
本実施例の作製工程を図２に示す。本実施例の回路配置
等は図３〜図５を参考とするとよい。本実施例の周辺回
路はＣＭＯＳ回路を採用したが、簡単のため、図２にお
いては周辺回路ＴＦＴとしてはＮＴＦＴのみを示す。図
２においては、左側が周辺論理回路を、右側がマトリク
ス回路を代表して示す。

【００３８】ガラス基板２０１にプラズマＣＶＤ法によ
って厚さ２０００Åの下地酸化珪素膜２０２を成膜し
た。プラズマＣＶＤ法の原料ガスとしてはモノシラン
（ＳｉＨ₄ ）と一酸化二窒素（Ｎ₂ Ｏ）を用い、成膜時
の基板温度は３８０〜５００℃、例えば、４３０℃とし
た。このようにして成膜した酸化珪素膜２０２は比較的
エッチングレートが低く、固い膜であった。これは原料
ガスに一酸化二窒素を用いたため、膜中に窒素が１〜１
０％含有される酸化窒化珪素膜となったためである。典
型的なエッチングレートは、フッ化水素酸とフッ化アン
モニウムと酢酸の比率が１：５０：５０である酢酸緩衝
フッ酸（ＡＢＨＦ）による２３℃でのエッチングレート
が８００〜１１００Å／分であった。

【００３９】その後、プラズマＣＶＤ法によって厚さ５
００Åのアモルファスシリコン膜を成膜した。さらに、
酸化雰囲気において５５０℃で１時間熱アニールするこ
とにより、アモルファスシリコン膜の表面に極めて薄い
（４０〜１００Åと推定される）酸化珪素膜を形成し
た。そして、スピンコーティング法によって酢酸ニッケ
ルの極めて薄い膜４５を形成した。ここでは、１〜１０
０ｐｐｍの酢酸ニッケル水溶液を用いた。先にアモルフ
ァスシリコン膜表面に薄い酸化珪素膜を形成したのは，
水溶液がアモルファスシリコン表面に均一にゆきわたる
ようにするためである。（図４（Ａ））

【００４０】次に、窒素雰囲気中、５５０℃、４時間の
熱アニールをおこなった。酢酸ニッケルは４００℃程度
で分解してニッケルとなるが、酢酸ニッケル薄膜がアモ
ルファスシリコン膜に実質的に密着しているため、ニッ
ケルがこの熱アニール工程によってアモルファスシリコ
ンに侵入して、これを結晶化せしめ、結晶性シリコン領
域となった。

【００４１】その後、シリコン膜にＸｅＣｌエキシマー
レーザー光（波長３０８ｎｍ）を照射した。本実施例で
は、レーザーのエネルギー密度は２５０〜３００ｍＪ／
ｃｍ² とした。この結果、結晶性シリコンの結晶性はさ
らに向上した。さらに、レーザー照射による応力歪みを
緩和するために、再び、熱アニールをおこなった。本実
施例では、５５０℃、４時間の熱アニールとした。その
後、シリコン膜をエッチングして島状の活性層２０３、
２０４を形成した。そして、スパッタ法によって，厚さ
１２００Åの酸化珪素膜２０５をゲイト絶縁膜として形
成した。

【００４２】さらに、スパッタ法によって厚さ４０００
Åのアルミニウム膜（０．２〜０．３重量％のスカンジ
ウムを含有する）を形成した。そして、その表面を陽極
酸化することにより、厚さ１００〜３００Åの酸化アル
ミニウム膜（図示せず）を形成した。酸化アルミニウム
膜の存在により、フォトレジストとの密着性が良く、ま
た、フォトレジストからの電流のリークを抑制すること
により、後の陽極酸化工程において、多孔質陽極酸化物
を側面のみに形成するうえで有効であった。

【００４３】そして、フォトレジスト（例えば、東京応
化製、ＯＦＰＲ８００／３０ｃｐ）をスピンコート法に
よって形成した。これをパターニング、エッチングし
て、ゲイト電極２０９、２１１、ゲイト線２１０を形成
した。周辺回路のゲイト電極２０９とゲイト線２１０お
よびマトリクス回路のゲイト電極２１１とは電気的に絶
縁させた。エッチングに用いたフォトレジストのマスク
２０６、２０７、２０８はそのまま残した。（図２
（Ａ））

【００４４】次に、フォトレジストのマスクを付けたま
まゲイト線２１０（すなわち、ゲイト電極２１１）に電
流を通じ、多孔質陽極酸化をおこない、ゲイト線、ゲイ
ト電極の側面に多孔質陽極酸化物２１２、２１３を形成
した。陽極酸化は、３〜２０％のクエン酸もしくはショ
ウ酸、燐酸、クロム酸、硫酸等の酸性水溶液を用いてお
こない、１０〜３０Ｖの一定電流をゲイト電極に印加す
ればよい。

