JP2647020B2 - 相補型薄膜トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

相補型薄膜トランジスタ及びその製造方法

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JP2647020B2
JP2647020B2 JP6231630A JP23163094A JP2647020B2 JP 2647020 B2 JP2647020 B2 JP 2647020B2 JP 6231630 A JP6231630 A JP 6231630A JP 23163094 A JP23163094 A JP 23163094A JP 2647020 B2 JP2647020 B2 JP 2647020B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ(以
下TFTと記す。)で構成する、相補型薄膜トランジス
タ回路(以下、薄膜MOS回路と記す。)の共通電極部
の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のシリコンウエハに形成する、N型
MOSトランジスタ及びP型MOSトランジスタより構
成されるCMOS回路では、各々のトランジスタを同一
ウエハに形成する際、N型ウエハ使用の時はP型ウエル
を、P型ウエハ使用の時はN型ウエルを形成した後、ウ
エハ内のウエル部と、ウエル部以外に、別々にMOSト
ランジスタを形成し、共通電極領域を、アルミニウム等
の導電体材料で接続してCMOS構造とするものであっ
て、この方法では、必ずウエハとは型の異なるウエハが
必要となり、共通電極領域からの電極の引き出しに2点
のコンタクトを必要とする点、およびトランジスタ間隔
縮小の点で限界が生じ、微細化を進める上で問題があっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点を解決するもので、その目的とするところは、同一
半導体に、N型TFT及びP型TFTを形成して薄膜C
MOS回路を構成することにより、トランジスタ間隔を
減少させ、かつ共通電極を唯一のコンタクトでとりCM
OS回路の微細化を計ることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁基板上に
形成された相補型薄膜トランジスタであって、それぞれ
の薄膜トランジスタはソース・ドレイン領域に離間して
形成されたチャネル領域と該チャネル領域上にゲート絶
縁膜を介して形成されたゲート電極とを有し、一方の薄
膜トランジスタは第1導電型のソース・ドレイン領域か
らなり、他方の薄膜トランジスタは第2導電型のソース
・ドレイン領域からなる相補型薄膜トランジスタにおい
て、 該各ソース・ドレイン領域は非単結晶シリコン薄膜
からなり、該第1導電型のソース・ドレイン領域の一方
と該2導電型のソース・ドレイン領域の一方とが直接接
続されてなり、 該非単結晶シリコン薄膜上には該ゲート
絶縁膜及び層間絶縁膜が形成されてなり、 該相補型薄膜
トランジスタの出力を取り出す共通電極が該ゲート絶縁
膜及び該層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介
して形成されてなることを特徴とする相補型薄膜トラン
ジスタ。 本発明は、絶縁基板上に形成された相補型薄膜
トランジスタの製造方法であって、それぞれの薄膜トラ
ンジスタはソース・ドレイン領域に離間して形成された
チャネル領域と該チャネル領域上にゲート絶縁膜を介し
て形成されたゲート電極とを有し、一方の薄膜トランジ
スタは第1導電型のソース・ドレイン領域からなり、他
方の薄膜トランジスタは第2導電型のソース・ドレイン
領域からなる相補型薄膜トランジスタの製造方法におい
て、 該絶縁基板上に該各ソース・ドレイン領域となる非
単結晶シリコン薄膜を形成する工程と、 該非単結晶シリ
コン薄膜上に該ゲート絶縁膜を形成する工程と、 該非単
結晶シリコン薄膜に該1導電型のソース・ドレイン領域
の一方と該2導電型のソース・ドレイン領域の一方とが
直接接続されるように該各ソース・ドレイン領域を形成
する工程と、 該各ソース・ドレイン領域及び該ゲート絶
縁膜上に層間絶縁膜を形成する工程 と、該相補型薄膜ト
ランジスタの出力を取り出す共通電極を該ゲート絶縁膜
及び該層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介し
