JPH0817236B2 - Semiconductor device - Google Patents
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- JPH0817236B2 JPH0817236B2 JP3019538A JP1953891A JPH0817236B2 JP H0817236 B2 JPH0817236 B2 JP H0817236B2 JP 3019538 A JP3019538 A JP 3019538A JP 1953891 A JP1953891 A JP 1953891A JP H0817236 B2 JPH0817236 B2 JP H0817236B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチンング素子、
集積回路、液晶等の表示装置に用いられる絶縁ゲイト型
電界効果トランジスタに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a switching element,
The present invention relates to an insulating gate type field effect transistor used for display devices such as integrated circuits and liquid crystals.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、絶縁ゲイト電界効果トランジスタ
としては、どのような形式のものであってもソース領
域、チャネル領域、ドレイン領域を構成する半導体部分
から構成されていた。そして、ソース領域とチャネル領
域を構成する半導体と、ドレイン領域とチャネル領域を
構成する半導体とは直接接しているのが普通であった。2. Description of the Related Art Conventionally, an insulated gate field effect transistor of any type has been composed of a semiconductor portion forming a source region, a channel region and a drain region. Further, it is usual that the semiconductor forming the source region and the channel region and the semiconductor forming the drain region and the channel region are in direct contact with each other.
【0003】しかしながら従来のソース領域とチャネル
領域、ドレイン領域とチャネル領域とが接している形式
の絶縁ゲイト型電界効果トランジスタでは、ドレイン領
域からソース領域への逆方向リークの問題、ドレイン耐
圧の低さの問題がある。However, in the conventional insulated gate field effect transistor of the type in which the source region and the channel region are in contact with each other and the drain region and the channel region are in contact with each other, there is a problem of reverse leakage from the drain region to the source region and the drain withstand voltage is low. I have a problem.
【0004】ドレイン領域からソース領域への逆方向リ
ークの問題とは、図2に示すように本来(A)のような
曲線でなければならないゲイト電圧(VG)−ドレイン
電流(ID)の関係が現実にはドレイン領域からソース
領域への逆方向リークのために(B)に示すような曲線
になってしまう問題である。[0004] The reverse leakage problem from the drain region to the source region, the curve Must be in the gate voltage as the original, as shown in FIG. 2 (A) (V G) - drain current of (I D) In reality, the relationship causes a curve as shown in (B) due to reverse leakage from the drain region to the source region.
【0005】この現象は本来チャネルの形成されるはず
のないゲイト電圧条件下、すなわちしきい値電圧(V
th)以下の条件のもとでもソース、ドレイン間の電圧
をある程度上げるとドレイン電流が急激に増加する現象
(パンチスルー電流)が起こるからである。This phenomenon occurs under a gate voltage condition where a channel should not be originally formed, that is, a threshold voltage (V
th ) Even under the following conditions, when the voltage between the source and the drain is raised to some extent, a phenomenon in which the drain current sharply increases (punch through current) occurs.
【0006】この現象は、ドレイン接合における逆バイ
アス電圧による影響がソース接合にまで及ぶことによっ
て生じるものと説明される。このパンチスルー電流はチ
ャネル表面よりかなり深い通路に沿ってソース、ドレイ
ン間を流れている。従って、この通路に沿って不純物濃
度を高くし、抵抗を上げてやればパンチスルー電流を防
止することができる。This phenomenon is explained to be caused by the influence of the reverse bias voltage at the drain junction on the source junction. This punch-through current flows between the source and drain along a path considerably deeper than the channel surface. Therefore, punch-through current can be prevented by increasing the impurity concentration along this path and increasing the resistance.
【0007】また、ドレイン耐圧の低さは、やはりしき
い値電圧以下の条件のもとで、本来図3(A)に示され
るようなシャープな特性を示さなければならないドレイ
ン電流(ID)とドレイン電圧(VD)の関係が図3
(B)に示されるようななだらかな曲線を描いてしまう
特性になってしまう原因となる。この原因も前述したパ
ンチスルー電流の発生に起因するものである。Further, the low drain withstand voltage means that the drain current (I D ) which should originally have a sharp characteristic as shown in FIG. 3A under the condition of being lower than the threshold voltage. Figure 3 shows the relationship between the drain voltage and the drain voltage (V D ).
This causes the characteristic of drawing a gentle curve as shown in (B). This cause is also due to the occurrence of the punch-through current described above.
【0008】前述の図3(B)に示したようなVD−I
D特性を示す絶縁ゲイト型電界効果トランジスタは、し
きい値電圧以下の電圧がゲイト電極に加わっている状
態、すなわちまったくOFFの状態においてもドレイン
電流が少しずつ流れてしまうスローリークの状態になっ
てしまい、スイッチング素子としての性能、信頼性に問
題が生じてしまう。V D -I as shown in FIG.
The insulated gate field effect transistor exhibiting the D characteristic is in a slow leak state in which the drain current gradually flows even when a voltage equal to or lower than the threshold voltage is applied to the gate electrode, that is, even in a completely OFF state. As a result, there is a problem in the performance and reliability of the switching element.
【0009】前記のようなドレイン耐圧すなわちソー
ス、ドレイン間の絶縁性の低さに起因するパンチスルー
電流の問題を改善する方法としてライトドープドレイン
(LDD)技術といわれる図4に示すような水素が添加
された半導体層であるオフセットゲイト領域49を設け
る方法がある。図4に示されるのは、石英基板41、多
結晶シリコン薄膜42、酸化珪素膜43、多結晶シリコ
ン電極44、ソース領域45、ドレイン領域46、アル
ミ電極47、オフセットゲイト領域49からなる絶縁ゲ
イト型電界効果トランジスタである。このオフセットゲ
イト領域というのは、この部分に電界が集中するのを緩
和するために設けられているものである。またこのオフ
セットゲイト領域と同じ所にソース、ドレインと同一の
導電型を付与する不純物をライトドープした領域を設け
る方法がある。この方法も、チャネルとゲイトまたはチ
ャネルとソースの境界領域における電界集中を緩和する
ための対策である。しかしながらこの方法では水素のチ
ャネル領域への拡散の問題、導電型を付与する不純物の
ソース、ドレインからの拡散の問題を解決することはで
きなかった。As a method for improving the problem of punch-through current due to the drain withstand voltage, that is, the low insulation between the source and the drain, hydrogen as shown in FIG. 4, which is called a light-doped drain (LDD) technique, is used. There is a method of providing the offset gate region 49 which is the added semiconductor layer. FIG. 4 shows an insulating gate type including a quartz substrate 41, a polycrystalline silicon thin film 42, a silicon oxide film 43, a polycrystalline silicon electrode 44, a source region 45, a drain region 46, an aluminum electrode 47, and an offset gate region 49. It is a field effect transistor. The offset gate region is provided to alleviate the concentration of the electric field at this portion. There is also a method of providing a region lightly doped with an impurity imparting the same conductivity type as the source and drain at the same position as the offset gate region. This method is also a measure for relaxing the electric field concentration in the boundary region between the channel and the gate or the channel and the source. However, this method could not solve the problem of diffusion of hydrogen into the channel region and the problem of diffusion of impurities imparting conductivity type from the source and drain.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する問題点は、従来の絶縁ゲイト型電界効果トランジス
タにおけるドレイン領域からソース領域への電流の逆方
向リークの問題、そしてドレイン耐圧の低さの問題であ
る。The problems to be solved by the present invention include the problem of reverse leakage of current from the drain region to the source region and the low drain withstand voltage in the conventional insulated gate field effect transistor. Is a problem.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁ゲイト型
電界効果トランジスタにおいて、ソース領域とゲイト電
極下の半導体膜との境界付近、ドレイン領域とゲイト電
極下の半導体膜との境界付近の少なくともどちらか一方
に炭素、窒素、酸素の内少なくとも一種類の元素が添加
された領域が設けられていることを特徴とする半導体装
置である。According to the present invention, in an insulated gate field effect transistor, at least near a boundary between a source region and a semiconductor film under a gate electrode and near a boundary between a drain region and a semiconductor film under a gate electrode. A semiconductor device having a region in which at least one element selected from carbon, nitrogen, and oxygen is added to either one of them.
【0012】本発明における境界付近とは、異なる特性
(性質)を有する半導体(例えばI型半導体とN型半導
体、P型半導体とN型半導体)の接する部分(物理的接
合部)およびその接する部分の近傍、または異なる性質
を有する半導体が接して存在している場合における電気
的接合部分である。この電気的結合部分とはその場所を
通じて電気的相互作用が行なわれる電界が最も強い部分
あるいは、不純物濃度の違いあるいは不純物の種類の違
いにより生じる電子現象としての接合している部分を意
味するものである。The vicinity of the boundary in the present invention means a portion (physical junction) where semiconductors (for example, I-type semiconductor and N-type semiconductor, P-type semiconductor and N-type semiconductor) having different characteristics (characteristics) are in contact with each other and a portion in contact therewith. Is an electrical junction portion in the vicinity of, or in the case where semiconductors having different properties are in contact with each other. The electrically coupled portion means a portion where the electric field is the strongest in which an electric interaction is performed through the place, or a joined portion as an electronic phenomenon caused by a difference in impurity concentration or a kind of impurity. is there.
【0013】本明細書で開示する発明の一つは、珪素で
なるソース領域とチャネル形成領域とドレイン領域とを
有し、前記ソース領域とチャネル形成領域との境界付近
には、炭素、窒素、酸素から選ばれた少なくも一種類の
元素が選択的に添加された領域が設けられており、前記
チャネル形成領域とドレイン領域との境界付近には、炭
素、窒素、酸素から選ばれた少なくも一種類の元素が選
択的に添加された領域が設けられており、前記元素が選
択的に添加された2つの領域は、前記ソース領域、チャ
ネル形成領域、ドレイン領域が有しているエネルギーバ
ンド幅よりも大きなエネルギーバンド幅を有しているこ
とを特徴とする。One of the inventions disclosed in the present specification has a source region, a channel forming region, and a drain region made of silicon, and carbon, nitrogen, and nitrogen are provided near the boundary between the source region and the channel forming region. A region to which at least one kind of element selected from oxygen is selectively added is provided, and near the boundary between the channel forming region and the drain region, at least one selected from carbon, nitrogen, and oxygen is provided. A region to which one kind of element is selectively added is provided, and the two regions to which the element is selectively added have energy band widths of the source region, the channel forming region, and the drain region. It is characterized by having a larger energy band width.
【0014】他の発明の構成は、珪素でなるソース領域
とチャネル形成領域とドレイン領域とを有し、前記チャ
ネル形成領域とドレイン領域との境界付近には、炭素、
窒素、酸素から選ばれた少なくも一種類の元素が選択的
に添加された領域が設けられており、前記元素が選択的
に添加された2つの領域は、前記ソース領域、チャネル
形成領域、ドレイン領域が有しているエネルギーバンド
幅よりも大きなエネルギーバンド幅を有していることを
特徴とする。According to another aspect of the invention, there is provided a source region, a channel forming region and a drain region made of silicon, and carbon is provided near a boundary between the channel forming region and the drain region.