【００４５】本実施例ではｐＨ＝０．９〜１．０のシュ
ウ酸溶液（３０℃）中で電圧を１０Ｖとし、２０〜４０
分、陽極酸化した。陽極酸化物の厚さは陽極酸化時間に
よって制御した。このような酸性溶液において陽極酸化
をおこなうと多孔質の陽極酸化物が生成する。本実施例
では多孔質陽極酸化物の厚さは３０００〜１００００
Å、例えば、５０００Åとした。（図２（Ｂ））

【００４６】さらに、今度はフォトレジストのマスクを
剥離して、実施例１と同様にゲイト線２１０に電流を流
し、バリヤ型陽極酸化をおこない、ゲイト線、ゲイト電
極の側面と上面に緻密なバリヤ型陽極酸化物被膜２１
４、２１５を厚さ１２００Å形成した。（図２（Ｃ））

【００４７】次に、多孔質陽極酸化物２１２、２１３を
マスクとしてドライエッチング法によって酸化珪素膜２
０５をエッチングし、ゲイト絶縁膜２１７、２１８を形
成した。このエッチングにおいては、等方性エッチング
のプラズマモードでも、あるいは異方性エッチングの反
応性イオンエッチングモードでもよい。ただし、シリコ
ンと酸化珪素の選択比を十分に大きくすることによっ
て、活性層を過剰にエッチングしないようにすることが
重要である。例えば、エッチングガスとしてＣＦ₄を使
用すれば陽極酸化物はエッチングされず、酸化珪素膜２
０５のみがエッチングされる。また、多孔質陽極酸化物
２１２、２１３の下の酸化珪素膜２１７、２１８はエッ
チングされずに残った。（図２（Ｄ））

【００４８】さらに、燐酸、酢酸、硝酸の混合溶液（ア
ルミ混酸）を用いて多孔質陽極酸化物のみをエッチング
した。アルミ混酸は多孔質陽極酸化物はエッチングする
が、バリヤ型陽極酸化物被膜２１４、２１５はほとんど
エッチングしない。ただし、アルミニウムをエッチング
するので、周辺回路部のゲイト電極を保護するために、
周辺回路部にはフォトレジストでマスクした。このた
め、実施例１の場合に比較するとフォトリソ工程が１つ
追加される。しかしながら、周辺回路部の集積度を上げ
られる点は実施例１と同じである。

【００４９】そして、このゲイト絶縁膜を用いてイオン
ドーピング法によって活性層に不純物（燐と硼素、図で
はＮＭＯＳのみが示されているが、実際には硼素のドー
ピングもおこなわれた）を導入した。燐のドーピングを
例に取ると、まず、１０〜３０ｋｅＶの比較的低い加速
電圧で５×１０¹⁴〜５×１０¹⁵原子／ｃｍ² の比較的高
いドーズ量で燐イオンを注入した。この際には、加速電
圧が低いため、イオンの侵入深さが浅く、シリコンが露
出している領域２１９、２２０を中心として燐が注入さ
れた。

【００５０】次に、６０〜９５ｋｅＶの比較的高い加速
電圧で１×１０¹²〜１×１０¹⁴原子／ｃｍ² の比較的低
いドーズ量で燐イオンを注入した。この際には、加速電
圧が高いため、イオンが深くまで侵入し、ゲイト絶縁膜
で覆われている領域２２１にも燐が注入された。

【００５１】この結果、高濃度の燐がドーピングされた
領域２１９、２２０と低濃度の燐がドーピングされた領
域２２１が形成された。すなわち、画素ＴＦＴに関して
は、いわゆる２重ドレイン構造とすることができた。硼
素についても同様におこなえばよい。また、ドーピング
後の不純物の活性化についても実施例１と同様にレーザ
ーアニールによっておこなった。（図２（Ｅ））

【００５２】その後、第１の層間絶縁物として、プラズ
マＣＶＤ法によって厚さ２００Åの酸化珪素膜と厚さ４
０００Åの窒化珪素膜の多層膜２２２を堆積し、これを
ドライエッチング法によってエッチングして、コンタク
トホール２２３、２２４、２２５、２２６、２２７を形
成した。（図２（Ｆ））そして、スパッタ法によって、チタン５００Å／アルミ
ニウム４０００Å／チタン５００Åの３層金属膜を堆積
し、これをエッチングして、電極・配線２２８、２２
９、２３０、２３１を形成した。

