JPH10261800A

JPH10261800A - 絶縁膜中の固定電荷の形成方法及び薄膜トランジスタの製造方法

Info

Publication number: JPH10261800A
Application number: JP6578097A
Authority: JP
Inventors: Tomotaka Matsumoto; 友孝松本; Takuya Hirano; 琢也平野; Teruhiko Ichimura; 照彦市村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 1998-09-29

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、オフセットゲート構造を有する薄膜
トランジスタの製造方法に関し、オフ電流を小さく、か
つオン電流を大きくする。【構成】半導体層１３ａ上にゲート絶縁膜１４ａと、オ
フセットゲートとなるゲート電極１５ａとを形成する工
程と、ゲート電極１５ａの周辺部のオフセット領域Ｃの
ゲート絶縁膜１４ａ中にゲート絶縁膜１４ａ及び半導体
層１３ａに共通するそれらの構成元素をイオン注入する
工程と、構成元素のイオン注入と同時に、又はその前或
いは後に、不純物イオンを全面に照射して、オフセット
領域Ｃのゲート絶縁膜１４ａ中に固定電荷を形成すると
ともに、オフセット領域に隣接する半導体層１３ｂにド
レイン領域を形成する工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁膜中の固定電
荷の形成方法、薄膜トランジスタ及びその製造方法に関
し、より詳しくは、絶縁膜中の固定電荷の形成方法、こ
の形成方法を用いて作成されたオフセットゲート構造を
有する薄膜トランジスタ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄膜トランジスタは、液晶ディス
プレイやエレクトロルミネセンス等を駆動する素子とし
て多用され、改良が重ねられている。薄膜トランジスタ
として絶縁ゲート型電界効果トランジスタが用いられる
が、ゲートの近傍にドレイン領域があるという構造上、
ドレイン領域端に高電界がかかるため、オフ時の電流が
大きくなる。その上、動作半導体層としてのシリコン層
は絶縁膜上に形成されるため、多結晶となり、トランジ
スタのリーク電流が単結晶の場合よりも大きくなること
は避けられない。これがさらにオフ電流に加わり、オフ
電流が大きくなる。

【０００３】オフ電流が大きいトランジスタを液晶ディ
スプレイに用いると、基準レベルがずれて正常な電圧が
液晶にかからなくなったり、電池が早く消耗したりする
などが問題が生じる。このため、オフ電流を出来るだけ
小さくする必要がある。このため、オフセットゲート構
造やＬＤＤ（Lightly Doped Drain ）構造が採用されて
いる。

【０００４】図７（ａ）〜（ｃ）は、ＬＤＤ構造を有す
る薄膜トランジスタの製造方法について示す断面図であ
る。図７（ａ）はゲート電極の形成後、オフセットゲー
ト構造を形成する前の状態を示す。ガラス基板１上に絶
縁膜２が形成され、その上に、ポリシリコンからなる動
作半導体層３と絶縁膜からなるゲート電極４とゲート電
極５が形成されている。絶縁膜４に被覆されていない動
作半導体層３が高濃度のソース領域及びドレイン領域
（Ｂ）となり、ゲート電極５と露出した動作半導体層３
との間の絶縁膜４直下の領域がＬＤＤ（Lightly Doped
Drain ）領域（Ａ）となる。

【０００５】この状態で、まず、図７（ｂ）に示すよう
に、リン（Ｐ）イオンを注入する。この場合、絶縁膜４
に被覆されていない動作半導体層３には高濃度のＰイオ
ンが導入され、かつゲート電極５の周辺部の絶縁膜４下
の動作半導体層３に低濃度のＰイオンが導入されるよう
な条件で行う。図８（ａ），（ｂ）に、この様にして導
入された不純物分布を示す。

【０００６】次いで、図７（ｃ）に示すように、層間絶
縁膜６を形成した後、層間絶縁膜６に開口部７ａ〜７ｃ
を形成し、さらに開口部７ａ〜７ｃを通してソース領
域、ゲート電極５及びドレイン領域と接触するソース電
極８ａ，ゲート引出し電極８ｂ及びドレイン電極８ｃを
形成すると、薄膜トランジスタが完成する。上記ＬＤＤ
構造の薄膜トランジスタでは、ＬＤＤ領域（Ａ）により
電界が緩和されてオフ電流の低減を図ることができる。

