JPH1051004A

JPH1051004A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH1051004A
Application number: JP21931396A
Authority: JP
Inventors: Kouyuu Chiyou; 宏勇張; Satoshi Teramoto; 聡寺本
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1996-08-01
Filing date: 1996-08-01
Publication date: 1998-02-20
Anticipated expiration: 2016-08-01
Also published as: JP4176164B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本質的に位置合わせ精度に誤差が存在する場
合に、高抵抗領域の寸法の誤差による影響を抑制する。【構成】２つのソース領域１０５と１０８、さらに１
つのドレイン領域１０７を備えた活性層を有し、ドレイ
ン領域に隣接して高抵抗領域１１３と１１４を備えてい
る。このような構成とすることにより、高抵抗領域１１
３と１１４の寸法にズレが生じても、その影響がソース
領域に加えられる信号電圧の極性が反転した場合に現れ
ることを抑制することができる。即ち、ソースからドレ
イン及びドレインからソースへの経路の対称性を保持す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本明細書で開示する発明は、
薄膜トランジスタの構成に関する。特に、極性の反転し
た信号に対する動作の対称性に優れた薄膜トランジスタ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりガラス基板や石英基板上に形成
される薄膜トランジスタが知られている。薄膜トランジ
スタは液晶表示装置や各種集積回路に利用することがで
きる。

【０００３】図４に示すのは、一般的な構成を有する薄
膜トランンジスタを上方から見たものである。

【０００４】図４において、１１がソースコンタクトで
あり、１２がソース領域である。また、１５がドレイン
コンタクトであり、１４がドレイン領域である。また１
３がチャネル形成領域である。１８はチャネル形成領域
に図示しないゲイト絶縁膜を介して配置されたゲイト電
極である。

【０００５】１６と１７はチャネル形成領域１３に隣接
して配置された低濃度不純物領域である。この低濃度不
純物領域は、ソース及びドレイン領域よりも導電型を付
与する不純物を低濃度に含んでいる。

【０００６】一般にドレイン領域側の低濃度不純物領域
１７がＬＤＤ（ライトドープドレイン）領域と称されて
いる。

【０００７】低濃度不純物領域を設けるのは、チャネル
領域とドレイン領域との間に形成される高電界を緩和さ
せることにより、ＯＦＦ電流の低減と劣化の抑制を得る
ためである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般に薄膜トランジス
タは高周波（ＭＨｚ帯以上の周波数）の信号を扱う。そ
して動作形態によっては、ソース／ドレイン間に加わる
電圧の極性が所定の周期で反転したものとなるような動
作が要求される場合がある。

【０００９】このような極性を反転させる動作を行わす
場合（反転動作という）、図４に示すような構成におけ
るソース領域１２とドレイン領域１４の役割は、機能的
な観点からは反転するものとなる。以下においては、便
宜上１２をソース領域、１４をドレイン領域と定義す
る。

【００１０】低濃度不純物領域１５及び１６を形成する
には、レジストマスクを利用して活性層に対する不純物
イオンの注入量を選択的に異ならせる方法が利用され
る。

【００１１】この場合、フォトリソグラフィー工程にお
けるマスク合わせ精度のズレに起因して、低濃度不純物
領域１５と１６の寸法が僅かに異なってしまう。基板面
積が小さければ、このズレは無視できるレベルのもので
あるが、大面積を有するアクティブマトリクス型の液晶
表示装置等においては、上記寸法のズレは、μｍオーダ
ーとなってしまう。

【００１２】一般に図４の低濃度不純物領域の寸法は、
１〜２μｍ程度である。従って、低濃度不純物領域１６
と１７の設定寸法は、マスク合わせ精度の影響を大きく
受けることになる。

【００１３】このような場合、低濃度不純物領域１５と
１６の寸法が互いに大きく異なるものとなる。

【００１４】その結果、それぞれの低濃度不純物領域が
示す抵抗が異なることになり、ソース領域１２に加わる
信号電圧が反転した場合における動作の対称性が崩れる
ことになる。

【００１５】例えば、図４に示す薄膜トランジスタをＮ
チャネル型とする。また、低濃度不純物領域は１６だけ
が存在しているとする。（１５の低濃度不純物領域が存
在しないものとする）

【００１６】即ち、ソース／チャネル間とドレイン／チ
ャネル間の抵抗が大きく異なる状態を想定する。

【００１７】この状況において、ソース領域１２の電位
がグランドレベル（または所定の定電位）に比較して低
い状態を考える。この場合、ＯＮ動作によってソース領
域１２からドレイン領域１４にキャリアである電子が移
動する。（動作状態Ａ）

