JP2629601B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2629601B2
JP2629601B2 JP6142234A JP14223494A JP2629601B2 JP 2629601 B2 JP2629601 B2 JP 2629601B2 JP 6142234 A JP6142234 A JP 6142234A JP 14223494 A JP14223494 A JP 14223494A JP 2629601 B2 JP2629601 B2 JP 2629601B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
に、p型薄膜トランジスタを含む半導体装置に関するも
のである。
The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device including a p-type thin film transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】p型の薄膜トランジスタ(以下、TFT
と記す)は、主としてn型トランジスタと共に相補型の
回路において用いられる。具体的には、TFTからなる
CMOS回路や完全CMOS型SRAMにおいて用いら
れている。したがって、その特性としてオン電流が大き
くかつオフ電流が低いことが求められる。さらに、TF
TのCMOS回路においては、n型TFTとしきい値の
絶対値において大きく異なっていないことが求められ
る。この条件が満たされないと、望ましい特性のインバ
ータが得られないからである。
2. Description of the Related Art A p-type thin film transistor (hereinafter, referred to as TFT)
Is mainly used in a complementary circuit together with an n-type transistor. Specifically, it is used in a CMOS circuit composed of a TFT or a complete CMOS type SRAM. Therefore, as its characteristics, it is required that the ON current is large and the OFF current is low. Furthermore, TF
In the T CMOS circuit, it is required that the absolute value of the threshold value is not largely different from that of the n-type TFT. If this condition is not satisfied, an inverter having desirable characteristics cannot be obtained.

【0003】図7は、TFTにより構成された従来のC
MOS回路の断面図である。同図に示されるように、石
英ガラス基板1上には、n型TFT20aとp型TFT
20bとが形成されている。n型TFT20aは、石英
ガラス基板1上に形成されたn+ 型多結晶シリコン薄膜
6aおよびチャネル領域7aと、チャネル領域上に形成
されたゲート酸化膜4と、その上に形成されたゲート電
極5とによって構成されており、p型TFT20bは、
石英ガラス基板1上に形成されたp+ 型多結晶シリコン
薄膜6bおよびチャネル領域7bと、チャネル領域上に
形成されたゲート酸化膜4と、その上に形成されたゲー
ト電極5とによって構成されている。TFT20a、2
0bは層間絶縁膜8により覆われており、ソース・ドレ
イン領域となるn+ 型多結晶シリコン薄膜6a、p+
多結晶シリコン薄膜6bは、層間絶縁膜8に形成された
コンタクトホールを介して金属配線9により層間絶縁膜
上に引き出されている。
[0003] FIG. 7 shows a conventional C-type TFT composed of TFTs.
FIG. 3 is a sectional view of a MOS circuit. As shown in FIG. 1, an n-type TFT 20a and a p-type TFT
20b are formed. The n-type TFT 20a includes an n + -type polycrystalline silicon thin film 6a and a channel region 7a formed on the quartz glass substrate 1, a gate oxide film 4 formed on the channel region, and a gate electrode 5 formed thereon. And the p-type TFT 20b is
It is composed of a p + -type polycrystalline silicon thin film 6b and a channel region 7b formed on a quartz glass substrate 1, a gate oxide film 4 formed on the channel region, and a gate electrode 5 formed thereon. I have. TFT 20a, 2
Ob is covered with an interlayer insulating film 8, and the n + -type polycrystalline silicon thin film 6 a and the p + -type polycrystalline silicon thin film 6 b serving as source / drain regions are formed through contact holes formed in the interlayer insulating film 8. The metal wiring 9 is drawn out onto the interlayer insulating film.

