JPH0851221A - 液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導体装置およびその作製方法 - Google Patents
液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導体装置およびその作製方法Info
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- JPH0851221A JPH0851221A JP7247005A JP24700595A JPH0851221A JP H0851221 A JPH0851221 A JP H0851221A JP 7247005 A JP7247005 A JP 7247005A JP 24700595 A JP24700595 A JP 24700595A JP H0851221 A JPH0851221 A JP H0851221A
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課 題】 ソース領域およびドレイン領域の結晶化を
助長せしめる際に簡単で、しかもスイッチング特性が良
く、高い周波数に使用できる液晶表示パネル用絶縁ゲー
ト型電界効果半導体装置およびその作製方法。 【解決手段】 絶縁基板上には、水素またはハロゲン元
素が添加された島状の非単結晶半導体層が形成され、そ
の上にゲート絶縁膜が形成された後、選択的にゲート電
極が形成されて、ゲート部を構成する。次に、前記ゲー
ト部をマスクとして、ソース領域およびドレイン領域を
形成するための不純物が添加される。その後、紫外光
は、前記島状の非単結晶半導体層および非単結晶半導体
層が形成されていない部分も含めた基板全面に照射さ
れ、その表面から深さ方向に一部のみが結晶化された半
導体と非単結晶半導体との二重構造が構成される。
助長せしめる際に簡単で、しかもスイッチング特性が良
く、高い周波数に使用できる液晶表示パネル用絶縁ゲー
ト型電界効果半導体装置およびその作製方法。 【解決手段】 絶縁基板上には、水素またはハロゲン元
素が添加された島状の非単結晶半導体層が形成され、そ
の上にゲート絶縁膜が形成された後、選択的にゲート電
極が形成されて、ゲート部を構成する。次に、前記ゲー
ト部をマスクとして、ソース領域およびドレイン領域を
形成するための不純物が添加される。その後、紫外光
は、前記島状の非単結晶半導体層および非単結晶半導体
層が形成されていない部分も含めた基板全面に照射さ
れ、その表面から深さ方向に一部のみが結晶化された半
導体と非単結晶半導体との二重構造が構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路、
液晶表示パネル等に用いられる液晶表示パネル用絶縁ゲ
ート型電界効果半導体装置およびその作製方法に関する
ものである。
液晶表示パネル等に用いられる液晶表示パネル用絶縁ゲ
ート型電界効果半導体装置およびその作製方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】特開昭５８−２０７３号公報に記載され
た電界効果型トランジスタは、ソース領域およびドレイ
ン領域を選択的にアニールすることにより多結晶領域と
し、チャネル形成領域を非晶質領域としている。すなわ
ち、同公報に示されている電界効果型トランジスタは、
非晶質領域の一部を選択的にアニール処理を行なうこと
によって多結晶領域としている。
た電界効果型トランジスタは、ソース領域およびドレイ
ン領域を選択的にアニールすることにより多結晶領域と
し、チャネル形成領域を非晶質領域としている。すなわ
ち、同公報に示されている電界効果型トランジスタは、
非晶質領域の一部を選択的にアニール処理を行なうこと
によって多結晶領域としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
絶縁ゲート型電界効果半導体装置の作製方法は、不純物
を選択的に添加することによってソース領域およびドレ
イン領域が形成されていた。また、上記ソース領域およ
びドレイン領域は、結晶化を助長するために、選択的に
光を照射してアニール処理を行なっていた。すなわち、
前記従来例においては、基板上に形成された絶縁ゲート
型電界効果半導体装置の一つ一つに対し選択的に不純物
を添加したり、あるいは結晶化を助長していた。
絶縁ゲート型電界効果半導体装置の作製方法は、不純物
を選択的に添加することによってソース領域およびドレ
イン領域が形成されていた。また、上記ソース領域およ
びドレイン領域は、結晶化を助長するために、選択的に
光を照射してアニール処理を行なっていた。すなわち、
前記従来例においては、基板上に形成された絶縁ゲート
型電界効果半導体装置の一つ一つに対し選択的に不純物
を添加したり、あるいは結晶化を助長していた。
【０００４】また、従来の絶縁ゲート型電界効果半導体
装置は、ソース領域およびドレイン領域を選択的にアニ
ールしているため、非単結晶半導体層に結晶化されてい
ない部分が必ず残る。上記のように絶縁ゲート型電界効
果半導体装置に結晶化されていない領域が残っている場
合、絶縁ゲート型電界効果半導体装置として動作する際
に、この非晶質部分にも電流が一部流れる。非晶質部分
は、結晶化された部分と比較して高い抵抗を示すため、
電流が流れ難く、一旦流入すると蓄えられて流れ出るの
が遅い。すなわち、従来例における絶縁ゲート型電界効
果半導体装置は、電流の流れるライフタイムが長く、ヒ
ステリシス特性がでる。
装置は、ソース領域およびドレイン領域を選択的にアニ
ールしているため、非単結晶半導体層に結晶化されてい
ない部分が必ず残る。上記のように絶縁ゲート型電界効
果半導体装置に結晶化されていない領域が残っている場
合、絶縁ゲート型電界効果半導体装置として動作する際
に、この非晶質部分にも電流が一部流れる。非晶質部分
は、結晶化された部分と比較して高い抵抗を示すため、
電流が流れ難く、一旦流入すると蓄えられて流れ出るの
が遅い。すなわち、従来例における絶縁ゲート型電界効
