JP3325356B2 - Thin film transistor and method of manufacturing the same - Google Patents

Thin film transistor and method of manufacturing the same

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JP3325356B2
JP3325356B2 JP23170093A JP23170093A JP3325356B2 JP 3325356 B2 JP3325356 B2 JP 3325356B2 JP 23170093 A JP23170093 A JP 23170093A JP 23170093 A JP23170093 A JP 23170093A JP 3325356 B2 JP3325356 B2 JP 3325356B2
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和弘 小林
博文 浪崎
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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】この発明は、アクティブマトリッ
クス液晶ディスプレイなどのスイッチとして用いる薄膜
トランジスタおよびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor used as a switch of an active matrix liquid crystal display or the like and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は、たとえば特公平3−38755
号公報に示されている従来のLDD(Lightly
Doped Drain)構造の薄膜トランジスタを示
す断面図である。図において、1は絶縁性基板、2はこ
の絶縁性基板1上に形成されたチャネルとして働くSi
薄膜、3はこのSi薄膜2にリン、ホウ素などの不純物
を低濃度にドーピングした低濃度不純物領域、4は上記
Si薄膜2にリン、ホウ素などの不純物を高濃度にドー
ピングしたソース・ドレイン領域、5はSi薄膜2から
成るチャネル領域、6は上記Si薄膜2上に形成された
ゲート絶縁膜、7はゲート絶縁膜6上にパターン形成さ
れたゲート電極、8および9はそれぞれ金属から成るソ
ース電極およびドレイン電極で、上記ゲート絶縁膜6に
形成したコンタクトホール10を埋め、上記ソース・ド
レイン領域4と接続する。
FIG. 9 shows, for example, Japanese Patent Publication No. 3-38755.
Of the related art, a conventional LDD (Lightly
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor having a Doped Drain structure. In the figure, 1 is an insulating substrate, 2 is Si formed on the insulating substrate 1 and acting as a channel.
The thin film 3 is a low-concentration impurity region obtained by doping the Si thin film 2 with an impurity such as phosphorus or boron at a low concentration. 5 is a channel region made of the Si thin film 2, 6 is a gate insulating film formed on the Si thin film 2, 7 is a gate electrode formed on the gate insulating film 6, and 8 and 9 are source electrodes made of metal, respectively. Then, the contact hole 10 formed in the gate insulating film 6 is filled with a drain electrode and the source / drain region 4 is connected.

【0003】図10(a)〜(g)は図9に示した薄膜
トランジスタの製造方法を説明する製造工程の断面図で
ある。
FIGS. 10A to 10G are cross-sectional views of a manufacturing process for explaining a method of manufacturing the thin film transistor shown in FIG.

【0004】まず、図10(a)に示すように、絶縁性
基板1上にチャネルとなるSi薄膜2を形成した後、図
10(b)に示すように、SiO2 から成るゲート絶縁
膜6を、たとえば熱酸化法あるいはスパッタ法で形成す
る。
First, as shown in FIG. 10A, a Si thin film 2 serving as a channel is formed on an insulating substrate 1, and then, as shown in FIG. 10B, a gate insulating film 6 made of SiO 2 is formed. Is formed by, for example, a thermal oxidation method or a sputtering method.

【0005】次いで、図10(c)に示すように、上記
ゲート絶縁膜6上に、たとえば、リンをドーピングした
ドープドSi薄膜を減圧CVDなどの方法で製膜し、こ
のドープドSi薄膜をパターニングすることによりゲー
ト電極7を形成した後、図10(d)に示すように、こ
のゲート電極7をマスクとして、上記Si薄膜2に、た
とえば、リンを低濃度にイオン注入して低濃度不純物領
域3とチャネル領域5を形成する。
Next, as shown in FIG. 10C, a doped Si thin film doped with, for example, phosphorus is formed on the gate insulating film 6 by a method such as low pressure CVD, and the doped Si thin film is patterned. As a result, after the gate electrode 7 is formed, as shown in FIG. 10 (d), for example, phosphorus is ion-implanted at a low concentration into the Si thin film 2 using the gate electrode 7 as a mask. And a channel region 5 are formed.

【0006】次いで、図10(e)に示すように、上記
ゲート電極7上にこのゲート電極7より幅広なホトレジ
スト13をパターン形成し、図10(f)に示すよう
に、このホトレジスト13をマスクとし、上記Si薄膜
2に形成された低濃度不純物領域3に高濃度に、たとえ
ばリンをイオン注入して、ソース・ドレイン領域4を形
成するとともに、このソース・ドレイン領域4と上記チ
ャネル領域5に挟まれた低濃度不純物領域3を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 10E, a photoresist 13 wider than the gate electrode 7 is patterned on the gate electrode 7, and as shown in FIG. 10F, the photoresist 13 is masked. The source / drain region 4 is formed by ion-implanting, for example, phosphorus into the low-concentration impurity region 3 formed in the Si thin film 2 at a high concentration to form the source / drain region 4 and the channel region 5. A low concentration impurity region 3 sandwiched is formed.

【0007】次いで、図10(g)に示すように、上記
ソース・ドレイン領域4の上の上記ゲート電極絶縁膜6
にコンタクトホール10を形成した後、このコンタクト
ホール10の内外に金属薄膜を成膜・パターニングして
ソース電極8およびドレイン電極9を形成し、図9に示
すLDD構造の薄膜トランジスタが製造される。
Next, as shown in FIG. 10G, the gate electrode insulating film 6 on the source / drain region 4 is formed.
After a contact hole 10 is formed, a thin metal film is formed inside and outside the contact hole 10 and patterned to form a source electrode 8 and a drain electrode 9, whereby the thin film transistor having the LDD structure shown in FIG. 9 is manufactured.

