(以下TFTという)の構造、特にゲート電極の構造に関するものである。[0002]【従来の技術】従来よりTFTの構造としては、ゲート電極部分をマスクとして用い、イオン注入法等により一導電型を付与する不純物をドーピングすることによって、ソース・ドレイン領域を形成する自己整合型の構造が知られている。known.【0003】この構造の代表的な構造を図2に示す。region(25)とチャネル形成領域(27)とドレイン領域(26)とが形成される薄膜半導体層(22)、ゲート絶縁膜(23)、ゲート電極(24)が記載されている。形成されることは周知の通りである。art.【0004】図2(A)において、半導体層(22)は非晶質珪素または非晶質珪素を結晶化させたものである。ソース領域(25)とドレイン領域(26)とはリンの注入のよってN型化されている。Nチャネル型TFTである。(24),その抵抗を下げるためにリンが多量にドーピングされた珪素膜が用いられている。(22)を加熱あるいはレーザー光の照射等によって結晶化させ、結晶性珪素とする。to.【0006】次にゲート絶縁膜(23)となる酸化珪素膜をスパッタ法等によって形成し、ゲート電極(24)となるリンがドープされた珪素膜を気相等によって形成する。(23),ゲート電極(24)とを形成し、図2(A)のような形状を得る。ゲート電極(24)をマスクとしてリンイオンの打ち込み(以下イオン注入という)を行い、ソース領域(25)とドレイン領域(26)とを自己整合的に形成する。manner.この際自動的にチャネル形成領域(27)も形成される。formed.【0007】この後、注入した不純物であるリンの活性化、イオン注入時における半導体層(22)の損傷をアニールするため、熱処理を行う。この際の熱処理によって非晶質珪素で形成されたゲート電極(24)は結晶化される。crystallized.【0008】ここで以下のようなことが問題となる。in,ゲート絶縁膜(23)中を突き抜けチャネル形成領域(27)をN型化してしまう。この結果、チャネル形成領域が有効に機能しなくなり、TFTの特性が劣化してしまう。(a)熱処理を必要としないドーピングの方法の採用。(b)熱処理温度の低温化、及び熱処理時間の短時間化。(c)ゲート電極(24)にイオン注入するリンの濃度を低くする。(d)ゲート電極にイオン注入の不要な金属材料を用いる。方法はドーピングの方式自体を変えなくては成らず、現実的ではない。現在用いている装置や作製工程を利用できない。(27)とゲート絶縁膜(23)との界面における界面特性の改善、イオン注入の際に生じる半導体層(22)のダメージの回復、等の効果を犠牲にしなければならず、根本的な解決にはならない。実際には、この熱処理の工程の処理温度や処理時間とチャネル形成領域への不純物の拡散の程度とを考慮して適当な許容範囲内で熱処理の条件を設定し、妥協しているのが現状である。方法を採用した場合、ゲート電極自体の抵抗が必然的に高くなるので、配線抵抗が高くなり、TFTの特性を犠牲にしなければならない。方法を採用した場合、イオン注入後の熱処理工程、さらには後の保護膜の形成等の工程において、ゲート電極(24)を構成する金属材料の耐熱温度が問題となるので、熱処理温度が制約される。ゲート電極が溶融しないまでも、熱処理時において、ゲート電極(24)を構成する金属材料がチャネル形成領域(27)に拡散するという問題がある。以上の問題は、Nチャネル型TFTであっても、Pチャネル型TFTであっても本質的には同じであり、またイオン注入する元素に依るものでもない。(27)に拡散することを防ぐ構造を有するTFT、およびその作製方法を提供することを目的とする。device,を要旨とする。gist.【0014】上記第1の発明は、ゲート電極中における一導電型を付与する不純物の濃度をゲート電極側では低くし、ゲート電極と反対側では高くする構造をとることによって、TFTの作製時においてゲート電極中からゲート絶縁膜を突き抜ける一導電型を付与する不純物の量を低減させることができるものである。この第1の発明の構成を実現するための構造として以下の例を挙げることができる。以下の説明において用いる図3の各部の構成は、ゲート電極(24)の構造以外に部分においては、図2において説明したものと同一である。FIG.【0015】図3に示すTFTの構造において、半導体層で構成されるゲート電極(24)のゲート絶縁膜(23)に接する側(31)は、一導電型を付与する不純物を低い濃度で含み、ゲート電極(23)に接する側と反対側(32)は、一導電型を付与する不純物を高い濃度で含んでいる。concentration.【0016】上記図3に示す構造は、ゲート電極(24)の形成の際に、成膜の進行に従って、成膜と同時に徐々に一導電型を付与する不純物を添加していく方法、またはゲート電極を多層構造とし、一層ずつ一導電型を付与する不純物の濃度を変えて成膜する方法、を採ることで実現される。要旨とするものである。an.【0018】上記第2の発明は、前記第1の発明を具体化した一つの構成である。