果半導体装置は、電流の流れるライフタイムが長く、ヒ
ステリシス特性がでる。
【０００５】以上のような問題を解決するために、本発
明は、多数の絶縁ゲート型電界効果半導体装置における
ソース領域およびドレイン領域の結晶化を助長せしめる
際に簡単で、しかもスイッチング特性が良く、高い周波
数に使用できる液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果
半導体装置およびその作製方法を提供することを目的と
する。
明は、多数の絶縁ゲート型電界効果半導体装置における
ソース領域およびドレイン領域の結晶化を助長せしめる
際に簡単で、しかもスイッチング特性が良く、高い周波
数に使用できる液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果
半導体装置およびその作製方法を提供することを目的と
する。
【０００６】
（第１発明）前記目的を達成するために、本発明の液晶
表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導体装置は、絶縁
基板(1) 上に水素またはハロゲン元素が添加された非単
結晶半導体(2) と、当該非単結晶半導体(2) 上に形成さ
れたゲート絶縁膜(3) と、当該ゲート絶縁膜(3) とその
上に形成されたゲート電極(4) からなるゲート部と、当
該ゲート部によりマスクされている部分を除いた全ての
非単結晶半導体領域に、不純物が添加されて結晶化され
たソース領域(7) およびドレイン領域(8) とからなり、
上記ソース領域(7) およびドレイン領域(8) は、その表
面から深さ方向に一部のみが結晶化された半導体と非単
結晶半導体との二重構造から構成されていることを特徴
とする。
表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導体装置は、絶縁
基板(1) 上に水素またはハロゲン元素が添加された非単
結晶半導体(2) と、当該非単結晶半導体(2) 上に形成さ
れたゲート絶縁膜(3) と、当該ゲート絶縁膜(3) とその
上に形成されたゲート電極(4) からなるゲート部と、当
該ゲート部によりマスクされている部分を除いた全ての
非単結晶半導体領域に、不純物が添加されて結晶化され
たソース領域(7) およびドレイン領域(8) とからなり、
上記ソース領域(7) およびドレイン領域(8) は、その表
面から深さ方向に一部のみが結晶化された半導体と非単
結晶半導体との二重構造から構成されていることを特徴
とする。
【０００７】（第２発明）本発明の液晶表示パネル用絶
縁ゲート型電界効果半導体装置は、絶縁基板(1)上に水
素またはハロゲン元素が添加された複数の非単結晶半導
体領域(2) と、当該複数の非単結晶半導体領域(2) 上に
それぞれ形成されたゲート絶縁膜(3) と、当該複数のゲ
ート絶縁膜(3) 上にそれぞれ形成されたゲート電極(4)
からなる複数のゲート部と、前記複数のゲート部により
マスクされている部分を除いた全ての非単結晶半導体領
域に、不純物が添加されて結晶化された複数のソース領
域(7) およびドレイン領域(8) とからなり、上記複数の
ソース領域(7) およびドレイン領域(8) は、その表面か
ら深さ方向に一部のみが結晶化された半導体と非単結晶
半導体との二重構造から構成されていることを特徴とす
る。
縁ゲート型電界効果半導体装置は、絶縁基板(1)上に水
素またはハロゲン元素が添加された複数の非単結晶半導
体領域(2) と、当該複数の非単結晶半導体領域(2) 上に
それぞれ形成されたゲート絶縁膜(3) と、当該複数のゲ
ート絶縁膜(3) 上にそれぞれ形成されたゲート電極(4)
からなる複数のゲート部と、前記複数のゲート部により
マスクされている部分を除いた全ての非単結晶半導体領
域に、不純物が添加されて結晶化された複数のソース領
域(7) およびドレイン領域(8) とからなり、上記複数の
ソース領域(7) およびドレイン領域(8) は、その表面か
ら深さ方向に一部のみが結晶化された半導体と非単結晶
半導体との二重構造から構成されていることを特徴とす
る。
【０００８】（第３発明）本発明における液晶表示パネ
ル用絶縁ゲート型電界効果半導体装置の作製方法は、絶
縁基板(1) 上に水素またはハロゲン元素が添加された非
単結晶半導体層(2) を形成する工程と、当該非単結晶半
導体層(2) にゲート絶縁膜(3) を形成する工程と、当該
ゲート絶縁膜(3) 上に選択的にゲート電極(4) を形成す
ることによりゲート部を形成する工程と、前記ゲート部
によりマスクされている部分を除いた全ての非単結晶半
導体領域に、不純物が添加されて結晶化せしめられたソ
ース領域(7) およびドレイン領域(8) を形成する工程
と、前記ゲート部をマスクとして、前記ソース領域(7)
およびドレイン領域(8) の全体に紫外光によるアニール
処理の走査速度を制御することにより、不純物領域にお
ける表面から深さ方向に一部のみを結晶化せしめる工程
とからなることを特徴とする。
ル用絶縁ゲート型電界効果半導体装置の作製方法は、絶
縁基板(1) 上に水素またはハロゲン元素が添加された非
単結晶半導体層(2) を形成する工程と、当該非単結晶半
導体層(2) にゲート絶縁膜(3) を形成する工程と、当該
ゲート絶縁膜(3) 上に選択的にゲート電極(4) を形成す
ることによりゲート部を形成する工程と、前記ゲート部
によりマスクされている部分を除いた全ての非単結晶半
導体領域に、不純物が添加されて結晶化せしめられたソ
ース領域(7) およびドレイン領域(8) を形成する工程
と、前記ゲート部をマスクとして、前記ソース領域(7)
およびドレイン領域(8) の全体に紫外光によるアニール
処理の走査速度を制御することにより、不純物領域にお
ける表面から深さ方向に一部のみを結晶化せしめる工程
とからなることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】絶縁基板上には、水素またはハロ
ゲン元素が添加された島状の非単結晶半導体層が形成さ