【0004】図7に示した半導体装置のおいて、両トラ
ンジスタのチャネル領域7a、7bをともにノンドープ
多結晶シリコンにより形成したときの特性を図1(a)
に示す。同図に示されるように、n型TFTはほぼ理想
的な特性を示すがp型TFTはデプレッション特性を示
し、ゲート電圧:Vg=0Vにおいて大きなドレイン電
流が流れる。すなわち、石英ガラス基板上に形成され
た、ノンドープ多結晶シリコンをチャネル領域とするp
型TFTでは、バックチャネルが形成されやすく、オフ
特性の劣化を避けることができない。このような傾向
は、石英ガラス基板上に直接TFTを形成した場合ばか
りでなく、シリコン酸化膜上にTFTを形成した場合に
も同様に認められる。そこで、従来は、チャネル領域に
n型の不純物であるP(リン)乃至As(ヒ素)をドー
プして、しきい値電圧をマイナス側へ動かし、オフ電流
の低下を図ってきた。
In the semiconductor device shown in FIG. 7, the characteristics when both channel regions 7a and 7b of both transistors are formed of non-doped polycrystalline silicon are shown in FIG.
Shown in As shown in the figure, the n-type TFT shows almost ideal characteristics, while the p-type TFT shows depletion characteristics, and a large drain current flows at a gate voltage: Vg = 0V. That is, a non-doped polycrystalline silicon formed on a quartz glass substrate is used as a channel region.
In the type TFT, a back channel is easily formed, and deterioration of the off characteristics cannot be avoided. Such a tendency is observed not only when a TFT is formed directly on a quartz glass substrate but also when a TFT is formed on a silicon oxide film. Therefore, conventionally, an n-type impurity such as P (phosphorus) or As (arsenic) has been doped into the channel region to lower the off-state current by moving the threshold voltage to the negative side.

【0005】この種従来技術としては、上述のものの外
に、上述の場合とは逆にn型TFTのチャネル領域にp
型不純物をドープして、n型TFTとp型TFTとのし
きい値電圧の絶対値を揃えるようにすることが特開平4
−290467号公報において提案されており、さら
に、特開平3−6865号公報には、ガラス基板上に、
ボロン(B)を1E15〜1E19cm-3の濃度に含む
多結晶シリコン膜を形成しこれによりp型TFTとn型
TFTとを形成し、両トランジスタのしきい値電圧の絶
対値を揃えることが提案されている。
[0005] As this kind of prior art, in addition to the above-mentioned ones, contrary to the above-described case, p-channel TFTs are formed in the channel region of the n-type TFT.
Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 4 (1994) -104605 discloses that the n-type TFT and the p-type TFT have the same absolute value of the threshold voltage by doping with n-type impurities.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 290467/1990.
It is proposed to form a polycrystalline silicon film containing boron (B) at a concentration of 1E15 to 1E19 cm -3 , thereby forming a p-type TFT and an n-type TFT, and making the absolute values of the threshold voltages of both transistors uniform. Have been.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術はい
ずれもチャネル領域に不純物をドープすることによって
しきい値電圧を調整するものであった。すなわち、チャ
ネル領域へソース・ドレイン領域とは導電型の異なる不
純物をドープするものであるため、注入量が多くなるに
つれてオン電流が減少し、それと同時にチャネル領域と
ソース・ドレイン領域の接合リークが増加し、結果とし
てオン/オフ特性が劣化する。また、SRAMの負荷ト
ランジスタに使用するp型TFTにおいては、チャネル
ドープによりしきい値の制御を行った場合、通常ドレイ
ン領域をオフセットに形成しているため、イオン注入量
の最適化条件が厳しく、リーク電流の増加を招きやすい
という欠点があった。さらに、最近の駆動電圧の低電圧
化によりオン電流の確保が困難になるという不都合もあ
った。
In each of the prior arts described above, the threshold voltage is adjusted by doping the channel region with an impurity. That is, since the channel region is doped with impurities of different conductivity types from the source / drain region, the on-current decreases as the injection amount increases, and at the same time, the junction leakage between the channel region and the source / drain region increases. As a result, the on / off characteristics deteriorate. In addition, in a p-type TFT used for a load transistor of an SRAM, when the threshold is controlled by channel doping, the drain region is usually formed at an offset, so that the conditions for optimizing the amount of ion implantation are strict. There is a drawback that the leakage current tends to increase. Furthermore, there has been another inconvenience that it is difficult to secure an on-current due to a recent reduction in drive voltage.