【００１８】他方、上記動作状態Ａに対してソース領域
１２に供給される信号電圧の極性が反転した場合を考え
る。この状態においては、ＯＮ動作によってドレイン領
域１４からソース領域１２にキャリアである電子が移動
する。（動作状態Ｂ）

【００１９】この反転した動作状態Ｂにおいては、ソー
ス領域１２とドレイン領域１４の役割は、動作状態Ａに
対して逆転したものとなる。

【００２０】この場合は、ドレイン領域側だけに低濃度
不純物領域１６が配置された状況を考えている。従っ
て、上記動作状態Ａと動作状態Ｂとでは、薄膜トランジ
スタの動作インピーダンスは異なるものとなる。

【００２１】このことは、２つの動作状態において、移
動するキャリアの経路が異なることに起因する。即ち、
動作状態Ａにおいては、キャリア（電子）は、ソース領
域１２からチャネル領域１３に入り（この場合、１６の
領域は存在しないものと設定してある）、さらに低濃度
不純物領域１７を通過して、ドレイン領域１４に至る経
路を移動する。

【００２２】他方、動作状態Ｂにおいては、キャリア
（電子）は、ドレイン領域１４から低濃度不純物領域１
７を通過してチャネル領域１３に入り、ドレイン領域１
２に至る経路を移動する。

【００２３】絶縁ゲイト型の電界効果トランジスタにお
いては、低濃度不純物領域のような高抵抗領域がチャネ
ルに対してキャリアの流入側にあるのか、あるいは流出
側にあるのか、ということは、動作状態に大きな違いを
与える。

【００２４】従ってこのような場合、ソース領域１２に
供給される信号電圧の極性が反転することで、薄膜トラ
ンジスタの動作状態は異なるものとなる。これは、ドレ
イン領域１４側だけに低濃度不純物領域が配置されてい
ることに起因する。（ここではそのような設定としてい
る）

【００２５】この現象は、低濃度不純物領域１６と１７
の寸法が異なる場合にも同様に発生する。

【００２６】このような状況は、同じ情報を取り扱う場
合において、信号の極性を反転して動作させる場合に問
題となる。

【００２７】上記の問題は、前述した不可避に発生して
しまうマスク合わせのズレに起因しても生じる。

【００２８】本明細書で開示する発明は、上記マスク合
わせのズレに起因して生じる薄膜トランジスタの動作の
対称性の崩れを抑制する技術を提供することを課題とす
る。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
の一つは、図１に上面からみた概要を示すように、２つ
のソース領域１０５及び１０８と、２つのチャネル領域
１１５及び１１６と、１つのドレイン領域１０７と、前
記チャネル領域とそれぞれのドレイン領域との間に配置
された２つの高抵抗領域１１３及び１１４と、が形成さ
れた活性層を有し、前記２つのソース領域は配線１１２
により接続されており、前記２つのチャネル領域にはゲ
イト電極１０３及び１０４より共通の駆動信号が供給さ
れることを特徴とする。

【００３０】上記構成において、高抵抗領域は、ソース
及びドレイン領域よりも低濃度に導電型を付与する不純
物がドーピングされた低濃度不純物領域、またはドーピ
ングを行わない真性または実質的に真性な領域でもって
構成される。即ち、高抵抗領域は、ソース及びドレイン
領域よりも高いシート抵抗（低い導電率）を有した領域
として定義される。

【００３１】また高抵抗領域は、２つに限定されるもの
でなく、さらにソース領域側に配置する構成としてもよ
い。即ち、チャネル領域１１５とソース領域１０５との
間、及びチャネル領域１１６とソース領域１０８との間
に高抵抗領域を配置する構造としてもよい。

【００３２】本明細書で開示する発明は、高抵抗領域１
１３と１１４とをマスクを用いた被自己製造プロセスに
より形成することを前提としている。従って、個々の製
品（本明細書で開示する発明を利用した個々の製品）
は、それぞれマスク合わせ時のズレに起因して、１１３
と１１４とで示される２つの高抵抗領域の寸法が互いに
異なるものとなる。特に基板面積を大きくなった場合、
そのことが顕在化する。

【００３３】なお、上記の工程領域の寸法というのは、
ソース領域とドレイン領域を結ぶ線上におけるものとし
て定義される。

【００３４】他の発明の構成は、図１にその具体的な構
成例を示すように、２つのソース領域１１５及び１１６
と、１つのドレイン領域１０７と、前記ソース領域１０
５及び１０８からドレイン領域１０７へ至る２つの経路
と、前記経路のそれぞれに形成された複数の高抵抗領域
１１３及び１１４と、を有していることを特徴とする。