れている。上記島状の非単結晶半導体層上には、ゲート
絶縁膜が形成された後、選択的にゲート電極が形成され
て、ゲート部を構成する。次に、前記ゲート部をマスク
として、ソース領域およびドレイン領域を形成するため
の不純物が添加される。次に、紫外光は、前記島状の非
単結晶半導体層および非単結晶半導体層が形成されてい
ない部分も含めた基板全面に、照射されると共に、前記
ソース領域およびドレイン領域の結晶化を助長せしめ
る。
ゲン元素が添加された島状の非単結晶半導体層が形成さ
れている。上記島状の非単結晶半導体層上には、ゲート
絶縁膜が形成された後、選択的にゲート電極が形成され
て、ゲート部を構成する。次に、前記ゲート部をマスク
として、ソース領域およびドレイン領域を形成するため
の不純物が添加される。次に、紫外光は、前記島状の非
単結晶半導体層および非単結晶半導体層が形成されてい
ない部分も含めた基板全面に、照射されると共に、前記
ソース領域およびドレイン領域の結晶化を助長せしめ
る。
【００１０】上記のような液晶表示パネル用絶縁ゲート
型電界効果半導体装置の作製方法は、選択的なアニール
処理がなく、多数の絶縁ゲート型電界効果半導体装置を
まとめてアニール処理することができる。また、上記の
ような液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導体装
置の作製方法において、非単結晶半導体層内に添加され
た水素またはハロゲン元素は、非単結晶半導体層を覆う
ように形成されているゲート絶縁膜のため、不純物の添
加および光アニールによっても脱気しない。
型電界効果半導体装置の作製方法は、選択的なアニール
処理がなく、多数の絶縁ゲート型電界効果半導体装置を
まとめてアニール処理することができる。また、上記の
ような液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導体装
置の作製方法において、非単結晶半導体層内に添加され
た水素またはハロゲン元素は、非単結晶半導体層を覆う
ように形成されているゲート絶縁膜のため、不純物の添
加および光アニールによっても脱気しない。
【００１１】また、上記液晶表示パネル用絶縁ゲート型
電界効果半導体装置の作製方法は、チャネル形成領域以
外の非単結晶半導体層が全て結晶化を助長せしめられて
いるため、ソース領域およびドレイン領域に流れる電流
が結晶化を助長せしめられた領域にのみ流れる。すなわ
ち、電流は、抵抗の低い結晶化を助長せしめられた領域
にのみ流れるため、高い周波数に追従できると共に、ヒ
ステリシス特性が出ない。さらに、チャネル形成領域に
は、水素またはハロゲン元素が添加されて活性化されて
いるため、液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導
体装置としての特性を向上させる。 選択的に形成され
たゲート部をマスクとして、上記ソース領域およびドレ
イン領域は、紫外光の走査によりその表面から深さ方向
に一部のみがアニール処理される。そして、上記紫外光
の走査速度を制御することによって、ソース領域および
ドレイン領域を結晶化する深さが制御される。
電界効果半導体装置の作製方法は、チャネル形成領域以
外の非単結晶半導体層が全て結晶化を助長せしめられて
いるため、ソース領域およびドレイン領域に流れる電流
が結晶化を助長せしめられた領域にのみ流れる。すなわ
ち、電流は、抵抗の低い結晶化を助長せしめられた領域
にのみ流れるため、高い周波数に追従できると共に、ヒ
ステリシス特性が出ない。さらに、チャネル形成領域に
は、水素またはハロゲン元素が添加されて活性化されて
いるため、液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導
体装置としての特性を向上させる。 選択的に形成され
たゲート部をマスクとして、上記ソース領域およびドレ
イン領域は、紫外光の走査によりその表面から深さ方向
に一部のみがアニール処理される。そして、上記紫外光
の走査速度を制御することによって、ソース領域および
ドレイン領域を結晶化する深さが制御される。
【００１２】このように、ソース領域およびドレイン領
域の表面に形成される結晶化された領域の深さを制御す
ることにより、上記ソース領域およびドレイン領域から
なる不純物領域は、結晶化された半導体領域と非単結晶
半導体との二重構造が構成されている。かくの如くして
形成された不純物領域の周囲には、結晶化されずに残さ
れている抵抗の高い非単結晶半導体がないため、電流が
ダラダラ流れない。したがって、液晶表示パネル用絶縁
ゲート型電界効果半導体装置は、「ON」、「OFF 」に対
し、オン電流の立ち上がり時に流れ難かったり、また他
方、電流の立ち下がり時にダラダラ流れてしまったりす
ることがなくなった。
域の表面に形成される結晶化された領域の深さを制御す
ることにより、上記ソース領域およびドレイン領域から
なる不純物領域は、結晶化された半導体領域と非単結晶
半導体との二重構造が構成されている。かくの如くして
形成された不純物領域の周囲には、結晶化されずに残さ
れている抵抗の高い非単結晶半導体がないため、電流が
ダラダラ流れない。したがって、液晶表示パネル用絶縁
ゲート型電界効果半導体装置は、「ON」、「OFF 」に対
し、オン電流の立ち上がり時に流れ難かったり、また他
方、電流の立ち下がり時にダラダラ流れてしまったりす
ることがなくなった。
【００１３】また、本出願人は、ソース領域およびドレ
イン領域からなる不純物領域を結晶化された半導体と非
単結晶半導体とからなる二重構造とすることで、結晶化
された半導体の持つ性質と、非単結晶半導体の持つ性質
とを兼ね備えることができることを発見した。すなわ
ち、本発明の液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半
導体装置は、非単結晶半導体によりオフ電流を少なくす
ると共に逆バイアスに対し接合の破壊電圧が大きくな
り、チャネル形成領域以外を結晶化することによりオ
ン、オフを高速応答で行なうことができる。以下に実施
例により本発明を説明する。