て形成する工程とからなることを特徴とする。
【0005】
【実施例】以下、本発明について、実施例に基づき詳細
に説明する。
【0006】説明にあたり、回路として基本回路である
インバータを使用する。図1が従来のシリコンウエハに
作製したインバータを、図2がTFTで構成したインバ
ータを示す。図1aおよび図2aは、インバータの上面
図を、図1b及び図2bは、各々AA’及びBB’で切
断した際の断面図である。
【0007】図1と図2で示すCMOS回路の構造上な
らびに作製上の相違点は、薄膜CMOS回路(図2b)
では、ウエル2を形成することなく、同一半導体層12
に、N型TFT及びP型TFTのソース及びドレイン領
域を形成していること、さらに、N型トランジスタ及び
P型トランジスタの電極の中で、共通となる電極、図中
では、ドレイン電極とゲート電極であるが、ドレイン電
極を、両トランジスタのドレイン領域より、唯一のコン
タクトにより取り出していることである。
【0008】続いて薄膜CMOS回路の製造法につい
て、説明する。
【0009】絶縁基板11上に半導体層12を形成し、
適当な形状にエッチングした後ゲート膜を形成する。次
いで、半導体層形成後の不純物拡散あるいは高導電性材
料によりゲート電極17を形成し、N型TFTおよびP
型TFTのソース及びドレイン領域を不純物イオンビー
ムのイオン打ち込み等で形成する。ソース及びドレイン
領域は、片側のTFTをレジスト等でマスクをして、N
型TFT及びP型TFTで別々に形成する。図2bの如
くソース及びドレイン領域は、両トランジスタ共に同一
半導体層に形成し、特にドレイン領域は、両トランジス
タで十分接近させ、13、14、15のような構造とす
る。次いで層間絶縁膜18を形成した後、導電性材料に
よりコンタクトをとり、インバータを形成する。
【0010】加えて、図3は、作製法は前述の通りであ
るが、共通であるドレイン電極を、イオン打ち込み等で
形成したドレイン領域の、P型及びN型不純物が混在す
る重なり領域15より取り出したことを示す図である。
【0011】図4は、ソース領域及びドレイン領域の形
成法を除いて上述と同様に作製する。ソース領域及びド
レイン領域は、不純物注入の際、まずソース領域及びド
レイン領域全面にN型不純物またはP型不純物を注入
し、N型不純物注入の際はN型TFTを、P型不純物注
入の際はP型TFTを、レジスト等でマスクをして、逆
の型の不純物の注入を行い、N型TFT及びP型TFT
のソース領域及びドレイン領域を形成する。したがっ
て、接触する領域13、14のうち後から不純物の注入
により形成された側の領域には、N型不純物とP型不純
物の両方が混在している。
【0012】以上のように、本発明によれば、薄膜CM
OS回路のN型TFT及びP型TFTにおいて、各々の
ソース領域及びドレイン領域を同一の半導体薄膜に形成
することで、トランジスタ間隔の大幅な縮小が可能とな
り、薄膜CMOS回路自体の微細化及び薄膜CMOS回
路を用いた集積回路の高集積化に多大な効果を有するも
のである。
【0013】加えて、ソース領域及びドレイン領域を多
結晶あるいは非晶質の非単結晶層に形成するので、P型
領域とN型領域との接触によるキャリアの流れの制限が
単結晶に形成する際と比較して緩和され、共通電極によ
る出力の取り出しが十分にできる。
【0014】図4の構成では、さらにN型TFTとP型
TFTの境界領域の構造が簡略化されるので、図2の場
合に比べて、さらに進んだ微細化ができる。
【0015】
【発明の効果】本発明はこのような構成を採用したこと
により、以下のような顕著な作用効果をそうするもので
ある。
【0016】(a)非単結晶シリコン薄膜中にPchト
ランジスタ及びNchトランジスタのそれぞれのドレイ
ン領域がPN接合する領域を形成しても、非単結晶シリ
コン層中の結晶粒塊に沿って電流がリークしたり、結晶
中の結晶欠陥中を電流がリークする。従って、たとえP
N接合部でダイオードが形成されたとしてもリーク電流
が大きいため、動作上問題となるようなダイオード特性
が示されず、従って第1導電型のトランジスタと第2導
電型のトランジスタをPN接合で直接接続できる
【0017】(b)さらにPN接合部で動作上問題とな
るようなダイオード特性が示されないため、P型領域と
N型領域との接触によるキャリアの流れの制御が、単結
晶中に形成する場合と比較して緩和されるため、基板か
らの電極の引き出しによるコンタクトが十分に取れる。 (c)また各々のトランジスタのドレインに対して別々
にコンタクトを取る必要がなく、一つのコンタクトで済