【0008】また、図10(d)に示した低濃度のイオ
ン注入の工程を省略すると、低濃度不純物領域3は意図
的に不純物ドーピングを行わない領域となり、オフセッ
ト構造の薄膜トランジスタが製造できる。
If the low-concentration ion implantation step shown in FIG. 10D is omitted, the low-concentration impurity region 3 is a region where impurity doping is not intentionally performed, and a thin film transistor having an offset structure can be manufactured.

【0009】上記のように構成され製造された薄膜トラ
ンジスタは、ソース電極8とドレイン電極9との間に電
圧を印加した状態で、ソース電極8とゲート電極7との
間に印加する電圧を制御することにより、ソース電極8
とドレイン電極9の間に流れるドレイン電流を制御する
ことができるので、この動作原理を利用して、たとえ
ば、アクティブマトリックス液晶ディスプレイのスイッ
チング素子として使用できる。
In the thin film transistor constructed and manufactured as described above, the voltage applied between the source electrode 8 and the gate electrode 7 is controlled with the voltage applied between the source electrode 8 and the drain electrode 9. As a result, the source electrode 8
Since the drain current flowing between the gate electrode and the drain electrode 9 can be controlled, it can be used as, for example, a switching element of an active matrix liquid crystal display using this operation principle.

【0010】アクティブマトリックス液晶ディスプレイ
のスイッチング素子として使用する場合は、薄膜トラン
ジスタがオフ時のドレイン電流を、少なくとも1画素当
りの液晶によるリーク電流以下にすることが必要であ
り、このため、薄膜トランジスタがオフ時のドレイン電
流を低減することが重要である。
When used as a switching element in an active matrix liquid crystal display, the drain current when the thin film transistor is off needs to be at least equal to or less than the leakage current due to liquid crystal per pixel. It is important to reduce the drain current.

【0011】オン時のドレイン電流を大きくするため
に、チャネルとなるSi薄膜2を多結晶Si薄膜とする
ことが行なわれている。この場合は、多結晶Si薄膜中
に存在する結晶粒界や結晶欠陥によるフィールド・エン
ハンスド・エミッション(field enhanced emission )
電流が生じ、オフ時のドレイン電流が増加し、特に問題
となる。このオフ時のドレイン電流の増加は、多結晶S
i薄膜中に存在する未結合手の数およびドレイン領域4
近傍の電界強度に比例すると一般にいわれている。
In order to increase the drain current at the time of ON, the Si thin film 2 serving as a channel is made of a polycrystalline Si thin film. In this case, field enhanced emission due to crystal grain boundaries and crystal defects existing in the polycrystalline Si thin film
Current is generated, and the drain current at the time of off increases, which is a particular problem. This increase in the drain current at the time of off is caused by the polycrystalline S
Number of dangling bonds present in i thin film and drain region 4
It is generally said that it is proportional to the electric field strength in the vicinity.

【0012】オフ時のドレイン電流を低減するために、
図9に示した従来の薄膜トランジスタは、不純物を低濃
度にドーピングした低濃度不純物領域3を形成し、チャ
ネル領域5とソース・ドレイン領域4との間に形成され
る空乏層幅を広げ、ドレイン近傍の電界強度を低減させ
るLDD構造となっている。
In order to reduce the drain current at the time of off,
In the conventional thin film transistor shown in FIG. 9, a low concentration impurity region 3 doped with an impurity at a low concentration is formed, the width of a depletion layer formed between the channel region 5 and the source / drain region 4 is increased, and the vicinity of the drain is reduced. Has an LDD structure that reduces the electric field strength of the semiconductor device.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】従来のLDD構造の薄
膜トランジスタは上記のように構成されているので、ソ
ース・ドレイン領域4近傍の電界強度を低減するために
低濃度不純物領域3を長くすれば、オフ時のドレイン電
流を低減できるが、同時に、低濃度不純物領域3の抵抗
増加が生じ、薄膜トランジスタのオン時のドレイン電流
が減少する。このため、オン時のドレイン電流を高く保
ち、かつ、オフ時のドレイン電流を低減するのは困難で
あった。
Since the conventional thin film transistor having the LDD structure is constructed as described above, if the low-concentration impurity region 3 is made longer in order to reduce the electric field intensity near the source / drain region 4, Although the off-state drain current can be reduced, the resistance of the low-concentration impurity region 3 increases at the same time, and the on-state drain current of the thin film transistor decreases. For this reason, it has been difficult to keep the drain current at the time of ON high and to reduce the drain current at the time of OFF.

【0014】また、製造工程図10(e)において、ゲ
ート電極7とホトレジスト13の位置合わせにずれが生
じると、低濃度不純物領域3の長さがばらつくため、オ
フ時のドレイン電流がばらつくとともに、オン時のドレ
イン電流にもばらつきが発生する。特に、アクティブマ
トリックス液晶ディスプレイのスイッチング素子として
薄膜トランジスタを使用する場合は、多数形成された薄
膜トランジスタのスイッチング特性のばらつきが表示特
性の不均一の原因となるため、アクティブマトリックス
液晶ディスプレイ内全面にわたって多数形成される薄膜
トランジスタ全てについて、ゲート電極7とホトレジス
ト13の高精度の位置合わせが要求される。
In the manufacturing process shown in FIG. 10 (e), if the alignment between the gate electrode 7 and the photoresist 13 is misaligned, the length of the low-concentration impurity region 3 varies, so that the off-state drain current varies and Variation also occurs in the drain current at the time of ON. In particular, when a thin film transistor is used as a switching element of an active matrix liquid crystal display, a large number of thin film transistors are formed over the entire surface of the active matrix liquid crystal display because variation in switching characteristics of the thin film transistor causes non-uniform display characteristics. For all the thin film transistors, high-precision alignment between the gate electrode 7 and the photoresist 13 is required.