イン領域からなる不純物領域を結晶化された半導体と非
単結晶半導体とからなる二重構造とすることで、結晶化
された半導体の持つ性質と、非単結晶半導体の持つ性質
とを兼ね備えることができることを発見した。すなわ
ち、本発明の液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半
導体装置は、非単結晶半導体によりオフ電流を少なくす
ると共に逆バイアスに対し接合の破壊電圧が大きくな
り、チャネル形成領域以外を結晶化することによりオ
ン、オフを高速応答で行なうことができる。以下に実施
例により本発明を説明する。
【００１４】
【実 施 例】図１（Ａ）ないし（Ｃ）は本発明の一実
施例である絶縁ゲート型電界効果半導体装置の縦断面図
を示す。図１において、基板(1) は、たとえば石英ガラ
スからなり、図１(A) に示すごとく、その厚さを1.1 ｍ
ｍとし、大きさを10ｃｍ×10ｃｍとした。この基板(1)
の上面には、ジシラン(Si2H6)の水銀励起法を用いない
光プラズマCVD(2537Åの波長を含む低圧水銀灯、基板温
度210 °Ｃ) により、水素が１原子％以上の濃度に添加
されたアモルファス構造を含む非単結晶半導体層(2)
が、たとえば0.2 μｍの厚さに形成された。
施例である絶縁ゲート型電界効果半導体装置の縦断面図
を示す。図１において、基板(1) は、たとえば石英ガラ
スからなり、図１(A) に示すごとく、その厚さを1.1 ｍ
ｍとし、大きさを10ｃｍ×10ｃｍとした。この基板(1)
の上面には、ジシラン(Si2H6)の水銀励起法を用いない
光プラズマCVD(2537Åの波長を含む低圧水銀灯、基板温
度210 °Ｃ) により、水素が１原子％以上の濃度に添加
されたアモルファス構造を含む非単結晶半導体層(2)
が、たとえば0.2 μｍの厚さに形成された。
【００１５】さらに、この非単結晶半導体層(2) の上面
には、光CVD 法により、たとえば窒化珪素膜からなるゲ
ート絶縁膜(3) が同一反応炉で半導体表面を大気に触れ
ることなく積層された。すなわち、ゲート絶縁膜(3)
は、ジシラン（Si2H6 ）とアンモニア（ＮＨ3 ）、また
はヒドラジン（Ｎ2 Ｈ4 ）との反応( 2537Åの波長を含
む低圧水銀灯、基板温度250 ℃) により、Si3N4 を水銀
増感法を用いることなしに1000Åの厚さに作製された。
この後、絶縁ゲート型電界効果半導体装置を形成する領
域(5) を除いた部分は、プラズマエッチング法により除
去された。ゲート絶縁膜(3) は、この基板(1)全面にわ
たって形成することもできる。プラズマエッチング反応
は、CF4 ＋O2(5％) の反応性気体を導入すると共に、図
示されていない平行平板電極に周波数13.56MHzを印加し
て、室温で行なわれた。
には、光CVD 法により、たとえば窒化珪素膜からなるゲ
ート絶縁膜(3) が同一反応炉で半導体表面を大気に触れ
ることなく積層された。すなわち、ゲート絶縁膜(3)
は、ジシラン（Si2H6 ）とアンモニア（ＮＨ3 ）、また
はヒドラジン（Ｎ2 Ｈ4 ）との反応( 2537Åの波長を含
む低圧水銀灯、基板温度250 ℃) により、Si3N4 を水銀
増感法を用いることなしに1000Åの厚さに作製された。
この後、絶縁ゲート型電界効果半導体装置を形成する領
域(5) を除いた部分は、プラズマエッチング法により除
去された。ゲート絶縁膜(3) は、この基板(1)全面にわ
たって形成することもできる。プラズマエッチング反応
は、CF4 ＋O2(5％) の反応性気体を導入すると共に、図
示されていない平行平板電極に周波数13.56MHzを印加し
て、室温で行なわれた。
【００１６】ゲート絶縁膜(3) 上には、N + の導電型の
微結晶または多結晶半導体が0.3 μｍの厚さに積層され
た。このN + の半導体は、レジスト膜(6) を用いてフォ
トエッチング法で非所望な部分を除去した後、ゲート電
極(4) が形成された。その後、このレジスト膜(6) とN+
半導体のゲート電極(4) とからなるゲート部をマスクと
して、ソ−ス、ドレインとなる領域には、イオン注入法
により、１×1020ｃｍ-3の濃度に図１(B) に示すごとく
一導電型の不純物、たとえばリンが添加され、一対の不
純物領域(7) 、(8) となった。
微結晶または多結晶半導体が0.3 μｍの厚さに積層され
た。このN + の半導体は、レジスト膜(6) を用いてフォ
トエッチング法で非所望な部分を除去した後、ゲート電
極(4) が形成された。その後、このレジスト膜(6) とN+
半導体のゲート電極(4) とからなるゲート部をマスクと
して、ソ−ス、ドレインとなる領域には、イオン注入法
により、１×1020ｃｍ-3の濃度に図１(B) に示すごとく
一導電型の不純物、たとえばリンが添加され、一対の不
純物領域(7) 、(8) となった。
【００１７】さらに、基板(1) は、その全体に対し、ゲ
ート電極(4) のレジスト膜(6) が除去された後、強紫外
光(10)の光アニ−ル処理が行なわれた。すなわち、超高
圧水銀灯（出力5KW 、波長250 ｎｍないし600 ｎｍ、光
径15ｍｍ、長さ180 ｍｍ) に対し裏面側は、放物面の反
射鏡を用い前方に石英のシリンドリカルレンズ（焦点距
離150 ｃｍ、集光部幅2 ｍｍ、長さ180 ｍｍ) により、
線状に照射部を構成した。基板(1) は、この線状の照射
部に対し直交する方向に走査される。そして、基板(1)
の照射面は、5 ｃｍ/ 分ないし50ｃｍ/ 分の速度で走査
( スキャン) され、基板10ｃｍ×10ｃｍの全面に強紫外
光(10)が照射されるようにした。
ート電極(4) のレジスト膜(6) が除去された後、強紫外
光(10)の光アニ−ル処理が行なわれた。すなわち、超高
圧水銀灯（出力5KW 、波長250 ｎｍないし600 ｎｍ、光
径15ｍｍ、長さ180 ｍｍ) に対し裏面側は、放物面の反
射鏡を用い前方に石英のシリンドリカルレンズ（焦点距
離150 ｃｍ、集光部幅2 ｍｍ、長さ180 ｍｍ) により、
線状に照射部を構成した。基板(1) は、この線状の照射
部に対し直交する方向に走査される。そして、基板(1)