【０００７】一方、オフセットゲート構造では、上記低
濃度のＬＤＤ領域と同じ領域を不純物を導入しないオフ
セット領域とし、ゲート電極５端部とドレイン領域端部
との間隔を広げて、電界を緩和するものである。これに
よっても、オフ電流の低減を図ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ＬＤＤ構造の薄膜トランジスタでは、ＬＤＤ領域（Ａ）
の動作半導体層３へのドーズ量が増加するとともにそこ
での欠陥が増大して、ＬＤＤ構造の電界緩和効果を打ち
消す位の影響を与え、オフ電流の低減を図ることができ
なくなるという恐れがある。

【０００９】一方、オフセットゲート構造にすると、オ
フセット領域（電界緩和領域）に不純物を導入しないた
めオフセット領域への欠陥の導入は避けられるものの、
オフセット領域での抵抗が増加し、オン電流が低下す
る。このため、高密度化や動作速度の向上を図ることが
できないという問題がある。本発明は、上記の従来例の
問題点に鑑みて創作されたものであり、固定電荷を安定
化することができる絶縁膜中の固定電荷の形成方法を提
供すること、及びこの形成方法を適用して、オフ電流を
小さく、かつオン電流を大きくすることができる薄膜ト
ランジスタ及びその製造方法を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、第１の発明
である、半導体層上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶
縁膜中に導入された不純物イオンを固定させ、かつその
電荷を安定させる元素を前記絶縁膜中にイオン注入する
工程と、前記元素を前記絶縁膜中にイオン注入すると同
時に、又はその前或いは後に、前記不純物イオンを前記
絶縁膜中に注入する工程とを有することを特徴とする絶
縁膜中の固定電荷の形成方法によって解決され、第２の
発明である、前記元素は、前記絶縁膜の構成元素又は不
活性元素であることを特徴とする第１の発明に記載の絶
縁膜中の固定電荷の形成方法によって解決され、第３の
発明である、前記絶縁膜の材料はシリコンと酸素を含む
絶縁材料であり、前記半導体層の材料はシリコンであ
り、前記絶縁膜の構成元素はシリコン又は酸素であるこ
とを特徴とする第２の発明に記載の絶縁膜中の固定電荷
の形成方法によって解決され、第４の発明である、半導
体層上にゲート絶縁膜と、オフセットゲートとなるゲー
ト電極とを形成する工程と、前記ゲート電極の周辺部の
オフセット領域のゲート絶縁膜中に該ゲート絶縁膜及び
前記半導体層に共通するそれらの構成元素をイオン注入
する工程と、前記構成元素のイオン注入と同時に、又は
その前或いは後に、不純物イオンを全面に照射して、前
記オフセット領域のゲート絶縁膜中に固定電荷を形成す
るとともに、前記オフセット領域に隣接する半導体層に
ドレイン領域を形成する工程とを有することを特徴とす
る薄膜トランジスタの製造方法によって解決され、第５
の発明である、前記ゲート絶縁膜の材料はシリコンと酸
素を含む絶縁材料であり、前記半導体層の材料はシリコ
ンであり、前記ゲート絶縁膜の構成元素はシリコンであ
ることを特徴とする第４の発明に記載の薄膜トランジス
タの製造方法によって解決され、第６の発明である、半
導体層上にゲート絶縁膜とオフセットゲートとなるゲー
ト電極とを形成する工程と、全面に絶縁膜を形成する工
程と、前記絶縁膜中に該絶縁膜の構成元素をイオン注入
する工程と、前記絶縁膜をパターニングして前記ゲート
電極の周辺部のオフセット領域に残す工程と、全面に不
純物イオンを注入して、前記オフセット領域の絶縁膜中
に固定電荷を形成するとともに、前記オフセット領域に
隣接する半導体層にドレイン領域を形成する工程とを有
することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法によ
って解決され、第７の発明である、前記絶縁膜の材料は
シリコンと酸素を含む絶縁材料であり、前記半導体層の
材料はシリコンであり、前記絶縁膜の構成元素は酸素で
あることを特徴とする第６の発明に記載の薄膜トランジ
スタの製造方法によって解決され、第８の発明である、
第４乃至第７の発明のいずれかに記載の薄膜トランジス
タの製造方法により作成された薄膜トランジスタによっ
て解決される。