【0015】さらに、低濃度不純物領域3に不純物をド
ーピングしない、いわゆるオフセット構造の薄膜トラン
ジスタでは、オフ時のドレイン電流はより効果的に低減
できるが、低濃度不純物領域3の抵抗はLDD構造の場
合よりさらに増加するので、低濃度不純物領域3の長さ
が少しでも長くなり過ぎるとオン時のドレイン電流の急
激な低下を招くことになる。そこで、低濃度不純物領域
3の長さの制御を高精度で行わなければならないが、こ
の制御は極めて困難であった。
Furthermore, in a thin film transistor having a so-called offset structure in which the low-concentration impurity region 3 is not doped with an impurity, the drain current at the time of off can be reduced more effectively, but the resistance of the low-concentration impurity region 3 is lower than that of the LDD structure. As the length further increases, if the length of the low-concentration impurity region 3 becomes slightly too long, the drain current at the time of ON is sharply reduced. Therefore, the length of the low-concentration impurity region 3 must be controlled with high precision, but this control is extremely difficult.

【0016】上記のように、従来の構造の薄膜トランジ
スタでは、オン時のドレイン電流を、低減させることな
く、オフ時のドレイン電流を低減することは困難であ
り、また、製造工程においては極めて高精度の露光技術
が要求されるので、アクティブマトリックス液晶ディス
プレイのように1つのデバイスの大きさが数インチを超
える大型デバイスに、多数の均一なスイッチング特性を
有する薄膜トランジスタを形成することは困難であっ
た。
As described above, in the thin film transistor having the conventional structure, it is difficult to reduce the drain current at the time of off without reducing the drain current at the time of on. However, it has been difficult to form a large number of thin film transistors having uniform switching characteristics on a large-sized device such as an active matrix liquid crystal display in which one device exceeds a few inches in size.

【0017】本願発明は、上記のような従来の問題点を
解決するためになされたもので、高精度の露光技術を必
要とせず、オン時のドレイン電流を低減することなくオ
フ時のドレイン電流を低減することができる薄膜トラン
ジスタおよびその製造方法を提供するものである。
The present invention has been made in order to solve the conventional problems as described above, and does not require a high-precision exposure technique, and does not reduce the drain current at the on-state without reducing the drain current at the on-state. It is intended to provide a thin film transistor and a method for manufacturing the thin film transistor, which can reduce the amount of light.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
係る薄膜トランジスタは、絶縁性基板、この絶縁性基板
上に形成された第1のSi薄膜、この第1のSi薄膜上
に接して形成されたゲート絶縁膜、このゲート絶縁膜上
に形成されたゲート電極を備え、上記第1のSi薄膜に
チャネル領域と、このチャネル領域の両側に高濃度の不
純物をドーピングしたソース・ドレイン領域とを形成し
た薄膜トランジスタにおいて、上記ゲート電極が、上記
ソース・ドレイン領域の導電型とは反対の導電型にドー
ピングされた第2のSi薄膜から成る補助ゲート電極
と、p型またはn型の不純物が上記補助ゲート電極より
高濃度にドーピングされた第3のSi薄膜あるいは金属
薄膜から成る主ゲート電極とから構成され、前記ソース
・ドレイン領域の内側端部に対して、前記ゲート主電極
の近接部が前記補助ゲート電極の近接部より遠い位置に
あるものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a thin film transistor comprising an insulating substrate, a first Si thin film formed on the insulating substrate, and a thin film transistor in contact with the first Si thin film. A gate insulating film formed, a gate electrode formed on the gate insulating film, a channel region on the first Si thin film, and source / drain regions doped with high-concentration impurities on both sides of the channel region. Wherein the gate electrode is an auxiliary gate electrode made of a second Si thin film doped with a conductivity type opposite to the conductivity type of the source / drain region, and a p-type or n-type impurity is It is composed of a main gate electrode comprising a third Si thin film or a metal thin film which is heavily doped than the auxiliary gate electrode, the source
The gate main electrode with respect to the inner end of the drain region;
At a position farther than the vicinity of the auxiliary gate electrode
There is something.

【0019】請求項2に記載の発明に係る薄膜トランジ
スタは、請求項1記載の薄膜トランジスタにおいて、補
助ゲート電極がゲート絶縁膜に接して設けられ、主ゲー
ト電極が上記補助ゲート電極上に積層されるとともに上
記補助ゲート電極の幅よりも狭く形成されたものであ
る。
According to a second aspect of the invention, there is provided the thin film transistor according to the first aspect, wherein the auxiliary gate electrode is provided in contact with the gate insulating film, and the main gate electrode is laminated on the auxiliary gate electrode. The width is smaller than the width of the auxiliary gate electrode.

【0020】請求項3に記載に発明に係る薄膜トランジ
スタの製造方法は、チャネル領域とこのチャネル領域の
両側にソース・ドレイン領域とを形成した第1のSi薄
膜、この第1のSi薄膜上に接して形成されたゲート絶
縁膜、このゲート絶縁膜上に形成された補助ゲート電極
および主ゲート電極を備えた薄膜トランジスタの製造方
法において、上記ゲート絶縁膜上にソース・ドレイン領
域と反対の導電型にドーピングされた第2のSi薄膜と
p型またはn型の不純物が第2のSi薄膜より高濃度に
ドーピングされた第3のSi薄膜あるいは金属薄膜とを
連続して形成する工程と、上記第3のSi薄膜あるいは
金属薄膜をパターニングして主ゲート電極を形成する工
程と、上記主ゲート電極より幅広のホトレジストをマス
クとして上記第2のSi薄膜をパターニングして補助ゲ
ート電極を形成する工程と、上記ホトレジストをマスク
として第1のSi薄膜に不純物を注入してソース・ドレ
イン領域を形成する工程とを有するものである。
According to a third aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor, comprising: a first Si thin film having a channel region and source / drain regions formed on both sides of the channel region; A method of manufacturing a thin film transistor having a gate insulating film formed by the above method, an auxiliary gate electrode and a main gate electrode formed on the gate insulating film, wherein a source / drain region is formed on the gate insulating film.
A second Si thin film doped with a conductivity type opposite to the
P-type or n-type impurities have a higher concentration than the second Si thin film
A step of continuously forming a doped third Si thin film or metal thin film, a step of patterning the third Si thin film or metal thin film to form a main gate electrode, and a step of forming a main gate electrode wider than the main gate electrode. Patterning the second Si thin film using a photoresist as a mask to form an auxiliary gate electrode; and implanting impurities into the first Si thin film using the photoresist as a mask to form source / drain regions. Things.