【0007】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであって、その目的とするところは、チャネルドープ
を行うことなくp型TFTのしきい値電圧を負側へ移動
させることができるようにすることである。そして、こ
のことによりp型TFTのオン/オフ電流比を改善する
とともに、p型およびn型TFTのしきい値の絶対値を
近づけ、CMOSインバータを始めとするCMOS回路
の特性を良好に維持することができるようにしようとす
るものである。
The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to shift the threshold voltage of a p-type TFT to a negative side without performing channel doping. Is to do so. As a result, the on / off current ratio of the p-type TFT is improved, and the absolute values of the threshold values of the p-type and n-type TFTs are made closer to maintain the characteristics of the CMOS circuit including the CMOS inverter in a good condition. Is to try to be able to.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、pチャネル型薄膜トランジスタと
nチャネル型薄膜トランジスタとを有し、前記pチャネ
ル型薄膜トランジスタと前記nチャネル型薄膜トランジ
スタのそれぞれゲート電極と、ゲート絶縁膜を介して
前記ゲート電極と対向して形成された、チャネル領域お
よびソース・ドレイン領域を構成する多結晶シリコン膜
と、を備えている半導体装置において、 前記pチャネ
ル型薄膜トランジスタのチャネル領域は前記ゲート電極
の反対側の面においてシリコン窒化膜に接している
前記nチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域は前
記ゲート電極の反対側の面においてシリコン窒化膜以外
の絶縁物に接しているの2つの条件が満たされてお
り、これら2つの条件が満たされることにより両トラン
ジスタのしきい値電圧は絶対値においてほぼ等しく形成
されていることを特徴とする半導体装置、が提供され
る。
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve the above object
According to the present invention,p-channel type thin film transistor
an n-channel type thin film transistor;
-Type thin film transistor and the n-channel type thin film transistor
StarEachButVia the gate electrode and the gate insulating film
A channel region and a channel region formed facing the gate electrode;
Polysilicon film forming the source and drain regions
AndAndSemiconductor devices, The p-channel
The channel region of the thin film transistor is the gate electrode
On the opposite side of the silicon nitride filming,
The channel region of the n-channel thin film transistor is
Except for the silicon nitride film on the surface opposite to the gate electrode
In contact with the insulationIs,That the two conditions are met
That these two conditions are metBy both tran
Threshold voltage of transistor is almost equal in absolute value
A semiconductor device, characterized in that
You.

【0009】[0009]

【作用】石英基板上に形成されたn型TFTとp型TF
Tのゲート電圧Vg−ドレイン電流Id特性を図1
(a)に示す。シリコン酸化膜上にこれらのトランジス
タを形成した場合にも同様のデータが得られる。また、
図1(b)は、n型TFTとp型TFTとをシリコン窒
化膜上に形成したときの両トランジスタのゲート電圧V
g−ドレイン電流Id特性を示すグラフである。
[Function] An n-type TFT and a p-type TF formed on a quartz substrate
FIG. 1 shows the gate voltage Vg-drain current Id characteristic of T.
(A). Similar data can be obtained when these transistors are formed on a silicon oxide film. Also,
FIG. 1B shows a gate voltage V of both transistors when an n-type TFT and a p-type TFT are formed on a silicon nitride film.
It is a graph which shows g-drain current Id characteristic.

【0010】図1(a)、(b)に示されるように、石
英基板上のTFTでは、n型TFTは良好な特性を示し
ているが、p型TFTではしきい値がデプレッション側
にシフトしオフ電流が増大している。そのため、このp
型TFTを単独で用いた回路およびこのトランジスタを
用いたCMOS回路では回路動作に支障をきたす。一
方、シリコン窒化膜上のTFTでは、石英基板上のTF
Tの特性とは逆に、p型TFTでは、しきい値がエンハ
ンスメント側にシフトし比較的良好な特性が得られてい
るが、n型TFTでは、しきい値がデプレッション側に
大きくシフトしリーク電流が増大してトランジスタがオ
フしなくなっている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, among the TFTs on the quartz substrate, the n-type TFT shows good characteristics, but the threshold value of the p-type TFT shifts to the depletion side. The off-state current has increased. Therefore, this p
A circuit using a single type TFT and a CMOS circuit using this transistor hinder circuit operation. On the other hand, for a TFT on a silicon nitride film,
Contrary to the characteristics of T, in the p-type TFT, the threshold value shifts to the enhancement side, and relatively good characteristics are obtained. However, in the n-type TFT, the threshold value shifts greatly to the depletion side, and the leakage occurs. The current increases and the transistor does not turn off.

