JP2010021482A - Semiconductor device, thin film transistor substrate, display, and mobile device - Google Patents

Semiconductor device, thin film transistor substrate, display, and mobile device Download PDF

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JP2010021482A JP2008182860A JP2008182860A JP2010021482A JP 2010021482 A JP2010021482 A JP 2010021482A JP 2008182860 A JP2008182860 A JP 2008182860A JP 2008182860 A JP2008182860 A JP 2008182860A JP 2010021482 A JP2010021482 A JP 2010021482A
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Takeshi Shiomi
竹史 塩見
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device having new-structure transistors enabling resistance values of diffusion layers of two transistors formed on the same insulating substrate to be equal. <P>SOLUTION: The first transistor (left in the figure) includes a first insulating film 303a formed under a first gate electrode 304a, and a second insulating film 303b formed on diffusion layer regions 302a2 and 302a3. A first gate electrode 304a is located in an upper portion over the first insulating film 303a and the second insulating film 303b. The first insulating film 303a is thinner than the second insulating film 303b. The second insulating film 303b of the first transistor is formed from an edge of the lower surface of the first gate electrode 304a to the inside thereof. The diffusion layer regions 302a2 and 302a3 are formed to overlap under the first insulating film 303a. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置、この半導体装置を備えるTFT基板、このTFT基板を用いた表示装置(液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等)、及びこの表示装置を搭載した携帯機器(ノート型パソコン、携帯電話、携帯情報端末等)に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, a TFT substrate including the semiconductor device, a display device using the TFT substrate (a liquid crystal display, an organic EL display, etc.), and a mobile device (notebook personal computer, mobile phone, Portable information terminal).

通常、半導体デバイスプロセスにおいて、活性化は800℃以上の高温で行われる。しかし、液晶表示装置の場合、基板としてガラス板を用いるため、最大600℃程度の温度までしか加熱することができず、半導体デバイスに比べて低温でシリコン層を活性化する必要がある。   Usually, in the semiconductor device process, activation is performed at a high temperature of 800 ° C. or higher. However, in the case of a liquid crystal display device, since a glass plate is used as a substrate, it can be heated only up to a temperature of about 600 ° C., and it is necessary to activate a silicon layer at a lower temperature than that of a semiconductor device.

低温で活性化を行う場合、プロセスとして現実的な時間内で活性化が生じるためには、再結晶の核となる領域が必要となる。このため、イオン注入される(イオンが打ち込まれる)ソース領域及びドレイン領域の底部に核が残るようにイオン注入(イオン打ち込み)のプロファイルを制御することが重要となる。   When activation is performed at a low temperature, a region serving as a nucleus of recrystallization is required in order for activation to occur within a realistic time as a process. For this reason, it is important to control the profile of ion implantation (ion implantation) so that nuclei remain at the bottom of the source region and drain region into which ions are implanted (ions are implanted).

しかしながら、この注入プロファイルは、イオンが通過する半導体層上に形成される絶縁膜の膜厚に大きく依存する。このため、特開平11−97696号公報には、以下に記載するような方法が開示されている。以下、その方法について図22を参照して説明する。   However, this implantation profile greatly depends on the thickness of the insulating film formed on the semiconductor layer through which ions pass. For this reason, JP-A-11-97696 discloses a method as described below. The method will be described below with reference to FIG.

まず、絶縁基板1810表面に形成された溝1812内にポリシリコンからなる半導体層1814を形成する。溝1812は、チャネル領域1814aが形成された第1部分1812aと、ソース領域1814b及びドレイン領域1814cが形成された第2部分1812bとを有し、第2部分1812bは第1部分1812aよりも深く形成されている。一方、半導体層1814全体の上面は、絶縁基板1810の表面と同一平面上に位置している。   First, a semiconductor layer 1814 made of polysilicon is formed in a groove 1812 formed on the surface of the insulating substrate 1810. The groove 1812 includes a first portion 1812a in which a channel region 1814a is formed, and a second portion 1812b in which a source region 1814b and a drain region 1814c are formed, and the second portion 1812b is formed deeper than the first portion 1812a. Has been. On the other hand, the upper surface of the entire semiconductor layer 1814 is located on the same plane as the surface of the insulating substrate 1810.

このように、イオン注入されるソース領域及びドレイン領域のみの半導体層の厚さを厚くすることで、半導体層の底部に再結晶化させるための核が残る領域を容易に作成できる。従って、半導体層上の絶縁膜の厚さが、多少変わった場合においても、イオン注入後のシリコン層の活性化不良を防止でき、これにより拡散層の抵抗値の変動を抑制できるようになっている。   In this way, by increasing the thickness of the semiconductor layer of only the source region and the drain region into which ions are implanted, it is possible to easily create a region in which nuclei for recrystallization remain at the bottom of the semiconductor layer. Therefore, even when the thickness of the insulating film on the semiconductor layer changes slightly, it is possible to prevent defective activation of the silicon layer after ion implantation, thereby suppressing fluctuations in the resistance value of the diffusion layer. Yes.

因みに、半導体層1814及び絶縁基板1810の表面上にはゲート絶縁膜1816が形成され、さらに、ゲート絶縁膜1816上には、チャネル領域1814aと対向してゲート電極1818が形成されている。また、このゲート電極1818に重ねて層間絶縁膜1820が形成されている。層間絶縁膜1820上には、ソース領域1814b及びドレイン領域1814cにそれぞれ対向してソース電極1822及びドレイン電極1824が形成されている。そして、ソース電極1822及びドレイン電極1824は、コンタクトホール1826、1827を介してソース領域1814b及びドレイン領域1814cにそれぞれ接続されている。また、ドレイン電極1824は、層間絶縁膜1820上に形成されたITOからなる画素電極1828に接続されているとともに、ソース電極1822及びドレイン電極1824を覆ってパシベーション1830が形成された構造となっている。
特開平11−97696号公報
Incidentally, a gate insulating film 1816 is formed on the surfaces of the semiconductor layer 1814 and the insulating substrate 1810, and a gate electrode 1818 is formed on the gate insulating film 1816 so as to face the channel region 1814a. An interlayer insulating film 1820 is formed over the gate electrode 1818. Over the interlayer insulating film 1820, a source electrode 1822 and a drain electrode 1824 are formed to face the source region 1814b and the drain region 1814c, respectively. The source electrode 1822 and the drain electrode 1824 are connected to the source region 1814b and the drain region 1814c through contact holes 1826 and 1827, respectively. The drain electrode 1824 is connected to the pixel electrode 1828 made of ITO formed on the interlayer insulating film 1820 and has a structure in which a passivation 1830 is formed so as to cover the source electrode 1822 and the drain electrode 1824. .
JP-A-11-97696

このように、上記した絶縁基板にポリシリコンを埋め込むプロセスでは、半導体層上の絶縁膜の厚さを変えることで、再結晶化させるための核が残せるため、活性化不良になることを防止できる。しかし、注入プロファイルの変化によりイオン注入される量が変化することは避けられない。このため、拡散層領域上の絶縁膜の膜厚によって拡散層の抵抗値が変化する。   As described above, in the process of embedding polysilicon in the insulating substrate described above, it is possible to prevent a defective activation because a nucleus for recrystallization can be left by changing the thickness of the insulating film on the semiconductor layer. . However, it is inevitable that the amount of ion implantation changes due to a change in the implantation profile. For this reason, the resistance value of the diffusion layer varies depending on the thickness of the insulating film on the diffusion layer region.

すなわち、同一基板上に半導体層上の絶縁膜の厚さの異なる2つのTFTを形成する場合において、イオン注入を行うと、厚さの異なる絶縁膜の影響により半導体層に対してイオン注入される量が異なる。このため、絶縁膜の厚さによって拡散層の抵抗値が変化する。
この拡散層の抵抗値の変化を防止するためには、イオン注入を行う時に絶縁膜厚の違うトランジスタごとにイオン注入を分けて実施する必要があり、イオン注入の工程が増加するといった問題があった。
That is, when two TFTs having different thicknesses of insulating films on a semiconductor layer are formed on the same substrate, if ion implantation is performed, ions are implanted into the semiconductor layer due to the influence of insulating films having different thicknesses. The amount is different. For this reason, the resistance value of the diffusion layer varies depending on the thickness of the insulating film.
In order to prevent this change in the resistance value of the diffusion layer, it is necessary to perform ion implantation separately for each transistor having a different insulating film thickness when performing ion implantation, which increases the number of ion implantation steps. It was.

本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、同一絶縁基板上に形成された2つのトランジスタの拡散層の抵抗値を同じにすることのできる新構造のトランジスタを搭載した半導体装置、この半導体装置を備えるTFT基板、このTFT基板を用いた表示装置、及びこの表示装置を搭載した携帯機器を提供することにある。   The present invention was devised to solve such problems, and its purpose is to mount a transistor with a new structure that can make the resistance values of the diffusion layers of two transistors formed on the same insulating substrate the same. An object of the present invention is to provide a semiconductor device, a TFT substrate including the semiconductor device, a display device using the TFT substrate, and a portable device equipped with the display device.

上記課題を解決するため、本発明の半導体装置は、同一絶縁基板上に第1及び第2のトランジスタが形成された半導体装置において、前記第1のトランジスタは、第1のゲート電極下部に形成された第1の絶縁膜と、拡散層領域上に形成された第2の絶縁膜とを備え、前記第2のトランジスタは、第2のゲート電極下部及び拡散層領域上に形成された前記第2の絶縁膜を備え、これら第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜より上層に前記第1及び第2のゲート電極がそれぞれ配置されており、かつ、前記第1の絶縁膜が前記第2の絶縁膜よりも薄く形成されている。この場合、前記第1のトランジスタの前記第2の絶縁膜は、前記第1のゲート電極の下面縁部から内側まで入り込んで形成され、前記第1のトランジスタの拡散層領域は、前記第1の絶縁膜の下までオーバーラップして形成されている。   In order to solve the above problems, a semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device in which a first transistor and a second transistor are formed on the same insulating substrate, and the first transistor is formed below the first gate electrode. A second insulating film formed on the diffusion layer region, and the second transistor is formed on the lower part of the second gate electrode and on the diffusion layer region. The first and second gate electrodes are disposed above the first insulating film and the second insulating film, respectively, and the first insulating film is the second insulating film. It is formed thinner than the insulating film. In this case, the second insulating film of the first transistor is formed so as to penetrate from the lower surface edge of the first gate electrode to the inside, and the diffusion layer region of the first transistor is formed of the first transistor. Overlapping to the bottom of the insulating film is formed.

このように、ゲート電極下部の絶縁膜の厚さが異なる第1及び第2のトランジスタにおいて、拡散層領域上の絶縁膜の厚さを同じにする構造を取ることにより、注入プロファイル及びイオン注入される量が同じになる。このため、イオン注入をトランジスタごとに打ち分けなくとも、1回のイオン注入で第1と第2のトランジスタの拡散層の抵抗値を同じにすることができる。したがって、イオン注入工程の増加といった製造コストの上昇を抑えることができる。また、第1のトランジスタは、第2のトランジスタよりゲート電極下の絶縁膜が薄いことから、第2のトランジスタより低い電圧で駆動することに適した構造を得ることができる。   As described above, in the first and second transistors having different insulating film thicknesses below the gate electrode, by adopting a structure in which the insulating film thickness on the diffusion layer region is made the same, the implantation profile and the ion implantation are performed. The same amount. For this reason, the resistance values of the diffusion layers of the first and second transistors can be made the same by one ion implantation without ion implantation for each transistor. Therefore, an increase in manufacturing cost such as an increase in the ion implantation process can be suppressed. In addition, since the first transistor has a thinner insulating film under the gate electrode than the second transistor, a structure suitable for driving at a lower voltage than that of the second transistor can be obtained.

また、厚い第2の絶縁膜をゲート電極の下までオーバーラップさせる構造とすることで、第1及び第2の絶縁膜を形成した後に形成されるゲート電極が位置ズレしても、第1のゲート電極下部から、薄い第1の絶縁膜がはみ出すことを抑制できる。   In addition, by adopting a structure in which the thick second insulating film is overlapped to the bottom of the gate electrode, even if the gate electrode formed after forming the first and second insulating films is misaligned, the first It is possible to suppress the thin first insulating film from protruding from the lower part of the gate electrode.

さらに、第1のトランジスタの拡散層領域を、第1の絶縁膜の下までオーバーラップして形成する構造としている。すなわち、膜厚の薄い第1の絶縁膜下に対して拡散層がオーバーラップした構造になっている。膜厚の厚い第2の絶縁膜領域下には拡散層が形成されているため、反転層を形成する領域は、膜厚の薄い第1の絶縁膜領域下のみで良い。従って、ゲート電圧を印加することで、ソース・ドレイン間を反転層で容易につなぐことが可能となる。また、拡散層の一部が膜厚の薄い第1の絶縁膜下までオーバーラップしていることで、反転層を形成する電荷の供給がスムーズに行えるため、効率的に反転層を形成することができる。このため、トランジスタのオン電流を多く流すことができる。すなわち、拡散層がゲート電極に対してオフセットした構造になることを防止できる。   Further, the diffusion layer region of the first transistor is formed so as to overlap below the first insulating film. That is, the diffusion layer overlaps below the thin first insulating film. Since the diffusion layer is formed under the thick second insulating film region, the inversion layer may be formed only under the thin first insulating film region. Therefore, by applying the gate voltage, it is possible to easily connect the source and the drain with the inversion layer. In addition, since a part of the diffusion layer overlaps even under the thin first insulating film, the charge for forming the inversion layer can be supplied smoothly, so that the inversion layer can be formed efficiently. Can do. Therefore, a large amount of on-state current can be supplied to the transistor. That is, it is possible to prevent the diffusion layer from being offset from the gate electrode.

また、本発明の半導体装置は、同一絶縁基板上に第1及び第2のトランジスタが形成された半導体装置において、前記第1のトランジスタは、第1のゲート電極下部及び拡散層領域上に形成された第1の絶縁膜を備え、前記第2のトランジスタは、第2のゲート電極下部に形成された第2の絶縁膜と、拡散層領域上に形成された前記第1の絶縁膜とを備え、これら第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜より上層に前記第1及び第2のゲート電極がそれぞれ配置されており、かつ、前記第1の絶縁膜が前記第2の絶縁膜よりも薄く形成されている。この場合、前記第2のトランジスタの前記第2の絶縁膜は、前記第2のゲート電極の下面縁部から拡散層領域上まで拡大して形成され、前記第2のトランジスタの拡散層領域は、前記第2のゲート電極の下までオーバーラップして形成されている。   In the semiconductor device of the present invention, the first and second transistors are formed on the same insulating substrate. The first transistor is formed on the lower portion of the first gate electrode and the diffusion layer region. The second transistor includes a second insulating film formed below the second gate electrode and the first insulating film formed on the diffusion layer region. The first and second gate electrodes are disposed above the first insulating film and the second insulating film, respectively, and the first insulating film is thinner than the second insulating film. Is formed. In this case, the second insulating film of the second transistor is formed to extend from the lower surface edge of the second gate electrode to the diffusion layer region, and the diffusion layer region of the second transistor is The second gate electrode overlaps with the second gate electrode.

このように、ゲート電極下部の絶縁膜の厚さが異なる第1及び第2のトランジスタにおいて、拡散層領域上の絶縁膜の厚さを同じにする構造を取ることにより、注入プロファイル及びイオン注入される量が同じになる。このため、イオン注入をトランジスタごとに打ち分けなくとも、1回のイオン注入で第1と第2のトランジスタの拡散層の抵抗値を同じにすることができる。したがって、イオン注入工程の増加といった製造コストの上昇を抑えることができる。また、第2のトランジスタは、第1のトランジスタよりゲート電極下部の絶縁膜が厚いことから、第1のトランジスタより高い電圧で駆動することに適した構造を得ることができる。   As described above, in the first and second transistors having different insulating film thicknesses below the gate electrode, by adopting a structure in which the insulating film thickness on the diffusion layer region is made the same, the implantation profile and the ion implantation are performed. The same amount. For this reason, the resistance values of the diffusion layers of the first and second transistors can be made the same by one ion implantation without ion implantation for each transistor. Therefore, an increase in manufacturing cost such as an increase in the ion implantation process can be suppressed. Further, since the insulating film under the gate electrode is thicker than that of the first transistor, the second transistor can have a structure suitable for driving with a higher voltage than the first transistor.

また、厚い第2の絶縁膜を拡散層領域の上までオーバーラップさせる構造とすることで、第1及び第2の絶縁膜を形成した後に形成されるゲート電極が位置ズレしても、厚い第2の絶縁膜上から第2のゲート電極がはみ出すことを抑制できる。   In addition, since the thick second insulating film overlaps the diffusion layer region, even if the gate electrode formed after forming the first and second insulating films is misaligned, the thick first insulating film is overlapped. It is possible to suppress the second gate electrode from protruding from above the second insulating film.

さらに、第2のトランジスタの拡散層領域を、第2のゲート電極の下までオーバーラップして形成する構造としている。このオーバーラップ幅は、例えば10nm程度である。ただし、オーバーラップによって覆いつくす必要のある領域は無いため、少量の幅でよく上記の10nm以下でも可能である。下限値に限界は無く、例えば1nmでも良い。このような構造にすることで、ゲート電極下に反転層を形成するための電荷が、オーバーラップ部分を通じて供給されるため、反転層を容易に形成することができる。このため、トランジスタのオン電流を多く流すことができる。すなわち、拡散層がゲート電極に対してオフセットした構造になることを防止できる。   Further, the diffusion layer region of the second transistor is formed so as to overlap below the second gate electrode. This overlap width is, for example, about 10 nm. However, since there is no region that needs to be covered by the overlap, a small width is sufficient, and the above 10 nm or less is also possible. There is no limit to the lower limit value, and it may be 1 nm, for example. With such a structure, since the charge for forming the inversion layer under the gate electrode is supplied through the overlap portion, the inversion layer can be easily formed. Therefore, a large amount of on-state current can be supplied to the transistor. That is, it is possible to prevent the diffusion layer from being offset from the gate electrode.

また、本発明の半導体装置によれば、前記第1のトランジスタの拡散層領域が低濃度拡散層領域と高濃度拡散層領域とに形成されており、ゲート電極側に前記低濃度拡散領域が形成された構造としてもよい。   According to the semiconductor device of the present invention, the diffusion layer region of the first transistor is formed in the low concentration diffusion layer region and the high concentration diffusion layer region, and the low concentration diffusion region is formed on the gate electrode side. It is good also as the structure made.

チャネル領域と拡散層との接合が急峻である場合(例えば、高濃度の拡散層領域とチャネル領域からなる接合の場合)には、その接合部において電流を流すと、キャリアが加速して流れるため、ホットキャリアが発生しやすい。このホットキャリアの発生が多くなると、ゲート絶縁膜にホットキャリアが衝突して欠陥を発生させる。このため、チャネル領域と拡散層領域の接続は、低濃度拡散層領域を介しての接続が好ましい。このように接合すると接合が緩やかになり、ホットキャリアの発生を抑制できてゲート絶縁膜のダメージを抑制することができ、結果的にトランジスタの劣化現象を防止できる。   When the junction between the channel region and the diffusion layer is steep (for example, in the case of a junction composed of a high-concentration diffusion layer region and a channel region), if current is passed through the junction, carriers are accelerated and flow. , Hot carriers are likely to occur. When the generation of hot carriers increases, the hot carriers collide with the gate insulating film to generate defects. For this reason, the connection between the channel region and the diffusion layer region is preferably a connection through the low concentration diffusion layer region. When bonding is performed in this manner, the bonding becomes loose, generation of hot carriers can be suppressed, damage to the gate insulating film can be suppressed, and deterioration of the transistor can be prevented as a result.

また、本発明の半導体装置によれば、前記第1のトランジスタの拡散層領域が低濃度拡散層領域と高濃度拡散層領域とに形成されており、前記拡散層領域の領域内において、上部にゲート電極のある領域を前記低濃度拡散層領域とする。このように、拡散層領域を、ゲート電極の下の部分を低濃度拡散領域、上部にゲート電極が無い部分を高濃度拡散層領域とする拡散層構造とすることで、低濃度拡散領域と高濃度拡散層領域とを容易に形成することができる。すなわち、低濃度拡散層領域をゲート電極形成前に形成し、ゲート電極を低濃度拡散層領域上に形成し、高濃度拡散層領域はゲート電極をマスクとして注入する方法により、自己整合的に高濃度拡散層領域と低濃度拡散層領域の境界を作ることができる。   Further, according to the semiconductor device of the present invention, the diffusion layer region of the first transistor is formed in the low concentration diffusion layer region and the high concentration diffusion layer region, and in the region of the diffusion layer region, on the upper side. A region having a gate electrode is defined as the low concentration diffusion layer region. As described above, the diffusion layer region has a diffusion layer structure in which a portion under the gate electrode is a low concentration diffusion region and a portion having no gate electrode on the upper portion is a high concentration diffusion layer region. The concentration diffusion layer region can be easily formed. That is, the low concentration diffusion layer region is formed before the gate electrode is formed, the gate electrode is formed on the low concentration diffusion layer region, and the high concentration diffusion layer region is increased in a self-aligned manner by implantation using the gate electrode as a mask. A boundary between the concentration diffusion layer region and the low concentration diffusion layer region can be formed.

また、前記第2のトランジスタの拡散層領域が低濃度拡散層領域と高濃度拡散層領域とに形成されており、前記拡散層領域の領域内において上部に前記第2の絶縁膜のある領域を前記低濃度拡散層領域とする。このように、拡散層領域を、絶縁膜の薄い所に高濃度拡散層領域、絶縁膜の厚い所に低濃度拡散層領域とする拡散層構造とすることで、低濃度拡散領域と高濃度拡散層領域とを容易に形成することができる。すなわち、絶縁膜の厚さによって拡散層の抵抗が変化するという特性を利用し、注入のプロファイルを薄い絶縁膜の下に多くのイオンが注入されるようにすることで、厚い絶縁膜の下に少なくイオン注入される。従って、自己整合的に拡散層領域の低濃度拡散層をゲート電極側(厚い絶縁膜下)に形成し、かつ、絶縁膜厚さによって低濃度拡散層領域と高濃度拡散層領域とが作り分けられる。さらに、その境界が薄い絶縁膜と厚い絶縁膜の境界と同じ位置にできることになる。   Further, the diffusion layer region of the second transistor is formed in a low concentration diffusion layer region and a high concentration diffusion layer region, and a region having the second insulating film on the upper side in the region of the diffusion layer region. The low concentration diffusion layer region is used. In this way, the diffusion layer structure has a high-concentration diffusion layer region where the insulating film is thin and a low-concentration diffusion region region where the insulating film is thick. The layer region can be easily formed. In other words, by utilizing the characteristic that the resistance of the diffusion layer changes depending on the thickness of the insulating film, and by setting the implantation profile so that many ions are implanted under the thin insulating film, Less ion implantation. Therefore, a low-concentration diffusion layer in the diffusion layer region is formed on the gate electrode side (under the thick insulating film) in a self-aligned manner, and the low-concentration diffusion layer region and the high-concentration diffusion layer region are separately formed according to the insulating film thickness. It is done. Further, the boundary can be set at the same position as the boundary between the thin insulating film and the thick insulating film.

また、本発明の半導体装置によれば、前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜との接続部の下面が平坦に接続されていてもよい。   According to the semiconductor device of the present invention, the lower surface of the connecting portion between the first insulating film and the second insulating film may be connected flat.

このように、絶縁膜の接続部の下面に段差及び傾斜が無いことで、絶縁膜下に形成される拡散層、または反転層、または蓄積層においても平坦になるため、これらに電流を流す場合において電荷の散乱を抑え、スムーズに電流を流すことができる。   In this way, since there is no step or inclination on the lower surface of the connecting portion of the insulating film, the diffusion layer, inversion layer, or accumulation layer formed under the insulating film is flattened. In this case, it is possible to suppress electric charge scattering and to allow a current to flow smoothly.

