JP2006049823A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に係わり、特に、液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a thin film transistor used for a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof.
基板の上方に設けられた半導体層に電界効果型トランジスタを形成した、いわゆる薄膜トランジスタ(TFT:thin film transistor)は、例えば、液晶表示装置を表示駆動するためのスイッチング素子として用いられている。 A so-called thin film transistor (TFT) in which a field effect transistor is formed in a semiconductor layer provided above a substrate is used as, for example, a switching element for driving a liquid crystal display device.
従来技術による薄膜トランジスタ1の一例を図12に示す。図12(a)は、斜視図であり、図12(b)は、図12(a)に示した切断線12B−12Bに沿ったチャネル幅方向の断面図である。基板10、例えば、ガラス基板上には、下地絶縁膜12、例えば、シリコン酸化膜(SiO2)を介して半導体層14が形成されている。半導体層14は、例えば、大きな結晶粒を有する多結晶シリコン層である。この半導体層14に、例えば、チャネル領域18、ソース及びドレイン領域28,30、チャネル領域18の上方に形成されたゲート絶縁膜34、ゲート絶縁膜34の上方に形成されたゲート電極36を有する薄膜トランジスタが形成される。このように、半導体層14の上方にゲート電極36を形成した薄膜トランジスタ1は、トップゲート型薄膜トランジスタと呼ばれている。ここでは、半導体層14の厚さ(ボディ膜厚)が200nmの基板を使用している。
An example of a conventional
この薄膜トランジスタ1では、チャネル領域18のチャネル幅方向の断面は、図12(b)示したように、その端部の側壁面が直角ではなくテーパを有し(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4参照)、チャネル領域18は、チャネル平坦部19とテーパ部20とから構成される。特許文献1の薄膜トランジスタは、意図的に形成したテーパ部に平坦部より厚いゲート酸化膜を形成することによって、テーパ部の電界集中を緩和している。
しかしながら、微細化する上でも上記薄膜トランジスタ1のチャネル領域18の端部は直角であることが好ましい。ところが、実際にはチャネル領域18の端部は、製造プロセス上必然的にテーパ部20が発生し、そのテーパ角は基板10面内及び基板10間で一定値に制御できていないのが現状である。すなわち、端部のテーパ角は、製造プロセス上バラツキをもち、このようなテーパ角のバラツキは、薄膜トランジスタ1の特性、例えば、しきい値、サブスレッショルド特性に影響を与えることが明らかになってきた。特に、薄膜トランジスタ1を部分空乏型で使用する場合にその影響が顕著であることが明らかになった。部分空乏型トランジスタは、動作時にチャネル領域18の半導体層の膜厚(ボディ膜厚)全体を空乏層にせずに、その一部分にだけ空乏層を形成するものである。部分空乏型トランジスタは、完全空乏型トランジスタに比べパンチスルー耐圧を向上できるため、高耐圧トランジスタあるいは微細化に対して有利である。
However, it is preferable that the end of the
図13は、従来技術による部分空乏型nチャネル薄膜トランジスタ1のドレイン電流−ゲート電圧(I−V)特性の一例である。横軸は、ゲート電圧、縦軸は、ドレイン電流を示す。ゲート電圧が約−1Vから大きくなるにつれ、ドレイン電流は増加するが、図中に丸で囲った部分のように、飽和する前に曲線が歪む“こぶ”が認められる。このこぶは、テーパ部20が存在することによって生じるものである。すなわち、ゲート電圧が、正の方向に大きくなるにしたがって、チャネル領域18に空乏層が形成され、ドレイン電流が流れ始める。ゲート電圧がさらに大きくなるとチャネル平坦部19では空乏層幅は広がり、ドレイン電流が大きくなる。しかし、テーパ部20では、半導体層14の厚さが0からボディ膜厚まで変化しているため、半導体層14の厚さが薄い部分では低いゲート電圧で厚さ全体が空乏層になる。すなわち、完全空乏化されてしまい、空乏層がそれ以上広がらなくなる。その結果、図13に示したように、I−V特性にこぶが生じる。
FIG. 13 is an example of drain current-gate voltage (IV) characteristics of a partially depleted n-channel
チャネル領域18の不純物濃度が高い場合、あるいはゲート電圧が低い場合などのように、空乏層の厚さよりボディ膜厚が厚い場合には、部分空乏型になる。図14は、チャネル領域18の不純物濃度と最大空乏層幅の関係を示した図である。言い換えると、完全空乏型と部分空乏型の境界を示す図である。図14において、曲線の下側では、完全空乏型(FD:full depletion)に、上側では、部分空乏型(PD:partial depletion)になる。例えば、チャネル領域18の不純物濃度が1×1017atoms/cm3の場合には、最大空乏層幅は、約110nmである。この場合、ボディ膜厚が200nmであれば、チャネル平坦部19は部分空乏型になる。しかし、テーパ部20の半導体層の膜厚が100nm以下の部分では、完全空乏型になってしまう。このように、薄膜トランジスタで、ボディ膜厚が100nm以下の領域とそれ以上の厚さの領域とで完全空乏型と部分空乏型とが混在すると、しきい値やサブスレッショルド特性などのバラツキの原因になることが明らかになった。
When the body region is thicker than the thickness of the depletion layer, such as when the impurity concentration of the
上記のように、薄膜トランジスタでは、素子の特性を安定させ、信頼性を向上させるために、チャネル領域18の端部、すなわちテーパ部20を制御することが重要である。特許文献2に、基板電位がフローティングであっても、ソース−ドレイン間の耐圧を向上させ、高信頼性と高電界移動度とを両立させる半導体装置が開示されている。この半導体装置は、チャネルを形成する空乏層がチャネル領域の端部にまで延びるのを防止するピニング領域を有する。ピニング領域には、ソース・ドレインと反対の導電型を与える不純物がドープされる。また、特許文献3には、薄膜トランジスタの特性バラツキを抑制するために、テーパ部の角度を60°以上にすること、テーパ部を絶縁性にすること、若しくはテーパ部にソース・ドレインと反対の導電型を与える不純物がドープする技術が開示されている。さらに、特許文献4には、テーパ部の角度をLOCOS(local oxidation of silicon)で制御する技術が開示されている。しかし、これらの特許には、基板電位の制御に関して述べられていない。
As described above, in the thin film transistor, it is important to control the end portion of the
本発明の目的は、上記の課題に対処するために、チャネル領域端部のテーパ角の大きさに拘わらず実質的にチャネル領域全体を部分空乏型にすることができ、完全空乏型と部分空乏型とが混在することによって生じる薄膜トランジスタの特性バラツキを改善した半導体装置及びその製造方法を提供することである。 In order to address the above-described problems, the present invention can make the entire channel region substantially partially depleted regardless of the taper angle at the end of the channel region. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same in which variation in characteristics of a thin film transistor caused by mixing types is reduced.
上述した課題は、以下の本発明に係る半導体装置及びその製造方法によって解決される。 The above-described problems are solved by the following semiconductor device and manufacturing method thereof according to the present invention.
本発明の1態様による半導体装置は、基板の一面側に設けられた半導体層と、前記半導体層に設けられた第1の導電型のチャネル領域と、前記チャネル領域に隣接し、このチャネル領域の両側に対向して前記半導体層に離間して設けられた第2の導電型の高濃度拡散領域と、前記チャネル領域に接続され、このチャネル領域の電位を固定する第1の導電型のボディ端子と、前記チャネル領域上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に前記チャネル領域を覆って設けられたゲート電極と、前記チャネル領域の端部であって、前記半導体層の端部に設けられた第1の導電型の不純物を添加したチャネル端領域とを具備することを特徴とする。 A semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes a semiconductor layer provided on one side of a substrate, a first conductivity type channel region provided in the semiconductor layer, and adjacent to the channel region. A high-concentration diffusion region of the second conductivity type provided opposite to both sides and spaced from the semiconductor layer, and a body terminal of the first conductivity type connected to the channel region and fixing the potential of the channel region An insulating film provided on the channel region; a gate electrode provided on the insulating film so as to cover the channel region; and an end portion of the channel region, provided on an end portion of the semiconductor layer And a channel end region to which an impurity of the first conductivity type is added.