【0021】請求項4に記載の発明に係る薄膜トランジ
スタは、請求項2記載の薄膜トランジスタにおいて、補
助ゲート電極中に主ゲート電極と同じ導電型の不純物を
拡散させた領域を形成したものである。
The thin film transistor according to the invention of claim 4, in the thin film transistor of claim 2, wherein, to form a region obtained by <br/> diffused impurity of the same conductivity type as the main gate electrode in the auxiliary gate electrode Things.

【0022】請求項5に記載の発明に係る薄膜トランジ
スタの製造方法は、チャネル領域とこのチャネル領域の
両側にソース・ドレイン領域とを形成した第1のSi薄
膜、この第1のSi薄膜上に接して形成されたゲート絶
縁膜、このゲート絶縁膜上に形成された補助ゲート電極
および主ゲート電極を備えた薄膜トランジスタの製造方
法において、上記ゲート絶縁膜上にソース・ドレイン領
域と反対の導電型にドーピングされた第2のSi薄膜お
よびp型またはn型の不純物が第2のSi薄膜より高濃
度にドーピングされた第3のSi薄膜あるいは金属薄膜
を連続して形成する工程と、上記第3のSi薄膜あるい
は金属薄膜上に形成した補助ゲート電極の形状を有する
ホトレジストをマスクとして等方性エッチングにより上
記主ゲート電極を形成する工程と、上記ホトレジストを
マスクとして異方性エッチングにより上記補助ゲート電
極を形成する工程と、上記ホトレジストをマスクとして
第1のSi薄膜に不純物を注入してソース・ドレイン領
域を形成する工程とを有するものである。
According to a fifth aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor, comprising: a first Si thin film having a channel region and source / drain regions formed on both sides of the channel region; A method of manufacturing a thin film transistor having a gate insulating film formed by the above method, an auxiliary gate electrode and a main gate electrode formed on the gate insulating film, wherein a source / drain region is formed on the gate insulating film.
The second Si thin film and the p-type or n-type impurity doped to the opposite conductivity type to the region are more concentrated than the second Si thin film.
Forming a continuously doped third Si thin film or metal thin film, and isotropic etching using a photoresist having the shape of an auxiliary gate electrode formed on the third Si thin film or metal thin film as a mask Forming the auxiliary gate electrode by anisotropic etching using the photoresist as a mask; and implanting an impurity into the first Si thin film using the photoresist as a mask to form a source / drain. Forming a region.

【0023】請求項6に記載の発明に係る薄膜トランジ
スタは、上記請求項1記載の薄膜トランジスタにおい
て、主ゲート電極がチャネル領域幅より狭く、ゲート絶
縁膜に接して設けられ、補助ゲート電極が上記主ゲート
電極の外側のゲート絶縁膜に接して設けられたものであ
る。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the thin film transistor according to the first aspect, wherein the main gate electrode is narrower than the channel region width, is provided in contact with the gate insulating film, and the auxiliary gate electrode is the main gate electrode. It is provided in contact with the gate insulating film outside the electrode.

【0024】請求項7に記載の発明に係る薄膜トランジ
スタの製造方法は、チャネル領域とこのチャネル領域の
両側にソース・ドレイン領域とを形成した第1のSi薄
膜、この第1のSi薄膜上に接して形成されたゲート絶
縁膜、このゲート絶縁膜上に形成された補助ゲート電極
および主ゲート電極を備えた薄膜トランジスタの製造方
法において、上記ゲート絶縁膜上にp型またはn型の不
純物が高濃度にドーピングされた第3のSi薄膜あるい
は金属薄膜を積層し、この第3のSi薄膜あるいは金属
薄膜をパターニングして主ゲート電極を形成する工程
と、この後上記主ゲート電極とゲート絶縁膜上にソース
・ドレイン領域と反対の導電型の不純物が第3のSi薄
膜より低濃度にドーピングされた第2のSi薄膜を積層
する工程と、上記主ゲート電極より幅広のホトレジスト
をマスクとして上記第2のSi薄膜をパターニングして
上記補助ゲート電極を形成する工程と、上記ホトレジス
トをマスクとして第1のSi薄膜に不純物を注入してソ
ース・ドレイン領域を形成する工程とを有するものであ
る。
According to a seventh aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor, comprising: a first Si thin film having a channel region and source / drain regions formed on both sides of the channel region; In the method for manufacturing a thin film transistor having a gate insulating film formed by the above method, an auxiliary gate electrode and a main gate electrode formed on the gate insulating film, a p-type or n-type
Stacking a third Si thin film or metal thin film doped with a pure substance at a high concentration, and patterning the third Si thin film or metal thin film to form a main gate electrode; Source on gate insulating film
The impurity of the conductivity type opposite to that of the drain region is the third Si thin film
Stacking a second Si thin film doped at a lower concentration than the film, and forming the auxiliary gate electrode by patterning the second Si thin film using a photoresist wider than the main gate electrode as a mask; Implanting impurities into the first Si thin film using the photoresist as a mask to form source / drain regions.