の照射面は、5 ｃｍ/ 分ないし50ｃｍ/ 分の速度で走査
( スキャン) され、基板10ｃｍ×10ｃｍの全面に強紫外
光(10)が照射されるようにした。
【００１８】かくすると、ゲート電極(4) は、ゲート電
極(4) 側にリンが多量に添加されているため、十分光を
吸収し多結晶化した。また、不純物領域(7) 、(8) は、
一度溶融し再結晶化することにより走査する方向、すな
わち、Ｘ方向に溶融、再結晶をシフト（移動）させた。
その結果、単に全面を均一に加熱または光照射するのみ
に比べ、成長機構が加わるため結晶粒径を大きくするこ
とができた。絶縁ゲート型電界効果半導体装置を作製す
るために、絶縁基板上には、選択的に形成された非単結
晶半導体層が形成されている。そして、各非単結晶半導
体層における前記ゲート部で覆われたチャネル形成領域
を除いた他部の非単結晶半導体層は、線状の強光照射に
よって、ソース領域およびドレイン領域の全ての結晶化
を助長せしめることができる。この強光アニ−ルにより
多結晶化した領域は、不純物領域(7) 、(8) の下側の全
領域にまで及ぶ必要がない。
極(4) 側にリンが多量に添加されているため、十分光を
吸収し多結晶化した。また、不純物領域(7) 、(8) は、
一度溶融し再結晶化することにより走査する方向、すな
わち、Ｘ方向に溶融、再結晶をシフト（移動）させた。
その結果、単に全面を均一に加熱または光照射するのみ
に比べ、成長機構が加わるため結晶粒径を大きくするこ
とができた。絶縁ゲート型電界効果半導体装置を作製す
るために、絶縁基板上には、選択的に形成された非単結
晶半導体層が形成されている。そして、各非単結晶半導
体層における前記ゲート部で覆われたチャネル形成領域
を除いた他部の非単結晶半導体層は、線状の強光照射に
よって、ソース領域およびドレイン領域の全ての結晶化
を助長せしめることができる。この強光アニ−ルにより
多結晶化した領域は、不純物領域(7) 、(8) の下側の全
領域にまで及ぶ必要がない。
【００１９】図１において、破線(11)、(11') で示した
ごとく、その上層部のみが少なくとも結晶化し、不純物
領域(7) 、(8) を活性にすることが重要である。さら
に、そのソース領域およびドレイン領域の端部(15)、(1
5') は、ゲート電極の端部(16)、(16') に対し、チャネ
ル領域側に入り込むように設けられている。そして、Ｎ
型不純物領域 (7)、(8)、Ｉ型非単結晶半導体領域(2)
、接合界面(17)、(17') からなるチャネル形成領域
は、Ｉ型半導体領域における非単結晶半導体、および不
純物領域から入り込んだ結晶化半導体から構成されるハ
イブリッド構造となっている。このＩ型半導体領域内の
結晶化半導体の程度は、光アニ−ルの走査スピ−ド、強
度（照度）によって決められる。
ごとく、その上層部のみが少なくとも結晶化し、不純物
領域(7) 、(8) を活性にすることが重要である。さら
に、そのソース領域およびドレイン領域の端部(15)、(1
5') は、ゲート電極の端部(16)、(16') に対し、チャネ
ル領域側に入り込むように設けられている。そして、Ｎ
型不純物領域 (7)、(8)、Ｉ型非単結晶半導体領域(2)
、接合界面(17)、(17') からなるチャネル形成領域
は、Ｉ型半導体領域における非単結晶半導体、および不
純物領域から入り込んだ結晶化半導体から構成されるハ
イブリッド構造となっている。このＩ型半導体領域内の
結晶化半導体の程度は、光アニ−ルの走査スピ−ド、強
度（照度）によって決められる。
【００２０】図１（Ｂ）の工程の後、ポリイミド樹脂
は、全面に２μｍの厚さにコ−トされる。そして、ポリ
イミド樹脂には、電極穴(13)、(13') が形成された後、
アルミニュ−ムのオ−ムコンタクトおよびそのリ−ド(1
4)、(14') が形成される。この２層目のリード(14)、(1
4') は、形成する際に、ゲート電極(4) と連結してもよ
い。この光アニ−ルの結果は、シ−ト抵抗が光照射前の
４×10-3( オームｃｍ) -1から１×10+2( オームｃｍ)
-1になり、光アニール前と比べ電気伝導度特性が向上し
た。
は、全面に２μｍの厚さにコ−トされる。そして、ポリ
イミド樹脂には、電極穴(13)、(13') が形成された後、
アルミニュ−ムのオ−ムコンタクトおよびそのリ−ド(1
4)、(14') が形成される。この２層目のリード(14)、(1
4') は、形成する際に、ゲート電極(4) と連結してもよ
い。この光アニ−ルの結果は、シ−ト抵抗が光照射前の
４×10-3( オームｃｍ) -1から１×10+2( オームｃｍ)
-1になり、光アニール前と比べ電気伝導度特性が向上し
た。
【００２１】図２は本発明の実施例によるドレイン電流
─ゲート電圧の特性を示す図である。チャネル形成領域
の長さが３μｍ、および10μｍの場合、チャネル幅が１
ｍｍの条件下において、それぞれ図２における符号(2
1)、(22)によって示されるごとく、Ｖth＝+2V 、V DD＝
10V にて１×10-5A 、２×10-5A の電流を得た。なお、
オフ電流は、(VGG＝0V) 10-10 ないし10-11 (A) であ
り、単結晶半導体の10-6(A) に比べ10-4分の１も小さか
った。
─ゲート電圧の特性を示す図である。チャネル形成領域
の長さが３μｍ、および10μｍの場合、チャネル幅が１
ｍｍの条件下において、それぞれ図２における符号(2
1)、(22)によって示されるごとく、Ｖth＝+2V 、V DD＝
10V にて１×10-5A 、２×10-5A の電流を得た。なお、
オフ電流は、(VGG＝0V) 10-10 ないし10-11 (A) であ
り、単結晶半導体の10-6(A) に比べ10-4分の１も小さか
った。
【００２２】本実施例は、線状に集光された光を基板全
面にわたって走査するように照射したため、大面積大規
模集積化を行なうことが可能になった。そのため、大面
積例えば30ｃｍ×30ｃｍのパネル内に５００個×５００
個の絶縁ゲート型電界効果半導体装置の作製すらも可能
とすることができ、液晶表示素子の制御用絶縁ゲート型