他の1態様による半導体装置は、基板の一面側に設けられた半導体層と、前記半導体層に設けられた第1の導電型のチャネル領域と、前記チャネル領域に隣接し、このチャネル領域の両側に対向して前記半導体層に離間して設けられた第2の導電型の低濃度拡散領域と、前記各低濃度拡散領域の外側の前記半導体層に設けられた第2の導電型の高濃度拡散領域と、前記チャネル領域に接続され、このチャネル領域の電位を固定する第1の導電型のボディ端子と、前記チャネル領域上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に前記チャネル領域を覆って設けられたゲート電極と、前記チャネル領域の端部であって、前記半導体層の端部に設けられた第1の導電型の不純物を添加したチャネル端領域とを具備することを特徴とする。 A semiconductor device according to another aspect includes a semiconductor layer provided on one surface side of a substrate, a channel region of a first conductivity type provided in the semiconductor layer, adjacent to the channel region, and both sides of the channel region. A low concentration diffusion region of a second conductivity type provided opposite to the semiconductor layer and spaced apart from the semiconductor layer, and a high concentration of a second conductivity type provided in the semiconductor layer outside each of the low concentration diffusion regions A diffusion region; a first conductivity type body terminal connected to the channel region and fixing the potential of the channel region; an insulating film provided on the channel region; and the channel region on the insulating film. A gate electrode provided in an overlying manner; and an end portion of the channel region, and a channel end region to which an impurity of the first conductivity type is added provided at an end portion of the semiconductor layer. To do.
さらに他の1態様による半導体装置は、基板の一面側に設けられた半導体層と、前記半導体層に設けられた第1及び第2の半導体素子を含む半導体装置であって、前記第1の半導体素子は、前記半導体層に設けられた第1の導電型の第1のチャネル領域と、前記第1のチャネル領域に隣接し、この第1のチャネル領域の両側に対向して前記半導体層に離間して設けられた第2の導電型の第1の高濃度拡散領域と、前記第1のチャネル領域に接続され、この第1のチャネル領域の電位を固定する第1の導電型の第1のボディ端子と、前記第1のチャネル領域上に設けられた第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜上に前記第1のチャネル領域を覆って設けられた第1のゲート電極と、前記第1のチャネル領域の端部であって、前記半導体層の端部に設けられた第1の導電型の不純物を添加した第1のチャネル端領域とを具備し、前記第2の半導体素子は、前記半導体層に設けられた第2の導電型の第2のチャネル領域と、前記第2のチャネル領域に隣接し、この第2のチャネル領域の両側に対向して前記半導体層に離間して設けられた第1の導電型の第2の高濃度拡散領域と、前記第2のチャネル領域に接続され、この第2のチャネル領域の電位を固定する前記半導体層に設けられた第2の導電型の第2のボディ端子と、前記第2のチャネル領域上に設けられた第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜上に前記第2のチャネル領域を覆って設けられた第2のゲート電極と、前記第2のチャネル領域の端部であって、前記半導体層の端部に設けられた第2の導電型の不純物を添加した第2のチャネル端領域とを具備することを特徴とする。 A semiconductor device according to still another aspect is a semiconductor device including a semiconductor layer provided on one surface side of a substrate and first and second semiconductor elements provided in the semiconductor layer, wherein the first semiconductor The element is adjacent to the first channel region of the first conductivity type provided in the semiconductor layer and the first channel region, and is separated from the semiconductor layer so as to face both sides of the first channel region. The first conductivity type first high-concentration diffusion region provided in the first channel region and the first channel region connected to the first channel region and fixing the potential of the first channel region. A body terminal; a first insulating film provided on the first channel region; a first gate electrode provided on the first insulating film so as to cover the first channel region; At the end of the first channel region and at the end of the semiconductor layer; And a first channel end region doped with an impurity of the first conductivity type, and the second semiconductor element is a second channel region of the second conductivity type provided in the semiconductor layer. A second high-concentration diffusion region of the first conductivity type adjacent to the second channel region and opposed to both sides of the second channel region and spaced apart from the semiconductor layer; A second body terminal of a second conductivity type provided in the semiconductor layer connected to the second channel region and fixing the potential of the second channel region; and provided on the second channel region. A second insulating film; a second gate electrode provided on the second insulating film so as to cover the second channel region; and an end of the second channel region, wherein the semiconductor A second channel doped with an impurity of a second conductivity type provided at an end of the layer; Characterized by comprising a Le end region.
さらに他の1態様による半導体装置は、基板の一面側に設けられた半導体層と、前記半導体層に設けられた第1及び第2の半導体素子を含む半導体装置であって、前記第1の半導体素子は、前記半導体層に設けられた第1の導電型の第1のチャネル領域と、前記第1のチャネル領域に隣接し、この第1のチャネル領域の両側に対向して前記半導体層に離間して設けられた第2の導電型の第1の低濃度拡散領域と、前記第1の低濃度拡散領域の外側の前記半導体層に設けられた第2の導電型の第1の高濃度拡散領域と、前記第1のチャネル領域に接続され、この第1のチャネル領域の電位を固定する前記半導体層に設けられた第1の導電型の第1のボディ端子と、前記第1のチャネル領域上に設けられた第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜上に設けられ、前記第1のチャネル領域を覆って設けられた第1のゲート電極と、前記第1のチャネル領域の端部であって、前記半導体層の端部に設けられた第1の導電型の不純物を添加した第1のチャネル端領域とを具備し、前記第2の半導体素子は、前記半導体層に設けられた第2の導電型の第2のチャネル領域と、前記第2のチャネル領域に隣接し、この第2のチャネル領域の両側に対向して前記半導体層に離間して設けられた第1の導電型の第2の低濃度拡散領域と、前記第2の低濃度拡散領域の外側の前記半導体層に設けられた第1の導電型の第2の高濃度拡散領域と、前記第2のチャネル領域に接続され、この第2のチャネル領域の電位を固定する前記半導体層に設けられた第2の導電型の第2のボディ端子と、前記第2のチャネル領域上に設けられた第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜上に前記第2のチャネル領域を覆って設けられた第2のゲート電極と、前記第2のチャネル領域の端部であって、前記半導体層の端部に設けられた第2の導電型の不純物を添加した第2のチャネル端領域とを具備することを特徴とする。 A semiconductor device according to still another aspect is a semiconductor device including a semiconductor layer provided on one surface side of a substrate and first and second semiconductor elements provided in the semiconductor layer, wherein the first semiconductor The element is adjacent to the first channel region of the first conductivity type provided in the semiconductor layer and the first channel region, and is separated from the semiconductor layer so as to face both sides of the first channel region. A first low-concentration diffusion region of the second conductivity type provided in the first and second high-concentration diffusion regions of the second conductivity type provided in the semiconductor layer outside the first low-concentration diffusion region. A first body terminal of a first conductivity type provided in the semiconductor layer connected to the first channel region and fixing the potential of the first channel region; and the first channel region A first insulating film provided on the first insulating film; and A first gate electrode provided to cover the first channel region and a first conductivity type provided at an end of the first channel region and at an end of the semiconductor layer And a second channel region of the second conductivity type provided in the semiconductor layer, and the second channel region. A second low-concentration diffusion region of the first conductivity type provided opposite to both sides of the second channel region and spaced apart from the semiconductor layer, and the second low-concentration diffusion region Provided in the semiconductor layer which is connected to the second high concentration diffusion region of the first conductivity type provided in the outer semiconductor layer and the second channel region and fixes the potential of the second channel region. Second body terminal of the second conductivity type formed, and the second channel A second insulating film provided on the region, a second gate electrode provided on the second insulating film so as to cover the second channel region, and an end of the second channel region And a second channel end region to which an impurity of the second conductivity type is added provided at an end portion of the semiconductor layer.
