JP2004281987A - Complementary type semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相補型半導体装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
【非特許文献】浅野種正 他、信学技報 Technical Report of IEICE, ED2001−12 SDM2001−12 (2001−04)。
【0003】
絶縁性基板の上に半導体薄膜を形成し、この薄膜内にチャネル領域を設けて、絶縁ゲート電界効果トランジスタを構成したものに、いわゆる薄膜トランジスタ(TFT)がある。例えばTFTをスイッチング素子として使用する液晶表示装置は、表示部の薄型化が可能であり、事務機器やコンピュータ等に利用されている。このTFTを用いた半導体装置として、アクティブマトリックス型液晶表示装置が知られている。
このアクティブマトリックス型液晶表示装置には、画像表示を行う画素マトリックス回路や、画素表示を行うための制御回路などが設けられている。制御回路は、シフトレジスタ回路、レベルシフタ回路、バッファ回路、サンプリング回路などから構成され、これらはいずれもCMOS(Complementaly Metal−Oxide Semiconductor)を基本として構成される。
【0004】
図9は、従来の薄膜トランジスタを用いたCMOSの断面構造図である。図9に示すように、例えばガラスからなる絶縁基板51の表面に絶縁層52を形成した絶縁性基板53の表面上に、多結晶シリコン層などからなる半導体層54が形成されている。また、半導体層54の表面上に、酸化膜などからなるゲート絶縁層58が形成されている。また、ゲート絶縁層58の表面上にゲート電極59が形成されている。半導体層54内には、それぞれ1対の、n型ソース領域55Sおよびn型ドレイン領域55D、並びに、p型ソース領域56Sおよびp型ドレイン領域56Dが形成されている。
n型ソース領域55Sおよびn型ドレイン領域55Dの間、並びに、p型ソース領域56Sおよびp型ドレイン領域56Dの間にはそれぞれチャネル領域57が形成されている。このようにチャネル領域57の上に、ゲート電極59が形成された形式のものを、トップゲート型薄膜トランジスタと称する。半導体層54およびゲート電極59の表面は、層間絶縁層60で覆われている。
層間絶縁層60中に形成されたコンタクトホール61を通して配線層62が、各々のn型ソース領域55S、n型ドレイン領域55D、および、p型ソース領域56S、p型ドレイン領域56Dに接続されている。ソース領域55Sおよびドレイン領域55D、チャネル領域57の極性の異なる2つのMOSトランジスタ、図では、nチャネル型MOSトランジスタ71およびpチャネル型MOSトランジスタ72の、ソース領域55Sとソース領域56Sとが接続されることでCMOS70が形成される。
【0005】
図9に示したCMOS70の製造工程の概略について以下説明する。図10(a)〜(g)および図11(h)〜(l)は、図9に示したCMOS70の製造工程を順に示す断面構造図である。
まず、ガラスからなる絶縁基板51の全面に、例えば酸化膜からなる絶縁層52を形成する。例えばこのような基板を、絶縁性基板53と称する。次いで、絶縁層52の表面上に、非晶質シリコンからなる非晶質半導体層540を形成する(図10(a))。次に、非晶質半導体層540を既知の方法により多結晶シリコンからなる半導体層54に変える(図10(b))。
次に、半導体層54の表面上に、フォトリソグラフィ法を用いて活性領域の形状を規定するために、レジスト膜810を選択的に形成する(図10(c))。次に、このレジスト膜810をマスクとして半導体層54をエッチングした後、レジスト膜810を除去する(図10(d))。次に、絶縁性基板53と半導体層54の表面上に、ゲート絶縁層58を形成する(図10(e))。次に、ゲート絶縁層58上に、ゲート電極を形成するための導電層590を形成する(図10(f))。
次に、導電層590の表面上に、フォトリソグラフィ法を用いてゲート電極の形状を規定するためにレジスト膜820を選択的に形成する(図10(g))。次に、このレジスト膜820をマスクとして導電層590をエッチングし、ゲート電極59を形成した後、レジスト膜820を除去する(図11(h))。次に、pチャネル型MOSトランジスタの形成領域に、不純物導入のマスクとなるレジスト膜830を選択的に形成する。次いで、このレジスト膜830をマスクとして、nチャネル型MOSトランジスタとなる半導体層54のうちソース・ドレイン領域となる領域のみに、n型不純物550を導入し、n型ソース領域55Sおよびn型ドレイン領域55Dを形成する(図11(i))。なお、ゲート電極59の下に位置するチャネル領域となる半導体層54内には、ゲート電極59がマスクとなり不純物は導入されない。次に、レジスト膜830を除去する。
次に、nチャネル型MOSトランジスタの形成領域に、不純物導入のマスクとなるレジスト膜840を選択的に形成する。次いで、このレジスト膜840をマスクとして、pチャネル型MOSトランジスタとなる半導体層54にのみ、p型不純物560を導入し、p型ソース領域56Sおよびp型ドレイン領域56Dを形成する(図11(j))。なお、ゲート電極59の下に位置するチャネル領域となる半導体層54内には、ゲート電極59がマスクとなり不純物は導入されない。次に、レジスト膜840を除去する。次に、絶縁性基板53の全面に層間絶縁膜60を形成する(図11(k))。次いで、半導体層54に添加した不純物原子を活性化する熱処理工程を行う。
次に、層間絶縁膜60の表面上にコンタクトホールを形成するためのレジスト膜(図示省略)を選択的に形成する。その後、このレジスト膜をマスクとして層間絶縁膜60をエッチングし、ゲート電極59、ドレイン領域55D、ソース領域55S、ドレイン領域56D、ソース領域56Sにそれぞれ達するコンタクトホール61を形成する。次いで、このレジスト膜を除去した後、コンタクトホール61の内部および層間絶縁膜60の表面上に配線層となる導電層を形成し、所定の配線パターンにパターニングし、配線層62を形成する。以上の工程により、図9に示したCMOS70が完成する(図11(l))。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
TFTのチャネル領域57は電気的に浮遊しているために、キンク電流が発生するという問題がある。このキンク電流は、回路動作の不安定性を招くことが知られている(上記非特許文献参照)。
このような基板浮遊に起因するキンク電流を抑制するための方法として、図12に示すように、チャネル領域83(ボディ)の電位をボディコンタクト端子87によって固定する方法が提案されている。
81は活性層、82Sはソース領域、82Dはドレイン領域、83はチャネル領域、84はゲート電極、85はソース電極、86はドレイン電極、87はボディコンタクト端子である。
しかしながら、ボディコンタクト端子87を新たに付加するということは、その分、各MOS素子の占有面積の増加をもたらし、レイアウト設計上の制約をもたらすため、回路の緻密化に適さないという問題がある。また、製造工程が煩雑となり、不良発生確率が増加する。
さらに、上記非特許文献に記載された技術に基づいて相補型トランジスタを構成した場合、nチャネル型MOSトランジスタおよびpチャネル型MOSトランジスタの双方とも、ショットキー接触型TFTにして構成しなければならないので、nチャネルとpチャネルで異なる2種類のショットキー接触層を形成することが必要であり、製造工程が煩雑であるという問題がある。
本発明の目的は、上記のような問題点を解消し、基板浮遊に起因するキンク電流を抑制することができる相補型半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明においては特許請求の範囲に記載するような構成になっている。