【００１１】本発明の絶縁膜中の固定電荷の形成方法に
よれば、絶縁膜中に導入された不純物イオンを固定さ
せ、かつその電荷を安定させる元素を絶縁膜中にイオン
注入しているので、絶縁膜中に不純物イオンを導入して
その中に安定な固定電荷を形成することが可能となる。
例えば、不純物イオンを固定させ、かつその電荷を安定
させる元素として、絶縁膜の構成元素やアルゴン等の不
活性元素を用いた場合、それらの絶縁膜中への導入によ
り、構成元素の過剰や不活性元素による結合手の切断等
が生じ、ダングリングボンド等が生じる。これらが不純
物イオンを固定させ、かつその電荷を安定させることに
なると考えられる。

【００１２】従って、動作半導体層中にキャリアを誘起
する等のためにこの安定な固定電荷を用いた場合、固定
電荷の量が変動して誘起キャリアの量が変動すること等
を抑制することができる。これにより、素子特性の変動
等を防止し、信頼性の高い半導体装置を得ることができ
る。上記形成方法をオフセットゲートのオフセット領域
の絶縁膜に適用した本発明の薄膜トランジスタにおいて
は、絶縁膜中の固定電荷によりオフセット領域の動作半
導体層には固定電荷と逆の電荷のキャリアが誘起するた
め、実質的にオフセット領域の抵抗値を低下させること
ができる。これにより、オン電流を増大させることがで
きる。

【００１３】しかも、オフセット領域の動作半導体層に
不純物イオンを導入していないので、不純物イオンの導
入による動作半導体層への欠陥の導入を抑制し、オフ電
流を小さくすることができる。これは、特に、動作半導
体層の材料としてポリシリコンを用いる場合には有効で
ある。更に、不純物イオンを固定させ、かつその電荷を
安定させる元素として、絶縁膜及び動作半導体層に共通
するそれらの構成元素を用いているので、その元素を絶
縁膜に注入する際、その元素が動作半導体層に導入され
ても、動作半導体層にとって異種元素とならず、動作半
導体層の特性等に与える影響を極力抑制することができ
る。

【００１４】また、不純物イオンの電荷が安定化されて
いるので、不純物イオン導入後に相当高い温度で加熱処
理を行っても不純物イオンの電荷を保持することができ
る。これにより、製造工程への適用の幅が広がり、ま
た、経時的にも安定性が良く、信頼性の高い半導体装置
を得ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。（１）第１の実施の形態図１〜図２は、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜ト
ランジスタの製造方法について示す断面図である。

【００１６】まず、図１（ａ）に示すように、ガラス基
板１１をプラズマＣＶＤ装置のチャンバに入れて減圧
し、流量２０sccmのＳｉＨ₄ガスと流量２slm のＮ₂Ｏ
ガスとの混合ガスを導入する。ガス圧力を１００Ｐａと
し、ＲＦ電力（１３．５６ＭＨｚ）３００Ｗを印加して
プラズマ化し、膜厚２００ｎｍのシリコン酸化膜（Ｓｉ
Ｏ₂膜）１２をガラス基板１１上に形成する。

【００１７】続いて、チャンバ内の減圧状態を保持した
まま、反応ガスを流量２００sccmのＳｉＨ₄ガスと流量
８００sccmのＨ₂ガスと流量４×１０^-4sccmのＢ₂Ｈ₆
ガスとの混合ガスに切り替えて、ガス圧力１００Ｐａ，
ＲＦ電力（１３．５６ＭＨｚ）８０Ｗの条件で、膜厚５
０ｎｍのアモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ膜）１３を
シリコン酸化膜１２上に連続形成する。