【0011】このような現象が起こる理由は、下地材料
の特性に起因して石英基板上ではp型のバックチャネル
が形成されやすく、シリコン窒化膜上では逆にn型のバ
ックチャネルが形成されやすいためと考えられる。そこ
で、本発明においては、p型TFTをシリコン窒化膜上
に形成するようにし、n型TFTのみを石英基板(また
はシリコン酸化膜)上に直接形成する。このようにする
ことにより、両トランジスタのしきい値を揃えることが
できるとともに、それぞれのトランジスタのオフ電流を
下げ、オン電流を大きく維持することができるようにな
る。
The reason why such a phenomenon occurs is that a p-type back channel is easily formed on a quartz substrate and an n-type back channel is easily formed on a silicon nitride film due to the characteristics of the underlying material. It is thought to be. Therefore, in the present invention, the p-type TFT is formed on the silicon nitride film, and only the n-type TFT is formed directly on the quartz substrate (or silicon oxide film). By doing so, the threshold values of both transistors can be equalized, and the off-state current of each transistor can be reduced and the on-state current can be maintained large.

【0012】[0012]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 [第1の実施例]図2は、本発明の第1の実施例を示す
TFTからなるCMOS回路の断面図である。同図に示
されるように、本実施例においては、n型TFT20a
は直接石英ガラス基板1上に形成され、p型TFT20
bはシリコン窒化膜2を介して石英ガラス基板1上に形
成されている。本実施例の構造およびその特徴は、その
製造方法を知ることによって一層明らかになるので、以
下、図3を参照して本実施例の製造方法について説明す
る。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 2 is a cross-sectional view of a CMOS circuit comprising TFTs according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, in the present embodiment, the n-type TFT 20a
Are formed directly on the quartz glass substrate 1 and the p-type TFT 20
b is formed on the quartz glass substrate 1 via the silicon nitride film 2. Since the structure and features of the present embodiment become more apparent by knowing the manufacturing method, the manufacturing method of the present embodiment will be described below with reference to FIG.

【0013】図3(a)〜(d)は、本発明の第1の実
施例の製造工程を順に示した工程断面図である。まず、
石英ガラス基板1上に減圧気相成長法(以下、LPCV
Dと記す)によりシリコン窒化膜2を10〜50nm堆
積し、フォトリソグラフィ法およびドライエッチング法
を適用して、p型TFTが配置される領域に選択的にシ
リコン窒化膜2を形成する〔図3(a)〕。
FIGS. 3A to 3D are process cross-sectional views sequentially showing the manufacturing steps of the first embodiment of the present invention. First,
A low pressure vapor phase epitaxy (hereinafter referred to as LPCV)
D), a silicon nitride film 2 is deposited to a thickness of 10 to 50 nm, and a photolithography method and a dry etching method are applied to selectively form the silicon nitride film 2 in a region where the p-type TFT is arranged [FIG. (A)].

【0014】次に、同じくLPCVD装置でシランある
いはジシランを原料ガスとして、450〜550℃の範
囲で非晶質シリコンを堆積し、600℃程度の熱アニー
ルを行って固相成長させ、大粒径の多結晶シリコン薄膜
3を形成する〔図3(b)〕。次に、フォトリソグラフ
ィ法およびドライエッチング法によりこれをパターニン
グして、石英ガラス基板1上のn型TFT形成領域上、
およびシリコン窒化膜2上のp型TFT形成領域上に多
結晶シリコン薄膜3を残す〔図3(c)〕。
Next, amorphous silicon is deposited in the same temperature range of 450 to 550 ° C. using silane or disilane as a raw material gas in an LPCVD apparatus, and is thermally annealed at about 600 ° C. to cause solid phase growth. Is formed (FIG. 3B). Next, this is patterned by a photolithography method and a dry etching method, and is formed on an n-type TFT forming region on the quartz glass substrate 1.
Then, the polycrystalline silicon thin film 3 is left on the p-type TFT formation region on the silicon nitride film 2 [FIG. 3 (c)].