電界効果半導体装置として応用することができた。光ア
ニ−ルプロセスによる400 ℃以下の低温処理であるた
め、多結晶化または単結晶化した半導体は、その内部に
水素またはハロゲン元素を含んで形成される。また、光
アニ−ルは、基板全面に対して同時に行なうのではな
く、一端より他端に走査させた。
面にわたって走査するように照射したため、大面積大規
模集積化を行なうことが可能になった。そのため、大面
積例えば30ｃｍ×30ｃｍのパネル内に５００個×５００
個の絶縁ゲート型電界効果半導体装置の作製すらも可能
とすることができ、液晶表示素子の制御用絶縁ゲート型
電界効果半導体装置として応用することができた。光ア
ニ−ルプロセスによる400 ℃以下の低温処理であるた
め、多結晶化または単結晶化した半導体は、その内部に
水素またはハロゲン元素を含んで形成される。また、光
アニ−ルは、基板全面に対して同時に行なうのではな
く、一端より他端に走査させた。
【００２３】このため、筒状の超高圧水銀灯から照射さ
れた光は、放物ミラ−および石英レンズにより線状に集
光された。そして、この線状に集光された光は、これと
直交した方向に基板を走査することにより非単結晶半導
体表面を光アニ−ルすることができた。この光アニ−ル
は、紫外線で行なうため、非単結晶半導体の表面より内
部方向への結晶化を助長させた。このため、十分に多結
晶化または単結晶化された表面近傍の不純物領域は、チ
ャネル形成領域におけるゲート絶縁膜のごく近傍に流れ
る電流制御を支障なく行なうことが可能となった。光照
射アニ−ル工程に際し、チャネル形成領域に添加された
水素またはハロゲン元素は、まったく影響を受けず、非
単結晶半導体の状態を保持できるため、オフ電流を単結
晶半導体の1/103 ないし1/105 にすることができる。
れた光は、放物ミラ−および石英レンズにより線状に集
光された。そして、この線状に集光された光は、これと
直交した方向に基板を走査することにより非単結晶半導
体表面を光アニ−ルすることができた。この光アニ−ル
は、紫外線で行なうため、非単結晶半導体の表面より内
部方向への結晶化を助長させた。このため、十分に多結
晶化または単結晶化された表面近傍の不純物領域は、チ
ャネル形成領域におけるゲート絶縁膜のごく近傍に流れ
る電流制御を支障なく行なうことが可能となった。光照
射アニ−ル工程に際し、チャネル形成領域に添加された
水素またはハロゲン元素は、まったく影響を受けず、非
単結晶半導体の状態を保持できるため、オフ電流を単結
晶半導体の1/103 ないし1/105 にすることができる。
【００２４】ソ−ス領域およびドレイン領域は、ゲート
電極を作った後、光アニ−ルで作製するため、ゲート絶
縁物界面に汚物が付着せずに、特性を安定させる。さら
に、従来より公知の方法に比べ、基板材料として石英ガ
ラスのみならず任意の基板であるソ−ダガラス、耐熱性
有機フィルムをも用いることができる。異種材料界面で
あるチャネル形成領域を構成する非単結晶半導体─ゲー
ト絶縁物─ゲート電極の形成は、同一反応炉内でのプロ
セスにより、大気に触れさせることなく作り得るため、
界面凖位の発生が少ないという特長を有する。
電極を作った後、光アニ−ルで作製するため、ゲート絶
縁物界面に汚物が付着せずに、特性を安定させる。さら
に、従来より公知の方法に比べ、基板材料として石英ガ
ラスのみならず任意の基板であるソ−ダガラス、耐熱性
有機フィルムをも用いることができる。異種材料界面で
あるチャネル形成領域を構成する非単結晶半導体─ゲー
ト絶縁物─ゲート電極の形成は、同一反応炉内でのプロ
セスにより、大気に触れさせることなく作り得るため、
界面凖位の発生が少ないという特長を有する。
【００２５】なお、本実施例において、チャネル形成領
域の非単結晶半導体の酸素、炭素および窒素のいずれも
が５×1018ｃｍ-3以下の不純物濃度であることが重要で
ある。すなわち、これらが従来公知の絶縁ゲート型電界
効果半導体装置においては、チャネル層に１ないし3 ×
1020ｃｍ-3の濃度に混合している。この従来例における
非単結晶半導体を用いるＰチャネル型絶縁ゲート型電界
効果半導体装置は、本実施例における絶縁ゲート型電界
効果半導体装置の有する特性の１／３以下の電流しか流
れない。そして、上記従来例における非単結晶半導体を
用いた絶縁ゲート型電界効果半導体装置のヒステリシス
特性は、ＩDD─ＶGG特性にドレイン電界を２×106V/ ｃ
ｍ以上加える場合に観察されてしまった。また、本実施
例のように、非単結晶半導体中の酸素を５×1018ｃｍ-3
以下とすると、３×106V/ ｃｍの電圧においてもヒステ
リシスの存在が観察されなかった。
域の非単結晶半導体の酸素、炭素および窒素のいずれも
が５×1018ｃｍ-3以下の不純物濃度であることが重要で
ある。すなわち、これらが従来公知の絶縁ゲート型電界
効果半導体装置においては、チャネル層に１ないし3 ×
1020ｃｍ-3の濃度に混合している。この従来例における
非単結晶半導体を用いるＰチャネル型絶縁ゲート型電界
効果半導体装置は、本実施例における絶縁ゲート型電界
効果半導体装置の有する特性の１／３以下の電流しか流
れない。そして、上記従来例における非単結晶半導体を
用いた絶縁ゲート型電界効果半導体装置のヒステリシス
特性は、ＩDD─ＶGG特性にドレイン電界を２×106V/ ｃ
ｍ以上加える場合に観察されてしまった。また、本実施
例のように、非単結晶半導体中の酸素を５×1018ｃｍ-3
以下とすると、３×106V/ ｃｍの電圧においてもヒステ
リシスの存在が観察されなかった。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、ソース領域とドレイン
領域が不純物の添加によって結晶化せしめられた半導体
と非単結晶半導体との二重構造になっているため、結晶
化された半導体の持つ性質と、非単結晶半導体の持つ性
質とを兼ね備えている。たとえば、本発明の液晶表示パ
ネル用絶縁ゲート型電界効果半導体装置は、結晶化され
た半導体によって高速なスイッチング特性に応答させ、
非単結晶半導体によって逆バイアスに対し接合の破壊電