また、本発明の半導体装置によれば、前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜との接続部の基板表面に対する傾斜角度を5度〜50度の範囲内のいずれかの角度とすればよい。   According to the semiconductor device of the present invention, the inclination angle of the connection portion between the first insulating film and the second insulating film with respect to the substrate surface is set to any angle within the range of 5 degrees to 50 degrees. That's fine.

このように、厚さの異なる絶縁膜の接続部の基板表面に対する傾斜角度が50度以下の緩い傾斜角度にする構造を取ることにより、その絶縁膜上に電極を形成した場合に、絶縁膜角部に対する電界集中を緩和し絶縁膜破壊を抑制することができる。また、傾斜角度を5度以上にすることにより傾斜部の面積が大きくなりすぎることを抑制できる。   In this way, when an electrode is formed on the insulating film by adopting a structure in which the inclination angle with respect to the substrate surface of the connection part of the insulating film having different thicknesses is 50 degrees or less, the insulating film angle is reduced. It is possible to alleviate the electric field concentration on the portion and suppress the breakdown of the insulating film. Moreover, it can suppress that the area of an inclination part becomes large by making an inclination-angle into 5 degree | times or more.

また、本発明の半導体装置によれば、前記第1及び第2の絶縁膜がシリコン酸化膜を含み、かつ、どちらか一方または両方の絶縁膜がさらにシリコン窒化膜層を含むものであってもよい。このように、絶縁膜にシリコン酸化膜より誘電率の高いシリコン窒化膜層が含まれることで、ゲート電極の電界をチャネル領域に効率的に与えることが可能となる。   According to the semiconductor device of the present invention, the first and second insulating films include a silicon oxide film, and one or both of the insulating films further include a silicon nitride film layer. Good. As described above, since the insulating film includes the silicon nitride film layer having a higher dielectric constant than the silicon oxide film, the electric field of the gate electrode can be efficiently applied to the channel region.

また、本発明の半導体装置によれば、前記シリコン酸化膜が前記シリコン窒化膜の上下に形成されているものであってもよい。このように、比較的膜中や界面の準位が多いシリコン窒化膜をシリコン酸化膜で挟持することで、電解により上下から不用な電荷が進入し、シリコン窒化膜または界面に捕獲されることを抑制できる。   Further, according to the semiconductor device of the present invention, the silicon oxide film may be formed above and below the silicon nitride film. In this way, by sandwiching a silicon nitride film having a relatively large number of levels in the film or at the interface with the silicon oxide film, unnecessary charges enter from above and below by electrolysis and are captured by the silicon nitride film or the interface. Can be suppressed.

また、本発明の半導体装置によれば、前記第1または第2の絶縁膜のうちどちらか一方のEOT(等価酸化膜厚)が薄く形成されているものであってもよい。これにより、EOTが薄いトランジスタを低電圧駆動トランジスタとして用いることができる。   Further, according to the semiconductor device of the present invention, one of the first and second insulating films may be formed with a thin EOT (equivalent oxide film thickness). Thereby, a transistor with a thin EOT can be used as a low-voltage driving transistor.

また、本発明の半導体装置によれば、前記トランジスタをメモリとして用いてもよい。すなわち、準位の多いシリコン窒化膜に意図的に電荷を注入捕獲させることができるので、この現象を用いてメモリとして用いることができる。   Moreover, according to the semiconductor device of the present invention, the transistor may be used as a memory. That is, since charges can be intentionally injected and captured in a silicon nitride film having many levels, this phenomenon can be used as a memory.

なお、本発明の半導体装置によれば、前記トランジスタに形成された1つの拡散層領域を、当該トランジスタのチャネル領域の電位を固定するための配線または当該トランジスタのチャネル領域の電位を固定するための配線からコンタクトを取るボディーコンタクト領域としてもよい。すなわち、製造コストを抑えた拡散層を、配線またはコンタクトを取る領域において適用することができるので、製造コストを抑えることができる。また、前記ボディーコンタクト領域はN型拡散層である。N型拡散層は、リン、砒素、アンチモンといった原子量が30以上の大きな元素を用いて形成されている。このようなN型拡散層を形成する大きな元素は、イオン注入を行った場合に半導体層の結晶を破壊する確立が非常に高く、活性化不良を起こす可能性が高いため抵抗値の制御が難しい。従って、拡散層がN型の場合に、上記トランジスタ構造を取ることによって、効果的に抵抗値の変化を抑制できる。また、前記トランジスタの拡散層領域はソース領域及びドレイン領域である。すなわち、製造コストを抑えた拡散層を、ソース領域及びドレイン領域において適用することで、製造コストを抑えることができる。さらに、前記トランジスタはN型トランジスタである。N型トランジスタを構成するN型拡散層は、形成する場合にリン、砒素、アンチモンといった原子量が30以上の大きな元素を用いて形成されている。このようなN型拡散層を形成する大きな元素は、イオン注入を行った場合に半導体層の結晶を破壊する確立が非常に高く、活性化不良を起こす可能性が高いため抵抗値の制御が難しい。従って、拡散層がN型の場合に、上記トランジスタ構造を取ることによって、効果的に抵抗値の変化を抑制できる。   According to the semiconductor device of the present invention, the wiring for fixing the potential of the channel region of the transistor or the potential of the channel region of the transistor is fixed to one diffusion layer region formed in the transistor. It may be a body contact region that contacts from the wiring. That is, since the diffusion layer with reduced manufacturing cost can be applied in the region where wiring or contact is made, the manufacturing cost can be reduced. The body contact region is an N-type diffusion layer. The N-type diffusion layer is formed using a large element having an atomic weight of 30 or more, such as phosphorus, arsenic, and antimony. Such a large element that forms an N-type diffusion layer has a very high probability of destroying the crystal of the semiconductor layer when ion implantation is performed, and it is likely to cause activation failure, so that it is difficult to control the resistance value. . Therefore, when the diffusion layer is N-type, the change in resistance can be effectively suppressed by adopting the transistor structure. The diffusion layer regions of the transistor are a source region and a drain region. That is, the manufacturing cost can be suppressed by applying the diffusion layer whose manufacturing cost is reduced in the source region and the drain region. Further, the transistor is an N-type transistor. The N-type diffusion layer constituting the N-type transistor is formed using a large element having an atomic weight of 30 or more, such as phosphorus, arsenic, and antimony. It is difficult to control the resistance value of such a large element that forms an N-type diffusion layer because it is very likely to destroy the crystal of the semiconductor layer when ion implantation is performed and it is highly likely to cause activation failure. . Therefore, when the diffusion layer is N-type, the change in resistance can be effectively suppressed by adopting the transistor structure.

また、本発明のTFT基板は、上記各構成の半導体装置のトランジスタをアレイ状に配置した構成とする。これにより、TFT基板にメモリ機能を持たせることができる。また、低電圧トランジスタによる回路を混載することも可能となる。   The TFT substrate of the present invention has a configuration in which the transistors of the semiconductor devices having the above-described configurations are arranged in an array. Thereby, a memory function can be given to the TFT substrate. It is also possible to mount a circuit using low voltage transistors.

また、本発明の表示装置は、上記構成のTFT基板を備えた構成としている。これにより、液晶ディスプレイ等の表示装置にメモリ機能を持たせることができる。また、低電圧トランジスタによる回路を混載できるので、低消費電力化が可能となる。   Further, the display device of the present invention has a configuration including the TFT substrate having the above configuration. Thereby, a display device such as a liquid crystal display can have a memory function. Further, since a circuit using low voltage transistors can be mounted together, power consumption can be reduced.

また、本発明の表示装置は、上記構成のTFT基板を備えた構成において、前記メモリに、TFT対向基板の電圧補正値や表示用ガンマ補正値が記憶されている構成としてもよい。このように、表示装置特有の補正値を記憶させることで、液晶ディスプレイのメモリの部品点数を削減できる。   Further, the display device of the present invention may be configured such that the voltage correction value and the display gamma correction value of the TFT counter substrate are stored in the memory in the configuration including the TFT substrate having the above configuration. As described above, by storing the correction value unique to the display device, the number of components of the memory of the liquid crystal display can be reduced.

また、本発明の携帯機器は、上記構成の表示装置を備えた構成としている。すなわち、表示装置は部品点数が削減されているため、省スペース(スリム)な携帯機器を製造することができる。   Further, the portable device of the present invention is configured to include the display device having the above configuration. That is, since the display device has a reduced number of parts, a space-saving (slim) portable device can be manufactured.

本発明によれば、ゲート電極下部の絶縁膜の厚さが異なる第1及び第2のトランジスタにおいて、拡散層領域上の絶縁膜の厚さを同じにする構造を取ることにより、注入プロファイル及びイオン注入される量を同じにすることができる。すなわち、イオン注入をトランジスタごとに打ち分けなくとも、1回のイオン注入で第1と第2のトランジスタの拡散層の抵抗値を同じにすることができる。したがって、イオン注入工程の増加といった製造コストの上昇を抑えることができる。   According to the present invention, in the first and second transistors having different thicknesses of the insulating film under the gate electrode, by adopting a structure in which the thickness of the insulating film on the diffusion layer region is made the same, the implantation profile and the ion The amount injected can be the same. That is, even if ion implantation is not performed for each transistor, the resistance values of the diffusion layers of the first and second transistors can be made the same by one ion implantation. Therefore, an increase in manufacturing cost such as an increase in the ion implantation process can be suppressed.

また、本発明によれば、第1のトランジスタの拡散層領域を、第1の絶縁膜の下までオーバーラップして形成する構造としたので、ゲート電圧を印加することで、ソース・ドレイン間を反転層で容易につなぐことができる。また、反転層を形成する電荷の供給がスムーズに行えるため、効率的に反転層を形成することができる。   In addition, according to the present invention, the diffusion layer region of the first transistor is formed so as to overlap below the first insulating film. It can be easily connected with an inversion layer. In addition, since the charge for forming the inversion layer can be supplied smoothly, the inversion layer can be formed efficiently.

また、本発明によれば、第2のトランジスタの拡散層領域を、第2のゲート電極の下までオーバーラップして形成する構造としたので、ゲート電極下に反転層を形成するための電荷が、オーバーラップ部分を通じて供給されるため、反転層を容易に形成することがで、トランジスタのオン電流を多く流すことができる。   In addition, according to the present invention, since the diffusion layer region of the second transistor is formed so as to overlap below the second gate electrode, the charge for forming the inversion layer under the gate electrode is reduced. Since it is supplied through the overlap portion, the inversion layer can be easily formed, so that a large amount of on-state current of the transistor can flow.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。ただし、以下で説明する内容及び図面はあくまで一例であり、本発明の範囲は、これら図面や以下の説明内容に限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the contents and drawings described below are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to these drawings and the following description contents.

<実施形態1>
図1及び図21を用いて本実施形態1の半導体装置について説明する。ただし、図21は、本実施形態1の半導体装置と対比するための基本構造を有する半導体装置の断面図であり、拡散層の抵抗値が変化する構造を例示している。また、図1は、図21に示す基本構造の抵抗値の変化を改善させるべく設計した実施形態1に係わる半導体装置の断面図である。図1及び図21ともに、図面左側のトランジスタ(以下、第1のトランジスタという。)は、低電圧で駆動させるトランジスタであるため電圧に対応させてゲート電極下の絶縁膜の厚さを薄く設計し、図面右側のトランジスタ(以下、第2のトランジスタという。)は、高電圧で駆動させるトランジスタであるためゲート電極下の絶縁膜(ゲート絶縁膜)を厚く設計している。
<Embodiment 1>
The semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. However, FIG. 21 is a cross-sectional view of a semiconductor device having a basic structure for comparison with the semiconductor device of Embodiment 1, and illustrates a structure in which the resistance value of the diffusion layer changes. FIG. 1 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment designed to improve the change in resistance value of the basic structure shown in FIG. In both FIG. 1 and FIG. 21, the transistor on the left side of the drawing (hereinafter referred to as the first transistor) is a transistor that is driven at a low voltage, so that the thickness of the insulating film under the gate electrode is designed to be thin in accordance with the voltage. Since the transistor on the right side of the drawing (hereinafter referred to as the second transistor) is a transistor driven at a high voltage, the insulating film (gate insulating film) under the gate electrode is designed to be thick.

まず、図21に示す半導体装置の製造方法について説明する。   First, a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 21 will be described.

まず、絶縁基板となるガラス基板1701を用意する。そして、この上にN型のMOSトランジスタを形成する。ここでは、絶縁基板としてガラス基板を用いているが、プラスティック基板(透明なアクリル、ポリカーボネート、ポリイミド等の樹脂基板)でも可能である。また、このガラス基板1701上に作成されたトランジスタを液晶ディスプレイ等のディスプレイ基板に用いる場合は、透明な基板であることが好ましい。また、フレキシブルなディスプレイを製造する場合には、プラスティック基板(樹脂基板)を用いるのが良い。   First, a glass substrate 1701 serving as an insulating substrate is prepared. Then, an N-type MOS transistor is formed thereon. Here, a glass substrate is used as the insulating substrate, but a plastic substrate (a resin substrate made of transparent acrylic, polycarbonate, polyimide, or the like) is also possible. In the case where the transistor formed on the glass substrate 1701 is used for a display substrate such as a liquid crystal display, a transparent substrate is preferable. Moreover, when manufacturing a flexible display, it is good to use a plastic substrate (resin substrate).

次に、ガラスからの不純物汚染を防止するために、ガラス基板(絶縁基板)1701上にシリコン酸化膜(SiO)を100nm形成する(図示省略)。このシリコン酸化膜の下(ガラス基板とシリコン酸化膜との間)に、シリコン窒化膜(SIN)やシリコン酸窒化膜(SiON)を形成してもよい。   Next, in order to prevent impurity contamination from the glass, a silicon oxide film (SiO) of 100 nm is formed on the glass substrate (insulating substrate) 1701 (not shown). A silicon nitride film (SIN) or a silicon oxynitride film (SiON) may be formed under the silicon oxide film (between the glass substrate and the silicon oxide film).

次に、そのシリコン酸化膜上に半導体層1702となるポリシリコン膜を50nm形成する。今回は、アモルファスシリコンにエキシマレーザーを照射してポリシリコン膜としたが、ポリシリコン膜をLP−CVD(Low Pressure Chemical vapor. deposition)法により直接形成する方法や、アモルファスシリコンを高温(600度以上)でアニールして形成する方法、CLC(CW Lateral Crystallization)やSLS(Sequential Lateral Solidification)法によりポリシリコン膜を形成する方法、などでも実施可能である。   Next, a 50 nm-thick polysilicon film to be the semiconductor layer 1702 is formed on the silicon oxide film. This time, the amorphous silicon was irradiated with an excimer laser to form a polysilicon film. However, a method of directly forming the polysilicon film by LP-CVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) method or a high temperature (over 600 degrees) ) And a method of forming a polysilicon film by CLC (CW Lateral Crystallization) or SLS (Sequential Lateral Solidification).

次に、この半導体層1702を必要な領域1702a,1702bに島状にリソグラフィーとエッチングを用いて加工する。この島状に加工した半導体層1702a,1702bは、台形形状になるように加工することで、上層部に形成される絶縁膜1703が平坦になりやすく、その結果、半導体層の鋭角部からのリーク電流や絶縁膜の破壊を防止することができる。従って、この半導体層1702a,1702bは台形にする方が好ましい。   Next, the semiconductor layer 1702 is processed into necessary regions 1702a and 1702b in an island shape using lithography and etching. By processing the semiconductor layers 1702a and 1702b processed into island shapes into a trapezoidal shape, the insulating film 1703 formed in the upper layer portion is likely to be flat, and as a result, leakage from an acute angle portion of the semiconductor layer is likely to occur. It is possible to prevent the current and the insulating film from being broken. Therefore, the semiconductor layers 1702a and 1702b are preferably trapezoidal.

次に、チャネル領域を形成するために半導体層1702a,1702b全体にイオン注入を行い、半導体層をP型にする。ここでは、このイオン注入にボロンを用いているが、ボロンに限らず、P型の半導体層を形成できるものであればよい。この工程は、絶縁膜1703を形成する後に行ってもよい。すなわち、絶縁膜形成後から絶縁膜を2つの厚さに作り分ける工程前までにイオン注入することで、半導体層1702に不用な不純物が入り込むことを防止できる他、絶縁膜越しに注入できることから、注入エネルギーや注入量のコントロールが容易となる。ただし、絶縁膜を2つの厚さに作り分ける工程の後にイオン注入を行ってもよいが、この場合には絶縁膜の厚さが場所によって異なるので、イオン注入により抵抗値を同じにすることが難しくなる。   Next, in order to form a channel region, ion implantation is performed on the entire semiconductor layers 1702a and 1702b to make the semiconductor layer P-type. Here, boron is used for this ion implantation. However, the present invention is not limited to boron, and any material that can form a P-type semiconductor layer may be used. This step may be performed after the insulating film 1703 is formed. That is, by implanting ions after forming the insulating film and before the step of forming the insulating film in two thicknesses, it is possible to prevent unnecessary impurities from entering the semiconductor layer 1702 and to implant through the insulating film. The injection energy and the injection amount can be easily controlled. However, ion implantation may be performed after the step of separately forming the insulating film into two thicknesses. In this case, since the thickness of the insulating film varies depending on the location, the resistance value may be made the same by ion implantation. It becomes difficult.

次に、絶縁膜(ゲート絶縁膜)80nmを全面に堆積する。この絶縁膜は、今回はシリコン酸化膜を用いているが、これに限らず、シリコン窒化膜でも可能であり、さらには、ハフニウムシリケート,窒素添加ハフニウムアルミネート,イットリウムなどの高誘電率膜と称される膜等を用いることも可能である。   Next, an insulating film (gate insulating film) of 80 nm is deposited on the entire surface. This insulating film uses a silicon oxide film this time, but is not limited to this, and can also be a silicon nitride film. Furthermore, it is called a high dielectric constant film such as hafnium silicate, nitrogen-added hafnium aluminate, or yttrium. It is also possible to use a film or the like.

その後、ゲート絶縁膜の厚さを薄くしたい部分の領域1703aWを、リソグラフィーとフッ化水素酸を含む薬液で所望の厚さ30nm(t1)になるまでエッチングする。このことにより、薄い絶縁膜1702aと厚い絶縁膜1703bを形成することができる。薄い絶縁膜1703aは30nm(t1)であり、厚い絶縁膜1703bは、80nm(t2)である。今回は、エッチング方法として、ウエットエッチング法を用いフッ化水素酸を利用しているが、これに限らず、絶縁膜に対してエッチングレートの得られる他の薬液でも可能であり、また、反応性の気体や、イオン、ラジカルを用いるドライエッチングでも可能である。   After that, the region 1703aW where the gate insulating film is desired to be thinned is etched with a chemical solution containing lithography and hydrofluoric acid until the desired thickness becomes 30 nm (t1). Thus, a thin insulating film 1702a and a thick insulating film 1703b can be formed. The thin insulating film 1703a is 30 nm (t1), and the thick insulating film 1703b is 80 nm (t2). This time, wet etching is used as the etching method and hydrofluoric acid is used. However, the present invention is not limited to this, and other chemicals capable of obtaining an etching rate with respect to the insulating film are also possible and reactive. Dry etching using a gas, ions, or radicals is also possible.

このようにして、2つの厚さの絶縁膜1703a,1703bを同一基板上に製造することができる。   In this way, two thicknesses of insulating films 1703a and 1703b can be manufactured on the same substrate.

次に、ゲート電極1704a,1704bとなるタングステンを400nm堆積し、リソグラフィー及びエッチングを用いてパターニングする。ここで用いたタングステン(W)の他に、Ti(チタン),Cr(クロム),Ta(タンタル)及びPd (パラジウム)等の高融点金属を用いることも可能である。金属膜は、成膜以降の工程の熱処理に対応できる融点をもつ金属を選択する方が好ましい。また、成膜以降の工程の熱処理温度が低い場合には、低抵抗な金属である、Al、Au、Cu、Agを用いることもできる。ここで挙げた高融点金属、低抵抗な金属などは、必要に応じて、他の金属や不純物を配合し、合金として用いることもできる。また、今回用いたタングステンは、酸化膜上で膜剥がれが起きやすいため、剥がれ防止のために酸化膜とタングステンの間にTaNやTiNを形成してもよい。   Next, 400 nm of tungsten to be the gate electrodes 1704a and 1704b is deposited and patterned using lithography and etching. In addition to the tungsten (W) used here, a refractory metal such as Ti (titanium), Cr (chromium), Ta (tantalum) and Pd (palladium) can be used. As the metal film, it is preferable to select a metal having a melting point that can cope with the heat treatment in the steps after the film formation. In addition, when the heat treatment temperature in the steps after film formation is low, Al, Au, Cu, and Ag, which are low-resistance metals, can also be used. The high melting point metal, low resistance metal, and the like mentioned here can be mixed with other metals and impurities as necessary, and used as an alloy. In addition, since the tungsten used this time tends to peel off on the oxide film, TaN or TiN may be formed between the oxide film and tungsten in order to prevent peeling.

次に、ゲート電極1704a,1704bをマスクとして、イオン注入法を用いて拡散層1702a2,1702a3,1702b2,1702b3を形成する。ゲート電極下の領域1702a1,1702b1は、ゲート電極1704a,1704bがマスクとなり、イオン注入されないため、P型の半導体層のままであり、この領域がチャネル領域となる。今回は注入イオンとしてリンを用いているが、砒素やアンチモンでもよく、またこれらに限らず、N型の半導体層を形成できるものであればよい。リン注入の条件は、注入エネルギー45Kevで、注入量を5×1015/cm3である。 Next, diffusion layers 1702a2, 1702a3, 1702b2, and 1702b3 are formed by ion implantation using the gate electrodes 1704a and 1704b as masks. The regions 1702a1 and 1702b1 under the gate electrode remain as P-type semiconductor layers because the gate electrodes 1704a and 1704b serve as masks and are not ion-implanted, and these regions serve as channel regions. Although phosphorus is used as the implanted ions this time, arsenic or antimony may be used, and the present invention is not limited to these as long as it can form an N-type semiconductor layer. The conditions for phosphorus implantation are an implantation energy of 45 Kev and an implantation amount of 5 × 10 15 / cm 3 .

次に、注入されたイオンを活性化するために、不活性ガスとなる窒素ガス雰囲気中で550℃の温度で30分のアニール処理を行う。このアニール温度は、高ければ短時間でイオンが活性化するため、なるべく高温で処理するのがよいが、基板や他の材料の耐熱温度も加味しながら温度を決める必要がある。また、低温での処理では、現実的な時間内に活性化できないこともあるため、温度を下げすぎるのも注意が必要である。今回の基板や材料を用いた場合としては、500℃から600℃の範囲がよい。活性化が正常にできない場合は、拡散層の抵抗値が高くなる影響がでる。また、この活性化処理についてはランプアニールによる処理でも可能で、さらに活性化中の雰囲気は、不活性ガスの窒素やアルゴンやヘリウムにとらわれず、酸素や水素や大気中でも実施可能であり、結果的に活性化できればよい。   Next, in order to activate the implanted ions, an annealing process is performed for 30 minutes at a temperature of 550 ° C. in a nitrogen gas atmosphere as an inert gas. If the annealing temperature is high, ions are activated in a short period of time. Therefore, the annealing temperature is preferably as high as possible. However, it is necessary to determine the temperature in consideration of the heat resistance temperature of the substrate and other materials. In addition, since treatment at a low temperature may not be activated within a realistic time, care must be taken to reduce the temperature too much. In the case of using the substrate and material this time, the range of 500 ° C. to 600 ° C. is preferable. When activation cannot be performed normally, the resistance value of the diffusion layer is increased. This activation treatment can also be performed by lamp annealing, and the activation atmosphere is not limited to the inert gases nitrogen, argon, and helium, and can be performed in oxygen, hydrogen, or the atmosphere. It is sufficient if it can be activated.