すなわち、請求項1記載の相補型半導体装置は、p型のチャネル領域に隣接して設けられたソース領域およびドレイン領域、前記チャネル領域上に絶縁膜を介して設けられたゲート電極を有するpチャネル型MOSトランジスタと、n型のチャネル領域に隣接して設けられたソース領域およびドレイン領域、前記チャネル領域上に絶縁膜を介して設けられたゲート電極を有するnチャネル型MOSトランジスタとからなる相補型半導体装置において、前記nチャネル型MOSトランジスタのn型のチャネル領域に隣接して設けられるソース領域およびドレイン領域の少なくとも一方と前記n型のチャネル領域との接合をショットキー接合にしたという構成になっている。この発明によれば、キンク電流を抑制することができる。
また、請求項2記載の相補型半導体装置は、請求項1記載の相補型半導体装置において、前記n型のチャネル領域に隣接して設けられるソース領域およびドレイン領域の少なくとも一方は、シリサイド層であるという構成になっている。この発明によれば、使用動作電圧において、キンク電流を抑制することができる。
また、請求項3記載の相補型半導体装置の製造方法は、一枚の基板上にnチャネル型MOSトランジスタおよびpチャネル型MOSトランジスタからなる相補型半導体装置を形成する製造方法において、前記基板上に前記n型およびpチャネル型MOSトランジスタ用の第1および第2の半導体層を離隔して形成する工程と、前記基板および第1および第2の半導体層上にゲート絶縁膜となる絶縁体層を形成する工程と、前記絶縁体層の前記第1および第2の半導体層上に第1および第2のゲート電極を形成する工程と、前記pチャネル型MOSトランジスタを形成するための前記第2の半導体層にソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、前記nチャネル型MOSトランジスタを形成するための前記第1の半導体層の予め定められたソース領域およびドレイン領域の少なくとも一方にショットキー接合を形成する工程とを具備してなるという構成になっている。この発明の製法によれば、比較的少ない工程で製造できる。
また、請求項4記載の相補型半導体装置の製造方法は、一枚の基板上にnチャネル型MOSトランジスタおよびpチャネル型MOSトランジスタからなる相補型半導体装置を形成する製造方法において、前記nチャネル型MOSトランジスタのチャネル領域と接合するソース領域およびドレイン領域のいずれか一方をショットキー接合とし、他方をp−n接合とする際、前記p−n接合を前記ショットキー接合より先の工程で形成するという構成になっている。
【0008】
本発明者は、相補型半導体装置を構成するnチャネル型MOSトランジスタとpチャネル型MOSトランジスタのドレイン電圧に対するドレイン電流特性において、nチャネル型MOSトランジスタで発生するキンク電流に比較してpチャネル型MOSトランジスタで発生するキンク電流が小さいこと、つまり、使用ドレイン電圧領域においては、nチャネル型MOSトランジスタのみにキンク電流が発生することを見出した。
さらに、上記相補型半導体装置の製造方法において、nチャネル型MOSトランジスタのソース領域またはドレイン領域にショットキー接合を形成する際、p−n接合の形成工程をショットキー接合の形成工程より先に行うことが最適な製法である。さらにまた、1枚の基板上に形成する上記相補型半導体装置の製造方法において、nチャネル型MOSトランジスタの形成工程より、pチャネル型MOSトランジスタの形成工程を先に行うことが望ましい。
すなわち、本発明による相補型半導体装置では、相補型半導体装置を構成するnチャネル型およびpチャネル型のMOSトランジスタのうち、nチャネル型MOSトランジスタのチャネル領域と隣接するソース領域およびドレイン領域の少なくとも一方をショットキー接合により構成したので、基板浮遊効果を抑制できる。したがって、キンク電流を抑制できるので、回路動作を安定化させることができる。また、nチャネル型およびpチャネル型MOSトランジスタで2種類のシリサイド層を形成しなくて済むので、製造工程を簡略化できる。
さらにまた、ボディコンタクト端子を新たに付加しなくて済むので、素子の占有面積の増加やレイアウト設計上の制約をもたらすことなく、回路の緻密化を実現し、さらに、製造工程を簡略化できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
実施の形態1
以下、相補型半導体装置を液晶表示装置の表示回路を構成するCMOSトランジスタに適用した実施の形態を説明する。
《CMOS構造》
図1は、本実施の形態の薄膜トランジスタを用いたCMOSの断面構造図である。図1に示すように、絶縁性基板3はガラス基板等からなる絶縁基板1の表面上に絶縁層2を形成したものである。絶縁基板1は、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板などの絶縁基板の他に、表面に絶縁被膜が形成された金属基板、シリコン基板、あるいはセラミック基板などを適用することが可能である。ガラス基板は、例えばコーニング社の#1737基板に代表されるような、低アルカリガラス基板を適用することが望ましい。絶縁層2は絶縁基板1の表面に酸化シリコンまたは窒化シリコンを主成分として含む絶縁膜であり、密接形成されていると好ましい。このような絶縁基板1の表面に絶縁層2を形成した絶縁性基板3の表面上には、多結晶シリコン層などからなる結晶性の半導体層4が形成されている。
また、半導体層4の表面上には、酸化膜などからなるゲート絶縁層8が形成されている。
また、ゲート絶縁層8の表面上には、ゲート電極9が形成されている。
また、ゲート電極9の側面には、側壁絶縁膜13が形成されている。このようにしてMOSトランジスタが構成されている。CMOSトランジスタは、nチャネル型MOSトランジスタ21とpチャネル型MOSトランジスタ22とからなる。
nチャネル型MOSトランジスタ(TFT)21は、(図1の向かって左の)チャネル領域7と、それぞれシリサイド層14からなるソース領域5S、ドレイン領域5Dにより構成されたショットキー接触型TFTとなっている。
また、pチャネル型MOSトランジスタ(TFT)22は、(図1の向かって右の)チャネル領域7と、それぞれチャネル領域7に隣接する高濃度p型不純物領域15およびシリサイド層14からなるソース領域6S、ドレイン領域6Dにより構成されたpn接合型TFTとなっている。
半導体層4およびゲート電極9の表面は、層間絶縁層10で覆われている。
層間絶縁層10中に形成されたコンタクトホール11を通して配線層12が、各々のゲート電極9、ソース領域5S、ドレイン領域5D、および、p型ソース領域6S、p型ドレイン領域6Dに接続されている。
チャネル領域7の極性の異なる2つのMOSトランジスタ、図では、ショットキー接触型のnチャネル型MOSトランジスタ21およびpn接合型のpチャネル型MOSトランジスタ22の、ソース領域5Sとソース領域6Sとが接続されることでCMOS20が形成されている。
【0010】
《CMOSの製造方法》
次に、図1に示したCMOS20の製造工程の概略について以下説明する。
図2(a)〜(g)および図3(h)〜(m)は、図1に示したCMOS20の製造工程を順に示す断面構造図である。この実施の形態は、一枚の基板上にCMOSを形成する際、nチャネル型MOSトランジスタのソース領域およびドレイン領域とチャネル領域との接合をショットキー接合にし、pチャネル型MOSトランジスタを、nチャネル型MOSトランジスタより先に形成する例である。
【0011】
まず、低アルカリガラス基板や石英基板からなる絶縁基板1の表面上に、例えばCVD法を用いて酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜などからなる絶縁層2を形成する。例えばこのような基板を、絶縁性基板3と称する。次いで、絶縁層2の表面上に、プラズマCVD法やスパッタ法などの公知の成膜方法により、非晶質シリコンからなる非晶質半導体層40を厚さ50〜250nm、例えば200nmで形成する(図2(A))。
非晶質半導体層40において、しきい値電圧を制御する目的で1×1016〜5×1016cm−3程度のボロン(B)を添加しておいてもよい。ボロンの添加はイオンドープ法で実施してもよいし、非晶質半導体層40を成膜するときに同時に添加してもよい。