圧を大きくする。本発明によれば、紫外光による走査速
度を制御することによって、不純物領域の表面から結晶
化される深さが決められる
領域が不純物の添加によって結晶化せしめられた半導体
と非単結晶半導体との二重構造になっているため、結晶
化された半導体の持つ性質と、非単結晶半導体の持つ性
質とを兼ね備えている。たとえば、本発明の液晶表示パ
ネル用絶縁ゲート型電界効果半導体装置は、結晶化され
た半導体によって高速なスイッチング特性に応答させ、
非単結晶半導体によって逆バイアスに対し接合の破壊電
圧を大きくする。本発明によれば、紫外光による走査速
度を制御することによって、不純物領域の表面から結晶
化される深さが決められる
【００２７】本発明によれば、ゲート部でマスクされて
いる部分以外全ての非単結晶半導体領域に不純物が添加
され、その後この部分を光アニール処理するため、結晶
化されずに抵抗の高い非単結晶半導体領域がなくなり、
液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導体装置のゲ
ート電圧−ドレイン電流特性にヒステリシスのない、高
い周波数における良好なスイッチング特性を得た。本発
明によれば、１個１個選択しながら作製せずに、光を走
査することにより、画素電極と画素電極との狭い領域で
あっても、複数の液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効
果半導体装置を作製することができる。
いる部分以外全ての非単結晶半導体領域に不純物が添加
され、その後この部分を光アニール処理するため、結晶
化されずに抵抗の高い非単結晶半導体領域がなくなり、
液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導体装置のゲ
ート電圧−ドレイン電流特性にヒステリシスのない、高
い周波数における良好なスイッチング特性を得た。本発
明によれば、１個１個選択しながら作製せずに、光を走
査することにより、画素電極と画素電極との狭い領域で
あっても、複数の液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効
果半導体装置を作製することができる。
【００２８】本発明によれば、チャネル形成領域は、水
素またはハロゲン元素の添加により活性化されているた
め、液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導体装置
における高い周波数のスイッチング特性を向上させた。
本発明によれば、不純物の添加、または光アニール処理
を選択的に行なわないため、一つの絶縁基板に多数、た
とえば、５００個×５００個の液晶表示パネル用絶縁ゲ
ート型電界効果半導体装置を設けることができる。
素またはハロゲン元素の添加により活性化されているた
め、液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導体装置
における高い周波数のスイッチング特性を向上させた。
本発明によれば、不純物の添加、または光アニール処理
を選択的に行なわないため、一つの絶縁基板に多数、た
とえば、５００個×５００個の液晶表示パネル用絶縁ゲ
ート型電界効果半導体装置を設けることができる。
【図１】（Ａ）ないし（Ｃ）は本発明の一実施例である
絶縁ゲート型電界効果半導体装置の縦断面図を示す。
絶縁ゲート型電界効果半導体装置の縦断面図を示す。
【図２】本発明の実施例によるドレイン電流─ゲート電
圧の特性を示す図である。
圧の特性を示す図である。
１・・・基板 ２・・・非単結晶半導体層 ３・・・ゲート絶縁膜 ４・・・ゲート電極 ５・・・絶縁ゲート型電界効果半導体装置を形成する領
域 ６・・・レジスト膜 ７、８・・・不純物領域 １０・・・強紫外光 １１、１１′・・・破線 １３、１３′・・・電極穴 １４、１４′・・・リード １５、１５′・・・ソース領域およびドレイン領域の端
部 １６、１６′・・・ゲート電極の端部 １７、１７′・・・接合界面
域 ６・・・レジスト膜 ７、８・・・不純物領域 １０・・・強紫外光 １１、１１′・・・破線 １３、１３′・・・電極穴 １４、１４′・・・リード １５、１５′・・・ソース領域およびドレイン領域の端
部 １６、１６′・・・ゲート電極の端部 １７、１７′・・・接合界面
───────────────────────────────────────────────────── 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 9056−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７ Ｇ
Claims (3)
- 【請求項１】 絶縁基板上に水素またはハロゲン元素が
添加された非単結晶半導体と、 当該非単結晶半導体上に形成されたゲート絶縁膜と、 当該ゲート絶縁膜とその上に形成されたゲート電極から
なるゲート部と、 当該ゲート部によりマスクされている部分を除いた全て
の非単結晶半導体領域に、不純物が添加されて結晶化さ
れたソース領域およびドレイン領域と、 からなる液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導体
装置において、 上記ソース領域およびドレイン領域は、その表面から深
さ方向に一部のみが結晶化された半導体と非単結晶半導
体との二重構造から構成されていることを特徴とする液
晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導体装置。 - 【請求項２】 絶縁基板上に水素またはハロゲン元素が
添加された複数の非単結晶半導体領域と、 当該複数の非単結晶半導体領域上にそれぞれ形成された
ゲート絶縁膜と、 当該複数のゲート絶縁膜上にそれぞれ形成されたゲート
電極からなる複数のゲート部と、 前記複数のゲート部によりマスクされている部分を除い
た全ての非単結晶半導体領域に、不純物が添加されて結
晶化された複数のソース領域およびドレイン領域と、 からなる液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導体