【0015】次いで、LPCVD法または熱酸化法によ
って膜厚100nm程度のシリコン酸化膜からなるゲー
ト酸化膜4を形成し、続いて、LPCVD法により多結
晶シリコン膜を堆積し、これをパターニングしてそれぞ
れのトランジスタのゲート電極5を形成する。次に、p
型TFT側をフォトレジストにてマスクし、ゲート電極
5をマスクにn型TFT側の多結晶シリコン薄膜にPイ
オンまたはAsイオンを高濃度にドープして、n+ 型多
結晶シリコン薄膜6aを形成する。続いて、n型TFT
側をフォトレジストにてマスクし、ゲート電極5をマス
クにp型TFT側の多結晶シリコン薄膜にBイオンまた
はBF2 イオンを高濃度にドープして、p+ 型多結晶シ
リコン薄膜6bを形成する。このとき、不純物がドープ
されなかった多結晶シリコン薄膜の部分がチャネル領域
7a、7bとなる〔図3(d)〕。ここで、n+ 型多結
晶シリコン薄膜6aとp+ 型多結晶シリコン薄膜6bと
の形成順序を逆にすることができる。また、始めの方の
フォトレジストマスクを省略することもできる。この場
合には、後の方のイオン注入濃度の方を高くする必要が
ある。
Next, a gate oxide film 4 made of a silicon oxide film having a thickness of about 100 nm is formed by the LPCVD method or the thermal oxidation method. Subsequently, a polycrystalline silicon film is deposited by the LPCVD method. The gate electrode 5 of the transistor is formed. Then, p
Type TFT side is masked by a photoresist, the gate electrode 5 as a mask polycrystalline silicon thin film of n-type TFT side by doping P ions or As ions at a high concentration, forming an n + -type polycrystalline silicon film 6a I do. Then, n-type TFT
The side is masked with a photoresist, and using the gate electrode 5 as a mask, the polycrystalline silicon thin film on the p-type TFT side is heavily doped with B ions or BF 2 ions to form a p + -type polycrystalline silicon thin film 6b. . At this time, portions of the polycrystalline silicon thin film which are not doped with impurities become channel regions 7a and 7b (FIG. 3D). Here, the order of forming the n + -type polycrystalline silicon thin film 6a and the p + -type polycrystalline silicon thin film 6b can be reversed. Also, the first photoresist mask can be omitted. In this case, it is necessary to increase the later ion implantation concentration.

【0016】次に、層間絶縁膜8を形成し、コンタクト
ホール形成後、アルミニウムの堆積とそのパターニング
により金属配線9を形成し、その後、プラズマ水素中で
の処理により、チャネル領域7a、7bを安定化させ
て、図1に示す本実施例の半導体装置を得ることができ
る。
Next, an interlayer insulating film 8 is formed, and after a contact hole is formed, a metal wiring 9 is formed by depositing aluminum and patterning the same. Thereafter, the channel regions 7a and 7b are stabilized by a treatment in plasma hydrogen. Thus, the semiconductor device of the present embodiment shown in FIG. 1 can be obtained.

【0017】このように形成されたCMOS型半導体装
置では、n型TFTは、図1(a)に示す特性を備え、
p型TFTは、図1(b)に示す特性を備えるものとな
るため、本実施例の各トランジスタのゲート電圧Vg−
ドレイン電流Id特性は、図4に示すものとなる。同図
に示されるように、両トランジスタともエンハンスメン
ト型であり、しかもしきい値の絶対値がほぼ等しくなっ
ている。さらに、Vg=0での電流、すなわちオフ電流
も低く抑えられている。よって、本実施例により特性の
優れたCMOS回路を得ることができる。
In the CMOS semiconductor device formed as described above, the n-type TFT has the characteristics shown in FIG.
Since the p-type TFT has the characteristics shown in FIG. 1B, the gate voltage Vg−
The drain current Id characteristic is as shown in FIG. As shown in the figure, both transistors are of the enhancement type, and the absolute values of the threshold values are almost equal. Further, the current at Vg = 0, that is, the off current, is also kept low. Therefore, a CMOS circuit having excellent characteristics can be obtained according to this embodiment.