【００１８】次いで、Ｎ₂ガス雰囲気中、ガラス基板１
１を温度４５０℃に加熱して１時間保持し、ａ−Ｓｉ膜
１３内から水素を排出する。続いて、図１（ｂ）に示す
ように、ガラス基板１１を温度２００℃に加熱した状態
で、エネルギ密度４００ｍＪ／ｃｍ²のＸｅＣｌエキシ
マレーザ光を照射してさらに基板温度を昇温し、ａ−Ｓ
ｉ膜１３を結晶化させる。これにより、ａ−Ｓｉ膜１３
はポリシリコン膜（ｐ−Ｓｉ膜）１３ａとなる。

【００１９】次に、図１（ｃ）に示すように、ｐ−Ｓｉ
膜１３ａをパターニングし、動作半導体層１３ｂを形成
する。次いで、図１（ｄ）に示すように、図１（ａ）に
説明したプラズマＣＶＤ法により、同じガス条件及びプ
ラズマ生成条件で、膜厚１５０ｎｍのシリコン酸化膜１
４を形成したのち、スパッタ法により膜厚３００ｎｍの
アルミニウム膜１５を形成する。

【００２０】次に、図２（ａ）に示すように、アルミニ
ウム膜１５をパターニングし、動作半導体層１３ｂの上
方に幅５μｍ程度のゲート電極１５ａを形成する。続い
て、シリコン酸化膜１４をパターニングし、ゲート電極
１５ａの直下及びその周辺部のオフセット領域（Ｃ領
域）に残す。なお、オフセット領域（Ｃ領域）の外側の
領域（Ｄ領域）には動作半導体層１３ｂが露出する。

【００２１】次いで、図２（ｂ）に示すように、非質量
分離型のイオン注入装置を用い、加速電圧３０ｋｅＶ，
ドーズ量１×１０¹⁵ｃｍ^-2のイオン注入条件でシリコン
イオン（Ｓｉイオン）を注入する。オフセット領域（Ｃ
領域）のゲート絶縁膜１５ａ中の予想されるＳｉの濃度
分布を図３（ａ）に示す。このとき、動作半導体層１３
ｂ中にもＳｉが注入されるが、その構成元素を用いてい
るので、動作半導体層１３ｂにとって異種元素となら
ず、動作半導体層１３ｂの特性等に与える影響を極力抑
制することができる。

【００２２】次に、図２（ｃ）に示すように、加速電圧
３０ｋｅＶ，ドーズ量４×１０¹⁵ｃｍ^-2のイオン注入条
件でリンイオン（Ｐイオン）を注入する。オフセット領
域（Ｃ領域）のゲート絶縁膜１５ａ中のＰの濃度分布を
図３（ａ）に示し、ドレイン領域（Ｄ領域）の動作半導
体１３ｂ中のＰの濃度分布を図３（ｂ）に示す。このと
き、リンイオンは直前に注入されたＳｉの作用により中
性化しにくくなり、注入された全リンイオンのうち凡そ
１０％が正の電荷を有するＰ⁺として膜１５ａ中に形成
される。

【００２３】次いで、動作半導体層１３ｂ中に注入され
たリンを活性化させるため、エネルギ密度２５０ｍＪ／
ｃｍ^-2のレーザ光を動作半導体層１３ｂに照射する。こ
のとき、ゲート絶縁膜１４ａ中のＰ⁺への電子の捕獲等
が起こらないような短時間で行う。このため、レーザ光
をパルス状に照射する。次に、図２（ｄ）に示すよう
に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３００ｎｍのシリコ
ン酸化膜１６を形成した後、パターニングし、ソース拡
散領域，ゲート電極１５ａ及びドレイン拡散領域上にそ
れぞれコンタクトホール１７ａ，１７ｂ及び１７ｃを形
成する。

【００２４】次いで、スパッタ法により全面にアルミニ
ウム膜を形成した後、パターニングし、ソース拡散領
域，ゲート電極１５ａ及びドレイン拡散領域とそれぞれ
接触するソース電極１８ａ，ゲート引出し電極１８ｂ及
びドレイン電極１８ｃを形成する。以上により、薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）が完成する。その後、必要によ
り、温度３５０℃で２時間、水素プラズマ中でアニール
処理をし、動作半導体層１３ｂであるポリシリコン膜の
ダングリングボンドを終端する。

