JP2894391B2 - 薄膜トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents
薄膜トランジスタおよびその製造方法Info
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
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- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
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- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
- H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
- H01L21/8221—Three dimensional integrated circuits stacked in different levels
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- H01L27/085—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
- H01L27/088—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
- H01L27/092—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors
- H01L27/0922—Combination of complementary transistors having a different structure, e.g. stacked CMOS, high-voltage and low-voltage CMOS
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- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
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- H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
- H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/42384—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate for thin film field effect transistors, e.g. characterised by the thickness or the shape of the insulator or the dimensions, the shape or the lay-out of the conductor
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- H01L29/78651—Silicon transistors
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10B10/00—Static random access memory [SRAM] devices
- H10B10/12—Static random access memory [SRAM] devices comprising a MOSFET load element
- H10B10/125—Static random access memory [SRAM] devices comprising a MOSFET load element the MOSFET being a thin film transistor [TFT]
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、薄膜トランジスタ
(TFT)に関し、特に、MOS型シリコン薄膜トラン
ジスタおよびその製造方法に関する。
(TFT)に関し、特に、MOS型シリコン薄膜トラン
ジスタおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体記憶装置の1つとして、ス
タティックランダムアクセスメモリ(以下SRAMとい
う。)が知られている。図59は、従来のSRAMのメ
モリセルの一例を示す回路図である。図59を参照し
て、このメモリセル180は、電源Vccと接地Vss
との間に接続された、CMOSフリップフロップと、ビ
ット線181および182と、このフリップフロップと
の間に接続されたアクセス用のNMOS電界効果トラン
ジスタQ5およびQ6とを含む。
タティックランダムアクセスメモリ(以下SRAMとい
う。)が知られている。図59は、従来のSRAMのメ
モリセルの一例を示す回路図である。図59を参照し
て、このメモリセル180は、電源Vccと接地Vss
との間に接続された、CMOSフリップフロップと、ビ
ット線181および182と、このフリップフロップと
の間に接続されたアクセス用のNMOS電界効果トラン
ジスタQ5およびQ6とを含む。
【0003】フリップフロップは、交差結合された第1
および第2のCMOSインバータを含む。第1のCMO
Sインバータは、PMOS薄膜トランジスタQ1および
駆動用NMOS電界効果トランジスタQ2により構成さ
れ、第2のCMOSインバータはPMOS薄膜トランジ
スタQ3およびNMOS電界効果トランジスタQ4によ
って構成される。アクセス用NMOS電界効果トランジ
スタQ5およびQ6のゲートがワード線183に接続さ
れている。
および第2のCMOSインバータを含む。第1のCMO
Sインバータは、PMOS薄膜トランジスタQ1および
駆動用NMOS電界効果トランジスタQ2により構成さ
れ、第2のCMOSインバータはPMOS薄膜トランジ
スタQ3およびNMOS電界効果トランジスタQ4によ
って構成される。アクセス用NMOS電界効果トランジ
スタQ5およびQ6のゲートがワード線183に接続さ
れている。
【0004】図60は、従来の薄膜トランジスタ(TF
T)を有する半導体装置(SRAM)の平面図である。
図61は、図60に示した半導体装置のX−Xにおける
断面図である。図61に示したTFTを有する半導体装
置の断面構造は、たとえば、IEEE Electro
n Device Letters (Vol.EDL
−4,No.8,P−272−274,1983)およ
び電子情報通信学会技術研究報告(Vol.89,N
o.67,P−1−6,1989)などに開示されてい
る。
T)を有する半導体装置(SRAM)の平面図である。
図61は、図60に示した半導体装置のX−Xにおける
断面図である。図61に示したTFTを有する半導体装
置の断面構造は、たとえば、IEEE Electro
n Device Letters (Vol.EDL
−4,No.8,P−272−274,1983)およ
び電子情報通信学会技術研究報告(Vol.89,N
o.67,P−1−6,1989)などに開示されてい
る。
【0005】図60および図61を参照して、従来のT
FTを有する半導体装置は、シリコン基板201と、シ
リコン基板201の表面上に形成されたPウェル202
と、Pウェル202の所定領域に所定の間隔を隔てて形
成された素子分離領域204と、素子分離領域204下
に形成されたp型の不純物領域203と、隣接する素子
分離領域203間に所定の間隔を隔てて形成された低濃
度不純物領域209aと、低濃度不純物領域209aの
一方の端部に連続するように形成された高濃度不純物領
域207aと、隣接する高濃度不純物領域207a間の
半導体基板201上にゲート酸化膜205aを介して形
成されたゲート電極206aと、ゲート電極206aの
両側壁部分に形成されたサイドウォール208aとを備
えている。
FTを有する半導体装置は、シリコン基板201と、シ
リコン基板201の表面上に形成されたPウェル202
と、Pウェル202の所定領域に所定の間隔を隔てて形
成された素子分離領域204と、素子分離領域204下
に形成されたp型の不純物領域203と、隣接する素子
分離領域203間に所定の間隔を隔てて形成された低濃
度不純物領域209aと、低濃度不純物領域209aの
一方の端部に連続するように形成された高濃度不純物領
域207aと、隣接する高濃度不純物領域207a間の
半導体基板201上にゲート酸化膜205aを介して形
成されたゲート電極206aと、ゲート電極206aの
両側壁部分に形成されたサイドウォール208aとを備
えている。
【0006】また、従来のTFTを有する半導体装置
は、半導体基板201の表面上の素子分離酸化膜204
によって分離される他の領域に形成された不純物領域2
10と、不純物領域210と所定の間隔を隔てて形成さ
れた不純物領域218と、不純物領域210,218に
連続して形成された高濃度不純物領域209bと、低濃
度不純物領域209bに連続して形成された低濃度不純
物領域207bと、不純物領域210と不純物領域21
8との間の半導体基板201上にゲート絶縁膜205b
を介して形成されたゲート電極206bと、ゲート電極
206bの両側壁部分に形成されたサイドウォール20
8bとを備えている。
は、半導体基板201の表面上の素子分離酸化膜204
によって分離される他の領域に形成された不純物領域2
10と、不純物領域210と所定の間隔を隔てて形成さ
れた不純物領域218と、不純物領域210,218に
連続して形成された高濃度不純物領域209bと、低濃
度不純物領域209bに連続して形成された低濃度不純
物領域207bと、不純物領域210と不純物領域21
8との間の半導体基板201上にゲート絶縁膜205b
を介して形成されたゲート電極206bと、ゲート電極
206bの両側壁部分に形成されたサイドウォール20
8bとを備えている。
【0007】さらに、従来のTFTを有する半導体装置
は、不純物領域210に電気的に接触するように形成さ
れたコンタクト電極211と、コンタクト電極211に
電気的に接続され、層間絶縁膜212上に延びるように
形成されたポリシリコン膜215(215a,215
b)と、ポリシリコン膜215中のチャネル領域215
a下にゲート酸化膜214を介して形成されたゲート電
極213と、全面を覆うように形成され、不純物領域2
18上に開口部を有する層間絶縁膜216と、コンタク
ト部217において不純物領域218に電気的に接続さ
れ、層間絶縁膜216上に延びるように形成されたバリ
アメタル層219と、バリアメタル層219上に形成さ
れたアルミ配線220と、アルミ配線220上に形成さ
れたパッシベーション膜(PSG膜)221とを備えて
いる。
は、不純物領域210に電気的に接触するように形成さ
れたコンタクト電極211と、コンタクト電極211に
電気的に接続され、層間絶縁膜212上に延びるように
形成されたポリシリコン膜215(215a,215
b)と、ポリシリコン膜215中のチャネル領域215
a下にゲート酸化膜214を介して形成されたゲート電
極213と、全面を覆うように形成され、不純物領域2
18上に開口部を有する層間絶縁膜216と、コンタク
ト部217において不純物領域218に電気的に接続さ
れ、層間絶縁膜216上に延びるように形成されたバリ
アメタル層219と、バリアメタル層219上に形成さ
れたアルミ配線220と、アルミ配線220上に形成さ
れたパッシベーション膜(PSG膜)221とを備えて
いる。
【0008】1対の不純物領域207a(209a)
と、ゲート酸化膜205aと、ゲート電極206aとに
よって、N型MOSトランジスタが構成されている。ま
た、不純物領域210と、不純物領域218と、ゲート
酸化膜205bと、ゲート電極206bとによって、N
型MOSトランジスタが構成されている。ゲート電極2
13と、ゲート酸化膜214と、ポリシリコン膜215
とによって、TFTトランジスタが構成されている。す
なわち、TFTトランジスタのチャネル領域215a
と、1対のソース/ドレイン領域215bとは、ポリシ
リコン膜215内に形成されている。
と、ゲート酸化膜205aと、ゲート電極206aとに
よって、N型MOSトランジスタが構成されている。ま
た、不純物領域210と、不純物領域218と、ゲート
酸化膜205bと、ゲート電極206bとによって、N
型MOSトランジスタが構成されている。ゲート電極2
13と、ゲート酸化膜214と、ポリシリコン膜215
とによって、TFTトランジスタが構成されている。す
なわち、TFTトランジスタのチャネル領域215a
と、1対のソース/ドレイン領域215bとは、ポリシ
リコン膜215内に形成されている。
【0009】図62ないし図72は、図61に示した従
来のTFTを有する半導体装置の製造プロセス(第1工
程ないし第11工程)を説明するための断面図である。
図61〜図72を参照して、次に従来のTFTを有する
半導体装置の製造プロセスについて説明する。
来のTFTを有する半導体装置の製造プロセス(第1工
程ないし第11工程)を説明するための断面図である。
図61〜図72を参照して、次に従来のTFTを有する
半導体装置の製造プロセスについて説明する。
【0010】まず、図62に示した状態から、図63に
示すように、N型の半導体基板201上にPウェル20
2を形成する。Pウェル202の表面上の所定領域にp
型の不純物領域203および素子分離酸化膜204を形
成する。
示すように、N型の半導体基板201上にPウェル20
2を形成する。Pウェル202の表面上の所定領域にp
型の不純物領域203および素子分離酸化膜204を形
成する。
【0011】次に、図64に示すように、全面にポリシ
リコン膜206を形成する。ポリシリコン膜206上の
所定領域にレジスト222を形成する。次に、図65に
示すように、レジスト膜222(図64参照)をマスク
として、ポリシリコン膜206をエッチングすることに
より、ゲート電極206aおよび206bを形成する。
ゲート電極206a,206bをマスクとして、半導体
基板201にイオン注入することにより、低濃度不純物
領域207a,207bを形成する。ゲート電極206
a,206bの両側壁部分にサイドウォール208a,
208bを形成する。ゲート電極206a,206bお
よびサイドウォール208a,208bをマスクとし
て、半導体基板201にイオン注入することにより、高
濃度不純物領域209a,209bを形成する。
リコン膜206を形成する。ポリシリコン膜206上の
所定領域にレジスト222を形成する。次に、図65に
示すように、レジスト膜222(図64参照)をマスク
として、ポリシリコン膜206をエッチングすることに
より、ゲート電極206aおよび206bを形成する。
ゲート電極206a,206bをマスクとして、半導体
基板201にイオン注入することにより、低濃度不純物
領域207a,207bを形成する。ゲート電極206
a,206bの両側壁部分にサイドウォール208a,
208bを形成する。ゲート電極206a,206bお
よびサイドウォール208a,208bをマスクとし
て、半導体基板201にイオン注入することにより、高
濃度不純物領域209a,209bを形成する。
【0012】このようにして、隣接する2つのN型MO
Sトランジスタが形成される。次に、図66に示すよう
に、全面に層間酸化膜212aを形成する。層間酸化膜
212aの開口部を介して、高濃度不純物領域209b
の一方に電気的に接続するように、コンタクト電極21
1を形成する。熱処理を施すことによって、不純物領域
210を形成する。
Sトランジスタが形成される。次に、図66に示すよう
に、全面に層間酸化膜212aを形成する。層間酸化膜
212aの開口部を介して、高濃度不純物領域209b
の一方に電気的に接続するように、コンタクト電極21
1を形成する。熱処理を施すことによって、不純物領域
210を形成する。
【0013】次に、図67に示すように、全面に層間酸
化膜212bを形成する。層間酸化膜212b上のゲー
ト電極206aの上方に位置する領域にTFTのゲート
電極213を形成する。
化膜212bを形成する。層間酸化膜212b上のゲー
ト電極206aの上方に位置する領域にTFTのゲート
電極213を形成する。
【0014】次に、図68に示すように、全面にTFT
のゲート酸化膜214を形成する。コンタクト電極21
1上に位置する層間絶縁膜212bとゲート酸化膜21
4とにコンタクト部を開口する。
のゲート酸化膜214を形成する。コンタクト電極21
1上に位置する層間絶縁膜212bとゲート酸化膜21
4とにコンタクト部を開口する。
【0015】次に、図69に示すように、コンタクト部
211に電気的に接続し、ゲート電極213上にゲート
酸化膜214を介して延びるようにポリシリコン膜21
5を形成する。ポリシリコン膜215には、N型の不純
物が注入されている。
211に電気的に接続し、ゲート電極213上にゲート
酸化膜214を介して延びるようにポリシリコン膜21
5を形成する。ポリシリコン膜215には、N型の不純
物が注入されている。
【0016】次に、図70に示すように、ポリシリコン
膜215(215a,215b)のチャネル領域215