イオンドープ法で添加する場合には、非晶質半導体層40の表面上に、例えばシリコン酸化膜からなるキャップ層を厚さ80〜150nm、例えば120nm形成してもよい。添加後、キャップ層はエッチングしておく。
次に、非晶質半導体層40を既知の結晶化方法を利用して結晶化し、例えば多結晶シリコンからなる半導体層4を形成する(図2(B))。結晶化技術としては、レーザーアニール法や固相成長法などがあるが、結晶質半導体膜の作製方法は特に限定されない。例えば、非晶質シリコン膜をレーザー結晶化技術または熱結晶化技術で作製した結晶質シリコン膜を用いることが最も望ましいが、もちろん、他の半導体材料を用いることも可能である。
次に、半導体層4の表面上に、フォトリソグラフィ法を用いて活性領域の形状を規定するために、レジスト膜17を選択的に形成する(図2(C))。
次に、nチャネル型およびpチャネル型のMOSトランジスタを形成するために、このレジスト膜17をマスクとして半導体層4をエッチングした後、レジスト膜17を除去する(図2(D))。
次に、絶縁性基板3と半導体層4の表面上に、ゲート絶縁膜8を形成する(図2(E))。
ゲート絶縁膜8は、酸化シリコンまたは窒化シリコンを主成分とする材料で、厚さ10〜200nm、好ましくは30〜100nm形成する。例えばプラズマCVD法で、SiH4とN2Oを原料とした酸化シリコン膜を50nmの厚さに積層形成してゲート絶縁膜8とした。また、清浄な表面を得るために、ゲート絶縁膜8の成膜の前にプラズマ水素処理を施すと良かった。
次に、ゲート絶縁層8上にゲート電極を形成するための導電層19として、例えばCVD法を用いてn+型多結晶シリコン層を厚さ200nm形成する(図2(E))。そして、フォトリソグラフィ法を用いて導電層19の表面上に、ゲート電極の形状を規定するためにレジスト膜27を選択的に形成する(図2(G))。
次に、このレジスト膜27をマスクとして導電層19をエッチングし、ゲート電極9を形成した後、レジスト膜27を除去する(図3(H))。
なお、ゲート電極9としては、Ta、Ti、W、Mo、Al等の元素を主成分とする材料を用い、スパッタ法や真空蒸着法などの公知の成膜法を用い、前記材料の被膜を形成してもよい。この場合、ゲート電極9上にシリサイド層14は形成されない。
次に、pチャネル型MOSトランジスタを形成する。まず、nチャネル型MOSトランジスタの形成領域に、不純物のマスクとなるレジスト膜37をフォトリソグラフィ法を用いて選択的に形成する。次いで、このレジスト膜37をマスクとして、pチャネル型MOSトランジスタとなる半導体層4にのみ、イオン注入法を用いて例えばボロンイオン等のp型不純物45を注入する。この領域のボロン濃度は、例えば1.5×1020〜3×1021cm−3となるようにした。このようにしてpチャネル型MOSトランジスタのソース領域およびドレイン領域を構成する高濃度p型不純物領域15を形成する(図3(I))。その後、レジスト膜37を除去した。
▲1▼次いで、p型を付与する不純物元素を活性化するために熱処理工程を行った。この工程は、ファーネスアニール法、レーザーアニール法、ラピッドサーマルアニール(RTA)法などの方法で行うことができる。本実施の形態では、ファーネスアニール法で活性化工程を行った。加熱処理は、窒素雰囲気中において300〜650℃、ここでは550℃で4時間の熱処理を行った。
▲2▼絶縁性基板3の全面に例えばCVD法を用いてシリコン酸化膜(SiO2膜)からなる絶縁層13を膜厚150〜250nm、例えば200nm形成する(図3(J))。次いで、この絶縁層を異方性エッチングすることによって、ゲート電極9の段差側面に側壁絶縁層(サイドウォール)13を形成する(図3(K))。このとき、側壁絶縁層13の基板面方向(横方向)の厚さは80nmとした。なお、▲1▼と▲2▼の順序は逆でもよい。
次に、nチャネル型MOSトランジスタを形成する。
nチャネル型MOSトランジスタは、キンク電流を抑制するため、ショットキーMOSトランジスタとする。まず、絶縁性基板3の全面に、ショットキー接触層を形成するために、半導体層4に対してショットキー接触となる材料、例えばEr(エルビウム)、Pt、Ni、Co、Moなどの材料からなるショットキー接触材料層16をCVD、スパッタ法などにより形成する(図3(L))。本実施の形態では、nチャネル型ショットキーMOSトランジスタを形成するため、Erを膜厚例えば50nm形成した。次いで、このEr層のシリサイド化を、例えば400℃、300分の真空中の熱処理(アニール)にて行った。その結果、nチャネル型MOSトランジスタのソース領域5S、ドレイン領域5D、ゲート電極9、pチャネル型MOSトランジスタの高濃度p型不純物領域15と接触するショットキー接触材料層16が反応してシリサイド化され、シリサイド層14が形成される(図3(M))。その後、未反応のErを60℃の希硝酸を用いて選択的に除去し、シリサイド層(膜厚40nmのErSi2層)14からなるnチャネル型MOSトランジスタのソース領域5Sおよびドレイン領域5Dを形成した(図4(N))。このようにして、ショットキー接触型のnチャネル型MOSトランジスタ21が完成する。すなわち、ソース領域5Sおよびドレイン領域5Dとチャネル領域とがショットキー接合となる。なお、nチャネル型MOSトランジスタ21のソース領域5Sおよびドレイン領域5Dを構成するためのショットキー接触層を形成するシリサイド層14は、nチャネル型MOSトランジスタ21のゲート電極9上およびpチャネル型MOSトランジスタ22のゲート電極9上、並びにpチャネル型MOSトランジスタ22のゲート電極9の両側近傍のそれぞれにも形成される。すなわち、pチャネル型MOSトランジスタ22においては、高濃度p型不純物領域15の各上層にもシリサイド層14が形成され、ソース領域6Sおよびp型ドレイン領域6Dは、それぞれ高濃度p型不純物領域15とシリサイド層14により構成される。
次に、層間絶縁膜10を形成する。層間絶縁膜10は、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜またはそれらを組み合わせた積層膜で形成すればよい。層間絶縁膜10の膜厚は例えば200〜600nmとすればよく、本実施の形態では400nm形成した(図4(O))。
次に、層間絶縁膜10の所定の位置にコンタクトホール11を開口する。次いで、コンタクトホール11の内部および層間絶縁膜10の表面上に配線層12を形成し、所定の形状にパターニングする。本実施の形態では、この配線層12を、Ti膜を厚さ100nm、Tiを含むAl膜を300nm、Ti膜を150nmをスパッタ法で連続して形成した3層構造の積層膜とした。
次に、パッシベーション膜(図示省略)として、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜を50〜500nm(代表的には100〜300nm)の厚さで形成する。その後、この状態で水素化処理を行うと、MOSトランジスタの特性向上に対して好ましい結果が得られた。なお、ここで後に画素電極とドレイン配線を接続するためのコンタクトホールを形成する位置において、このパッシベーション膜に開口部を形成しておいてもよい。
以上の工程により、nチャネル型MOSトランジスタのチャネル領域に隣接するソース領域5S、ドレイン領域5Dの接合をショットキー接合させた図1に示したCMOS20が完成する(図4(P))。
【0012】
実施の形態2
この実施の形態は、nチャネル型MOSトランジスタのチャネル領域に接合するソース領域またはドレイン領域の一方をショットキー接合にした場合である。
実施の形態1と同一工程は同一符号を付け、その繰り返し説明は省略する。すなわち、図2〜図3(I)までの工程は、図5〜図6(I)までの工程と同一工程である。
次に、nチャネル型MOSトランジスタのチャネル領域に接合するソース領域5Sのみをショットキー接合する実施の形態を説明する。
まず、nチャネル型MOSトランジスタを形成する。
最初に、nチャネル型MOSトランジスタのドレイン領域5Dとチャネル領域とのp−n接合を形成する。すなわち、ドレイン領域5Dに不純物、例えばリン(P)をイオン注入するために、レジスト膜38をフォトリソグラフィ法を用いて選択的に形成する。このレジスト膜38をマスクとしてリン(P)をイオン注入して高濃度n型不純物領域39を形成する(図6(J))。このとき、リン(P)の濃度は、1.5×1020〜3×1021cm−3であった。