A region to which at least one element selected from nitrogen and oxygen is selectively added is provided, and two regions to which the element is selectively added are the source region, the channel forming region, and the drain. The region is characterized by having an energy band width larger than the energy band width.
【0015】本発明の構成をとった絶縁ゲイト型電界効
果トランジスタは、例えば図1に示すガラス基板1、酸
化珪素下地膜38、ソース領域5’、チャネル領域
7’、ドレイン領域6’、ゲイト酸化膜である酸化珪素
膜3’、ゲイト電極4、絶縁物8、ソース電極9’、ド
レイン電極9’’からなるNチャネル型のTFTであっ
て、ソース領域5’とゲイト電極下の半導体膜7’(こ
の場合はチャネル形成領域)との境界111、ドレイン
領域と半導体膜7’との境界112を端としてそれぞれ
ソース、ドレイン領域方向に沿って、炭素を添加した領
域イ’ロ’が設けられたものである。この例において
は、チャネル下の半導体膜がチャネル形成領域となって
いる。またこの例の作製法は、ゲイト電極4をマスクと
してN型の導電型を付与する不純物であるリンをイオン
打ち込み法で打ち込み、N型の導電型を有するソース
5’ドレイン6’領域を形成するものである。よってソ
ース5’、ドレイン6’領域は境界111、112まで
存在しており、炭素が添加された領域イ’ロ’はドレイ
ン6’領域、ソース5’領域の中に設けられることにな
る。The insulated gate type field effect transistor having the structure of the present invention includes, for example, the glass substrate 1, the silicon oxide base film 38, the source region 5 ', the channel region 7', the drain region 6 ', and the gate oxide shown in FIG. An N-channel TFT composed of a silicon oxide film 3 ', which is a film, a gate electrode 4, an insulator 8, a source electrode 9', and a drain electrode 9 ", and includes a source region 5'and a semiconductor film 7 below the gate electrode. A carbon-added region “a” is provided along the source and drain region directions with the boundary 111 with the “(channel forming region in this case)” and the boundary 112 between the drain region and the semiconductor film 7 ′ as ends. It is a thing. In this example, the semiconductor film below the channel is the channel formation region. Further, in the manufacturing method of this example, phosphorus, which is an impurity imparting N-type conductivity, is implanted by the ion implantation method using the gate electrode 4 as a mask to form the source 5 ′ drain 6 ′ region having the N-type conductivity type. It is a thing. Therefore, the source 5'and drain 6'regions exist up to the boundaries 111 and 112, and the carbon-added region "II" is provided in the drain 6'region and the source 5'region.
【0016】このような構成をとったNチャネル型のT
FTのエネルギーバンド構造は、模式的には、図5に示
すような形になる。この場合においては、図1に示すソ
ースとチャネル、ドレインとチャネルの境界である11
1、112からソース5’、ドレイン6’領域にかけて
炭素が添加された領域イ’ロ’が設けられているので炭
素が添加されたことによってバンドギャップの大きい部
分(図5の52)が、空乏層のソース、ドレイン側に設
けられることになる。An N-channel type T having such a configuration
The energy band structure of FT is schematically shown in FIG. In this case, it is the boundary between the source and the channel and the drain and the channel shown in FIG.
Since carbon-added regions II are provided from the regions 1 and 112 to the source 5'and drain 6'regions, the portion with a large band gap (52 in FIG. 5) is depleted due to the addition of carbon. It will be provided on the source and drain sides of the layer.
【0017】以上のような構成をとった場合、図5のド
レイン領域51からチャネル領域53へ逆方向に電流が
リークしようとしても、炭素、窒素、酸素の内少なくと
も一種類の元素(この場合は炭素)が添加された領域に
はバンドギャップの山52があるので、例えば54のキ
ャリアはチャネル領域53の方へ行くことができない。
よってこの場合ゲイトに負の電圧が加わったとしても図
2(B)に示すような逆方向リークをしてしまうことが
なく図2(A)に示すような理想的なゲイト電圧
(VG)−ドレイン電流(ID)の関係を得ることがで
きる。With the above structure, even if an electric current leaks in the opposite direction from the drain region 51 to the channel region 53 in FIG. 5, at least one element of carbon, nitrogen and oxygen (in this case, in this case). Since there is a bandgap crest 52 in the region where carbon is added, for example, 54 carriers cannot go to the channel region 53.
Therefore, in this case, even if a negative voltage is applied to the gate, the reverse leakage as shown in FIG. 2B does not occur and the ideal gate voltage (V G ) as shown in FIG. 2A is generated. A drain current ( ID ) relationship can be obtained.
【0018】また図4に示す炭素、窒素、酸素の内少な
くとも一種類の元素が添加された領域である52のバン
ドギャップの広さがポテンシャル障壁となり、ドレイン
耐圧を高くすることができる。この結果、従来はパンチ
スルー電流のため電流が少しずずつスローリークしてし
まうため図3(B)のような特性になってしまうゲイト
電流(IG)とドレイン電圧(VD)の関係を図3
(A)のように改善することができる。また本発明の構
成をとった場合、炭素、窒素、酸素がキャリア発生領域
(この場合は境界111、112近傍)における不対結
合手と結合し、中和するので再結合中心密度が減少させ
ることができ、デバイスとしての特性を高めることがで
きる。Further, the width of the band gap of 52, which is a region to which at least one kind of element among carbon, nitrogen and oxygen shown in FIG. 4 is added, serves as a potential barrier and the drain breakdown voltage can be increased. The result, conventional current relationship becomes the characteristic as shown in FIG. 3 (B) for results in slow leak by not a little gate current (I G) and the drain voltage (V D) for the punch-through current Figure 3
It can be improved as in (A). Further, when the structure of the present invention is adopted, carbon, nitrogen, and oxygen bind to the dangling bonds in the carrier generation region (in this case, the boundaries 111 and 112 vicinity) and neutralize, so that the recombination center density is reduced. Therefore, the characteristics as a device can be improved.
【0019】バンドギャップの山52の幅は図1におけ
る炭素が添加された領域であるイ’ロ’の横方向(ソー
ス、チャネル、ドレインを結ぶ戦に平行な方向)の厚さ
を変化さえることによってコントロールすることがで
き、さらにその山の高さは、添加濃度を変化させること
でコントロールすることができる。このように、本発明
は電界集中を緩和するという前述のライトドープドレイ
ン(LDD)技術とは思想的に全く異なる技術思想のも
とに達成せられるものである。The width of the bandgap crest 52 is to change the thickness in the lateral direction (direction parallel to the war connecting the source, channel and drain) of the carbon-doped region I'ro in FIG. The height of the peak can be controlled by changing the addition concentration. As described above, the present invention can be achieved under the technical idea of mitigating the electric field concentration, which is conceptually completely different from the aforementioned light-doped drain (LDD) technology.
【0020】ソース領域とゲイト電極下の半導体領域、
ドレイン領域とゲイト電極下の半導体領域との間に炭
素、窒素、酸素を添加することによって、ソース、ドレ
イン領域とチャネル領域との境界付近に形成されるソー
ス、ドレイン、チャネル領域を構成する半導体よりエネ
ルギーバンドギャップの広い領域(例えば図4の52の
部分)は、例えば半導体として珪素を用いるのであれ
ば、前記炭素、窒素、酸素を添加することによって、炭
化珪素、窒化珪素、酸化珪素からなる領域となる。炭化
珪素としてはSiXC1−X(0≦X<1)で表される
構成、窒化珪素としてはSi3N4−X(0≦X<4)
で表される構成、酸化珪素としてはSiO2−X(0≦
X<2)で表されるを構成を用いることができる。A source region and a semiconductor region below the gate electrode,
By adding carbon, nitrogen, and oxygen between the drain region and the semiconductor region below the gate electrode, the semiconductor forming the source, drain, and channel regions is formed near the boundary between the source, drain region and channel region. A region having a wide energy band gap (for example, a portion 52 in FIG. 4) is a region made of silicon carbide, silicon nitride, and silicon oxide by adding the above-mentioned carbon, nitrogen, and oxygen when silicon is used as a semiconductor. Becomes Silicon carbide has a structure represented by Si X C 1-X (0 ≦ X <1), and silicon nitride has a structure represented by Si 3 N 4-X (0 ≦ X <4).
In the structure represented by, as the silicon oxide, SiO 2−X (0 ≦
A configuration represented by X <2) can be used.
【0021】また従来は、半導体として多結晶珪素等を
用いると、P型またはN型の導電型を与える不純物が結
晶粒界であるグレインバウンダリ(GB)を経由してチ
ャネル領域にドリフトしてしまうので、高い導電離を得
ようとしてソース、ドレイン領域に一導電型を付与する
不純物を高濃度に添加すると、チャネル領域に前記不純
物がドリフトしてしまい安定した性能を有するデバイス
を得ることができなかった。しかし本発明の構成をとっ
た場合、炭素、窒素、酸素の添加された領域がブロッキ
ング領域となるのでソース、ドレイン領域からチャネル
領域への一導電型を付与する不純物のドリフトが起こら
ない。このためソース、ドレイン領域にNチャネル型な
らリン等の5価の不純物をPチャネル型ならボロン等の
3価の不純物を従来より高濃度で添加しても、熱アニー
ル時における前記不純物の拡散を前記ブロッキング領域
で防止する事ができる。この結果、σ=10−1〜10
3(Ωcm)−1の導電率を有するソース、ドレイン領
域を得ることができる。Further, conventionally, when polycrystalline silicon or the like is used as a semiconductor, an impurity giving a P-type or N-type conductivity type drifts to a channel region via a grain boundary (GB) which is a grain boundary. Therefore, if an impurity that imparts one conductivity type is added to the source and drain regions at a high concentration in order to obtain high conductivity separation, the impurities drift to the channel region, and a device having stable performance cannot be obtained. It was However, in the case of the configuration of the present invention, since the region to which carbon, nitrogen, and oxygen are added becomes the blocking region, the drift of the impurity imparting one conductivity type from the source / drain region to the channel region does not occur. Therefore, even if a pentavalent impurity such as phosphorus is added to the source / drain regions in the case of an N-channel type and a trivalent impurity such as boron is added at a higher concentration than in the case of a P-channel type, diffusion of the impurity during thermal annealing is prevented. It can be prevented in the blocking region. As a result, σ = 10 −1 to 10
Source and drain regions having a conductivity of 3 (Ωcm) −1 can be obtained.
【0022】本発明の特徴は、従来の電界集中の緩和を
行なう考え方ではなく、この電界が集中する例えばチャ
ネルとドレインの境界付近に、炭素、窒素、酸素の添加
されたバンドギャプの広い領域を設けることにより、こ
の部分にキャリアのリークを防止するバンドギャップの
山を設けたことにある。また、炭素、窒素、酸素の添加
された領域を変えることで、このバンドギャップの山の
位置を変えることができるという特徴を有する。The feature of the present invention is not the conventional concept of alleviating the electric field concentration, but a wide band gap region containing carbon, nitrogen and oxygen is provided near the boundary between the channel and the drain where the electric field is concentrated. Therefore, the peak of the band gap that prevents carrier leakage is provided in this portion. In addition, the position of the crest of the band gap can be changed by changing the region to which carbon, nitrogen, and oxygen are added.