a上にレジスト223を形成する。レジスト223をマ
スクとして、P型の不純物(BF2 + )をポリシリコン
膜215(215b)にイオン注入する。これによっ
て、TFTのソース/ドレイン領域215bが形成され
る。
膜215(215a,215b)のチャネル領域215
a上にレジスト223を形成する。レジスト223をマ
スクとして、P型の不純物(BF2 + )をポリシリコン
膜215(215b)にイオン注入する。これによっ
て、TFTのソース/ドレイン領域215bが形成され
る。
【0017】次に、図71に示すように、レジスト22
3(図70参照)を除去した後、全面に層間絶縁膜21
6を形成する。層間絶縁膜216のうち、コンタクト電
極211が接続されない側の高濃度不純物領域209b
上に位置する領域に開口部216aを形成する。開口部
216a内の露出された半導体基板201表面にN型の
不純物を注入する。これによって、不純物領域218が
形成される。
3(図70参照)を除去した後、全面に層間絶縁膜21
6を形成する。層間絶縁膜216のうち、コンタクト電
極211が接続されない側の高濃度不純物領域209b
上に位置する領域に開口部216aを形成する。開口部
216a内の露出された半導体基板201表面にN型の
不純物を注入する。これによって、不純物領域218が
形成される。
【0018】次に、図72に示すように、コンタクト部
217において、不純物領域218に電気的に接続し、
層間絶縁膜216上に延びるようにバリアメタル層21
9を形成する。バリアメタル層219上にスパッタリン
グ法を用いてアルミ配線220を形成する。
217において、不純物領域218に電気的に接続し、
層間絶縁膜216上に延びるようにバリアメタル層21
9を形成する。バリアメタル層219上にスパッタリン
グ法を用いてアルミ配線220を形成する。
【0019】最後に、図61に示したように、アルミ配
線220上にパッシベーション膜(PSG膜)211を
形成する。
線220上にパッシベーション膜(PSG膜)211を
形成する。
【0020】このようにして、従来のTFTを有する半
導体装置が完成されていた。
導体装置が完成されていた。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
TFTを有する半導体装置では、TFTのチャネル領域
215aおよびソース/ドレイン領域215bは、ポリ
シリコン膜215内に形成されている。
TFTを有する半導体装置では、TFTのチャネル領域
215aおよびソース/ドレイン領域215bは、ポリ
シリコン膜215内に形成されている。
【0022】図73は、図61に示したTFT部分の拡
大平面図である。図74は、図73に示したTFT部分
の断面図である。図73および図74を参照して、従来
のTFTでは、チャネル領域215aとソース/ドレイ
ン領域215bとの接合部215cのチャネル幅方向の
表面積が大きいほどOFF時のリーク電流が大きい。
大平面図である。図74は、図73に示したTFT部分
の断面図である。図73および図74を参照して、従来
のTFTでは、チャネル領域215aとソース/ドレイ
ン領域215bとの接合部215cのチャネル幅方向の
表面積が大きいほどOFF時のリーク電流が大きい。
【0023】すなわち、接合部215cの接合界面で
は、複数のシリコン結晶が結合した結晶構造となってい
る。そして、接合界面で結合している複数のシリコン結
晶の表面積が大きくなると、トランジスタのOFF時の
リーク電流も増加する。
は、複数のシリコン結晶が結合した結晶構造となってい
る。そして、接合界面で結合している複数のシリコン結
晶の表面積が大きくなると、トランジスタのOFF時の
リーク電流も増加する。
【0024】従来、この対策として、ポリシリコン膜2
15(215a,215b,215c)全体の厚みを薄
くする提案がなされている。
15(215a,215b,215c)全体の厚みを薄
くする提案がなされている。
【0025】しかし、ポリシリコン膜215(215
a,215b,215c)を薄くすると、ソース/ドレ
イン領域215bに不純物をイオン注入する際、不純物
の突き抜けを防止するため、注入エネルギーを極めて低
エネルギーにしなければならない。このため、イオンの
注入量の均一性が低下するという問題点があった。ま
た、低エネルギーで注入すると、注入プロセスに長時間
を要するという問題点もあった。
a,215b,215c)を薄くすると、ソース/ドレ
イン領域215bに不純物をイオン注入する際、不純物
の突き抜けを防止するため、注入エネルギーを極めて低
エネルギーにしなければならない。このため、イオンの
注入量の均一性が低下するという問題点があった。ま
た、低エネルギーで注入すると、注入プロセスに長時間
を要するという問題点もあった。
【0026】さらに、ソース/ドレイン領域215bが
延長されて配線層として使用されている場合には、ポリ
シリコン膜215(215a,215b,215c)の
厚みを薄くすると、配線層の抵抗が高くなるという不都
合があった。この結果、トランジスタの高速化を図るこ
とができないという問題点があった。
延長されて配線層として使用されている場合には、ポリ
シリコン膜215(215a,215b,215c)の
厚みを薄くすると、配線層の抵抗が高くなるという不都
合があった。この結果、トランジスタの高速化を図るこ
とができないという問題点があった。
【0027】つまり、従来では、TFTトランジスタの
OFF時のリーク電流を減少させるためにポリシリコン
膜215の厚みを薄くすると、ソース/ドレイン領域2
15bへの不純物の導入の際に長時間を必要とするこ
と、ソース/ドレイン領域215bに接続される配線層
の抵抗が高くなることなどの問題点が発生していた。こ
の結果、従来のTFT(薄膜トランジスタ)では、リー
ク電流を減少し、かつ、ソース/ドレイン領域に接続さ
れる配線層の抵抗を低下させることは困難であった。
OFF時のリーク電流を減少させるためにポリシリコン
膜215の厚みを薄くすると、ソース/ドレイン領域2
15bへの不純物の導入の際に長時間を必要とするこ
と、ソース/ドレイン領域215bに接続される配線層
の抵抗が高くなることなどの問題点が発生していた。こ
の結果、従来のTFT(薄膜トランジスタ)では、リー
ク電流を減少し、かつ、ソース/ドレイン領域に接続さ
れる配線層の抵抗を低下させることは困難であった。
【0028】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、この発明の1つの目的は、薄膜
トランジスタにおいて、OFF時のリーク電流を減少さ
せることである。
ためになされたもので、この発明の1つの目的は、薄膜
トランジスタにおいて、OFF時のリーク電流を減少さ
せることである。
【0029】この発明のもう1つの目的は、薄膜トラン
ジスタにおいて、ソース/ドレイン領域につながる配線
層の抵抗を低下させることである。
ジスタにおいて、ソース/ドレイン領域につながる配線
層の抵抗を低下させることである。
【0030】
【課題を解決するための手段】請求項1における薄膜ト
ランジスタは、薄い半導体層内の所定領域に、ゲート絶
縁膜を介してゲート電極に対向するように形成されたチ
ャネル領域と、チャネル領域を間に挟むように薄い半導
体層内に形成された1対のソース/ドレイン領域とを備
えている。そして、その薄い半導体層は、チャネル領域
とソース/ドレイン領域とにおいて略同一の第1のチャ
ネル幅方向長さを有し、薄い半導体層はさらに、チャネ
ル領域とソース/ドレイン領域との間に、第1のチャネ
ル幅方向長さよりも短い第2のチャネル幅方向長さを有
する接合領域を備えている。
ランジスタは、薄い半導体層内の所定領域に、ゲート絶
縁膜を介してゲート電極に対向するように形成されたチ
ャネル領域と、チャネル領域を間に挟むように薄い半導
体層内に形成された1対のソース/ドレイン領域とを備
えている。そして、その薄い半導体層は、チャネル領域
とソース/ドレイン領域とにおいて略同一の第1のチャ
ネル幅方向長さを有し、薄い半導体層はさらに、チャネ
ル領域とソース/ドレイン領域との間に、第1のチャネ
ル幅方向長さよりも短い第2のチャネル幅方向長さを有
する接合領域を備えている。
【0031】請求項2における薄膜トランジスタの製造
方法は、層間絶縁膜上に不純物を含む第1の半導体層を
形成する工程と、第1の半導体層に所定のエッチングを
施すことによって、ゲート電極と、該ゲート電極の両側
壁に所定の間隔を隔てて対向する、ソース/ドレイン領
域の一部を構成する下層ソース/ドレイン領域とを形成
する工程と、ゲート電極の上面を覆うとともに、ゲート
電極の両側壁とソース/ドレイン領域との間を埋めるよ
うに、かつ、下層ソース/ドレイン領域の上面を露出す
るように、ゲート酸化膜を形成する工程と、ゲート酸化
膜の上面および下層ソース/ドレイン領域の上面を覆う
ように第2の半導体層を形成する工程と、下層ソース/
ドレイン領域の不純物を第2の半導体層に熱拡散させる
ことによ り、下層ソース/ドレイン領域とともにソース
/ドレイン領域を構成する上層ソース/ドレイン領域を
形成する工程とを備えている。
方法は、層間絶縁膜上に不純物を含む第1の半導体層を
形成する工程と、第1の半導体層に所定のエッチングを
施すことによって、ゲート電極と、該ゲート電極の両側
壁に所定の間隔を隔てて対向する、ソース/ドレイン領
域の一部を構成する下層ソース/ドレイン領域とを形成
する工程と、ゲート電極の上面を覆うとともに、ゲート
電極の両側壁とソース/ドレイン領域との間を埋めるよ
うに、かつ、下層ソース/ドレイン領域の上面を露出す
るように、ゲート酸化膜を形成する工程と、ゲート酸化
膜の上面および下層ソース/ドレイン領域の上面を覆う
ように第2の半導体層を形成する工程と、下層ソース/
ドレイン領域の不純物を第2の半導体層に熱拡散させる
ことによ り、下層ソース/ドレイン領域とともにソース
/ドレイン領域を構成する上層ソース/ドレイン領域を
形成する工程とを備えている。
【0032】請求項3における薄膜トランジスタの製造
方法は、層間絶縁膜上に延びるように、チャネル領域お
よび該チャネル領域を両側から挟むソース/ドレイン領
域となる第1の半導体層を形成する工程と、第1の半導
体層上にゲート酸化膜を形成する工程と、チャネル領域
となる領域の上方のゲート酸化膜上に、ゲート電極を形
成する工程と、少なくともゲート電極の上面および側壁
を覆う酸化膜を形成する工程と、ゲート電極の上面およ
び側壁を覆う酸化膜を残して、ソース/ドレイン領域と
なる領域上の酸化膜およびゲート酸化膜を除去する工程
と、第1の半導体層のソース/ドレイン領域となる部分
の上面を覆うように、第2の半導体層を形成する工程
と、第1の半導体層および第2の半導体層のソース/ド
レイン領域となる部分に、不純物をイオン注入すること
により、ソース/ドレイン領域を形成する工程とを備え
ている。
方法は、層間絶縁膜上に延びるように、チャネル領域お
よび該チャネル領域を両側から挟むソース/ドレイン領
域となる第1の半導体層を形成する工程と、第1の半導
体層上にゲート酸化膜を形成する工程と、チャネル領域
となる領域の上方のゲート酸化膜上に、ゲート電極を形
成する工程と、少なくともゲート電極の上面および側壁
を覆う酸化膜を形成する工程と、ゲート電極の上面およ
び側壁を覆う酸化膜を残して、ソース/ドレイン領域と
なる領域上の酸化膜およびゲート酸化膜を除去する工程
と、第1の半導体層のソース/ドレイン領域となる部分
の上面を覆うように、第2の半導体層を形成する工程
と、第1の半導体層および第2の半導体層のソース/ド
レイン領域となる部分に、不純物をイオン注入すること
により、ソース/ドレイン領域を形成する工程とを備え
ている。
【0033】
【作用】請求項1に係る薄膜トランジスタにおいては、
その薄い半導体層が、チャネル領域とソース/ドレイン
領域とにおいて略同一の第1のチャネル幅方向長さを有
し、薄い半導体層はさらに、チャネル領域とソース/ド
レイン領域との間に、第1のチャネル幅方向長さよりも
短い第2のチャネル幅方向長さを有する接合領域を備え
ている。そのため、薄い半導体層がコンタクト部以外に
おいて全体に渡って均一なチャネル幅方向長さを有する
場合に比べて、チャネル領域とソース/ドレイン領域と
の接合部のチャネル幅方向長さがより小さくなり、それ
によりソース/ドレイン領域とチャネル領域との接合部
に位置する複数のシリコン結晶の表面積も全体として減
少する。これにより、ソース/ドレイン領域とチャネル
領域との接合部に生じるリーク電流がより減少される。
これと同時に、ソース/ドレイン領域の半導体層のチャ
ネル幅方向の長さを小さくする必要がないため、ソース
/ドレイン領域に接続される配線層の抵抗が従来に比べ
て低下される。また、チャネル領域のチャネル方向長さ
も、ソース/ドレイン領域と略同一にされるた め、所定
のゲート特性を得るのに十分な、ゲート電極と対向する
チャネル領域の面積を確保することができる。
その薄い半導体層が、チャネル領域とソース/ドレイン
領域とにおいて略同一の第1のチャネル幅方向長さを有
し、薄い半導体層はさらに、チャネル領域とソース/ド
レイン領域との間に、第1のチャネル幅方向長さよりも
短い第2のチャネル幅方向長さを有する接合領域を備え
ている。そのため、薄い半導体層がコンタクト部以外に
おいて全体に渡って均一なチャネル幅方向長さを有する
場合に比べて、チャネル領域とソース/ドレイン領域と
の接合部のチャネル幅方向長さがより小さくなり、それ
によりソース/ドレイン領域とチャネル領域との接合部
に位置する複数のシリコン結晶の表面積も全体として減
少する。これにより、ソース/ドレイン領域とチャネル
領域との接合部に生じるリーク電流がより減少される。
これと同時に、ソース/ドレイン領域の半導体層のチャ
ネル幅方向の長さを小さくする必要がないため、ソース
/ドレイン領域に接続される配線層の抵抗が従来に比べ
て低下される。また、チャネル領域のチャネル方向長さ
も、ソース/ドレイン領域と略同一にされるた め、所定
のゲート特性を得るのに十分な、ゲート電極と対向する
チャネル領域の面積を確保することができる。
【0034】請求項2に係る薄膜トランジスタの製造方
法によれば、ソース/ドレイン領域を2層の半導体層に
よって形成し、チャネル領域は、そのうちの1層の半導
体層によって形成するため、チャネル領域の厚みがソー
ス/ドレイン領域の厚みよりも薄くなる。それにより、
ソース/ドレイン領域とチャネル領域との接触面積を小
さくできため、トランジスタのOFF時に、ソース/ド
レイン領域とチャネル領域との接触部分で発生するリー
ク電流を小さくできる。その結果、薄膜トランジスタの
ソース/ドレイン領域につながる配線層の抵抗を低下さ
せることができる。また、第2の半導体層への不純物の
注入を第1の半導体層からの不純物が熱拡散によって行
なうため、第2の半導体層のソース/ドレイン領域に相
当する部分へのイオン注入を省略することができる。
法によれば、ソース/ドレイン領域を2層の半導体層に
よって形成し、チャネル領域は、そのうちの1層の半導
体層によって形成するため、チャネル領域の厚みがソー
ス/ドレイン領域の厚みよりも薄くなる。それにより、
ソース/ドレイン領域とチャネル領域との接触面積を小
さくできため、トランジスタのOFF時に、ソース/ド
レイン領域とチャネル領域との接触部分で発生するリー
ク電流を小さくできる。その結果、薄膜トランジスタの
ソース/ドレイン領域につながる配線層の抵抗を低下さ
せることができる。また、第2の半導体層への不純物の
注入を第1の半導体層からの不純物が熱拡散によって行
なうため、第2の半導体層のソース/ドレイン領域に相
当する部分へのイオン注入を省略することができる。
【0035】請求項3に係る薄膜トランジスタの製造方
法においても、ソース/ドレイン領域を2層の半導体層
によって形成し、チャネル領域は、そのうちの1層の半
導体層によって形成するため、チャネル領域の厚みがソ
ース/ドレイン領域の厚みよりも薄くなる。それによ
り、ソース/ドレイン領域とチャネル領域との接触面積
を小さくできため、トランジスタのOFF時に、ソース
/ドレイン領域とチャネル領域との接触部分で発生する
リーク電流を小さくできる。その結果、薄膜トランジス
タのソース/ドレイン領域につながる配線層の抵抗を低
下させることができる。
法においても、ソース/ドレイン領域を2層の半導体層
によって形成し、チャネル領域は、そのうちの1層の半
導体層によって形成するため、チャネル領域の厚みがソ
ース/ドレイン領域の厚みよりも薄くなる。それによ
り、ソース/ドレイン領域とチャネル領域との接触面積
を小さくできため、トランジスタのOFF時に、ソース
/ドレイン領域とチャネル領域との接触部分で発生する
リーク電流を小さくできる。その結果、薄膜トランジス
タのソース/ドレイン領域につながる配線層の抵抗を低
下させることができる。
【0036】
【実施例】以下、本発明の実施例および参考例を図面に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【0037】図1は、特許請求の範囲に記載の発明には
包含されないが、本発明にとって参考となる第1参考例
における、薄膜トランジスタ(TFT)を有する半導体
装置を示した平面図である。図2は、図1に示した半導
体装置のX−Xにおける断面図である。
包含されないが、本発明にとって参考となる第1参考例