このようにして、トランジスタの素子が完成される。   In this way, a transistor element is completed.

−測定評価の説明−
次に、上記構成の(図21に示す)半導体装置の測定評価について説明する。
-Explanation of measurement evaluation-
Next, measurement evaluation of the semiconductor device having the above configuration (shown in FIG. 21) will be described.

すなわち、先に図21の半導体装置の測定評価を行って、拡散層の抵抗値が変化することを確認する。   That is, the measurement evaluation of the semiconductor device of FIG. 21 is first performed to confirm that the resistance value of the diffusion layer changes.

この測定評価では、図21に示すトランジスタ素子及び拡散層の抵抗値を測定するために、層間絶縁膜を堆積し、それにコンタクトホールを開けて配線を引き出している。なお、このような配線の引き出しは、以下に説明する他の実施形態においても同様に行っている。   In this measurement and evaluation, in order to measure the resistance values of the transistor element and the diffusion layer shown in FIG. 21, an interlayer insulating film is deposited, and a contact hole is opened in the interlayer insulating film to draw out a wiring. Such wiring drawing is performed in the same manner in other embodiments described below.

ここでは、拡散層の抵抗値についてケルビン法を用いて評価した。その結果、それぞれのシート抵抗値は以下のようになった。
拡散層1702a2,1702a3 : 2250Ω/□
拡散層1702b2,1702b3 : 610Ω/□
この結果より、拡散層の抵抗値は、3.5〜4倍異なっている。
Here, the resistance value of the diffusion layer was evaluated using the Kelvin method. As a result, the respective sheet resistance values were as follows.
Diffusion layers 1702a2, 1702a3: 2250Ω / □
Diffusion layers 1702b2, 1702b3: 610Ω / □
From this result, the resistance value of the diffusion layer differs 3.5 to 4 times.

45Kevの注入エネルギーでは、半導体層1702b2,1702b3の上側に注入の狙いが設定されている。一方、半導体層1702a2,1702a3側では上部の絶縁膜厚さが薄いため、注入の狙いが半導体層1702bより深く注入(半導体層1702a2,1702a3の中心付近に注入)される。このため、半導体層1702b2,1702b3では、膜の下側に再結晶化に必要な結晶核が残っているため、十分活性化し抵抗値を低くすることができる。一方、半導体層1702a2,1702a3では、半導体層の結晶核の殆どがリンイオンに破壊され、活性化のときに半導体層の結晶核が少ないことに起因して、活性化が進まなかったことを示している。この問題は、背景技術で示した従来の方法を用いることにより、結晶核の殆どが破壊されることを防止できるが、注入の狙い位置(深さ方向)が違うという問題点があるため、結果的に注入量が異なってしまう。すなわち、半導体中心に注入位置がある場合は殆どのイオンが注入されて抵抗値が低くなるが、半導体層上部に注入位置がある場合は比較的注入される量が減ってしまう。このため、活性化してもイオンの数の影響で拡散層の抵抗値に違いが出る。   With an implantation energy of 45 Kev, the implantation target is set above the semiconductor layers 1702b2 and 1702b3. On the other hand, since the upper insulating film thickness is small on the semiconductor layers 1702a2 and 1702a3 side, the target of implantation is implanted deeper than the semiconductor layer 1702b (implanted near the center of the semiconductor layers 1702a2 and 1702a3). Therefore, in the semiconductor layers 1702b2 and 1702b3, crystal nuclei necessary for recrystallization remain on the lower side of the film, so that the semiconductor layers 1702b2 and 1702b3 can be sufficiently activated and have a low resistance value. On the other hand, in the semiconductor layers 1702a2 and 1702a3, most of the crystal nuclei of the semiconductor layer were destroyed by phosphorus ions, indicating that the activation did not proceed due to few crystal nuclei of the semiconductor layer when activated. Yes. This problem can be prevented by destroying most of the crystal nuclei by using the conventional method shown in the background art, but there is a problem that the target position (depth direction) of implantation is different. Therefore, the injection amount is different. That is, when the implantation position is at the center of the semiconductor, most of the ions are implanted and the resistance value is lowered, but when the implantation position is above the semiconductor layer, the amount of implantation is relatively reduced. For this reason, even if activated, the resistance value of the diffusion layer varies due to the number of ions.

以上のことから、半導体層上の絶縁膜の厚さを同じにすると拡散層の抵抗値を同じにできると予測することができる。この予測に従った実施形態を以下に説明する。   From the above, it can be predicted that the resistance value of the diffusion layer can be made the same when the thickness of the insulating film on the semiconductor layer is made the same. An embodiment according to this prediction will be described below.

図1は、本実施形態1の半導体装置の構造であり、この半導体装置の製造方法は、上記した図21に示す半導体装置の製造方法と同じ方法を用いている。異なる点は、絶縁膜を薄くする領域である。すなわち、図21では領域1703awであったのが、図1では領域103awとゲート電極に対応した領域のみとなっている点である。要は、絶縁膜をゲート電極下の部分だけ薄くしている。   FIG. 1 shows the structure of the semiconductor device according to the first embodiment, and the semiconductor device manufacturing method uses the same method as the semiconductor device manufacturing method shown in FIG. The difference is in the region where the insulating film is thinned. That is, the area 1703aw in FIG. 21 is only the area corresponding to the area 103aw and the gate electrode in FIG. In short, the insulating film is thinned only in the portion under the gate electrode.

より具体的に説明すると、図21では、半導体層1702aの全てが厚さの薄い(t1)絶縁膜1703aで覆われていたのに対して、図1の左側の第1のトランジスタの半導体層102aは、イオン注入時に影になるゲート電極の下のみが厚さの薄い(t1)絶縁膜103aで覆われている点である。一方、拡散層領域102a2,102a3では、厚さの厚い(t2)絶縁膜103bとなっている。この厚い絶縁膜103bは、右側の第2のトランジスタの絶縁膜103bと同じ膜厚になっている。このため、イオン注入がおこなわれる領域においては、半導体層上の絶縁膜の厚さがすべて同じであるため、同一量のイオンが注入され、拡散層の抵抗値が同じになる。   More specifically, in FIG. 21, the semiconductor layer 1702a is entirely covered with the thin (t1) insulating film 1703a, whereas the semiconductor layer 102a of the first transistor on the left side of FIG. Is that only the insulating film 103a having a small thickness (t1) is covered under the gate electrode which is shaded during ion implantation. On the other hand, the diffusion layer regions 102a2 and 102a3 are thick (t2) insulating films 103b. The thick insulating film 103b has the same thickness as the insulating film 103b of the second transistor on the right side. For this reason, in the region where ion implantation is performed, since the thickness of the insulating film on the semiconductor layer is the same, the same amount of ions is implanted and the resistance value of the diffusion layer becomes the same.

このような構造の試料を作成し、上記測定評価と同じようにして拡散層の抵抗値(シート抵抗値)を評価した結果、
拡散層102a2,102a3 : 610Ω/□
拡散層102b2,102b3 : 620Ω/□
とほぼ同じ抵抗値になった。
As a result of creating a sample having such a structure and evaluating the resistance value (sheet resistance value) of the diffusion layer in the same manner as the above measurement evaluation,
Diffusion layers 102a2, 102a3: 610Ω / □
Diffusion layers 102b2, 102b3: 620Ω / □
The resistance value was almost the same.

これにより、絶縁膜の厚さを変える場合には、図1に示す絶縁膜構造が有効であることが証明された。   This proves that the insulating film structure shown in FIG. 1 is effective in changing the thickness of the insulating film.

すなわち、本実施形態1の半導体装置は、同一絶縁基板101上に第1及び第2のトランジスタが形成された半導体装置において、第1のトランジスタ(図1左側のトランジスタ)は、第1のゲート電極104a下部に形成された第1の絶縁膜103aと、拡散層102a2,102a3領域上に形成された第2の絶縁膜103bとを備え、第2のトランジスタ(図1右側のトランジスタ)は、第2のゲート電極104b下部及び拡散層102b2,102b3領域上に形成された第2の絶縁膜103bを備え、これら第1の絶縁膜103a及び第2の絶縁膜103bより上層に第1及び第2のゲート電極104a,104bがそれぞれ配置されており、かつ、第1の絶縁膜103a(t1)が第2の絶縁膜103b(t2)よりも薄く形成(t1<t2)された構造となっている。   That is, the semiconductor device of Embodiment 1 is a semiconductor device in which the first and second transistors are formed on the same insulating substrate 101, and the first transistor (the transistor on the left side in FIG. 1) is the first gate electrode. 104a includes a first insulating film 103a formed below 104a2 and a second insulating film 103b formed on the diffusion layers 102a2 and 102a3, and the second transistor (the transistor on the right side in FIG. 1) The second insulating film 103b is formed below the gate electrode 104b and the diffusion layers 102b2 and 102b3, and the first and second gates are formed above the first insulating film 103a and the second insulating film 103b. The electrodes 104a and 104b are respectively disposed, and the first insulating film 103a (t1) is formed thinner than the second insulating film 103b (t2). It has a t1 <t2) structure.

このように、ゲート電極下部の絶縁膜の厚さが異なる第1及び第2のトランジスタにおいて、拡散層領域上の絶縁膜の厚さを同じにする構造を取ることにより、注入プロファイル及びイオン注入される量が同じになる。このため、イオン注入をトランジスタごとに打ち分けなくとも、1回のイオン注入で第1と第2のトランジスタの拡散層の抵抗値を同じにすることができる。したがって、イオン注入工程の増加といった製造コストの上昇を抑えることができる。また、第1のトランジスタは、第2のトランジスタよりゲート電極下の絶縁膜が薄いことから、第2のトランジスタより低い電圧で駆動することに適した構造を得ることができる。   As described above, in the first and second transistors having different insulating film thicknesses below the gate electrode, by adopting a structure in which the insulating film thickness on the diffusion layer region is made the same, the implantation profile and the ion implantation are performed. The same amount. For this reason, the resistance values of the diffusion layers of the first and second transistors can be made the same by one ion implantation without ion implantation for each transistor. Therefore, an increase in manufacturing cost such as an increase in the ion implantation process can be suppressed. In addition, since the first transistor has a thinner insulating film under the gate electrode than the second transistor, a structure suitable for driving at a lower voltage than that of the second transistor can be obtained.

なお、本実施形態1では、第1の絶縁膜103a及び第2の絶縁膜103bより上層に第1及び第2のゲート電極104a,104bがそれぞれ配置されていると表現しているが、これは、ここでいう第1及び第2の絶縁膜が層間絶縁膜と混在しないようにするために用いた表現である。   In the first embodiment, it is expressed that the first and second gate electrodes 104a and 104b are arranged above the first insulating film 103a and the second insulating film 103b, respectively. This is an expression used to prevent the first and second insulating films from being mixed with the interlayer insulating film.

ここで、層間絶縁膜について、図20を参照して説明する。   Here, the interlayer insulating film will be described with reference to FIG.

この図20は、図1に対して層間絶縁膜1610を追加した構造となっている。例えば、第1及び第2の絶縁膜103a,103b上に層間絶縁膜1610が形成された場合、どこからが第1若しくは第2の絶縁膜であるのかがあいまいになる。本発明で言うところの絶縁膜(第1及び第2の絶縁膜)はゲート電極より下層に形成されているものをいう。従って、ゲート電極より上の層となる、後から成膜されたものである層間絶縁膜1610は本発明とは関係が無い。このため、ゲート電極と絶縁膜(第1及び第2の絶縁膜)の位置関係を限定している。限定の仕方としては、「絶縁膜はゲート電極より下側の層に形成されている。」という表現も可能であるが、本明細書では、「第1及び第2の絶縁膜より上層に第1及び第2のゲート電極がそれぞれ配置されている。」という表現を採用している。   20 has a structure in which an interlayer insulating film 1610 is added to FIG. For example, when the interlayer insulating film 1610 is formed on the first and second insulating films 103a and 103b, it is ambiguous from where the first or second insulating film is. The insulating films (first and second insulating films) referred to in the present invention are those formed below the gate electrode. Therefore, the interlayer insulating film 1610 which is a layer above the gate electrode and formed later is not related to the present invention. Therefore, the positional relationship between the gate electrode and the insulating film (first and second insulating films) is limited. As a method of limitation, the expression “the insulating film is formed in a layer below the gate electrode” is also possible, but in this specification, “the first insulating film is formed above the first and second insulating films. The expression “first and second gate electrodes are respectively disposed” is employed.

なお、図1に示す拡散層は、ソース/ドレイン領域である。この拡散層は、N型拡散層でもP型拡散層でも可能である。また、拡散層は、ソース/ドレイン領域に用いる他、後述するボディーコンタクト領域の拡散層(応用例1)として用いることも可能である。この場合の拡散層は、チャネル領域を挟む必要は無く、どちらか一方(片方)の配置でもよい。   Note that the diffusion layer shown in FIG. 1 is a source / drain region. This diffusion layer can be an N-type diffusion layer or a P-type diffusion layer. Further, the diffusion layer can be used as a diffusion layer (application example 1) of a body contact region, which will be described later, in addition to being used for the source / drain regions. In this case, the diffusion layer does not need to sandwich the channel region, and either one (one) may be arranged.

<実施形態2>
上記実施形態1では、図1に示すように、注入を行う部分の絶縁膜の厚さを、ゲート絶縁膜の厚い側の第2のトランジスタ(図1右側のトランジスタ)の絶縁膜厚さに合わせた構造とした。これに対し、本実施形態2では、図2に示すように、注入を行う部分の絶縁膜の厚さを、ゲート絶縁膜の薄い側の第1のトランジスタ(図2左側のトランジスタ)の絶縁膜厚さに合わせる絶縁膜構造とすることで、同様に抵抗値の変化を防止する構造となっている。
<Embodiment 2>
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the thickness of the insulating film in the portion to be implanted is matched with the insulating film thickness of the second transistor (the transistor on the right side in FIG. 1) on the thicker side of the gate insulating film. Structure. On the other hand, in the second embodiment, as shown in FIG. 2, the thickness of the insulating film in the portion to be implanted is set to the insulating film of the first transistor on the thin side of the gate insulating film (the transistor on the left side in FIG. 2). By adopting an insulating film structure that matches the thickness, a structure in which a change in resistance value is similarly prevented.

本実施形態2の半導体装置の製造方法は、上記した図21に示す半導体装置の製造方法と同じ方法を用いている。異なる点は、絶縁膜を薄くする領域である。すなわち、図21では領域1703awであったのが、図2では領域203awと第2のゲート電極204b下を除く他の領域全体となっている点である。要は、絶縁膜を第2のゲート電極204b下の部分だけ厚くしており、他の領域203awが薄くなっている。   The semiconductor device manufacturing method of the second embodiment uses the same method as the semiconductor device manufacturing method shown in FIG. The difference is in the region where the insulating film is thinned. That is, the region 1703 aw in FIG. 21 is the entire region other than the region 203 aw and the second gate electrode 204 b in FIG. 2. In short, the insulating film is thickened only in a portion below the second gate electrode 204b, and the other region 203aw is thinned.

絶縁膜の厚さは、領域203aが30nm(t1)であり、領域203bが80nm(t2)である。   The thickness of the insulating film is 30 nm (t1) in the region 203a and 80 nm (t2) in the region 203b.

すなわち、上記実施形態1のイオン注入を行う領域の絶縁膜103bの厚さ80nm(t2)より、本実施形態2でイオン注入を行う領域の絶縁膜203aの厚さ30nm(t1)の方が薄くなるため、イオン注入のエネルギーを45Kevから10Kevへと変更している。このことにより、半導体層の上部に狙いがくるようにイオン注入が行われるため、半導体層の結晶核が全て破壊されることを防止できる。また、イオン注入される領域の絶縁膜厚さが統一(t1)されていることから、拡散層となる領域202a2,202a3,202b2,202b3の拡散層の抵抗値を同一にすることができる。   That is, the thickness 30 nm (t1) of the insulating film 203a in the region where ion implantation is performed in the second embodiment is thinner than the thickness 80 nm (t2) of the insulating film 103b in the region where ion implantation is performed in the first embodiment. Therefore, the ion implantation energy is changed from 45 Kev to 10 Kev. Accordingly, since ion implantation is performed so as to aim at the upper part of the semiconductor layer, it is possible to prevent the crystal nuclei of the semiconductor layer from being completely destroyed. In addition, since the insulating film thickness in the ion-implanted region is unified (t1), the resistance values of the diffusion layers in the regions 202a2, 202a3, 202b2, and 202b3 to be the diffusion layers can be made the same.

このような構造の試料を作成し、上記測定評価と同じようにして拡散層の抵抗値(シート抵抗値)を評価した結果、
拡散層202a2,202a3 : 600Ω/□
拡散層202b2,202b3 : 590Ω/□
とほぼ同じ抵抗値になった。
As a result of creating a sample having such a structure and evaluating the resistance value (sheet resistance value) of the diffusion layer in the same manner as the above measurement evaluation,
Diffusion layers 202a2, 202a3: 600Ω / □
Diffusion layers 202b2, 202b3: 590Ω / □
The resistance value was almost the same.

したがって、絶縁膜の厚さを変える場合には、図2に示す絶縁膜構造でも有効であることが証明された。   Therefore, it has been proved that the insulating film structure shown in FIG. 2 is also effective in changing the thickness of the insulating film.

すなわち、本実施形態2の半導体装置は、同一絶縁基板201上に第1及び第2のトランジスタが形成された半導体装置において、第1のトランジスタ(図2左側のトランジスタ)は、第1のゲート電極204a下部及び拡散層202a2,202a3領域上に形成された第1の絶縁膜203aを備え、第2のトランジスタ(図2右側のトランジスタ)は、第2のゲート電極204b下部に形成された第2の絶縁膜203bと、拡散層202b2,202b3領域上に形成された第1の絶縁膜203aとを備え、これら第1の絶縁膜203a及び第2の絶縁膜203bより上層に第1及び第2のゲート電極204a,204bがそれぞれ配置されており、かつ、第1の絶縁膜203a(t1)が第2の絶縁膜203b(t2)よりも薄く形成(t1<t2)された構造となっている。   That is, the semiconductor device of the second embodiment is a semiconductor device in which the first and second transistors are formed on the same insulating substrate 201, and the first transistor (the transistor on the left side in FIG. 2) is the first gate electrode. 204a and a first insulating film 203a formed on the diffusion layers 202a2 and 202a3, and the second transistor (the transistor on the right side in FIG. 2) is a second transistor formed below the second gate electrode 204b. An insulating film 203b and a first insulating film 203a formed on the regions of the diffusion layers 202b2 and 202b3 are provided, and the first and second gates are formed above the first insulating film 203a and the second insulating film 203b. The electrodes 204a and 204b are respectively disposed, and the first insulating film 203a (t1) is formed thinner than the second insulating film 203b (t2). It has a t1 <t2) structure.

このように、ゲート電極下部の絶縁膜の厚さが異なる第1及び第2のトランジスタにおいて、拡散層領域上の絶縁膜の厚さを同じにする構造を取ることにより、注入プロファイル及びイオン注入される量が同じになる。このため、イオン注入をトランジスタごとに打ち分けなくとも、1回のイオン注入で第1と第2のトランジスタの拡散層の抵抗値を同じにすることができる。したがって、イオン注入工程の増加といった製造コストの上昇を抑えることができる。また、第2のトランジスタは、第1のトランジスタよりゲート電極下の絶縁膜が厚いことから、第1のトランジスタより高い電圧で駆動することに適した構造を得ることができる。   As described above, in the first and second transistors having different insulating film thicknesses below the gate electrode, by adopting a structure in which the insulating film thickness on the diffusion layer region is made the same, the implantation profile and the ion implantation are performed. The same amount. For this reason, the resistance values of the diffusion layers of the first and second transistors can be made the same by one ion implantation without ion implantation for each transistor. Therefore, an increase in manufacturing cost such as an increase in the ion implantation process can be suppressed. In addition, since the insulating film under the gate electrode of the second transistor is thicker than that of the first transistor, a structure suitable for driving with a higher voltage than that of the first transistor can be obtained.

<実施形態3>
本実施形態3は上記実施形態1において生産性を高めるために改良を加えたものである。以下、本実施形態3について、図3(a),(b)を参照して説明する。
<Embodiment 3>
The third embodiment is obtained by improving the first embodiment in order to increase productivity. The third embodiment will be described below with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b).

製造工程では、位置合わせズレが必ず起こるため、上記実施形態1と同じ構造のものを生産しようとしても、図3(a)に示すように、第1のゲート電極304aが位置ズレを起こす場合がある。このため、イオン注入を行う領域を膜厚の厚い第2の絶縁膜303bで覆っていたにも係わらず、第1のゲート電極304aが位置ズレを起こしたために、膜厚の薄い絶縁膜領域305aが発生し、この状態でイオン注入を行う結果、抵抗値の変化をもたらすことになる。この場合は、膜厚の薄い絶縁膜領域305aに対応する第1の半導体層(第1の拡散層)302a2の部分のイオン注入の狙いが、第1の半導体層302a2の表面から膜の中心部にずれているため、上述した通り抵抗が高くなると予測できる。   In the manufacturing process, misalignment always occurs. Therefore, even if an attempt is made to produce the same structure as in the first embodiment, as shown in FIG. 3A, the first gate electrode 304a may cause misalignment. is there. For this reason, the first gate electrode 304a is displaced even though the ion implantation region is covered with the thick second insulating film 303b, so that the thin insulating film region 305a is formed. As a result of performing ion implantation in this state, the resistance value is changed. In this case, the ion implantation of the portion of the first semiconductor layer (first diffusion layer) 302a2 corresponding to the thin insulating film region 305a is aimed at the center of the film from the surface of the first semiconductor layer 302a2. Therefore, it can be predicted that the resistance increases as described above.

この問題を解決するための構造が、本実施形態3に係わる図3(b)の構造である。図3(b)に示すように、拡散層領域上の膜厚の厚い第2の絶縁膜303bの一部306aが第1のゲート電極304aの下までオーバーラップしている。絶縁膜をこのように形成することで、第1のゲート電極304aが位置ズレを起こしても、図3(a)のように膜厚の薄い絶縁膜領域305aができることはない。本実施形態3では、このオーバーラップ量を2μmとしているが、使用する半導体製造装置の位置合わせ精度に依存することであるため、装置性能に合わせたオーバーラップ量をとる必要がある。しかし、オーバーラップ量を大きくとり過ぎると、トランジスタの面積が大きくなるため、集積化や微細化の妨げになるため、2μm以下であることが望ましい。集積化や微細化に捉われない場合には、この2μm以下が当てはまらない。それらを考慮してもTFTを製作する上で上限値としての限界は、100μm以下にする必要がある。下限値としての制限は、位置合わせ出来れば特にないが、基板(ガラスなどの絶縁基板)や材料(レジストなど)の材料面精度や半導体プロセスの精度を加味すると5nmまでが限界である。   A structure for solving this problem is the structure of FIG. 3B according to the third embodiment. As shown in FIG. 3B, a portion 306a of the thick second insulating film 303b on the diffusion layer region overlaps to the bottom of the first gate electrode 304a. By forming the insulating film in this way, even if the first gate electrode 304a is displaced, a thin insulating film region 305a as shown in FIG. 3A is not formed. In the third embodiment, the overlap amount is set to 2 μm. However, since this depends on the alignment accuracy of the semiconductor manufacturing apparatus to be used, it is necessary to take the overlap amount in accordance with the apparatus performance. However, if the overlap amount is excessively large, the area of the transistor increases, which hinders integration and miniaturization, and is preferably 2 μm or less. This 2 μm or less is not applicable when not integrated and miniaturized. Even if these are taken into consideration, the upper limit for manufacturing the TFT needs to be 100 μm or less. The lower limit is not particularly limited as long as it can be aligned, but is limited to 5 nm in consideration of the material surface accuracy of the substrate (insulating substrate such as glass) and the material (resist) and the accuracy of the semiconductor process.