【0023】本発明の構成を絶縁ゲイト型電界効果トラ
ンジスタの各形式であるスタガー型、逆スタガー型、プ
レナー型、逆プレナー型等に適用してソース、ドレイン
間の耐圧を向上させ、パンチスルー電流を防止すること
ができることはいうまでもない。また半導体装置として
は絶縁ゲイト型電界効果トランジスタに限定されるもの
ではなく半導体装置における局部的電界集中に起因する
問題(例えばスローリークの問題)を解決する手段とし
て本発明が応用できることはいうまでもない。The constitution of the present invention is applied to each type of insulated gate field effect transistor such as stagger type, reverse stagger type, planar type and reverse planar type to improve the withstand voltage between the source and the drain and to punch through current. It goes without saying that the above can be prevented. Further, it goes without saying that the semiconductor device is not limited to the insulating gate type field effect transistor, but the present invention can be applied as a means for solving a problem (for example, a problem of slow leak) caused by local electric field concentration in the semiconductor device. Absent.
【0024】[0024]
【実施例】〔実施例1〕本実施例の作製工程を図6、図
7に示す。本実施例では、ガラス基板にNチャネル型T
FTとPチャネル型TFTを相補型に設けたC/TFT
を作る場合を示す。また本明細書中において、本実施例
1で用いた図面の符号は、本明細書中において共通のも
のとする。[Embodiment] [Embodiment 1] The manufacturing process of this embodiment is shown in FIGS. In this embodiment, an N channel type T is formed on the glass substrate.
C / TFT with complementary FT and P-channel TFT
Here is a case of making. In addition, in the present specification, the reference numerals of the drawings used in the first embodiment are common throughout the present specification.
【0025】本実施例における相補型TFTとは、図8
のPチャネル形電界効果トランジスタ21とNチャネル
形電界効果トランジスタ11とで構成される相補形の半
導体装置(C/TFT)である。図8に示すのは、この
C/TFTを液晶表示装置の画素駆動素子として用いた
例である。図8において、表示部は2×2のマトリック
スを有し、周辺回路部は16,17で示している。この
表示部の1つのピクセル34はPTFTとNTFTとの
ゲイトを互いに連結し、さらにY軸方向の線VGG2
2、またはVGG’22’に連結している。またC/T
FTの共通出力を液晶12の画素電極に連結している。
PTFTの入力(Vss側)をX軸方向の線VDD1
8,に連結し、NTFTの入力(VSS側)をVss1
9に連結させている。The complementary TFT in this embodiment is shown in FIG.
Is a complementary semiconductor device (C / TFT) composed of the P-channel field effect transistor 21 and the N-channel field effect transistor 11. FIG. 8 shows an example in which this C / TFT is used as a pixel drive element of a liquid crystal display device. In FIG. 8, the display section has a 2 × 2 matrix, and the peripheral circuit sections are shown at 16 and 17. One pixel 34 of this display unit connects gates of PTFT and NTFT to each other, and further, a line V GG 2 in the Y-axis direction.
2 or V GG ' 22'. Also C / T
The common output of the FT is connected to the pixel electrode of the liquid crystal 12.
Input the PTFT (Vss side) to the X-axis direction line V DD 1
8, connected to the input of NTFT the (V SS side) Vss1
It is connected to 9.
【0026】するとVDD18,VGG22が“1”の
時、液晶電位10は“0”となり、またVDD18が
“1”、VGG22が“0”の時液晶電位(VLC)1
0は“1”となる。即ち、VGGとVLCとは「逆相」
となる。第8図において示されているのは、インバータ
型のC/TFTであるが、NTFTとPTFTとを逆に
配設すると、バッファ型となりVGGとVLCとは「同
相」とすることができる。また周辺回路はかくの如き酸
素等の不純物が添加されていない、また充分に少ない
(1019cm−3以下)TFT、特にC/TFTで作
られ、それぞれのTFTの移動度20〜200cm2/
Vsecとして高速動作をせしめる。Then, when V DD 18 and V GG 22 are "1", the liquid crystal potential 10 becomes "0", and when V DD 18 is "1" and V GG 22 is "0", the liquid crystal potential (V LC ) 1
0 becomes "1". That is, V GG and V LC are “reverse phases”
Becomes Although shown in FIG. 8 is an inverter type C / TFT, if NTFT and PTFT are reversely arranged, it becomes a buffer type and V GG and V LC can be “in phase”. . Further, the peripheral circuit is made of such a TFT to which impurities such as oxygen are not added, and is sufficiently small (10 19 cm −3 or less), particularly C / TFT, and the mobility of each TFT is 20 to 200 cm 2 /.
Vsec is set to operate at high speed.
【0027】図7に示すC/TFTを作らんとした時の
製造工程を図6及び図7に基づき示す。図6において、
ANガラス、パイレックスガラス等の約600℃の熱処
理に耐え得るガラス1上にマグネトロンRF(高周波)
スパッタ法を用いてブロッキング層(下地膜)38とし
ての酸化珪素膜を1000〜3000Åの厚さに作製す
る。The manufacturing process when the C / TFT shown in FIG. 7 is not manufactured will be described with reference to FIGS. 6 and 7. In FIG.
Magnetron RF (high frequency) on glass 1 such as AN glass and Pyrex glass that can withstand heat treatment at about 600 ° C
A silicon oxide film as the blocking layer (base film) 38 is formed to a thickness of 1000 to 3000 Å by using the sputtering method.
【0028】プロセス条件は酸素100%雰囲気、成膜
温度150℃、出力400〜800W、圧力0.5pa
とする。ターゲットに石英または単結晶シリコンを用
い、成膜速度は30Å/分となる。The process conditions are 100% oxygen atmosphere, film forming temperature 150 ° C., output 400-800 W, pressure 0.5 pa.
And Quartz or single crystal silicon is used as the target, and the film formation rate is 30Å / min.
【0029】この上に、酸素、炭素または窒素の総量が
7×1019cm−3好ましくは1×1019cm−3
以下しか添加させていないシリコン膜をLPCVD(減
圧気相)法、スパッタ法またはプラズマCVD法により
形成する。減圧気相法で形成する場合、結晶化温度より
も100〜200℃低い450〜550℃、例えば53
0℃でジシラン(Si2H6)またはトリシラン(Si
3H8)をCVD装置に供給して成膜する。反応炉内圧
力は30〜300paとする。成膜速度は30〜100
Å/分となる。NTFTとPTFTとのスレッシュホー
ルド電圧(Vth)を概略同一に制御するため、ホウ素
をジボランを用いて1×1015〜5×1017cm
−3の濃度として成膜中に添加してもよい。On top of this, the total amount of oxygen, carbon or nitrogen is 7 × 10 19 cm −3, preferably 1 × 10 19 cm −3.
A silicon film added only below is formed by LPCVD (Low Pressure Vapor Phase) method, sputtering method or plasma CVD method. When forming by a reduced pressure vapor phase method, it is 450 to 550 ° C., which is 100 to 200 ° C. lower than the crystallization temperature, for example, 53.
Disilane (Si 2 H 6 ) or trisilane (Si
3 H 8 ) is supplied to the CVD apparatus to form a film. The pressure in the reaction furnace is 30 to 300 pa. Deposition rate is 30-100
Å / min. To control the threshold voltage (V th ) of the NTFT and the PTFT to be approximately the same, boron is used in an amount of 1 × 10 15 to 5 × 10 17 cm by using diborane.
-3 may be added during film formation.
【0030】スパッタ法で行う場合、スパッタ前の背圧
を1×10−5pa以下とし、単結晶シリコンをターゲ
ットとし、アルゴンに水素を50〜80体積%に混入し
た雰囲気で行う。例えばアルゴン20体積%、水素約8
0体積%とする。成膜温度は150℃、周波数は13.
56MHz、スパッタ出力400〜800Wとし、圧力
は0.5paとする。When the sputtering method is used, the back pressure before sputtering is set to 1 × 10 −5 pa or less, single crystal silicon is used as a target, and argon is mixed with hydrogen at 50 to 80% by volume. For example, argon 20% by volume, hydrogen about 8
It is 0% by volume. The film forming temperature is 150 ° C. and the frequency is 13.
The frequency is 56 MHz, the sputter output is 400 to 800 W, and the pressure is 0.5 pa.
【0031】プラズマCVD法により珪素膜を作製する
場合、温度は例えば300℃とし、モノシラン(SiH
4)またはジシラン(Si2H6)を反応性気体として
用いる。これらをPCVD装置内に導入し、13.5
6,MHzの高周波電力を加えて成膜する。When a silicon film is formed by the plasma CVD method, the temperature is, for example, 300 ° C., and monosilane (SiH
4 ) or disilane (Si 2 H 6 ) is used as a reactive gas. These were introduced into a PCVD device, and 13.5
A high frequency power of 6 MHz is applied to form a film.
【0032】この実施例では図6(A)に示す如く、第
1のフォトマスクで所定の領域のみ、半導体膜2,
2’を残し他部を除去する。この上に酸化珪素膜3を下
地の酸化珪素膜38と同様な条件で500〜2000Å
例えば1000Åの厚さに形成する。In this embodiment, as shown in FIG. 6A, the semiconductor film 2 is formed only in a predetermined region on the first photomask.
2'is left and the other part is removed. The silicon oxide film 3 is further formed thereon under the same conditions as the underlying silicon oxide film 38 in the range of 500 to 2000 Å.
For example, it is formed to a thickness of 1000Å.
【0033】本実施例においては、さらに一対の不純物
領域であるソースまたはドレインとなる領域は、酸素等
の不純物がきわめて少なく、結晶化はより強く進む。ま
たその一部は後工程においてソース、ドレインとなる領
域において0〜5μmの横方向の深さにまでわたって設
けられている。即ち、理想的には0にすることにより図
5のバンドギャップの山52の幅をできるだけ狭くする
ことが好ましいが、工程上の問題を考慮すると、0を含
み5μm程度の範囲の間で横方向に渡って設けることが
好ましい。In the present embodiment, the source or drain region, which is a pair of impurity regions, has a very small amount of impurities such as oxygen, and crystallization proceeds more strongly. Further, a part thereof is provided over a lateral depth of 0 to 5 μm in the regions to be the source and the drain in the subsequent process. That is, ideally, it is preferable to set the width of the bandgap crest 52 in FIG. 5 to be as narrow as possible by setting it to 0. However, in consideration of a process problem, the width of the bandgap crest 52 is 0 to 5 μm in the lateral direction. It is preferable to provide over.
【0034】かくして、アモルファス状態の珪素膜を5
00〜10000Å(1μm)、例えば2000Åの厚
さに作製の後、500〜750℃の結晶成長を起こさな
い程度の中温の温度にて12〜70時間非酸化物雰囲気
にて加熱処理すなわち熱アニールする。例えば窒素また
は水素雰囲気にて600℃の温度で保持する。Thus, the amorphous silicon film 5 is formed.