▲1▼次いで、n型およびp型を付与する不純物元素を活性化するために熱処理を行った。この工程は、ファーネスアニール法、レーザアニール法などの方法により行うことができる。本実施の形態では、ファーネスアニール法で活性化工程を行った。加熱処理は、窒素雰囲気において、300〜650℃、ここでは550℃で4時間の熱処理を行った。その後、レジスト膜38を除去した。
▲2▼絶縁性基板3の全面に例えばCVD法を用いてシリコン酸化膜(SiO2膜)からなる絶縁層13を膜厚150〜250nm、例えば200nm形成する(図6(K))。次いで、この絶縁層を異方性エッチングすることによって、ゲート電極9の段差側面に側壁絶縁層(サイドウォール)13を形成する(図6(L))。このとき、側壁絶縁層13の基板面方向(横方向)の厚さは80nmとした。なお、▲1▼と▲2▼の順序は逆でもよい。
次に、キンク電流を抑制するためのショットキー接合を形成する。まず、絶縁性基板3の全面に、ショットキー接触層を形成するために、半導体層4に対してショットキー接触となる材料、例えばEr(エルビウム)、Pt、Ni、Co、Moなどの材料からなるショットキー接触材料層16をCVD、スパッタ法などにより形成する(図6(M))。本実施の形態では、nチャネル型ショットキーMOSトランジスタを形成するため、Erを膜厚例えば50nm形成した。次いで、このEr層のシリサイド化を、例えば400℃、300分の真空中の熱処理(アニール)にて行った。その結果、ゲート電極9、高濃度p型不純物領域15と接触するショットキー接触材料層16が反応してシリサイド化され、シリサイド層14が形成される(図7(N))。その後、未反応のErを60℃の希硝酸を用いて選択的に除去し、シリサイド層(膜厚40nmのErSi2層)14からなるnチャネル型MOSトランジスタのソース領域5Sおよびドレイン領域5Dを形成した(図7(O))。このようにして、ショットキー接触型のnチャネル型MOSトランジスタ21が完成する。すなわち、ソース領域5Sと接合するシリサイド層14下のチャネル領域とがショットキー接合となる。なお、nチャネル型MOSトランジスタ21のソース領域5Sおよびドレイン領域5Dを構成するためのショットキー接触層を形成するシリサイド層14は、nチャネル型MOSトランジスタ21のゲート電極9上およびpチャネル型MOSトランジスタ22のゲート電極9上、並びにnチャネル型MOSトランジスタ21およびpチャネル型MOSトランジスタ22のゲート電極9の両側近傍のそれぞれにも形成される。すなわち、pチャネル型MOSトランジスタ22においては、高濃度p型不純物領域15の各上層にもシリサイド層14が形成され、ソース領域6Sおよびp型ドレイン領域6Dは、それぞれ高濃度p型不純物領域15とシリサイド層14により構成される。これにより、pn接合型のpチャネル型MOSトランジスタ22が完成する。
次に、表面に層間絶縁膜10を形成する。層間絶縁膜10は、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜またはそれらを組み合わせた積層膜で形成すればよい。層間絶縁膜10の膜厚は例えば200〜600nmとすればよく、本実施の形態では400nm形成した(図7(P))。
次に、層間絶縁膜10の所定の位置にコンタクトホール11を開口する。次いで、コンタクトホール11の内部および層間絶縁膜10の表面上に配線層12を形成し、所定の形状にパターニングする。本実施の形態では、この配線層12を、Ti膜を厚さ100nm、Tiを含むAl膜を300nm、Ti膜を150nmをスパッタ法で連続して形成した3層構造の積層膜とした(図7(Q))。 次に、パッシベーション膜(図示省略)として、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜を50〜500nm(代表的には100〜300nm)の厚さで形成する。その後、この状態で水素化処理を行うと、TFTの特性向上に対して好ましい結果が得られた。例えば、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行うと良く、あるいはプラズマ水素化法を用いても同様の効果が得られた。なお、ここで後に画素電極とドレイン配線を接続するためのコンタクトホールを形成する位置において、このパッシベーション膜に開口部を形成しておいてもよい。
実施の形態2では、nチャネル型MOSトランジスタの形成工程の前に、pチャネル型MOSトランジスタを形成したが(図6(I))、nチャネル型MOSトランジスタのp−n接合の形成工程を先に行ってもよい。すなわち、図6(I)の工程と図6(J)の工程を前後入れ換えるだけでよい。
以上の工程により、nチャネル型MOSトランジスタのチャネル領域に隣接するソース領域5Sの接合をショットキー接合させたCMOS20が完成する(図7(Q))。
なお、実施の形態2では、ショットキー接合をソース領域5Sのみに形成したが、ドレイン領域5Dのみに形成してもよい。
【0013】
以上説明した如く、上記実施の形態のCMOSは、図1、図7(Q)に示したように、絶縁性基板3の上に設けた第1の半導体層4(図1の左側の半導体層4)と、第1の半導体層4の上に設けた第1のゲート絶縁層8(図1の左側のゲート絶縁層8)と、第1のゲート絶縁層8の上に設けた第1のゲート電極9(図1の左側のゲート電極9)と、第1のゲート電極9の下に位置する第1の半導体層4内の第1のチャネル領域7(図1の左側のチャネル領域7)に接触し、実施の形態1の図1では両方、実施の形態2の図7(Q)では一方のみがショットキー接触層からなる第1のソース領域5Sおよびドレイン領域5Dとを有する第1の半導体装置(nチャネル型MOSトランジスタ21)と、絶縁性基板3の上に設けた第2の半導体層4(図1の右側の半導体層4)と、第2の半導体層4の上に設けた第2のゲート絶縁層8(図1の右側のゲート絶縁層8)と、第2のゲート絶縁層8の上に設けた第2のゲート電極9(図1の右側のゲート電極9)と、第2のゲート電極9の下に位置する第2の半導体層4内の第2のチャネル領域7(図1の右側のチャネル領域7)に接触する不純物導入層を少なくとも含んでなる第2のソース領域6Sおよびドレイン領域6Dとを有し、第2のチャネル領域7の極性が第1のチャネル領域7の極性と異なる第2の半導体装置(pチャネル型MOSトランジスタ22)とを同一基板上に設けてなるという構成になっている。
また、上記実施の形態では、ショットキー接触層はシリサイド層14からなり、第1のゲート電極9上および第2のゲート電極9上、並びに第1のゲート電極9および第2のゲート電極9の両側近傍にシリサイド層14を有するという構成になっている。
また、上記実施の形態では、第1の半導体装置がnチャネル型MOSトランジスタ21、第2の半導体装置がpチャネル型MOSトランジスタ22である。 さらに、上記実施の形態のCMOSの製造方法は、図2(A)〜図4(P)、図5(A)〜図7(Q)に示したように、絶縁性基板3の上に、第1の半導体層および第2の半導体層となる半導体層4を設ける第1の工程と、半導体層4の上に、第1のゲート絶縁層および第2のゲート絶縁層となるゲート絶縁層8を設ける第2の工程と、第1のゲート絶縁層および第2のゲート絶縁層の上に、それぞれ第1のゲート電極9および第2のゲート電極9を設ける第3の工程と、不純物を導入することにより、不純物導入層(高濃度p型不純物領域15)からなる第2のソース領域6Sおよびドレイン領域6Dを設ける第4の工程と、ショットキー接触層(シリサイド層14)からなる第1のソース領域5Sおよびドレイン領域5Dを設ける第5の工程とを有する(実施の形態1ではソース領域5Sおよびドレイン領域5Dの両方、実施の形態2ではソース領域5Sのみ)という構成になっている。
また、上記実施の形態のCMOS20では、CMOS20を構成するnチャネル型MOSトランジスタ21のソース領域5Sおよびドレイン領域5Dの少なくとも一方をショットキー接触層であるシリサイド層14により構成したので、基板浮遊効果を抑制することができる。したがって、基板浮遊に起因するキンク電流を抑制することができるため、回路動作を安定化させることができる。