における、薄膜トランジスタ(TFT)を有する半導体
装置を示した平面図である。図2は、図1に示した半導
体装置のX−Xにおける断面図である。
【0038】図1および図2を参照して、第1参考例の
TFTを有する半導体装置について説明する。
TFTを有する半導体装置について説明する。
【0039】第1参考例のTFTを有する半導体装置
は、N型の半導体基板1と、半導体基板1の主表面上に
所定の深さで形成されたPウェル2と、半導体基板1の
主表面に所定の間隔を隔てて形成された素子分離酸化膜
4と、素子分離酸化膜4下に形成されたp型の不純物領
域3と、素子分離酸化膜4間に所定の間隔を隔てて形成
された高濃度不純物領域9aと、高濃度不純物領域9a
に連続するように形成された低濃度不純物領域7aと、
隣接する低濃度不純物領域7a間の半導体基板1上にゲ
ート酸化膜5aを介して形成されたゲート電極6aと、
ゲート電極6aの両側壁部分に形成されたサイドウォー
ル8aとを備えている。
は、N型の半導体基板1と、半導体基板1の主表面上に
所定の深さで形成されたPウェル2と、半導体基板1の
主表面に所定の間隔を隔てて形成された素子分離酸化膜
4と、素子分離酸化膜4下に形成されたp型の不純物領
域3と、素子分離酸化膜4間に所定の間隔を隔てて形成
された高濃度不純物領域9aと、高濃度不純物領域9a
に連続するように形成された低濃度不純物領域7aと、
隣接する低濃度不純物領域7a間の半導体基板1上にゲ
ート酸化膜5aを介して形成されたゲート電極6aと、
ゲート電極6aの両側壁部分に形成されたサイドウォー
ル8aとを備えている。
【0040】また、第1参考例のTFTを有する半導体
装置は、素子分離酸化膜4によって分離される他の領域
に所定の間隔を隔てて形成された高濃度不純物領域9b
と、高濃度不純物領域9bに連続するように形成された
低濃度不純物領域7bと、隣接する低濃度不純物領域7
b間の半導体基板1上にゲート酸化膜5bを介して形成
されたゲート電極6bと、ゲート電極6bの両側壁部分
に形成されたサイドウォール8bとを備えている。
装置は、素子分離酸化膜4によって分離される他の領域
に所定の間隔を隔てて形成された高濃度不純物領域9b
と、高濃度不純物領域9bに連続するように形成された
低濃度不純物領域7bと、隣接する低濃度不純物領域7
b間の半導体基板1上にゲート酸化膜5bを介して形成
されたゲート電極6bと、ゲート電極6bの両側壁部分
に形成されたサイドウォール8bとを備えている。
【0041】さらに、第1参考例のTFTを有する半導
体装置は、高濃度不純物領域9bに連続して形成された
不純物領域10上に電気的に接続されるように形成され
たコンタクト電極11と、コンタクト電極211に電気
的に接続され、層間絶縁膜12上に延びるように形成さ
れたポリシリコン膜15(15a,15b,15c)
と、ポリシリコン膜15(15a,15b,15c)の
チャネル領域15a下にゲート酸化膜14を介して形成
されたゲート電極13と、不純物領域18に電気的に接
続され、層間絶縁膜16上に延びるように形成されたバ
リアメタル層19と、バリアメタル層19上に重なるよ
うに形成されたアルミ配線(Al−Si−Cu配線)
と、全面を覆うように形成されたパッシベーション膜
(PSG膜)とを備えている。
体装置は、高濃度不純物領域9bに連続して形成された
不純物領域10上に電気的に接続されるように形成され
たコンタクト電極11と、コンタクト電極211に電気
的に接続され、層間絶縁膜12上に延びるように形成さ
れたポリシリコン膜15(15a,15b,15c)
と、ポリシリコン膜15(15a,15b,15c)の
チャネル領域15a下にゲート酸化膜14を介して形成
されたゲート電極13と、不純物領域18に電気的に接
続され、層間絶縁膜16上に延びるように形成されたバ
リアメタル層19と、バリアメタル層19上に重なるよ
うに形成されたアルミ配線(Al−Si−Cu配線)
と、全面を覆うように形成されたパッシベーション膜
(PSG膜)とを備えている。
【0042】1対の高濃度不純物領域9aと、1対の低
濃度不純物領域7aと、ゲート酸化膜5aと、ゲート電
極6aとによって、N型のMOSトランジスタが構成さ
れている。また、1対の高濃度不純物領域9bと、1対
の低濃度不純物領域7bと、ゲート酸化膜5bと、ゲー
ト電極6bとによって、N型のMOSトランジスタが構
成されている。ポリシリコン膜15中のチャネル領域1
5aと、ソース/ドレイン領域15bと、ゲート酸化膜
14と、ゲート電極13とによって、MOS型のTFT
トランジスタが構成されている。
濃度不純物領域7aと、ゲート酸化膜5aと、ゲート電
極6aとによって、N型のMOSトランジスタが構成さ
れている。また、1対の高濃度不純物領域9bと、1対
の低濃度不純物領域7bと、ゲート酸化膜5bと、ゲー
ト電極6bとによって、N型のMOSトランジスタが構
成されている。ポリシリコン膜15中のチャネル領域1
5aと、ソース/ドレイン領域15bと、ゲート酸化膜
14と、ゲート電極13とによって、MOS型のTFT
トランジスタが構成されている。
【0043】ここで、第1参考例では、TFTを構成す
るチャネル領域15aの厚みおよびチャネル幅方向の長
さがソース/ドレイン領域15bの厚み及びチャネル幅
方向の長さよりも小さくなっている。具体的には、ソー
ス/ドレイン領域15bの厚みは、300〜1000
Å、チャネル領域15aの厚みは、50〜200Å程度
である。
るチャネル領域15aの厚みおよびチャネル幅方向の長
さがソース/ドレイン領域15bの厚み及びチャネル幅
方向の長さよりも小さくなっている。具体的には、ソー
ス/ドレイン領域15bの厚みは、300〜1000
Å、チャネル領域15aの厚みは、50〜200Å程度
である。
【0044】図3は、図2に示したTFT部分の拡大平
面図である。図4は、図3に示したTFT部分の断面図
である。図5は、図2に示したTFT部分の斜視図であ
る。図2ないし図5を参照して、本参考例ではTFTの
チャネル領域15aとソース/ドレイン領域15bとの
接合部15cのチャネル幅方向の長さw1 および厚みt
1 をソース/ドレイン領域15bのチャネル幅方向の長
さw0 および厚みt0より小さくすることにより、接合
部15cのチャネル幅方向の長さw1 および厚みt1 が
従来に比べて減少される。この結果、接合部15cにお
けるTFTのOFF時のリーク電流を有効に低減するこ
とができる。これと同時に、ソース/ドレイン領域15
bのチャネル幅方向の長さw0 および厚みt0 は大きく
とることができるので、ソース/ドレイン領域につなが
る配線層の抵抗を従来に比べて低下させることができ
る。この結果、TFTの動作速度の向上をも期待でき
る。
面図である。図4は、図3に示したTFT部分の断面図
である。図5は、図2に示したTFT部分の斜視図であ
る。図2ないし図5を参照して、本参考例ではTFTの
チャネル領域15aとソース/ドレイン領域15bとの
接合部15cのチャネル幅方向の長さw1 および厚みt
1 をソース/ドレイン領域15bのチャネル幅方向の長
さw0 および厚みt0より小さくすることにより、接合
部15cのチャネル幅方向の長さw1 および厚みt1 が
従来に比べて減少される。この結果、接合部15cにお
けるTFTのOFF時のリーク電流を有効に低減するこ
とができる。これと同時に、ソース/ドレイン領域15
bのチャネル幅方向の長さw0 および厚みt0 は大きく
とることができるので、ソース/ドレイン領域につなが
る配線層の抵抗を従来に比べて低下させることができ
る。この結果、TFTの動作速度の向上をも期待でき
る。
【0045】図6ないし図17は、図2に示した半導体
装置の製造プロセス(第1工程〜第12工程)を説明す
るための断面図(図13については断面図(a)および
平面図(b))である。図1および図6ないし図17を
参照して、次に本参考例のTFTを有する半導体装置の
製造プロセスについて説明する。
装置の製造プロセス(第1工程〜第12工程)を説明す
るための断面図(図13については断面図(a)および
平面図(b))である。図1および図6ないし図17を
参照して、次に本参考例のTFTを有する半導体装置の
製造プロセスについて説明する。
【0046】まず、図6に示す状態から図7に示すよう
に、N型の半導体基板1上に所定の深さでPウェル2を
形成する。半導体基板1の主表面上に所定の間隔を隔て
てp型の不純物領域3および素子分離酸化膜4を形成す
る。全面にN型の不純物が導入されたポリシリコン膜6
を形成する。ポリシリコン膜6上の所定領域にレジスト
22を形成する。
に、N型の半導体基板1上に所定の深さでPウェル2を
形成する。半導体基板1の主表面上に所定の間隔を隔て
てp型の不純物領域3および素子分離酸化膜4を形成す
る。全面にN型の不純物が導入されたポリシリコン膜6
を形成する。ポリシリコン膜6上の所定領域にレジスト
22を形成する。
【0047】次に、図9に示すように、レジスト22
(図8参照)をマスクとして、ポリシリコン膜6をエッ
チングすることにより、ゲート電極6aおよび6bを形
成する。ゲート電極6a,6bをマスクとして、半導体
基板1にN型の不純物をイオン注入することにより、低
濃度不純物領域7a,7bを形成する。ゲート電極6
a,6bの両側壁部分にサイドウォール8aを形成す
る。ゲート電極6a,6bおよびサイドウォール8a,
8bをマスクとして、半導体基板1にN型の不純物をイ
オン注入することによって、高濃度不純物領域9a,9
bを形成する。
(図8参照)をマスクとして、ポリシリコン膜6をエッ
チングすることにより、ゲート電極6aおよび6bを形
成する。ゲート電極6a,6bをマスクとして、半導体
基板1にN型の不純物をイオン注入することにより、低
濃度不純物領域7a,7bを形成する。ゲート電極6
a,6bの両側壁部分にサイドウォール8aを形成す
る。ゲート電極6a,6bおよびサイドウォール8a,
8bをマスクとして、半導体基板1にN型の不純物をイ
オン注入することによって、高濃度不純物領域9a,9
bを形成する。
【0048】次に、図10に示すように、全面に層間絶
縁膜12aを形成する。一方の高濃度不純物領域9b上
に位置する層間絶縁膜12aに開口部を設ける。この開
口部内の高濃度不純物領域9bに電気的に接続するよう
にコンタクト電極11を形成する。熱処理を施すことに
よって、不純物領域10を形成する。
縁膜12aを形成する。一方の高濃度不純物領域9b上
に位置する層間絶縁膜12aに開口部を設ける。この開
口部内の高濃度不純物領域9bに電気的に接続するよう
にコンタクト電極11を形成する。熱処理を施すことに
よって、不純物領域10を形成する。
【0049】次に、図11に示すように、全面に層間絶
縁膜12bを形成する。層間絶縁膜12b上のゲート電
極6aの上方に位置する領域に、TFTのゲート電極1
3を形成する。
縁膜12bを形成する。層間絶縁膜12b上のゲート電
極6aの上方に位置する領域に、TFTのゲート電極1
3を形成する。
【0050】次に、図12に示すように、ゲート電極1
3を覆うようにゲート酸化膜14を形成する。コンタク
ト電極11上に位置する層間絶縁膜12aおよびゲート
酸化膜14に開口部を形成する。
3を覆うようにゲート酸化膜14を形成する。コンタク
ト電極11上に位置する層間絶縁膜12aおよびゲート
酸化膜14に開口部を形成する。
【0051】次に、図13に示すように、コンタクト電
極11に電気的に接続し、層間絶縁膜12上に延びるよ
うに、N型の不純物がドープされたポリシリコン膜15
を形成する。
極11に電気的に接続し、層間絶縁膜12上に延びるよ
うに、N型の不純物がドープされたポリシリコン膜15
を形成する。
【0052】ここで、図13(b)に示すように、ポリ
シリコン膜15(15a,15b)をチャネル領域15
aのチャネル幅方向の長さがソース/ドレイン領域15
bのチャネル方向の長さよりも小さくなるようにパター
ニングする。
シリコン膜15(15a,15b)をチャネル領域15
aのチャネル幅方向の長さがソース/ドレイン領域15
bのチャネル方向の長さよりも小さくなるようにパター
ニングする。
【0053】次に、図14に示すように、ポリシリコン
膜15(15a,15b)のソース/ドレイン領域15
b上にレジスト23を形成する。レジスト23をマスク
として、チャネル領域15aの位置するポリシリコン膜
15(15a,15b)をエッチングする。これによっ
て、チャネル領域15aに対応するポリシリコン膜15
の膜厚を、ソース/ドレイン領域15bに対応するポリ
シリコン膜15の膜厚よりも小さくすることができる。
膜15(15a,15b)のソース/ドレイン領域15
b上にレジスト23を形成する。レジスト23をマスク
として、チャネル領域15aの位置するポリシリコン膜
15(15a,15b)をエッチングする。これによっ
て、チャネル領域15aに対応するポリシリコン膜15
の膜厚を、ソース/ドレイン領域15bに対応するポリ
シリコン膜15の膜厚よりも小さくすることができる。
【0054】次に、図15に示すように、レジスト23
(図14参照)を除去した後、チャネル領域15a上に
レジスト24を形成する。レジスト24をマスクとし
て、ポリシリコン膜15(15a,15b)のソース/
ドレイン領域15bにP型の不純物をイオン注入する。
これによって、ソース/ドレイン領域15bが形成され
る。
(図14参照)を除去した後、チャネル領域15a上に
レジスト24を形成する。レジスト24をマスクとし
て、ポリシリコン膜15(15a,15b)のソース/
ドレイン領域15bにP型の不純物をイオン注入する。
これによって、ソース/ドレイン領域15bが形成され
る。
【0055】次に、図16に示すように、全面を覆うよ
うに層間絶縁膜16を形成する。そしてリフロー法によ
る熱処理を行なう。層間絶縁膜16のコンタクト電極1
1の接続されない側の高濃度不純物領域9b上に位置す
る領域に、コンタクトホール16aを形成する。コンタ
クトホール16a内の露出された半導体基板1に、N型
の不純物をイオン注入することによって、不純物拡散領
域18を形成する。
うに層間絶縁膜16を形成する。そしてリフロー法によ
る熱処理を行なう。層間絶縁膜16のコンタクト電極1
1の接続されない側の高濃度不純物領域9b上に位置す
る領域に、コンタクトホール16aを形成する。コンタ
クトホール16a内の露出された半導体基板1に、N型
の不純物をイオン注入することによって、不純物拡散領
域18を形成する。
【0056】次に、図17に示すように、コンタクト部
217において、不純物拡散領域18に電気的に接続
し、層間絶縁膜16上に延びるようにバリアメタル層1
9を形成する。バリアメタル層19上に重なるように、
スパッタリング法を用いてAl−Si−Cuの組成を有
するアルミ配線20を形成する。
217において、不純物拡散領域18に電気的に接続
し、層間絶縁膜16上に延びるようにバリアメタル層1
9を形成する。バリアメタル層19上に重なるように、
スパッタリング法を用いてAl−Si−Cuの組成を有
するアルミ配線20を形成する。
【0057】最後に、図2に示したように、全面にパッ
シベーション膜(PSG膜)21を形成する。このよう
にして、本参考例のTFTを有する半導体装置が形成さ
れる。
シベーション膜(PSG膜)21を形成する。このよう
にして、本参考例のTFTを有する半導体装置が形成さ
れる。
【0058】図18は、本発明の第1実施例によるTF
T部分の平面図である。図18を参照して、図13
(a),(b)で説明したプロセスにおいて、図18に
示すような平面構造になるようにポリシリコン膜15
(15d,15e)をパターンニングしてもよい。
T部分の平面図である。図18を参照して、図13
(a),(b)で説明したプロセスにおいて、図18に
示すような平面構造になるようにポリシリコン膜15
(15d,15e)をパターンニングしてもよい。
【0059】すなわち、ゲート電極13aに対向して形
成されたチャネル領域15dとソース/ドレイン領域1
5eとの接合領域15fのみのチャネル幅方向の長さを
小さくしてもよい。このように構成することによって
も、図1ないし図5に示した第1参考例のTFTと同様
の効果を得ることができる。
成されたチャネル領域15dとソース/ドレイン領域1
5eとの接合領域15fのみのチャネル幅方向の長さを
小さくしてもよい。このように構成することによって
も、図1ないし図5に示した第1参考例のTFTと同様
の効果を得ることができる。
【0060】図19は、本発明の第2参考例による薄膜
トランジスタを有する半導体装置の断面図である。図1
9を参照して、この第2参考例の薄膜トランジスタを有
する半導体装置では、TFTを構成するゲート電極13
上にゲート酸化膜14を介してポリシリコン膜25(2
5a,25b)からなるチャネル領域25aが形成され
ている。チャネル領域25aを挟むように1対のソース
/ドレイン領域25bが形成されている。ソース/ドレ
イン領域25b上にはシリコン窒化膜26が形成されて
いる。チャネル領域25a上には熱酸化膜27が形成さ
れている。
トランジスタを有する半導体装置の断面図である。図1
9を参照して、この第2参考例の薄膜トランジスタを有
する半導体装置では、TFTを構成するゲート電極13
上にゲート酸化膜14を介してポリシリコン膜25(2
5a,25b)からなるチャネル領域25aが形成され
ている。チャネル領域25aを挟むように1対のソース
/ドレイン領域25bが形成されている。ソース/ドレ
