JP2669399B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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【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、半導体装置及びその製
造方法に関し、特に絶縁ゲート型薄膜トランジスタ(以
下「TFT」という)の構造と製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a structure and a manufacturing method of an insulated gate thin film transistor (hereinafter referred to as "TFT").

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の絶縁ゲート型薄膜トランジスタに
ついて、図2、図3で説明する。図2は従来例1のTF
T素子断面構造を示したものである。まず、シリコン基
盤(11)上のシリコン酸化膜等からなる絶縁膜(1)
上に、CVD法により、1000Å程度の厚さの多結晶
シリコン膜を堆積し、リソグラフィ技術、エッチング技
術を用いてゲート電極(3)を形成する。更に300Å
程度の厚さのシリコン酸化物からなるゲート絶縁膜
(4)、及びTFTの活性化領域、ソースドレイン領
域、配線部となるアモルファスシリコン層とを連続して
堆積し、リソグラフィ技術、エッチング技術により、ア
モルファスシリコン層をパターニングする。しかる後
に、リソグラフィ技術により、活性化領域(8)をマス
クして、イオン注入技術を用いて、TFTのソースドレ
イン領域(7)及び配線部(図示せず)を形成するもの
である。
2. Description of the Related Art A conventional insulated gate thin film transistor will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows the TF of the conventional example 1.
It shows a T-element cross-sectional structure. First, an insulating film (1) made of a silicon oxide film or the like on a silicon substrate (11)
A polycrystalline silicon film having a thickness of about 1000 Å is deposited on the upper surface by a CVD method, and a gate electrode (3) is formed by using a lithography technique and an etching technique. Further 300Å
A gate insulating film (4) made of silicon oxide and an amorphous silicon layer to be a TFT active region, source drain region, and wiring portion are deposited in a continuous manner by a lithographic technique and an etching technique. Pattern the amorphous silicon layer. After that, the activation region (8) is masked by the lithography technique, and the source / drain region (7) of the TFT and the wiring portion (not shown) are formed by the ion implantation technique.

【0003】次に、図3は従来例2の液晶型装置用TF
T素子の断面構造を示したものである(特開平3−15
9175)。まず、ガラス基板(12)上にシリコン酸
化物からなる絶縁膜(1)上にリソグラフィ技術、エッ
チング技術によって凹部が形成される。更に、ここで使
用したフォトレジスト膜は残存したまま、スパッタリン
グ法によって、Cr等の導電体を2000Å程度の厚さ
に付着し、ゲート電極(3)及び選択電極(図示せず)
を形成する。この選択電極は平行に複数配置され、選択
電極から突出してゲート電極(3)が一体化されてい
る。
Next, FIG. 3 shows a TF for a liquid crystal type device of Conventional Example 2.
1 shows a sectional structure of a T element (Japanese Patent Laid-Open No. 3-15).
9175). First, a recess is formed on a glass substrate (12) on an insulating film (1) made of silicon oxide by a lithography technique and an etching technique. Further, while leaving the photoresist film used here, a conductor such as Cr is attached to a thickness of about 2000 Å by a sputtering method while leaving the gate electrode (3) and a selection electrode (not shown).
To form A plurality of the selection electrodes are arranged in parallel, and the gate electrode (3) is integrated so as to project from the selection electrode.