【００２５】上記のようにして作成された薄膜トランジ
スタによれば、オフセットゲート構造を有し、かつオフ
セット領域の動作半導体層１３ｂに不純物を導入してい
ないので、オフ電流の小さいものを得ることができる。
また、オン電流（ドレイン電流）を調査した結果を図４
に示す。縦軸は対数目盛りで表したドレイン電流（Ａ）
を示し、横軸は線形目盛りで表したゲート電圧（Ｖ）を
表す。比較のため、従来例に係るオフセット構造を有す
る薄膜トランジスタのオン電流（ドレイン電流）につい
ても調査した。

【００２６】図４の結果によれば、本願発明に係るオフ
セットゲート構造の薄膜トランジスタの方が通常のオフ
セットゲート構造のものと比べてオン電流が大きくな
る。これは、ゲート絶縁膜１４ａ中のＰ⁺により、オフ
セット領域の動作半導体層１３ｂに電子が誘起されるた
め、通常のオフセットゲート構造のものと比べてそこで
の抵抗が低くなっているからであると考えられる。

【００２７】次に、ゲート絶縁膜１４ａ中に形成したＰ
⁺の安定性を調べるため、アニール処理に対するＶ_FBシ
フトの変化の様子を調査した。図５にその結果を示す。
縦軸は線形目盛りで表したＶ_FBシフト（Ｖ）を示し、横
軸は線形目盛りで表したアニール温度（℃）を示す。比
較のため、シリコンイオンを注入せずに、上記と同じ条
件でリンイオンの注入のみ行った試料についても同様に
調査した。

【００２８】図５の結果によれば、第１の実施の形態に
係る薄膜トランジスタでは、アニール温度４００℃以上
でやっとＶ_FBが変動しはじめるのに対して、リンイオン
の注入のみの試料では、加熱温度が３００℃付近からＶ
_FBシフトが生じる。このことは、本願発明に係るゲート
絶縁膜１４ａ中のリンイオンは、相当高温まで、電子の
捕獲等が生じず、安定であることを示している。これ
は、図２（ｂ）の工程のＳｉのイオン注入により、ゲー
ト絶縁膜１５ａ中にはＳｉ過剰によるダングリングボン
ド等が生じ、これがリンイオンを固定し、かつその電荷
を安定化させる機能を有するためであると考えられる。
なお、このことから、不活性元素を用いてゲート絶縁膜
１５ａの構成元素の結合手を切断したときも同様な効果
があるといえる。

【００２９】さらに、上記のことより、薄膜トランジス
タがソース／ドレイン拡散領域を形成した後に３００℃
以上の高温処理、例えば加熱温度３２０℃の水素終端処
理等を経て作成される場合にも本願発明を適用でき、こ
れにより、製造工程への適用の幅が広がる。また、熱的
に安定であるため経時的にも安定であり、これにより、
信頼性を向上させることができる。

【００３０】（２）第２の実施の形態図６（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係
る薄膜トランジスタの製造方法について示す断面図であ
る。第１の実施の形態と異なるところは、不純物イオン
を固定させ、かつその電荷を安定化させる元素として、
シリコン酸化膜の構成元素である酸素のイオンを用いて
いることである。

【００３１】この場合、図１（ｄ）の工程の後、図６
（ａ）に示すように、アルミニウム膜１５とシリコン酸
化膜１４とを同じレジスト膜をマスクとしてエッチング
し、ゲート電極１５ｂ及びゲート絶縁膜１４ｂを形成す
る。続いて、これらを被覆して膜厚１５０ｎｍのシリコ
ン酸化膜１９を形成する。次に、加速電圧２０ｋｅＶ，
ドーズ量５×１０¹⁴ｃｍ^-2のイオン注入条件で、シリコ
ン酸化膜１９中にＯイオンを注入する。このとき、ゲー
ト電極１５ｂ及び動作半導体層１３ｂはシリコン酸化膜
１９に被覆されているので、これらとＯイオンとの反応
を防止することができる。