すなわち、本実施形態3の半導体装置は、同一絶縁基板301上に第1及び第2のトランジスタが形成された半導体装置において、第1のトランジスタ(図3左側のトランジスタ)は、第1のゲート電極304a下部に形成された第1の絶縁膜303aと、拡散層302a2,302a3領域上に形成された第2の絶縁膜303bとを備え、第2のトランジスタ(図3右側のトランジスタ)は、第2のゲート電極304b下部及び拡散層302b2,302b3領域上に形成された第2の絶縁膜303bを備え、これら第1の絶縁膜303b及び第2の絶縁膜303aより上層に第1及び第2のゲート電極304a,304bがそれぞれ配置されており、かつ、第1の絶縁膜303a(t1)が第2の絶縁膜303b(t2)よりも薄く形成(t1<t2)されているとともに、第1のトランジスタの第2の絶縁膜303aは、第1のゲート電極304aの下面縁部から内側まで入り込んで(オーバーラップして)形成(領域306a)された構造となっている。   That is, the semiconductor device of Embodiment 3 is a semiconductor device in which the first and second transistors are formed on the same insulating substrate 301, and the first transistor (the transistor on the left side in FIG. 3) is the first gate electrode. The second transistor (the transistor on the right side in FIG. 3) includes a first insulating film 303a formed below 304a and a second insulating film 303b formed on the diffusion layers 302a2 and 302a3. The second insulating film 303b is formed below the gate electrode 304b and the diffusion layers 302b2 and 302b3, and the first and second gates are formed above the first insulating film 303b and the second insulating film 303a. The electrodes 304a and 304b are respectively disposed, and the first insulating film 303a (t1) is formed thinner than the second insulating film 303b (t2). t1 <t2), and the second insulating film 303a of the first transistor is formed (region 306a) so as to enter (overlap) from the lower surface edge of the first gate electrode 304a to the inside. It has a structure.

このように、膜厚の厚い第2の絶縁膜303bを第1のゲート電極304aの下までオーバーラップさせる構造を取ることで、第1及び第2の絶縁膜303a,306a,303bを形成した後に形成される第1のゲート電極304aが位置ズレを起こしても、第1のゲート電極304a下部から膜厚の薄い第1の絶縁膜303aがはみ出すことを抑制できるものである。   Thus, after the first and second insulating films 303a, 306a, and 303b are formed by adopting a structure in which the thick second insulating film 303b is overlapped to the bottom of the first gate electrode 304a. Even when the formed first gate electrode 304a is displaced, it is possible to prevent the first insulating film 303a having a small thickness from protruding from the lower portion of the first gate electrode 304a.

<実施形態4>
本実施形態4は上記実施形態2において生産性を高めるために改良を加えたものである。以下、本実施形態4について、図4(a),(b)を参照して説明する。
<Embodiment 4>
The fourth embodiment is obtained by improving the second embodiment in order to increase productivity. The fourth embodiment will be described below with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b).

製造工程では、位置合わせズレが必ず起こるため、上記実施形態2と同じ構造のものを生産しようとしても、図4(a)に示すように、第2のゲート電極404bが位置ズレを起こす場合がある。このため、高い電圧を印加するゲート電極下を膜厚の厚い第2の絶縁膜403bで覆っていたにも係わらず、第2のゲート電極404bが位置ズレを起こしたために、第2のゲート電極404b下部に膜厚の薄い絶縁膜領域405bが発生している。その結果、膜厚の厚い第2の絶縁膜403b上に形成される第2のゲート電極404bが、膜厚の薄い絶縁膜領域405b上にも形成されている。すなわち、薄い絶縁膜に対して高い電圧が印加される領域405bを含む構造となっている。そのため、膜厚の薄い絶縁膜領域405bが破壊されて、第2のゲート電極404bにリーク電流が流れる可能性が出てくる。   In the manufacturing process, misalignment always occurs. Therefore, even if an attempt is made to produce the same structure as in the second embodiment, the second gate electrode 404b may cause misalignment as shown in FIG. is there. For this reason, the second gate electrode 404b is displaced even though the gate electrode to which a high voltage is applied is covered with the thick second insulating film 403b. A thin insulating film region 405b is generated below 404b. As a result, the second gate electrode 404b formed over the thick second insulating film 403b is also formed over the thin insulating film region 405b. That is, the structure includes a region 405b where a high voltage is applied to the thin insulating film. Therefore, the thin insulating film region 405b is destroyed, and a leakage current may flow through the second gate electrode 404b.

この問題を解決するための構造が、本実施形態4に係わる図4(b)の構造である。第2のゲート電極404b下の厚い第2の絶縁膜403bを、拡散層領域402b2,402b3上の領域までオーバーラップ(領域406b)させている。これにより、第2のゲート電極404bが位置ズレを起こしても、膜厚の薄い第1の絶縁膜403a上に第2のゲート電極404bが形成されることを防止できる。本実施形態4では、オーバーラップ量を上記実施形態3と同様、2μmとしているが、使用する半導体製造装置の位置合わせ精度に依存することであるため、装置性能に合わせたオーバーラップ量をとる必要がある。しかし、オーバーラップ量を大きくとり過ぎると、トランジスタの面積が大きくなるため、集積化や微細化の妨げになるため、2μm以下であることが望ましい。集積化や微細化に捉われない場合には、この2μm以下が当てはまらない。それらを考慮してもTFTを製作する上で上限値としての限界は、100μm以下にする必要がある。下限値としての制限は、位置合わせ出来れば特にないが、基板(ガラスなどの絶縁基板)や材料(レジストなど)の材料面精度や半導体プロセスの精度を加味すると5nmまでが限界である。   A structure for solving this problem is the structure of FIG. 4B according to the fourth embodiment. The thick second insulating film 403b under the second gate electrode 404b is overlapped (region 406b) to the regions on the diffusion layer regions 402b2 and 402b3. Accordingly, even when the second gate electrode 404b is displaced, the second gate electrode 404b can be prevented from being formed over the thin first insulating film 403a. In the fourth embodiment, the overlap amount is set to 2 μm as in the third embodiment. However, since it depends on the alignment accuracy of the semiconductor manufacturing apparatus to be used, it is necessary to take the overlap amount according to the apparatus performance. There is. However, if the overlap amount is excessively large, the area of the transistor increases, which hinders integration and miniaturization, and is preferably 2 μm or less. This 2 μm or less is not applicable when not integrated and miniaturized. Even if these are taken into consideration, the upper limit for manufacturing the TFT needs to be 100 μm or less. The lower limit is not particularly limited as long as it can be aligned, but is limited to 5 nm in consideration of the material surface accuracy of the substrate (insulating substrate such as glass) and the material (resist) and the accuracy of the semiconductor process.

すなわち、本実施形態4の半導体装置は、同一絶縁基板401上に第1及び第2のトランジスタが形成された半導体装置において、第1のトランジスタ(図4左側のトランジスタ)は、第1のゲート電極404a下部及び拡散層402a2,402a3領域上に形成された第1の絶縁膜403aを備え、第2のトランジスタ(図4右側のトランジスタ)は、第2のゲート電極404b下部に形成された第2の絶縁膜403bと、拡散層402b2,402b3領域上に形成された第1の絶縁膜403aとを備え、これら第1の絶縁膜403a及び第2の絶縁膜403bより上層に第1及び第2のゲート電極404a,404bがそれぞれ配置されており、かつ、第1の絶縁膜403a(t1)が第2の絶縁膜403b(t2)よりも薄く形成(t1<t2)されているとともに、第2のトランジスタの第2の絶縁膜403bは、第2のゲート電極404bの下面縁部から拡散層402b2,402b3領域上まで拡大して形成(領域406b)された構造となっている。   That is, the semiconductor device of the fourth embodiment is a semiconductor device in which the first and second transistors are formed on the same insulating substrate 401. The first transistor (the transistor on the left side in FIG. 4) is the first gate electrode. The second transistor (the transistor on the right side in FIG. 4) includes a first insulating film 403a formed on the lower part of 404a and on the diffusion layers 402a2 and 402a3, and the second transistor formed on the lower part of the second gate electrode 404b. An insulating film 403b and a first insulating film 403a formed on the regions of the diffusion layers 402b2 and 402b3 are provided, and the first and second gates are provided above the first insulating film 403a and the second insulating film 403b. The electrodes 404a and 404b are disposed, and the first insulating film 403a (t1) is formed thinner than the second insulating film 403b (t2). The second insulating film 403b of the second transistor is formed to extend from the lower surface edge of the second gate electrode 404b to the diffusion layers 402b2 and 402b3 (region 406b). It has a structure.

このように、膜厚の厚い第2の絶縁膜403bを、拡散層402b2,402b3領域の上までオーバーラップさせる構造を取ることで、第1及び第2の絶縁膜403a,403bを形成した後に形成される第2のゲート電極404bが位置ズレを起こしても、膜厚の厚い第2の絶縁膜403b上から第2のゲート電極404bがはみ出すことを抑制できるものである。   As described above, the second insulating film 403b having a large thickness is overlapped on the diffusion layers 402b2 and 402b3, thereby forming the first and second insulating films 403a and 403b. Even if the second gate electrode 404b is displaced, it is possible to prevent the second gate electrode 404b from protruding from the thick second insulating film 403b.

<実施形態5>
本実施形態5は、図3(b)の第1のトランジスタ(左側のトランジスタ)に対してトランジスタのオン電流を向上させるために改良を施した実施形態である。以下、本実施形態5について、図5を参照して説明する。
<Embodiment 5>
The fifth embodiment is an embodiment in which the first transistor (the left-side transistor) in FIG. 3B is improved in order to improve the on-current of the transistor. Hereinafter, the fifth embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態5の改良点は拡散層のオーバーラップである。   The improvement of the fifth embodiment is the overlap of the diffusion layers.

図3(b)では、各拡散層(ソース,ドレイン)302a2,302a3は第1のゲート電極304aの横までであり、第1のゲート電極304a下の膜厚の薄いゲート絶縁膜領域(第1の絶縁膜303a)までオーバーラップしていない(覆っていない)。すなわち、図3(b)では、ゲート絶縁膜は、膜厚の厚い領域(第2の絶縁膜303bの一部分306a)と膜厚の薄い領域(第1の絶縁膜303a)とからなっており、ソース側とドレイン側(すなわち、第1のゲート電極304aの両縁側)に膜厚の厚い領域である第2の絶縁膜303bの一部分306aが形成され、その間に膜厚の薄い領域である第1の絶縁膜303aが形成されている。   In FIG. 3B, each of the diffusion layers (source and drain) 302a2 and 302a3 extends to the side of the first gate electrode 304a, and a thin gate insulating film region (first film) under the first gate electrode 304a. The insulating film 303a) is not overlapped (not covered). That is, in FIG. 3B, the gate insulating film is composed of a thick region (part 306a of the second insulating film 303b) and a thin region (first insulating film 303a). A portion 306a of the second insulating film 303b, which is a thick region, is formed on the source side and the drain side (that is, both edges of the first gate electrode 304a), and the first region, which is a thin region, is formed therebetween. Insulating film 303a is formed.

このような形状である場合、第1のゲート電極304aに電圧を印加して反転層を形成すると、次のような問題が発生する。   In the case of such a shape, the following problem occurs when a voltage is applied to the first gate electrode 304a to form the inversion layer.

第1のゲート電極304aに電圧を印加すると、ゲート絶縁膜下の半導体層302a1に反転層が形成される。しかし、図3(b)では、膜厚の厚い第2の絶縁膜303bと膜厚の薄い第2の絶縁膜303aとが混在しているため、膜厚の薄い第2の絶縁膜303a下に反転層が形成されても、膜厚の厚い第2の絶縁膜303b下には反転層が形成されないといったことが起こる。これは、膜厚の厚い第2の絶縁膜303b越しには電界が伝わりにくいためである。このため、反転層が形成されにくい膜厚の厚い第2の絶縁膜303b下(具体的には、その一部分306aの下)の反転層部分302a11は、抵抗が高くなり、結果的にトランジスタのオン電流が少なくなる問題を引き起こす。この問題は、図3(b)の左側の第1トランジスタの絶縁膜構造の場合に起こる特有の問題である。   When a voltage is applied to the first gate electrode 304a, an inversion layer is formed in the semiconductor layer 302a1 under the gate insulating film. However, in FIG. 3B, since the second insulating film 303b having a large thickness and the second insulating film 303a having a small thickness are mixed, the second insulating film 303a is formed below the thin second insulating film 303a. Even if the inversion layer is formed, the inversion layer is not formed under the thick second insulating film 303b. This is because an electric field is not easily transmitted through the thick second insulating film 303b. For this reason, the inversion layer portion 302a11 under the thick second insulating film 303b (specifically, below the portion 306a) where the inversion layer is difficult to form has a high resistance, and as a result, the transistor is turned on. This causes a problem that current is reduced. This problem is a peculiar problem that occurs in the case of the insulating film structure of the first transistor on the left side of FIG.

そこで、これらの問題を解決するために、本実施形態5では、図5に示すように、各拡散層(ソース,ドレイン)302a2,302a3を、第1のゲート電極304a下までオーバーラップして形成している。すなわち、オーバーラップした拡散層部分302a21,302a31は、膜厚の厚い第2の絶縁膜303bの一部分306aを全て覆い、さらに、膜厚の薄い第1の絶縁膜303aの一部分308aまでオーバーラップして形成されている。すなわち、膜厚の薄い第1の絶縁膜303a下に対して拡散層302a2,302a3がオーバーラップ(302a21,302a31)した構造になっている。   Therefore, in order to solve these problems, in the fifth embodiment, as shown in FIG. 5, the diffusion layers (sources and drains) 302a2 and 302a3 are formed so as to overlap below the first gate electrode 304a. is doing. That is, the overlapped diffusion layer portions 302a21 and 302a31 cover the entire portion 306a of the thick second insulating film 303b, and further overlap the portion 308a of the thin first insulating film 303a. Is formed. That is, the diffusion layers 302a2 and 302a3 overlap (302a21 and 302a31) below the thin first insulating film 303a.

このような構造とすれば、膜厚の厚い第1の絶縁膜303b下(具体的には、その一部分306aの下)には拡散層302a21,302a31が形成されているため、反転層を形成する領域は、膜厚の薄い第1の絶縁層303a下のみで良い。すなわち、図3(b)のような反転層が形成しにくい領域(反転層部分302a11)が無いため、ゲート電圧を印加することで、ソース・ドレイン間(拡散層302a2,302a3間)を反転層302a1で容易につなぐことができる。   With such a structure, since the diffusion layers 302a21 and 302a31 are formed under the thick first insulating film 303b (specifically, under the portion 306a), an inversion layer is formed. The region may be only under the first insulating layer 303a having a small thickness. That is, since there is no region (inversion layer portion 302a11) where it is difficult to form an inversion layer as shown in FIG. 3B, by applying a gate voltage, the source-drain (between diffusion layers 302a2 and 302a3) can be connected to the inversion layer. It can be easily connected with 302a1.

このように、各拡散層(ソース,ドレイン)302a2,302a3を、膜厚の薄い絶縁膜領域の一部分308aまでオーバーラップして形成することで、「膜厚の厚い絶縁膜と膜厚の薄い絶縁膜の接続部」と「拡散層の端」とが製造上のばらつき(加工寸法ばらつきや、位置合わせばらつきなど)によって膜厚の厚い絶縁膜領域を全て覆うことができなくなる問題に対応することができる。すなわち、各拡散層(ソース,ドレイン)302a2,302a3を、膜厚の薄い絶縁膜領域の一部分308aまでオーバーラップして形成することで、この一部分306aの領域の幅分の製造上のばらつき(加工寸法ばらつき、位置合わせばらつきなど)が生じても、この一部分308aの領域の範囲内であれば、膜厚の厚い絶縁膜領域を拡散層で常に覆うことができる。また、拡散層の一部分302a21,302a31が膜厚の薄い絶縁膜(第1の絶縁膜303a)下までオーバーラップしていることで、反転層を形成する電荷の供給をスムーズに行うことができ、効率的に反転層を形成することができる。   In this manner, each diffusion layer (source and drain) 302a2 and 302a3 is formed so as to overlap with a portion 308a of the thin insulating film region, thereby forming a “thick insulating film and a thin insulating film”. "Film connection" and "Diffusion layer edge" can address the problem that the thick insulating film region cannot be covered due to manufacturing variations (such as variations in processing dimensions and alignment). it can. In other words, each diffusion layer (source, drain) 302a2 and 302a3 is formed so as to overlap with a portion 308a of the thin insulating film region, thereby manufacturing variation (processing) corresponding to the width of the region 306a. Even if dimensional variations, alignment variations, etc.) occur, a thick insulating film region can always be covered with a diffusion layer within the range of the portion 308a. In addition, since the portions 302a21 and 302a31 of the diffusion layer overlap to below the thin insulating film (first insulating film 303a), the charge for forming the inversion layer can be supplied smoothly. An inversion layer can be formed efficiently.

以上の構造にすることよって、ゲート電圧を印加することで容易に反転層が形成でき、ソース・ドレイン間を反転層で容易につなぐことができる。これにより、トランジスタのオン電流を多く流すことができる。すなわち、拡散層がゲート電極に対してオフセットした構造になることを防止できる。   With the above structure, the inversion layer can be easily formed by applying a gate voltage, and the source and drain can be easily connected by the inversion layer. Accordingly, a large amount of on-state current of the transistor can flow. That is, it is possible to prevent the diffusion layer from being offset from the gate electrode.

<実施形態6>
本実施形態6は、図5の第1のトランジスタ(左側のトランジスタ)に対してトランジスタの劣化を防止しつつ、生産性を改良した実施形態である。以下、本実施形態6について、図6を参照して説明する。
<Embodiment 6>
The sixth embodiment is an embodiment in which productivity is improved while preventing deterioration of the transistor with respect to the first transistor (left-side transistor) in FIG. Hereinafter, the sixth embodiment will be described with reference to FIG.

(a)トランジスタの劣化防止の説明
上記実施形態5では、拡散層302a2,302a3の不純物濃度が全て同じであったが、本実施形態6では、拡散層302a2,302a3の不純物濃度を領域によって差をつけて作成している。すなわち、一方の拡散層302a2が、高濃度拡散層領域302a25と低濃度拡散層領域302a26とに形成され、他方の拡散層302a3が、高濃度拡散層領域302a35と低濃度拡散層領域302a36とに形成されており、かつ、低濃度拡散領域302a26,302a36は、第1のゲート電極304a側に形成されている。すなわち、上部に第1のゲート電極304aのある拡散層領域が低濃度拡散領域302a26,302a36となっている。
(A) Description of transistor deterioration prevention In the fifth embodiment, the impurity concentrations of the diffusion layers 302a2 and 302a3 are all the same. In the sixth embodiment, the impurity concentrations of the diffusion layers 302a2 and 302a3 are different depending on the regions. I have created it. That is, one diffusion layer 302a2 is formed in the high concentration diffusion layer region 302a25 and the low concentration diffusion layer region 302a26, and the other diffusion layer 302a3 is formed in the high concentration diffusion layer region 302a35 and the low concentration diffusion layer region 302a36. The low-concentration diffusion regions 302a26 and 302a36 are formed on the first gate electrode 304a side. That is, the diffusion layer regions having the first gate electrode 304a on the upper side are the low concentration diffusion regions 302a26 and 302a36.

チャネル領域と拡散層領域との接合が急峻である場合、例えば高濃度の拡散層領域とチャネル領域との接続の場合には、その接続部において電流を流す場合に、キャリアが加速して流れるため、ホットキャリアが発生しやすい。このホットキャリアの発生が多くなると、ゲート絶縁膜にホットキャリアが衝突し欠陥を発生させる。図5に示すような膜厚の厚い領域(絶縁膜領域306a)と膜厚の薄い領域(絶縁膜領域308a)からなるゲート絶縁膜構造においても、同じ問題が発生する。   When the junction between the channel region and the diffusion layer region is steep, for example, in the case of connection between the high concentration diffusion layer region and the channel region, carriers are accelerated and flow when current is passed through the connection portion. , Hot carriers are likely to occur. When the generation of hot carriers increases, the hot carriers collide with the gate insulating film to generate defects. The same problem occurs in a gate insulating film structure including a thick region (insulating film region 306a) and a thin region (insulating film region 308a) as shown in FIG.

このため、チャネル領域と拡散層領域の接続は、低濃度拡散層領域を介しての接続が好ましい。すなわち、図6に示すように、チャネル領域(反転層302a1)から低濃度拡散層領域302a26または302a36を経て高濃度拡散層領域302a25または302a35へ、といた具合にするのが良い。このようにすると接合が緩やかになり、ホットキャリアの発生を抑制できる。その結果、ゲート絶縁膜のダメージを抑制することができ、結果的にトランジスタの劣化現象を防止できる。ここで、低濃度拡散層領域302a26,302a36の不純物濃度は、高濃度拡散層領域302a25,302a35よりも薄ければ良いが、より好適には、高濃度拡散層領域の半分以下であるのが良い。   For this reason, the connection between the channel region and the diffusion layer region is preferably a connection through the low concentration diffusion layer region. That is, as shown in FIG. 6, it is preferable that the channel region (inversion layer 302a1) is passed through the low concentration diffusion layer region 302a26 or 302a36 to the high concentration diffusion layer region 302a25 or 302a35. In this way, the bonding becomes loose and the generation of hot carriers can be suppressed. As a result, damage to the gate insulating film can be suppressed, and as a result, deterioration of the transistor can be prevented. Here, the impurity concentration of the low-concentration diffusion layer regions 302a26 and 302a36 may be lower than that of the high-concentration diffusion layer regions 302a25 and 302a35, but more preferably less than half of the high-concentration diffusion layer region. .

また、高濃度拡散層領域の不純物濃度は、1×1019/cm3以上である方が、低抵抗化できるため好ましい。なお、ここで言う低濃度拡散層領域とは、高濃度拡散層領域とチャネル領域の接合部の間に自然に形成されるバッファ領域ではなく、意図的に形成した領域であり、別途、イオン注入などで形成される領域である。 The impurity concentration in the high concentration diffusion layer region is preferably 1 × 10 19 / cm 3 or more because the resistance can be reduced. Note that the low-concentration diffusion layer region referred to here is not a buffer region that is naturally formed between the junction between the high-concentration diffusion layer region and the channel region, but a region that is intentionally formed. It is a region formed by

本実施形態6によれば、製造コストを抑えた拡散層領域に、濃度が高い領域とそれより濃度の低い領域の2つの領域を形成することで、拡散層の接合部での電界を弱め、ホットエレクトロンの発生を抑制できる。このため、ホットエレクトロンによる絶縁膜等の劣化を抑制することができる。   According to the sixth embodiment, the electric field at the junction of the diffusion layer is weakened by forming two regions, a high concentration region and a low concentration region, in the diffusion layer region with reduced manufacturing cost. Generation of hot electrons can be suppressed. For this reason, deterioration of the insulating film or the like due to hot electrons can be suppressed.

(b)トランジスタの生産性向上の説明
上記したように、本実施形態6では、1つの拡散層領域を低濃度領域と高濃度領域に分離して形成している。
(B) Description of Improvement of Transistor Productivity As described above, in the sixth embodiment, one diffusion layer region is separated into a low concentration region and a high concentration region.