After being manufactured to a thickness of 00 to 10000 Å (1 μm), for example 2000 Å, heat treatment, that is, thermal annealing is performed in a non-oxide atmosphere for 12 to 70 hours at a medium temperature of 500 to 750 ° C. that does not cause crystal growth. . For example, it is held at a temperature of 600 ° C. in a nitrogen or hydrogen atmosphere.
【0035】この半導体膜の下側の基板表面は、アモル
ファス構造の酸化珪素膜が形成されているため、この熱
処理で特定の核が存在せず、全体が均一に加熱アニール
される。即ち、成膜時はアモルファス構造を有し、また
水素は単に混入しているのみである。このアニールによ
り、チャネル形成領域の半導体膜はアモルファス構造か
ら秩序性の高い状態に移り、その一部は結晶状態を呈す
る。特にシリコンの成膜時に比較的秩序性の高い領域は
特に結晶化をして結晶状態となろうとする。しかし、こ
れらの領域間に存在する珪素により互いの結合がなされ
るため、珪素同志は互いにひっぱりあう。結晶としても
レーザラマン分光により測定すると、単結晶の珪素(1
11)結晶方位のピーク522cm−1より低周波側に
シフトした格子歪を有した(111)結晶ピークが観察
される。その見掛け上の粒径は、半値巾から計算する
と、50〜500Åとマイクロクリスタルのようになっ
ているが、実際はこの結晶性の高い領域は多数あってク
ラスタ構造を有し、その各クラスタ間は互いに珪素同志
で結合(アンカリング)がされたセミアモルファス構造
の被膜を形成させることができた。Since the silicon oxide film having an amorphous structure is formed on the substrate surface below the semiconductor film, no specific nuclei are present in this heat treatment and the whole is uniformly annealed by heating. That is, it has an amorphous structure at the time of film formation, and hydrogen is simply mixed therein. By this annealing, the semiconductor film in the channel formation region shifts from an amorphous structure to a highly ordered state, and a part thereof exhibits a crystalline state. In particular, a region having a relatively high degree of order during the film formation of silicon is particularly crystallized and tends to be in a crystalline state. However, since silicon existing between these regions forms a bond with each other, the silicon members pull each other. As a crystal, single crystal silicon (1
11) A (111) crystal peak having a lattice strain shifted to the low frequency side from the crystal orientation peak of 522 cm -1 is observed. The apparent grain size is 50 to 500 Å, which is similar to that of microcrystals, calculated from the half-width. However, in reality, there are many regions with high crystallinity and they have a cluster structure. It was possible to form a film having a semi-amorphous structure in which silicon was bonded to each other (anchoring).
【0036】例えばSIMS(二次イオン質量分析)法
により深さ方向の分布測定を行った時、添加物(不純
物)として最低領域(表面または表面より離れた位置
(内部))において酸素が3×1019cm−3、窒素
4×1017cm−3を得る。また水素は4×1020
cm−3であり、珪素4×1022cm−3として比較
すると1原子%である。この結晶化は酸素濃度が例えば
1.5×1020cm−3においては1000Åの膜厚
で600℃(48時間)の熱処理で可能である。これを
5×1020cm−3にすると膜厚を0.3〜0.5μ
mと厚くすれば600℃でのアニールによる結晶化が可
能であったが、0.1μmの厚さでは650℃での熱処
理が結晶化のためには必要であった。即ちより膜厚を厚
くする、より酸素等の不純物濃度を減少させるほど、結
晶化がしやすかった。結果として、この被膜は実質的に
グレインバウンダリ((GB)という)がないといって
もよい状態を呈する。キャリアは各クラスタ間をアンカ
リングされた個所を通じ互いに容易に移動し得るため、
いわゆるGBの明確に存在する多結晶珪素よりも高いキ
ャリア移動度となる。即ちホール移動度(μh)=10
〜50cm2/Vsec、電子移動度(μe)=15〜
100cm2/Vsecが得られる。For example, when the distribution in the depth direction is measured by SIMS (secondary ion mass spectrometry), oxygen is 3 × in the lowest region (the surface or a position apart from the surface (inside)) as an additive (impurity). 10 19 cm −3 and nitrogen 4 × 10 17 cm −3 are obtained. Also, hydrogen is 4 × 10 20
cm −3, which is 1 atom% when compared with silicon 4 × 10 22 cm −3 . This crystallization can be performed by heat treatment at 600 ° C. (48 hours) with a film thickness of 1000 Å when the oxygen concentration is 1.5 × 10 20 cm −3 . When this is set to 5 × 10 20 cm −3 , the film thickness is 0.3 to 0.5 μ.
If the thickness was increased to m, crystallization by annealing at 600 ° C. was possible, but if the thickness was 0.1 μm, heat treatment at 650 ° C. was necessary for crystallization. That is, the thicker the film thickness and the lower the concentration of impurities such as oxygen, the easier the crystallization was. As a result, this coating exhibits a state in which it may be said that it is substantially free of grain boundaries (referred to as (GB)). Carriers can easily move between each cluster through anchored points,
The carrier mobility is higher than that of so-called polycrystalline silicon in which GB is clearly present. That is, hole mobility (μh) = 10
˜50 cm 2 / Vsec, electron mobility (μe) = 15˜
100 cm 2 / Vsec is obtained.
【0037】他方、上記の如く中温でのアニールではな
く、900〜1200℃の高温アニールにより被膜を多
結晶化すると、核からの固相成長により被膜中の酸素等
の不純物の偏析がおきて、GBには酸素、炭素、窒素等
の不純物が多くなり、結晶中の移動度は大きいが、GB
でのバリア(障壁)を作ってそこでのキャリアの移動を
阻害してしまう。そして結果としては5cm2/Vse
c以下の移動度しか得られず、結晶粒界でのドレインリ
ーク等による耐圧の低下がおきてしまうのが実情であっ
た。On the other hand, when the film is polycrystallized by high-temperature annealing at 900 to 1200 ° C. instead of annealing at medium temperature as described above, segregation of impurities such as oxygen in the film occurs due to solid phase growth from nuclei. GB has a large amount of impurities such as oxygen, carbon, and nitrogen, and has a large mobility in the crystal.
Creates a barrier in the and prevents the movement of carriers there. And as a result, 5 cm 2 / Vse
It is the actual situation that only mobility of c or less is obtained and the breakdown voltage is lowered due to drain leakage or the like at the crystal grain boundary.
【0038】即ち、本発明の実施例ではかくの如く、結
晶性を有するセミアモルファスまたはセミクリスタル構
造を有するシリコン半導体を用いている。またゲイト酸
化膜3には弗素を少量添加して成膜してもよい。That is, in the embodiment of the present invention, as described above, a silicon semiconductor having a crystalline semi-amorphous or semi-crystalline structure is used. The gate oxide film 3 may be formed by adding a small amount of fluorine.
【0039】この酸化珪素と下地の半導体膜との界面特
性を向上し、界面準位を除くため、紫外光を同時に加
え、オゾン酸化を行うとよかった。即ち、ブロッキング
層38を形成したと同じ条件のスパッタ法と光CVD法
との併用方法とすると、界面準位をさらに減少させるこ
とができた。In order to improve the interface characteristics between the silicon oxide and the underlying semiconductor film and remove the interface state, it is preferable to apply ultraviolet light at the same time to perform ozone oxidation. That is, if the combined use of the sputtering method and the photo CVD method under the same conditions as the formation of the blocking layer 38, the interface state could be further reduced.
【0040】さらにこの後、この上側にリンが1〜5×
1020cm−3の濃度に入ったシリコン膜またはこの
シリコン膜とその上にモリブデン(Mo)、タングステ
ン(W),MoSi2またはWSi2との多層膜49を
形成する。この多層膜49は、本実施例のように700
゜以下の温度でその作成工程が行なわれるのであれば、
アルミ、またはアルミと他の金属化合物、あるいは一般
の金属化合物を用いてもよい。After this, phosphorus is added to the upper side in an amount of 1 to 5 ×.
A silicon film having a concentration of 10 20 cm −3 or this silicon film and a multi-layer film 49 of molybdenum (Mo), tungsten (W), MoSi 2 or WSi 2 are formed thereon. This multilayer film 49 has a thickness of 700 as in this embodiment.
If the production process is performed at a temperature below °,
Aluminum, aluminum and other metal compounds, or general metal compounds may be used.
【0041】この多層膜49上にフォトレジスト35を
設け、さらに第2のフォトマスクを用い、フォトレジ
スト35を選択的に除去し、このレジスト35をマスク
として図6(B)に示すように多層膜49の一部を除去
する。このレジスト35と多層膜49の一部が除去され
た領域36,37,36’、37’に対し、C、Nまた
はO、本実施例においてはOを1×1020〜5×10
21cm−3の濃度になるようにフォトレジスト35と
多層膜49をマスクとしてイオン注入法により添加し、
この領域を酸化珪素化すなわちSiO2−X(0≦X<
2)でその組成が表される領域とする。A photoresist 35 is provided on the multilayer film 49, and the photoresist 35 is selectively removed by using a second photomask. As shown in FIG. 6B, the photoresist 35 is used as a mask. A part of the film 49 is removed. The resist 35 and the region partially removing the multilayer film 49 36,37,36 ', 37' with respect to, C, N or O, the O in this embodiment 1 × 10 20 ~5 × 10
The photoresist 35 and the multilayer film 49 are added as a mask by an ion implantation method so as to have a concentration of 21 cm −3 ,
This region is converted to silicon oxide, that is, SiO 2 -X (0 ≦ X <
It is defined as the region whose composition is expressed in 2).
【0042】これら不純物の濃度はSIMSの測定によ
ると膜の中央部で最も小さく、その厚さ方向の両端で最
も大きくなっていた。膜中央部でのこれらC、Nまたは
Oの如き不純物濃度は、1×1019cm−3好ましく
は8×1019cm−3以上であることが望ましい。こ
のイオン注入に際して加えた電圧は30〜50KeV例
えば35KeVとする。この結果、図6(B)の
(イ),(ロ),(イ’),(ロ’)で示されるような
酸素の添加された領域が形成される。この領域の横方向
の厚さは0.1〜30μm好ましくは1〜10μm例え
ば2μmとした。また厚さは、200Å〜2μm好まし
くは500〜2000Å、本実施例においては1000
Åとする。According to the SIMS measurement, the concentrations of these impurities were the lowest at the center of the film and the highest at both ends in the thickness direction. The concentration of impurities such as C, N or O in the central portion of the film is preferably 1 × 10 19 cm −3, and more preferably 8 × 10 19 cm −3 or more. The voltage applied during this ion implantation is 30 to 50 KeV, for example 35 KeV. As a result, oxygen-added regions as shown in (B), (B), (B '), and (B') of FIG. 6B are formed. The lateral thickness of this region is 0.1 to 30 μm, preferably 1 to 10 μm, for example 2 μm. The thickness is 200 Å to 2 μm, preferably 500 to 2,000 Å, and in this embodiment, 1000.
Å.