【００３２】次いで、シリコン酸化膜１９をパターニン
グし、ゲート電極１５ｂ及びその周辺部にのみ残す。残
ったシリコン酸化膜を符号１９ａで示す。その外側の領
域ではソース領域となる動作半導体層１３ｂの一部とド
レイン領域となる動作半導体層１３ｂの他の一部が露出
する。次に、加速電圧２０ｋｅＶ，ドーズ量６×１０¹⁴
ｃｍ^-2のイオン注入条件で、Ｐイオンを注入する。これ
により、Ｐイオンはオフセット領域のシリコン酸化膜１
９ａ中と、動作半導体層１３ｂのソース領域及びドレイ
ン領域とに導入される。

【００３３】このとき、オフセット領域のシリコン酸化
膜１９ａ中に入った全リンイオンのうち凡そ１０％ほど
は、Ｐ⁺として固定し、電荷の出入りが抑制されて安定
化する。この場合も、Ｏイオンの注入により、酸素過剰
の状態が生じ、Ｓｉイオンを注入したときと同様に、シ
リコン酸化膜１９ａ中にダングリングボンド等の欠陥が
生じる。これがリンイオンを固定させ、その電荷を安定
化させるためであると考えられる。

【００３４】その後、図２（ｄ）の工程を経て、薄膜ト
ランジスタが完成する。第２の実施の形態においても、
シリコン酸化膜１９ａ中にＯイオンを導入することによ
り、シリコン酸化膜１９ａ中に導入されたＰ⁺の電荷が
安定化するので、ソース領域及びドレイン領域を形成し
た後に３００℃以上の高温処理を経て薄膜トランジスタ
が作成される場合にも本願発明を適用できる。また、Ｐ
⁺は熱的に安定であるため経時的にも安定であり、信頼
性を向上させることができる。

【００３５】なお、上記第１及び第２の実施の形態で
は、ＳｉイオンやＯイオンの注入をＰイオン注入の前に
行っているが、これらを同時にイオン注入してもよい
し、或いはＳｉイオン等の注入をＰイオン注入の後に行
ってもよい。また、固定電荷を形成する絶縁膜１４ａ，
１９ａとしてシリコン酸化膜を用いているが、シリコン
窒化膜その他の絶縁膜を用いてもよい。この場合、絶縁
膜にイオン注入すべきイオンとして絶縁膜の構成元素で
あるシリコンや窒素を用いる。また、場合により、アル
ゴン等の不活性元素を用いてもよい。

【００３６】更に、固定電荷を形成する絶縁膜としてオ
フセットゲート構造のオフセット領域の絶縁膜に適用し
ているが、これ以外の他の用途の絶縁膜にも適用するこ
とが可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、絶縁膜
中に導入された不純物イオンを固定させ、かつその電荷
を安定させる元素を絶縁膜中にイオン注入しているの
で、絶縁膜中に不純物イオンを導入してその中に安定な
固定電荷を形成することが可能となる。

【００３８】従って、半導体層中に所定の量のキャリア
を誘起すること等にこれを適用した場合、誘起キャリア
の量が変動すること等を抑制することができ、これによ
り、素子特性の変動等を防止し、信頼性の高い半導体装
置を得ることができる。また、固定電荷は熱的にも安定
であるので、加熱処理を含む製造工程への適用の幅が広
がる。

【００３９】また、本発明の薄膜トランジスタ及びその
製造方法によれば、ドレイン領域に隣接するオフセット
領域の絶縁膜中に固定電荷を形成しているので、キャリ
アの誘起により、実質的にオフセット領域の抵抗値を低
下させることができ、これにより、オン電流を増大させ
ることができる。しかも、オフセット領域の動作半導体
層中には導電性を高める不純物が導入されていないの
で、オフ電流を減少させることができる。

【００４０】また、動作半導体層の構成元素を用いてい
るので、その元素を絶縁膜に注入する際、その元素が動
作半導体層に導入されても、動作半導体層にとって異種
元素とならず、動作半導体層の特性等に与える影響を極
力抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の
形態に係る薄膜トランジスタの製造方法について示す断
面図（その１）である。