【0025】[0025]

【0026】請求項に記載の発明に係る薄膜トランジ
スタの製造方法は、チャネル領域とこのチャネル領域の
両側にソース・ドレイン領域とを形成した第1のSi薄
膜、この第1のSi薄膜上に接して形成されたゲート絶
縁膜、このゲート絶縁膜上に形成された補助ゲート電極
および主ゲート電極を備えた薄膜トランジスタの製造方
法において、上記ゲート絶縁膜上にソース・ドレイン領
域と反対の導電型にドーピングされた第2のSi薄膜を
積層し、この第2のSi薄膜の少なくとも上記チャネル
領域の幅方向の中央部の上方の一部をエッチングにより
取り去る工程と、この後p型またはn型の不純物が第2
のSi薄膜より高濃度にドーピングされた第3のSi薄
膜あるいは金属薄膜を少なくとも上記チャネル領域上方
全面に積層する工程と、ホトレジストをマスクとして上
記第2のSi薄膜および第3のSi薄膜あるいは金属薄
膜をパターニングして上記補助ゲート電極および主ゲー
ト電極を形成する工程と、上記ホトレジストまたは上記
主ゲート電極をマスクとして第1のSi薄膜に不純物を
注入してソース・ドレイン領域を形成する工程とを有す
るものである。
The method for manufacturing a thin film transistor according to the invention of claim 8, the first Si thin film forming the source and drain regions on both sides of the channel region and the channel region, in contact the first Si thin film A method of manufacturing a thin film transistor having a gate insulating film formed by the above method, an auxiliary gate electrode and a main gate electrode formed on the gate insulating film, wherein a source / drain region is formed on the gate insulating film.
Stacking a second Si thin film doped with a conductivity type opposite to that of the region , and removing at least a portion of the second Si thin film above a central portion in the width direction of the channel region by etching; p-type or n-type impurities
Laminating a third Si thin film or a metal thin film doped at a higher concentration than the Si thin film at least over the entire surface above the channel region; and using the photoresist as a mask, the second Si thin film and the third Si thin film or the metal thin film. Forming the auxiliary gate electrode and the main gate electrode by patterning the substrate, and implanting impurities into the first Si thin film using the photoresist or the main gate electrode as a mask to form source / drain regions. Things.

【0027】請求項に記載の発明に係る薄膜トランジ
スタは、絶縁性基板、この絶縁性基板上に形成された第
1のSi薄膜、この第1のSi薄膜上に接して形成され
たゲート絶縁膜、このゲート絶縁膜上に形成されたゲー
ト電極を備え、上記第1のSi薄膜にチャネル領域とこ
のチャネル領域の両側に高濃度の不純物をドーピングし
たソース・ドレイン領域とを形成した薄膜トランジスタ
において、上記ゲート電極が、第2のSi薄膜から成
り、この第2のSi薄膜に上記ソース・ドレイン領域の
導電型と反対の導電型にドーピングされた補助ゲート電
極と、この補助ゲート電極の幅方向の中央部の領域
助ゲート電極と同じ導電型の不純物が上記補助ゲート電
極の不純物濃度より高濃度に注入された主ゲート電極と
を形成したものである。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a thin film transistor comprising: an insulating substrate; a first Si thin film formed on the insulating substrate; and a gate insulating film formed in contact with the first Si thin film. A thin film transistor comprising: a gate electrode formed on the gate insulating film; and a channel region and source / drain regions doped with high-concentration impurities on both sides of the channel region in the first Si thin film. A gate electrode comprising a second Si thin film, an auxiliary gate electrode in which the second Si thin film is doped with a conductivity type opposite to the conductivity type of the source / drain region, and a center in the width direction of the auxiliary gate electrode; complement in the area of the part
The main gate electrode is formed by implanting impurities of the same conductivity type as the auxiliary gate electrode at a higher concentration than the impurity concentration of the auxiliary gate electrode.

【0028】請求項10に記載の発明に係る薄膜トラン
ジスタの製造方法は、チャネル領域とこのチャネル領域
の両側にソース・ドレイン領域とを形成した第1のSi
薄膜、この第1のSi薄膜上に接して形成されたゲート
絶縁膜、このゲート絶縁膜上に形成された補助ゲート電
極および主ゲート電極から成るゲート電極を備えた薄膜
トランジスタの製造方法において、上記ゲート絶縁膜上
に第2のSi薄膜を積層する工程と、第1のホトレジス
トをマスクとして上記第2のSi薄膜を上記ゲート電極
の形状に形成する工程と、この後上記第1のホトレジス
トをマスクとして第1のSi薄膜に不純物を注入して上
記ソース・ドレイン領域領域を形成する工程と、上記第
1のホトレジストを除去し、第2のホトレジストをマス
クとして上記ゲート電極の幅方向の中央の領域に補助
ゲート電極と同じ導電型の不純物を注入し、上記ゲート
電極の幅方向の両端部分である補助ゲート電極および
央部分である主ゲート電極を形成する工程とを有するも
のである。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor, comprising the steps of: forming a first Si having a channel region and source / drain regions on both sides of the channel region;
The method of manufacturing a thin film transistor comprising a thin film, a gate insulating film formed in contact with the first Si thin film, and an auxiliary gate electrode and a main gate electrode formed on the gate insulating film. Laminating a second Si thin film on an insulating film, forming the second Si thin film in the shape of the gate electrode using the first photoresist as a mask, and thereafter using the first photoresist as a mask forming a first Si film above the source and drain regions regions by implanting impurities into said first photoresist is removed, the area of the center in the width direction of the gate electrode of the second photoresist as a mask Auxiliary
The same conductivity type impurity with the gate electrode is injected, the gate
A widthwise end portion of the electrode auxiliary gate electrode and the medium
Forming a main gate electrode which is a central portion .