【0043】これを第3のフォトマスクにてパターニ
ングする。そしてPTFT用のゲイト電極4,NTFT
用のゲイト電極4’を形成し、図6(C)の形状を得
る。本実施例においては、その一部が除去された多層膜
49の一部をそのままゲイト電極として用いる。よって
酸素が添加された領域(イ),(ロ),(イ’),
(ロ’)の一方の境界部分61、62、61’62’
は、ゲイト電極の両端62、63、62’、63’と一
致している。This is patterned with a third photomask. And the gate electrode 4 for PTFT 4, NTFT
A gate electrode 4'for use in forming is formed to obtain the shape shown in FIG. In this embodiment, a part of the multilayer film 49, a part of which is removed, is used as it is as a gate electrode. Therefore, the oxygen added regions (a), (b), (a '),
(B ') One boundary part 61, 62, 61'62'
Coincide with both ends 62, 63, 62 ', 63' of the gate electrode.
【0044】本実施例においては、例えばチャネル長1
0μm、ゲイト電極としてリンドープ珪素を0.2μ
m、その上にモリブデンを0.3μmの厚さに形成す
る。In this embodiment, for example, the channel length is 1
0 μm, 0.2 μm of phosphorus-doped silicon as a gate electrode
m, and molybdenum is formed thereon to a thickness of 0.3 μm.
【0045】図6(D)において、フォトレジスト3
1’をフォトマスクを用いて形成し、PTFT用のソ
ース5,ドレイン6となる領域に対し、ゲイト電極4を
マスクとしてホウ素を1〜2×1015cm−2のドー
ズ量としてイオン注入法により添加する。次に図1
(E)の如く、フォトレジスト31をフォトマスクを
用いて形成する。そしてNTFT用のソース5’、ドレ
イン6’となる領域に対しやはりゲイト電極4’をマス
クとしてリンを1×1015cm−2の量、イオン注入
法により添加する。これらはゲイト絶縁膜3を通じて行
う。しかし図6(C)において、ゲイト電極4,4’を
マスクとしてシリコン膜上の酸化珪素を除去し、その
後、ゲイト電極4,4’をマスクとしてホウ素、リンを
直接珪素膜中にイオン注入してもよい。In FIG. 6D, the photoresist 3
1'is formed by using a photomask, and boron is applied to a region serving as the source 5 and the drain 6 for the PTFT by using the gate electrode 4 as a mask and a dose amount of boron of 1 to 2 × 10 15 cm −2 by an ion implantation method. Added. Next in FIG.
As shown in (E), the photoresist 31 is formed using a photomask. And a source 5 for NTFT ', the drain 6' amount of phosphorus 1 × 10 15 cm -2 to again gate electrode 4 'to a region serving as a mask, is added by an ion implantation method. These are performed through the gate insulating film 3. However, in FIG. 6C, the silicon oxide on the silicon film is removed using the gate electrodes 4 and 4'as a mask, and then boron and phosphorus are ion-implanted directly into the silicon film using the gate electrodes 4 and 4'as a mask. May be.
【0046】本実施例の場合、ゲイト電極をマスクとし
てホウ素、リン等のPまたはN型の導電型を付与する不
純物をイオン注入し、PTFTまたはNTFTのソー
ス、ドレインを形成するので、図6(D)に示されてい
るようにNTFTの場合、ソースとチャネルの境界は6
1’、ドレインとチャネルの境界は62’となり酸素が
添加された不純物領域(イ’),(ロ’)の一方の境界
部分と一致する。すなわち本実施例のおいて、酸素が添
加された不純物領域は、一導電型を付与する不純物が添
加された半導体であるソース、ドレイン領域の内部に存
在していることになる。すなわち本実施例は、図1に示
す例と同様な構成である。In the case of the present embodiment, impurities such as boron and phosphorus that impart a P or N conductivity type are ion-implanted using the gate electrode as a mask to form the source and drain of the PTFT or NTFT. In the case of NTFT as shown in D), the boundary between the source and the channel is 6
1 ', the boundary between the drain and the channel is 62', which coincides with one boundary of the oxygen-doped impurity regions (a ') and (b'). That is, in this embodiment, the oxygen-doped impurity regions are present inside the source / drain regions which are semiconductors to which the impurity imparting one conductivity type is added. That is, the present embodiment has the same configuration as the example shown in FIG.
【0047】前記のゲイト電極を作製した行程の後、フ
ォトレジスト31を除去し、630℃にて10〜50時
間再び加熱アニールを行う。そしてPTFTのソース
5,ドレイン6,NTFTのソース5’,ドレイン6’
の不純物を活性化してP+、N+の領域として作製す
る。またゲイト電極4,4’下にはチャネル形成領域
7,7’がセミアモルファス半導体として形成される。
一般に、ソース、ドレイン領域を活性化することは、デ
バイスの電気的特性を高めるためには有効であるが、活
性化のための熱アニールを行なうとPまたはN型の導電
型を付与する不純物がチャネル形成領域に不必要に拡散
してしまうという問題が生ずる。しかし本発明の構成を
とることで、例えば本実施例の場合において、N+−I
またはI−N+界面またはその近傍に存在している炭
素、窒素、酸素が添加された領域がブロッキング領域と
なり、熱アニール時における不要な不純物の拡散を防ぐ
ことができる。この炭素、窒素、酸素が添加された領域
がブロッキング領域となるのは、炭素、窒素、酸素が珪
素と極めて強い結合をするからである。After the step of forming the gate electrode, the photoresist 31 is removed, and heat annealing is performed again at 630 ° C. for 10 to 50 hours. The source 5 and drain 6 of the PTFT, the source 5'and the drain 6'of the NTFT
Are activated to form P + and N + regions. Channel forming regions 7, 7'are formed as semi-amorphous semiconductors under the gate electrodes 4, 4 '.
In general, activating the source / drain regions is effective in improving the electrical characteristics of the device, but when thermal annealing for activation is performed, impurities imparting P or N type conductivity are removed. There arises a problem of unnecessary diffusion into the channel formation region. However, by adopting the configuration of the present invention, for example, in the case of the present embodiment, N + -I
Alternatively, a region to which carbon, nitrogen, or oxygen existing at or near the IN + interface becomes a blocking region, so that unnecessary diffusion of impurities at the time of thermal annealing can be prevented. The region to which carbon, nitrogen and oxygen are added serves as a blocking region because carbon, nitrogen and oxygen form an extremely strong bond with silicon.
【0048】酸素等の不純物の添加された領域(イ)
(ロ)(イ’)(ロ’)は、図5の52に対応するバン
ドギャップがチャネル領域やソース、ドレイン領域より
広い領域である。またこの構成により、N+−I、P+
−Iの存在する面に結晶粒界が存在しにくく、結果とし
てさらにドレイン耐圧を高くすることができる。Region (a) to which impurities such as oxygen are added
(B), (a ′), and (b ′) are regions where the bandgap corresponding to 52 in FIG. 5 is wider than the channel region, the source, and the drain region. Also, with this configuration, N + -I, P +
Crystal grain boundaries are less likely to exist on the surface where -I exists, and as a result, the drain breakdown voltage can be further increased.
【0049】かくすると、セルフアライン方式でありな
がらも、すべての工程において700℃以上に温度を加
えることがなくC/TFTを作ることができる。そのた
め、基板材料として、石英等の高価な基板を用いなくて
もよい。In this way, the C / TFT can be manufactured without applying a temperature of 700 ° C. or higher in all steps, even though it is a self-aligned method. Therefore, it is not necessary to use an expensive substrate such as quartz as the substrate material.
【0050】本実施例において作製したNTFTのエネ
ルギーバンド図は、図5に示されるものと同様である。
これは本実施例が図1に示すNTFTと同様な構成であ
ることを考えれば明らかである。この場合、図6のNT
FTのN+−IまたはI−N+の界面である61’、6
2’が図5の111、112に対応する。また本実施例
において作製したPTFTのエネルギーバンド図は、不
純物のドーピング量がNTFTとPTFTで全く同一で
あり、チャネルがともに真性半導体であれば、フェルミ
レベル(fe)に対して図5を対称に変換したものに概
略一致する。The energy band diagram of the NTFT produced in this example is similar to that shown in FIG.
This is obvious considering that this embodiment has the same structure as the NTFT shown in FIG. In this case, NT of FIG.
61 ', 6 which is the interface of N + -I or I-N + of FT
2'corresponds to 111 and 112 in FIG. In the energy band diagram of the PTFT manufactured in this example, the doping amount of impurities is exactly the same in the NTFT and the PTFT, and if the channels are both intrinsic semiconductors, FIG. 5 is symmetric with respect to the Fermi level ( fe ). It roughly matches the one converted to.
【0051】本実施例において、熱アニールは図6
(A)(E)で2回行う。しかし図6(A)のアニール
は求める特性により省略し、双方を図6(E)の熱アニ
ールにより兼ねさせて製造時間の短縮を図ってもよい。
さらに図7(A)において、層間絶縁物8を前記したス
パッタ法により酸化珪素膜の形成として行う。この酸化
珪素膜の形成はLPCVD法、光CVD法を用いてもよ
い。例えば0.2〜1.0μmの厚さに形成する。その
後、図7(A)に示す如く、フォトマスクを用いて電
極用の窓32を形成する。さらにこれら全体にアルミニ
ウムを0.5〜1μmの厚さにスパッタ法により形成
し、リード9’およびコンタクト29,29’をフォト
マスクを用いて図7(B)の如く作製する。In this embodiment, thermal annealing is performed as shown in FIG.
Perform (A) and (E) twice. However, the annealing in FIG. 6A may be omitted depending on the desired characteristics, and both may be combined by the thermal annealing in FIG. 6E to reduce the manufacturing time.
Further, in FIG. 7A, the interlayer insulator 8 is formed as a silicon oxide film by the above-described sputtering method. The silicon oxide film may be formed by using the LPCVD method or the photo CVD method. For example, it is formed to a thickness of 0.2 to 1.0 μm. After that, as shown in FIG. 7A, a window 32 for an electrode is formed using a photomask. Further, aluminum is formed to a thickness of 0.5 to 1 .mu.m on the whole by sputtering, and leads 9'and contacts 29, 29 'are formed using a photomask as shown in FIG. 7B.
【0052】かかるTFTの特性を略記する。PTFT
については、移動度(μ)が26(cm2/Vs)、ス
レッシュホールド電圧が−4.3V、ドレイン耐圧が−
33Vとなる。またNTFTについては、移動度(μ)
が42(cm2/Vs)、スレッシュホールド電圧が+
3.9V、ドレイン耐圧が+37Vとなる。この特性
は、チャネル長10μm、チャネル巾30μmの場合を
示す。かかる半導体を用いることにより、一般に不可能
とされていた移動度を得ることができ、かつドレイン耐
圧を大きなレベルで得ることができる。そのため、初め
て図8に示した液晶表示装置用のNTFTまたはC/T
FTを構成させることができる。The characteristics of such a TFT will be briefly described. PTFT
For, the mobility (μ) is 26 (cm 2 / Vs), the threshold voltage is −4.3 V, and the drain breakdown voltage is −.
It becomes 33V. For NTFT, mobility (μ)
42 (cm 2 / Vs), the threshold voltage is +
The drain withstand voltage becomes 3.9V and + 37V. This characteristic shows the case where the channel length is 10 μm and the channel width is 30 μm. By using such a semiconductor, it is possible to obtain a mobility, which is generally impossible, and a drain breakdown voltage can be obtained at a large level. Therefore, for the first time, the NTFT or C / T for the liquid crystal display device shown in FIG.