イン領域25b上にはシリコン窒化膜26が形成されて
いる。チャネル領域25a上には熱酸化膜27が形成さ
れている。
【0061】このように、この第2参考例では、チャネ
ル領域25a上に熱酸化膜27を形成することによっ
て、チャネル領域25aの厚みをソース/ドレイン領域
25bの厚みと比べて小さくすることができる。これに
より、TFTのOFF時のリーク電流を低減することが
でき、かつ、ソース/ドレイン領域25bにつながる配
線層の抵抗を低下させることができる。
ル領域25a上に熱酸化膜27を形成することによっ
て、チャネル領域25aの厚みをソース/ドレイン領域
25bの厚みと比べて小さくすることができる。これに
より、TFTのOFF時のリーク電流を低減することが
でき、かつ、ソース/ドレイン領域25bにつながる配
線層の抵抗を低下させることができる。
【0062】図20ないし図22は、図19に示した半
導体装置の製造プロセス(第1工程〜第3工程)を説明
するための断面図である。図19ないし図22を参照し
て、次に第2参考例の半導体装置の製造プロセスについ
て説明する。
導体装置の製造プロセス(第1工程〜第3工程)を説明
するための断面図である。図19ないし図22を参照し
て、次に第2参考例の半導体装置の製造プロセスについ
て説明する。
【0063】まず、図20に示すプロセスまでは、図6
〜図13に示した第1参考例の製造プロセスと同じであ
る。
〜図13に示した第1参考例の製造プロセスと同じであ
る。
【0064】次に、図20に示すように、ポリシリコン
膜25(図13に示した15に相当する。)上に、減圧
CVD法を用いて、シリコン窒化膜26を形成する。シ
リコン窒化膜26上にレジスト28を形成する。レジス
ト28をマスクとして、シリコン窒化膜26のチャネル
領域上に相当する部分を除去する。。
膜25(図13に示した15に相当する。)上に、減圧
CVD法を用いて、シリコン窒化膜26を形成する。シ
リコン窒化膜26上にレジスト28を形成する。レジス
ト28をマスクとして、シリコン窒化膜26のチャネル
領域上に相当する部分を除去する。。
【0065】次に、図21に示すように、レジスト28
(図20参照)を除去した後、シリコン窒化膜26をマ
スクとして、熱酸化を行なう。これにより、チャネル領
域25a上に熱酸化膜27を形成する。この熱酸化膜2
7の形成によって、チャネル領域25aの厚みを小さく
することができる。具体的には、ポリシリコン膜25
(25a,25b)の膜厚を300〜1000Åとする
と、チャネル領域25aの膜厚は50〜200Å程度と
なる。
(図20参照)を除去した後、シリコン窒化膜26をマ
スクとして、熱酸化を行なう。これにより、チャネル領
域25a上に熱酸化膜27を形成する。この熱酸化膜2
7の形成によって、チャネル領域25aの厚みを小さく
することができる。具体的には、ポリシリコン膜25
(25a,25b)の膜厚を300〜1000Åとする
と、チャネル領域25aの膜厚は50〜200Å程度と
なる。
【0066】次に、図22に示すように、熱酸化膜27
上にレジスト29を形成する。レジスト29をマスクと
してソース/ドレイン領域25bにP型の不純物(BF
2 +)をイオン注入する。
上にレジスト29を形成する。レジスト29をマスクと
してソース/ドレイン領域25bにP型の不純物(BF
2 +)をイオン注入する。
【0067】ここで、このソース/ドレイン領域25b
へのイオン注入は、シリコン窒化膜26を介して行なわ
れるため、従来に比べてイオン注入の注入エネルギーを
高くすることができる。この結果、イオン注入の注入プ
ロセスに要する時間が短縮できる。これによって、製造
プロセス全体に必要な時間も短縮される。
へのイオン注入は、シリコン窒化膜26を介して行なわ
れるため、従来に比べてイオン注入の注入エネルギーを
高くすることができる。この結果、イオン注入の注入プ
ロセスに要する時間が短縮できる。これによって、製造
プロセス全体に必要な時間も短縮される。
【0068】図23は、本発明の第3参考例による薄膜
トランジスタを有する半導体装置の断面図である。図2
3を参照して、この第3参考例では、TFTを構成する
ゲート電極13上にゲート酸化膜14を介してポリシリ
コン膜35(35a,35b)が形成されている。ポリ
シリコン膜35(35a,35b)のゲート電極13上
に位置する領域には、TFTのチャネル領域35aが形
成されている。チャネル領35aを挟むように一対のソ
ース/ドレイン領域35bが形成されている。ソース/
ドレイン領域35b上にはシリコン酸化膜36が形成さ
れている。そして、チャネル領域35aの厚みは、ソー
ス/ドレイン領域35bの厚みより小さくなるように形
成されている。このチャネル領域35aの厚みは、50
〜200Å程度である。
トランジスタを有する半導体装置の断面図である。図2
3を参照して、この第3参考例では、TFTを構成する
ゲート電極13上にゲート酸化膜14を介してポリシリ
コン膜35(35a,35b)が形成されている。ポリ
シリコン膜35(35a,35b)のゲート電極13上
に位置する領域には、TFTのチャネル領域35aが形
成されている。チャネル領35aを挟むように一対のソ
ース/ドレイン領域35bが形成されている。ソース/
ドレイン領域35b上にはシリコン酸化膜36が形成さ
れている。そして、チャネル領域35aの厚みは、ソー
ス/ドレイン領域35bの厚みより小さくなるように形
成されている。このチャネル領域35aの厚みは、50
〜200Å程度である。
【0069】図24は、図23に示した半導体装置の製
造プロセスを説明するための断面図である。図24を参
照して、この第3参考例の半導体装置の製造プロセスと
しては、ゲート電極13上にゲート酸化膜14を介して
均一な厚みでポリシリコン膜(図示せず)を形成する。
その後、ポリシリコン膜のソース/ドレイン領域35b
に対応する部分上にシリコン酸化膜36を形成する。シ
リコン酸化膜36をマスクとして、チャネル領域に対応
するポリシリコン膜をエッチングすることにより、チャ
ネル領域35aの厚みを薄くする。その後、チャネル領
域35a上にレジスト37を形成する。レジスト37を
マスクとして、ソース/ドレイン領域35bに対応する
ポリシリコン膜にP型の不純物をイオン注入する。ここ
で、このイオン注入の際、シリコン酸化膜36によって
注入エネルギーが弱められる。したがって、従来に比べ
てソース/ドレイン領域35bへのイオン注入の注入エ
ネルギーを高くすることができる。この結果、注入時間
を短縮することができる。
造プロセスを説明するための断面図である。図24を参
照して、この第3参考例の半導体装置の製造プロセスと
しては、ゲート電極13上にゲート酸化膜14を介して
均一な厚みでポリシリコン膜(図示せず)を形成する。
その後、ポリシリコン膜のソース/ドレイン領域35b
に対応する部分上にシリコン酸化膜36を形成する。シ
リコン酸化膜36をマスクとして、チャネル領域に対応
するポリシリコン膜をエッチングすることにより、チャ
ネル領域35aの厚みを薄くする。その後、チャネル領
域35a上にレジスト37を形成する。レジスト37を
マスクとして、ソース/ドレイン領域35bに対応する
ポリシリコン膜にP型の不純物をイオン注入する。ここ
で、このイオン注入の際、シリコン酸化膜36によって
注入エネルギーが弱められる。したがって、従来に比べ
てソース/ドレイン領域35bへのイオン注入の注入エ
ネルギーを高くすることができる。この結果、注入時間
を短縮することができる。
【0070】図25は、本発明の第4参考例によるTF
Tを有する半導体装置の断面図である。図25を参照し
て、この第4参考例では、層間絶縁膜12上に延在する
ようにポリシリコン膜45(45a,45b)が形成さ
れている。ポリシリコン膜45(45a,45b)は、
TFTを構成するチャネル領域45aと、チャネル領域
45aを挟むように形成された1対のソース/ドレイン
領域45bとを含んでいる。チャネル領域45aの下に
はSi−N膜が形成されている。チャネル領域45a上
にはゲート酸化膜44を介してTFTのゲート電極43
が形成されている。
Tを有する半導体装置の断面図である。図25を参照し
て、この第4参考例では、層間絶縁膜12上に延在する
ようにポリシリコン膜45(45a,45b)が形成さ
れている。ポリシリコン膜45(45a,45b)は、
TFTを構成するチャネル領域45aと、チャネル領域
45aを挟むように形成された1対のソース/ドレイン
領域45bとを含んでいる。チャネル領域45aの下に
はSi−N膜が形成されている。チャネル領域45a上
にはゲート酸化膜44を介してTFTのゲート電極43
が形成されている。
【0071】このように、この第4参考例では、ゲート
電極43がチャネル領域45aの上方に位置する場合
に、チャネル領域45aの厚みを薄くする構成を示して
いる。
電極43がチャネル領域45aの上方に位置する場合
に、チャネル領域45aの厚みを薄くする構成を示して
いる。
【0072】図26および図27は、図25に示した半
導体装置の製造プロセス(第1工程および第2工程)を
説明するための断面図である。図25〜図27を参照し
て、この第4参考例の半導体装置の製造プロセスについ
て説明する。
導体装置の製造プロセス(第1工程および第2工程)を
説明するための断面図である。図25〜図27を参照し
て、この第4参考例の半導体装置の製造プロセスについ
て説明する。
【0073】まず、ポリシリコン膜45を形成するまで
のプロセスは、図6ないし図13に示した第1参考例の
製造プロセスと同じである。ここで、ポリシリコン膜4
5の厚みは、300〜1000Å程度である。
のプロセスは、図6ないし図13に示した第1参考例の
製造プロセスと同じである。ここで、ポリシリコン膜4
5の厚みは、300〜1000Å程度である。
【0074】次に、図26に示すように、ポリシリコン
膜45上のチャネル領域45aを除いた部分にレジスト
47を形成する。レジスト47をマスクとして、露出さ
れたポリシリコン膜45に窒素イオンをイオン注入す
る。
膜45上のチャネル領域45aを除いた部分にレジスト
47を形成する。レジスト47をマスクとして、露出さ
れたポリシリコン膜45に窒素イオンをイオン注入す
る。
【0075】ここで、この窒素イオンのイオン注入条件
としては、ポリシリコン膜45の厚みが500Åである
場合には注入エネルギーは20KeV程度、ポリシリコ
ン膜45の膜厚が1000Åである場合には40KeV
程度とする。注入量は、1×1018/cm2 以上(5×
1018/cm2 )、ビーム電流は、20mA程度の条件
とする。
としては、ポリシリコン膜45の厚みが500Åである
場合には注入エネルギーは20KeV程度、ポリシリコ
ン膜45の膜厚が1000Åである場合には40KeV
程度とする。注入量は、1×1018/cm2 以上(5×
1018/cm2 )、ビーム電流は、20mA程度の条件
とする。
【0076】このような条件下で窒素イオンをイオン注
入した後、ランプアニール(熱処理)を行なうことによ
り、イオン注入の注入ダメージを低減させるとともに、
窒素イオンを結晶化させる。これによって、チャネル領
域45aの下方にSi−N膜46を形成することができ
る。なお、ランプアニール条件としては、1050〜1
150℃の温度で30秒である。
入した後、ランプアニール(熱処理)を行なうことによ
り、イオン注入の注入ダメージを低減させるとともに、
窒素イオンを結晶化させる。これによって、チャネル領
域45aの下方にSi−N膜46を形成することができ
る。なお、ランプアニール条件としては、1050〜1
150℃の温度で30秒である。
【0077】次に、図27に示すように、CVD法を用
いてゲート酸化膜44およびその上にゲート電極層(図
示せず)を形成する。写真製版技術およびエッチング技
術も用いて、TFTのゲート電極43を形成する。ゲー
ト電極43をマスクとして、ソース/ドレイン領域45
bに不純物を自己整合的に注入する。なお、ソース/ド
レイン領域45bにオフセットを設けるときは、ゲート
電極43の両側壁部分にサイドウォールを形成してイオ
ン注入を行なう。
いてゲート酸化膜44およびその上にゲート電極層(図
示せず)を形成する。写真製版技術およびエッチング技
術も用いて、TFTのゲート電極43を形成する。ゲー
ト電極43をマスクとして、ソース/ドレイン領域45
bに不純物を自己整合的に注入する。なお、ソース/ド
レイン領域45bにオフセットを設けるときは、ゲート
電極43の両側壁部分にサイドウォールを形成してイオ
ン注入を行なう。
【0078】このように本第4参考例では窒素イオンを
ポリシリコン膜のチャネル領域45aに対応する領域に
注入することによって、チャネル領域45aに対応する
ポリシリコン膜を薄膜化することができる。そして、イ
オン注入は、制御性に優れているため、任意の膜厚のS
i−N膜46の形成が可能である。
ポリシリコン膜のチャネル領域45aに対応する領域に
注入することによって、チャネル領域45aに対応する
ポリシリコン膜を薄膜化することができる。そして、イ
オン注入は、制御性に優れているため、任意の膜厚のS
i−N膜46の形成が可能である。
【0079】図28は、本発明の第5参考例によるTF
Tを有する半導体装置の製造プロセスを説明するための
断面図である。図28を参照して、この第5参考例で
は、第4参考例で説明した窒素イオンを注入する工程に
おいて、窒素イオンの代わりに酸素イオンを注入する。
このように酸素イオンを注入することによっても、チャ
ネル領域55aに相当するポリシリコン膜の膜厚を薄く
することができる。すなわち、チャネル領域55aに酸
素イオンを注入し、ランプアニールを行なうことによっ
て、チャネル領域55a下にシリコン酸化膜56を形成
する。ここで、酸素イオンの注入条件およびランプアニ
ール条件は、第5実施例の窒素イオンを注入する場合と
同じである。
Tを有する半導体装置の製造プロセスを説明するための
断面図である。図28を参照して、この第5参考例で
は、第4参考例で説明した窒素イオンを注入する工程に
おいて、窒素イオンの代わりに酸素イオンを注入する。
このように酸素イオンを注入することによっても、チャ
ネル領域55aに相当するポリシリコン膜の膜厚を薄く
することができる。すなわち、チャネル領域55aに酸
素イオンを注入し、ランプアニールを行なうことによっ
て、チャネル領域55a下にシリコン酸化膜56を形成
する。ここで、酸素イオンの注入条件およびランプアニ
ール条件は、第5実施例の窒素イオンを注入する場合と
同じである。
【0080】図29は、本発明の第6参考例によるTF
Tを有する半導体装置の断面図である。図29を参照し
て、この第6参考例によるTFTを有する半導体装置で
は、層間絶縁膜12上の所定領域に第1のポリシリコン
膜63が形成されている。第1のポリシリコン膜63お
よび層間絶縁膜12上に第2のポリシリコン膜64(6
4a,64b,64c,64d)が形成されている。層
間絶縁膜12上に形成された第2のポリシリコン膜上に
は、ゲート酸化膜65を介してゲート電極66が形成さ
れている。第1のポリシリコン膜63と、第2のポリシ
リコン膜64のうちの第1のポリシリコン膜63上に形
成された部分とによって、TFTのソース/ドレイン領
域が構成される。第2のポリシリコン膜64のゲート電
極66の下方に位置する領域には、TFTのチャネル領
域64aが形成されている。
Tを有する半導体装置の断面図である。図29を参照し
て、この第6参考例によるTFTを有する半導体装置で
は、層間絶縁膜12上の所定領域に第1のポリシリコン
膜63が形成されている。第1のポリシリコン膜63お
よび層間絶縁膜12上に第2のポリシリコン膜64(6
4a,64b,64c,64d)が形成されている。層
間絶縁膜12上に形成された第2のポリシリコン膜上に
は、ゲート酸化膜65を介してゲート電極66が形成さ
れている。第1のポリシリコン膜63と、第2のポリシ
リコン膜64のうちの第1のポリシリコン膜63上に形
成された部分とによって、TFTのソース/ドレイン領
域が構成される。第2のポリシリコン膜64のゲート電
極66の下方に位置する領域には、TFTのチャネル領
域64aが形成されている。
【0081】図30は、図29に示した半導体装置のT
FT部分の平面図((a)、(b))である。図29お
よび図30を参照して、図30(a)に示した第6参考
例では、第2のポリシリコン膜64(64a,64b)
のチャネル幅方向の長さが、チャネル領域64aとソー
ス/ドレイン領域64bとで異なる。すなわち、チャネ
ル領域64aとソース/ドレイン領域64bとの接合部
64eの第2のポリシリコン膜64のチャネル幅方向の
長さは、ソース/ドレイン領域64bのチャネル幅方向
の長さより小さくなるように形成されている。また、図
30(b)に示した第6参考例では、第2のポリシリコ
ン膜64(64c,64d)のチャネル幅方向の長さ
は、チャネル領域64cとソース/ドレイン領域64d
とで同じである。そして、第2のポリシリコン膜64の
ソース/ドレイン領域64d下に形成される第1のポリ
シリコン膜63のチャネル幅方向の長さが、第2のポリ
シリコン膜64のソース/ドレイン領域64dのチャネ
ル幅方向の長さよりも長くなるように形成されている。
この結果、チャネル領域64cとソース/ドレイン領域
64dとの接合部64fのチャネル幅方向の長さが、ソ
ース/ドレイン領域(63,64d)のチャネル幅方向
の長さよりも小さくなる。