electrode(23)に接する面側の層(この場合(31)で示される部分に設けられている)は、一導電型を付与する不純物を低い濃度で含み、ゲート電極に接する面と反対側の層(この場合(32)で示される部分に設けられている)は、一導電型を付与する不純物を高い濃度で含んでいる構成を挙げることができる。.【0020】上記第3の発明は、前記第1の発明において、ゲート電極を多層構造とした場合の構造に当たる。structure.また層の数を2層に限定した場合は、前記第2の発明と同一なものとなる。作製方法、を要旨とする。gist.【0022】上記第4の発明は、前記第3の発明を実現する際の作製方法に関する。ゲート電極を形成するに際して、ゲート絶縁膜に接する第1層を実質的に真性な半導体層として形成し、第1の層上に形成される第2の層の形成の際には、一導電型を付与する不純物を添加することを特徴とするものである。secondの層(例えば、図3でいうと(32)の部分に相当する)に添加されている一導電型を付与する不純物が、ゲート絶縁膜を突き抜けてチャネル形成領域に拡散することを低減、あるいは実用上防止することができる。第1の層には第2の層から一導電型を付与する不純物が拡散する。この際第1の層が一導電型化していることが好ましい。of.【0024】また、第2の層に一導電型を付与する不純物を多量に添加することによって、ゲート電極自体の電気抵抗を十分下げることができる。作製方法、を要旨とするものである。3でいうと(31)の部分に相当する)にも実用上問題とならない程度に一導電型を付与する不純物の添加を行うものである。afterドレイン領域形成のためのイオン注入工程及び熱処理工程において、ゲート電極を突き抜けてチャネル形成領域に拡散することを考慮して決めなければならない。一導電型を付与する不純物の拡散が問題とならない程度に不純物の量を第1の層中に添加しなければならない。gist.【0028】上記第6の発明は、単一の層で構成されたゲート電極の構造において、成膜開始時においては成膜を行わず、成膜が進行したところで、一導電型を付与する不純物を添加して成膜を行うことによって、イオン注入及び熱処理後において、図3の例でいうと、(31)の領域のドーピング濃度を低く、(32)の領域のドーピング濃度を高く、するものである。3(31)の領域)に低濃度で一導電型を付与する不純物を添加したものである。この第7の発明においても、後のイオン注入及び熱処理の工程において、添加された一導電型を付与する不純物がゲート電極を突き抜けてチャネル形成領域に拡散しないように、ゲート電極の成膜開始時において添加する不純物の量を決定しなければならない。in.【0031】ゲート電極のゲート絶縁膜側をノンドープ半導体、または低濃度半導体とし、その上に高濃度半導体を形成することにより、ゲート電極をマスクとしてイオン注入によりソース・ドレイン領域を形成する際において、ゲート電極中からゲート絶縁膜を突き抜けてゲート電極中に添加された一導電型を付与する不純物が拡散する問題を解決することができる。同時に、ゲート電極の低抵抗化を図ることができる。以下本発明を利用した実施例を示す。本実施例の基本構造を図1に示す。thick),(13)がゲート絶縁膜となる酸化珪素膜(1000Å厚)であり、(14)がゲート電極を構成するノンドープの珪素半導体層であり、(15)が(14)とともにゲート電極を構成する高濃度にリンをドープした珪素半導体層(2000Å厚)である。film(15)がない状態)、100Å、200Å、300Å、400Åと4段階に変化させた場合におけるチャネル形成領域(17)とゲート絶縁膜(13)との界面におけるリンの濃度の関係を計算によって調べたものである。were.【0034】即ち、チャネル形成領域(17)とゲート絶縁膜(13)との界面におけるリンの濃度を調べることによって、チャネル形成領域(17)に珪素膜(15)からどの程度リンが拡散したかを知ることができ、このことから、ノンドープの珪素膜(14)の効果を知ることができる。図1に示す本実施のTFTの作製方法を以下に説明する。(11)(12)を周知の減圧CVD法によって1000Åの厚さに成膜する。成膜条件は以下の通りである。(12)を加熱により結晶化させる。結晶化条件は以下の通りである。)を1000Åの厚さにマグネトロンスパッタ法によって形成する。成膜条件は以下の通りである。C.【0038】つぎに、ゲート絶縁膜(13)上にゲート電極を構成する第1の半導体層であるノンドープの珪素半導体層(14)を減圧CVD法によって必要とする膜厚に成膜する。成膜条件は以下の通りである。sccm【0039】つぎにノンドープの珪素半導体層(14)上にゲート電極を構成する第2の半導体層として高濃度にリンが添加された珪素半導体層(15)を減圧CVD法により成膜する。成膜条件は以下の通りである。-3の濃度にドーピングされた珪素半導体層(15)が形成される。(17)を自己整合的に形成する。-3程度の濃度に注入される。(18).【0041】上記イオン注入後に熱処理を行い、リンイオンの活性化、イオン打ち込みに従う損傷のアニールを行う。熱処理条件は以下の通りである。pressure【0042】さらに必要に応じてソース電極、ドレイン電極、ゲート電極の配線等を形成する。