【００５３】さらに、第２の層間絶縁物として、プラズ
マＣＶＤ法によって厚さ２０００Åの酸化珪素膜２３２
を堆積し、画素ＴＦＴのドレイン側電極２３１にコンタ
クトホールを形成して、ＩＴＯによる画素電極２３３を
形成した。このようにして、モノリシック型アクティブ
マトリクス回路を形成することができた。（図２
（Ｇ））

【００５４】〔実施例３〕本実施例も液晶ディスプレー
用のモノリシック型アクティブマトリクス回路である。
本実施例の作製工程の断面図を図６に、また、上面図を
図７にそれぞれ示す。図６においては、左側が周辺論理
回路を、右側がマトリクス回路を代表して示す。

【００５５】他の実施例と同様に、ガラス基板３０１に
厚さ２０００Åの下地酸化珪素膜３０２、結晶性の島状
シリコン領域３０３、３０４、ゲイト絶縁膜として、厚
さ１５００Åの酸化珪素膜、アルミニウム（０．２重量
％のスカンジウムを含有する）のゲイト電極３０６、３
０７、３０９とゲイト線３０８を形成した。実施例２と
同様にゲイト電極・ゲイト線の上面には厚さ１００〜３
００Åの酸化アルミニウム膜（図示せず）を形成し、絶
縁性を高めた。図７（Ａ）に示すようにゲイト線３０８
とゲイト電極３０９は一体であり、陽極酸化用の配線３
２５に接続されている。（図６（Ａ）、図７（Ａ））

【００５６】次に、公知のフォトリソグラフィー工程に
よってフォトレジストのマスク３１０を形成した。マス
ク３１０はＮ型不純物のドーピングマスクでもあるが、
選択的な陽極酸化をおこなうためにも使用する。このた
め、ゲイト線３０８のうち、上層の配線とコンタクトを
こう蹴る部分は、マスク３１０で被覆されるようにし
た。（図６（Ｂ））

【００５７】そして、実施例１と同様にゲイト線３０８
（＝陽極酸化用配線３２５）に電流を流し、バリヤ型陽
極酸化をおこない、ゲイト線、ゲイト電極の側面と上面
に緻密なバリヤ型陽極酸化物被膜３１１、３１２を厚さ
２０００Å形成した。当然のことながら、周辺論理回路
のＴＦＴのゲイト電極には陽極酸化物は形成されない。
（図６（Ｃ）、図７（Ｂ））

【００５８】次に、マスクはそのままで、イオンドーピ
ング法によって活性層にＮ型不純物（燐）を導入し、Ｎ
型不純物領域３１３、３１４を形成した。条件は実施例
１と同様とした。（図６（Ｄ））次に、Ｐ型不純物をドーピングするためのマスク３１５
を形成し、同じくイオンドーピング法によって、Ｐ型不
純物（硼素）を導入し、Ｐ型不純物領域３１６を形成し
た。条件は実施例１と同様とした。なお、硼素が燐より
も低濃度となるようにドーピング条件を調整すれば、こ
のドーピングに際しては、マスク３１５を用いることな
くドーピングできる。（図６（Ｅ）、図７（Ｃ））

【００５９】その後、第１の層間絶縁物として、プラズ
マＣＶＤ法によって厚さ４０００Åの窒化珪素膜３１７
を堆積し、これをドライエッチング法によってエッチン
グして、コンタクトホールを形成した。本実施例では、
ゲイト線に上層の配線とのコンタクトを設ける部分には
陽極酸化物が存在しないので、通常のエッチング工程・
条件が使用できた。

【００６０】さらに、スパッタ法によって、チタン５０
０Å／アルミニウム４０００Å／チタン５００Åの３層
金属膜を堆積し、これをエッチングして、電極・配線３
１８、３１９、３２０、３２１、３２２を形成した。さ
らに、第２の層間絶縁物として、プラズマＣＶＤ法によ
って厚さ２０００Åの酸化珪素膜３２３を堆積し、画素
ＴＦＴのドレイン側電極にコンタクトホールを形成し
て、ＩＴＯによる画素電極３２４を形成した。このよう
にして、モノリシック型アクティブマトリクス回路を形
成することができた。（図６（Ｆ）、図７（Ｄ）））

【００６１】陽極酸化用配線３２５とゲイト線３０８
は、液晶パネル組み立ての際の静電破壊を防止するため
に、アクティブマトリクス回路を液晶パネルに組み終わ
るまで接続したままとした。そして、最後に、点３２６
において、陽極酸化用配線３２５とゲイト線３０８をレ
ーザー光（Ｎｄ：ＹＡＧ第２高調波）を走査照射するこ
とによって溶断した。この工程でレーザー光を用いたの
は、機械的な手段では静電を発生させるおそれがあるた
めである。以上のようにしてアクティブマトリクス回路
型の液晶パネルを完成させた。