FT部分の平面図((a)、(b))である。図29お
よび図30を参照して、図30(a)に示した第6参考
例では、第2のポリシリコン膜64(64a,64b)
のチャネル幅方向の長さが、チャネル領域64aとソー
ス/ドレイン領域64bとで異なる。すなわち、チャネ
ル領域64aとソース/ドレイン領域64bとの接合部
64eの第2のポリシリコン膜64のチャネル幅方向の
長さは、ソース/ドレイン領域64bのチャネル幅方向
の長さより小さくなるように形成されている。また、図
30(b)に示した第6参考例では、第2のポリシリコ
ン膜64(64c,64d)のチャネル幅方向の長さ
は、チャネル領域64cとソース/ドレイン領域64d
とで同じである。そして、第2のポリシリコン膜64の
ソース/ドレイン領域64d下に形成される第1のポリ
シリコン膜63のチャネル幅方向の長さが、第2のポリ
シリコン膜64のソース/ドレイン領域64dのチャネ
ル幅方向の長さよりも長くなるように形成されている。
この結果、チャネル領域64cとソース/ドレイン領域
64dとの接合部64fのチャネル幅方向の長さが、ソ
ース/ドレイン領域(63,64d)のチャネル幅方向
の長さよりも小さくなる。
【0082】このように、この第6参考例では、TFT
を構成するソース/ドレイン領域を第1のポリシリコン
膜63と第2のポリシリコン膜64との2層構造にする
ことにより、チャネル領域64aの厚みを薄くし、か
つ、チャネル領域64aのチャネル幅方向の長さをソー
ス/ドレイン領域のそれに比べて小さくなるように形成
している。したがって、この第6参考例においても、T
FTのOFF時のリーク電流を低減できるとともに、ソ
ース/ドレイン領域につながる配線層の抵抗を低下させ
ることができる。
を構成するソース/ドレイン領域を第1のポリシリコン
膜63と第2のポリシリコン膜64との2層構造にする
ことにより、チャネル領域64aの厚みを薄くし、か
つ、チャネル領域64aのチャネル幅方向の長さをソー
ス/ドレイン領域のそれに比べて小さくなるように形成
している。したがって、この第6参考例においても、T
FTのOFF時のリーク電流を低減できるとともに、ソ
ース/ドレイン領域につながる配線層の抵抗を低下させ
ることができる。
【0083】図31ないし図33は、図29に示した半
導体装置の製造プロセス(第1工程〜第3工程)を説明
するための断面図である。図29ないし図33を参照し
て、第6参考例の半導体装置の製造プロセスについて説
明する。
導体装置の製造プロセス(第1工程〜第3工程)を説明
するための断面図である。図29ないし図33を参照し
て、第6参考例の半導体装置の製造プロセスについて説
明する。
【0084】また、第1のポリシリコン膜63を形成す
るまでの工程は、図6ないし図13に示した第1参考例
の製造プロセスと同様である。
るまでの工程は、図6ないし図13に示した第1参考例
の製造プロセスと同様である。
【0085】次に、図31に示すように、第1のポリシ
リコン膜63上の所定領域にレジスト67を形成する。
レジスト67をマスクとして、第1のポリシリコン膜6
3をエッチングすることによって、後にチャネル領域が
形成される領域の第1のポリシリコン膜63を除去す
る。なお、ポリシリコン膜63は、300〜1000Å
の厚みで形成されている。
リコン膜63上の所定領域にレジスト67を形成する。
レジスト67をマスクとして、第1のポリシリコン膜6
3をエッチングすることによって、後にチャネル領域が
形成される領域の第1のポリシリコン膜63を除去す
る。なお、ポリシリコン膜63は、300〜1000Å
の厚みで形成されている。
【0086】次に、図32に示すように、レジスト67
(図31参照)を除去した後、第1のポリシリコン膜6
3およびチャネル領域が形成される層間絶縁膜12上
に、第2のポリシリコン膜64を形成する。この第2の
ポリシリコン膜64の膜厚は、100Å程度である。こ
の後、TFTの形成される領域にレジスト68を形成す
る。レジスト68をマスクとして、TFTが形成される
領域以外の第1のポリシリコン膜63および第2のポリ
シリコン膜64をエッチングにより除去する。
(図31参照)を除去した後、第1のポリシリコン膜6
3およびチャネル領域が形成される層間絶縁膜12上
に、第2のポリシリコン膜64を形成する。この第2の
ポリシリコン膜64の膜厚は、100Å程度である。こ
の後、TFTの形成される領域にレジスト68を形成す
る。レジスト68をマスクとして、TFTが形成される
領域以外の第1のポリシリコン膜63および第2のポリ
シリコン膜64をエッチングにより除去する。
【0087】次に、図33に示すように、レジスト68
(図32参照)を除去した後、ゲート酸化膜65を形成
する。ゲート酸化膜65上にポリシリコン膜(図示せ
ず)を形成する。ポリシリコン膜(図示せず)の上の所
定領域にレジスト69を形成する。レジスト69をマス
クとしてエッチングを行なうことにより、ゲート電極6
6を形成する。
(図32参照)を除去した後、ゲート酸化膜65を形成
する。ゲート酸化膜65上にポリシリコン膜(図示せ
ず)を形成する。ポリシリコン膜(図示せず)の上の所
定領域にレジスト69を形成する。レジスト69をマス
クとしてエッチングを行なうことにより、ゲート電極6
6を形成する。
【0088】このようにして、第1のポリシリコン膜6
3と第2のポリシリコン膜64とゲート酸化膜65とゲ
ート電極66とからなるTFTが形成される。ここで、
ソース/ドレイン領域では、第1のポリシリコン膜63
と第2のポリシリコン膜64(64b,64d)とが重
なった構造になっている。このため、第1のポリシリコ
ン膜63の不純物が熱拡散によって第2のポリシリコン
膜64(64b,64d)に拡散する。この結果、本参
考例では、ソース/ドレイン領域に位置する第2のポリ
シリコン膜64へのイオン注入が省略できるという効果
がある。なお、第1のポリシリコン膜63の不純物が第
2のポリシリコン膜64に熱拡散する際の熱処理条件と
しては、下層のデバイスに損傷を与えない温度条件で行
なわれる。
3と第2のポリシリコン膜64とゲート酸化膜65とゲ
ート電極66とからなるTFTが形成される。ここで、
ソース/ドレイン領域では、第1のポリシリコン膜63
と第2のポリシリコン膜64(64b,64d)とが重
なった構造になっている。このため、第1のポリシリコ
ン膜63の不純物が熱拡散によって第2のポリシリコン
膜64(64b,64d)に拡散する。この結果、本参
考例では、ソース/ドレイン領域に位置する第2のポリ
シリコン膜64へのイオン注入が省略できるという効果
がある。なお、第1のポリシリコン膜63の不純物が第
2のポリシリコン膜64に熱拡散する際の熱処理条件と
しては、下層のデバイスに損傷を与えない温度条件で行
なわれる。
【0089】図34は、本発明の第2実施例によるTF
Tを有する半導体装置の断面図である。図34を参照し
て、この第2実施例の半導体装置では、層間絶縁膜12
上のゲート電極6aの上方に位置する領域に、TFTを
構成するゲート電極73aが形成されている。ゲート電
極73aを覆うようにゲート酸化膜74が形成されてい
る。ゲート電極73aから所定の間隔を隔てた層間絶縁
膜12上には、第1のポリシリコン膜73bが形成され
ている。第1のポリシリコン膜73b上およびゲート酸
化膜74を覆うように第2のポリシリコン膜75(75
a,75b)が形成されている。TFTのソース/ドレ
イン領域は、第1のポリシリコン膜73bと、第2のポ
リシリコン膜75(75b)の第1のポリシリコン膜7
3b上に形成される領域とによって構成されている。T
FTのチャネル領域は、第2のポリシリコン膜75(7
5a)のゲート電極73aの上方に位置する領域に形成
される。この第2実施例も、第6参考例と同様に、TF
Tのソース/ドレイン領域が、第1のポリシリコン膜7
3bと第2のポリシリコン膜75(75b)との2層構
造となっている。このように構成することによって、第
2のポリシリコン膜75のチャネル領域75aの厚み
は、第1のポリシリコン膜73bと第2のポリシリコン
膜75(75b)とからなるソース/ドレイン領域の厚
みよりも小さくすることができる。これにより、TFT
のOFF時のリーク電流を減少させることができ、か
つ、TFTのソース/ドレイン領域につながる配線層の
抵抗を低下させることができる。
Tを有する半導体装置の断面図である。図34を参照し
て、この第2実施例の半導体装置では、層間絶縁膜12
上のゲート電極6aの上方に位置する領域に、TFTを
構成するゲート電極73aが形成されている。ゲート電
極73aを覆うようにゲート酸化膜74が形成されてい
る。ゲート電極73aから所定の間隔を隔てた層間絶縁
膜12上には、第1のポリシリコン膜73bが形成され
ている。第1のポリシリコン膜73b上およびゲート酸
化膜74を覆うように第2のポリシリコン膜75(75
a,75b)が形成されている。TFTのソース/ドレ
イン領域は、第1のポリシリコン膜73bと、第2のポ
リシリコン膜75(75b)の第1のポリシリコン膜7
3b上に形成される領域とによって構成されている。T
FTのチャネル領域は、第2のポリシリコン膜75(7
5a)のゲート電極73aの上方に位置する領域に形成
される。この第2実施例も、第6参考例と同様に、TF
Tのソース/ドレイン領域が、第1のポリシリコン膜7
3bと第2のポリシリコン膜75(75b)との2層構
造となっている。このように構成することによって、第
2のポリシリコン膜75のチャネル領域75aの厚み
は、第1のポリシリコン膜73bと第2のポリシリコン
膜75(75b)とからなるソース/ドレイン領域の厚
みよりも小さくすることができる。これにより、TFT
のOFF時のリーク電流を減少させることができ、か
つ、TFTのソース/ドレイン領域につながる配線層の
抵抗を低下させることができる。
【0090】図35ないし図37は、図34に示した半
導体装置の製造プロセス(第1工程〜第3工程)を説明
するための断面図である。図34ないし図37を参照し
て、第2実施例の半導体装置のTFT部分の製造プロセ
スについて説明する。
導体装置の製造プロセス(第1工程〜第3工程)を説明
するための断面図である。図34ないし図37を参照し
て、第2実施例の半導体装置のTFT部分の製造プロセ
スについて説明する。
【0091】まず、コンタクト電極11を形成する工程
までは、図6ないし図10に示した第1参考例の製造プ
ロセスと同じである。
までは、図6ないし図10に示した第1参考例の製造プ
ロセスと同じである。
【0092】次に、図35に示すように、層間絶縁膜1
2aおよびコンタクト電極11上に層間絶縁膜12bを
形成する。層間絶縁膜12bのうちのコンタクト電極1
1上に位置する部分に、コンタクトホールを形成する。
層間絶縁膜12b上およびコンタクト電極11上に第1
のポリシリコン膜(図示せず)を形成する。第1のポリ
シリコン膜(図示せず)上の所定領域にレジスト76を
形成する。レジスト76をマスクとしてエッチングする
ことによって、第1のポリシリコン膜からなるゲート電
極73aを形成する。ゲート電極73aの両側方には、
ソース/ドレイン領域を構成する第1のポリシリコン膜
73bが所定の間隔を隔てて残余している。
2aおよびコンタクト電極11上に層間絶縁膜12bを
形成する。層間絶縁膜12bのうちのコンタクト電極1
1上に位置する部分に、コンタクトホールを形成する。
層間絶縁膜12b上およびコンタクト電極11上に第1
のポリシリコン膜(図示せず)を形成する。第1のポリ
シリコン膜(図示せず)上の所定領域にレジスト76を
形成する。レジスト76をマスクとしてエッチングする
ことによって、第1のポリシリコン膜からなるゲート電
極73aを形成する。ゲート電極73aの両側方には、
ソース/ドレイン領域を構成する第1のポリシリコン膜
73bが所定の間隔を隔てて残余している。
【0093】次に、図36に示すように、レジスト76
(図35参照)を除去した後、ゲート電極73aおよび
第1のポリシリコン膜73bを覆うようにゲート酸化膜
74を形成する。この際、ゲート酸化膜74は、ゲート
電極73aと第1のポリシリコン膜73bとの間に介在
された状態となる。ゲート電極73a上に位置するゲー
ト酸化膜74上にレジスト77を形成する。レジスト7
7をマスクとして、ゲート酸化膜74をエッチングする
ことによって、ゲート電極73aを覆うように、ゲート
酸化膜74を残余させる。
(図35参照)を除去した後、ゲート電極73aおよび
第1のポリシリコン膜73bを覆うようにゲート酸化膜
74を形成する。この際、ゲート酸化膜74は、ゲート
電極73aと第1のポリシリコン膜73bとの間に介在
された状態となる。ゲート電極73a上に位置するゲー
ト酸化膜74上にレジスト77を形成する。レジスト7
7をマスクとして、ゲート酸化膜74をエッチングする
ことによって、ゲート電極73aを覆うように、ゲート
酸化膜74を残余させる。
【0094】次に、図37に示すように、レジスト77
(図36参照)を除去した後、ゲート酸化膜74および
第1のポリシリコン膜73bを覆うようにCVD法を用
いて第2のポリシリコン膜75(75a,75b)を形
成する。第2のポリシリコン膜75(75a,75b)
の厚みは、100Å程度である。TFTが形成される領
域の第2のポリシリコン膜75上にレジスト78を形成
する。レジスト78を用いて第2のポリシリコン膜75
をエッチングすることによりTFTが形成される部分以
外の第2のポリシリコン膜75を除去する。
(図36参照)を除去した後、ゲート酸化膜74および
第1のポリシリコン膜73bを覆うようにCVD法を用
いて第2のポリシリコン膜75(75a,75b)を形
成する。第2のポリシリコン膜75(75a,75b)
の厚みは、100Å程度である。TFTが形成される領
域の第2のポリシリコン膜75上にレジスト78を形成
する。レジスト78を用いて第2のポリシリコン膜75
をエッチングすることによりTFTが形成される部分以
外の第2のポリシリコン膜75を除去する。
【0095】この第2実施例においても、第1のポリシ
リコン膜73bの不純物が熱拡散によって第2のポリシ
リコン膜75(75b)に拡散するため、第2のポリシ
リコン膜75(75b)のソース/ドレイン領域に相当
する部分へのイオン注入を省略することができる。
リコン膜73bの不純物が熱拡散によって第2のポリシ
リコン膜75(75b)に拡散するため、第2のポリシ
リコン膜75(75b)のソース/ドレイン領域に相当
する部分へのイオン注入を省略することができる。
【0096】図38は、本発明の第3実施例によるTF
Tを有する半導体装置の断面図である。図38を参照し
て、この第3実施例では、層間絶縁膜12a上に第1の
ポリシリコン膜83(83a,83b)が形成されてい
る。第1のポリシリコン膜83のチャネル領域83aに
相当する部分上にはゲート酸化膜85を介してゲート電
極86が形成されている。ゲート電極86を覆うように
酸化膜87が形成されている。第1のポリシリコン膜8
3のソース/ドレイン領域83b上には第2のポリシリ
コン膜84が形成されている。第2のポリシリコン膜8
4と、第1のポリシリコン膜83のうちのソース/ドレ
イン領域83bとによって、TFTのソース/ドレイン
領域が構成される。また、第1のポリシリコン膜83の
うちゲート電極86の下方に位置する領域によって、T
FTのチャネル領域83aが構成される。
Tを有する半導体装置の断面図である。図38を参照し
て、この第3実施例では、層間絶縁膜12a上に第1の
ポリシリコン膜83(83a,83b)が形成されてい
る。第1のポリシリコン膜83のチャネル領域83aに
相当する部分上にはゲート酸化膜85を介してゲート電
極86が形成されている。ゲート電極86を覆うように
酸化膜87が形成されている。第1のポリシリコン膜8
3のソース/ドレイン領域83b上には第2のポリシリ
コン膜84が形成されている。第2のポリシリコン膜8
4と、第1のポリシリコン膜83のうちのソース/ドレ
イン領域83bとによって、TFTのソース/ドレイン
領域が構成される。また、第1のポリシリコン膜83の
うちゲート電極86の下方に位置する領域によって、T
FTのチャネル領域83aが構成される。
【0097】このように、この第3実施例においても、
TFTのソース/ドレイン領域を2層構造に形成するこ
とにより、チャネル領域83aの厚みをソース/ドレイ
ン領域の厚みよりも薄くすることが可能である。
TFTのソース/ドレイン領域を2層構造に形成するこ
とにより、チャネル領域83aの厚みをソース/ドレイ
ン領域の厚みよりも薄くすることが可能である。
【0098】図39ないし図41は、図38に示した第
3実施例の半導体装置の製造プロセス(第1工程〜第3
工程)を説明するための断面図である。図38ないし図
41を参照して、この第3実施例の製造プロセスについ
て説明する。
3実施例の半導体装置の製造プロセス(第1工程〜第3
工程)を説明するための断面図である。図38ないし図
41を参照して、この第3実施例の製造プロセスについ
て説明する。
【0099】まず、コンタクト電極11を形成する工程
までは、図6ないし図10に示した第1参考例の製造プ
ロセスと同じである。
までは、図6ないし図10に示した第1参考例の製造プ
ロセスと同じである。
【0100】次に、図39に示すように、層間絶縁膜1
2aおよびコンタクト電極11上に層間絶縁膜12bを
形成する。層間絶縁膜12bのコンタクト電極11上に