The FT can be configured.
【0053】この実施例は液晶表示装置の例であり、ま
たこのC/TFTの出力を画素に連結させるためさらに
図7(B)において、ポリイミド等の有機樹脂34を形
成し、フォトマスクにより再度の窓あけを行う。さら
に2つのTFTの出力を透明電極に連結するため、スパ
ッタ法によりITO(インジューム・スズ酸化膜)を形
成する。それをフォトマスクによりエッチングして、
透明電極33を構成させる。このITOは室温〜150
℃で成膜し、それを200〜300℃の酸素または大気
中のアニールにより成就した。This embodiment is an example of a liquid crystal display device, and in order to connect the output of this C / TFT to a pixel, an organic resin 34 such as polyimide is formed in FIG. Open the windows. Further, in order to connect the outputs of the two TFTs to the transparent electrode, ITO (indium tin oxide film) is formed by the sputtering method. Etch it with a photomask,
The transparent electrode 33 is formed. This ITO is room temperature to 150
The film was formed at a temperature of ℃ and annealed in oxygen or air at 200 to 300 ℃.
【0054】かくの如くにしてPTFT21とNTFT
11と透明導電膜の電極33とを同一ガラス基板1上に
作製する。In this way, the PTFT 21 and the NTFT are
11 and the electrode 33 of the transparent conductive film are formed on the same glass substrate 1.
【0055】図9(A)に図8に対応した実施例を示
す。X線としてVDD18、VSS19、VDD’1
8、 VSS’19’が形成されている。なおY線とし
てVGG22、VGG’22が形成されている。FIG. 9A shows an embodiment corresponding to FIG. V DD 18, V SS 19, V DD '1 as X-ray
8. V SS '19' is formed. V GG 22 and V GG '22 are formed as Y lines.
【0056】図9の(A)は平面図であるが、そのA−
A‘の縦断面図を図9(B)に示す。またB−B’の縦
断面図を図9(C)に示す。FIG. 9A is a plan view, but A-
A vertical sectional view of A ′ is shown in FIG. Further, a vertical cross-sectional view of BB 'is shown in FIG.
【0057】PTFT21をX線VDD18とY線V
GG22との交差部に設け、さらにVDD18と
VGG’22’との交差部にも他の画素用のPTFT2
1Aが同様に設けられている。NTFT11はVSS1
9とVGG22との交差部に設けられている。VDD1
8’とVGG22との交差部の下側には、他の画素用の
PTFTが設けられている。本実施例においてはこのよ
うなC/TFTを用いたマトリクス構成を有している。
PTFTは、ソース5の入力端のコンタクト32を介し
X線VDD18に連結され、ゲイト4は多層形成がなさ
れたY線VGG22に連結されている。ドレイン6の出
力端はコンタクト29を介して画素の電極33に連結し
ている。The PTFT 21 is connected to the X-ray V DD 18 and the Y-line V
The PTFT 2 for another pixel is provided at the intersection with the GG 22 and further at the intersection with the V DD 18 and the V GG '22'.
1A is similarly provided. NTFT 11 is V SS 1
9 is provided at the intersection of V GG 22. V DD 1
Below the intersection of 8 ′ and V GG 22, PTFTs for other pixels are provided. The present embodiment has a matrix structure using such C / TFT.
The PTFT is connected to the X-ray V DD 18 via the contact 32 at the input end of the source 5, and the gate 4 is connected to the Y-line V GG 22 having a multilayer structure. The output end of the drain 6 is connected to the pixel electrode 33 via the contact 29.
【0058】他方、NTFT11はソース5’の入力端
がコンタクト32’を介してX線VSS19に連結さ
れ、ゲイト4’はY線VGG22に、ドレイン6’の出
力端はコンタクト29’を介して画素33に連結してい
る。かくして2本のX線18,19に挟まれた間(内
側)に、透明導電膜よりなる画素33とC/TFTとに
より1つのピクセルを構成している。かかる構造を左
右、上下に繰り返すことにより、2×2のマトリクスの
1つの例またはそれを拡大した640×640、128
0×1280といった大画素の液晶表示装置を作ること
が可能となる。On the other hand, in the NTFT 11, the input end of the source 5'is connected to the X-ray V SS 19 through the contact 32 ', the gate 4'is connected to the Y-line V GG 22, and the output end of the drain 6'is contact 29'. Is connected to the pixel 33 through. Thus, one pixel is constituted by the pixel 33 made of the transparent conductive film and the C / TFT while being sandwiched between the two X-rays 18 and 19 (inside). By repeating such a structure horizontally and vertically, one example of a 2 × 2 matrix or an enlarged version of 640 × 640, 128
It is possible to make a liquid crystal display device having a large pixel size of 0 × 1280.
【0059】ここでの顕著な特徴は、1つの画素にTF
Tが相補構成をして設けられていること、画素33は液
晶電位VLCを有するが、それは、PTFTがオンであ
りNTFTがオフか、またはPTFTがオフでありNT
FTがオンか、のいずれのレベルに固定されることであ
る。第9図において、それら透明導電膜上に配向膜、配
向処理を施し、さらにこの基板と他方の液晶の電極(図
8の23)を有する基板との間に一定の間隔をあけて公
知の方法により互いに配設をする。そしてその間に液晶
を注入または配線して装置を完成させる。The salient feature here is that TF is applied to one pixel.
T is provided in a complementary configuration, the pixel 33 has a liquid crystal potential V LC , which is either PTFT on and NTFT off, or PTFT off and NT.
The FT is fixed at either the on or the level. In FIG. 9, a known method is used in which an alignment film and an alignment treatment are applied on the transparent conductive film, and a certain space is provided between this substrate and the substrate having the other liquid crystal electrode (23 in FIG. 8). Are arranged with each other. Then, liquid crystal is injected or wired in the meantime to complete the device.
【0060】液晶材料にTN液晶を用いるならば、その
間隔を約10μm程度とし、透明導電膜双方に配向膜を
ラビング処理して形成させる必要がある。また液晶材料
にFLC(強誘電性)液晶を用いる場合は、動作電圧を
±20Vとし、セルの間隔を1.5〜3.5μm例えば
2.3μmとし、反対電極(図8の23)上にのみ配向
膜を設けラビング処理を施せばよい。分散型液晶または
ポリマー液晶を用いる場合には、配向膜は不用であり、
スイッチング速度を大とするため、動作電圧は±10〜
±15Vとし、セル間隔は1〜10μmと薄くする。If TN liquid crystal is used as the liquid crystal material, it is necessary to form the alignment film on both of the transparent conductive films by rubbing treatment with a gap of about 10 μm. When FLC (ferroelectric) liquid crystal is used as the liquid crystal material, the operating voltage is ± 20 V, the cell interval is 1.5 to 3.5 μm, for example 2.3 μm, and the opposite electrode (23 in FIG. 8) is provided. Only the alignment film may be provided and the rubbing process may be performed. When the dispersion type liquid crystal or polymer liquid crystal is used, the alignment film is unnecessary,
To increase the switching speed, the operating voltage is ± 10
It is set to ± 15 V, and the cell interval is thinned to 1 to 10 μm.
【0061】特に分散型液晶を用いる場合には、偏光板
も不用のため、反射型としても、また透過型としても光
量を大きくすることができる。そしてその液晶はスレッ
シュホールドがないため、本発明のC/TFTに示す如
く、明確なスレッシュホールド電圧が規定されるC/T
FT型とすることにより、大きなコントラストとクロス
トーク(隣の画素との悪干渉)を除くことができる。In particular, when the dispersion type liquid crystal is used, since the polarizing plate is unnecessary, the light quantity can be increased both as the reflection type and the transmission type. Since the liquid crystal has no threshold, the C / T in which a clear threshold voltage is defined as shown in the C / TFT of the present invention.
By adopting the FT type, it is possible to eliminate large contrast and crosstalk (bad interference with adjacent pixels).
【0062】〔実施例2〕本実施例は、図10(C)に
示す相補型のC/TFTを得る作製方法に関するもので
ある。本実施例が、実施例1と異なるのは、実施例1が
図6(B),(C)を見ると明らかなようにゲイト電極
4,4’となる部分とその上のレジスト膜をマスクとし
て不純物として酸素を半導体層2,2’にイオン打ち込
みしているが、本実施例においては、図10(A),
(B)に示すように先ずC、N、O等の不純物を半導体
層に対してレジスト膜をマスクとしてイオン打ち込みを
行い、C、N、O等の少なくとも一種類の元素が1×1
020〜5×1021cm−3の濃度になるようにイオ
ン注入法により添加するものである。この方法による
と、C、N、O等が添加された不純物領域(図5の52
に示すバンドギャップの広い領域に相当)をゲイト電極
の下に及ぶ範囲に設けることができるという特徴を有す
る。以下本実施例の作製工程を説明する。[Embodiment 2] This embodiment relates to a manufacturing method for obtaining the complementary C / TFT shown in FIG. The present embodiment is different from the first embodiment in that, as is clear from the first embodiment shown in FIGS. 6B and 6C, the portions to be the gate electrodes 4 and 4 ′ and the resist film thereon are masked. As an impurity, oxygen is ion-implanted into the semiconductor layers 2 and 2 ′, but in this embodiment, as shown in FIG.
As shown in (B), first, impurities such as C, N, and O are ion-implanted into the semiconductor layer using the resist film as a mask, and at least one element such as C, N, and O is 1 × 1.
It is added by an ion implantation method so as to have a concentration of 0 20 to 5 × 10 21 cm −3 . According to this method, impurity regions (52 in FIG. 5) to which C, N, O, etc. are added are used.
(Corresponding to a wide bandgap area shown in 1) can be provided in a range extending below the gate electrode. The manufacturing process of this example will be described below.
【0063】図10に本実施例の作製工程の一部を示
す。まず実施例1と同様な工程を経、その後フォトレジ
スト91を設けフォトマスクを用いて図10(A)に示
すようにパターニングをする。このフォトレジスト91
の除去された部分によってC、N、Oの添加される不純
物領域が決まるのである。よってこの方法によれば、実
施例1におけるイオン打ち込み法では不可能な、ゲイト
電極下にも前記不純物領域を設けることができるという
特徴を有する。FIG. 10 shows a part of the manufacturing process of this embodiment. First, the same steps as in Example 1 are performed, and then a photoresist 91 is provided and patterning is performed using a photomask as shown in FIG. This photoresist 91
The removed impurity region determines the impurity region to which C, N and O are added. Therefore, according to this method, the impurity region can be provided below the gate electrode, which is impossible by the ion implantation method in the first embodiment.
【0064】そしてこのフォトレジスト91をマスクと
して炭素(C)、窒素(N)、または酸素(O)の内少
なくとも一種類の元素、本実施例においては炭素を実施
例1と同様にしてイオン打ち込み法によりドーピングす
る。Then, using this photoresist 91 as a mask, at least one element selected from carbon (C), nitrogen (N), and oxygen (O), that is, carbon in this embodiment, is ion-implanted in the same manner as in the first embodiment. Doping by the method.