さらに他の1態様による半導体装置は、基板の一面側に設けられた半導体層と、前記半導体層に設けられた第1の導電型のチャネル領域と、前記チャネル領域に隣接し、このチャネル領域の両側に対向して前記半導体層に離間して設けられた第2の導電型の高濃度拡散領域と、前記チャネル領域に接続され、このチャネル領域の電位を固定する前記半導体層に設けられた第1の導電型のボディ端子と、前記チャネル領域上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に前記チャネル領域を覆って設けられたゲート電極と、前記チャネル領域の端部であって、前記半導体層の端部に設けられた実質的に絶縁性のチャネル端領域とを具備することを特徴とする。 According to still another aspect, a semiconductor device includes a semiconductor layer provided on one side of a substrate, a channel region of a first conductivity type provided in the semiconductor layer, and adjacent to the channel region. A high-concentration diffusion region of a second conductivity type provided opposite to both sides and spaced apart from the semiconductor layer, and a second conductivity type connected to the channel region and provided in the semiconductor layer for fixing the potential of the channel region A body terminal of one conductivity type, an insulating film provided on the channel region, a gate electrode provided on the insulating film so as to cover the channel region, and an end of the channel region, And a substantially insulating channel end region provided at an end of the semiconductor layer.
さらに他の1態様による半導体装置は、基板の一面側に設けられた半導体層と、前記半導体層に設けられた第1の導電型のチャネル領域と、前記チャネル領域に隣接し、このチャネル領域の両側に対向して前記半導体層に離間して設けられた第2の導電型の低濃度拡散領域と、前記低濃度拡散領域の外側の前記半導体層に設けられた第2の導電型の高濃度拡散領域と、前記チャネル領域に接続され、このチャネル領域の電位を固定する前記半導体層に設けられた第1の導電型のボディ端子と、前記チャネル領域上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に前記チャネル領域を覆って設けられたゲート電極と、前記チャネル領域の端部であって、前記半導体層の端部に設けられた実質的に絶縁性のチャネル端領域とを具備することを特徴とする。 According to still another aspect, a semiconductor device includes a semiconductor layer provided on one side of a substrate, a channel region of a first conductivity type provided in the semiconductor layer, and adjacent to the channel region. A low-concentration diffusion region of a second conductivity type provided opposite to both sides and separated from the semiconductor layer, and a high-concentration of a second conductivity type provided in the semiconductor layer outside the low-concentration diffusion region A diffusion region; a body terminal of a first conductivity type provided in the semiconductor layer connected to the channel region and fixing a potential of the channel region; an insulating film provided on the channel region; and the insulation A gate electrode provided on the film so as to cover the channel region; and a substantially insulating channel end region provided at an end of the channel region and at an end of the semiconductor layer. It is characterized by.
他の1態様による半導体装置の製造方法は、基板の一面側に形成された半導体膜をパターニングして第1の導電型の素子領域を形成する工程と、前記素子領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に前記素子領域の一部を覆ってゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極の外側に隣接する前記素子領域に第2の導電型の高濃度拡散領域を形成する工程と、前記ゲート電極の外側の前記素子領域であって、前記高濃度拡散領域と異なる領域に第1の導電型のボディ端子を形成する工程と、前記ゲート電極に覆われた前記素子領域の端部であって、前記高濃度拡散領域及びボディ端子と接する部分を除く領域に第1の導電型を有する不純物を添加する工程とを具備することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device includes a step of patterning a semiconductor film formed on one side of a substrate to form an element region of a first conductivity type, and forming a gate insulating film on the element region A step of forming a gate electrode on the gate insulating film so as to cover a part of the element region; and a second conductive type high concentration diffusion region in the element region adjacent to the outside of the gate electrode. A step of forming, a step of forming a body terminal of a first conductivity type in a region different from the high-concentration diffusion region, the device region outside the gate electrode, and the device covered with the gate electrode A step of adding an impurity having a first conductivity type to an end portion of the region excluding the high concentration diffusion region and a portion in contact with the body terminal.
本発明によれば、薄膜トランジスタの特性バラツキを抑制し、改善した薄膜トランジスタが可能になる。 According to the present invention, an improved thin film transistor can be achieved by suppressing variation in characteristics of the thin film transistor.
本発明の実施形態を、添付した図面を参照して以下に詳細に説明する。図では、対応する部分は、対応する参照符号で示している。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the figure, corresponding parts are indicated by corresponding reference numerals.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態によるトップゲート型薄膜トランジスタ3の一例を、図1に示す。図1(a)は、平面図であり、図1(b)は、図1(a)に示した切断線1B−1Bに沿ったチャネル幅方向の断面図である。
(First embodiment)
An example of the top-gate
支持基板10、例えば、ガラス基板上には、下地絶縁膜12、例えば、シリコン酸化膜を介して半導体層14が形成される。半導体層14は、デバイスを形成するための領域にエッチング加工される。この半導体層14にボディ端子構造の薄膜トランジスタ3が形成される。ボディ端子構造の薄膜トランジスタ3は、例えば、半導体層14に形成されたチャネル領域18と、ソース及びドレイン28,30と、ボディ端子32と、チャネル領域18の上方に形成されたゲート絶縁膜34と、ゲート絶縁膜34の上方に形成されたゲート電極36等から構成される。ボディ端子32は、チャネル領域18の電位を固定するために使用され、薄膜トランジスタ3の特性を安定化させる。
A
図1(a)に切断線1B−1Bで示した、この薄膜トランジスタ3のチャネル幅方向の断面を、図1(b)示す。半導体層14に形成されたチャネル領域18は、テーパを有するチャネル端領域22と平坦なチャネル平坦部19から構成される。チャネル端領域22には、ソース・ドレイン28,30とは異なる導電型を有する不純物が添加され、不純物濃度が所定の値に制御される。さらに、図1(a)に22bで示したチャネル端領域、すなわち、チャネル領域18からボディ端子32を引き出した部分の半導体領域14であってゲート電極36に覆われている部分のテーパ部、もチャネル端領域22と同様に、不純物濃度を制御することが好ましい。このようにチャネル端領域22、22bの不純物濃度を制御することによって、薄膜トランジスタ3の製造バラツキを減少させ、歩留まりを改善し、薄膜トランジスタ3の特性を安定化させることができる。
FIG. 1B shows a cross section in the channel width direction of the
次に、この薄膜トランジスタ3の製造プロセスを、nチャネルトランジスタを例に、図2から図7を用いて説明する。図2から図7において、各図(a)は、図1(a)に切断線2A−2Aで示した、図1(b)と直交するチャネル長方向の断面図であり、各図(b)は、図1(a)に切断線1B−1Bで示したチャネル幅方向の断面図である。
Next, a manufacturing process of the