図5に示す構造では、拡散層の濃度が全て同一あり、高濃度拡散層を図5に示すように大きくオーバーラップさせるのは困難である。600℃以上の高温アニールで熱拡散させる方法や、斜めからイオン注入する方法などで、図5に示すようにオーバーラップさせる方法もあるが、本実施形態6のような拡散層構造とすることで、より効率的で生産が容易な方法を提案することができる。   In the structure shown in FIG. 5, the concentrations of the diffusion layers are all the same, and it is difficult to largely overlap the high concentration diffusion layers as shown in FIG. There are a method of thermal diffusion by high-temperature annealing at 600 ° C. or higher, and a method of overlapping as shown in FIG. 5 by an ion implantation method from an oblique direction. A more efficient and easy production method can be proposed.

すなわち、本実施形態6では、第1のゲート電極304a下の拡散層領域302a26,302a36を全て低濃度拡散層領域として形成している。この低濃度拡散層領域302a26,302a36は、第1のゲート電極304a下の膜厚の厚い絶縁膜領域306a下と膜厚の薄い絶縁膜領域308a下に形成されている。濃度以外の点では、上記図5に示した構造、すなわち、オン電流を向上させるために拡散層をオーバーラップさせたオーバーラップ部分の構造と同じである。オーバーラップによる効果とてしも同様の効果を得ることができる。   That is, in the sixth embodiment, all of the diffusion layer regions 302a26 and 302a36 under the first gate electrode 304a are formed as low concentration diffusion layer regions. The low-concentration diffusion layer regions 302a26 and 302a36 are formed under the thick insulating film region 306a under the first gate electrode 304a and under the thin insulating film region 308a. Except for the concentration, the structure is the same as the structure shown in FIG. 5 described above, that is, the structure of the overlap portion where the diffusion layers are overlapped in order to improve the on-current. The same effect can be obtained as the effect of the overlap.

このような構造にすることで、以下の理由により製造が容易になる。   With such a structure, manufacturing is facilitated for the following reason.

第1のゲート電極304aを形成するまでの工程で、低濃度のN型拡散層(拡散層領域302a26,302a36に対応)を形成しておく。低濃度の拡散層とは、高濃度拡散層(拡散層領域302a25,302a35に対応)より濃度が半分以下の不純物濃度のことである。低濃度の不純物濃度は、濃度が1×1019/cm3未満となる拡散層のことであることが好ましい。チャネル領域との接合が急峻になりにくくするためである。 Low concentration N-type diffusion layers (corresponding to the diffusion layer regions 302a26 and 302a36) are formed in the process up to the formation of the first gate electrode 304a. The low concentration diffusion layer is an impurity concentration whose concentration is half or less than that of the high concentration diffusion layer (corresponding to the diffusion layer regions 302a25 and 302a35). The low impurity concentration is preferably a diffusion layer having a concentration of less than 1 × 10 19 / cm 3 . This is to prevent the junction with the channel region from becoming sharp.

低濃度拡散層(拡散層領域302a26,302a36に対応)は、膜厚の厚い絶縁膜領域306a下と膜厚の薄い絶縁膜領域308a下に形成されている。このため、膜厚の厚い絶縁膜と膜厚の薄い絶縁膜越しにイオン注入すると、拡散層の抵抗値が絶縁膜厚さによって変化する。このため、膜厚の厚い絶縁膜と膜厚の薄い絶縁膜を作成してから低濃度拡散層を作成する方法よりも好ましい方法を以下に説明する。   The low-concentration diffusion layers (corresponding to the diffusion layer regions 302a26 and 302a36) are formed under the thick insulating film region 306a and under the thin insulating film region 308a. For this reason, when ions are implanted through a thick insulating film and a thin insulating film, the resistance value of the diffusion layer changes depending on the insulating film thickness. For this reason, a method that is preferable to a method of forming a low-concentration diffusion layer after forming a thick insulating film and a thin insulating film will be described below.

1つ目の方法は、第1のゲート電極304aを形成するまでの絶縁膜が半導体層表面に形成されていない状態でイオン注入を行う方法である。また、2つ目の方法は、ゲート電極を形成するまでの一定の厚さの絶縁膜が均一に成膜された状態のとき(膜厚の厚い絶縁膜と膜厚の薄い絶縁膜を作り分ける前)にイオン注入する方法である。これら2つの方法において、イオン注入する領域は、図6中矢印で示す範囲の領域309である。これらの方法で作られた低濃度拡散層領域309上に、膜厚の厚い絶縁膜と膜厚の薄い絶縁膜を形成し、その後、第1のゲート電極304aを形成する。さらに、第1のゲート電極304aをマスクに高濃度拡散層30a25,302a35を形成する。これにより、低濃度拡散層領域309部分のうち、第1のゲート電極304aからはみ出している一部分においても高濃度拡散層が形成される(すなわち、低濃度拡散領域の一部分が第1のゲート電極304aのエッヂを境に高濃度拡散領域となる)。第1のゲート電極304a下は、イオン注入されないため低濃度拡散層領域のままである。このような方法をとることにより、第1のゲート電極304a下に、第1のゲート電極30aのエッヂ部を境に形成される低濃度拡散層を自己整合的に形成することができ、それ以外は高濃度拡散層領域となる。   The first method is a method of performing ion implantation in a state where an insulating film is not formed on the surface of the semiconductor layer until the first gate electrode 304a is formed. In the second method, when an insulating film having a certain thickness until the gate electrode is formed is uniformly formed (separately forming a thick insulating film and a thin insulating film) This is a method of ion implantation before. In these two methods, a region for ion implantation is a region 309 in a range indicated by an arrow in FIG. A thick insulating film and a thin insulating film are formed over the low-concentration diffusion layer region 309 formed by these methods, and then a first gate electrode 304a is formed. Further, the high concentration diffusion layers 30a25 and 302a35 are formed using the first gate electrode 304a as a mask. Thus, a high concentration diffusion layer is formed even in a portion of the low concentration diffusion layer region 309 that protrudes from the first gate electrode 304a (that is, a part of the low concentration diffusion region is the first gate electrode 304a). It becomes a high-concentration diffusion region at the edge of this). Under the first gate electrode 304a, since the ions are not implanted, the low concentration diffusion layer region remains. By adopting such a method, a low-concentration diffusion layer formed with the edge portion of the first gate electrode 30a as a boundary can be formed in a self-aligned manner below the first gate electrode 304a. Becomes a high concentration diffusion layer region.

<実施形態7>
本実施形態7は、図4(b)の第2のトランジスタ(右側のトランジスタ)に対してトランジスタのオン電流を向上させるために改良を施した実施形態である。以下、本実施形態5について、図7を参照して説明する。
<Embodiment 7>
In the seventh embodiment, the second transistor (the right-side transistor) in FIG. 4B is improved to improve the on-current of the transistor. Hereinafter, the fifth embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態7の改良点は拡散層のオーバーラップである。   The improvement of the seventh embodiment is the overlap of the diffusion layers.

図7では、図4(b)と異なり拡散層402b2,402b3を第2のゲート電極404b下の部分402b21,40b31までオーバーラップして形成している。このオーバーラップ部分402b21,40b31の幅は、例えば10nm程度である。ただし、オーバーラップによって覆いつくす必要のある領域は無いため、少量の幅でよく上記の10nm以下でも可能である。下限値に限界は無く、例えば1nmでも良い。このような構造にすることで、第2のゲート電極404b下に反転層を形成するための電荷が、オーバーラップ部分402b21,402b31を通じて供給され、反転層が容易に形成できるようになる。また、拡散層がチャネル領域に確実にくっ付いている(食い込んでいる)ため、反転層と拡散層を容易に接続できる。このため、トランジスタのオン電流を多く流すことができる。オーバーラップさせる方法としては、熱拡散によって第2ゲート電極404b下まで拡散させる方法や、イオン注入時に斜めにイオン注入する方法がある。少量の(10nm以下の)オーバーラップでよいため、この手法で容易にオーバーラップさせることができる。   In FIG. 7, unlike FIG. 4B, the diffusion layers 402b2 and 402b3 are formed so as to overlap to the portions 402b21 and 40b31 below the second gate electrode 404b. The width of the overlap portions 402b21 and 40b31 is, for example, about 10 nm. However, since there is no region that needs to be covered by the overlap, a small width is sufficient, and the above 10 nm or less is also possible. There is no limit to the lower limit value, and it may be 1 nm, for example. With such a structure, charges for forming the inversion layer under the second gate electrode 404b are supplied through the overlap portions 402b21 and 402b31, so that the inversion layer can be easily formed. In addition, since the diffusion layer is securely attached (bite into) the channel region, the inversion layer and the diffusion layer can be easily connected. Therefore, a large amount of on-state current can be supplied to the transistor. As a method of overlapping, there are a method of diffusing down to the second gate electrode 404b by thermal diffusion, and a method of ion implantation obliquely at the time of ion implantation. Since a small amount of overlap (less than 10 nm) is sufficient, it is possible to easily overlap with this method.

このように、膜厚の薄い第1の絶縁膜403aの下から第2のゲート電極404b下の膜厚の厚い第2の絶縁膜403b下まで拡散層402b2,402b3をオーバーラップさせる構造とすることで、ゲート電圧の印加によりゲート絶縁膜下の膜厚の厚い第2の絶縁膜403b下に形成された反転層若しくは蓄積層402b1と、拡散層402b2,402b3とを容易に形成することができる。また、その反転層若しくは蓄積層402b1と、拡散層402b2,402b3とを容易に接続することができる。すなわち、拡散層がゲート電極に対してオフセットした構造になることを防止できる。   In this manner, the diffusion layers 402b2 and 402b3 are overlapped from below the thin first insulating film 403a to below the thick second insulating film 403b below the second gate electrode 404b. Thus, the inversion layer or storage layer 402b1 formed under the thick second insulating film 403b under the gate insulating film and the diffusion layers 402b2 and 402b3 can be easily formed by applying the gate voltage. Further, the inversion layer or accumulation layer 402b1 can be easily connected to the diffusion layers 402b2 and 402b3. That is, it is possible to prevent the diffusion layer from being offset from the gate electrode.

<実施形態8>
本実施形態8は、図7の第2のトランジスタ(右側のトランジスタ)に対してトランジスタの劣化を防止しつつ、生産性を改良した実施形態である。以下、本実施形態8について、図8を参照して説明する。
<Eighth embodiment>
The eighth embodiment is an embodiment in which productivity is improved while preventing deterioration of the second transistor (right-side transistor) in FIG. Hereinafter, the eighth embodiment will be described with reference to FIG.

(a)トランジスタの劣化防止の説明
本実施形態8でも上記実施形態6と同様に、低濃度拡散層領域を第2のゲート電極404b側に形成する。すなわち、第2のゲート電極404b下の拡散層402b2,402b3の部分402b21,40b31を低濃度拡散層領域に形成し、それ以外の部分を高濃度拡散層領域に形成する。これにより、上記実施形態6と同様の効果を得ることができる。
(A) Description of transistor deterioration prevention In the eighth embodiment, a low-concentration diffusion layer region is formed on the second gate electrode 404b side as in the sixth embodiment. That is, the portions 402b21 and 40b31 of the diffusion layers 402b2 and 402b3 under the second gate electrode 404b are formed in the low concentration diffusion layer region, and the other portions are formed in the high concentration diffusion layer region. Thereby, the effect similar to the said Embodiment 6 can be acquired.

このように、拡散層領域402b2,402b3に、濃度が高い領域とそれより濃度の低い領域の2つの領域を形成することで、拡散層の接合部での電界を弱め、ホットエレクトロンの発生を抑制できる。このため、ホットエレクトロンによる絶縁膜等の劣化を抑制することができる。   In this way, by forming two regions of the diffusion layer regions 402b2 and 402b3, a region having a high concentration and a region having a lower concentration, the electric field at the junction of the diffusion layer is weakened and the generation of hot electrons is suppressed. it can. For this reason, deterioration of the insulating film or the like due to hot electrons can be suppressed.

(b)トランジスタの生産性向上の説明
図7に示す構造では、膜厚の厚い第2の絶縁膜403b下の拡散層が全て高濃度拡散層領域であったのに対して、本実施形態8では、第2の絶縁膜403b下の拡散層が全て低濃度拡散層領域402b21,402b31となっている。
(B) Description of Improvement in Transistor Productivity In the structure shown in FIG. 7, the diffusion layer under the thick second insulating film 403b is all a high-concentration diffusion layer region. Then, the diffusion layers under the second insulating film 403b are all low-concentration diffusion layer regions 402b21 and 402b31.

このような構造にすることで、以下の理由により製造が容易になる。   With such a structure, manufacturing is facilitated for the following reason.

すなわち、絶縁膜を半導体層402b上に形成し、その上に第2のゲート電極404bを形成する。その後に拡散層を形成するためのイオン注入を行う。イオン注入の狙い深さは、膜厚の薄い第1の絶縁膜403a下の半導体層とする。これにより、膜厚の厚い第2の絶縁膜403b下の半導体層には、膜厚の薄い第1の絶縁膜403a下の半導体層より少なくイオン注入される。従って、自己整合的に膜厚の薄い第1の絶縁膜403a下に高濃度拡散層が形成され、膜厚の厚い第2の絶縁膜403b下に低濃度拡散層が形成されることになる。また、これらのイオン注入は、半導体層が形成されている基板に対して、真上から垂直にイオン注入をするのではなく、基板を傾けて斜めからイオン注入をすることで、第2のゲート電極404bの下側へイオン注入することができる。また、他の方法として、真上から垂直にイオン注入した後、熱活性化するときに500℃以上の熱を加えることで、不純物イオンが拡散して第2のゲート電極404b下へ移動させることができる。このようにして、図8に示す半導体装置(デバイス)を製造することができる。   That is, an insulating film is formed over the semiconductor layer 402b, and a second gate electrode 404b is formed thereover. Thereafter, ion implantation for forming a diffusion layer is performed. The target depth of ion implantation is a semiconductor layer under the thin first insulating film 403a. Accordingly, ions are implanted into the semiconductor layer under the second insulating film 403b with a larger thickness than in the semiconductor layer under the first insulating film 403a with a smaller thickness. Therefore, a high concentration diffusion layer is formed under the thin first insulating film 403a in a self-aligned manner, and a low concentration diffusion layer is formed under the thick second insulating film 403b. In addition, these ion implantations are performed not by implanting ions perpendicularly from right above the substrate on which the semiconductor layer is formed, but by implanting ions obliquely by tilting the substrate. Ions can be implanted under the electrode 404b. As another method, after ion implantation is performed vertically from directly above, heat at 500 ° C. or higher is applied when thermal activation is performed, whereby impurity ions are diffused and moved below the second gate electrode 404b. Can do. In this manner, the semiconductor device (device) shown in FIG. 8 can be manufactured.

すなわち、絶縁膜の厚さによって拡散層の抵抗が変化するという特性を利用し、注入のプロファイルを薄い絶縁膜の下に多くのイオンが注入されるようにすることで、厚い絶縁膜の下に少なくイオン注入される。従って、自己整合的に拡散層領域の低濃度拡散層をゲート電極側(厚い絶縁膜下)に形成し、かつ、絶縁膜厚さによって低濃度拡散層領域と高濃度拡散層領域とが作り分けられる。さらに、その境界が薄い絶縁膜と厚い絶縁膜の境界と同じ位置にできることになる。   In other words, by utilizing the characteristic that the resistance of the diffusion layer changes depending on the thickness of the insulating film, and by setting the implantation profile so that many ions are implanted under the thin insulating film, Less ion implantation. Therefore, a low-concentration diffusion layer in the diffusion layer region is formed on the gate electrode side (under the thick insulating film) in a self-aligned manner, and the low-concentration diffusion layer region and the high-concentration diffusion layer region are separately formed according to the insulating film thickness. It is done. Further, the boundary can be set at the same position as the boundary between the thin insulating film and the thick insulating film.

<実施形態9>
本実施形態9は、上記各実施形態で作成される膜厚の厚い第2の絶縁膜と膜厚の薄い第1の絶縁膜との接続部の下面の段差を無くし平坦に接続した構造としたものである。以下、この接続部下面の段差構造とその製造方法について説明する。ここで、絶縁膜接続部下面とは絶縁膜と半導体層(拡散層)との界面のことである。
<Ninth Embodiment>
The ninth embodiment has a structure in which a step on the lower surface of the connection portion between the second insulating film having a large thickness and the first insulating film having a small thickness formed in each of the above embodiments is eliminated and connected flatly. Is. Hereinafter, the step structure on the lower surface of the connecting portion and the manufacturing method thereof will be described. Here, the lower surface of the insulating film connecting portion is an interface between the insulating film and the semiconductor layer (diffusion layer).

具体的には、膜厚の厚い第2の絶縁膜と膜厚の薄い第1の絶縁膜との接続部は、図3(b)に○を付して示す部分307である。本実施形態9では、この部分307の中でも、半導体層と絶縁膜との接触面について、図9(a),(b)を用いて説明する。図9は、図3(b)の○で示した部分307および、図4(b)の○で示した部分407の拡大図である。   Specifically, a connection portion between the second insulating film having a large thickness and the first insulating film having a small thickness is a portion 307 indicated by ◯ in FIG. In the ninth embodiment, a contact surface between the semiconductor layer and the insulating film in the portion 307 will be described with reference to FIGS. 9 is an enlarged view of a portion 307 indicated by ◯ in FIG. 3B and a portion 407 indicated by ◯ in FIG. 4B.

上記実施形態1では、絶縁膜の厚い部分と薄い部分の作り分けは、薄くする部分を目的となる膜厚になるまでエッチングする方法を用いている。他の方法としては、薄くする部分を全て取り除いて、全面に2回目の絶縁膜を体積する方法もある。この方法では、膜厚をデポのみで決定しているため(すなわち、デポとエッチング量の両方で決定しているのとは違うため)、膜厚等の安定性が良い。本実施形態では、このような方法で試作を行っている。   In the first embodiment, the thick and thin portions of the insulating film are separately formed by using a method of etching the thinned portion until the target film thickness is reached. As another method, there is a method in which all the thinned portions are removed and a second insulating film is formed over the entire surface. In this method, since the film thickness is determined only by the deposit (that is, it is different from that determined by both the deposit and the etching amount), the stability of the film thickness and the like is good. In the present embodiment, the prototype is manufactured by such a method.

まず、図9(a)を参照して段差構造について説明する。   First, the step structure will be described with reference to FIG.

絶縁膜の形成方法としては、半導体層を酸化して絶縁膜を形成する方法がある。しかし、薄膜の半導体層を用いるデバイスでは、低電圧化が進んでおらず、ゲート絶縁膜が厚い。このため、半導体層を選択的に酸化する方法を用いると、確実に半導体層が減る(酸化された部分が薄くなる)ことになる。ここで言う選択的に酸化する方法とは、シリコン窒化膜などの耐酸化膜をマスクとして酸化雰囲気中(酸素や水蒸気)で酸化する方法や、レジストをマスクとして酸素をイオン注入法で注入する方法である。このため、図9(a)に示す半導体層502a1のように、酸化された部分が半導体層に食い込み、段差ができる。そして、この部分では符号503abで示すような絶縁膜が形成される。その後、全面に絶縁膜をCVD法により堆積若しくは酸化して絶縁膜503auを形成しても、半導体層にできた段差は解消されることはない。このため、半導体層502a1と絶縁膜503abの界面が凸凹形状となり、符号502adで示すように、スムーズに電流を流すことができない。   As a method for forming an insulating film, there is a method in which a semiconductor layer is oxidized to form an insulating film. However, in a device using a thin semiconductor layer, the voltage is not lowered and the gate insulating film is thick. For this reason, when the method of selectively oxidizing the semiconductor layer is used, the semiconductor layer is surely reduced (the oxidized portion is thinned). The selective oxidation method mentioned here is a method of oxidizing in an oxidizing atmosphere (oxygen or water vapor) using an oxidation resistant film such as a silicon nitride film as a mask, or a method of implanting oxygen by an ion implantation method using a resist as a mask. It is. Therefore, as in the semiconductor layer 502a1 illustrated in FIG. 9A, the oxidized portion bites into the semiconductor layer and a step is formed. In this portion, an insulating film as indicated by reference numeral 503ab is formed. After that, even if an insulating film is deposited or oxidized on the entire surface by a CVD method to form the insulating film 503au, the step formed in the semiconductor layer is not eliminated. For this reason, the interface between the semiconductor layer 502a1 and the insulating film 503ab has an uneven shape, and a current cannot flow smoothly as indicated by reference numeral 502ad.

そこで、このような選択酸化で起こる問題を解決できるのが、以下に説明する本実施形態9に係わる接続部構造である。図9(b)を参照して接続構造について説明する。   Therefore, the connection structure according to the ninth embodiment, which will be described below, can solve such problems caused by selective oxidation. The connection structure will be described with reference to FIG.

絶縁膜の形成方法としては、上記実施形態1で示したCVD法などで絶縁膜を堆積する方法である。全面に膜を堆積した後、不用部分を選択的にエッチングする場合において、半導体層と選択性のあるエッチング方法でエッチングすれば、半導体層の表面は、平坦性を保つことができる。このエッチング方法も上記実施形態1で示したフッ化水素酸を用いてエッチングする方法などが挙げられる。この方法でも、半導体層を減らすことが無いため、図9(b)に示すように、半導体層502a1と絶縁膜503abとの界面の平坦性を保つことができる。その後、全面に絶縁膜503auを堆積しても、半導体層502a1と絶縁膜503ab,503auとの界面は平坦であることに変わりない。このため符号502adで示すように、電流の流れる経路を直線的に短縮化し、スムーズに電流を流すことができるものである。   As a method for forming the insulating film, the insulating film is deposited by the CVD method described in the first embodiment. In the case where the unnecessary portion is selectively etched after the film is deposited on the entire surface, the surface of the semiconductor layer can be kept flat if etching is performed with an etching method that is selective to the semiconductor layer. Examples of this etching method include the etching method using hydrofluoric acid shown in the first embodiment. Even in this method, since the number of semiconductor layers is not reduced, the flatness of the interface between the semiconductor layer 502a1 and the insulating film 503ab can be maintained as shown in FIG. 9B. After that, even if the insulating film 503au is deposited on the entire surface, the interface between the semiconductor layer 502a1 and the insulating films 503ab and 503au remains flat. For this reason, as indicated by reference numeral 502ad, the path through which the current flows can be linearly shortened so that the current can flow smoothly.

このように、絶縁膜の接続部の下面に段差(または傾斜)が無いことで、絶縁膜下に形成される拡散層、または反転層、または蓄積層においても平坦になるため、これらに電流を流す場合において電荷の散乱を抑え、スムーズに電流を流すことができる。   In this way, since there is no step (or slope) on the lower surface of the connecting portion of the insulating film, the diffusion layer, inversion layer, or storage layer formed under the insulating film becomes flat. In the case of flowing, electric current scattering can be suppressed by suppressing the scattering of electric charges.

<実施形態10>
本実施形態10は、上記実施形態9の絶縁膜の接続部の下面と異なり、絶縁膜の上面に関する実施形態である。ここで、絶縁膜上面とは、絶縁膜とゲート電極との界面のことである。以下、図10を参照して本実施形態10について説明する。なお、図10は、図3(b)の○で示した部分307及び、図4(b)に○を付して示す部分407の拡大図である。図4(b)に○を付して示す部分407では、上部にゲート電極が存在しないが、上部にゲート電極を配置させることも出来る。本実施形態では、この○部分407にゲート電極が配置されている場合においての説明である。この場合に、絶縁膜破壊の危険性があるのでそれを考慮して半導体層とゲート電極を設計する必要がある。
<Embodiment 10>
The tenth embodiment is an embodiment relating to the upper surface of the insulating film, unlike the lower surface of the connecting portion of the insulating film of the ninth embodiment. Here, the upper surface of the insulating film is an interface between the insulating film and the gate electrode. Hereinafter, the tenth embodiment will be described with reference to FIG. 10 is an enlarged view of a portion 307 indicated by ◯ in FIG. 3B and a portion 407 indicated by ◯ in FIG. 4B. In the portion 407 indicated by ◯ in FIG. 4B, the gate electrode does not exist in the upper part, but the gate electrode can be arranged in the upper part. In the present embodiment, the description is given in the case where a gate electrode is arranged in the circle portion 407. In this case, since there is a risk of breakdown of the insulating film, it is necessary to design the semiconductor layer and the gate electrode in consideration thereof.