【００６２】

【発明の効果】以上のように、本発明によって極めて集
積度の高いモノリシック型アクティブマトリクス回路を
形成することができた。例えば、本発明によってデザイ
ンルール３μｍ以下の回路を設計することができた。特
に、本発明によって、ゲイト線もしくはソース線のピッ
チを３０μｍ以下とすることができた。このように本発
明は工業上、有益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の作製工程を示す。

【図２】実施例２の作製工程を示す。

【図３】モノリシック型アクティブマトリクス回路の
ブロック図を示す。

【図４】実施例１の作製工程を示す。

【図５】モノリシック型アクティブマトリクス回路の
概要と陽極酸化法を示す。

【図６】実施例３の作製工程を示す。

【図７】実施例３の作製工程を示す。

【符号の説明】

１０１基板１０２下地膜１０３〜１０５活性層（シリコン）１０６ゲイト絶縁膜（酸化珪素）１０７〜１１０ゲイト電極・ゲイト線１１１、１１２陽極酸化物１１３〜１１５Ｎ／Ｐ型領域１１６層間絶縁物１１７〜１１９コンタクトホール１２０ホール１２１コンタクトホール１２２〜１２６金属配線・電極１２７画素電極１２８パッシベーション膜１２９陽極酸化用配線１３０陽極酸化用配線とゲイト線の分断部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所６１７Ｗ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成されたアクティブマトリク
ス回路と、それを駆動するための周辺論理回路を有し、前記アクティブマトリクス回路および周辺論理回路は陽
極酸化可能な金属材料によって構成されたゲイト電極を
有し、前記アクティブマトリクス回路のスイッチングトランジ
スタのゲイト電極の少なくとも側面には、該ゲイト電極
材料を陽極酸化して得られた酸化物が存在し、前記周辺論回路のゲイト電極の側面には該ゲイト電極材
料を陽極酸化して得られた酸化物が実質的に存在しない
ことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項２】請求項１において、ゲイト電極を構成す
る材料はアルミニウムを主成分とすることを特徴とする
半導体集積回路。
【請求項３】請求項１において、アルミニウムには
０．１〜０．５重量％のスカンジウムもしくはイットリ
ウムが含有されていることを特徴とする半導体集積回
路。
【請求項４】絶縁基板上にアクティブマトリクス回路
と、それを駆動するための周辺論理回路を有する半導体
集積回路を形成する工程に関して、アクティブマトリクス回路用および周辺論理回路用の複
数の島状の半導体領域を形成する工程と、前記半導体領域上にゲイト絶縁膜として機能する絶縁被
膜を形成する工程と、前記絶縁被膜上に陽極酸化可能な金属元素を主成分とす
る被膜を形成し、これをエッチングしてゲイト電極を形
成する工程と、基板を電解液中に置き、前記ゲイト電極のうち、アクテ
ィブマトリクス回路のゲイト電極のみに電流を通じて、
少なくともその側面に陽極酸化物を形成する工程と、前記アクティブマトリクス回路および周辺駆動回路のゲ
イト電極を主たるマスクとして自己整合的に半導体領域
中に不純物を導入する工程とを有することを特徴とする
半導体集積回路の作製方法。
【請求項５】絶縁基板上にアクティブマトリクス回路
と、それを駆動するための周辺論理回路を有する半導体
集積回路を形成する工程に関して、アクティブマトリクス回路用および周辺論理回路用の複
数の島状の半導体領域を形成する工程と、前記半導体領域上にゲイト絶縁膜として機能する絶縁膜
を形成する工程と、前記絶縁膜上に陽極酸化可能な金属元素を主成分とする
被膜を形成し、これをエッチングして、周辺論理回路の
ゲイト電極を形成すると同時に、アクティブマトリクス
回路のゲイト線を形成する工程と、前記アクティブマトリクス回路のゲイト線の少なくとも
一部を覆うマスクをフォトリソグラフィー工程によって
形成する工程と、基板を電解液中に置き、前記アクティブマトリクス回路
のゲイト線に電流を通じて、前記マスクに被覆されてい
ない部分のゲイト線の上面および側面に陽極酸化物を形
成する工程と、前記マスクを用いてＮ型もしくはＰ型の不純物を、島状
半導体領域の一部もしくは全部に導入する工程と前記ゲ
イト線のうち、前記マスクに被覆されていた部分に上層
の配線とのコンタクトを設ける工程と、を有することを
特徴とする半導体集積回路の作製方法。