【0065】この上に実施例1と同様にしてゲイト酸化
膜となる酸化珪素膜3を酸素100%雰囲気中における
スパッタリングによって1000Åの厚さに設ける。さ
らにこの後、この上側にリンが1〜5×1020cm
−3の濃度に入ったシリコン膜またはこのシリコン膜と
その上にモリブデン(Mo)、タングステン(W),M
oSi2またはWSi2との多層膜、またはアルミ、ア
ルミと他の金属化合物、金属化合物の多層膜を形成し、
さらに実施例1と同様にしてこの多層膜をパターニング
することによりゲイト電極4、4’を設けてNTFTと
PTFTを得る。以下実施例1と全く同様な工程を経る
ことによってC/TFTを得ることができる。A silicon oxide film 3 serving as a gate oxide film is formed thereon by sputtering in an atmosphere of 100% oxygen to a thickness of 1000Å in the same manner as in the first embodiment. Further, after this, phosphorus is added to the upper side at 1 to 5 × 10 20 cm 2.
A silicon film having a concentration of -3 or this silicon film and molybdenum (Mo), tungsten (W), M on the silicon film.
forming a multilayer film of oSi 2 or WSi 2 , or a multilayer film of aluminum, aluminum and another metal compound, or a metal compound,
Further, by patterning this multilayer film in the same manner as in Example 1, the gate electrodes 4 and 4'are provided to obtain NTFT and PTFT. A C / TFT can be obtained by going through the same steps as in Example 1 below.
【0066】本実施例においては、ゲイト電極を設ける
前に炭素元素を、1×1020〜5×1021cm−3
イオン打ち込み法によってドーピングした領域(イ)
(ロ)(イ’)(ロ’)が設けられ、しかる後にゲイト
電極が設けられるのでバンドギャップの山をつくるため
の不純物である炭素が添加される領域がゲイト電極の位
置に制限されることがない。実施例1のようにゲイト電
極をマスクとして炭素、窒素酸素等の不純物をイオン打
ち込みによって添加した場合、図6(D)を見れば明ら
かなようにゲイト電極下に炭素、窒素酸素等の不純物の
内少なくとも一種類の不純物が添加された半導体領域
(図5の52にで示されるバンドギャップの山に相当す
る部分)を作ることができなかった。実施例1において
は、ゲイト電極をマスクとして一導電型を付与する不純
物を添加するので、チャネル形成領域は図6(D)の
7、7’で示されるようにゲイト電極4、4’の下にゲ
イト電極と同じ形で存在していたが、本実施例のような
構成をとった場合、図10(C)に示すようにソース領
域5、5’からチャネル形成領域7、7’にかけて炭素
が添加された珪素半導体の領域(ロ)、(イ’)を、ド
レイン領域6、6’からチャネル形成領域7、7’にか
けて炭素が添加された珪素半導体の領域(イ)、
(ロ’)を設けることができる。この場合、炭素が添加
されている領域ソース領域5、5’とチャネル形成領域
7、7’との境界は91、91’となり、ドレイン領域
6、6’とチャネル形成領域4、4’との境界は92、
92’となる。よって、これらソース、ドレイン領域と
チャネル形成領域の境界は炭素が添加された珪素半導体
領域中に存在することになる。In this embodiment, the carbon element is added to 1 × 10 20 to 5 × 10 21 cm −3 before providing the gate electrode.
Region doped by ion implantation (a)
(B) (a ') and (b') are provided, and the gate electrode is provided after that, so that the region to which carbon, which is an impurity for forming a band gap peak, is added is limited to the position of the gate electrode. There is no. When impurities such as carbon and nitrogen oxygen are added by ion implantation using the gate electrode as a mask as in Example 1, as shown in FIG. 6D, it is clear that impurities such as carbon and nitrogen oxygen exist under the gate electrode. It was not possible to form a semiconductor region (a portion corresponding to the crest of the bandgap indicated by 52 in FIG. 5) to which at least one kind of impurity was added. In Example 1, since an impurity imparting one conductivity type is added using the gate electrode as a mask, the channel formation region is formed under the gate electrodes 4 and 4'as shown by 7 and 7'in FIG. 6D. However, in the case of the structure of this embodiment, carbon is formed from the source regions 5 and 5'to the channel forming regions 7 and 7'as shown in FIG. 10C. Regions (b) and (a ′) of the silicon semiconductor to which carbon is added, regions (a) of the silicon semiconductor to which carbon is added from the drain regions 6 and 6 ′ to the channel forming regions 7 and 7 ′,
(B ') can be provided. In this case, the boundaries between the carbon-added regions source regions 5 and 5'and the channel forming regions 7 and 7'are 91 and 91 ', and the drain regions 6 and 6'and the channel forming regions 4 and 4'are formed. The border is 92,
92 '. Therefore, the boundary between the source / drain region and the channel forming region is present in the carbon-added silicon semiconductor region.
【0067】本実施例の構成をとった場合におけるNT
FTの模式的なエネルギーバンド図を図11に示す。図
11に示したエネルギーバンド図に示すように本実施例
の作製工程によってNTFTを作製した場合、炭素、窒
素、酸素を添加することのよって得られるエネルギーバ
ンドギャップの山101の位置を図5に示す実施例1に
おける作製方法で作製したNTFTのエネルギーバンド
ギャップの山52の位置よりもチャネル形成領域に近い
部分に設けることができる。しかも、実施例1の場合と
同じバンドギャップを有する山を設けた場合において
も、その設けられる位置が違うと、ポテンシャル障壁と
してのバンドギャップの山の高さを相対的に変えること
ができる。例えば、チャネルとドレインの境界である図
5の112、図10の92’の近傍を比較した場合、炭
素、窒素、酸素を添加することによて、形成されるバン
ドギャップの大きさが同じであるのにもかかわらず、キ
ャリア、電子にとってのポテンシャル障壁としての高さ
は違うことがわかる。NT in the case of adopting the configuration of this embodiment
A schematic energy band diagram of FT is shown in FIG. As shown in the energy band diagram shown in FIG. 11, when the NTFT is manufactured by the manufacturing process of this embodiment, the position of the peak 101 of the energy band gap obtained by adding carbon, nitrogen and oxygen is shown in FIG. It can be provided in a portion closer to the channel formation region than the position of the peak 52 of the energy band gap of the NTFT manufactured by the manufacturing method in Example 1 shown. Moreover, even when the crests having the same band gap as in the case of the first embodiment are provided, the heights of the crests of the band gaps as the potential barriers can be relatively changed when the provided positions are different. For example, when comparing the vicinity of the boundary between the channel and the drain, 112 in FIG. 5 and 92 ′ in FIG. 10, the size of the band gap formed by adding carbon, nitrogen, and oxygen is the same. Despite this, it can be seen that the height as a potential barrier for carriers and electrons is different.
【0068】さらに本実施例の作製工程において、ゲイ
ト電極の位置部分の下に炭素、窒素、酸素の少なくとも
一種類が添加された領域を作ることにより図12に示す
ようなNTFT、PTFTからなるC/TFTを作製す
ることができる。このC/TFTは炭素が1×1020
〜5×1021cm−3添加された領域である(イ)
(ロ)(イ’)(ロ’)の位置が図10(D)のC/T
FTとは異なっているだけである。図12を見るとソー
ス5、5’とチャネル形成領域7、7’との境界である
91、92、91’、92’を一方の端としてチャネル
形成領域内に炭素の添加された不純物領域すなわちバン
ドギャップの山を作るための不純物領域が設けられてい
ることがわかる。Further, in the manufacturing process of this embodiment, by forming a region to which at least one kind of carbon, nitrogen and oxygen is added under the position of the gate electrode, an NTFT and a PTFT as shown in FIG. / TFT can be manufactured. This C / TFT has 1 × 10 20 carbon
It is a region added with 5 × 10 21 cm −3 (a).
The positions of (b), (b '), and (b') are C / T in FIG. 10 (D).
It is only different from FT. As shown in FIG. 12, the impurity regions added with carbon in the channel forming region, that is, 91, 92, 91 ′ and 92 ′, which are boundaries between the sources 5 and 5 ′ and the channel forming regions 7 and 7 ′, are one end. It can be seen that the impurity region for forming the band gap peak is provided.
【0069】図12に示すようなNTFTのエネルギー
バンド図を図13に示す。この図を見ればわかるように
炭素が添加された不純物領域をチャネル形成領域内に設
けたので、エネルギーバンドギャップの山101が図5
(実施例1に対応)や図11(実施例2に対応)の場合
に比較して、ソースとチャネルの境界91’とドレイン
とチャネルの境界92’よりチャネル形成領域側に設け
られていることがわかる。この場合も炭素が添加された
領域のバンドギャップの大きさは、同じであっても、そ
の位置が違う場合、ポテンシャル障壁としてのバンドギ
ャップの山の高さは、電子、キャリア(正孔)にとって
異なることになる。An energy band diagram of the NTFT as shown in FIG. 12 is shown in FIG. As can be seen from this figure, since the impurity region added with carbon is provided in the channel formation region, the peak 101 of the energy band gap is shown in FIG.
Compared to the case of (corresponding to the first embodiment) and FIG. 11 (corresponding to the second embodiment), it is provided closer to the channel formation region than the boundary 91 ′ of the source / channel and the boundary 92 ′ of the drain / channel. I understand. Also in this case, even if the band gap size of the region to which carbon is added is the same, but the position is different, the height of the band gap peak as a potential barrier is not enough for electrons and carriers (holes). It will be different.
【0070】さらに炭素、窒素、酸素の内少なくとも一
種類の元素が添加された領域の不純物濃度、横方向の
幅、活性化の度合いなどにより前記バンドギャップの山
の幅、高さをコントロールすることができる。Furthermore, the width and height of the crests of the band gap are controlled by the impurity concentration, the width in the lateral direction, the degree of activation, etc. of the region to which at least one element of carbon, nitrogen and oxygen is added. You can
【0071】〔実施例3〕本実施例は、図14に示すよ
うに実施例2において作製したTFTにおいて、C,
N,Oが添加された領域が半導体層の表面付近に存在す
る場合である。この構成であってもソース、ドレイン間
の耐圧を高くすることができる。もちろんこの不純物が
基板近くに達していてもよいのであるが、本実施例の構
成をとり、C,N,Oの不純物をイオン打ち込み法でド
ーピングする場合、実施例1や2の場合に比較してイオ
ンのエネルギーを小さくでき、ドーピングをしたくない
不要な部分へのイオンの侵入をふせぐことができる。な
お図面の符号は図1と同一である。また、本明細書中に
示される絶縁ゲイト型電界効果トランジスタはPチャネ
ル型あるいはNチャネル型のいずれであってもよいこと
はいうまでもない。[Embodiment 3] In this embodiment, as shown in FIG. 14, in the TFT manufactured in Embodiment 2, C,
This is the case where the region to which N and O are added exists near the surface of the semiconductor layer. Even with this configuration, the breakdown voltage between the source and drain can be increased. Of course, this impurity may reach the vicinity of the substrate, but in the case of adopting the configuration of the present embodiment and doping C, N, O impurities by the ion implantation method, as compared with the case of the first and second embodiments. Therefore, the energy of the ions can be reduced, and the invasion of the ions to unnecessary portions where the doping is not desired can be prevented. The reference numerals in the drawing are the same as those in FIG. Needless to say, the insulating gate type field effect transistor shown in this specification may be either a P-channel type or an N-channel type.