また、上記実施の形態では、CMOS20のnチャネル型およびpチャネル型MOSトランジスタ21、22のうち、一方のnチャネル型MOSトランジスタ21のみを、ショットキー接触型で構成しているので、pチャネル型MOSトランジスタ22を形成するためのイオン注入工程が1回で済み、また、nチャネル型およびpチャネル型で2種類のシリサイド層を形成しなくて済むので、製造工程を簡略化できる。
また、ボディコンタクト端子を新たに付加しなくて済むので、素子の占有面積の増加やレイアウト設計上の制約をもたらすことなく、回路の緻密化を実現し、さらに、製造工程を簡略化できる。
また、pチャネル型MOSトランジスタ22においても、高濃度p型不純物領域15の各上層にシリサイド層14が形成され、ソース領域6Sおよびドレイン領域6Dのコンタクト抵抗の低抵抗化ができるため、高性能なCMOSを実現することができる。
また、上記実施の形態のCMOSの製造方法によれば、上記の効果を有するCMOS20を簡単な製造工程で容易に製造することができる。
【0014】
図8は、pn接合型ソース、ドレイン領域を有するMOSトランジスタのドレイン特性のゲート電圧依存性をシミュレーションにより計算した結果である。
すなわち、図8のドレイン電圧に対するドレイン電流特性曲線図には、pチャネル型MOSトランジスタ22の電流特性に急激な上昇が見られない。これに対して、nチャネル型MOSトランジスタ21においては、ドレイン電圧が急激に大きくなる増加現象が発生する特性が示されている(キンク電流)。上記実施の形態においては、ドレイン電流が急激に増加するnチャネル型MOSトランジスタ21のソース領域5Sおよびドレイン領域5Dの少なくとも一方とチャネル領域との接合をショットキー接合にしたので、CMOS20のキンク電流を抑制することができる。
【0015】
以上本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
例えば、実施の形態1の図1に示すnチャネル型MOSトランジスタ21は、その第1のゲート電極9の両側の第1の半導体層4に、ショットキー接触層からなるソース領域5Sまたはドレイン領域5Dを有しているが、実施の形態2のように、その第1のゲート電極9の片側の第1の半導体層4に、ショットキー接触層からなるソース領域5S(またはドレイン領域5D)を有し、もう片側の第1の半導体層4に、不純物導入層からなるドレイン領域5D(またはソース領域5S)を有する構成とすることも可能である。
また、上記実施の形態では、ゲート電極9の材料として、高濃度の多結晶シリコン層を用い、その層の上にシリサイド層14を形成したが、アルミニウム等の金属層を用いることも可能である。この場合は、ゲート電極9上にシリサイド層14は形成されない。
さらに、上記実施の形態では、液晶表示装置の制御回路について説明したが、シリコン半導体装置、シリコン半導体集積回路装置、シリコン−ゲルマニウム半導体装置、シリコン−ゲルマニウム半導体集積回路装置、III−VおよびII−VI族化合物半導体装置、III−VおよびII−VI族化合物半導体集積回路装置、炭化ケイ素半導体装置、炭化ケイ素半導体集積回路装置、多結晶性または単結晶性ダイヤモンド半導体装置、多結晶性または単結晶性ダイヤモンド半導体集積回路装置、液晶表示装置、有機または無機エレクトロルミネセンス(EL)表示装置、フィールドエミッションディスプレイ(FED)装置、発光ポリマー表示装置、発光ダイオード表示装置、CCDエリア/リニアセンサ装置、CMOSまたはMOSセンサ装置、太陽電池装置用等を構成する相補型トランジスタ回路を形成するのに好適である。
【0016】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板浮遊効果を抑制でき、したがって、キンク電流を抑制できるので、回路動作を安定化させることができる。また、素子の占有面積の増加やレイアウト設計上の制約をもたらすことなく、回路の緻密化を実現し、さらに、製造工程を簡略化できる。また、簡単な製造工程で容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の薄膜トランジスタを用いたCMOSの断面構造図である。
【図2】(A)〜(G)は実施の形態1のCMOSの製造工程を順に示す断面構造図である。
【図3】(H)〜(M)は実施の形態1のCMOSの製造工程を順に示す断面構造図である。
【図4】(N)〜(P)は実施の形態1のCMOSの製造工程を順に示す断面構造図である。
【図5】(A)〜(G)は実施の形態2のCMOSの製造工程を順に示す断面構造図である。
【図6】(H)〜(M)は実施の形態2のCMOSの製造工程を順に示す断面構造図である。
【図7】(N)〜(Q)は実施の形態2のCMOSの製造工程を順に示す断面構造図である。
【図8】ショットキー接触をソース、ドレイン領域に形成したCMOSトランジスタと、pn接合型ソース、ドレイン領域を有するMOSトランジスタのドレイン特性を比較する図である。
【図9】従来の薄膜トランジスタを用いたCMOSの断面構造図である。
【図10】(a)〜(g)は図8に示したCMOSの製造工程を順に示す断面構造図である。
【図11】(h)〜(l)は図8に示したCMOSの製造工程を順に示す断面構造図である。
【図12】従来のボディコンタクト端子を有するMOSトランジスタの概略上面図である。
【符号の説明】
1…絶縁基板
2…絶縁層
3…絶縁性基板
4…半導体層
5S…ソース領域
5D…ドレイン領域
6S…ソース領域
6D…ドレイン領域
7…チャネル領域
8…ゲート絶縁層
9…ゲート電極
10…層間絶縁層
11…コンタクトホール
12…配線層
13…側壁絶縁膜
14…シリサイド層
15…高濃度p型不純物領域
16…ショットキー接触材料層
17…レジスト膜
19…導電層
20…CMOS
21…nチャネル型MOSトランジスタ
22…pチャネル型MOSトランジスタ
27…レジスト膜
37…レジスト膜
40…非晶質半導体層
45…n型不純物
51…絶縁基板
52…絶縁層
53…絶縁性基板
54…半導体層
55S…n型ソース領域
55D…n型ドレイン領域
56S…p型ソース領域
56D…p型ドレイン領域
57…チャネル領域
58…ゲート絶縁層
59…ゲート電極
60…層間絶縁層
61…コンタクトホール
62…配線層
70…CMOS
71…nチャネル型MOSトランジスタ
72…pチャネル型MOSトランジスタ
81…活性層
82S…ソース領域
82D…ドレイン領域
83…チャネル領域
84…ゲート電極
85…ソース電極
86…ドレイン電極
87…ボディコンタクト端子
810…レジスト膜
820…レジスト膜
830…レジスト膜
840…レジスト膜
540…非晶質半導体層
550…n型不純物
560…p型不純物
590…導電層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a complementary semiconductor device and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
[Non-Patent Document] Tanemasa Asano et al., IEICE Technical Report of IEICE, ED2001-12 SDM2001-12 (2001-04).
[0003]
A so-called thin film transistor (TFT) is one in which an insulated gate field effect transistor is formed by forming a semiconductor thin film on an insulating substrate and providing a channel region in the thin film. For example, a liquid crystal display device using a TFT as a switching element can have a thin display portion and is used for office equipment, computers, and the like. As a semiconductor device using this TFT, an active matrix liquid crystal display device is known.