(1) まず、薄膜トランジスタの出発材料となる半導体基板100を形成する。図2(a)、(b)に示したように、支持基板10、例えば、ガラス基板上に下地絶縁膜12、例えば、酸化シリコン膜をプラズマCVD法で形成する。下地絶縁膜12上に半導体層14、例えば、非晶質シリコン膜をプラズマCVD法で形成する。その半導体層14の表面にキャップ絶縁膜16、例えば、酸化シリコン膜をプラズマCVD法で形成する。次に、図示しない結晶化装置により、所望の光強度分布を有するレーザ光を上記キャップ絶縁膜16側から半導体層14に照射し、半導体層14を大きな結晶粒を有する半導体膜に結晶化する。上記レーザ光は、例えば、エキシマレーザ光をホモジナイズして光強度を均一化し、位相シフタによって位相変調して、光強度分布を形成したエネルギー光である。このようにして半導体基板100を形成する。
(1) First, a
支持基板10は、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン等の半導体基板、プラスチック基板、セラミック基板を使用することができる。下地絶縁膜12は、下地基板10からの不純物が半導体層14に拡散するのを防止し、結晶化過程で蓄熱作用を有する膜であり、例えば、シリコン酸化膜(SiO2膜)、シリコン窒化膜(SiN膜)を使用することができる。
As the
半導体層14は、薄膜トランジスタのデバイスが形成される膜で、例えば、非晶質シリコン膜、多結晶シリコン膜を堆積し、これを任意の結晶化法により大きな結晶粒を有する多結晶膜に結晶化したシリコン膜を使用することができる。この結晶化時に、薄膜トランジスタ3のしきい値を調整するために不純物(ドーパント)、例えば、ボロンを添加することができる。半導体層14は、結晶化シリコン層であり、その不純物濃度は、例えば、2×1015atoms/cm3から1×1018atoms/cm3である。本実施形態で用いた半導体層14は、厚さ200nm、不純物濃度1×1017atoms/cm3である。
The
キャップ絶縁膜は、例えば、SiO2膜、SiN膜を使用することができる。キャップ絶縁膜16は、結晶化過程でレーザ光により加熱された熱を蓄熱する作用を有する膜であり、例えば、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜である。
As the cap insulating film, for example, a SiO 2 film or a SiN film can be used. The
(2) 次にデバイスを形成するために、半導体層14の分離工程を行う。リソグラフィ及びエッチング技術により半導体層14を加工し、図3(a)、(b)に示したようにデバイス領域を形成する。デバイス領域の端部の側壁は、垂直であることが好ましいが、前述のように実際にはテーパ部20が形成される。
(2) Next, in order to form a device, a separation process of the
(3) 次に、半導体層14上のキャップ絶縁膜16を除去した後、全面にゲート絶縁膜34を堆積する。ゲート絶縁膜34として、例えば、SiO2膜、SiN膜、シリコン酸窒化膜(SiON膜)を使用することができる。さらに、ゲート絶縁膜34の上方にゲート電極用の材料である導電性膜を堆積する。ゲート電極用材料として、例えば、リン(P)若しくはヒ素(As)等を高濃度に添加したn+多結晶シリコンあるいはタングステン(W)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)等を主成分とする導電性材料を使用することができる。このゲート電極用材料をリソグラフィ及びエッチング技術によりパターニングして、ゲート電極36を形成する。(図4(a)、(b))
(4) 次に、薄膜トランジスタの耐圧特性を向上させるために、ソース・ドレインより不純物濃度が低いLDD若しくはエクステンション(以下、LDDと表わす)を形成する。すなわち、ゲート電極36をマスクとしてn型不純物、例えば、Asを低エネルギーで半導体層14にイオン注入し、LDDを形成するためのドーピング25を行う。(図4(a))
(5) そして、全面に絶縁膜38、例えば、SiN膜を堆積し、異方性ドライエッチングによりセルフアラインでゲート電極36の側壁部分に側壁絶縁膜38を形成する。ゲート電極36及び側壁絶縁膜38をマスクとして、LDDより高濃度のn型不純物、例えば、Asを高エネルギーで半導体層14にイオン注入し、ソース・ドレインを形成するためのドーピング27、29を行う。(図5(a))
(6) 次に、ゲート電極36で覆われたチャネル領域のテーパ部20及びボディ端子32(図1(a)参照)以外の部分をマスク40で覆い、ソース・ドレインの導電型とは異なる導電型のp型不純物、例えば、ホウ素(B)をチャネルのテーパ部20及びボディ端子32にイオン注入21する。(図6(a)、(b))
(7) マスク40を除去した後、上記のイオン注入した不純物を電気的に活性化させるためにアニール行い、LDD26、ソース・ドレイン28、30、チャネル端領域22、22b及びボディ端子32を形成する。(図7(a)、(b))
その後、配線等を形成して、ボディ端子構造の薄膜トランジスタ3が完成する。
(3) Next, after removing the
(4) Next, in order to improve the breakdown voltage characteristics of the thin film transistor, an LDD or an extension (hereinafter referred to as LDD) having an impurity concentration lower than that of the source / drain is formed. That is, n-type impurities such as As are ion-implanted into the
(5) Then, an insulating
(6) Next, portions other than the
(7) After removing the
Thereafter, wiring and the like are formed, and the
上記の工程(6)は、工程(3)の後で工程(7)の前であれば、その工程の順番を任意に変更することができる。 If said process (6) is before process (7) after process (3), the order of the process can be changed arbitrarily.
図8は、上記のようにして形成した薄膜トランジスタ3のドレイン電流−ゲート電圧(I−V)特性の一例である。図の横軸はゲート電圧、縦軸はドレイン電流を示す。この薄膜トランジスタ3のチャネル長は、2μmであり、チャネル領域18の不純物(ホウ素)濃度は1×1017atoms/cm3である。チャネル端領域22の不純物は、ホウ素であり、不純物濃度は、チャネル領域18の不純物濃度より高い1×1019atoms/cm3である。図8から明らかなように、図13で見られたI−V特性の“こぶ”が見られなくなっており、良好な特性を有する薄膜トランジスタ3を形成できたことが示された。これは、チャネル端領域22,22bの不純物濃度をチャネル平坦部19より高濃度にすることによって、ゲート電極36に電圧が印加され、チャネル平坦部19に空乏層が形成されても、チャネル端領域22、22bには、空乏層が形成されないため、及びボディ端子32による基板電位の安定化のためである。すなわち、チャネル端領域22、22bのテーパ角度に依存せずに全体が部分空乏型の薄膜トランジスタ3を形成することができる。
FIG. 8 shows an example of drain current-gate voltage (IV) characteristics of the
さらに、ボディ端子32を形成する効果は、ソース−ドレイン耐圧の改善に顕著に表れる。表1は、部分空乏型トランジスタと完全空乏型トランジスタのソース−ドレイン耐圧に対するボディ端子の影響をまとめたものである。ここで使用したnチャネルトランジスタは、半導体層14の厚さは、それぞれ、部分空乏型では200nm、完全空乏型では50nmであり、トランジスタのチャネル長は2μm、チャネル幅は1μm、チャネル領域18の不純物濃度は1×1017atoms/cm3であり、チャネル端領域22、22bの不純物濃度は1×1019atoms/cm3である。ボディ端子構造にすることによって、部分空乏型でも完全空乏型でもソース−ドレイン耐圧は、著しく向上する。特に部分空乏型の場合にはその効果が顕著であり、ボディ端子がない場合には完全空乏型よりソース−ドレイン耐圧が、0.8V低いが、ボディ端子構造にすることによってソース−ドレイン耐圧が1.4Vから6.2Vに改善され、完全空乏型より耐圧が高くなる。
以上の説明のように本実施形態によって、基板電位を制御することができ、チャネル領域端部20のテーパ角の大きさに拘わらず実質的にチャネル領域18全体を部分空乏型にすることができ、完全空乏型と部分空乏型とが混在することによって生じる薄膜トランジスタの特性バラツキ、及び耐圧等の特性を改善した薄膜トランジスタが得られる。
As described above, according to this embodiment, the substrate potential can be controlled, and the
(第1の実施形態の変形例)
第1の実施形態の変形例を図9に示す。図9(a)は、平面図であり、図9(b)は、図9(a)に切断線9B−9Bで示したチャネル幅方向の断面図、図9(c)は、図9(a)に切断線9C−9Cで示したチャネル長方向の断面図である。本変形例は、ゲート電極36のソース・ドレイン28,30端にLDD若しくはエクステンション(以下、LDDと省略する)を形成しない薄膜トランジスタ5である。本変形例においても、薄膜トランジスタ5は、ボディ端子32を有し、チャネル端領域22、22bには、ソース・ドレイン28,30とは異なる導電型の不純物をドープしてある。
(Modification of the first embodiment)
A modification of the first embodiment is shown in FIG. 9A is a plan view, FIG. 9B is a cross-sectional view in the channel width direction indicated by the
この薄膜トランジスタ5は、第1の実施形態からLDDを形成するための工程を省略するこの薄膜トランジスタ5は、第1の実施形態からLDDを形成するための工程を省略することによって形成できる。すなわち、工程(4)に示したLDD形成のためのイオン注入工程及び工程(5)に示した側壁絶縁膜38を形成する工程を省略する。
This
次に、LDDを形成しない薄膜トランジスタ5のドレイン電流ゲート電圧特性を、図10に示す。図の横軸はゲート電圧、縦軸はドレイン電流を示す。この薄膜トランジスタ5のチャネル平坦部19の不純物(ホウ素)濃度は、5×1016atoms/cm3であり、チャネル端領域22,22bの不純物(ホウ素)濃度は、チャネル平坦部19の不純物濃度より高い1×1019atoms/cm3である。図10から明らかなように、図8と同様にI−V特性の“こぶ”が見られなくなっており、良好な特性を有する薄膜トランジスタ5を形成できたことが示された。すなわち、チャネル端領域22,22bのテーパ角度に依存せずに実質的にチャネル領域18全体が部分空乏型の薄膜トランジスタ5を形成することができる。
Next, FIG. 10 shows drain current gate voltage characteristics of the
第1の実施形態の製造プロセスは、nチャネルトランジスタを形成する場合を例に説明したが、pチャネルトランジスタは、ドープする不純物の導電型を逆にするだけで形成することができる。 Although the manufacturing process of the first embodiment has been described by taking the case of forming an n-channel transistor as an example, the p-channel transistor can be formed only by reversing the conductivity type of the impurity to be doped.