むので、工程が簡略化される。また非単結晶薄膜トラン
ジスタでCMOS回路を構成した場合に、トランジスタ
間隔の大幅な縮小が可能となり、薄膜CMOS回路自体
の微細化及び薄膜CMOS回路を用いた集積回路の高集
積化に極めて顕著な効果を有する。
【0018】すなわち、非単結晶半導体薄膜中にP型T
FT及びN型TFTの各々のドレインが接触する領域を
形成しても、上述の如くこの部分ではリーク電流が大き
いので、十分なコンタクトがとれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のCMOSインバータの構造を示す上面図
と従来のCMOSインバータの構造を示す断面図。
【図2】薄膜CMOSインバータの構造を示す上面図と
薄膜CMOSインバータの構造を示す断面図。
【図3】図2において、ドレイン電極のコンタクト位置
を、ドレインの重なり部より取り出した構造を示す図。
【図4】ドレイン及びソース領域の形成方法が異なる薄
膜CMOSインバータの構造を示す図。
【符号の説明】
1・・・シリコンウエハ 2・・・ウエル 3・・・ソース(右)及びドレイン(左)領域 4・・・ソース(右)及びドレイン(左)領域 5・・・ゲート膜 6・・・ゲート電極 7・・・絶縁膜 8・・・出力ライン(ドレイン電極) 9・・・電源ライン(ソース電極) 10・・・入力ライン(ゲート電極) 11・・・絶縁基板 12・・・半導体層 13・・・ソース(右)及びドレイン(左)領域 14・・・ソース(右)及びドレイン(左)領域 15・・・ドレインの重なり領域 16・・・ゲート膜 17・・・ゲート電極 18・・・絶縁膜 19・・・出力ライン(ドレイン電極) 20・・・電源ライン(ソース電極) 21・・・入力ライン(ゲート電極)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁基板上に形成された相補型薄膜トラン
    ジスタであって、それぞれの薄膜トランジスタはソース
    ・ドレイン領域に離間して形成されたチャネル領域と該
    チャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲー
    ト電極とを有し、一方の薄膜トランジスタは第1導電型
    のソース・ドレイン領域からなり、他方の薄膜トランジ
    スタは第2導電型のソース・ドレイン領域からなる相補
    型薄膜トランジスタにおいて、 該各ソース・ドレイン領域は非単結晶シリコン薄膜から
    なり、該第1導電型のソース・ドレイン領域の一方と該
    2導電型のソース・ドレイン領域の一方とが直接接続さ
    れてなり、 該非単結晶シリコン薄膜上には該ゲート絶縁膜及び層間
    絶縁膜が形成されてなり、 該相補型薄膜トランジスタの出力を取り出す共通電極が
    該ゲート絶縁膜及び該層間絶縁膜に形成されたコンタク
    トホールを介して形成されてなることを特徴とする相補
    型薄膜トランジスタ。
  2. 【請求項2】絶縁基板上に形成された相補型薄膜トラン
    ジスタの製造方法であって、それぞれの薄膜トランジス
    タはソース・ドレイン領域に離間して形成されたチャネ
    ル領域と該チャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成
    されたゲート電極とを有し、一方の薄膜トランジスタは
    第1導電型のソース・ドレイン領域からなり、他方の薄
    膜トランジスタは第2導電型のソース・ドレイン領域か
    らなる相補型薄膜トランジスタの製造方法において、 該絶縁基板上に該各ソース・ドレイン領域となる非単結
    晶シリコン薄膜を形成する工程と、 該非単結晶シリコン薄膜上に該ゲート絶縁膜を形成する
    工程と、 該非単結晶シリコン薄膜に該1導電型のソース・ドレイ
    ン領域の一方と該2導電型のソース・ドレイン領域の一
    方とが直接接続されるように該各ソース・ドレイン領域
    を形成する工程と、 該各ソース・ドレイン領域及び該ゲート絶縁膜上に層間
    絶縁膜を形成する工程と、 該相補型薄膜トランジスタの出力を取り出す共通電極を
    該ゲート絶縁膜及び該層間絶縁膜に形成されたコンタク
    トホールを介して形成する工程とからなることを特徴と
    する相補型薄膜トランジスタの製造方法。
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