The active matrix type liquid crystal display device includes a pixel matrix circuit for performing image display, a control circuit for performing pixel display, and the like. The control circuit includes a shift register circuit, a level shifter circuit, a buffer circuit, a sampling circuit, and the like, and all of them are configured based on a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor).
[0004]
FIG. 9 is a sectional view of a CMOS using a conventional thin film transistor. As shown in FIG. 9, a
The
[0005]
The outline of the manufacturing process of the
First, an
Next, a
Next, a
Next, a
Next, a resist film (not shown) for forming a contact hole is selectively formed on the surface of the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Since the
As a method for suppressing a kink current caused by such a floating substrate, a method of fixing the potential of a channel region 83 (body) by a
81 is an active layer, 82S is a source region, 82D is a drain region, 83 is a channel region, 84 is a gate electrode, 85 is a source electrode, 86 is a drain electrode, and 87 is a body contact terminal.
However, the addition of a new
Furthermore, when a complementary transistor is configured based on the technology described in the above-mentioned non-patent document, both the n-channel MOS transistor and the p-channel MOS transistor must be configured as Schottky contact TFTs. In addition, it is necessary to form two different types of Schottky contact layers for the n-channel and the p-channel, and there is a problem that the manufacturing process is complicated.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a complementary semiconductor device which can solve the above-described problems and can suppress a kink current caused by a floating substrate, and a method of manufacturing the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has a configuration as described in the claims.
That is, the complementary semiconductor device according to
According to a second aspect of the present invention, in the complementary semiconductor device according to the first aspect, at least one of a source region and a drain region provided adjacent to the n-type channel region is a silicide layer. It has a configuration. According to the present invention, the kink current can be suppressed at the operating voltage.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a complementary semiconductor device comprising an n-channel MOS transistor and a p-channel MOS transistor on a single substrate. Forming the first and second semiconductor layers for the n-type and p-channel type MOS transistors apart from each other; and forming an insulator layer serving as a gate insulating film on the substrate and the first and second semiconductor layers. Forming; forming first and second gate electrodes on the first and second semiconductor layers of the insulator layer; and forming the second and third gate electrodes for forming the p-channel MOS transistor. Forming a source region and a drain region in a semiconductor layer; and forming a predetermined region in the first semiconductor layer for forming the n-channel MOS transistor. It has a configuration that is formed by and forming a Schottky junction with at least one of the source and drain regions. According to the production method of the present invention, the production can be performed with relatively few steps.