【0029】請求項11に記載の発明に係る薄膜トラン
ジスタは、上記請求項1、2、4、6、8または10の
薄膜トランジスタにおいて、主ゲート電極と補助ゲート
電極から成るゲート電極がチャネル領域上方に少なくと
も2個形成されているものである。
[0029] In the thin film transistor according to the eleventh aspect of the present invention, in the thin film transistor according to the first, second, fourth, sixth, eighth, or tenth aspect, the gate electrode comprising the main gate electrode and the auxiliary gate electrode is at least above the channel region. Two are formed.

【0030】[0030]

【作用】本願発明に係る請求項1、2、4、6、8、1
0および12の薄膜トランジスタは、ゲート電極が、外
部からの信号を供給する主ゲート電極と、オン時には蓄
積層となりオフ時には空乏層となる補助ゲート電極とか
ら構成されているので、オン時のドレイン電流の低下を
引き起こすことなくオフ時のドレイン電流を低減する。
According to the present invention, claims 1, 2, 4, 6, 8, 1 are provided.
In the thin film transistors 0 and 12, the gate electrode is composed of a main gate electrode for supplying an external signal, and an auxiliary gate electrode which becomes a storage layer when turned on and becomes a depletion layer when turned off. The drain current at the time of off-state is reduced without causing a decrease in the drain current.

【0031】また、補助ゲート電極の主ゲート電極と重
なっていない部分の幅が補助ゲート電極中にオフ時に形
成される空乏層幅より大きければ多少ばらついても、オ
フ時のドレイン電流の低減に対する効果に大きな影響は
ない。従って、上記主ゲート電極と上記補助ゲート電極
との重ね合わせは従来ほど高精度で行わなくてもよい。
If the width of the portion of the auxiliary gate electrode that does not overlap with the main gate electrode is slightly larger than the width of the depletion layer formed in the auxiliary gate electrode at the time of turning off, the effect of reducing the drain current at the time of turning off can be obtained. Has no significant effect. Therefore, the superposition of the main gate electrode and the auxiliary gate electrode does not have to be performed with higher accuracy than in the past.

【0032】また、本願発明に係る請求項3、5、7、
9および11の薄膜トランジスタの製造方法によれば、
ソースおよびドレイン領域が補助ゲート電極に対して自
己整合的に形成できる。
[0032] Further, according to the present invention,
According to the manufacturing methods of thin film transistors 9 and 11,
Source and drain regions can be formed in a self-aligned manner with respect to the auxiliary gate electrode.

【0033】また、本願発明に係る請求項5の薄膜トラ
ンジスタの製造方法によれば、補助ゲート電極を設けて
も、マスク数を増加する必要がない。
According to the method of manufacturing a thin film transistor according to the fifth aspect of the present invention, it is not necessary to increase the number of masks even if an auxiliary gate electrode is provided.

【0034】また、本願発明に係る請求項12の薄膜ト
ランジスタによれば、主ゲート電極と補助ゲート電極か
ら成るゲート電極が複数個設けられているので、オフ時
のドレイン電流がさらに減少する。
According to the thin film transistor of the twelfth aspect of the present invention, since a plurality of gate electrodes composed of the main gate electrode and the auxiliary gate electrode are provided, the drain current in the off state is further reduced.

【0035】[0035]

【実施例】実施例1. 以下、この発明の実施例について、n型の薄膜トランジ
スタ及びその製造方法を図面に基づき説明する。以下の
図面の説明において、図9と同一部分には同一符号を付
している。
[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following description of the drawings, the same portions as those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals.

【0036】図1はこの発明の薄膜トランジスタの一実
施例の構成を示す断面図である。図1において、絶縁性
基板1上にチャネルとして働くSi薄膜2が積層され、
このSi薄膜2にチャネル領域5とこのチャネル領域5
の両側に例えばリン、砒素などの不純物を高濃度に注入
しn型のSi薄膜としたソース・ドレイン領域4が形成
されている。このSi薄膜2を覆うように形成されたゲ
ート絶縁膜6上には、多結晶Si薄膜にp型となる少量
の不純物、例えば1016cm-3のホウ素をドーピングし
た補助ゲート電極11がチャネル領域5と同じ幅で形成
されている。さらに、補助ゲート電極11の上には補助
ゲート電極11より幅狭くパターン化された例えば10
20cm-3のホウ素をドーピングした多結晶Si薄膜から
なる主ゲート電極12が形成され、この主ゲート電極1
2に外部からゲート信号が供給される。また、ゲート絶
縁膜6にはコンタクトホール10が形成されており、こ
のコンタクトホール10には金属薄膜であるソース電極
8及びドレイン電極9が形成され、それぞれソース・ド
レイン領域4とコンタクトをとるように構成されてい
る。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of one embodiment of the thin film transistor of the present invention. In FIG. 1, a Si thin film 2 acting as a channel is laminated on an insulating substrate 1,
The channel region 5 and the channel region 5 are formed on the Si thin film 2.
The source / drain region 4 is formed on both sides of the substrate by implanting impurities such as phosphorus and arsenic at a high concentration to form an n-type Si thin film. On the gate insulating film 6 formed so as to cover the Si thin film 2, an auxiliary gate electrode 11 obtained by doping a small amount of impurities which becomes p-type into the polycrystalline Si thin film, for example, boron of 10 16 cm −3 is formed in the channel region. 5 are formed with the same width. Further, on the auxiliary gate electrode 11, for example, 10
A main gate electrode 12 made of a polycrystalline Si thin film doped with boron at 20 cm -3 is formed.
2, a gate signal is supplied from outside. Further, a contact hole 10 is formed in the gate insulating film 6, and a source electrode 8 and a drain electrode 9, which are metal thin films, are formed in the contact hole 10 so as to make contact with the source / drain regions 4, respectively. It is configured.