【0018】[参考例] 図5は、本発明の参考例を示す断面図である。本参考
は、完全CMOS型SRAMの負荷トランジスタに本発
明を適用した例に関する。駆動トランジスタであるバル
ク型のnチャネルMOSトランジスタは、p型シリコン
基板10上に第1のゲート酸化膜4aを介して形成され
たゲート電極5と、シリコン基板の表面領域内に形成さ
れた、ソース・ドレイン領域を構成するn+ 型拡散層1
1とを有する。
Reference Example FIG. 5 is a cross-sectional view showing a reference example of the present invention. This reference example relates to an example of applying the present invention to a load transistor of the full CMOS type SRAM. A bulk type n-channel MOS transistor as a driving transistor includes a gate electrode 5 formed on a p-type silicon substrate 10 via a first gate oxide film 4a, and a source formed in a surface region of the silicon substrate.・ N + type diffusion layer 1 constituting drain region
And 1.

【0019】一方、負荷となるp型TFTは、ゲート電
極5を駆動トランジスタと共通にしており、その上に第
2のゲート酸化膜4bを介して形成された、ソース・ド
レイン領域となるp+ 型多結晶シリコン薄膜6bとチャ
ネル領域7bとを有している。ドレイン領域は特性改善
のためにオフセットに形成されている。p型TFT上は
シリコン窒化膜2aにより被覆され、その上には層間絶
縁膜8が形成されている。nチャネルMOSトランジス
タのドレインとp型TFTのドレインとは金属配線9に
より接続されている。
On the other hand, the p-type TFT serving as a load has the gate electrode 5 in common with the drive transistor, and is formed with a p + serving as a source / drain region formed thereon via a second gate oxide film 4b. It has a type polycrystalline silicon thin film 6b and a channel region 7b. The drain region is formed at an offset to improve characteristics. The p-type TFT is covered with a silicon nitride film 2a, on which an interlayer insulating film 8 is formed. The drain of the n-channel MOS transistor and the drain of the p-type TFT are connected by a metal wiring 9.

【0020】このように形成されたp型の負荷トランジ
スタでは、大きいオン電流を実現することができ、か
つ、オフ電流を低く抑えることができるので、動作速度
を向上させることができるとともに待機時の消費電流を
削減することができる。さらに、本参考例によれば、耐
湿性の向上等のパッシベーション特性改善効果も期待す
ることができる。
In the p-type load transistor formed as described above, a large on-state current can be realized and an off-state current can be suppressed low, so that the operation speed can be improved and the standby state can be improved. Current consumption can be reduced. Further, according to the present reference example, an effect of improving passivation characteristics such as improvement of moisture resistance can be expected.

【0021】[第の実施例] 図6は、本発明の第の実施例を示す断面図である。本
実施例の半導体装置を製作するには、まず、石英ガラス
基板1にLPCVD法により高温でシリコン酸化膜12
を全面に堆積する。これは、ガラス基板上にTFTを作
製するときの基板表面状態を同一化することを目的とし
て形成される膜であり、これにより特性の変動を防ぐこ
とができる。これ以降の工程は、第1の実施例の場合と
同様である。そして、図6において、図2の部分と同等
の部分には同一の参照番号が付せられているので重複す
る説明は省略する。
Second Embodiment FIG. 6 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention. In order to manufacture the semiconductor device of this embodiment, first, a silicon oxide film 12 is formed on a quartz glass substrate 1 at a high temperature by an LPCVD method.
Is deposited on the entire surface. This is a film formed for the purpose of equalizing the surface state of a substrate when a TFT is manufactured on a glass substrate, thereby preventing a change in characteristics. The subsequent steps are the same as in the first embodiment. In FIG. 6, the same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

【0022】本実施例においても、n型TFT20aは
酸化シリコン上に、p型TFTは窒化シリコン上に形成
されるため、図4に示した第1の実施例の場合とほぼ同
様の特性を得ることができる。本実施例は、第1の実施
例と同様の効果を奏することができるほか、第1の実施
例の場合よりも特性のばらつきを低く抑えることができ
る。
Also in this embodiment, since the n-type TFT 20a is formed on silicon oxide and the p-type TFT is formed on silicon nitride, almost the same characteristics as those of the first embodiment shown in FIG. 4 are obtained. be able to. The present embodiment can provide the same effects as the first embodiment, and can reduce the variation in characteristics as compared with the case of the first embodiment.