【００３５】上記構成においては、高抵抗領域の形成時
におけるマスク合わせのズレが生じ、その寸法がズレて
しまっても、個々の高抵抗領域の寸法の和は一定または
概略一定なものとなる。

【００３６】例えば、マスク合わせ時のズレにより、高
抵抗領域１１３の寸法が大きくなれば、高抵抗領域１１
４の寸法は小さくなる。またマスク合わせ時のズレが逆
の方向となれば、寸法の大小関係もまた逆になる。そし
て、マスク合わせのズレに係わらず（当然ズレの限界は
あるが）高抵抗領域１１３と１１４の和は一定なものと
なる。

【００３７】

【発明の実施の形態】図１に示すように、２つのソース
領域１０５と１０８とを共通化し、それぞれのソース領
域からドレイン領域１０７への経路を２つ設けること
で、高抵抗領域１１３と１１４の寸法の違いが生じて
も、ソース領域への信号電圧の極性の反転による動作の
対称性を保持することができる。

【００３８】即ち、高抵抗領域１１３と１１４の寸法
が、マスク合わせ時のズレにより、一方が大きく、かつ
他方が小さく、また逆に一方が小さく、かつ他方が大き
く、なった場合であっても、ソース領域とドレイン領域
を結ぶ経路の対称性を保持することができる。換言すれ
ば、高抵抗領域の形成時におけるマスク合わせのズレに
よらずソース領域からドレイン領域への経路とドレイン
領域からソース領域への経路とを同じものとすることが
できる。

【００３９】そしてこのことにより、ソース領域に加わ
る信号電圧の極性が反転した場合であってもその動作の
対称性を保持することができる。

【００４０】

【実施例】

〔実施例１〕図１に本実施例の概略の構成の上面図を示
す。

【００４１】図１に示す構成は、２つのソース領域１０
５及び１０８を備えている。２つのソース領域１０５と
１０８は、コンタクト１０６及び１０９を介して、配線
１１２によって共通に接続されている。

【００４２】１０３と１０４がゲイト電極であり、これ
らは延在した１０１の部分で共通化されている。１０２
は共通化されたゲイト電極１０１へのコンタクト部であ
る。

【００４３】また、ゲイト電極１０３の下部にはチャネ
ル領域１１５が、ゲイト電極１０４の下部にはチャネル
領域１１６が形成されている。

【００４４】１０７で示されるのがドレイン領域であ
る。ドレイン領域１０７からは１１０で示されるパター
ンが延在し、１１１で示されるコンタクト部分にドレイ
ン電極が形成される。

【００４５】１１３と１１４で示されるのが、ソース／
ドレイン領域に比較してより低濃度に導電型を付与する
不純物がドーピングされた高抵抗領域（低濃度不純物領
域）である。

【００４６】図１に示す構造を有する薄膜トランジスタ
は、高抵抗領域（ここでは低濃度不純物領域）の形成位
置がずれても、その影響により反転動作時における薄膜
トランジスタの動作に非対称性が現れないものとなる。

【００４７】高抵抗領域１１３ち１１４の形成位置がズ
レてしまう場合には以下の２つの状態が考えられる。

【００４８】（状態Ａ）１１３の領域が所定の寸法より
大きくなり、１１４の領域の寸法が所定の寸法より小さ
くなる。

【００４９】（状態Ｂ）１１３の領域が所定の寸法より
小さくなり、１１４の領域の寸法が所定の寸法より大き
くなる。

【００５０】図１に示す薄膜トランジスタにおいては、
ソース配線１１２に供給される信号電圧の極性が反転し
ても上記状態（Ａ）及び状態（Ｂ）との場合において、
動作の対称性は保持される。

【００５１】これは、ソース線１１２からドレイン領域
１１０への経路と、ドレイン領域１１０からソース線１
１２への経路とが、上記状態（Ａ）及び状態（Ｂ）とに
おいて、同じものとなるからである。

【００５２】このように本実施例に示す構成を採用する
ことにより、高抵抗領域１１３と１１４の寸法の対称性
がズレてしまった場合であってもその動作の対称性を保
持することができる。

【００５３】以下に図１に示す薄膜トランジスタの作製
工程を説明する。図２以下に図１のＡ−Ａ’で切った断
面の作製工程を示す。まずガラス基板（または石英基
板）２０１上に図示しない下地膜として酸化珪素膜を３
０００Åの厚さにスパッタ法で成膜する。

【００５４】次に図示しない非晶質珪素膜を５００Åの
厚さにプラズマＣＶＤ法で成膜し、さらにレーザー光の
照射を行うことにより、この非晶質珪素膜を結晶化さ
せ、結晶性珪素膜を得る。