The method of manufacturing a complementary semiconductor device according to
[0008]
The present inventor has found that the drain current characteristics of the n-channel MOS transistor and the p-channel MOS transistor constituting the complementary semiconductor device with respect to the drain voltage are different from those of the kink current generated in the n-channel MOS transistor. It has been found that a kink current generated in a transistor is small, that is, a kink current is generated only in an n-channel MOS transistor in a used drain voltage region.
Further, in the method of manufacturing the complementary semiconductor device, when forming a Schottky junction in the source region or the drain region of the n-channel MOS transistor, the step of forming the pn junction is performed before the step of forming the Schottky junction. This is the optimal manufacturing method. Furthermore, in the method of manufacturing a complementary semiconductor device formed on one substrate, it is preferable that the step of forming the p-channel MOS transistor be performed before the step of forming the n-channel MOS transistor.
That is, in the complementary semiconductor device according to the present invention, at least one of the source region and the drain region adjacent to the channel region of the n-channel MOS transistor among the n-channel and p-channel MOS transistors included in the complementary semiconductor device. Is formed by Schottky junction, so that the substrate floating effect can be suppressed. Therefore, the kink current can be suppressed, and the circuit operation can be stabilized. Further, since it is not necessary to form two types of silicide layers for the n-channel type and the p-channel type MOS transistor, the manufacturing process can be simplified.
Furthermore, since it is not necessary to newly add a body contact terminal, the circuit can be made denser and the manufacturing process can be simplified without increasing the occupied area of the element or restricting the layout design.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings described below, those having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted.
Hereinafter, an embodiment in which a complementary semiconductor device is applied to a CMOS transistor included in a display circuit of a liquid crystal display device will be described.
<< CMOS structure >>
FIG. 1 is a cross-sectional structure diagram of a CMOS using the thin film transistor of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the insulating
On the surface of the
Further, a
Further, a side
The n-channel type MOS transistor (TFT) 21 is a Schottky contact type TFT constituted by the channel region 7 (left side in FIG. 1) and the
The p-channel MOS transistor (TFT) 22 has a channel region 7 (on the right in FIG. 1) and a
The surfaces of the
A
The
[0010]
<< CMOS manufacturing method >>
Next, an outline of a manufacturing process of the
2A to 2G and FIGS. 3H to 3M are cross-sectional structural views sequentially showing the manufacturing steps of the
[0011]
First, an insulating
In the
When adding by the ion doping method, a cap layer made of, for example, a silicon oxide film may be formed on the surface of the
Next, the
Next, a resist
Next, in order to form n-channel and p-channel MOS transistors, the
Next, a
The
Next, as a
Next, the
The
Next, a p-channel MOS transistor is formed. First, a resist
{Circle around (1)} Next, a heat treatment step was performed to activate the impurity element imparting p-type. This step can be performed by a method such as a furnace annealing method, a laser annealing method, a rapid thermal annealing (RTA) method, or the like. In the present embodiment, the activation step is performed by the furnace annealing method. The heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere at 300 to 650 ° C., here 550 ° C., for 4 hours.
(2) A silicon oxide film (SiO 2) is formed on the entire surface of the insulating 2 The insulating
Next, an n-channel MOS transistor is formed.
The n-channel MOS transistor is a Schottky MOS transistor in order to suppress a kink current. First, in order to form a Schottky contact layer on the entire surface of the insulating
Next, an
Next, a
Next, as a passivation film (not shown), a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a silicon oxynitride film is formed with a thickness of 50 to 500 nm (typically, 100 to 300 nm). Thereafter, when hydrogenation treatment was performed in this state, favorable results were obtained for improving the characteristics of the MOS transistor. Note that an opening may be formed in the passivation film at a position where a contact hole for connecting the pixel electrode and the drain wiring is formed later.
Through the above steps, the
[0012]
In this embodiment, one of a source region and a drain region which is connected to a channel region of an n-channel MOS transistor has a Schottky junction.
The same steps as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof is omitted. That is, the steps from FIG. 2 to FIG. 3 (I) are the same as the steps from FIG. 5 to FIG. 6 (I).
Next, an embodiment in which only the
First, an n-channel MOS transistor is formed.
First, a pn junction between the
{Circle around (1)} Next, heat treatment was performed to activate the impurity elements imparting n-type and p-type. This step can be performed by a method such as a furnace annealing method or a laser annealing method. In the present embodiment, the activation step is performed by the furnace annealing method. The heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere at 300 to 650 ° C., here 550 ° C., for 4 hours. After that, the resist
(2) A silicon oxide film (SiO 2) is formed on the entire surface of the insulating 2 The insulating
Next, a Schottky junction for suppressing a kink current is formed. First, in order to form a Schottky contact layer on the entire surface of the insulating
Next, an
Next, a
In the second embodiment, the p-channel MOS transistor is formed before the step of forming the n-channel MOS transistor (FIG. 6I). However, the step of forming the pn junction of the n-channel MOS transistor is performed first. You may go to. In other words, the process of FIG. 6I and the process of FIG.
Through the above steps, the
In the second embodiment, the Schottky junction is formed only in the
[0013]
As described above, the CMOS of the above embodiment has the first semiconductor layer 4 (the semiconductor layer on the left side in FIG. 1) provided on the insulating
In the above-described embodiment, the Schottky contact layer is formed of the
Further, in the above embodiment, the first semiconductor device is the n-
Further, in the
In the above embodiment, only one n-
Further, since it is not necessary to newly add a body contact terminal, the circuit can be made denser and the manufacturing process can be simplified without increasing the occupied area of the element or restricting the layout design.
Also in the p-
Further, according to the CMOS manufacturing method of the above embodiment, the
[0014]
FIG. 8 shows a result of calculation by simulation of gate voltage dependence of drain characteristics of a MOS transistor having a pn junction type source / drain region.
That is, in the drain current characteristic curve diagram with respect to the drain voltage in FIG. 8, no sharp rise is seen in the current characteristic of the p-
[0015]
Although the present invention has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, in the n-
Further, in the above-described embodiment, a high-concentration polycrystalline silicon layer is used as a material of the
Further, in the above embodiment, the control circuit of the liquid crystal display device has been described. However, a silicon semiconductor device, a silicon semiconductor integrated circuit device, a silicon-germanium semiconductor device, a silicon-germanium semiconductor integrated circuit device, III-V and II-VI Group compound semiconductor devices, III-V and II-VI compound semiconductor integrated circuit devices, silicon carbide semiconductor devices, silicon carbide semiconductor integrated circuit devices, polycrystalline or single crystalline diamond semiconductor devices, polycrystalline or single crystalline diamond Semiconductor integrated circuit device, liquid crystal display device, organic or inorganic electroluminescence (EL) display device, field emission display (FED) device, light emitting polymer display device, light emitting diode display device, CCD area / linear sensor device, CMOS or MOS sensor Device, is suitable for forming a complementary transistor circuit constituting the solar cell device for like.