【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の
形態に係る薄膜トランジスタの製造方法について示す断
面図（その２）である。

【図３】図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係
る薄膜トランジスタの製造方法において、オフセット領
域のシリコン酸化膜中のＳｉ及びＰの濃度分布について
示す図であり、図３（ｂ）はドレイン領域のポリシリコ
ン層中のＰの濃度分布について示す図である。

【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜
トランジスタのゲート電圧に対するドレイン電流の変化
の様子について示す特性図である。

【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜
トランジスタのアニール温度に対するＶ_FBシフトの変化
の様子について示す特性図である。

【図６】図６（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施の
形態に係る薄膜トランジスタの製造方法について示す断
面図である。

【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、従来例に係る薄膜トラ
ンジスタの製造方法について示す断面図である。

【図８】図８（ａ）は、従来例に係るＬＤＤ構造を有す
る薄膜トランジスタの製造方法において、電界緩和領域
のシリコン酸化膜中及びポリシリコン層中のＰの濃度分
布について示す図であり、図８（ｂ）はドレイン領域の
ポリシリコン層中のＰの濃度分布について示す図であ
る。

【符号の説明】

１１ガラス基板（基板）、１２，１４，１６，１９、１９ａシリコン酸化膜、１３アモルファスシリコン膜、１３ａポリシリコン膜、１３ｂ動作半導体層、１４ａ，１４ｂゲート絶縁膜、１５アルミニウム膜、１５ａ，１５ｂゲート電極、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ開口部、１８ａソース電極、１８ｂゲート引出し電極、１８ｃドレイン電極。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体層上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜中に導入された不純物イオンを固定させ、か
つその電荷を安定させる元素を前記絶縁膜中にイオン注
入する工程と、前記元素を前記絶縁膜中にイオン注入すると同時に、又
はその前或いは後に、前記不純物イオンを前記絶縁膜中
に注入する工程とを有することを特徴とする絶縁膜中の
固定電荷の形成方法。
【請求項２】前記元素は、前記絶縁膜の構成元素又は
不活性元素であることを特徴とする請求項１に記載の絶
縁膜中の固定電荷の形成方法。
【請求項３】前記絶縁膜の材料はシリコンと酸素を含
む絶縁材料であり、前記半導体層の材料はシリコンであ
り、前記絶縁膜の構成元素はシリコン又は酸素であるこ
とを特徴とする請求項２に記載の絶縁膜中の固定電荷の
形成方法。
【請求項４】半導体層上にゲート絶縁膜と、オフセッ
トゲートとなるゲート電極とを形成する工程と、前記ゲート電極の周辺部のオフセット領域のゲート絶縁
膜中に該ゲート絶縁膜及び前記半導体層に共通するそれ
らの構成元素をイオン注入する工程と、前記構成元素のイオン注入と同時に、又はその前或いは
後に、不純物イオンを全面に照射して、前記オフセット
領域のゲート絶縁膜中に固定電荷を形成するとともに、
前記オフセット領域に隣接する半導体層にドレイン領域
を形成する工程とを有することを特徴とする薄膜トラン
ジスタの製造方法。
【請求項５】前記ゲート絶縁膜の材料はシリコンと酸
素を含む絶縁材料であり、前記半導体層の材料はシリコ
ンであり、前記ゲート絶縁膜の構成元素はシリコンであ
ることを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスタ
の製造方法。
【請求項６】半導体層上にゲート絶縁膜とオフセット
ゲートとなるゲート電極とを形成する工程と、全面に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜中に該絶縁膜の構成元素をイオン注入する工
程と、前記絶縁膜をパターニングして前記ゲート電極の周辺部
のオフセット領域に残す工程と、全面に不純物イオンを注入して、前記オフセット領域の
絶縁膜中に固定電荷を形成するとともに、前記オフセッ
ト領域に隣接する半導体層にドレイン領域を形成する工
程とを有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造
方法。
【請求項７】前記絶縁膜の材料はシリコンと酸素を含
む絶縁材料であり、前記半導体層の材料はシリコンであ
り、前記絶縁膜の構成元素は酸素であることを特徴とす
る請求項６に記載の薄膜トランジスタの製造方法。