【００５５】結晶性珪素膜を得たら、パターニングを施
すことにより、２０２で示される活性層を形成する。こ
の活性層には、後にソース／ドレイン領域、さらにチャ
ネル形成領域、さらに高抵抗領域が形成される。

【００５６】活性層２０２を形成したら、ゲイト絶縁膜
２０３として酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法で成膜す
る。

【００５７】さらにゲイト電極を構成するための図示し
ない金属膜をスパッタ法で成膜する。ここでは、この金
属膜として、４０００Å厚のモリブデンシリサイド膜を
用いる。この金属膜としては、アルミニウム膜やタンタ
ル膜、さらに各種シリサイド材料を利用することができ
る。また、金属膜の代わりに一導電型を有するシリコン
膜を利用することもできる。

【００５８】図示しない金属膜を成膜したら、パターニ
ングを施すことにより、１０３と１０４で示されるパタ
ーンを形成する。このパターンを上方から見た状態は図
１に示されている。こうして図２（Ａ）に示す状態を得
る。

【００５９】次にレジストマスク２０４と２０５を配置
する。このレジストマスクは、高抵抗領域として機能す
る低濃度不純物領域を形成するために利用される。

【００６０】レジストマスク２０４と２０５を配置した
ら、Ｐ（リン）のドーピングをプラズマドーピング法で
もって行う。この工程において、２０６と２０８と２１
０の領域にライトドーピングが行われる。また、２０７
と２０９の領域にはドーピングが行われない。こうして
図２（Ｂ）に示す状態を得る。

【００６１】なお、本実施例においては、Ｎチャネル型
の薄膜トランジスタを得るためにＰのドーピングを行う
例を示すが、Ｐチャネル型の薄膜トランジスタを得るの
であれば、Ｂ（ボロン）のドーピングを行う。

【００６２】次にレジストマスク２０４と２０５を除去
し、再度のＰのドーピングを行う。この工程では、図２
（Ｂ）に示す工程における場合より、低ドーズ量でもっ
てＰのドーピング（ライトドーピング）を行う。この結
果、ソース領域１０５及び１０８が形成される。また、
ドレイン領域１０７が形成される。

【００６３】また、低濃度不純物領域１１３と１１４が
形成される。また、チャネル領域１１５と１１６が画定
する。

【００６４】ここで、低濃度不純物領域１１３と１１４
は、１０５と１０８で示されるソース領域より、低濃度
にＰがドーピングされている。これら低濃度不純物領域
は、高抵抗領域として機能する。

【００６５】なお、このライトドーピングを行わない
と、１１３と１１４の領域をオフセットゲイト領域とす
ることができる。

【００６６】また、本実施例においては、高抵抗領域を
チャネル領域とドレイン領域との間に形成する構造とな
っているが、（Ｂ）の工程で配置されるマスクの形状を
変更すれば、高抵抗領域をソース領域とチャネル領域と
の間にも高抵抗領域を配置することができる。

【００６７】こうして図２（Ｃ）に示す状態を得る。次
に層間絶縁膜として、窒化珪素膜２１３と樹脂膜２１４
を積層する。こうして図２（Ｄ）に示す状態を得る。

【００６８】次に図３（Ａ）に示すようにコンタクトホ
ール１０６と１０９を形成する。そして、チタン膜とア
ルミニウム膜とチタン膜との積層膜でなるソース電極
（延在してソース配線となる）２１５及び２１６を形成
する。

【００６９】ソース電極２１５及び２１６は、図１に示
すソース配線１１２に延在する。即ち、ソース電極２１
５と２１６は共通に接続されている。

【００７０】図２（Ｄ）に示す状態を得たら、３５０℃
の水素雰囲気中において１時間の水素化処理を行う。こ
うして薄膜トランシスタを完成させる。

【００７１】〔実施例２〕本明細書に開示する発明は、
アクティブマトリクス型の液晶表示パネルに利用するこ
とができる。以下において、アクティブマトリクス型の
液晶パネルを利用した各種装置の例を示す。

【００７２】図５（Ａ）に示すのは、デジタルスチール
カメラや電子カメラ、または動画を扱うことができるビ
デオムービーと称される撮影装置である。

【００７３】この装置は、カメラ部２００２に配置され
たＣＣＤカメラ（または適当な撮影手段）で撮影した画
像を電子的に保存する機能を有している。そして撮影し
た画像を本体２００１に配置された液晶表示パネル２０
０３に表示する機能を有している。装置の操作は、操作
ボタン２００４によって行われる。なお、液晶パネルに
は、バックライトからの光照射によって表示を行うもの
と、外部からの光を反射して表示を行う反射型と呼ばれ
る形式とがある。