さらに、nチャネルトランジスタとpチャネルトランジスタの両方を含むCMOS素子の場合には、チャネル端領域のドーピングを以下のように行うことで、工程数を増やすことなく実施できる。すなわち、nチャネルトランジスタのチャネル端領域のドーピングを、pチャネルトランジスタのLDD若しくはソース・ドレインのドーピングと同時に行う。また、同様に、pチャネルトランジスタのチャネル端領域のドーピングを、nチャネルトランジスタのLDD若しくはソース・ドレインのドーピングと同時に行う。このようにして、工程数を増やすことなくCMOS薄膜トランジスタを形成できる。 Furthermore, in the case of a CMOS device including both an n-channel transistor and a p-channel transistor, the channel end region can be doped as follows without increasing the number of processes. That is, the doping of the channel end region of the n-channel transistor is performed simultaneously with the doping of the LDD or source / drain of the p-channel transistor. Similarly, the doping of the channel end region of the p-channel transistor is performed simultaneously with the doping of the LDD or source / drain of the n-channel transistor. In this way, a CMOS thin film transistor can be formed without increasing the number of steps.
(第2の実施形態)
第2の実施形態は、テーパ部20の抵抗率を著しく増加させることにより、この領域を電気的に不活性にしたチャネル端絶縁領域24を形成した、例えば、nチャネル薄膜トランジスタ7である。本実施形態の一例を図11に示す。図11(a)は、平面図であり、図11(b)は、図11(a)に切断線11B−11Bで示したチャネル幅方向の断面図である。本実施形態においても、薄膜トランジスタ7は、基板電位を制御するためのボディ端子32を有する。
(Second Embodiment)
The second embodiment is, for example, an n-channel
本実施形態の薄膜トランジスタ7は、第1の実施形態において、工程(6)で説明したテーパ部20への不純物ドーピングを以下のように変更することにより形成できる。なお、ボディ端子32へのドーピングは、テーパ部20への処理とは別に行う。
The
(6−1) チャネル領域18のテーパ部20以外の領域をマスクで覆い、テーパ部20の抵抗率を著しく増加させる不純物を導入する。例えば、チャネル端絶縁領域24を形成するために酸素若しくは窒素などの不純物を導入する。あるいは、チャネル端領域24のキャリアを補償して高抵抗化するために、例えば、p型チャネル領域18と異なる導電型、例えば、n型の不純物であるリン(P)を、チャネル領域18のキャリア濃度とほぼ同数のキャリアを生成させる量だけイオン注入する。
(6-1) Cover the region of the
(6−2) 次に、ボディ端子32以外の領域をマスクで覆い、ソース・ドレイン28,30の導電型とは異なる導電型、例えば、p型の不純物であるホウ素(B)をボティ端子32部にイオン注入する。
(6-2) Next, a region other than the
本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、第1の実施形態において工程(5)で説明した、ソース・ドレイン28,30のドーピングと、(6−1)で説明したチャネル端絶縁領域24への不純物の導入、及び(6−2)で説明したボディ端子32へのドーピングの順序は、いずれを先に行ってもよい。
Also in this embodiment, as in the first embodiment, the doping of the source / drains 28 and 30 described in the step (5) in the first embodiment and the channel end insulation described in (6-1). Any order of introduction of impurities into the
本実施形態にしたがって形成した薄膜トランジスタ7の特性は、第1の実施形態と同様に、基板電位を制御することができ、ゲート電圧−ドレイン電流特性の“こぶ”がなくなり、ソース−ドレイン耐圧も向上することを確認した。
The characteristics of the
本発明は、以下の半導体装置の製造方法によっても達成することができる。 The present invention can also be achieved by the following semiconductor device manufacturing method.
第1の態様による半導体装置の製造方法は、基板の一面側に形成された半導体膜をパターニングして第1の導電型の素子領域を形成する工程と、前記素子領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に前記素子領域の一部を覆ってゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極の外側に隣接する前記素子領域に第2の導電型の低濃度拡散領域を形成する工程と、前記低濃度拡散領域の外側に隣接する前記素子領域に第2の導電型の高濃度拡散領域を形成する工程と、前記ゲート電極の外側の前記素子領域であって、前記低濃度拡散領域及び高濃度拡散領域と異なる領域に第1の導電型のボディ端子を形成する工程と、前記ゲート電極に覆われた前記素子領域の端部であって、前記低濃度拡散領域及びボディ端子と接する部分を除く領域に第1の導電型を有する不純物を添加する工程とを具備することを特徴とする。 A method of manufacturing a semiconductor device according to a first aspect includes a step of patterning a semiconductor film formed on one surface side of a substrate to form an element region of a first conductivity type, and forming a gate insulating film on the element region A step of forming a gate electrode on the gate insulating film so as to cover a part of the element region, and a low-concentration diffusion region of a second conductivity type in the element region adjacent to the outside of the gate electrode. Forming a high-concentration diffusion region of a second conductivity type in the element region adjacent to the outside of the low-concentration diffusion region; and the element region outside the gate electrode, Forming a first conductivity type body terminal in a region different from the concentration diffusion region and the high concentration diffusion region; and an end portion of the element region covered with the gate electrode, the low concentration diffusion region and the body Part that contacts the terminal Characterized by comprising the step of adding an impurity of the first conductivity type in a region excluding.