【0023】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本願発
明の要旨を変更しない範囲内において各種の変更が可能
である。例えば、実施例では、ゲート電極に多結晶シリ
コンを用いていたが、これに代え、シリサイドあるいは
ポリサイドを用いることができる。また、実施例の絶縁
基板に代え、SOI(silicon on insulator)基板を用
いることができる。また、本発明のTFTのチャネル領
域は、ノンドープ多結晶シリコンを用いることが基本で
あるが、より正確にしきい値電圧をコントロールするた
めに若干の不純物をドープすることもできる。その場合
でもしきい値電圧のシフト全体を不純物ドープによって
補償する従来例と比較してチャネルドープを低く抑える
ことができる。
While the preferred embodiment has been described above,
The present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, although polycrystalline silicon is used for the gate electrode in the embodiment, silicide or polycide can be used instead. Also, an SOI (silicon on insulator) substrate can be used instead of the insulating substrate of the embodiment. Although the non-doped polycrystalline silicon is basically used for the channel region of the TFT of the present invention, a slight impurity can be doped to more accurately control the threshold voltage. Even in this case, channel doping can be suppressed as compared with the conventional example in which the entire threshold voltage shift is compensated by impurity doping.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による半導
体装置は、p型TFTのチャネル領域のゲート電極と反
対側の面がシリコン窒化膜と接する構造としたものであ
るので、トランジスタをエンハンスメント型としてオフ
電流の低減化を図ることができる。さらに、チャネルド
ープによってしきい値を動かすものではないのでイオン
注入によるオン電流の減少という問題点も回避できる。
したがって、このp型TFTを用いてTFT型CMOS
を構成する場合には、チャネルドープを行うことなし
に、p型およびn型TFTのしきい値電圧の絶対値をほ
ぼ等しい値とすることができ、優れた特性のインバータ
を形成することが可能になる。よって、本発明によるT
FT−CMOSを例えば液晶表示装置用の駆動回路に用
いる場合には、液晶表示装置の高性能化を図ることがで
きる。
As described above, the semiconductor device according to the present invention has a structure in which the surface of the channel region of the p-type TFT opposite to the gate electrode is in contact with the silicon nitride film. As a result, the off-state current can be reduced. Further, since the threshold value is not moved by channel doping, the problem of a decrease in on-current due to ion implantation can be avoided.
Therefore, using this p-type TFT, a TFT-type CMOS
, The absolute values of the threshold voltages of the p-type and n-type TFTs can be made substantially equal without performing channel doping, and an inverter having excellent characteristics can be formed. become. Therefore, according to the present invention, T
In the case where the FT-CMOS is used for a drive circuit for a liquid crystal display device, for example, the performance of the liquid crystal display device can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の作用を説明するためのゲート電圧−ド
レイン電流特性曲線図。
FIG. 1 is a graph showing a gate voltage-drain current characteristic curve for explaining the operation of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例の断面図。FIG. 2 is a sectional view of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例の製造方法を説明するた
めの工程断面図。
FIG. 3 is a process sectional view for describing the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例の効果を説明するための
ゲート電圧−ドレイン電流特性曲線図。
FIG. 4 is a gate voltage-drain current characteristic curve diagram for explaining the effect of the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の参考例の断面図。FIG. 5 is a sectional view of a reference example of the present invention.

【図6】本発明の第の実施例の断面図。FIG. 6 is a sectional view of a second embodiment of the present invention.