【0004】更に、3000Åの厚さのシリコン窒化物
からなるゲート絶縁膜(4)と2000Å程度の厚さの
アモルファスシリコン層からなるソースドレイン領域
(7)とを連続して堆積する。そして、凹部を形成する
のに用いたフォトレジスト膜を除去することにより、凹
部以外に堆積されたゲート絶縁膜、ソースドレイン層を
除去する。そして更に、TFTを構成するゲート電極
(3)、ゲート絶縁膜(4)、活性化層及びソースドレ
イン層(7)をリソグラフィ技術を用いてマスクして、
その他の凹部に積層されたゲート絶縁膜、活性化層、ソ
ースドレイン層をエッチング除去する。そして、スパッ
タリング法によりアルミ層を形成し、リソグラフィ技
術、エッチング技術により、表示電圧供給線(9)と接
続電極(10)を形成する。また、この時同時に、ソー
スドレイン領域(7)をエッチングして、ソース領域と
ドレイン領域を分離するものである。
Further, a gate insulating film (4) made of silicon nitride having a thickness of 3000Å and a source / drain region (7) made of an amorphous silicon layer having a thickness of about 2000Å are successively deposited. Then, by removing the photoresist film used for forming the recess, the gate insulating film and the source / drain layer deposited on the part other than the recess are removed. Further, the gate electrode (3), the gate insulating film (4), the activation layer and the source / drain layer (7) which form the TFT are masked by using a lithographic technique,
The gate insulating film, the activation layer, and the source / drain layer stacked in the other recesses are removed by etching. Then, an aluminum layer is formed by the sputtering method, and the display voltage supply line (9) and the connection electrode (10) are formed by the lithography technique and the etching technique. At the same time, the source / drain region (7) is etched to separate the source and drain regions.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例1で
は、図2に示すゲート電極(3)とソースドレイン領域
(7)とを別々のリソグラフィ工程で形成しているため
に、リソグラフィ工程での目合わせズレやフォトレジス
ト寸法変動が起こることにより、ソースドレイン領域
(7)がゲート電極(3)にオーバーラップしたり、あ
るいはオフセットをもつことがある。これにより、TF
Tチャネル長のばらつきやソースドレイン抵抗の増加等
をもたらし、TFTの特性に大きな影響を与えるという
問題があった。また、従来例2の図3に示したような構
成においては、活性化層(8)とソースドレイン層
(7)とを、別々のアモルファスシリコン層で形成する
ために、製造工程が複雑になるという欠点があった。
In the above-mentioned prior art example 1, since the gate electrode (3) and the source / drain region (7) shown in FIG. The source / drain region (7) may overlap with the gate electrode (3) or may have an offset due to misalignment and photoresist dimension variation. As a result, TF
There is a problem in that variations in the T channel length, increase in source / drain resistance, etc. are brought about and the characteristics of the TFT are greatly affected. Further, in the structure shown in FIG. 3 of the conventional example 2, since the activation layer (8) and the source / drain layer (7) are formed by different amorphous silicon layers, the manufacturing process becomes complicated. There was a drawback.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上の絶縁
膜に設けられた凹部に埋め込まれたゲート電極と、前記
凹部に埋め込まれたゲート電極及び前記絶縁膜上にゲー
ト絶縁膜とアモルファスシリコン層が積層され、さらに
前記アモルファスシリコン層のトランジスタ活性化領域
を覆うように埋め込み形成されたマスク層とを備えてい
ることを特徴とする半導体装置である。また、本発明
は、基板上に形成した絶縁膜に凹部を形成し、前記凹部
にゲート電極を形成し、次いで前記凹部のゲート電極及
び前記絶縁膜上にゲート絶縁膜とアモルファスシリコン
層を積層形成し、前記アモルファスシリコン層の一部を
覆うようにマスク層を埋め込み形成し、前記アモルファ
スシリコン層に前記マスク層を使用してイオンを注入
し、セルフアラインでソースドレインを注入形成するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法である。
According to the present invention, there is provided a gate electrode embedded in a recess provided in an insulating film on a substrate, a gate electrode embedded in the recess, and a gate insulating film and an amorphous film on the insulating film. A semiconductor device comprising: a silicon layer laminated on the amorphous silicon layer; and a mask layer embedded so as to cover the transistor activation region of the amorphous silicon layer. Further, according to the present invention, a recess is formed in an insulating film formed on a substrate, a gate electrode is formed in the recess, and then a gate insulating film and an amorphous silicon layer are laminated on the gate electrode of the recess and the insulating film. A mask layer is formed so as to cover a part of the amorphous silicon layer, ions are implanted into the amorphous silicon layer using the mask layer, and a source / drain is implanted and formed in a self-aligned manner. And a method for manufacturing a semiconductor device.