位置する領域にコンタクトホールを形成する。そのコン
タクトホール内にコンタクト電極11に電気的に接触
し、層間絶縁膜12b上に延びるように第1のポリシリ
コン膜83をCVD法によって形成する。この第1のポ
リシリコン膜83の厚みは、50〜200Å程度であ
る。CVD法を用いて、第1のポリシリコン膜83上に
ゲート酸化膜85を形成する。
2aおよびコンタクト電極11上に層間絶縁膜12bを
形成する。層間絶縁膜12bのコンタクト電極11上に
位置する領域にコンタクトホールを形成する。そのコン
タクトホール内にコンタクト電極11に電気的に接触
し、層間絶縁膜12b上に延びるように第1のポリシリ
コン膜83をCVD法によって形成する。この第1のポ
リシリコン膜83の厚みは、50〜200Å程度であ
る。CVD法を用いて、第1のポリシリコン膜83上に
ゲート酸化膜85を形成する。
【0101】次に、図40に示すように、ゲート酸化膜
85上のチャネル領域83aの上方に位置する領域に、
写真製版およびエッチング技術を用いて、ゲート電極8
6を形成する。すなわち、ゲート電極86を形成するた
めのポリシリコン膜(図示せず)の所定領域上にレジス
ト88を形成し、そのレジスト88をマスクとしてポリ
シリコン膜(図示せず)をエッチングする。これによっ
て、ゲート電極86を形成する。
85上のチャネル領域83aの上方に位置する領域に、
写真製版およびエッチング技術を用いて、ゲート電極8
6を形成する。すなわち、ゲート電極86を形成するた
めのポリシリコン膜(図示せず)の所定領域上にレジス
ト88を形成し、そのレジスト88をマスクとしてポリ
シリコン膜(図示せず)をエッチングする。これによっ
て、ゲート電極86を形成する。
【0102】次に、図41に示すように、レジスト88
(図40参照)を除去した後、ゲート電極86を覆うよ
うに酸化膜87を形成する。すなわち、全面に酸化膜8
7を形成した後、写真製版およびエッチング技術を用い
て、ソース/ドレイン領域に形成された酸化膜87(図
示せず)を除去する。これによって、ゲート電極86を
取り囲むような構造を有する酸化膜87を形成する。全
面にCVD法を用いて第2のポリシリコン膜84を形成
する。写真製版およびエッチング技術を用いて、チャネ
ル領域83aの上方に位置する第2のポリシリコン膜8
4を除去する。すなわち、ポリシリコン膜84上のソー
ス/ドレイン領域に対応する部分にレジスト89を形成
する。レジスト89をマスクとして第2のポリシリコン
膜84をエッチングすることによって、チャネル領域8
3aの上方に位置する第2のポリシリコン膜84を除去
する。レジスト89を除去した後、イオン注入法を用い
て、ソース/ドレイン領域を構成する第1のポリシリコ
ン膜83および第2のポリシリコン膜84に、不純物を
イオン注入する。
(図40参照)を除去した後、ゲート電極86を覆うよ
うに酸化膜87を形成する。すなわち、全面に酸化膜8
7を形成した後、写真製版およびエッチング技術を用い
て、ソース/ドレイン領域に形成された酸化膜87(図
示せず)を除去する。これによって、ゲート電極86を
取り囲むような構造を有する酸化膜87を形成する。全
面にCVD法を用いて第2のポリシリコン膜84を形成
する。写真製版およびエッチング技術を用いて、チャネ
ル領域83aの上方に位置する第2のポリシリコン膜8
4を除去する。すなわち、ポリシリコン膜84上のソー
ス/ドレイン領域に対応する部分にレジスト89を形成
する。レジスト89をマスクとして第2のポリシリコン
膜84をエッチングすることによって、チャネル領域8
3aの上方に位置する第2のポリシリコン膜84を除去
する。レジスト89を除去した後、イオン注入法を用い
て、ソース/ドレイン領域を構成する第1のポリシリコ
ン膜83および第2のポリシリコン膜84に、不純物を
イオン注入する。
【0103】このようにして、図38に示した第3実施
例のTFT部分が形成される。図42は、本発明の第7
参考例によるTFTを有する半導体装置の断面図であ
る。図42を参照して、この第7参考例のTFTを有す
る半導体装置では、TFTを構成するゲート電極93上
にゲート酸化膜94を介してチャネル領域95aが形成
されている。チャネル領域95aを挟むようにして1対
のソース/ドレイン領域95bが形成されている。チャ
ネル領域95aおよびソース/ドレイン領域95bを覆
うように層間絶縁膜96が形成されている。層間絶縁膜
96を覆うように、プラズマCVD法によって、プラズ
マ窒化膜97を形成されている。
例のTFT部分が形成される。図42は、本発明の第7
参考例によるTFTを有する半導体装置の断面図であ
る。図42を参照して、この第7参考例のTFTを有す
る半導体装置では、TFTを構成するゲート電極93上
にゲート酸化膜94を介してチャネル領域95aが形成
されている。チャネル領域95aを挟むようにして1対
のソース/ドレイン領域95bが形成されている。チャ
ネル領域95aおよびソース/ドレイン領域95bを覆
うように層間絶縁膜96が形成されている。層間絶縁膜
96を覆うように、プラズマCVD法によって、プラズ
マ窒化膜97を形成されている。
【0104】ここで、この第7参考例では、TFTのチ
ャネル領域95aおよびソース/ドレイン領域95b
は、図58に示した従来のTFTのチャネル領域215
aおよびソース/ドレイン領域215bと同じである。
すなわち、この第7参考例では、チャネル領域95aの
膜厚やチャネル幅方向の長さを変化させることなく、T
FTのOFF時のリーク電流の低下やソース/ドレイン
領域95bにつながる配線層の抵抗の低減を実現するこ
とができる。具体的には、後述するように、プラズマ窒
化膜97の形成時に発生する、チャネル領域95aおよ
びソース/ドレイン領域95bを構成する多結晶シリコ
ンの粒界での反応によって、上記した効果の達成が可能
である。
ャネル領域95aおよびソース/ドレイン領域95b
は、図58に示した従来のTFTのチャネル領域215
aおよびソース/ドレイン領域215bと同じである。
すなわち、この第7参考例では、チャネル領域95aの
膜厚やチャネル幅方向の長さを変化させることなく、T
FTのOFF時のリーク電流の低下やソース/ドレイン
領域95bにつながる配線層の抵抗の低減を実現するこ
とができる。具体的には、後述するように、プラズマ窒
化膜97の形成時に発生する、チャネル領域95aおよ
びソース/ドレイン領域95bを構成する多結晶シリコ
ンの粒界での反応によって、上記した効果の達成が可能
である。
【0105】図43は、図42に示した半導体装置の製
造プロセスを説明するための断面図である。図44は、
図42に示したプラズマ絶縁膜(窒化膜)を形成するた
めのプラズマCVD装置を示した概略図である。図45
は、プラズマ絶縁膜形成時の水素ラジカルHの導入を説
明するために図44に示したプラズマCVD装置内のA
部分を拡大した断面図である。図46は、プラズマ絶縁
膜形成後の水素ラジカルHの導入を説明するための断面
図である。図47は、従来のTFTを構成するポリシリ
コン膜の結晶状態を示した模式図である。図48は、図
42に示したTFTを構成するポリシリコン膜の結晶状
態を示した模式図である。
造プロセスを説明するための断面図である。図44は、
図42に示したプラズマ絶縁膜(窒化膜)を形成するた
めのプラズマCVD装置を示した概略図である。図45
は、プラズマ絶縁膜形成時の水素ラジカルHの導入を説
明するために図44に示したプラズマCVD装置内のA
部分を拡大した断面図である。図46は、プラズマ絶縁
膜形成後の水素ラジカルHの導入を説明するための断面
図である。図47は、従来のTFTを構成するポリシリ
コン膜の結晶状態を示した模式図である。図48は、図
42に示したTFTを構成するポリシリコン膜の結晶状
態を示した模式図である。
【0106】図42ないし図48を参照して、第7参考
例の製造プロセスについて説明する。
例の製造プロセスについて説明する。
【0107】まず、チャネル領域95aおよびソース/
ドレイン領域95bを形成するまでのプロセスは、図6
2ないし図70に示した従来のTFTを有する半導体装
置の製造プロセスと同様である。
ドレイン領域95bを形成するまでのプロセスは、図6
2ないし図70に示した従来のTFTを有する半導体装
置の製造プロセスと同様である。
【0108】次に、図43に示すように、全面を覆うよ
うに層間絶縁膜96を形成する。さらに、プラズマCV
D法を用いて、全面を覆うようにプラズマ絶縁膜(プラ
ズマ窒化膜、プラズマ酸化膜など)97を形成する。プ
ラズマ絶縁膜97上のTFTが形成される領域の上方に
位置する部分に、レジスト99を形成する。レジスト9
9をマスクとしてプラズマ絶縁膜97をエッチングする
ことによって、プラズマ絶縁膜97のTFTに対応する
部分以外の部分を除去する。
うに層間絶縁膜96を形成する。さらに、プラズマCV
D法を用いて、全面を覆うようにプラズマ絶縁膜(プラ
ズマ窒化膜、プラズマ酸化膜など)97を形成する。プ
ラズマ絶縁膜97上のTFTが形成される領域の上方に
位置する部分に、レジスト99を形成する。レジスト9
9をマスクとしてプラズマ絶縁膜97をエッチングする
ことによって、プラズマ絶縁膜97のTFTに対応する
部分以外の部分を除去する。
【0109】ここで、図44および図45を参照して、
プラズマCVD装置およびそれを用いてプラズマ窒化膜
97を形成する方法の詳細について説明する。まず、図
44を参照して、本実施例に用いるプラズマCVD装置
300は、コンデンサを介して高周波電力が印加される
電極301と、プラズマ絶縁膜が形成される半導体基板
1を保持するための基板ホルダ302と、基板ホルダ3
02内に埋込まれ、基板ホルダ302を加熱するための
ヒータ303と、プラズマCVD装置300内の圧力を
検出するための圧力計304と、反応ガスが導入される
反応ガス口305と、反応生成物が排気される排気口3
06とを備えている。このようなプラズマCVD装置3
00を用いてプラズマ絶縁膜を形成する原理としては、
主としてプラズマ状態の化学反応を利用する。すなわ
ち、放電によって生成した励起種を反応させて薄膜を堆
積させる。具体的には、反応ガス口305から導入され
た反応ガス(プラズマ窒化膜の場合はSiH4 +N
H3 )が、電子の衝突による衝撃によって、イオン化ま
たは解離する。これにより、原子、ラジカル、各種分子
および原子イオンなどの粒子を生成する。これらの粒子
は主に拡散によって半導体基板1の表面に到達する。す
なわち、反応ガス(SiH4 、NH3 )は図45に示す
ような反応を起こす。そして、その反応によって生成さ
れた粒子が拡散して層間絶縁膜96上にSix Ny Hz
の組成を有するプラズマ窒化膜が堆積される。これと同
時に、上記発生した粒子のうち水素ラジカルHは、層間
絶縁膜96を通り抜けて、チャネル領域95aおよびソ
ース/ドレイン領域95bを構成するポリシリコン膜に
侵入する。
プラズマCVD装置およびそれを用いてプラズマ窒化膜
97を形成する方法の詳細について説明する。まず、図
44を参照して、本実施例に用いるプラズマCVD装置
300は、コンデンサを介して高周波電力が印加される
電極301と、プラズマ絶縁膜が形成される半導体基板
1を保持するための基板ホルダ302と、基板ホルダ3
02内に埋込まれ、基板ホルダ302を加熱するための
ヒータ303と、プラズマCVD装置300内の圧力を
検出するための圧力計304と、反応ガスが導入される
反応ガス口305と、反応生成物が排気される排気口3
06とを備えている。このようなプラズマCVD装置3
00を用いてプラズマ絶縁膜を形成する原理としては、
主としてプラズマ状態の化学反応を利用する。すなわ
ち、放電によって生成した励起種を反応させて薄膜を堆
積させる。具体的には、反応ガス口305から導入され
た反応ガス(プラズマ窒化膜の場合はSiH4 +N
H3 )が、電子の衝突による衝撃によって、イオン化ま
たは解離する。これにより、原子、ラジカル、各種分子
および原子イオンなどの粒子を生成する。これらの粒子
は主に拡散によって半導体基板1の表面に到達する。す
なわち、反応ガス(SiH4 、NH3 )は図45に示す
ような反応を起こす。そして、その反応によって生成さ
れた粒子が拡散して層間絶縁膜96上にSix Ny Hz
の組成を有するプラズマ窒化膜が堆積される。これと同
時に、上記発生した粒子のうち水素ラジカルHは、層間
絶縁膜96を通り抜けて、チャネル領域95aおよびソ
ース/ドレイン領域95bを構成するポリシリコン膜に
侵入する。
【0110】なお、プラズマ絶縁膜(プラズマ窒化膜)
97を形成する際のプラズマCVD条件としては、温度
が300℃程度、圧力が2.5Torr程度、RFパワ
ーが250〜500W、反応ガスがSiH4 /NH
3 (プラズマ窒化膜の場合)である。上記のような条件
でプラズマ絶縁膜97を形成すると、チャネル領域95
aおよびソース/ドレイン領域95bを構成するポリシ
リコン膜は、図48に示したような結晶構造となる。す
なわち、プラズマ絶縁膜97形成時にプラズマ装置30
0内に発生した水素ラジカルHが、ポリシリコンの結晶
粒界(グレインバウンダリ)近傍に位置するダングリン
グボンド(未結合種)を埋める。この水素ラジカルHと
シリコンSiとの結合によって、結晶粒界を流れるリー
ク電流を低減することができる。
97を形成する際のプラズマCVD条件としては、温度
が300℃程度、圧力が2.5Torr程度、RFパワ
ーが250〜500W、反応ガスがSiH4 /NH
3 (プラズマ窒化膜の場合)である。上記のような条件
でプラズマ絶縁膜97を形成すると、チャネル領域95
aおよびソース/ドレイン領域95bを構成するポリシ
リコン膜は、図48に示したような結晶構造となる。す
なわち、プラズマ絶縁膜97形成時にプラズマ装置30
0内に発生した水素ラジカルHが、ポリシリコンの結晶
粒界(グレインバウンダリ)近傍に位置するダングリン
グボンド(未結合種)を埋める。この水素ラジカルHと
シリコンSiとの結合によって、結晶粒界を流れるリー
ク電流を低減することができる。
【0111】なお、プラズマCVD条件のうち、圧力が
高いほど水素ラジカルが発生しやすい。また、SiH4
ガスの流量が多いほど、水素ラジカルが発生しやすい。
さらに、N−HよりSi−Hのほうが解離しやすい。ま
た、図48に示したような水素ラジカルとSi(シリコ
ン)との結合が行なわれることによって、図43に示し
たチャネル領域95aおよびソース/ドレイン領域95
bの結晶構造は、シリコン基板により近似した構造とな
る。この結果、図47に示した従来の結晶構造に比べ
て、TFTのON時の電流量を増加させることができ
る。これにより、TFTの電流駆動能力を向上させるこ
とができる。なお、アルミ配線20上に形成されるパッ
シベーション膜(PSG膜)21をプラズマCVD法を
用いることによって形成した場合には、水素ラジカルの
働きによって、チャネル領域105aおよびソース/ド
レイン領域105bを構成するポリシリコン膜の膜質が
さらに改善される。
高いほど水素ラジカルが発生しやすい。また、SiH4
ガスの流量が多いほど、水素ラジカルが発生しやすい。
さらに、N−HよりSi−Hのほうが解離しやすい。ま
た、図48に示したような水素ラジカルとSi(シリコ
ン)との結合が行なわれることによって、図43に示し
たチャネル領域95aおよびソース/ドレイン領域95
bの結晶構造は、シリコン基板により近似した構造とな
る。この結果、図47に示した従来の結晶構造に比べ
て、TFTのON時の電流量を増加させることができ
る。これにより、TFTの電流駆動能力を向上させるこ
とができる。なお、アルミ配線20上に形成されるパッ
シベーション膜(PSG膜)21をプラズマCVD法を
用いることによって形成した場合には、水素ラジカルの
働きによって、チャネル領域105aおよびソース/ド
レイン領域105bを構成するポリシリコン膜の膜質が
さらに改善される。
【0112】また、図46に示すように、プラズマCV
D装置によって形成された窒化膜97の中には、水素ラ
ジカルHが存在するので、プラズマ窒化膜97形成後に
も、プラズマ窒化膜97内の水素ラジカルHが層間絶縁
膜96を通り抜けてチャネル領域95aおよびソース/
ドレイン領域95bを構成するポリシリコン膜に侵入す
る。
D装置によって形成された窒化膜97の中には、水素ラ
ジカルHが存在するので、プラズマ窒化膜97形成後に
も、プラズマ窒化膜97内の水素ラジカルHが層間絶縁
膜96を通り抜けてチャネル領域95aおよびソース/
ドレイン領域95bを構成するポリシリコン膜に侵入す
る。
【0113】このように、TFTを構成するポリシリコ
ン膜には、プラズマ窒化膜97の形成時および形成後に
おいて水素ラジカルHが導入される。
ン膜には、プラズマ窒化膜97の形成時および形成後に
おいて水素ラジカルHが導入される。
【0114】図49は、本発明の第8参考例によるTF
Tを有する半導体装置の断面図である。図49を参照し
て、この第8参考例では、TFTを構成するゲート電極
103上にゲート酸化膜104を介してチャネル領域1
05aが形成されている。チャネル領域105aを挟む
ように1対のソース/ドレイン領域105bが形成され
ている。
Tを有する半導体装置の断面図である。図49を参照し
て、この第8参考例では、TFTを構成するゲート電極
103上にゲート酸化膜104を介してチャネル領域1
05aが形成されている。チャネル領域105aを挟む
ように1対のソース/ドレイン領域105bが形成され