【００７４】図５（Ｂ）に示すのは、携帯型のパーソナ
ルコンピュータ（情報処理装置）である。この装置は、
本体２１０１に装着された開閉可能なカバー（蓋）２１
０２に液晶表示パネル２１０４が備えられ、キーボード
２１０３から各種情報を入力したり、各種演算操作を行
うことができる。

【００７５】図５（Ｃ）に示すのは、カーナビゲーショ
ンシステム（情報処理装置）にフラットパネルディスプ
レイを利用した場合の例である。カーナビゲーションシ
ステムは、アンテナ部２３０４と液晶表示パネル２３０
２を備えた本体から構成されている。

【００７６】ナビゲーションに必要とされる各種情報の
切り換えは、操作ボタン２３０３によって行われる。一
般には図示しないリモートコントロール装置によって操
作が行われる。

【００７７】図５（Ｄ）に示すのは、投射型の画像表示
装置の例である。図において、光源２４０２から発せら
れた光は、液晶表示パネル２４０３によって光学変調さ
れ、画像となる。画像は、ミラー２４０４、２４０５で
反射されてスクリーン２４０６に映し出される。

【００７８】図５（Ｅ）に示すのは、ビデオカメラ（撮
影装置）の本体２５０１にビューファインダーと呼ばれ
る表示装置が備えられた例である。

【００７９】ビューファインダーは、大別して液晶表示
パネル２５０２と画像が映し出される接眼部２５０３と
から構成されている。

【００８０】図５（Ｅ）に示すビデオカメラは、操作ボ
タン２５０４によって操作され、テープホルダー２５０
５に収納された磁気テープに画像が記録される。また図
示しないカメラによって撮影された画像は液晶表示パネ
ル２５０２に表示される。また表示装置２５０２には、
磁気テープに記録された画像が映し出される。

【００８１】

【発明の効果】本明細書で開示する発明を利用すること
で、高抵抗領域を備えた薄膜トランジスタの作製工程に
おいて、不可避に発生してしまうマスク合わせのズレに
起因して生じる、極性反転動作時における薄膜トランジ
スタのアンバンラス動作の問題を解決することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の薄膜トランジスタを上面から見た状
態を示す図。

【図２】図１のＡ−Ａ’で切った断面作製工程を示す
図。

【図３】図１のＡ−Ａ’で切った断面作製工程を示す
図。

【図４】従来薄膜トランジスタを上面から見た状態を
示す図。

【図５】発明を利用した装置の概要を示す図。

【符号の説明】

１０１共通化されたゲイト電極１０２ゲイト電極へのコンタクト１０３ゲイト電極１０４ゲイト電極１０５ソース領域１０６ソース領域のコンタクト（コンタクト
開口位置）１０７ドレイン領域１０８ソース領域１０９ソース領域のコンタクト（コンタクト
開口位置）１１０ドレイン領域から延在したパターン１１１ドレイン領域へのコンタクト（コンタ
クト開口位置）１１２ソース配線１１３高抵抗領域（低濃度不純物領域）１１４高抵抗領域（低濃度不純物領域）１１５チャネル領域１１６チャネル領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つのソース領域と、２つのチャネル領域と、１つのドレイン領域と、前記チャネル領域とそれぞれのドレイン領域との間に配
置された２つの高抵抗領域と、が形成された活性層を有し、前記２つのソース領域は配線により接続されており、前記２つのチャネル領域には共通の駆動信号が供給され
ることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】請求項１において、２つの高抵抗領域の寸法が互いに異なることを特徴とす
る半導体装置。
【請求項３】請求項１において、２つの高抵抗領域の寸法は、マスク合わせ時のズレによ
り互いに異なることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】請求項１において、２つのチャネル領域と、２つの高抵抗領域と、は、２つのソース領域の間であって、かつ２つのソース領域
を結ぶ線上に形成されていることを特徴とする半導体装
置。
【請求項５】２つのソース領域と、１つのドレイン領域と、前記ソース領域からドレイン領域へ至る２つの経路と、前記経路のそれぞれに形成された複数の高抵抗領域と、を有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】請求項５において、複数の高抵抗領域の寸法の和は、マスク合わせ時のズレ
に係わらず一定または概略一定なものとなることを特徴
とする半導体装置。
【請求項７】請求項５において、２つの高抵抗領域は、２つのソース領域の間であって、かつ２つのソース領域
を結ぶ線上に形成されていることを特徴とする半導体装
置。