【0007】[0007]

【作用】本発明においては、絶縁膜上に設けられた凹部
(溝内)に埋め込み形成されたゲート電極と、その上に
ゲート絶縁膜、アモルファスシリコン層が積層され、さ
らに前記アモルファスシリコン層のトランジスタ活性化
層を覆うように埋め込み形成されたマスク層とを備え、
前記マスク層を用いて、TFTのソースドレイン領域を
セルファライン注入で形成するもので、TFTはその特
性の安定化が図られ、またその製造の工程数の削減を実
現することができるものである。
According to the present invention, a gate electrode buried in a concave portion (in a groove) provided on an insulating film, a gate insulating film and an amorphous silicon layer are laminated thereon, and the transistor of the amorphous silicon layer is formed. A mask layer formed so as to be embedded so as to cover the activation layer,
The source / drain regions of the TFT are formed by self-alignment implantation using the mask layer, and the characteristics of the TFT can be stabilized, and the number of manufacturing steps can be reduced. .

【0008】[0008]

【実施例】本発明の一実施例について図面を参照して説
明する。図1(a)〜(c)は、本発明の一実施例を示
すTFTの製法フローごとの断面図である。まず、図1
(a)のように、シリコン基板(11)上に、CVD法
を用いて形成された5000Å程度のシリコン酸化物等
からなる絶縁膜(1)に、リソグラフィ技術、エッチン
グ技術によりゲート電極(3)のパターンとなる凹部
(溝)(2)を形成する。さらにCVD法により100
00Å程度の厚さの多結晶シリコン膜を堆積してエッチ
バック法により、1000Å程度の厚さのゲート電極
(3)を凹部(2)内に形成する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 (a) to 1 (c) are cross-sectional views for each manufacturing process flow of a TFT showing an embodiment of the present invention. First, FIG.
As shown in (a), a gate electrode (3) is formed on a silicon substrate (11) by an lithography technique and an etching technique on an insulating film (1) made of a silicon oxide or the like having a thickness of about 5000 Å formed by a CVD method. The recesses (grooves) (2) having the pattern of are formed. Furthermore, 100 by the CVD method
A polycrystal silicon film having a thickness of about 00Å is deposited and a gate electrode (3) having a thickness of about 1000Å is formed in the recess (2) by an etch back method.

【0009】次いで、図1(b)に示すように、300
Å程度の厚さのシリコン酸化物からなるゲート絶縁膜
(4)と500Å程度の厚さのアモルファスシリコン層
(5)を、ゲート電極(3)が形成されている凹部
(2)および絶縁膜(1)上に順次積層する。アモルフ
ァスシリコン層(5)はTFTのソースドレイン、活性
化領域及び配線部として使用するために、リソグラフィ
技術とエッチング技術を用いて、そのパターンを形成す
る。
Then, as shown in FIG.
The gate insulating film (4) made of silicon oxide having a thickness of about Å and the amorphous silicon layer (5) having a thickness of about 500 Å are formed on the concave portion (2) where the gate electrode (3) is formed and the insulating film ( 1) Stack on top of each other. Since the amorphous silicon layer (5) is used as a source / drain of TFT, an activation region and a wiring portion, its pattern is formed by using a lithography technique and an etching technique.

【0010】そして図1(c)に示すように、ソースド
レイン注入時のマスク層(6)を活性化領域(8)を覆
うように、シリコン酸化物等をCVD法とエッチバック
法により埋め込み形成する。しかる後に、前記マスク層
(6)を用いて、イオン注入を行うことでソースドレイ
ン領域、配線領域(図示せず)を形成する。このように
TFT活性化領域とソースドレイン領域となる部分を同
時に形成した後で溝内に凹状になった活性化領域のチャ
ネル部上にマスクを埋め込むように形成し、その後SD
注入することで、ソースオフセット領域、ソースドレイ
ン領域の注入による形成をセルフアラインで行えるもの
である。つまり、ソースドレインは活性化領域と一体形
成されたものをイオン注入でソースドレイン領域に変え
るものである。
Then, as shown in FIG. 1C, silicon oxide or the like is buried by CVD and etchback so as to cover the activation region 8 with the mask layer 6 during the source / drain implantation. To do. Then, by using the mask layer (6), ion implantation is performed to form a source / drain region and a wiring region (not shown). In this manner, the TFT activation region and the source / drain region are formed at the same time, and then a mask is formed so as to be buried over the channel portion of the activation region that is recessed in the groove.
By implanting, the source offset region and the source drain region can be formed by implantation in a self-aligned manner. That is, the source / drain is formed integrally with the activation region into the source / drain region by ion implantation.