本実施形態10でも、膜厚の厚い絶縁膜と薄い絶縁膜の作成方法は、上記実施形態9の絶縁膜の堆積を2回行う方法を用いている。本実施形態10では、1回目の絶縁膜(第1の絶縁膜)の堆積を行った後にエッチングする方法として、フッ化水素酸を用いたウエットエッチング方法を用いて行っている。ただし、下地の半導体層に対して選択的にエッチングできる方法であれば他の方法でもよく、例えばドライエッチング方法もある。ドライエッチング方法では、エッチングガスによっては下地の半導体層に対しても選択性を出すことは容易であり、また、ウエットエッチング方法と異なり横方向の制御(線幅制御)がしやすい。なかでも異方性エッチングではその効果が大きい。しかしながら、エッチング後のエッジ部の形状が垂直な形状になる問題がある。以下この問題について、図10(a)を参照して説明する。   Also in the tenth embodiment, the method of forming the thick insulating film and the thin insulating film uses the method of depositing the insulating film of the ninth embodiment twice. In the tenth embodiment, a wet etching method using hydrofluoric acid is used as the etching method after the first deposition of the insulating film (first insulating film). However, any other method may be used as long as it can selectively etch the underlying semiconductor layer, for example, a dry etching method. In the dry etching method, it is easy to give selectivity to the underlying semiconductor layer depending on the etching gas, and unlike the wet etching method, the lateral control (line width control) is easy. In particular, the effect is large in anisotropic etching. However, there is a problem that the shape of the edge portion after etching becomes a vertical shape. Hereinafter, this problem will be described with reference to FIG.

図10(a)の符号603abで示す部分が1回目の絶縁膜の堆積を行った後に異方性エッチングを行った場合の絶縁膜の形状であり、エッジ部603ab1の形状が垂直形状の段差部となっている。この状態で、2回目の絶縁膜(第2の絶縁膜)603auの堆積を行っても、エッジ部603ab1の垂直段差形状を改善することはできず、2回目の絶縁膜603auにもエッジ部(段差部)603au1が残ることになる。そして、この部分にゲート電極604aを作成すると、ゲート電極604aに突起604abが形成される。そのため、このゲート電極604aに電圧を印加すると、その突起604ab部分に電界集中が起こり絶縁膜破壊の要因となる。そのため、絶縁膜に形成されるエッジ部が垂直段差形状となることは避けた方がよい。   The portion indicated by reference numeral 603ab in FIG. 10A is the shape of the insulating film when anisotropic etching is performed after the first deposition of the insulating film, and the edge portion 603ab1 has a vertical stepped portion. It has become. In this state, even if the second insulating film (second insulating film) 603au is deposited, the vertical step shape of the edge portion 603ab1 cannot be improved, and the second insulating film 603au also has an edge portion ( Step portion) 603au1 remains. Then, when the gate electrode 604a is formed in this portion, a protrusion 604ab is formed on the gate electrode 604a. For this reason, when a voltage is applied to the gate electrode 604a, electric field concentration occurs in the projection 604ab, which causes breakdown of the insulating film. Therefore, it is better to avoid the edge portion formed in the insulating film from having a vertical step shape.

そこで、本実施形態10では、上記したように、フッ化水素酸含む薬液を用いるといったウエットエッチング方法を用いている。また、ドライエッチング方法の場合には、等方性エッチングを用いるのがよい。これらの方法では、エッジ部の形状を垂直段差形状ではなく傾斜形状(基板表面に対して傾斜した形状、より正確には半導体層表面に対して傾斜した形状)に容易に制御することができる。   Therefore, in the tenth embodiment, as described above, a wet etching method using a chemical solution containing hydrofluoric acid is used. In the case of the dry etching method, isotropic etching is preferably used. In these methods, the shape of the edge portion can be easily controlled to be an inclined shape (a shape inclined with respect to the substrate surface, more precisely a shape inclined with respect to the surface of the semiconductor layer) instead of a vertical step shape.

図10(b)は、これらの方法で作成された絶縁膜の形状を示しており、1回目の絶縁膜603abのエッジ部603ab2の形状が、傾斜角度略40度の傾斜形状とっなっている。そして、この上に2回目の絶縁膜603auを堆積させると、2回目の絶縁膜603auのエッジ部603au2も傾斜角度略40度の傾斜形状となり、垂直段差形状となることはない。従って、この絶縁膜603auの上部にゲート電極604aを形成しても、ゲート電極604aに突起ができることを抑制でき、絶縁膜の破壊を抑制することができる。   FIG. 10B shows the shape of the insulating film prepared by these methods, and the shape of the edge portion 603ab2 of the first insulating film 603ab is an inclined shape with an inclination angle of about 40 degrees. When the second insulating film 603au is deposited thereon, the edge portion 603au2 of the second insulating film 603au also has an inclined shape with an inclination angle of about 40 degrees, and does not have a vertical step shape. Accordingly, even when the gate electrode 604a is formed over the insulating film 603au, it is possible to suppress the formation of protrusions on the gate electrode 604a and suppress the breakdown of the insulating film.

なお、傾斜角度については、平坦に近い5度から垂直に近い50度の範囲内の任意の傾斜角度が理想的である。なかでも、傾斜角度は平坦に近い(0度に近い)方が良いが、少ない角度の場合は、膜厚が厚い部分から薄い部分までの傾斜している距離が長くなり、集積化の妨げになる。従って、集積化を考慮すると、傾斜角度は5度以上の角度が理想的である。   As for the inclination angle, an arbitrary inclination angle within a range of 5 degrees close to flat to 50 degrees close to vertical is ideal. In particular, the tilt angle should be close to flat (close to 0 degrees), but in the case of a small angle, the sloping distance from the thick part to the thin part becomes long, which hinders integration. Become. Therefore, in consideration of integration, the inclination angle is ideally 5 degrees or more.

なお、上記1回目の絶縁膜のエッチング方法として異方性エッチングを用いることも可能である。すなわち、上記1回目の絶縁膜のエッチング時に、レジストマスクでエッチングするとき、レジストに対して選択性を下げることでレジストマスクを共にエッチングできる。これにより、絶縁膜がエッチングされながらレジストパターンも横方向に後退していき、その結果、後退した部分の絶縁膜も遅れてエッチングされる。このようにすれば、エッジ部が垂直な段差形状になることを抑制できる。従って、このエッチング方法でも実施は可能である。   Note that anisotropic etching can also be used as the first insulating film etching method. That is, when the first insulating film is etched with the resist mask, the resist mask can be etched together by reducing the selectivity with respect to the resist. As a result, the resist pattern also recedes in the lateral direction while the insulating film is etched, and as a result, the insulating film in the receded portion is etched with a delay. In this way, it is possible to suppress the edge portion from having a vertical step shape. Therefore, this etching method can also be implemented.

すなわち、本実施形態6の半導体装置は、第1の絶縁膜603abと第2の絶縁膜603auとの接続部603ab2の基板表面(ここでは、半導体層602a1の表面)に対する傾斜角度を5度〜50度の範囲内のいずれかの角度に形成したものである。   That is, in the semiconductor device of Embodiment 6, the inclination angle of the connection portion 603ab2 between the first insulating film 603ab and the second insulating film 603au with respect to the substrate surface (here, the surface of the semiconductor layer 602a1) is 5 degrees to 50 degrees. It is formed at any angle within the range of degrees.

このように、厚さの異なる絶縁膜の接続部の傾斜角度を50度以下の緩い傾斜角度にする構造を取ることにより、その絶縁膜上に電極を形成した場合に、絶縁膜角部に対する電界集中を緩和し絶縁膜破壊を抑制することができる。また、傾斜角度を5度以上にすることにより傾斜部の面積が大きくなりすぎることを抑制できる。   In this way, by adopting a structure in which the inclination angle of the connection portion of the insulating films having different thicknesses is set to a gentle inclination angle of 50 degrees or less, when an electrode is formed on the insulating film, the electric field with respect to the insulating film corner portion is reduced. The concentration can be relaxed and the breakdown of the insulating film can be suppressed. Moreover, it can suppress that the area of an inclination part becomes large by making an inclination-angle into 5 degree | times or more.

<応用例1>
本応用例1は、上記手法で実施可能となった厚い絶縁膜と薄い絶縁膜と拡散層とを用いてボディーコンタクト領域を有するP型トランジスタとN型トランジスタを形成する実施例である。以下、図11及び図12を参照して本応用例1を説明する。ただし、図11はP型トランジスタの上面図、図12(a)は図11のA−A線に沿う断面図、図12(b)は図11のB−B線に沿う断面図である。
<Application example 1>
This application example 1 is an example in which a P-type transistor and an N-type transistor having a body contact region are formed using a thick insulating film, a thin insulating film, and a diffusion layer that can be implemented by the above-described method. Hereinafter, this application example 1 is demonstrated with reference to FIG.11 and FIG.12. 11 is a top view of the P-type transistor, FIG. 12A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 11, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.

図12(b)に示す左側の絶縁膜705a構造(拡散層706a領域の絶縁膜が厚い構造)でP型トランジスタのボディーコンタクト領域を形成し、図12(a)で示す右側の絶縁膜703b1構造(ゲート電極704b下の領域も拡散層702b2,702b3領域上も厚い絶縁膜703bで、左側のP型トランジスタの厚い絶縁膜705aと同じ絶縁膜になっている構造)でN型トランジスタのソース領域702b2及びドレイン領域702b3を形成する。すなわち、P型トランジスタのゲート電極704a下の絶縁膜(ゲート絶縁膜)703a1はN型トランジスタのゲート絶縁膜703b1より薄い構造である。さらに、図12(b)の右側のN型トランジスタと同じ絶縁膜構造でP型トランジスタ(第三のトランジスタ)も形成している(図示無し)。このトランジスタは、図12(b)の右側のN型トランジスタとは、トランジスタのタイプがN型かP型かの違いのみでその他は同じである。   The body contact region of the P-type transistor is formed with the left insulating film 705a structure (the structure in which the diffusion film 706a region is thick) shown in FIG. 12B, and the right insulating film 703b1 structure shown in FIG. (The structure below the gate electrode 704b and the diffusion layer 702b2, 702b3 is a thick insulating film 703b, which is the same insulating film as the thick insulating film 705a of the left P-type transistor), and the source region 702b2 of the N-type transistor And the drain region 702b3 is formed. That is, the insulating film (gate insulating film) 703a1 under the gate electrode 704a of the P-type transistor has a structure thinner than the gate insulating film 703b1 of the N-type transistor. Further, a P-type transistor (third transistor) is also formed (not shown) with the same insulating film structure as the N-type transistor on the right side of FIG. This transistor is the same as the N-type transistor on the right side of FIG. 12B except that the transistor type is N-type or P-type.

本応用例1のボディーコンタクト領域を、図11及び図12を用いてさらに詳しく説明すると、逆T字形状に形成された半導体層702aの上全面に絶縁膜(図11では図示を省略している)が形成され、その上にゲート電極704aが形成されている。そして、このゲート電極704aから左右にはみ出している半導体層部分にP型のイオン注入がされてソース領域702a2及びドレイン領域702a3となり、このソース領域702a2とドレイン領域702a3とで挟まれたゲート電極704a下の半導体層部分がチャネル領域702a1となる。また、ゲート電極704aから後方(図11では上部側)にはみ出している半導体層部分706aは、N型イオン注入がされていてN型拡散層となり、ボディーコンタクト領域となる。このボディーコンタクト領域706aは、厚い絶縁膜705aで被覆されていて、他方のN型トランジスタ(図12(a)の右側のN型トランジスタ)のソース領域702b2及びドレイン領域702b3も同じ厚さの絶縁膜703bで被覆されている。このため、右側のN型トランジスタのN型イオン注入と同時にボディーコンタクト領域706aのイオン注入が行える。これにより、それぞれの拡散層の抵抗値も同じにできる。   The body contact region of this application example 1 will be described in more detail with reference to FIGS. 11 and 12. An insulating film (not shown in FIG. 11) is formed on the entire surface of the semiconductor layer 702a formed in an inverted T shape. ) And a gate electrode 704a is formed thereon. Then, P-type ion implantation is performed on the semiconductor layer portion protruding from the gate electrode 704a to the left and right to form a source region 702a2 and a drain region 702a3, and below the gate electrode 704a sandwiched between the source region 702a2 and the drain region 702a3. The semiconductor layer portion becomes a channel region 702a1. Further, the semiconductor layer portion 706a protruding rearward (upper side in FIG. 11) from the gate electrode 704a is N-type ion-implanted and becomes an N-type diffusion layer, which becomes a body contact region. The body contact region 706a is covered with a thick insulating film 705a, and the source region 702b2 and the drain region 702b3 of the other N-type transistor (the N-type transistor on the right side of FIG. 12A) have the same thickness. It is covered with 703b. Therefore, the ion implantation of the body contact region 706a can be performed simultaneously with the N-type ion implantation of the right N-type transistor. Thereby, the resistance value of each diffusion layer can be made the same.

このボディーコンタクト領域706aは、チャネル領域702a1の電位を固定することや、チャネル領域702a1に電圧を印加することに用いることができる。また、このボディーコンタクト領域706aは、拡散層で形成されているため、そのままパターンを延長して配線として用いることも可能である。また、ボディーコンタクト領域706aに別途配線を接続してもよい。   The body contact region 706a can be used to fix the potential of the channel region 702a1 or to apply a voltage to the channel region 702a1. Since the body contact region 706a is formed of a diffusion layer, the pattern can be extended as it is and used as a wiring. Further, a separate wiring may be connected to the body contact region 706a.

ボディーコンタクト領域706a以外の領域である、ゲート電極704aの下部やソース領域702a2及びドレイン領域702a3の上部では絶縁膜の厚さが薄い。それぞれの膜厚は、上記実施形態1での薄い膜厚と同じである。この薄い絶縁膜越しのイオン注入条件は、P型拡散層を形成するためボロンを、注入エネルギー40Kevで注入量を9×1015/cm3の条件でイオン注入している。これは、上記第三のトランジスタにおいて深さの狙いは厚い絶縁膜越しに注入して半導体層の上側(厚い絶縁膜との界面)を狙っている。したがって、図12(b)の左側トランジスタにおいては、薄い膜越しのイオン注入となり、注入深さが半導体層の膜中央部に狙いが定まっている。 The insulating film is thin in the region other than the body contact region 706a, below the gate electrode 704a and above the source region 702a2 and the drain region 702a3. Each film thickness is the same as the thin film thickness in the first embodiment. As the ion implantation conditions through the thin insulating film, boron is ion-implanted with an implantation energy of 40 Kev and an implantation amount of 9 × 10 15 / cm 3 in order to form a P-type diffusion layer. This is because the depth of the third transistor is aimed through the thick insulating film and aimed at the upper side of the semiconductor layer (interface with the thick insulating film). Therefore, in the left transistor in FIG. 12B, ion implantation is performed through a thin film, and the implantation depth is aimed at the center of the semiconductor layer.

(P型拡散層のコントロールについて)
ソース領域702a2及びドレイン領域702a3を形成する領域は、絶縁膜厚さが薄いため、もう一方(図12(a)に示す右側)のN型トランジスタと同じ構造の第三のトランジスタ(P型トランジスタ)にソース・ドレイン領域となるP型拡散層を形成する場合に、同時にイオン注入すると拡散層の抵抗値に変化が出る。すなわち、絶縁膜の厚さによって抵抗値が変化する。
(Control of P-type diffusion layer)
The region where the source region 702a2 and the drain region 702a3 are formed has a small insulating film thickness, and thus the third transistor (P-type transistor) having the same structure as the other N-type transistor (the right side shown in FIG. 12A). When a P-type diffusion layer to be a source / drain region is formed at the same time, if the ions are simultaneously implanted, the resistance value of the diffusion layer changes. That is, the resistance value varies depending on the thickness of the insulating film.

しかし、注入するイオンがボロンであることから原子量は11と小さいため、半導体層の結晶の破壊が少ないので、活性化不良を起こすことはない。すなわち、ボロンは活性化不良を起こさないため、半導体層の下側を狙いとして注入もできる。つまり、狙い位置は自由であるため、狙い深さを絶縁膜厚さに合わせて数回に分けて注入する方法をとることができる。そのため、厚い絶縁膜下も薄い絶縁膜下もほぼ同等の抵抗値を得ることが可能となる。しかしながら、活性化不良を起こさずとも、注入されるイオンの量が異なるようなイオン注入を行う場合には、拡散層の抵抗値が変化する問題は発生する。   However, since the ions to be implanted are boron, the atomic weight is as small as 11, so that the crystal of the semiconductor layer is not broken so that activation failure does not occur. That is, since boron does not cause activation failure, it can also be implanted with the lower side of the semiconductor layer as a target. In other words, since the target position is free, it is possible to adopt a method in which the target depth is divided into several times in accordance with the insulating film thickness. Therefore, it is possible to obtain substantially the same resistance value under the thick insulating film and under the thin insulating film. However, there is a problem that the resistance value of the diffusion layer changes when ion implantation is performed in which the amount of implanted ions is different without causing activation failure.

しかし、注入されるイオン量が異なることによる抵抗値の変化量は、活性化不良で抵抗値が変化する変化量に比べて少ない。具体的には、薄い絶縁膜では、半導体膜中が狙いとなるため、膜中に多くのボロンが注入される。このため、濃度が高くなり抵抗が低くなる。一方、絶縁膜の厚さが厚い側では、半導体層の上側(厚い絶縁膜との界面)が狙いとなっているため、半導体膜中が狙いとなっているより注入される量が少なくなり抵抗値が高くなる。   However, the amount of change in resistance value due to the difference in the amount of implanted ions is smaller than the amount of change in resistance value due to defective activation. Specifically, since a thin insulating film is aimed at the semiconductor film, a large amount of boron is injected into the film. For this reason, a density | concentration becomes high and resistance becomes low. On the other hand, on the thicker side of the insulating film, the upper side of the semiconductor layer (interface with the thicker insulating film) is aimed, so the amount injected is less than the target in the semiconductor film and the resistance is reduced. The value becomes higher.

この構造の試料を作成して、半導体層(拡散層)の抵抗値(シート抵抗値)を測定評価した。結果は以下の通りであった。
厚い膜厚の半導体層 : 1.8KΩ/□
薄い膜厚の半導体層 : 0.7KΩ/□
この測定結果では、抵抗値の差が2.5倍ほどであったが、この程度の差は致命的な抵抗値の変化をもたらすものではなかった。因みに、図19の「測定評価」のところでは、2250Ω/□と610Ω/□となっており、約3.5倍の差となっている。
A sample having this structure was prepared, and the resistance value (sheet resistance value) of the semiconductor layer (diffusion layer) was measured and evaluated. The results were as follows.
Thick semiconductor layer: 1.8KΩ / □
Thin semiconductor layer: 0.7KΩ / □
In this measurement result, the difference in resistance value was about 2.5 times, but this difference did not cause a fatal change in resistance value. Incidentally, in the “measurement evaluation” of FIG. 19, they are 2250Ω / □ and 610Ω / □, which is a difference of about 3.5 times.

一方、ボロンの注入量の違いによる抵抗値の変化を改善したい場合には、40KeVで1回で注入するのではなく、注入量を半分に分けて薄膜用30Kevと厚膜用50Kevに分けて2回注入する方を用いると、抵抗値をほぼ同等にできる。それを実施した結果を以下に示す。
厚い膜厚の半導体層 : 10.KΩ/□
薄い膜厚の半導体層 : 0.9KΩ/□
以上の結果から、P型拡散層を形成する場合には、活性化不良により大幅に抵抗値が変化することもなく、さらにイオン注入を2回に分けて注入することが可能であり、それによって抵抗値を厚い膜厚の半導体層と薄い膜厚の半導体層とである程度同じ値にすることができる。
On the other hand, when it is desired to improve the change in the resistance value due to the difference in the amount of boron implanted, instead of implanting once at 40 KeV, the amount of implantation is divided in half and divided into 30 Kev for thin film and 50 Kev for thick film. The resistance value can be made almost equal by using the method of double injection. The results of doing so are shown below.
Thick semiconductor layer: 10. KΩ / □
Thin semiconductor layer: 0.9KΩ / □
From the above results, when forming a P-type diffusion layer, the resistance value does not change significantly due to activation failure, and it is possible to perform ion implantation in two steps. The resistance value can be made the same value to some extent between the thick semiconductor layer and the thin semiconductor layer.

(N型拡散層のコントロールについて)
また、N型拡散層の形成には、リン、砒素、アンチモンといった原子量が30以上の大きな元素を用いて形成されている。N型拡散層を形成する大きな元素は、イオン注入を行った場合に半導体層の結晶を破壊する確立が非常に高く、活性化不良を起こす可能性が高いため、抵抗値の制御が難しい。
(Control of N-type diffusion layer)
The N-type diffusion layer is formed by using a large element having an atomic weight of 30 or more, such as phosphorus, arsenic, and antimony. The large element forming the N-type diffusion layer is very likely to break the crystal of the semiconductor layer when ion implantation is performed, and it is likely to cause activation failure. Therefore, it is difficult to control the resistance value.

例えば、イオン注入の狙いの深さを半導体層の下側に設定すると、半導体層内の殆どの結晶が破壊される。これは、注入量を半分にしてイオン注入を行っても同じ結果となる。従って、半導体層の上側に注入するほか方法が無い。この場合、上記したように、絶縁膜の厚さが異なるところにイオン注入する場合に、2回に分けてそれぞれの膜厚に合わせてイオン注入する方法をもってしても、活性化不良を抑制することはできない。すなわち、原子量が大きいため、半導体層の結晶を破壊する程度が大きく、そのため、半分の量のイオン注入を行っても問題を解決することはできない。従って、厚い絶縁膜用に深く注入することで、薄い絶縁膜下の半導体層がより深く注入され、その結果、薄い絶縁膜下の半導体層内の結晶の大部分が破壊されることとなり、活性化不良を引き起こして、抵抗値が高くなる。逆に、薄い絶縁膜に対応した注入深さだけでは、厚い絶縁膜(拡散層)に十分な注入が行えず、その結果、注入量が少ないことで抵抗値が高くなる。   For example, when the target depth of ion implantation is set below the semiconductor layer, most crystals in the semiconductor layer are destroyed. This results in the same result even when ion implantation is performed with the implantation amount being halved. Therefore, there is no other method than injecting the semiconductor layer. In this case, as described above, when ion implantation is performed at a place where the thickness of the insulating film is different, activation failure is suppressed even if the ion implantation is performed in accordance with each film thickness in two steps. It is not possible. That is, since the atomic weight is large, the degree to which the crystal of the semiconductor layer is broken is large. Therefore, even if half the amount of ion implantation is performed, the problem cannot be solved. Therefore, by implanting deeply for a thick insulating film, the semiconductor layer under the thin insulating film is implanted deeper, and as a result, most of the crystals in the semiconductor layer under the thin insulating film are destroyed and active. The resistance value becomes high due to the occurrence of defective formation. On the other hand, with only the implantation depth corresponding to the thin insulating film, sufficient implantation cannot be performed on the thick insulating film (diffusion layer), and as a result, the resistance value increases due to the small amount of implantation.

以上をまとめると次のようになる。   The above is summarized as follows.

N型とP型の拡散層を持つ(ボディーコンタクト領域を持つ)トランジスタを作成する場合において、N型拡散層を形成する領域の絶縁膜厚さは、もう一方のトランジスタの絶縁膜の厚さに合わせるほか方法が無い。さらに言えば、もう一方のトランジスタのN型拡散層の上の絶縁膜の膜厚に合わせるのがベストである。   In the case of forming a transistor having N-type and P-type diffusion layers (having a body contact region), the insulating film thickness of the region where the N-type diffusion layer is formed is equal to the thickness of the insulating film of the other transistor. There is no other way to match. Furthermore, it is best to match the thickness of the insulating film on the N-type diffusion layer of the other transistor.