ている。
【0115】ここで、この第8参考例のチャネル領域1
05aおよびソース/ドレイン領域105bは、図61
に示した従来のTFT部分のチャネル領域215aおよ
びソース/ドレイン領域215bと同じである。
05aおよびソース/ドレイン領域105bは、図61
に示した従来のTFT部分のチャネル領域215aおよ
びソース/ドレイン領域215bと同じである。
【0116】チャネル領域105aおよびソース/ドレ
イン領域105b上に密着するようにプラズマ絶縁膜1
06が形成されている。このようにチャネル領域105
aおよびソース/ドレイン領域105b上に密着するよ
うにプラズマ絶縁膜106を形成した場合には、図45
に示した第7参考例と同等またはそれ以上の効果を得る
ことができる。なお、この第8参考例においても、第7
参考例と同様、アルミ配線20上に形成されるパッシベ
ーション膜(PSG膜)21をプラズマCVD法を用い
ることによって形成した場合には、水素ラジカルの働き
によって、チャネル領域105aおよびソース/ドレイ
ン領域105bを構成するポリシリコン膜の膜質がさら
に改善される。
イン領域105b上に密着するようにプラズマ絶縁膜1
06が形成されている。このようにチャネル領域105
aおよびソース/ドレイン領域105b上に密着するよ
うにプラズマ絶縁膜106を形成した場合には、図45
に示した第7参考例と同等またはそれ以上の効果を得る
ことができる。なお、この第8参考例においても、第7
参考例と同様、アルミ配線20上に形成されるパッシベ
ーション膜(PSG膜)21をプラズマCVD法を用い
ることによって形成した場合には、水素ラジカルの働き
によって、チャネル領域105aおよびソース/ドレイ
ン領域105bを構成するポリシリコン膜の膜質がさら
に改善される。
【0117】図50は、図49に示した半導体装置の製
造プロセスを説明するための断面図である。図50を参
照して、この第11実施例のプラズマ絶縁膜106を形
成する方法は、図46で説明した条件および方法と同じ
である。すなわち、図46で説明したプラズマCVD条
件の下、チャネル領域105aおよびソース/ドレイン
領域105b上にプラズマ絶縁膜106を形成する。プ
ラズマ絶縁膜106上のTFTの上方に相当する部分に
レジスト108を形成する。レジスト108をマスクと
して、プラズマ絶縁膜106をエッチングすることによ
って、TFTに相当する部分以外のプラズマ絶縁膜10
6を除去する。このようにして、第8参考例のTFT部
分が形成される。
造プロセスを説明するための断面図である。図50を参
照して、この第11実施例のプラズマ絶縁膜106を形
成する方法は、図46で説明した条件および方法と同じ
である。すなわち、図46で説明したプラズマCVD条
件の下、チャネル領域105aおよびソース/ドレイン
領域105b上にプラズマ絶縁膜106を形成する。プ
ラズマ絶縁膜106上のTFTの上方に相当する部分に
レジスト108を形成する。レジスト108をマスクと
して、プラズマ絶縁膜106をエッチングすることによ
って、TFTに相当する部分以外のプラズマ絶縁膜10
6を除去する。このようにして、第8参考例のTFT部
分が形成される。
【0118】図51は、本発明の第9参考例によるTF
Tを有する半導体装置の断面図である。図51を参照し
て、この第9参考例では、TFTを構成するゲート電極
113上にゲート酸化膜114を介してチャネル領域1
15aが形成されている。チャネル領域115aの両側
を挟むようにソース/ドレイン領域115bが形成され
ている。チャネル領域115a上にはプラズマ絶縁膜1
16が形成されている。
Tを有する半導体装置の断面図である。図51を参照し
て、この第9参考例では、TFTを構成するゲート電極
113上にゲート酸化膜114を介してチャネル領域1
15aが形成されている。チャネル領域115aの両側
を挟むようにソース/ドレイン領域115bが形成され
ている。チャネル領域115a上にはプラズマ絶縁膜1
16が形成されている。
【0119】この第9参考例のチャネル領域115aお
よびソース/ドレイン領域115bは、図61に示した
従来のTFT部分のチャネル領域215aおよびソース
/ドレイン領域215bと同じである。
よびソース/ドレイン領域115bは、図61に示した
従来のTFT部分のチャネル領域215aおよびソース
/ドレイン領域215bと同じである。
【0120】このように、チャネル領域115a上のみ
にプラズマ絶縁膜116を構成しても、図45に示した
第7参考例および図49に示した第8参考例と同様の効
果を得ることができる。
にプラズマ絶縁膜116を構成しても、図45に示した
第7参考例および図49に示した第8参考例と同様の効
果を得ることができる。
【0121】図52は、図51に示した半導体装置の製
造プロセスを説明するための断面図である。図52を参
照して、まず従来と同様のプロセスでチャネル領域11
5aおよびソース/ドレイン領域115bを形成する。
その後、プラズマCVD法を用いて、プラズマ絶縁膜
(プラズマ窒化膜)116を形成する。プラズマ絶縁膜
116上のチャネル領域115aの上方に相当する部分
に、レジスト117を形成する。レジスト117をマス
クとして、プラズマ絶縁膜116をエッチングすること
によって、チャネル領域115a上に形成された部分以
外のプラズマ絶縁膜116を除去する。続いて、レジス
ト117をマスクとして、不純物(BF2 + )をソース
/ドレイン領域115bにイオン注入する。このように
して第12実施例の半導体装置のTFT部分が形成され
る。
造プロセスを説明するための断面図である。図52を参
照して、まず従来と同様のプロセスでチャネル領域11
5aおよびソース/ドレイン領域115bを形成する。
その後、プラズマCVD法を用いて、プラズマ絶縁膜
(プラズマ窒化膜)116を形成する。プラズマ絶縁膜
116上のチャネル領域115aの上方に相当する部分
に、レジスト117を形成する。レジスト117をマス
クとして、プラズマ絶縁膜116をエッチングすること
によって、チャネル領域115a上に形成された部分以
外のプラズマ絶縁膜116を除去する。続いて、レジス
ト117をマスクとして、不純物(BF2 + )をソース
/ドレイン領域115bにイオン注入する。このように
して第12実施例の半導体装置のTFT部分が形成され
る。
【0122】図53は、本発明の第10参考例によるT
FTを有する半導体装置の断面図である。図53を参照
して、この第10参考例では、TFTを構成するゲート
電極123上にゲート酸化膜124を介してチャネル領
域125aが形成されている。チャネル領域125aを
挟むように1対のソース/ドレイン領域125bが形成
されている。チャネル領域125a上には熱酸化膜12
6が形成されている。ソース/ドレイン領域125b上
にはシリコン窒化膜127が形成されている。シリコン
窒化膜127および熱酸化膜126上にはプラズマ窒化
膜128が形成されている。
FTを有する半導体装置の断面図である。図53を参照
して、この第10参考例では、TFTを構成するゲート
電極123上にゲート酸化膜124を介してチャネル領
域125aが形成されている。チャネル領域125aを
挟むように1対のソース/ドレイン領域125bが形成
されている。チャネル領域125a上には熱酸化膜12
6が形成されている。ソース/ドレイン領域125b上
にはシリコン窒化膜127が形成されている。シリコン
窒化膜127および熱酸化膜126上にはプラズマ窒化
膜128が形成されている。
【0123】この第10参考例の半導体装置は、図19
に示した第2参考例と図49に示した第8参考例とを組
合せたような構造を有している。すなわち、チャネル領
域125aの厚みおよびチャネル幅方向の長さがソース
/ドレイン領域125bの厚み及びチャネル幅方向の長
さに比べて小さくなるように形成されている。そして、
チャネル領域125aおよびソース/ドレイン領域12
5bの上方にはプラズマ窒化膜128が形成されてい
る。このように、この第10参考例では、チャネル領域
125aのチャネル幅方向の断面積をソース/ドレイン
領域125bのチャネル幅をこの断面積に対して減少
し、かつ、プラズマ窒化膜128を形成することによっ
て、TFTのOFF時のリーク電流の低減という効果が
さらに高められる。
に示した第2参考例と図49に示した第8参考例とを組
合せたような構造を有している。すなわち、チャネル領
域125aの厚みおよびチャネル幅方向の長さがソース
/ドレイン領域125bの厚み及びチャネル幅方向の長
さに比べて小さくなるように形成されている。そして、
チャネル領域125aおよびソース/ドレイン領域12
5bの上方にはプラズマ窒化膜128が形成されてい
る。このように、この第10参考例では、チャネル領域
125aのチャネル幅方向の断面積をソース/ドレイン
領域125bのチャネル幅をこの断面積に対して減少
し、かつ、プラズマ窒化膜128を形成することによっ
て、TFTのOFF時のリーク電流の低減という効果が
さらに高められる。
【0124】図54は、図53に示した第10参考例の
半導体装置の製造プロセスを説明するための断面図であ
る。図54を参照して、シリコン窒化膜127をマスク
として熱酸化膜126を形成するプロセスまでは、図2
0ないし図22に示した第2 参考例の製造プロセスと同
様である。その後、プラズマCVD法を用いて、プラズ
マ絶縁膜128を形成する。プラズマ絶縁膜上のTFT
が形成される上方の領域にレジスト129を形成する。
レジスト129をマスクとして、プラズマ絶縁膜128
をエッチングすることにより、TFTが形成される領域
以外のプラズマ絶縁膜128を除去する。なお、プラズ
マ絶縁膜128の形成条件は、図43で説明したプラズ
マCVD条件と同じである。
半導体装置の製造プロセスを説明するための断面図であ
る。図54を参照して、シリコン窒化膜127をマスク
として熱酸化膜126を形成するプロセスまでは、図2
0ないし図22に示した第2 参考例の製造プロセスと同
様である。その後、プラズマCVD法を用いて、プラズ
マ絶縁膜128を形成する。プラズマ絶縁膜上のTFT
が形成される上方の領域にレジスト129を形成する。
レジスト129をマスクとして、プラズマ絶縁膜128
をエッチングすることにより、TFTが形成される領域
以外のプラズマ絶縁膜128を除去する。なお、プラズ
マ絶縁膜128の形成条件は、図43で説明したプラズ
マCVD条件と同じである。
【0125】図55は、本発明の第11参考例によるT
FTを有する半導体装置の断面図である。図55を参照
して、この第11参考例では、ゲート電極133上にゲ
ート酸化膜134を介してチャネル領域135aが形成
されている。チャネル領域135aを挟むようにソース
/ドレイン領域135bが形成されている。チャネル領
域135a上には熱酸化膜137が形成されている。熱
酸化膜137上には、プラズマ絶縁膜(プラズマ窒化
膜)138が形成されている。ソース/ドレイン領域1
35b上にはシリコン窒化膜136が形成されている。
FTを有する半導体装置の断面図である。図55を参照
して、この第11参考例では、ゲート電極133上にゲ
ート酸化膜134を介してチャネル領域135aが形成
されている。チャネル領域135aを挟むようにソース
/ドレイン領域135bが形成されている。チャネル領
域135a上には熱酸化膜137が形成されている。熱
酸化膜137上には、プラズマ絶縁膜(プラズマ窒化
膜)138が形成されている。ソース/ドレイン領域1
35b上にはシリコン窒化膜136が形成されている。
【0126】このように、第11参考例の半導体装置
は、図19に示した第2参考例と、図51に示した第9
参考例とを組合せたような構造を有している。このよう
に、チャネル領域135aの膜厚およびチャネル幅方向
の長さの減少と、プラズマ絶縁膜138との組合せによ
って、TFTのOFF時のさらなるリーク電流の減少が
図られる。
は、図19に示した第2参考例と、図51に示した第9
参考例とを組合せたような構造を有している。このよう
に、チャネル領域135aの膜厚およびチャネル幅方向
の長さの減少と、プラズマ絶縁膜138との組合せによ
って、TFTのOFF時のさらなるリーク電流の減少が
図られる。
【0127】図56は、図55に示した半導体装置の製
造プロセスを説明するための断面図である。図56を参
照して、シリコン窒化膜136をマスクとして熱酸化膜
137を形成するプロセスまでは、図20ないし図22
に示した第3の実施例の製造プロセスと同様である。そ
の後、図43で説明したプラズマCVD条件下で、プラ
ズマ絶縁膜138を形成する。プラズマ絶縁膜138上
の熱酸化膜137の上部に位置する領域に、レジスト1
39を形成する。レジスト139をマスクとして、プラ
ズマ絶縁膜138をエッチングすることによって、熱酸
化膜137上のみにプラズマ絶縁膜138を残余させ
る。続いて、レジスト139をマスクとして、ソース/
ドレイン領域135bに不純物(BF2 )をイオン注入
する。この際、シリコン窒化膜136が注入エネルギー
を和らげる役割を果たすので、ソース/ドレイン領域1
35bへの注入エネルギーを増加させることができる。
これにより、イオン注入に必要とする時間を短縮するこ
とができる。このようにして、第11参考例のTFTを
有する半導体装置が形成される。
造プロセスを説明するための断面図である。図56を参
照して、シリコン窒化膜136をマスクとして熱酸化膜
137を形成するプロセスまでは、図20ないし図22
に示した第3の実施例の製造プロセスと同様である。そ
の後、図43で説明したプラズマCVD条件下で、プラ
ズマ絶縁膜138を形成する。プラズマ絶縁膜138上
の熱酸化膜137の上部に位置する領域に、レジスト1
39を形成する。レジスト139をマスクとして、プラ
ズマ絶縁膜138をエッチングすることによって、熱酸
化膜137上のみにプラズマ絶縁膜138を残余させ
る。続いて、レジスト139をマスクとして、ソース/
ドレイン領域135bに不純物(BF2 )をイオン注入
する。この際、シリコン窒化膜136が注入エネルギー
を和らげる役割を果たすので、ソース/ドレイン領域1
35bへの注入エネルギーを増加させることができる。
これにより、イオン注入に必要とする時間を短縮するこ
とができる。このようにして、第11参考例のTFTを
有する半導体装置が形成される。
【0128】図57は、本発明の第12参考例によるT
FTを有する半導体装置の断面図である。図57を参照
して、この第12参考例では、TFTを構成するゲート
電極143上にゲート酸化膜144を介してチャネル領
域145aが形成されている。チャネル領域145aを
挟むように1対のソース/ドレイン領域145bが形成
されている。チャネル領域145a上には熱酸化膜14
6が形成されている。ソース/ドレイン領域145b上
にはシリコン窒化膜147が形成されている。熱酸化膜
146およびシリコン窒化膜147を覆うように層間絶
縁膜148が形成されている。層間絶縁膜148上には
プラズマ絶縁膜149が形成されている。
FTを有する半導体装置の断面図である。図57を参照
して、この第12参考例では、TFTを構成するゲート
電極143上にゲート酸化膜144を介してチャネル領
域145aが形成されている。チャネル領域145aを
挟むように1対のソース/ドレイン領域145bが形成
されている。チャネル領域145a上には熱酸化膜14
6が形成されている。ソース/ドレイン領域145b上
にはシリコン窒化膜147が形成されている。熱酸化膜
146およびシリコン窒化膜147を覆うように層間絶
縁膜148が形成されている。層間絶縁膜148上には
プラズマ絶縁膜149が形成されている。
【0129】この第12参考例は、図19に示した第2
参考例と、図42に示した第7参考例とを組合せたよう
な構造を有している。したがって、より効果的に、TF
TのOFF時のリーク電流の低減およびソース/ドレイ
ン領域145bにつながる配線層の抵抗の低減を図るこ
とができる。
参考例と、図42に示した第7参考例とを組合せたよう
な構造を有している。したがって、より効果的に、TF
TのOFF時のリーク電流の低減およびソース/ドレイ
ン領域145bにつながる配線層の抵抗の低減を図るこ
とができる。
【0130】図58は、図57に示した半導体装置の製
造プロセスを説明するための断面図である。図58を参
照して、シリコン窒化膜147をマスクとして熱酸化膜
146を形成する工程までは、図20ないし図22に示
した第2参考例の製造プロセスと同様である。その後、
全面に層間絶縁膜148を形成する。層間絶縁膜148
上にプラズマCVD法を用いて、プラズマ絶縁膜(プラ
ズマ窒化膜)149を形成する。なお、このプラズマC
VD条件は、図42で説明した条件と同じである。プラ
ズマ絶縁膜149上のTFTが形成される領域の上部に
位置する領域にレジスト150を形成する。レジスト1
50をマスクとして、プラズマ絶縁膜をエッチングす
る。これによって、TFTが形成される領域の上部にの
みプラズマ絶縁膜149が形成される。このようにし
て、第12参考例のTFT部分が形成される。
造プロセスを説明するための断面図である。図58を参
照して、シリコン窒化膜147をマスクとして熱酸化膜
146を形成する工程までは、図20ないし図22に示
した第2参考例の製造プロセスと同様である。その後、
全面に層間絶縁膜148を形成する。層間絶縁膜148