【図7】従来例の断面図。FIG. 7 is a sectional view of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石英ガラス基板 2、2a シリコン窒化膜 3 多結晶シリコン薄膜 4 ゲート酸化膜 4a 第1のゲート酸化膜 4b 第2のゲート酸化膜 5 ゲート電極 6a n+ 型多結晶シリコン薄膜 6b p+ 型多結晶シリコン薄膜 7a、7b チャネル領域 8 層間絶縁膜 9 金属配線 10 p型シリコン基板 11 n+ 型拡散層 12 シリコン酸化膜 20a n型TFT(n型薄膜トランジスタ) 20b p型TFT(p型薄膜トランジスタ)DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Quartz glass substrate 2, 2a Silicon nitride film 3 Polycrystalline silicon thin film 4 Gate oxide film 4a First gate oxide film 4b Second gate oxide film 5 Gate electrode 6an n + type polycrystalline silicon thin film 6b p + type polycrystalline Silicon thin film 7a, 7b Channel region 8 Interlayer insulating film 9 Metal wiring 10 p-type silicon substrate 11 n + type diffusion layer 12 silicon oxide film 20a n-type TFT (n-type thin film transistor) 20b p-type TFT (p-type thin film transistor)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 pチャネル型薄膜トランジスタとnチャ
ネル型薄膜トランジスタとを有し、前記pチャネル型薄
膜トランジスタと前記nチャネル型薄膜トランジスタの
それぞれゲート電極と、ゲート絶縁膜を介して前記ゲ
ート電極と対向して形成された、チャネル領域およびソ
ース・ドレイン領域を構成する多結晶シリコン膜と、を
備えている半導体装置において、 前記pチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域は
前記ゲート電極の反対側の面においてシリコン窒化膜に
接している 前記nチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域は
前記ゲート電極の反対側の面においてシリコン窒化膜以
外の絶縁物に接しているの2つの条件が満たされており、これら2つの条件が満
たされること により両トランジスタのしきい値電圧は絶
対値においてほぼ等しく形成されていることを特徴とす
る半導体装置。
(1)P channel type thin film transistor and n channel
And a p-channel thin film transistor.
Film transistor and the n-channel thin film transistor
EachButA gate electrode and a gate insulating film,
A channel region and a source formed opposite the gate electrode.
And a polycrystalline silicon film forming a source / drain region.
PreparationAndSemiconductor devices,  The channel region of the p-channel thin film transistor is
A silicon nitride film is formed on the surface opposite to the gate electrode.
contacting,  The channel region of the n-channel thin film transistor is
On the surface opposite to the gate electrode, a silicon nitride film
In contact with outside insulationIs,Are satisfied, and these two conditions are satisfied.
Being done Threshold voltage of both transistors
Characterized in that they are formed almost equally in log values
Semiconductor device.
【請求項2】 前記pチャネル型薄膜トランジスタのチ
ャネル領域は、不純物が故意には添加されていない領域
であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the channel region of the p-channel thin film transistor is a region to which an impurity is not intentionally added.
【請求項3】 前記nチャネル型薄膜トランジスタのチ
ャネル領域は、不純物が故意には添加されていない領域
であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
3. The n-channel thin film transistor.
The channel region is a region where impurities are not intentionally added.
The semiconductor device according to claim 1, wherein
【請求項4】 前記pチャネル型薄膜トランジスタおよ
び前記nチャネル型薄膜トランジスタが、絶縁膜上また
は絶縁基板上に形成されており、かつ、前記絶縁膜また
は前記絶縁基板と前記pチャネル型薄膜トランジスタと
の間にはシリコン窒化膜が形成されていることを特徴と
する請求項記載の半導体装置。
4. The p-channel thin film transistor and the n-channel thin film transistor are formed on an insulating film or an insulating substrate, and between the insulating film or the insulating substrate and the p-channel thin film transistor. 2. The semiconductor device according to claim 1 , wherein a silicon nitride film is formed.
【請求項5】 前記nチャネル型薄膜トランジスタのチ
ャネル領域の前記ゲート電極の反対側の面に接する絶縁
物が酸化シリコンであることを特徴とする請求項1記載
の半導体装置。
5. An n-channel thin film transistor.
Insulation in contact with the surface of the channel region opposite to the gate electrode
2. The method according to claim 1, wherein the material is silicon oxide.
Semiconductor device.
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