第2の態様による半導体装置の製造方法は、基板の一面側に形成された半導体膜をパターニングして第1の導電型の第1の素子領域を形成する工程と、前記第1の素子領域上に第1のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第1のゲート絶縁膜上に前記第1の素子領域の一部を覆って第1のゲート電極を形成する工程と、前記第1のゲート電極の外側に隣接する前記第1の素子領域に第2の導電型の第1の高濃度拡散領域を形成する工程と、前記第1のゲート電極の外側の前記第1の素子領域であって、前記第1の高濃度拡散領域と異なる領域に第1の導電型の第1のボディ端子を形成する工程と、前記第1のゲート電極に覆われた前記第1の素子領域の端部であって、前記第1の高濃度拡散領域及びボディ端子と接する部分を除く領域に第1の導電型を有する不純物を添加して第1の半導体素子を形成する工程と、前記半導体膜をパターニングして第2の導電型の第2の素子領域を形成する工程と、前記第2の素子領域上に第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第2のゲート絶縁膜上に前記第2の素子領域の一部を覆って第2のゲート電極を形成する工程と、前記第2のゲート電極の外側に隣接する前記第2の素子領域に第1の導電型の第2の高濃度拡散領域を形成する工程と、前記第2のゲート電極の外側の前記第2の素子領域であって、前記第2の高濃度拡散領域と異なる領域に第2の導電型の第2のボディ端子を形成する工程と、前記第2のゲート電極に覆われた前記第2の素子領域の端部であって、前記第2の高濃度拡散領域及びボディ端子と接する部分を除く領域に第2の導電型を有する不純物を添加して第2の半導体素子を形成する工程とを具備することを特徴とする。 A method of manufacturing a semiconductor device according to a second aspect includes a step of patterning a semiconductor film formed on one surface side of a substrate to form a first element region of a first conductivity type, and a step on the first element region. Forming a first gate insulating film on the first gate insulating film; forming a first gate electrode on the first gate insulating film so as to cover a part of the first element region; and Forming a first high-concentration diffusion region of a second conductivity type in the first element region adjacent to the outside of the electrode; and the first element region outside the first gate electrode, A step of forming a first body terminal of a first conductivity type in a region different from the first high-concentration diffusion region, and an end of the first element region covered with the first gate electrode The first high-concentration diffusion region and the region excluding the portion in contact with the body terminal are first Adding a conductivity type impurity to form a first semiconductor element; patterning the semiconductor film to form a second conductivity type second element region; and the second element region. Forming a second gate insulating film thereon; forming a second gate electrode on the second gate insulating film so as to cover a part of the second element region; and Forming a second high-concentration diffusion region of the first conductivity type in the second element region adjacent to the outside of the gate electrode; and the second element region outside of the second gate electrode. Forming a second body terminal of a second conductivity type in a region different from the second high-concentration diffusion region, and an end of the second element region covered with the second gate electrode A region excluding the second high-concentration diffusion region and a portion in contact with the body terminal. Characterized by comprising the step of forming the second semiconductor element by adding an impurity having a second conductivity type.
第3の態様による半導体装置の製造方法は、基板の一面側に形成された半導体膜をパターニングして第1の導電型の第1の素子領域を形成する工程と、前記第1の素子領域上に第1のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第1のゲート絶縁膜上に前記第1の素子領域の一部を覆って第1のゲート電極を形成する工程と、前記第1のゲート電極の外側に隣接する前記第1の素子領域に第2の導電型の第1の低濃度拡散領域を形成する工程と、前記第1の低濃度拡散領域の外側の前記第1の素子領域に第2の導電型の第1の高濃度拡散領域を形成する工程と、前記第1のゲート電極の外側の前記第1の素子領域であって、前記第1の低濃度拡散領域及び高濃度拡散領域と異なる領域に第1の導電型の第1のボディ端子を形成する工程と、前記第1のゲート電極に覆われた前記第1の素子領域の端部であって、前記第1の低濃度拡散領域及びボディ端子と接する部分を除く領域に第1の導電型を有する不純物を添加して第1の半導体素子を形成する工程と、前記半導体膜をパターニングして第2の導電型の第2の素子領域を形成する工程と、前記第2の素子領域上に第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第2のゲート絶縁膜上に前記第2の素子領域の一部を覆って第2のゲート電極を形成する工程と、前記第2のゲート電極の外側に隣接する前記第2の素子領域に第1の導電型の第2の低濃度拡散領域を形成する工程と、前記第2の低濃度拡散領域の外側の前記第2の素子領域に第1の導電型の第2の高濃度拡散領域を形成する工程と、前記第2のゲート電極の外側の前記第2の素子領域であって、前記第2の低濃度拡散領域及び高濃度拡散領域と異なる領域に第2の導電型の第2のボディ端子を形成する工程と、前記第2のゲート電極に覆われた前記第2の素子領域の端部であって、前記第2の低濃度拡散領域及びボディ端子と接する部分を除く領域に第2の導電型を有する不純物を添加して第2の半導体素子を形成する工程とを具備することを特徴とする。 A method of manufacturing a semiconductor device according to a third aspect includes a step of patterning a semiconductor film formed on one surface side of a substrate to form a first element region of a first conductivity type, and a step on the first element region. Forming a first gate insulating film on the first gate insulating film; forming a first gate electrode on the first gate insulating film so as to cover a part of the first element region; and Forming a first low-concentration diffusion region of a second conductivity type in the first element region adjacent to the outside of the electrode; and in the first element region outside the first low-concentration diffusion region Forming a first high-concentration diffusion region of a second conductivity type, and the first element region outside the first gate electrode, the first low-concentration diffusion region and the high-concentration diffusion Forming a first body terminal of a first conductivity type in a region different from the region; An impurity having a first conductivity type is added to the end portion of the first element region covered with the gate electrode, except for the first low-concentration diffusion region and the region in contact with the body terminal. Forming a first semiconductor element, patterning the semiconductor film to form a second element region of a second conductivity type, and forming a second gate insulating film on the second element region A step of forming a second gate electrode on the second gate insulating film so as to cover a part of the second element region, and the second adjacent to the outside of the second gate electrode. Forming a second low-concentration diffusion region of the first conductivity type in the element region of the second conductive region, and forming a second second region of the first conductivity type in the second element region outside the second low-concentration diffusion region. A step of forming a high concentration diffusion region; and the second element outside the second gate electrode. Forming a second body terminal of a second conductivity type in a region different from the second low-concentration diffusion region and the high-concentration diffusion region, and the step of covering the second gate electrode A second semiconductor element is formed by adding an impurity having the second conductivity type to an end portion of the second element region, excluding the second low concentration diffusion region and a region in contact with the body terminal. And a process.
前記第3の態様による半導体装置の製造方法は、前記第1の半導体素子のチャネル端領域の不純物濃度は、前記第2の半導体素子の低濃度拡散領域の不純物濃度とほぼ等しく、前記第2の半導体素子のチャネル端領域の不純物濃度は、前記第1の半導体素子の低濃度拡散領域の不純物濃度とほぼ等しいことを特徴とすることもできる。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect, the impurity concentration of the channel end region of the first semiconductor element is substantially equal to the impurity concentration of the low-concentration diffusion region of the second semiconductor element. The impurity concentration of the channel end region of the semiconductor element may be substantially equal to the impurity concentration of the low concentration diffusion region of the first semiconductor element.
前記第2及び第3の態様による半導体装置の製造方法は、前記第1の半導体素子のチャネル端領域の不純物濃度は、前記第2の半導体素子の高濃度拡散領域の不純物濃度とほぼ等しく、前記第2の半導体素子のチャネル端領域の不純物濃度は、前記第1の半導体素子の高濃度拡散領域の不純物濃度とほぼ等しいことを特徴とすることもできる。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the second and third aspects, the impurity concentration of the channel end region of the first semiconductor element is substantially equal to the impurity concentration of the high concentration diffusion region of the second semiconductor element. The impurity concentration of the channel end region of the second semiconductor element may be substantially equal to the impurity concentration of the high concentration diffusion region of the first semiconductor element.