一方、P型拡散層に関しては、抵抗値が膜厚によって変化するが、許容の範囲内であれば、本応用例1で挙げたトランジスタによって絶縁膜の厚さがことなる構造でもよく、また、ソース・ドレイン上の絶縁膜の厚さをボディーコンタクト領域上のように厚くする手法を用いてもよい。さらに、P型拡散層に関しては、上述した注入を2回に分けて行う方法でも抵抗値を合わせることは可能である。   On the other hand, the resistance value of the P-type diffusion layer varies depending on the film thickness. However, as long as it is within an allowable range, the transistor may have a structure in which the thickness of the insulating film varies depending on the transistor described in Application Example 1. A method of increasing the thickness of the insulating film on the source / drain so as to be on the body contact region may be used. Furthermore, regarding the P-type diffusion layer, it is possible to match the resistance value by a method in which the above-described implantation is performed in two steps.

すなわち、本応用例1の半導体装置は、P型トランジスタに形成された1つの拡散層領域が、当該トランジスタのチャネル領域の電位を固定するための配線または当該トランジスタのチャネル領域の電位を固定するための配線からコンタクトを取るボディーコンタクト領域であることを特徴とする。すなわち、製造コストを抑えた拡散層を、配線またはコンタクトを取る領域において適用することができるので、製造コストを抑えることができる。   That is, in the semiconductor device according to the first application example, one diffusion layer region formed in the P-type transistor fixes the potential of the channel region of the transistor or the potential of the channel region of the transistor. It is a body contact region that contacts from the wiring. That is, since the diffusion layer with reduced manufacturing cost can be applied in the region where wiring or contact is made, the manufacturing cost can be reduced.

また、本応用例1の半導体装置は、ボディーコンタクト領域がN型拡散層で形成されている。そのため、以下の効果を得ることができる。すなわち、N型拡散層を形成する場合に、リン、砒素、アンチモンといった原子量が30以上の大きな元素を用いて形成されている。N型拡散層を形成する大きな元素は、イオン注入を行った場合に半導体層の結晶を破壊する確立が非常に高く活性化不良を起こす可能性が高いため抵抗値の制御が難しい。従って、拡散層は、N型の場合に上記トランジスタ構造(特に、拡散層の上の絶縁膜構造)を取ることによって、効果的に抵抗値の変化を抑制できる。   Further, in the semiconductor device of this application example 1, the body contact region is formed of an N-type diffusion layer. Therefore, the following effects can be obtained. That is, when an N-type diffusion layer is formed, it is formed using a large element having an atomic weight of 30 or more, such as phosphorus, arsenic, and antimony. The large element forming the N-type diffusion layer is very difficult to control the resistance value because it is highly likely to break the crystal of the semiconductor layer when ion implantation is performed, and is likely to cause activation failure. Therefore, the diffusion layer can effectively suppress a change in resistance value by adopting the transistor structure (particularly, the insulating film structure on the diffusion layer) in the case of the N type.

<応用例2>
本応用例2は、上記応用例1のボディーコンタクト領域がなく、かつ、トランジスタをN型トランジスタとした実施例である。すなわち、左側のトランジスタも右側のトランジスタも共にN型トランジスタとなっている。以下、図13(a),(b)を参照して説明する。ただし、図13(a)は左側のトランジスタの上面図、図13(b)は断面図である。
<Application example 2>
This application example 2 is an example in which the body contact region of the application example 1 is not provided and the transistor is an N-type transistor. That is, both the left transistor and the right transistor are N-type transistors. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 13A is a top view of the left transistor, and FIG. 13B is a cross-sectional view.

図中の符号802aは右側のトランジスタの半導体層で、その上全面に絶縁膜(図13(a)では図示を省略している)が形成され、その上にゲート電極804aが形成されている。半導体層802aのうち802a2と802a3で示す領域はソース領域とドレイン領域でN型拡散層になっている。そして、ソース領域802a2とドレイン領域802a3とで挟まれたゲート電極804aの下部領域がチャネル領域802a1となっている。半導体層802a上の絶縁膜803aの構造は、ゲート電極804aの下部が薄膜803a1であり、ソース領域及びドレイン領域の上部が厚膜803a2となっている。すなわち、図1の左側の構造と同じである。この厚膜の絶縁膜803a2は、図13(b)に示すように、右側のN型トランジスタの絶縁膜803bと同じになっている。この点も、図1と同じである。このため、右側のトランジスタのN型拡散層のイオン注入をするときに同時にイオン注入ができ、かつ、拡散層の抵抗も同じにできる。また、製造方法においても、実施形態1と同じである。   Reference numeral 802a in the drawing is a semiconductor layer of the right transistor, on which an insulating film (not shown in FIG. 13A) is formed, and a gate electrode 804a is formed thereon. Of the semiconductor layer 802a, regions indicated by 802a2 and 802a3 are N-type diffusion layers in the source region and the drain region. A lower region of the gate electrode 804a sandwiched between the source region 802a2 and the drain region 802a3 is a channel region 802a1. In the structure of the insulating film 803a over the semiconductor layer 802a, the lower portion of the gate electrode 804a is a thin film 803a1, and the upper portion of the source region and the drain region is a thick film 803a2. That is, it is the same as the structure on the left side of FIG. As shown in FIG. 13B, the thick insulating film 803a2 is the same as the insulating film 803b of the right N-type transistor. This is also the same as FIG. For this reason, when performing ion implantation of the N-type diffusion layer of the right transistor, ion implantation can be performed at the same time, and the resistance of the diffusion layer can be made the same. The manufacturing method is the same as that of the first embodiment.

N型トランジスタを形成する場合には、N型拡散層の形成が必須であるため、上記応用例1で述べたように、絶縁膜の厚さを同等になるように調整する必要がある。そうしないと、拡散層の抵抗値を同じにすることができない。   In the case of forming an N-type transistor, it is essential to form an N-type diffusion layer. Therefore, as described in Application Example 1, it is necessary to adjust the thickness of the insulating film to be equal. Otherwise, the resistance value of the diffusion layer cannot be made the same.

すなわち、本応用例2の半導体装置は、第1のトランジスタ(左側のトランジスタ)の拡散層領域がソース領域及びドレイン領域であることを特徴とする。すなわち、製造コストを抑えた拡散層を、ソース領域及びドレイン領域において適用することで、製造コストを抑えることができる。   In other words, the semiconductor device of Application Example 2 is characterized in that the diffusion layer regions of the first transistor (left-side transistor) are the source region and the drain region. That is, the manufacturing cost can be suppressed by applying the diffusion layer whose manufacturing cost is reduced in the source region and the drain region.

また、本応用例2の半導体装置は、第1のトランジスタがN型トランジスタであることを特徴とする。すなわち、N型トランジスタを構成するN型拡散層を形成する場合、リン、砒素、アンチモンといった原子量が30以上の大きな元素を用いて形成されている。N型拡散層を形成する大きな元素は、イオン注入を行った場合に半導体層の結晶を破壊する確立が非常に高く、活性化不良を起こす可能性が高いため、抵抗値の制御が難しい。従って、拡散層がN型の場合には、上記トランジスタ構造を取ることによって、効果的に抵抗値の変化を抑制できる。   In addition, the semiconductor device of Application Example 2 is characterized in that the first transistor is an N-type transistor. That is, when the N-type diffusion layer constituting the N-type transistor is formed, it is formed using a large element having an atomic weight of 30 or more, such as phosphorus, arsenic, and antimony. The large element forming the N-type diffusion layer is very likely to break the crystal of the semiconductor layer when ion implantation is performed, and it is likely to cause activation failure. Therefore, it is difficult to control the resistance value. Therefore, when the diffusion layer is N-type, the change in resistance value can be effectively suppressed by adopting the transistor structure.

<実施形態11>
本実施形態11は、上記各実施形態及び応用例で説明している薄い絶縁膜と厚い絶縁膜の膜構造について説明する。以下、図14に示す断面図を用いて説明する。ただし、図14では、絶縁膜のみを表し、ゲート電極やソース電極、ドレイン領域といった部分は図示を省略している。この図14では、左側を薄い絶縁膜とし右側を厚い絶縁膜として説明する。
<Embodiment 11>
In the eleventh embodiment, the film structure of the thin insulating film and the thick insulating film described in the above embodiments and application examples will be described. Hereinafter, description will be made with reference to a cross-sectional view shown in FIG. However, in FIG. 14, only an insulating film is shown, and illustrations of portions such as a gate electrode, a source electrode, and a drain region are omitted. In FIG. 14, the left side is described as a thin insulating film and the right side is described as a thick insulating film.

(誘電率の高い膜を導入する実施例)
近年、TFTデバイスにおいても微細化や低電圧化が進められている。このため、ゲート絶縁膜の薄膜化は必須である。しかし、ゲート絶縁膜を薄膜化すると、ばらつきの要因となり安定した生産が行えない。そこで、絶縁膜の物理厚さを変えないで電気的な厚さを変える方法がある。それは、現状のシリコン酸化膜より誘電率の高い膜を使うことで、同じ膜厚であっても効果的にチャネル領域に電圧を与えることができる方法である。その身近な材料としてシリコン窒化膜があり、シリコン酸化膜より誘電率が約2倍高い。このため、ゲート絶縁膜を全てシリコン窒化膜に換えた場合には、同じ膜厚と同じゲート電圧である場合に、電圧をチャネル領域に与える効率が約2倍となり、EOT(等価酸化膜厚)を約1/2にできる。すなわち、ゲート絶縁膜を約1/2に薄膜化したことと同じ効果を得ることができる。従って、本実施例では、厚い絶縁膜と薄い絶縁膜のうち、少なくとも薄い絶縁膜にシリコン窒化膜を用いることとする。
(Example of introducing a film having a high dielectric constant)
In recent years, miniaturization and voltage reduction have been promoted in TFT devices. For this reason, it is essential to reduce the thickness of the gate insulating film. However, if the gate insulating film is made thinner, it causes variation and stable production cannot be performed. Therefore, there is a method of changing the electrical thickness without changing the physical thickness of the insulating film. It is a method that can effectively apply a voltage to the channel region even if the film thickness is the same by using a film having a higher dielectric constant than the current silicon oxide film. A familiar material is a silicon nitride film, which has a dielectric constant approximately twice that of a silicon oxide film. For this reason, when all the gate insulating films are replaced with silicon nitride films, when the gate voltage is the same and the gate voltage is the same, the efficiency of applying the voltage to the channel region is approximately doubled, and EOT (equivalent oxide thickness) Can be halved. That is, the same effect can be obtained as when the gate insulating film is thinned to about ½. Therefore, in this embodiment, a silicon nitride film is used as at least a thin insulating film among a thick insulating film and a thin insulating film.

以下、図14(a)を参照して本実施例を説明する。   Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIG.

薄い絶縁膜と厚い絶縁膜の製造方法は、本実施例においても上記実施形態10と同様、実施形態9の絶縁膜の堆積を2回行う方法を用いている。   In this example, the method of manufacturing the thin insulating film and the thick insulating film uses the method of depositing the insulating film of the ninth embodiment twice as in the tenth embodiment.

すなわち、半導体層902の上に絶縁膜となる50nmのシリコン酸化膜9031を形成し、その上全面に10nmのシリコン酸化膜9032と20nmのシリコン窒化膜9033を連続的に成膜している。これらの成膜は、プラズマCVD法を用いて成膜を行った。このような構造にすることで、薄い絶縁膜にシリコン窒化膜9033を含ませることができる。このような構造にした結果、薄い側の絶縁膜をEOT(等価酸化膜厚)で20nmにすることができ、厚い方の絶縁膜は、EOT(等価酸化膜厚)で70nmとすることができた。   That is, a 50 nm silicon oxide film 9031 to be an insulating film is formed on the semiconductor layer 902, and a 10 nm silicon oxide film 9032 and a 20 nm silicon nitride film 9033 are continuously formed on the entire surface. These films were formed using a plasma CVD method. With such a structure, the silicon nitride film 9033 can be included in the thin insulating film. As a result of such a structure, the thin insulating film can be made 20 nm in EOT (equivalent oxide film thickness), and the thicker insulating film can be made 70 nm in EOT (equivalent oxide film thickness). It was.

また、本実施例では、薄い方の絶縁膜を全てシリコン窒化膜9033にせずに、下層にシリコン酸化膜9032を形成した。これは、半導体層902とシリコン窒化膜9033との界面に準位が発生しやすいため、界面処理という意味合いからシリコン酸化膜9032を半導体層902とシリコン窒化膜9033との間に入れている。また、半導体層902の近くにシリコン窒化膜が存在すると、シリコン窒化膜の界面準位や膜中の準位に電荷がトラップされる可能性がある。このため、本実施例のように、例えば10nmといった距離を空けてシリコン窒化膜9033を形成するとよい。   In this embodiment, the silicon oxide film 9032 is formed in the lower layer without using the silicon nitride film 9033 as a whole for the thinner insulating film. This is because a level is likely to be generated at the interface between the semiconductor layer 902 and the silicon nitride film 9033, and the silicon oxide film 9032 is interposed between the semiconductor layer 902 and the silicon nitride film 9033 in the sense of interface treatment. In addition, when a silicon nitride film is present near the semiconductor layer 902, charges may be trapped at the interface level of the silicon nitride film or the level in the film. Therefore, as in this embodiment, the silicon nitride film 9033 may be formed with a distance of, for example, 10 nm.

ここでは、シリコン酸化膜9032の膜厚については適宜変更可能である。例えば、1nmのシリコン酸化膜9032を形成するだけでも効果はある。シリコン窒化膜との比率の変更も可能である。   Here, the thickness of the silicon oxide film 9032 can be changed as appropriate. For example, only the formation of a 1 nm silicon oxide film 9032 is effective. The ratio with the silicon nitride film can also be changed.

また、図14(a)では、全体にシリコン窒化膜9033を形成しているが、厚いほうの絶縁膜は、高電圧で駆動させるTFTに用いることが多いため、高電圧により、シリコン窒化膜9033中に電荷が注入される場合も考えられる。このため、図14(b)に示すように、厚い方の絶縁膜については、上部のシリコン窒化膜を取り除いた構造(取り除いた部分を破線で示す)としてもよい。   In FIG. 14A, the silicon nitride film 9033 is formed as a whole. However, since the thicker insulating film is often used for a TFT driven at a high voltage, the silicon nitride film 9033 is driven at a high voltage. There may be a case where electric charge is injected into the inside. For this reason, as shown in FIG. 14B, the thicker insulating film may have a structure in which the upper silicon nitride film is removed (the removed part is indicated by a broken line).

また、シリコン酸化膜より誘電率の高い膜として、シリコン窒化膜を例示しているが、高誘電率絶縁膜(high−K)と称される絶縁膜でも実施可能である。   Further, although a silicon nitride film is exemplified as a film having a higher dielectric constant than that of the silicon oxide film, an insulating film called a high dielectric constant insulating film (high-K) can also be implemented.

すなわち、本実施例の半導体装置は、第1及び第2の絶縁膜がシリコン酸化膜を含み、かつ、どちらか一方または両方の絶縁膜がさらにシリコン窒化膜層を含むことを特徴とする。このように、絶縁膜にシリコン酸化膜より誘電率の高いシリコン窒化膜層が含まれることで、ゲート電極の電界をチャネル領域に効率的に与えることが可能となる。   That is, the semiconductor device of this embodiment is characterized in that the first and second insulating films include a silicon oxide film, and one or both of the insulating films further include a silicon nitride film layer. As described above, since the insulating film includes the silicon nitride film layer having a higher dielectric constant than the silicon oxide film, the electric field of the gate electrode can be efficiently applied to the channel region.

(シリコン窒化膜をシリコン酸化膜で挟持する実施例)
上述したように、シリコン窒化膜は多くの準位を持っているため、その部分に電荷がトラップされる可能性が高い。このため、下層にシリコン酸化膜を形成するだけでなく、上層にもシリコン酸化膜を形成すると良い。図14(c)はこの状態を示している。図14(a)との違いは、シリコン窒化膜9033の上にさらにシリコン酸化膜9034を全面に10nmの厚さに形成している点である。このような構造にすることで、ゲート電極側からの電荷の注入を防止できる。
(Example in which a silicon nitride film is sandwiched between silicon oxide films)
As described above, since the silicon nitride film has many levels, there is a high possibility that charges are trapped in that portion. For this reason, it is good not only to form a silicon oxide film in the lower layer but also to form a silicon oxide film in the upper layer. FIG. 14 (c) shows this state. A difference from FIG. 14A is that a silicon oxide film 9034 is further formed on the entire surface of the silicon nitride film 9033 to a thickness of 10 nm. With such a structure, charge injection from the gate electrode side can be prevented.

また、厚い絶縁膜は、高電圧で駆動させるTFTに用いることが多い。図14(c)では、シリコン窒化膜9033上のシリコン酸化膜9034は、10nmと薄い。このため、高電圧(例えば、16V以上の電圧)により、薄いシリコン酸化膜9034をトンネルしてシリコン窒化膜9033中に電荷が注入される場合も考えられる。このため、図10(d)に示すように、厚い絶縁膜の上部のシリコン酸化膜9033およびシリコン窒化膜9034を取り除いた構造(取り除いた部分を破線で示す)としてもよい。   A thick insulating film is often used for a TFT driven at a high voltage. In FIG. 14C, the silicon oxide film 9034 on the silicon nitride film 9033 is as thin as 10 nm. For this reason, it may be considered that charges are injected into the silicon nitride film 9033 by tunneling through the thin silicon oxide film 9034 by a high voltage (for example, a voltage of 16 V or more). For this reason, as shown in FIG. 10D, a structure in which the silicon oxide film 9033 and the silicon nitride film 9034 on the thick insulating film are removed (the removed part is indicated by a broken line) may be used.

すなわち、本実施例の半導体装置は、シリコン酸化膜9032,9034がシリコン窒化膜9033の上下に形成されていることを特徴とする。このように、比較的膜中や界面の準位が多いシリコン窒化膜9033をシリコン酸化膜9032,9034で挟持することで、電解により上下から不用な電荷が進入し、シリコン窒化膜または界面に捕獲されることを抑制できる。   That is, the semiconductor device of this embodiment is characterized in that the silicon oxide films 9032 and 9034 are formed above and below the silicon nitride film 9033. In this way, by sandwiching the silicon nitride film 9033 with relatively many levels in the film and at the interface between the silicon oxide films 9032 and 9034, unnecessary charges enter from above and below by electrolysis and are trapped in the silicon nitride film or the interface. Can be suppressed.

(EOT(等価酸化膜厚)に差をつける実施例)
TFTトランジスタを用いて回路を構成し動作させる場合には、低電圧で駆動させる方が消費電力は少なくなる。このため、全てのTFTを低消費電力化できれば良いが、入出力部などでは、低電圧化できない場合が多い。
(Example in which EOT (equivalent oxide film thickness) is different)
When a circuit is configured and operated using TFT transistors, power consumption is reduced by driving with a low voltage. For this reason, it is sufficient that the power consumption of all TFTs can be reduced, but there are many cases where the voltage cannot be reduced in an input / output unit or the like.

一方、TFTを形成する場合、従来は、ゲート絶縁膜を複数の膜厚として用意できなかったため、全てのTFTのゲート絶縁膜が高電圧用に設計されていた。このため、高電圧用に設計されたゲート絶縁膜を備えるTFTを全て共通で利用するしかなく、低消費電力化を実現できなかった。しかし、本発明により、EOTで膜厚が2つ以上違う絶縁膜を容易に形成できるようになった。   On the other hand, in the case of forming TFTs, conventionally, since the gate insulating film could not be prepared with a plurality of film thicknesses, the gate insulating films of all TFTs were designed for high voltage. For this reason, all TFTs including a gate insulating film designed for high voltage can only be used in common, and low power consumption cannot be realized. However, according to the present invention, it has become possible to easily form an insulating film having two or more different thicknesses by EOT.

例えば、同じシリコン酸化膜で厚い膜厚と薄い膜厚を形成したときに、EOTもそれにしたがって、厚い膜厚と薄い膜厚となる。また、本実施例の図14(b)や図14(d)のように、薄いEOTを実現したい絶縁膜領域に誘電率の高い膜を導入することによっても、EOTが厚い絶縁膜と薄い絶縁膜とに分けることができる。従って、このようにすることで、TFTで構成する回路を低電圧化することが可能となる。   For example, when a thick film and a thin film are formed with the same silicon oxide film, the EOT also has a thick film and a thin film according to it. Further, as shown in FIGS. 14B and 14D of this embodiment, by introducing a film having a high dielectric constant into an insulating film region where a thin EOT is desired to be realized, an insulating film having a thick EOT and a thin insulating film can be obtained. It can be divided into membranes. Therefore, by doing in this way, it is possible to reduce the voltage of the circuit constituted by the TFT.

すなわち、本実施例の半導体装置は、第1または第2の絶縁膜のうちどちらか一方のEOT(等価酸化膜厚)が薄く形成されていることを特徴とする。これにより、EOTが薄いトランジスタを低電圧駆動トランジスタとして用いることができる。   In other words, the semiconductor device of this embodiment is characterized in that either one of the first and second insulating films is formed with a thin EOT (equivalent oxide film thickness). Thereby, a transistor with a thin EOT can be used as a low-voltage driving transistor.

(メモリを形成する実施例)
ここで言うメモリとは不揮発性メモリである。メモリを形成するためには、電荷保持膜とその膜に書き込み・消去ができる高い電圧を印加できるトランジスタが必要である。これらの材料は、すでに上述した内容に全て含まれている。
(Example of forming a memory)
The memory mentioned here is a non-volatile memory. In order to form a memory, a charge holding film and a transistor capable of applying a high voltage capable of writing / erasing to the film are required. All of these materials are already included in the contents described above.

電荷保持膜には、準位の多いシリコン窒化膜を用いることができる。そして、この準位によって不用な電荷が捕獲されることを、逆に書き込みや消去として利用できる。また、これら書き込みや消去は、意図的に行うため、短い時間(例えば1秒以下)で行わなければ、利用性が低くなるので、高い電圧を印加する必要がある。高い電圧を印加するためには、メモリ部よりゲート絶縁膜が厚いトランジスタが必要となるが、これらの構造も上記した各実施形態で達成できるため、それを用いればよい。   A silicon nitride film having many levels can be used for the charge retention film. The fact that unnecessary charges are trapped by this level can be used for writing and erasing. In addition, since these writing and erasing are performed intentionally, if the writing and erasing are not performed in a short time (for example, 1 second or less), the usability is reduced, so that a high voltage needs to be applied. In order to apply a high voltage, a transistor having a gate insulating film thicker than that of the memory portion is required. However, since these structures can also be achieved in each of the above embodiments, it may be used.

メモリ部については、図14(c)や図14(d)に示すように、リコン窒化膜をシリコン酸化膜で挟持させた構造の物が最適であり、書き込みや消去動作によって捕獲した電荷が外部へ逃げることを防止できる。   For the memory portion, as shown in FIG. 14C and FIG. 14D, a structure having a recon nitride film sandwiched between silicon oxide films is optimal, and the charge captured by the write or erase operation is external. Can be prevented from escaping.

また、メモリの書き込み消去動作をさせる場合には、チャネル領域に電圧を印加できると効率的に書き込み消去動作できる場合が多い。例えば、FN注入によって電荷を出し入れする場合、また、チャネル領域とソース・ドレイン領域とに逆接合電流を発生させて電荷を注入する場合、などがある。これらを実施する場合には、チャネル領域に電圧を印加できるようにする必要があり、図11及び図12に示すようなボディーコンタクト領域706aを備えたメモリ構造にするのが最適である。   In addition, when performing a write / erase operation of a memory, in many cases, a write / erase operation can be efficiently performed if a voltage can be applied to the channel region. For example, there are a case where charges are taken in and out by FN injection, and a case where charges are injected by generating a reverse junction current in the channel region and the source / drain regions. In order to implement these, it is necessary to be able to apply a voltage to the channel region, and it is optimal to adopt a memory structure having a body contact region 706a as shown in FIGS.