上にプラズマCVD法を用いて、プラズマ絶縁膜(プラ
ズマ窒化膜)149を形成する。なお、このプラズマC
VD条件は、図42で説明した条件と同じである。プラ
ズマ絶縁膜149上のTFTが形成される領域の上部に
位置する領域にレジスト150を形成する。レジスト1
50をマスクとして、プラズマ絶縁膜をエッチングす
る。これによって、TFTが形成される領域の上部にの
みプラズマ絶縁膜149が形成される。このようにし
て、第12参考例のTFT部分が形成される。
【0131】
【発明の効果】請求項1に係る薄膜トランジスタによれ
ば、ソース/ドレイン領域とチャネル領域との接合部に
生じるリーク電流がより減少される。また、ソース/ド
レイン領域の半導体層のチャネル幅方向の長さを小さく
する必要がないため、ソース/ドレイン領域に接続され
る配線層の抵抗が従来に比べて低下される。さらに、チ
ャネル領域のチャネル方向長さも、ソース/ドレイン領
域と略同一にされるため、所定のゲート特性を得るのに
十分な、ゲート電極と対向するチャネル領域の面積を確
保することができる。
ば、ソース/ドレイン領域とチャネル領域との接合部に
生じるリーク電流がより減少される。また、ソース/ド
レイン領域の半導体層のチャネル幅方向の長さを小さく
する必要がないため、ソース/ドレイン領域に接続され
る配線層の抵抗が従来に比べて低下される。さらに、チ
ャネル領域のチャネル方向長さも、ソース/ドレイン領
域と略同一にされるため、所定のゲート特性を得るのに
十分な、ゲート電極と対向するチャネル領域の面積を確
保することができる。
【0132】請求項2に係る薄膜トランジスタの製造方
法によれば、ソース/ドレイン領域とチャネル領域との
接触面積を小さくできため、トランジスタのOFF時
に、ソース/ドレイン領域とチャネル領域との接触部分
で発生するリーク電流を小さくできる。その結果、薄膜
トランジスタのソース/ドレイン領域につながる配線層
の抵抗を低下させることができる。また、第2の半導体
層への不純物の注入を第1の半導体層からの不純物が熱
拡散によって行なうため、第2の半導体層のソース/ド
レイン領域に相当する部分へのイオン注入を省略するこ
とができる。
法によれば、ソース/ドレイン領域とチャネル領域との
接触面積を小さくできため、トランジスタのOFF時
に、ソース/ドレイン領域とチャネル領域との接触部分
で発生するリーク電流を小さくできる。その結果、薄膜
トランジスタのソース/ドレイン領域につながる配線層
の抵抗を低下させることができる。また、第2の半導体
層への不純物の注入を第1の半導体層からの不純物が熱
拡散によって行なうため、第2の半導体層のソース/ド
レイン領域に相当する部分へのイオン注入を省略するこ
とができる。
【0133】請求項3に係る薄膜トランジスタの製造方
法によっても、ソース/ドレイン領域とチャネル領域と
の接触面積を小さくできため、トランジスタのOFF時
に、ソース/ドレイン領域とチャネル領域との接触部分
で発生するリーク電流を小さくでき、その結果、薄膜ト
ランジスタのソース/ドレイン領域につながる配線層の
抵抗を低下させることができる。
法によっても、ソース/ドレイン領域とチャネル領域と
の接触面積を小さくできため、トランジスタのOFF時
に、ソース/ドレイン領域とチャネル領域との接触部分
で発生するリーク電流を小さくでき、その結果、薄膜ト
ランジスタのソース/ドレイン領域につながる配線層の
抵抗を低下させることができる。
【図1】本発明の第1参考例による薄膜トランジスタ
(TFT)を有する半導体装置を示した平面図である。
(TFT)を有する半導体装置を示した平面図である。
【図2】図1に示した半導体装置のX−Xにおける断面
図である。
図である。
【図3】図2に示したTFT部分の拡大平面図である。
【図4】図3に示したTFT部分の断面図である。
【図5】図2に示したTFT部分の斜視図である。
【図6】図2に示した半導体装置の製造プロセスの第1
工程を説明するための断面図である。
工程を説明するための断面図である。
【図7】図2に示した半導体装置の製造プロセスの第2
工程を説明するための断面図である。
工程を説明するための断面図である。
【図8】図2に示した半導体装置の製造プロセスの第3
工程を説明するための断面図である。
工程を説明するための断面図である。
【図9】図2に示した半導体装置の製造プロセスの第4
工程を説明するための断面図である。
工程を説明するための断面図である。
【図10】図2に示した半導体装置の製造プロセスの第
5工程を説明するための断面図である。
5工程を説明するための断面図である。
【図11】図2に示した半導体装置の製造プロセスの第
6工程を説明するための断面図である。
6工程を説明するための断面図である。
【図12】図2に示した半導体装置の製造プロセスの第
7工程を説明するための断面図である。
7工程を説明するための断面図である。
【図13】図2に示した半導体装置の製造プロセスの第
8工程を説明するための断面図(a)および平面図
(b)である。
8工程を説明するための断面図(a)および平面図
(b)である。
【図14】図2に示した半導体装置の製造プロセスの第
9工程を説明するための断面図である。
9工程を説明するための断面図である。
【図15】図2に示した半導体装置の製造プロセスの第
10工程を説明するための断面図である。
10工程を説明するための断面図である。
【図16】図2に示した半導体装置の製造プロセスの第
11工程を説明するための断面図である。
11工程を説明するための断面図である。
【図17】図2に示した半導体装置の製造プロセスの第
12工程を説明するための断面図である。
12工程を説明するための断面図である。
【図18】本発明の第1実施例による薄膜トランジスタ
(TFT)の平面図である。
(TFT)の平面図である。
【図19】本発明の第2参考例によるTFTを有する半
導体装置の断面図である。
導体装置の断面図である。
【図20】図19に示した半導体装置の製造プロセスの
第1工程を説明するための断面図である。
第1工程を説明するための断面図である。
【図21】図19に示した半導体装置の製造プロセスの
第2工程を説明するための断面図である。
第2工程を説明するための断面図である。
【図22】図19に示した半導体装置の製造プロセスの
第3工程を説明するための断面図である。
第3工程を説明するための断面図である。
【図23】本発明の第3参考例によるTFTを有する半
導体装置の断面図である。
導体装置の断面図である。
【図24】図23に示した半導体装置の製造プロセスを
説明するための断面図である。
説明するための断面図である。
【図25】本発明の第4参考例によるTFTを有する半
導体装置の断面図である。
導体装置の断面図である。
【図26】図25に示した半導体装置の製造プロセスの
第1工程を説明するための断面図である。
第1工程を説明するための断面図である。
【図27】図25に示した半導体装置の製造プロセスの
第2工程を説明するための断面図である。
第2工程を説明するための断面図である。
【図28】本発明の第5参考例によるTFTを有する半
導体装置の製造プロセスを説明するための断面図であ
る。
導体装置の製造プロセスを説明するための断面図であ
る。
【図29】本発明の第6参考例によるTFTを有する半
導体装置の断面図である。
導体装置の断面図である。
【図30】図29に示した半導体装置の平面図
((a)、(b))である。
((a)、(b))である。
【図31】図29に示した半導体装置の製造プロセスの
第1工程を説明するための断面図である。
第1工程を説明するための断面図である。
【図32】図29に示した半導体装置の製造プロセスの
第2工程を説明するための断面図である。
第2工程を説明するための断面図である。
【図33】図29に示した半導体装置の製造プロセスの
第3工程を説明するための断面図である。
第3工程を説明するための断面図である。
【図34】本発明の第2実施例によるTFTを有する半
導体装置の断面図である。
導体装置の断面図である。
【図35】図34に示した半導体装置の製造プロセスの
第1工程を説明するための断面図である。
第1工程を説明するための断面図である。
【図36】図34に示した半導体装置の製造プロセスの
第2工程を説明するための断面図である。
第2工程を説明するための断面図である。
【図37】図34に示した半導体装置の製造プロセスの
第3工程を説明するための断面図である。
第3工程を説明するための断面図である。
【図38】本発明の第3実施例によるTFTを有する半
導体装置の断面図である。
導体装置の断面図である。
【図39】図38に示した半導体装置の製造プロセスの
第1工程を説明するための断面図である。
第1工程を説明するための断面図である。
【図40】図38に示した半導体装置の製造プロセスの
第2工程を説明するための断面図である。
第2工程を説明するための断面図である。
【図41】図38に示した半導体装置の製造プロセスの
第3工程を説明するための断面図である。
第3工程を説明するための断面図である。
【図42】本発明の第7参考例によるTFTを有する半
導体装置の断面図である。
導体装置の断面図である。
【図43】図42に示した半導体装置の製造プロセスを
説明するための断面図である。
説明するための断面図である。
【図44】図42に示したプラズマ絶縁膜(窒化膜)を
形成するためのプラズマCVD装置を示した概略図であ
る。
形成するためのプラズマCVD装置を示した概略図であ
る。
【図45】プラズマ絶縁膜形成時の水素ラジカルHの導
入を説明するために図44に示したプラズマCVD装置
内のA部分を拡大した断面図である。
入を説明するために図44に示したプラズマCVD装置
内のA部分を拡大した断面図である。
【図46】プラズマ絶縁膜形成後の水素ラジカルHの導
入を説明するための断面図である。
入を説明するための断面図である。
【図47】従来のTFTを構成するポリシリコン膜の結
晶状態を示した模式図である。
晶状態を示した模式図である。
【図48】図42に示したTFTを構成するポリシリコ
ン膜の結晶状態を示した模式図である。
ン膜の結晶状態を示した模式図である。
【図49】本発明の第8参考例によるTFTを有する半
導体装置の断面図である。
導体装置の断面図である。
【図50】図49に示した半導体装置の製造プロセスを
説明するための断面図である。
説明するための断面図である。
【図51】本発明の第9参考例によるTFTを有する半
導体装置の断面図である。
導体装置の断面図である。
【図52】図51に示した半導体装置の製造プロセスを
説明するための断面図である。
説明するための断面図である。
【図53】本発明の第10参考例によるTFTを有する
半導体装置の断面図である。
半導体装置の断面図である。
【図54】図53に示した半導体装置の製造プロセスを
説明するための断面図である。
説明するための断面図である。
【図55】本発明の第11参考例によるTFTを有する
半導体装置の断面図である。
半導体装置の断面図である。
【図56】図55に示した半導体装置の製造プロセスを
説明するための断面図である。
説明するための断面図である。
【図57】本発明の第12参考例によるTFTを有する
半導体装置の断面図である。
半導体装置の断面図である。
【図58】図57に示した半導体装置の製造プロセスを
説明するための断面図である。
説明するための断面図である。
【図59】従来のSRAMのメモリセルの一例を示した
回路図である。
回路図である。
【図60】従来のTFTを有する半導体装置(SRA
M)の平面図である。
M)の平面図である。
【図61】図60に示した半導体装置のX−Xにおける
断面図である。
断面図である。
【図62】図61に示した半導体装置の製造プロセスの
第1工程を説明するための断面図である。
第1工程を説明するための断面図である。
【図63】図61に示した半導体装置の製造プロセスの
第2工程を説明するための断面図である。
第2工程を説明するための断面図である。
【図64】図61に示した半導体装置の製造プロセスの
第3工程を説明するための断面図である。
第3工程を説明するための断面図である。
【図65】図61に示した半導体装置の製造プロセスの
第4工程を説明するための断面図である。
第4工程を説明するための断面図である。
【図66】図61に示した半導体装置の製造プロセスの
第5工程を説明するための断面図である。
第5工程を説明するための断面図である。
【図67】図61に示した半導体装置の製造プロセスの
第6工程を説明するための断面図である。
第6工程を説明するための断面図である。
【図68】図61に示した半導体装置の製造プロセスの
第7工程を説明するための断面図である。
第7工程を説明するための断面図である。
【図69】図61に示した半導体装置の製造プロセスの
第8工程を説明するための断面図である。
第8工程を説明するための断面図である。
【図70】図61に示した半導体装置の製造プロセスの
第9工程を説明するための断面図である。
第9工程を説明するための断面図である。
【図71】図61に示した半導体装置の製造プロセスの
第10工程を説明するための断面図である。
第10工程を説明するための断面図である。
【図72】図61に示した半導体装置の製造プロセスの
第11工程を説明するための断面図である。
第11工程を説明するための断面図である。
【図73】図61に示したTFT部分の拡大平面図であ
る。
る。
【図74】図73に示したTFT部分の拡大断面図であ
る。
る。
1:半導体基板 2:Pウェル 3:不純物領域 4:素子分離酸化膜 5a,5b:ゲート酸化膜 6a,6b:ゲート電極 7a,7b:低濃度不純物領域 8a,8b:サイドウォール 9a,9b:高濃度不純物領域 11:コンタクト電極 12:層間絶縁膜 13:ゲート電極 14:ゲート酸化膜 15(15a,15b,15c):ポリシリコン膜 15a:チャネル領域 15b:ソース/ドレイン領域 15c:接合部 19:バリアメタル層 20:アルミ配線 21:パッシベーション膜(PSG膜) 26:シリコン窒化膜 27:熱酸化膜 46:Si−N膜 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−101271(JP,A) 特開 平2−56966(JP,A) 特開 昭61−252667(JP,A) 特開 平2−5572(JP,A) 特開 平1−99261(JP,A) 特開 昭61−100967(JP,A) 特開 昭61−187274(JP,A) 特開 昭60−136259(JP,A) 特開 昭63−165(JP,A) 特開 昭62−84562(JP,A) 特開 昭63−258057(JP,A) 特開 平2−272763(JP,A) 特開 平3−102875(JP,A)
Claims (3)
- 【請求項1】 薄い半導体層内の所定領域に、ゲート絶
縁膜を介してゲート電極に対向するように形成されたチ
ャネル領域と、 前記チャネル領域を間に挟むように前記薄い半導体層内
に形成された1対のソース/ドレイン領域とを備えた薄
膜トランジスタであって、前記薄い半導体層は、前記チャネル領域と前記ソース/
ドレイン領域とにおいて略同一の第1のチャネル幅方向
長さを有し、 前記薄い半導体層はさらに、前記チャネル領域と前記ソ
ース/ドレイン領域との間に、前記第1のチャネル幅方
向長さよりも短い第2のチャネル幅方向長さを有する接
合領域を備えた 、薄膜トランジスタ。 - 【請求項2】 層間絶縁膜上に不純物を含む第1の半導
体層を形成する工程と、 前記第1の半導体層に所定のエッチングを施すことによ
って、ゲート電極と、該ゲート電極の両側壁に所定の間
隔を隔てて対向する、前記ソース/ドレイン領域の一部
を構成する下層ソース/ドレイン領域とを形成する工程
と、 前記ゲート電極の上面を覆うとともに、前記ゲート電極
の両側壁と前記ソース/ドレイン領域との間を埋めるよ
うに、かつ、前記下層ソース/ドレイン領域の上面を露
出するように、ゲート酸化膜を形成する工程と、 前記ゲート酸化膜の上面および前記下層ソース/ドレイ
ン領域の上面を覆うように第2の半導体層を形成する工
程と、 前記下層ソース/ドレイン領域の不純物を前記第2の半
導体層に熱拡散させることにより、前記下層ソース/ド
レイン領域とともに前記ソース/ドレイン領域を構成す
る上層ソース/ドレイン領域を形成する工程とを備え
る、薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項3】 層間絶縁膜上に延びるように、チャネル
領域および該チャネル領域を両側から挟むソース/ドレ
イン領域となる第1の半導体層を形成する工程と、 前記第1の半導体層上にゲート酸化膜を形成する工程
と、 前記チャネル領域となる領域の上方の前記ゲート酸化膜
上に、ゲート電極を形成する工程と、 少なくとも前記ゲート電極の上面および側壁を覆う酸化
膜を形成する工程と、 前記ゲート電極の上面および側壁を覆う前記酸化膜を残
して、前記ソース/ドレイン領域となる領域上の前記酸
化膜および前記ゲート酸化膜を除去する工程と、 前記第1の半導体層の前記ソース/ドレイン領域となる
部分の上面を覆うように、第2の半導体層を形成する工
程と、 前記第1の半導体層および前記第2の半導体層の前記ソ
ース/ドレイン領域となる部分に、不純物をイオン注入
することにより、前記ソース/ドレイン領域を形成する
工程とを備える、薄膜トランジスタの製造方法。
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