装置において、 上記複数のソース領域およびドレイン領域は、その表面
から深さ方向に一部のみが結晶化された半導体と非単結
晶半導体との二重構造から構成されていることを特徴と
する液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導体装
置。 - 【請求項３】 絶縁基板上に水素またはハロゲン元素が
添加された非単結晶半導体を形成する工程と、 当該非単結晶半導体にゲート絶縁膜を形成する工程と、 当該ゲート絶縁膜上に選択的にゲート電極を形成するこ
とによりゲート部を形成する工程と、 前記ゲート部によりマスクされている部分を除いた全て
の非単結晶半導体領域に、不純物が添加されて結晶化せ
しめられたソース領域およびドレイン領域を形成する工
程と、 前記ゲート部をマスクとして、前記ソース領域およびド
レイン領域の全体に紫外光によるアニール処理の走査速
度を制御することにより、不純物領域における表面から
深さ方向に一部のみを結晶化せしめる工程と、 からなることを特徴とする液晶表示パネル用絶縁ゲート
型電界効果半導体装置の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24700595A JP2996902B2 (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | 液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導体装置およびその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24700595A JP2996902B2 (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | 液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導体装置およびその作製方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6314314A Division JP2789170B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 絶縁ゲート型電界効果半導体装置の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0851221A true JPH0851221A (ja) | 1996-02-20 |
| JP2996902B2 JP2996902B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=17156974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24700595A Expired - Lifetime JP2996902B2 (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | 液晶表示パネル用絶縁ゲート型電界効果半導体装置およびその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2996902B2 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5550663A (en) * | 1978-10-07 | 1980-04-12 | Shunpei Yamazaki | Semiconductor device and method of fabricating the same |
| JPS56108231A (en) * | 1980-02-01 | 1981-08-27 | Ushio Inc | Annealing method of semiconductor wafer |
| JPS582073A (ja) * | 1981-06-29 | 1983-01-07 | Sony Corp | 電界効果型トランジスタ |
| JPS5935423A (ja) * | 1982-08-24 | 1984-02-27 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置作製方法 |
| JPS5975670A (ja) * | 1982-10-25 | 1984-04-28 | Seiko Epson Corp | 薄膜半導体装置の製造方法 |
-
1995
- 1995-09-01 JP JP24700595A patent/JP2996902B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5550663A (en) * | 1978-10-07 | 1980-04-12 | Shunpei Yamazaki | Semiconductor device and method of fabricating the same |
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| JPS582073A (ja) * | 1981-06-29 | 1983-01-07 | Sony Corp | 電界効果型トランジスタ |
| JPS5935423A (ja) * | 1982-08-24 | 1984-02-27 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置作製方法 |
| JPS5975670A (ja) * | 1982-10-25 | 1984-04-28 | Seiko Epson Corp | 薄膜半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2996902B2 (ja) | 2000-01-11 |
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