すなわち、準位の多いシリコン窒化膜に意図的に電荷を注入捕獲させることができるので、この現象を用いてメモリとして用いることができる。   That is, since charges can be intentionally injected and captured in a silicon nitride film having many levels, this phenomenon can be used as a memory.

<実施形態12>
本実施形態12は、上記実施例で実現可能となったEOTが異なるTFTを用いて製造されたTFT基板に関する実施形態である。以下、図15を参照して本実施形態12のTFT基板について説明する。ただし、図15はTFT基板の上面図である。
<Twelfth embodiment>
The twelfth embodiment relates to a TFT substrate manufactured using TFTs having different EOTs that can be realized in the above-described embodiments. Hereinafter, the TFT substrate of Embodiment 12 will be described with reference to FIG. However, FIG. 15 is a top view of the TFT substrate.

TFTがアレイ状に形成されたTFT基板は、液晶表示パネルや有機ELパネルなどに用いられ、需要が高まっている。また、低コスト化が重要であり、部品点数の削減も行われている。さらに、環境問題から低消費電力化も重要視されている。   A TFT substrate in which TFTs are formed in an array is used for a liquid crystal display panel, an organic EL panel, and the like, and the demand is increasing. In addition, cost reduction is important, and the number of parts is being reduced. Furthermore, low power consumption is also regarded as important due to environmental problems.

このTFT基板は、ガラス基板1001上に、TFTによって画素をコントロールするTFTアレイが形成された画素領域1002と、画素TFTのゲート電圧をコントロールするゲートドライバー領域1003と、画素TFTのソース電圧をコントロールするソースドライバー領域1004と、表示補正データを保持する不揮発性メモリ部(貼り付け部品)1006とから形成されている。   This TFT substrate controls a pixel region 1002 in which a TFT array for controlling pixels by TFTs is formed on a glass substrate 1001, a gate driver region 1003 for controlling the gate voltage of the pixel TFT, and a source voltage of the pixel TFT. A source driver region 1004 and a non-volatile memory unit (attached component) 1006 that holds display correction data are formed.

本実施形態12では、低電圧TFTが形成可能となったため、出力部の画素TFTへ送信する信号データの演算を行うTFTに、低電圧TFTを用いることで、TFT基板の低消費設計が可能となる。また、上記したように不揮発性メモリを形成できるようになったので、別途貼り付けていた不揮発性メモリ部1006の部品が不要となり、空きスペースに不揮発性メモリ1007をTFTにより作り込むことができる。このため、TFT基板のコスト削減が可能となる。   In the twelfth embodiment, since a low voltage TFT can be formed, a low consumption TFT can be designed by using a low voltage TFT as a TFT for calculating signal data to be transmitted to the pixel TFT of the output unit. Become. In addition, since the nonvolatile memory can be formed as described above, the components of the nonvolatile memory portion 1006 that are separately attached are not necessary, and the nonvolatile memory 1007 can be formed in the empty space by the TFT. For this reason, the cost of the TFT substrate can be reduced.

<実施形態13>
本実施形態13は、上記実施例で実現可能となったEOTが異なるTFTを用いて製造されたTFT基板を搭載した液晶パネルに関する実施形態である。図16ないし図18を参照して本実施形態の液晶パネルについて説明する。ただし、図16は液晶パネルの断面図である。
<Embodiment 13>
The thirteenth embodiment relates to a liquid crystal panel on which a TFT substrate manufactured using TFTs having different EOTs that can be realized in the above-described embodiments is mounted. The liquid crystal panel of the present embodiment will be described with reference to FIGS. However, FIG. 16 is a cross-sectional view of the liquid crystal panel.

本実施形態13の液晶パネルは、上記実施形態12で作成されたTFT基板1101とカラーフィルタ基板1102との間に、シール材1104を介して液晶1103を封入することで作製されたもので、TFT基板1101の性能により液晶パネルの低消費電力化や低コスト化が可能となる。また、液晶パネルに限らず、有機ELディスプレイに用いることも可能であり、同様の効果を得ることができる。   The liquid crystal panel of the thirteenth embodiment is manufactured by enclosing a liquid crystal 1103 through a sealing material 1104 between the TFT substrate 1101 and the color filter substrate 1102 created in the above twelfth embodiment. The power consumption and cost of the liquid crystal panel can be reduced depending on the performance of the substrate 1101. Moreover, it can be used not only for a liquid crystal panel but for an organic EL display, and the same effect can be obtained.

また、図16に示す液晶パネルを作製した場合に、カラーフィルタ基板1102側へ印加する電圧の基準値を、液晶パネルに記憶させる必要があり、その記憶場所として図15の1007に形成された不揮発性メモリを用いることが可能となる。また、その領域の不揮発性メモリ1007に、表示に用いられるガンマ補正値を記憶させておくことも可能である。これら「カラーフィルタ基板側へ印加する電圧の基準値」や「表示に用いられるガンマ補正値」は、液晶パネルに付随するデータであるため、液晶パネルを構成する基板内にTFTで設計し配置できる方が、貼り付け部品(図15の不揮発性メモリ部1006)を用いるより設計が容易で開発コストも削減可能となる。また、基板内のTFTで設計されたメモリの方が、配線が短く、アクセスも早くできる利点もある。   In addition, when the liquid crystal panel shown in FIG. 16 is manufactured, the reference value of the voltage applied to the color filter substrate 1102 side needs to be stored in the liquid crystal panel, and the nonvolatile storage formed in 1007 in FIG. Can be used. It is also possible to store a gamma correction value used for display in the non-volatile memory 1007 in that area. These “reference value of voltage applied to the color filter substrate side” and “gamma correction value used for display” are data attached to the liquid crystal panel, and therefore can be designed and arranged with TFTs in the substrate constituting the liquid crystal panel. However, the design is easier and the development cost can be reduced than using the pasted component (nonvolatile memory portion 1006 in FIG. 15). In addition, the memory designed with the TFT in the substrate has the advantage that the wiring is shorter and the access can be made faster.

ここで、カラーフィルタ基板側へ印加する電圧の基準値について、図17を参照して説明する。   Here, the reference value of the voltage applied to the color filter substrate side will be described with reference to FIG.

図17において、○で囲んだ下側部分1201がTFT基板側であり、TFTのドレイン側に液晶1203が配置されている。その液晶の反対側にある○で囲んだ上側部分1202がカラーフィルタ基板側であり、全ての画素に対する共通の電極を備えており、液晶全体に共通の電圧を印加できるようになっている。電圧の基準値とは、この共通の電極に印加する電圧の基準値のことである。   In FIG. 17, a lower portion 1201 surrounded by a circle is the TFT substrate side, and a liquid crystal 1203 is disposed on the drain side of the TFT. An upper portion 1202 surrounded by a circle on the opposite side of the liquid crystal is the color filter substrate side, and has a common electrode for all pixels, so that a common voltage can be applied to the entire liquid crystal. The voltage reference value is a reference value of a voltage applied to the common electrode.

電圧の基準値は、各液晶パネルのばらつきを加味した補正値からなっている。補正値は、メモリ部1204に記憶されていて、そこから電圧発生回路1205にデータが送られることにより、電圧発生回路1205において基準電圧が発生されるようになっている。   The voltage reference value is a correction value that takes into account the variation of each liquid crystal panel. The correction value is stored in the memory unit 1204, and data is sent from the correction value to the voltage generation circuit 1205, whereby a reference voltage is generated in the voltage generation circuit 1205.

次に、表示に用いられるガンマ補正値について、図18を参照して説明する。   Next, gamma correction values used for display will be described with reference to FIG.

ガンマ補正値は、全て回路的にTFT基板で用いられる情報で、カラーフィルタ基板と電気的な関係は無い。具体的には、液晶パネル外部の表示データ発生回路1301から、表示データとなるデジタル信号がDAコンバータ1302に入力される。DAコンバータ1302は、デジタル信号をアナログ信号に変換して出力回路1303に送信し、出力回路1303は表示部1304に画像データを送信する。このとき、表示部1304に表示される画像の色彩が自然に再現されるように、DAコンバータ1302においてデジタルの階調データとアナログの階調信号の電圧との相関を調整する必要がある。この相関の調整は、メモリ部1305に記憶されているガンマ補正値に基づいて調整されるようになっている。このガンマ補正は製品機種ごとに異なる値が設定されている。   The gamma correction value is all information used on the TFT substrate in terms of circuit and has no electrical relationship with the color filter substrate. Specifically, a digital signal serving as display data is input to the DA converter 1302 from a display data generation circuit 1301 outside the liquid crystal panel. The DA converter 1302 converts a digital signal into an analog signal and transmits the analog signal to the output circuit 1303, and the output circuit 1303 transmits image data to the display unit 1304. At this time, the DA converter 1302 needs to adjust the correlation between the digital gradation data and the voltage of the analog gradation signal so that the color of the image displayed on the display unit 1304 is naturally reproduced. This correlation adjustment is adjusted based on the gamma correction value stored in the memory unit 1305. This gamma correction has a different value for each product model.

<実施形態14>
本実施形態14は、上記実施形態13の液晶パネルを搭載した携帯機器に関する実施形態である。図19を参照して本実施形態14の携帯機器について説明する。
<Embodiment 14>
The fourteenth embodiment is an embodiment relating to a portable device equipped with the liquid crystal panel of the thirteenth embodiment. A portable device according to the fourteenth embodiment will be described with reference to FIG.

図19は携帯電話に適用した例であり、外装の上側1401と下側1402を分離して、内部の液晶パネル1403が見えるように示した分解図である。この液晶パネル1403は、上記実施形態13で示した液晶パネルであり、低消費電力化及びメモリ機能を備えており、かつ、低コスト化が達成されている。すなわち、従来は、液晶パネル1403の下部領域1404に貼り付け部品である不揮発性メモリ部1006(図15参照)を貼り付けていたが、この部品が無くなることから、空きスペースが発生する。近年では、薄型化や軽量化が進められて過密設計化しているため、不揮発性メモリ部1006が存在していた場所は余分なスペースではなく、この部分を無くすことによって液晶パネルをさらに小型化することができる。これにより、外装もその分小さくすることができる。すなわち、携帯電話の縦方向の長さを図中の符号1406で示した長さ分だけ短くすることが可能となる。   FIG. 19 is an example applied to a mobile phone, and is an exploded view showing the liquid crystal panel 1403 inside so that the upper side 1401 and the lower side 1402 of the exterior are separated. The liquid crystal panel 1403 is the liquid crystal panel shown in the thirteenth embodiment, has low power consumption and a memory function, and achieves cost reduction. That is, conventionally, the non-volatile memory portion 1006 (see FIG. 15), which is an attached component, is attached to the lower region 1404 of the liquid crystal panel 1403. However, since this component is eliminated, an empty space is generated. In recent years, since the thickness and weight have been reduced and the design has been overcrowded, the location where the nonvolatile memory unit 1006 existed is not an extra space, and the liquid crystal panel can be further miniaturized by eliminating this part. be able to. Thereby, an exterior can also be made small correspondingly. In other words, the length of the mobile phone in the vertical direction can be shortened by the length indicated by reference numeral 1406 in the figure.

また、この液晶パネルは、低消費電力化や低コスト化が実施された部品であるため、これを搭載した携帯電話においても、低消費電力化や1回の充電で使用できる使用時間の延長化等、種々の効果をもたらすことができる。   In addition, since this liquid crystal panel is a component that has achieved low power consumption and low cost, even mobile phones equipped with this liquid crystal panel have low power consumption and extended usage time that can be used with a single charge. Various effects can be brought about.

本発明の実施形態1に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態4に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施形態5に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施形態6に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施形態7に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 7 of this invention. 本発明の実施形態8に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施形態9に係る半導体装置の構造を示す一部拡大断面図である。It is a partially expanded sectional view which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 9 of this invention. 本発明の実施形態10に係る半導体装置の構造を示す一部拡大断面図である。It is a partially expanded sectional view which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 10 of this invention. 本発明の応用例1に係る半導体装置の構造を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the application example 1 of this invention. 本発明の応用例1に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the application example 1 of this invention. 本発明の応用例2に係る半導体装置の構造を示す上面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing which show the structure of the semiconductor device which concerns on the application example 2 of this invention. 本発明の実施形態11に係る半導体装置の構造を示す一部拡大断面図である。It is a partially expanded sectional view which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 11 of this invention. 本発明の実施形態12に係るTFT基板の上面図である。It is a top view of the TFT substrate which concerns on Embodiment 12 of this invention. 本発明の実施形態13に係る液晶パネルの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the liquid crystal panel which concerns on Embodiment 13 of this invention. 本発明の実施形態13に係る液晶パネルのカラーフィルタ基板側へ印加する電圧の基準値を説明するための回路ブロック図である。It is a circuit block diagram for demonstrating the reference value of the voltage applied to the color filter substrate side of the liquid crystal panel which concerns on Embodiment 13 of this invention. 本発明の実施形態13に係る液晶パネルの表示に用いられるガンマ補正値を説明するための回路ブロック図である。It is a circuit block diagram for demonstrating the gamma correction value used for the display of the liquid crystal panel which concerns on Embodiment 13 of this invention. 本発明の実施形態14に係る携帯電話の構成を示す分解図である。It is an exploded view which shows the structure of the mobile telephone based on Embodiment 14 of this invention. 層間絶縁膜の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of an interlayer insulation film. 本発明の半導体装置と対比するための基本構造を有する半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which has a basic structure for contrasting with the semiconductor device of this invention. 従来の半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

101,201,301,401 絶縁基板
102a,202a,302a,402a 半導体層
102b,202b,302b,402b 半導体層
102a2,202a2,302a2,402a2 拡散層
102a3,202a3,302a3,402a3 拡散層
102b2,202b2,302b2,402b2 拡散層
102b3,202b3,302b3,402b3 拡散層
103a,203a,303a,403a 第1の絶縁膜
103b,203b,303b,403b 第2の絶縁膜
104a,204a,304a,404a 第1のゲート電極
104b,204b,304b,404b 第2のゲート電極
502a1 半導体層
503ab,603ab 絶縁膜
503au,603au 絶縁膜
603ab1 エッジ部
604aゲート電極
604ab 突起
702a 半導体層
703b1絶縁膜
702a1 チャネル領域
702a2,702b2 ソース領域
702a3,702b3 ドレイン領域
702b2,702b3 拡散層
703b,705a 絶縁膜
703a1,703b1 ゲート絶縁膜
704a,704b ゲート電極
706a ボディーコンタクト領域
802a半導体層
802a2 ソース領域
802a3 ドレイン領域
802a1 チャネル領域
803a2 絶縁膜
804a ゲート電極
902 半導体層
9031,9032 シリコン酸化膜
9033 シリコン窒化膜
100 ガラス基板
1002 画素領域
1003 ゲートドライバー領域
1004 ソースドライバー領域
1006 不揮発性メモリ部(貼り付け部品)
1007 不揮発性メモリ
1101 TFT基板
1102 カラーフィルタ基板
1103 液晶
1104 シール材
1203 液晶
1204 メモリ部
1205 電圧発生回路
1301 表示データ発生回路
1302 DAコンバータ
1303 出力回路
1304 表示部
1305 メモリ部
101, 201, 301, 401 Insulating substrate 102a, 202a, 302a, 402a Semiconductor layer 102b, 202b, 302b, 402b Semiconductor layer 102a2, 202a2, 302a2, 402a2 Diffusion layer 102a3, 202a3, 302a3, 402a3 Diffusion layer 102b2, 202b2, 302b2 , 402b2 Diffusion layer 102b3, 202b3, 302b3, 402b3 Diffusion layer 103a, 203a, 303a, 403a First insulating film 103b, 203b, 303b, 403b Second insulating film 104a, 204a, 304a, 404a First gate electrode 104b , 204b, 304b, 404b Second gate electrode 502a1 Semiconductor layer 503ab, 603ab Insulating film 503au, 603au Insulating film 603ab1 Edge portion 604 Gate electrode 604ab Protrusion 702a Semiconductor layer 703b1 Insulating film 702a1 Channel region 702a2, 702b2 Source region 702a3, 702b3 Drain region 702b2, 702b3 Diffusion layer 703b, 705a Insulating film 703a1, 703b1 Gate insulating film 704a, 704b Layer 802a2 source region 802a3 drain region 802a1 channel region 803a2 insulating film 804a gate electrode 902 semiconductor layer 9031, 9032 silicon oxide film 9033 silicon nitride film 100 glass substrate 1002 pixel region 1003 gate driver region 1004 source driver region 1006 non-volatile memory part Attached parts)
1007 Nonvolatile memory 1101 TFT substrate 1102 Color filter substrate 1103 Liquid crystal 1104 Sealing material 1203 Liquid crystal 1204 Memory unit 1205 Voltage generation circuit 1301 Display data generation circuit 1302 DA converter 1303 Output circuit 1304 Display unit 1305 Memory unit

Claims (15)

同一絶縁基板上に第1及び第2のトランジスタが形成された半導体装置において、
前記第1のトランジスタは、第1のゲート電極下部に形成された第1の絶縁膜と、拡散層領域上に形成された第2の絶縁膜とを備え、
前記第2のトランジスタは、第2のゲート電極下部及び拡散層領域上に形成された前記第2の絶縁膜を備え、
これら第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜より上層に前記第1及び第2のゲート電極がそれぞれ配置されており、かつ、前記第1の絶縁膜が前記第2の絶縁膜よりも薄く形成され、
前記第1のトランジスタの前記第2の絶縁膜は、前記第1のゲート電極の下面縁部から内側まで入り込んで形成され、
前記第1のトランジスタの拡散層領域は、前記第1の絶縁膜の下までオーバーラップして形成されていることを特徴とする半導体装置。
In the semiconductor device in which the first and second transistors are formed on the same insulating substrate,
The first transistor includes a first insulating film formed under the first gate electrode and a second insulating film formed on the diffusion layer region,
The second transistor includes the second insulating film formed on the lower portion of the second gate electrode and the diffusion layer region,
The first and second gate electrodes are disposed above the first insulating film and the second insulating film, respectively, and the first insulating film is formed thinner than the second insulating film. And
The second insulating film of the first transistor is formed so as to penetrate from the lower surface edge of the first gate electrode to the inside,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the diffusion layer region of the first transistor is formed so as to overlap under the first insulating film.
同一絶縁基板上に第1及び第2のトランジスタが形成された半導体装置において、
前記第1のトランジスタは、第1のゲート電極下部及び拡散層領域上に形成された第1の絶縁膜を備え、
前記第2のトランジスタは、第2のゲート電極下部に形成された第2の絶縁膜と、拡散層領域上に形成された前記第1の絶縁膜とを備え、
これら第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜より上層に前記第1及び第2のゲート電極がそれぞれ配置されており、かつ、前記第1の絶縁膜が前記第2の絶縁膜よりも薄く形成され、
前記第2のトランジスタの前記第2の絶縁膜は、前記第2のゲート電極の下面縁部から拡散層領域上まで拡大して形成され、
前記第2のトランジスタの拡散層領域は、前記第2のゲート電極の下までオーバーラップして形成されていることを特徴とする半導体装置。
In the semiconductor device in which the first and second transistors are formed on the same insulating substrate,
The first transistor includes a first insulating film formed below the first gate electrode and on the diffusion layer region,
The second transistor includes a second insulating film formed below the second gate electrode, and the first insulating film formed on the diffusion layer region,
The first and second gate electrodes are disposed above the first insulating film and the second insulating film, respectively, and the first insulating film is formed thinner than the second insulating film. And
The second insulating film of the second transistor is formed to extend from the lower surface edge of the second gate electrode to the diffusion layer region;
The diffusion layer region of the second transistor is formed so as to overlap below the second gate electrode.
請求項1に記載の第1のトランジスタまたは請求項2に記載の第2のトランジスタにおいて、
拡散層領域が低濃度拡散層領域と高濃度拡散層領域とに形成されており、ゲート電極側に前記低濃度拡散領域が形成されていることを特徴とする半導体装置。
In the first transistor according to claim 1 or the second transistor according to claim 2,
A semiconductor device, wherein a diffusion layer region is formed in a low concentration diffusion layer region and a high concentration diffusion layer region, and the low concentration diffusion region is formed on a gate electrode side.
請求項1に記載の半導体装置において、
前記第1のトランジスタの拡散層領域が低濃度拡散層領域と高濃度拡散層領域とに形成されており、前記拡散層領域の領域内において上部にゲート電極のある領域が前記低濃度拡散層領域であることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The diffusion layer region of the first transistor is formed in a low concentration diffusion layer region and a high concentration diffusion layer region, and a region having a gate electrode on the upper side in the diffusion layer region is the low concentration diffusion layer region. A semiconductor device characterized by the above.
請求項2に記載の半導体装置において、
前記第2のトランジスタの拡散層領域が低濃度拡散層領域と高濃度拡散層領域とに形成されており、前記拡散層領域の領域内において上部に前記第2の絶縁膜のある領域が前記低濃度拡散層領域であることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2,
The diffusion layer region of the second transistor is formed in a low-concentration diffusion layer region and a high-concentration diffusion layer region, and the region having the second insulating film on the upper side in the region of the diffusion layer region is the low-concentration diffusion layer region. A semiconductor device which is a concentration diffusion layer region.
請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜との接続部の下面が平坦に接続されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1, wherein:
A semiconductor device, wherein a lower surface of a connection portion between the first insulating film and the second insulating film is connected flatly.
請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜との接続部の基板表面に対する傾斜角度が5度〜50度の範囲内のいずれかの角度であることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1, wherein:
The semiconductor device according to claim 1, wherein an inclination angle of the connection portion between the first insulating film and the second insulating film with respect to the substrate surface is any angle within a range of 5 degrees to 50 degrees.
請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第1及び第2の絶縁膜がシリコン酸化膜を含み、かつ、どちらか一方または両方の絶縁膜がさらにシリコン窒化膜層を含むことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 7,
The semiconductor device, wherein the first and second insulating films include a silicon oxide film, and one or both of the insulating films further include a silicon nitride film layer.
請求項8記載の半導体装置において、
前記シリコン酸化膜が前記シリコン窒化膜の上下に形成されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 8.
A semiconductor device, wherein the silicon oxide film is formed above and below the silicon nitride film.
請求項8または請求項9に記載の半導体装置において、
前記第1または第2の絶縁膜のうちどちらか一方のEOT(等価酸化膜厚)が薄く形成されていることを特徴とする半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 8 or 9,
One of the first and second insulating films is formed with a thin EOT (equivalent oxide film thickness).
請求項8から請求項10までのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記トランジスタをメモリとして用いることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 8 to 10,
A semiconductor device using the transistor as a memory.
請求項8から請求項11までのいずれか1項に記載の半導体装置のトランジスタをアレイ状に配置したことを特徴とするTFT(Thin-Film Transistor)基板。   12. A TFT (Thin-Film Transistor) substrate, wherein the transistors of the semiconductor device according to any one of claims 8 to 11 are arranged in an array. 請求項12記載のTFT基板を備えたことを特徴とする表示装置。   A display device comprising the TFT substrate according to claim 12. 請求項13記載の表示装置において、
前記メモリには、TFT対向基板の電圧補正値や表示用ガンマ補正値が記憶されていることを特徴とする表示装置。
The display device according to claim 13,
The display device, wherein the memory stores a voltage correction value and a display gamma correction value for the TFT counter substrate.
請求項14記載の表示装置を備えたことを特徴とする携帯機器。   A portable device comprising the display device according to claim 14.
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