【0011】[0011]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トランジスタの活性化領域とソースドレインとなる領域
をアモルファス層で一体成形し、さらに埋め込みマスク
層を使用してソースドレイン領域をゲート電極に対して
セルフアラインで形成するために、従来のものに比べて
ソースドレインの目ズレはなく、TFTのチャネル長が
一定となるために、TFTの特性が安定するという効果
を有するものである。さらに、ソースドレイン層を活性
化領域と一体成形するために、別々に形成する必要がな
く、また従来ソースドレイン形成に要していたリソグラ
フィ工程を削除できるために製造工程数を少なくできる
という効果を奏するものである。
As described above, according to the present invention,
Compared to the conventional one, the transistor activation region and the source / drain region are integrally molded with an amorphous layer, and the source / drain region is self-aligned with the gate electrode by using a buried mask layer. Since there is no misalignment between the source and the drain and the channel length of the TFT is constant, the TFT characteristics are stabilized. Further, since the source / drain layer is integrally formed with the activation region, it is not necessary to separately form the layer. Also, since the lithography step conventionally required for forming the source / drain can be eliminated, the number of manufacturing steps can be reduced. It plays.

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

【図1】本発明の一実施例のTFT素子製造フローの断
面図
FIG. 1 is a sectional view of a TFT device manufacturing flow according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来例1のTFT素子断面図FIG. 2 is a sectional view of a TFT device of Conventional Example 1.

【図3】従来例2の液晶表示装置用TFT素子断面図FIG. 3 is a sectional view of a TFT element for a liquid crystal display device of Conventional Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 層間絶縁膜 2 凹部 3 ゲート電極 4 ゲート絶縁膜 5 アモルファスシリコン層 6 マスク層 7 ソースドレイン領域 8 活性化領域 9 表示電圧供給線 10 接続電極 11 シリコン基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Interlayer insulating film 2 Depression 3 Gate electrode 4 Gate insulating film 5 Amorphous silicon layer 6 Mask layer 7 Source / drain region 8 Active region 9 Display voltage supply line 10 Connection electrode 11 Silicon substrate

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上の絶縁膜に設けられた凹部に埋め
込まれたゲート電極と、前記凹部に埋め込まれたゲート
電極及び前記絶縁膜上にゲート絶縁膜とアモルファスシ
リコン層が積層され、さらに前記アモルファスシリコン
層のトランジスタ活性化領域を覆うように埋め込み形成
されたマスク層とを備えていることを特徴とする半導体
装置。
A gate electrode embedded in a concave portion provided in an insulating film on a substrate; a gate insulating film and an amorphous silicon layer laminated on the gate electrode embedded in the concave portion and the insulating film; A semiconductor device comprising: a mask layer embedded so as to cover a transistor activation region of an amorphous silicon layer.
【請求項2】 基板上に形成した絶縁膜に凹部を形成
し、前記凹部にゲート電極を形成し、次いで前記凹部の
ゲート電極及び前記絶縁膜上にゲート絶縁膜とアモルフ
ァスシリコン層を積層形成し、前記アモルファスシリコ
ン層の一部を覆うようにマスク層を埋め込み形成し、前
記アモルファスシリコン層に前記マスク層を使用してイ
オンを注入し、セルフアラインでソースドレインを注入
形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置
の製造方法。
2. A recess is formed in an insulating film formed on a substrate, a gate electrode is formed in the recess, and then a gate insulating film and an amorphous silicon layer are laminated and formed on the gate electrode of the recess and the insulating film. Forming a mask layer so as to cover a part of the amorphous silicon layer, implanting ions into the amorphous silicon layer using the mask layer, and implanting a source / drain in a self-aligned manner. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
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