これまでに説明してきたように本発明の種々の実施形態によって、薄膜トランジスタの基板電位を制御することができ、チャネル領域端部のテーパ角の大きさに拘わらず実質的にチャネル領域全体を部分空乏型にすることができ、完全空乏型と部分空乏型とが混在することによって生じる特性バラツキ、及び耐圧等の特性を改善した薄膜トランジスタが得られる。 As described above, according to various embodiments of the present invention, the substrate potential of a thin film transistor can be controlled, and the entire channel region is substantially partially depleted regardless of the size of the taper angle at the end of the channel region. Thus, a thin film transistor having improved characteristics such as a variation in characteristics caused by mixing a fully depleted type and a partially depleted type, and a breakdown voltage can be obtained.
ここに開示された実施形態のこれまでの説明は、この分野に知識のあるいかなるものでも、本発明を作成する若しくは使用することを可能にするために与えられている。これらの実施形態への種々の変形は、この分野に知識のある者に容易に実現されるであろう。そして、ここに規定された一般的な原理は、本発明の精神若しくは範囲から逸脱しないで他の実施形態に適用される可能性がある。そのようにして、本発明は、ここに示された実施形態に制限することを意図するのではなく、ここに開示された原理及び卓越した特徴に矛盾のない広い範囲に適用されるものである。 The previous description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be readily realized by those skilled in the art. The general principles defined herein may then be applied to other embodiments without departing from the spirit or scope of the present invention. As such, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein, but is to be applied in a wide range consistent with the principles and outstanding features disclosed herein. .
本発明は、液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置等に用いられる薄膜トランジスタを使用した半導体装置に使用できるほか、絶縁基板の上方に半導体層を形成した、例えば、SOI(silicon on insulator)基板を用いた半導体装置等にも利用できる。 The present invention can be used for a semiconductor device using a thin film transistor used in a liquid crystal display device, an organic electroluminescence display device, or the like, and also uses, for example, an SOI (silicon on insulator) substrate in which a semiconductor layer is formed above an insulating substrate. It can also be used for conventional semiconductor devices.
100…半導体基板,10…支持基板,12…下地絶縁膜,14…半導体層,16…キャップ絶縁膜,18…チャネル領域,20…テーパ部,22…チャネル端領域,24…チャネル端絶縁領域,26…LDD,28…ソース,30…ドレイン,32…ボディ端子,34…ゲート絶縁膜,36…ゲート電極,38…側壁絶縁膜,40…マスク。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記半導体層に設けられた第1の導電型のチャネル領域と、
前記チャネル領域に隣接し、このチャネル領域の両側に対向して前記半導体層に離間して設けられた第2の導電型の高濃度拡散領域と、
前記チャネル領域に接続され、このチャネル領域の電位を固定する第1の導電型のボディ端子と、
前記チャネル領域上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上に前記チャネル領域を覆って設けられたゲート電極と、
前記チャネル領域の端部であって、前記半導体層の端部に設けられた第1の導電型の不純物を添加したチャネル端領域とを具備することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor layer provided on one side of the substrate;
A channel region of a first conductivity type provided in the semiconductor layer;
A high-concentration diffusion region of a second conductivity type adjacent to the channel region and facing the both sides of the channel region and spaced apart from the semiconductor layer;
A body terminal of a first conductivity type connected to the channel region and fixing the potential of the channel region;
An insulating film provided on the channel region;
A gate electrode provided on the insulating film so as to cover the channel region;
A semiconductor device comprising: an end portion of the channel region, and a channel end region to which an impurity of a first conductivity type is provided provided at an end portion of the semiconductor layer.
前記半導体層に設けられた第1の導電型のチャネル領域と、
前記チャネル領域に隣接し、このチャネル領域の両側に対向して前記半導体層に離間して設けられた第2の導電型の低濃度拡散領域と、
前記各低濃度拡散領域の外側の前記半導体層に設けられた第2の導電型の高濃度拡散領域と、
前記チャネル領域に接続され、このチャネル領域の電位を固定する第1の導電型のボディ端子と、
前記チャネル領域上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上に前記チャネル領域を覆って設けられたゲート電極と、
前記チャネル領域の端部であって、前記半導体層の端部に設けられた第1の導電型の不純物を添加したチャネル端領域とを具備することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor layer provided on one side of the substrate;
A channel region of a first conductivity type provided in the semiconductor layer;
A low-concentration diffusion region of a second conductivity type adjacent to the channel region and facing the both sides of the channel region and spaced apart from the semiconductor layer;
A high-concentration diffusion region of a second conductivity type provided in the semiconductor layer outside each of the low-concentration diffusion regions;
A body terminal of a first conductivity type connected to the channel region and fixing the potential of the channel region;
An insulating film provided on the channel region;
A gate electrode provided on the insulating film so as to cover the channel region;
A semiconductor device comprising: an end portion of the channel region, and a channel end region to which an impurity of a first conductivity type is provided provided at an end portion of the semiconductor layer.
前記半導体層に設けられた第1及び第2の半導体素子を含む半導体装置であって、
前記第1の半導体素子は、
前記半導体層に設けられた第1の導電型の第1のチャネル領域と、
前記第1のチャネル領域に隣接し、この第1のチャネル領域の両側に対向して前記半導体層に離間して設けられた第2の導電型の第1の高濃度拡散領域と、
前記第1のチャネル領域に接続され、この第1のチャネル領域の電位を固定する第1の導電型の第1のボディ端子と、
前記第1のチャネル領域上に設けられた第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜上に前記第1のチャネル領域を覆って設けられた第1のゲート電極と、
前記第1のチャネル領域の端部であって、前記半導体層の端部に設けられた第1の導電型の不純物を添加した第1のチャネル端領域とを具備し、
前記第2の半導体素子は、
前記半導体層に設けられた第2の導電型の第2のチャネル領域と、
前記第2のチャネル領域に隣接し、この第2のチャネル領域の両側に対向して前記半導体層に離間して設けられた第1の導電型の第2の高濃度拡散領域と、
前記第2のチャネル領域に接続され、この第2のチャネル領域の電位を固定する前記半導体層に設けられた第2の導電型の第2のボディ端子と、
前記第2のチャネル領域上に設けられた第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜上に前記第2のチャネル領域を覆って設けられた第2のゲート電極と、
前記第2のチャネル領域の端部であって、前記半導体層の端部に設けられた第2の導電型の不純物を添加した第2のチャネル端領域とを具備することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor layer provided on one side of the substrate;
A semiconductor device including first and second semiconductor elements provided in the semiconductor layer,
The first semiconductor element is:
A first channel region of a first conductivity type provided in the semiconductor layer;
A first high-concentration diffusion region of a second conductivity type adjacent to the first channel region and facing the both sides of the first channel region and spaced apart from the semiconductor layer;
A first body terminal of a first conductivity type connected to the first channel region and fixing a potential of the first channel region;
A first insulating film provided on the first channel region;
A first gate electrode provided on the first insulating film so as to cover the first channel region;
An end portion of the first channel region, and a first channel end region doped with an impurity of a first conductivity type provided at an end portion of the semiconductor layer,
The second semiconductor element is:
A second channel region of a second conductivity type provided in the semiconductor layer;
A second high-concentration diffusion region of a first conductivity type adjacent to the second channel region and facing the both sides of the second channel region and spaced apart from the semiconductor layer;
A second body terminal of a second conductivity type provided in the semiconductor layer connected to the second channel region and fixing the potential of the second channel region;
A second insulating film provided on the second channel region;
A second gate electrode provided on the second insulating film so as to cover the second channel region;
A semiconductor device comprising: an end portion of the second channel region, and a second channel end region to which an impurity of a second conductivity type is provided provided at an end portion of the semiconductor layer. .