[0016]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the floating effect of the substrate can be suppressed, and the kink current can be suppressed, so that the circuit operation can be stabilized. In addition, the circuit can be densified without increasing the area occupied by the elements or restricting the layout design, and the manufacturing process can be simplified. Further, it can be easily manufactured by a simple manufacturing process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional structural view of a CMOS using a thin film transistor according to
FIGS. 2A to 2G are cross-sectional structural views sequentially showing the manufacturing steps of the CMOS according to the first embodiment;
3 (H) to 3 (M) are cross-sectional structural views sequentially showing the manufacturing steps of the CMOS according to the first embodiment.
FIGS. 4 (N) to 4 (P) are cross-sectional structure diagrams sequentially showing the steps of manufacturing the CMOS according to the first embodiment.
FIGS. 5A to 5G are cross-sectional structural views sequentially illustrating the manufacturing steps of the CMOS according to the second embodiment;
6 (H) to 6 (M) are cross-sectional structural views sequentially showing the manufacturing steps of the CMOS according to the second embodiment.
FIGS. 7 (N) to 7 (Q) are cross-sectional structural views sequentially showing the steps of manufacturing the CMOS according to the second embodiment.
FIG. 8 is a diagram comparing drain characteristics of a CMOS transistor in which a Schottky contact is formed in a source / drain region and a MOS transistor having a pn junction type source / drain region.
FIG. 9 is a sectional view of a CMOS using a conventional thin film transistor.
10 (a) to 10 (g) are cross-sectional structural views sequentially showing manufacturing steps of the CMOS shown in FIG.
11 (h) to 11 (l) are cross-sectional structural views sequentially showing the manufacturing steps of the CMOS shown in FIG.
FIG. 12 is a schematic top view of a conventional MOS transistor having a body contact terminal.
[Explanation of symbols]
1 .... insulating substrate
2 ... Insulating layer
3. Insulating substrate
4 ... Semiconductor layer
5S: Source area
5D: drain region
6S: Source area
6D: Drain region
7 ... Channel area
8 ... Gate insulating layer
9 ... Gate electrode
10 ... interlayer insulating layer
11 ... Contact hole
12. Wiring layer
13 ... sidewall insulating film
14 ... Silicide layer
15: High concentration p-type impurity region
16: Schottky contact material layer
17 ... Resist film
19 ... conductive layer
20 ... CMOS
21 ... n-channel MOS transistor
22 ... p-channel MOS transistor
27 ... Resist film
37 ... Resist film
40 ... Amorphous semiconductor layer
45 ... n-type impurity
51 ... insulating substrate
52 ... insulating layer
53 ... insulating substrate
54 ... Semiconductor layer
55S ... n-type source region
55D: n-type drain region
56S ... p-type source region
56D: p-type drain region
57 ... Channel area
58 ... Gate insulating layer
59 ... Gate electrode
60 ... interlayer insulating layer
61 ... Contact hole
62: Wiring layer
70 ... CMOS
71 ... n-channel MOS transistor
72 ... p-channel MOS transistor
81 ... Active layer
82S: Source area
82D: Drain region
83 ... Channel area
84 gate electrode
85 ... Source electrode
86 ... Drain electrode
87… Body contact terminal
810: resist film
820: resist film
830: resist film
840: resist film
540... Amorphous semiconductor layer
550 ... n-type impurity
560: p-type impurity
590 ... conductive layer
Claims (4)
n型のチャネル領域に隣接して設けられたソース領域およびドレイン領域、前記チャネル領域上に絶縁膜を介して設けられたゲート電極を有するnチャネル型MOSトランジスタとからなる相補型半導体装置において、
前記nチャネル型MOSトランジスタのn型のチャネル領域に隣接して設けられるソース領域およびドレイン領域の少なくとも一方と前記n型のチャネル領域との接合をショットキー接合にしたことを特徴とする相補型半導体装置。a p-channel MOS transistor having a source region and a drain region provided adjacent to the p-type channel region, and a gate electrode provided on the channel region via an insulating film;
A complementary semiconductor device comprising: a source region and a drain region provided adjacent to an n-type channel region; and an n-channel MOS transistor having a gate electrode provided on the channel region via an insulating film.
A complementary semiconductor wherein a junction between at least one of a source region and a drain region provided adjacent to an n-type channel region of the n-channel MOS transistor and the n-type channel region is a Schottky junction. apparatus.
前記基板上に前記n型およびpチャネル型MOSトランジスタ用の第1および第2の半導体層を離隔して形成する工程と、
前記基板および第1および第2の半導体層上にゲート絶縁膜となる絶縁体層を形成する工程と、
前記絶縁体層の前記第1および第2の半導体層上に第1および第2のゲート電極を形成する工程と、
前記pチャネル型MOSトランジスタを形成するための前記第2の半導体層にソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
前記nチャネル型MOSトランジスタを形成するための前記第1の半導体層の予め定められたソース領域およびドレイン領域の少なくとも一方にショットキー接合を形成する工程と
を具備してなることを特徴とする相補型半導体装置の製造方法。In a manufacturing method for forming a complementary semiconductor device including an n-channel MOS transistor and a p-channel MOS transistor on a single substrate,
Forming first and second semiconductor layers for the n-type and p-channel type MOS transistors on the substrate at a distance;
Forming an insulator layer serving as a gate insulating film on the substrate and the first and second semiconductor layers;
Forming first and second gate electrodes on the first and second semiconductor layers of the insulator layer;
Forming a source region and a drain region in the second semiconductor layer for forming the p-channel MOS transistor;
Forming a Schottky junction in at least one of a predetermined source region and a predetermined drain region of the first semiconductor layer for forming the n-channel MOS transistor. Of manufacturing a semiconductor device.
前記nチャネル型MOSトランジスタのチャネル領域と接合するソース領域およびドレイン領域のいずれか一方をショットキー接合とし、他方をp−n接合とする際、前記p−n接合を前記ショットキー接合より先の工程で形成することを特徴とする相補型半導体装置の製造方法。In a manufacturing method for forming a complementary semiconductor device including an n-channel MOS transistor and a p-channel MOS transistor on a single substrate,
When one of the source region and the drain region that is to be joined to the channel region of the n-channel MOS transistor is a Schottky junction and the other is a pn junction, the pn junction is located earlier than the Schottky junction A method for manufacturing a complementary semiconductor device, wherein the method is formed in a process.
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