【0072】本実施例の作製法は、C,N,Oのイオン
注入に際しての加える電圧が40KeV以下例えば25
KeVである点以外は実施例2と同様である。また実施
例1と同様な構成をとってもよいことはいうまでもな
い。In the manufacturing method of this embodiment, the voltage applied at the time of ion implantation of C, N and O is 40 KeV or less, for example 25.
Example 2 is the same as Example 2 except that it is KeV. It goes without saying that the same configuration as that of the first embodiment may be adopted.
【0073】〔実施例4〕本実施例は、Nチャネルまた
はPチャネル型の絶縁ゲイト型電界効果トランジスタに
おいて、ドレイン領域とゲイト電極下の半導体領域との
境界付近に炭素が添加された領域が設けられていること
を特徴とする半導体装置であって、図15にその構成を
示す。本実施例の構成をとることによって、簡単な構成
ながら絶縁耐圧をたかめるこができた。また図面の符号
は実施例2におけるものと同じである。[Embodiment 4] In this embodiment, an N-channel or P-channel type insulated gate field effect transistor is provided with a carbon-doped region near the boundary between the drain region and the semiconductor region under the gate electrode. FIG. 15 shows the structure of a semiconductor device having the above structure. By adopting the structure of this embodiment, the withstand voltage can be increased with a simple structure. The reference numerals in the drawings are the same as those in the second embodiment.
【0074】本実施例の作製法は、実施例2の作製法に
したがった。よって、チャネルとドレインの境界92’
を含む形で炭素が添加されている領域がチャネルからド
レインにかけて設けられている。The manufacturing method of this example was in accordance with the manufacturing method of Example 2. Therefore, the channel-drain boundary 92 '
A region to which carbon is added so as to include is provided from the channel to the drain.
【0075】本発明の思想によれば、図16に示すよう
に逆スタガー型の電界効果トランジスタにおいて、12
5で示される部分に本発明の構成であるC,N,Oの不
純物を実施例1と同様にして、イオン打ち込み等で添加
することにより本発明の構成と同等の効果を得ることが
できる。According to the concept of the present invention, in the inverted stagger type field effect transistor as shown in FIG.
By adding impurities such as C, N, and O, which is the constitution of the present invention, to the portion indicated by 5 by ion implantation or the like in the same manner as in Example 1, the same effect as the constitution of the present invention can be obtained.
【0076】また、図17に示すようにプレナー型の絶
縁ゲイト型電界効果トランジスタに本発明の構成を応用
することができる。この場合、チャネルとソース、ドレ
インの間に炭化物、窒化物、酸化物の薄膜を10〜50
0Åの厚さ、可能ならでるだけ薄く均一に設けることに
よって、本発明の効果を得ることができる。この場合、
従来のプレナー型の絶縁ゲイト型電界効果トランジスタ
の作製工程に前記炭化物、窒化物、酸化物、またはその
複合薄膜を設けるだけでよいという作製上の特徴を有す
る。Further, as shown in FIG. 17, the structure of the present invention can be applied to a planar type insulated gate field effect transistor. In this case, a thin film of carbide, nitride, or oxide is formed between the channel and the source / drain at 10-50.
The effect of the present invention can be obtained by uniformly providing the thickness of 0Å, and if possible, making it as thin as possible. in this case,
It has a manufacturing characteristic that the above-mentioned carbide, nitride, oxide, or a composite thin film thereof may be provided in the manufacturing process of a conventional planar type insulated gate field effect transistor.
【0077】図16、図17における上記本発明の他の
応用例において、121はガラス基板、122は下地酸
化珪素膜、123はゲイト酸化膜である酸化珪素膜、1
24は非単結晶珪素半導体膜、125はC,N,Oの少
なくともいずれかが添加された領域、126はドレイン
領域、127はソース領域、128はゲイト電極、12
9はC,N,Oの少なくともいずれかからなる薄膜、あ
るいは少なくともいずれかが添加された薄膜であり、1
30は層間絶縁物、131はアルミ電極であり、Sはソ
ース電極、Gはゲイト電極、Dはドレイン電極を示す。
本実施例における薄膜129はPCVD法によって設け
るが他の方法、例えばLPCVD法、スパッタ法、光C
VD方等を用いてもよい。In the other application examples of the present invention shown in FIGS. 16 and 17, 121 is a glass substrate, 122 is a base silicon oxide film, 123 is a silicon oxide film which is a gate oxide film, 1
24 is a non-single crystal silicon semiconductor film, 125 is a region to which at least one of C, N and O is added, 126 is a drain region, 127 is a source region, 128 is a gate electrode, 12
Reference numeral 9 denotes a thin film made of at least one of C, N and O, or a thin film to which at least one is added.
Reference numeral 30 is an interlayer insulator, 131 is an aluminum electrode, S is a source electrode, G is a gate electrode, and D is a drain electrode.
The thin film 129 in this embodiment is provided by the PCVD method, but other methods such as the LPCVD method, the sputtering method and the light C method.
The VD method or the like may be used.
【0078】本発明においては、半導体として非単結晶
珪素を用いたが、他の半導体を用いてもよい。Although non-single crystal silicon is used as the semiconductor in the present invention, other semiconductors may be used.
【0079】[0079]
【発明の効果】本発明の構成である炭素、窒素、酸素の
添加された領域を設けることによってソース、ドレイン
間の逆方向リークの問題、そしてソース、ドレイン間の
耐圧の低さに起因するしきい値電圧以下の状態において
生じるスローリークの問題を解決することができた。The provision of the regions to which carbon, nitrogen and oxygen are added according to the present invention is caused by the problem of reverse leakage between the source and drain and the low breakdown voltage between the source and drain. We were able to solve the problem of slow leak that occurs when the voltage is below the threshold voltage.
【図1】 本発明の一例を示したものである。FIG. 1 shows an example of the present invention.
【図2】 本発明の構成によって得られるゲート電圧と
ドレイン電流の関係、並びに従来の構成におけるゲート
電圧とドレイン電流の関係を示したものである。FIG. 2 shows a relationship between a gate voltage and a drain current obtained by the configuration of the present invention and a relationship between a gate voltage and a drain current in the conventional configuration.
【図3】 本発明の構成によって得られるドレイン電圧
とドレイン電流の関係、並びに従来の構成におけるドレ
イン電圧とドレイン電流の関係を示したものである。FIG. 3 shows the relationship between the drain voltage and the drain current obtained by the configuration of the present invention, and the relationship between the drain voltage and the drain current in the conventional configuration.
【図4】 従来の例を示す。FIG. 4 shows a conventional example.
【図5】 本発明の構成における模式的なエネルギーバ
ンド図の概略を示す。FIG. 5 shows an outline of a schematic energy band diagram in the constitution of the present invention.
【図6】 本発明の実施例の作製工程を示す。FIG. 6 shows a manufacturing process of an example of the present invention.
【図7】 本発明の実施例の作製工程を示す。FIG. 7 shows a manufacturing process of an example of the present invention.
【図8】 本発明の実施例の構成を示す。FIG. 8 shows a configuration of an embodiment of the present invention.
【図9】 本発明の実施例の構成を示す。FIG. 9 shows a configuration of an embodiment of the present invention.
【図10】 本発明の実施例の作製工程を示す。FIG. 10 shows a manufacturing process of an example of the present invention.
【図11】 本発明の実施例におけるNTFTの模式的
なエネルギーバンド図を示す。FIG. 11 shows a schematic energy band diagram of an NTFT in an example of the present invention.
【図12】 本発明の実施例の構成を示す。FIG. 12 shows a configuration of an example of the present invention.
【図13】 本発明の実施例におけるNTFTの模式的
なエネルギーバンド図を示す。FIG. 13 is a schematic energy band diagram of an NTFT according to an example of the present invention.
【図14】 本発明の実施例の構成を示す。FIG. 14 shows a configuration of an example of the present invention.
【図15】 本発明の実施例の構成を示す。FIG. 15 shows a configuration of an example of the present invention.
【図16】 本発明の構成の他の応用例を示す。FIG. 16 shows another application example of the configuration of the present invention.
【図17】 本発明の構成の他の応用例を示す。FIG. 17 shows another application example of the configuration of the present invention.
4、4’・・・・ゲイト電極 5、5’・・・ソース 7、7’・・・ゲート電極下の半導体膜 6、6’・・・ドレイン イ、ロ、イ’、ロ’・・・炭素、酸素または窒素が添加
された領域 111・・・ソースとチャネルの境界 112・・・ドレインとチャネルの境界4, 4 '... Gate electrode 5, 5' ... Source 7, 7 '... Semiconductor film under gate electrode 6, 6' ... Drain Y, B, B ', B' ...・ A region to which carbon, oxygen or nitrogen is added 111 ... Boundary between source and channel 112 ... Boundary between drain and channel
───────────────────────────────────────────────────── 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 618 C ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location 9056-4M 618 C
Claims (2)
とドレイン領域とを有し、 前記ソース領域とチャネル形成領域との境界付近には、
炭素、窒素、酸素から選ばれた少なくも一種類の元素が
選択的に添加された領域が設けられており、 前記チャネル形成領域とドレイン領域との境界付近に
は、炭素、窒素、酸素から選ばれた少なくも一種類の元
素が選択的に添加された領域が設けられており、 前記元素が選択的に添加された2つの領域は、前記ソー
ス領域、チャネル形成領域、ドレイン領域が有している
エネルギーバンド幅よりも大きなエネルギーバンド幅を
有していることを特徴とする半導体装置。 1. A source region and a channel forming region made of silicon.
And a drain region, and near the boundary between the source region and the channel forming region,
At least one element selected from carbon, nitrogen and oxygen
A selectively added region is provided near the boundary between the channel forming region and the drain region.
Is at least one element selected from carbon, nitrogen and oxygen.
A region to which the element is selectively added is provided, and two regions to which the element is selectively added are the so-called
The drain region, the channel formation region, and the drain region
Energy band width greater than energy band width
A semiconductor device having.
とドレイン領域とを有し、 前記チャネル形成領域とドレイン領域との境界付近に
は、炭素、窒素、酸素から選ばれた少なくも一種類の元
素が選択的に添加された領域が設けられており、 前記元素が選択的に添加された2つの領域は、前記ソー
ス領域、チャネル形成領域、ドレイン領域が有している
エネルギーバンド幅よりも大きなエネルギーバンド幅を
有していることを特徴とする半導体装置。 2. A source region and a channel forming region made of silicon.
And a drain region, and near the boundary between the channel forming region and the drain region.
Is at least one element selected from carbon, nitrogen and oxygen.
A region to which the element is selectively added is provided, and two regions to which the element is selectively added are the so-called
The drain region, the channel formation region, and the drain region
Energy band width greater than energy band width
A semiconductor device having.
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