前記半導体層に設けられた第1及び第2の半導体素子を含む半導体装置であって、
前記第1の半導体素子は、
前記半導体層に設けられた第1の導電型の第1のチャネル領域と、
前記第1のチャネル領域に隣接し、この第1のチャネル領域の両側に対向して前記半導体層に離間して設けられた第2の導電型の第1の低濃度拡散領域と、
前記第1の低濃度拡散領域の外側の前記半導体層に設けられた第2の導電型の第1の高濃度拡散領域と、
前記第1のチャネル領域に接続され、この第1のチャネル領域の電位を固定する前記半導体層に設けられた第1の導電型の第1のボディ端子と、
前記第1のチャネル領域上に設けられた第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜上に設けられ、前記第1のチャネル領域を覆って設けられた第1のゲート電極と、
前記第1のチャネル領域の端部であって、前記半導体層の端部に設けられた第1の導電型の不純物を添加した第1のチャネル端領域とを具備し、
前記第2の半導体素子は、
前記半導体層に設けられた第2の導電型の第2のチャネル領域と、
前記第2のチャネル領域に隣接し、この第2のチャネル領域の両側に対向して前記半導体層に離間して設けられた第1の導電型の第2の低濃度拡散領域と、
前記第2の低濃度拡散領域の外側の前記半導体層に設けられた第1の導電型の第2の高濃度拡散領域と、
前記第2のチャネル領域に接続され、この第2のチャネル領域の電位を固定する前記半導体層に設けられた第2の導電型の第2のボディ端子と、
前記第2のチャネル領域上に設けられた第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜上に前記第2のチャネル領域を覆って設けられた第2のゲート電極と、
前記第2のチャネル領域の端部であって、前記半導体層の端部に設けられた第2の導電型の不純物を添加した第2のチャネル端領域とを具備することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor layer provided on one side of the substrate;
A semiconductor device including first and second semiconductor elements provided in the semiconductor layer,
The first semiconductor element is:
A first channel region of a first conductivity type provided in the semiconductor layer;
A first low-concentration diffusion region of a second conductivity type adjacent to the first channel region and facing the both sides of the first channel region and spaced apart from the semiconductor layer;
A first high concentration diffusion region of a second conductivity type provided in the semiconductor layer outside the first low concentration diffusion region;
A first body terminal of a first conductivity type provided in the semiconductor layer connected to the first channel region and fixing the potential of the first channel region;
A first insulating film provided on the first channel region;
A first gate electrode provided on the first insulating film and covering the first channel region;
An end portion of the first channel region, and a first channel end region doped with an impurity of a first conductivity type provided at an end portion of the semiconductor layer,
The second semiconductor element is:
A second channel region of a second conductivity type provided in the semiconductor layer;
A second low-concentration diffusion region of the first conductivity type provided adjacent to the second channel region and facing the both sides of the second channel region and spaced apart from the semiconductor layer;
A second high concentration diffusion region of a first conductivity type provided in the semiconductor layer outside the second low concentration diffusion region;
A second body terminal of a second conductivity type provided in the semiconductor layer connected to the second channel region and fixing the potential of the second channel region;
A second insulating film provided on the second channel region;
A second gate electrode provided on the second insulating film so as to cover the second channel region;
A semiconductor device comprising: an end portion of the second channel region, and a second channel end region to which an impurity of the second conductivity type is provided provided at an end portion of the semiconductor layer. .
前記第2の半導体素子のチャネル端領域の不純物濃度は、前記第1の半導体素子の低濃度拡散領域の不純物濃度とほぼ等しいことを特徴とする、請求項5に記載の半導体装置。 The impurity concentration of the channel end region of the first semiconductor element is substantially equal to the impurity concentration of the low concentration diffusion region of the second semiconductor element,
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the impurity concentration of the channel end region of the second semiconductor element is substantially equal to the impurity concentration of the low concentration diffusion region of the first semiconductor element.
前記第2の半導体素子のチャネル端領域の不純物濃度は、前記第1の半導体素子の高濃度拡散領域の不純物濃度とほぼ等しいことを特徴とする、請求項4若しくは5に記載の半導体装置。 The impurity concentration of the channel end region of the first semiconductor element is substantially equal to the impurity concentration of the high concentration diffusion region of the second semiconductor element,
6. The semiconductor device according to claim 4, wherein an impurity concentration of a channel end region of the second semiconductor element is substantially equal to an impurity concentration of a high concentration diffusion region of the first semiconductor element.
前記半導体層に設けられた第1の導電型のチャネル領域と、
前記チャネル領域に隣接し、このチャネル領域の両側に対向して前記半導体層に離間して設けられた第2の導電型の高濃度拡散領域と、
前記チャネル領域に接続され、このチャネル領域の電位を固定する前記半導体層に設けられた第1の導電型のボディ端子と、
前記チャネル領域上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上に前記チャネル領域を覆って設けられたゲート電極と、
前記チャネル領域の端部であって、前記半導体層の端部に設けられた実質的に絶縁性のチャネル端領域とを具備することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor layer provided on one side of the substrate;
A channel region of a first conductivity type provided in the semiconductor layer;
A high-concentration diffusion region of a second conductivity type adjacent to the channel region and facing the both sides of the channel region and spaced apart from the semiconductor layer;
A body terminal of a first conductivity type provided in the semiconductor layer connected to the channel region and fixing the potential of the channel region;
An insulating film provided on the channel region;
A gate electrode provided on the insulating film so as to cover the channel region;
A semiconductor device comprising: an end portion of the channel region, and a substantially insulating channel end region provided at an end portion of the semiconductor layer.
前記半導体層に設けられた第1の導電型のチャネル領域と、
前記チャネル領域に隣接し、このチャネル領域の両側に対向して前記半導体層に離間して設けられた第2の導電型の低濃度拡散領域と、
前記低濃度拡散領域の外側の前記半導体層に設けられた第2の導電型の高濃度拡散領域と、
前記チャネル領域に接続され、このチャネル領域の電位を固定する前記半導体層に設けられた第1の導電型のボディ端子と、
前記チャネル領域上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上に前記チャネル領域を覆って設けられたゲート電極と、
前記チャネル領域の端部であって、前記半導体層の端部に設けられた実質的に絶縁性のチャネル端領域とを具備することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor layer provided on one side of the substrate;
A channel region of a first conductivity type provided in the semiconductor layer;
A low-concentration diffusion region of a second conductivity type adjacent to the channel region and facing the both sides of the channel region and spaced apart from the semiconductor layer;
A high-concentration diffusion region of a second conductivity type provided in the semiconductor layer outside the low-concentration diffusion region;
A body terminal of a first conductivity type provided in the semiconductor layer connected to the channel region and fixing the potential of the channel region;
An insulating film provided on the channel region;
A gate electrode provided on the insulating film so as to cover the channel region;
A semiconductor device comprising: an end portion of the channel region, and a substantially insulating channel end region provided at an end portion of the semiconductor layer.
前記素子領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に前記素子領域の一部を覆ってゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の外側に隣接する前記素子領域に第2の導電型の高濃度拡散領域を形成する工程と、
前記ゲート電極の外側の前記素子領域であって、前記高濃度拡散領域と異なる領域に第1の導電型のボディ端子を形成する工程と、
前記ゲート電極に覆われた前記素子領域の端部であって、前記高濃度拡散領域及びボディ端子と接する部分を除く領域に第1の導電型を有する不純物を添加する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Patterning a semiconductor film formed on one side of the substrate to form a first conductivity type element region;
Forming a gate insulating film on the element region;
Forming a gate electrode on the gate insulating film so as to cover a part of the element region;
Forming a high-concentration diffusion region of a second conductivity type in the element region adjacent to the outside of the gate electrode;
Forming a body terminal of a first conductivity type in a region different from the high concentration diffusion region in the element region outside the gate electrode;
Adding an impurity having a first conductivity type to an end portion of the element region covered with the gate electrode and excluding a portion in contact with the high concentration diffusion region and the body terminal. A method of manufacturing a semiconductor device.
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