structure,これを多層構造とすることもできる。この場合、ゲート絶縁膜に接する層から段階的にドーピング濃度を変化させるが有効である。図4に、図1の構成を採用し、ノンドープの珪素半導体層(14)の厚さを0Å〜400Åへと100Å毎に膜厚を変化させていった場合の、チャネル形成領域(17)とゲート絶縁膜(13)との界面付近におけるリンの濃度を計算によって求めたものを示す。度で24時間熱処理をした結果、ゲート絶縁膜(13)を突き抜けたリンが、チャネル形成領域(17)とゲート絶縁膜(13)との界面付近にどれほどの濃度で存在するか求めたものである。図4に示すように、ゲート電極部分にノンドープ珪素半導体層(14)を設け、その厚さを厚くしていくことにより、チャネル形成領域(17)とゲート絶縁膜(13)との界面付近におけるリンの濃度を下げることができる。3程度にまで下げることができ、熱処理におけるリンの異常拡散や、作製工程におけるリンの混入を考えてもその影響を十分下げることができることが分かる。構成されるゲート電極を単層の珪素膜としたものである。1において説明したのと同様である。従って本実施例においては、ゲート電極の作製方法について説明する。electrode.【0046】本実施例にけるTFTの基本構造を図5に示す。ゲート電極(51)部分以外は図1に示すものと同様の構成であり、符号も図1のものと同様である。図5に示すTFTはゲート電極(51)が珪素半導体で形成されており、その抵抗を下げるためにドーピングしてあるリンが、濃度が変化されてドーピングされていることを特徴とするものである。)を反応室に導入せずに成膜を行ない400Å厚の珪素膜を(52)として形成する。成膜途中のある時点でフォスフィンを反応室に導入することによって、その後の成膜はリンがドーピングされた珪素膜を(53)として1600Åの厚さに成膜する。(53).【0048】この工程は従来の作製工程において単に成膜途中において反応室に一導電型を付与する不純物を含む反応性気体を加えるだけでよいため、工業的にも有用である。useful.【0049】また上記構成において、ある時点でフォスフィンを導入するのではなく、成膜開始にはフォスフィンを導入せず、徐々にその添加量を増やしていくことによって、濃度勾配を与えてやる方法でもよい。この方法を用いると、ゲイト電極(51)とゲイト絶縁膜(13)との界面においては、リン濃度が低く、ゲイト電極(51)の上面即ちゲイト電極(51)と接する面側とは反対側の面においてはリンの濃度が高くその抵抗が低い、という構成を実現することができる。以下本発明を利用した他の構成について説明する。以上においては、本発明を利用した基本的構造を有するNチャネル型TFTを実施例を示したが、ゲート電極をマスクとして用い、半導体に一導電型を付与する不純物をイオン注入し、熱処理を行うことによって、ソース領域とドレイン領域、さらにはチャネル形成領域を自己整合的に形成する方式のTFTにおいて、本発明が利用できることはいうまでもない。半導体の種類も珪素に限定されるものではない。amorphous,微結晶、多結晶等を用いることができ、特に限定されるものではない。limited.【0051】また本発明は、イオン注入を用いる方法以外の方法で作製するTFTにおいて、ゲート電極からの不純物のチャネル形成領域への拡散を防ぐ構成、またはそのプロセスとして利用することができる。[0052]【発明の効果】ゲート電極をマスクとして用いて一導電型を付与する不純物をイオン注入によってドーピングを行ない、ソース領域とドレイン領域とを自己整合的に形成するTFTにおいて、ゲート電極を2層に、ゲート絶縁膜側から一導電型を付与する不純物がノンドープの珪素膜、一導電型を付与する不純物が高濃度にドープされた珪素膜、と積層して設けることにより、ゲート電極自体の抵抗を下げると同時に、イオン注入時及びその後の熱処理時における前記不純物の拡散に起因するチャネル形成領域へ悪影響を防ぐことができる。implantation.【0053】また、結晶性珪素(一般にポリシリコンとも言われる)を用いたTFTにおいては、そのしきい値の絶対値が高くなるという問題が存在する。この問題を解決するためには、ゲート絶縁膜の厚さを薄くすることが有効であるが、前述のように、ゲート電極に半導体材料を用いた場合には、熱処理工程におけるゲート絶縁膜を突き抜ける不純物の存在が問題となるので、ゲート電極を薄くすることは問題があった。electrode.【0054】しかしながら、本発明の構成を利用した場合、ゲート電極を突き抜ける不純物の問題をゲート電極の構造を工夫することによって解決できるので、ゲート絶縁膜の厚さを、ゲート絶縁膜の耐圧、成膜の際のステップカバレッジ、成膜分布等の条件が許す限り、薄くすることができる。film,必要とする低いしきい値を有するTFTを得ることができる。実施例のTFTの基本構造を示す。従来のTFTの基本構造を示す。実施例のTFTの基本構造を示す。実施例において、成膜時にドーピングを行わない珪素膜(ノンドープ珪素膜)の厚さを変化させていった場合のチャネル形成領域とゲイト絶縁膜との界面における不純物濃度(計算値)を示す。実施例のTFTの基本構造を示す。