【0037】次に、この薄膜トランジスタの動作につい
て説明する。まず、薄膜トランジスタがオン動作の場
合、すなわち主ゲート電極12にソース電極8の電位に
対して正の電圧が加えられた場合、補助ゲート電極11
のゲート絶縁膜6側には蓄積層が形成されるため補助ゲ
ート電極11はソース・ドレイン領域4の間のチャネル
領域5に対してゲート電極として働く。このためオン動
作の場合、この薄膜トランジスタはチャネル領域5とソ
ース・ドレイン領域4との間に余分な抵抗成分を持たず
オン時のドレイン電流の低下は生じない。
Next, the operation of the thin film transistor will be described. First, when the thin film transistor is turned on, that is, when a positive voltage is applied to the main gate electrode 12 with respect to the potential of the source electrode 8, the auxiliary gate electrode 11
Since the storage layer is formed on the gate insulating film 6 side, the auxiliary gate electrode 11 functions as a gate electrode for the channel region 5 between the source / drain regions 4. For this reason, in the case of the ON operation, the thin film transistor does not have an extra resistance component between the channel region 5 and the source / drain region 4 and the drain current at the time of ON does not decrease.

【0038】これに対して、薄膜トランジスタがオフ動
作の場合、すなわち主ゲート電極12にソース電極8の
電位に対して負の電圧が加えられた場合、補助ゲート電
極11のゲート絶縁膜6側には空乏層が形成される。補
助ゲート電極11の不純物の濃度を、空乏層の広がりが
補助ゲート電極11の厚さより大きくなる様に設定して
いると、この時補助ゲート電極11中の空乏層は補助ゲ
ート電極11の膜厚全体に広がる。この補助ゲート電極
11の空乏化は薄膜トランジスタの動作において、ゲー
ト絶縁膜6が厚くなったことと等価である。従って、オ
フ時には補助ゲート電極11がゲート絶縁膜6に加わっ
た薄膜トランジスタとして動作する。このため、チャネ
ル領域5とソース・ドレイン領域4の間の電界強度を同
じ厚さのゲート絶縁膜の場合と比べて弱めることがで
き、この結果オフ時のドレイン電流を低減することがで
きる。
On the other hand, when the thin film transistor is in the off operation, that is, when a negative voltage is applied to the main gate electrode 12 with respect to the potential of the source electrode 8, the auxiliary gate electrode 11 has a gate insulating film 6 side. A depletion layer is formed. If the impurity concentration of the auxiliary gate electrode 11 is set so that the extension of the depletion layer is larger than the thickness of the auxiliary gate electrode 11, the depletion layer in the auxiliary gate electrode 11 at this time Spread throughout. The depletion of the auxiliary gate electrode 11 is equivalent to an increase in the thickness of the gate insulating film 6 in the operation of the thin film transistor. Therefore, when turned off, the auxiliary gate electrode 11 operates as a thin film transistor in which the gate insulating film 6 is added. For this reason, the electric field intensity between the channel region 5 and the source / drain region 4 can be reduced as compared with the case of a gate insulating film having the same thickness, and as a result, the drain current at the time of off can be reduced.

【0039】この様にこの発明の薄膜トランジスタで
は、オン時のドレイン電流の低下を生じること無く、オ
フ時のドレイン電流の低減を行うことができる。さら
に、この発明の薄膜トランジスタでは、オン時には主ゲ
ート電極12の幅に関係なく補助ゲート電極11の全幅
がゲート電極として働きオン時のドレイン電流の低下を
防ぐのに対して、オフ時には補助ゲート電極11の主ゲ
ート電極12と重なっていない部分の幅が、補助ゲート
電極11中に形成される空乏層幅より大きければ多少ば
らついても、オフ時のドレイン電流の低減に対する効果
に大きな変化は見られない。従って、本発明の薄膜トラ
ンジスタでは、主ゲート電極12と補助ゲート電極11
との重ね合わせを従来ほど高精度で行わなくてもよい。
As described above, in the thin film transistor of the present invention, the drain current at the time of off-state can be reduced without lowering the drain current at the time of on-state. Furthermore, in the thin film transistor of the present invention, the entire width of the auxiliary gate electrode 11 functions as a gate electrode to prevent a decrease in the drain current at the time of ON, regardless of the width of the main gate electrode 12 at the time of ON, whereas the auxiliary gate electrode 11 If the width of the portion not overlapping the main gate electrode 12 is slightly larger than the width of the depletion layer formed in the auxiliary gate electrode 11, even if the width slightly varies, there is no significant change in the effect of reducing the drain current at the time of off. . Therefore, in the thin film transistor of the present invention, the main gate electrode 12 and the auxiliary gate electrode 11
It is not necessary to perform the superposition with high accuracy as compared with the related art.

【0040】実施例2.次に、この発明の薄膜トランジ
スタの製造方法の実施例について図2(a)〜(f)に
示した製造工程断面図に沿って説明する。
Embodiment 2 FIG. Next, an embodiment of the method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention will be described with reference to the manufacturing process sectional views shown in FIGS.

【0041】まず、図2(a)に示すように、絶縁性基
板1上にチャネルとなるSi薄膜2を形成し、次いで図
2(b)に示すように、SiO2 からなるゲート絶縁膜
6を例えば熱酸化法或いはスパッタ法により1200Å
の膜厚で形成する。このゲート絶縁膜6上に例えば10
16cm-3のホウ素をドーピングした厚さ500Åの補助
ゲート電極となる多結晶Si膜11aと例えば1020
-3のホウ素をドーピングした厚さ2000Åの主ゲー
ト電極となる多結晶Si膜12aを図2(c)に示すよ
うに積層して成膜する。この主ゲート電極となる多結晶
Si膜12aを主ゲート電極用のホトレジスト13をマ
スクとして、例えばSF6 ガスを用いたドライエッチン
グでパターニングすることにより図2(d)に示す主ゲ
ート電極12を形成する。
First, as shown in FIG. 2A, a Si thin film 2 serving as a channel is formed on an insulating substrate 1, and then, as shown in FIG. 2B, a gate insulating film 6 made of SiO 2 is formed. 1200 ° by, for example, thermal oxidation or sputtering.
It is formed with a film thickness of. On the gate insulating film 6, for example, 10
A polycrystalline Si film 11a serving as an auxiliary gate electrode having a thickness of 500 ° doped with boron of 16 cm -3 and having a thickness of, for example, 10 20 c
As shown in FIG. 2C, a polycrystalline Si film 12a serving as a main gate electrode having a thickness of 2000 ° and doped with boron of m −3 is laminated and formed. The main gate electrode 12 shown in FIG. 2D is formed by patterning the polycrystalline Si film 12a to be the main gate electrode by, for example, dry etching using SF 6 gas using the photoresist 13 for the main gate electrode as a mask. I do.

【0042】次に、図2(e)に示すように、主ゲート
電極12の両端より例えば片側それぞれ2μmづつ幅広
のホトレジスト14を主ゲート電極12がほぼ中央とな
るよう形成する。このホトレジスト14をマスクとし
て、例えばSF6 ガスにO2 ガスを添加した原料ガスを
用いてドライエッチングにより、補助ゲート電極となる
多結晶Si薄膜11aをゲート絶縁膜6に対して選択的
に異方性エッチングを行ない、補助ゲート電極11をパ
ターニングし、さらに、同じホトレジスト14をマスク
として補助ゲート電極11に対して自己整合的にイオン
注入することによりソース・ドレイン領域4を形成す
る。このソース・ドレイン領域4の形成は、例えば3×
1015cm-2のリン或いは砒素のイオンを80keVの
加速エネルギーでSi薄膜2に打ち込むことにより行な
う。次に、ホトレジスト14を除去し、ソース・ドレイ
ン領域4の不純物を活性化するために、例えば700℃
の温度で30分間熱処理する。
Next, as shown in FIG. 2E, a photoresist 14 having a width of, for example, 2 μm on each side from both ends of the main gate electrode 12 is formed so that the main gate electrode 12 is substantially at the center. Using the photoresist 14 as a mask, the polycrystalline Si thin film 11a serving as an auxiliary gate electrode is selectively anisotropically formed with respect to the gate insulating film 6 by dry etching using a source gas obtained by adding O 2 gas to SF 6 gas, for example. Auxiliary etching is performed, the auxiliary gate electrode 11 is patterned, and the source / drain region 4 is formed by ion-implanting the auxiliary gate electrode 11 in a self-aligned manner using the same photoresist 14 as a mask. This source / drain region 4 is formed, for example, by 3 ×
This is performed by implanting 10 15 cm -2 phosphorus or arsenic ions into the Si thin film 2 at an acceleration energy of 80 keV. Next, in order to remove the photoresist 14 and activate impurities in the source / drain regions 4, for example, at 700 ° C.
At 30 ° C. for 30 minutes.

【0043】次いで、例えばCHF3 ガスを用いたドラ
イエッチングでSiO2 からなるゲート絶縁膜6にコン
タクトホール10を図2(f)に示すように形成する。
このコンタクトホール9には金属薄膜によりソース電極
8およびドレイン電極9を形成し、それぞれソース・ド
レイン領域4と電気的な接続を行なう。このようにし
て、図1に示す断面構造を有する本願発明の薄膜トラン
ジスタが製造される。
Next, a contact hole 10 is formed in the gate insulating film 6 made of SiO 2 by, for example, dry etching using CHF 3 gas as shown in FIG.
A source electrode 8 and a drain electrode 9 are formed in the contact hole 9 by a metal thin film, and are electrically connected to the source / drain regions 4 respectively. Thus, the thin film transistor of the present invention having the sectional structure shown in FIG. 1 is manufactured.

【0044】この実施例の製造方法により製造された本
願発明の薄膜トランジスタは、ソース・ドレイン領域4
が補助ゲート電極11のパターンニングのためのホトレ
ジスト14を用いて自己整合的に形成されているので、
補助ゲート電極11とソース・ドレイン領域4のパター
ン端を一致することができる。このため、補助ゲート電
極11がソース・ドレイン領域4と重なりを持つことが
なく、寄生容量や、補助ゲート電極11とソース・ドレ
イン領域4との間の高抵抗の寄生抵抗の発生を抑制する
ことができる。
The thin film transistor of the present invention manufactured by the manufacturing method of this embodiment has the source / drain region 4
Are formed in a self-aligned manner using the photoresist 14 for patterning the auxiliary gate electrode 11,
The pattern ends of the auxiliary gate electrode 11 and the source / drain region 4 can be matched. For this reason, the auxiliary gate electrode 11 does not overlap with the source / drain region 4, and the occurrence of a parasitic capacitance or a high-resistance parasitic resistance between the auxiliary gate electrode 11 and the source / drain region 4 is suppressed. Can be.

【0045】実施例3.次に、この発明の薄膜トランジ
スタおよびその製造方法の別の実施例について説明す
る。図3(a)はこの発明の製造工程途中での工程断面
図であり、図3(b)はこの発明の薄膜トランジスタの
構成を示す断面図である。
Embodiment 3 FIG. Next, another embodiment of the thin film transistor and the method of manufacturing the same according to the present invention will be described. FIG. 3A is a cross-sectional view showing a step in the course of the manufacturing process of the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional view showing the structure of the thin-film transistor of the present invention.

【0046】図3(b)に示すこの薄膜トランジスタ
は、図1に示す実施例1の薄膜トランジスタの補助ゲー
ト電極11中に主ゲート電極12中の不純物を拡散した
領域15を加えた構造をしている。
The thin film transistor shown in FIG. 3B has a structure in which a region 15 in which impurities in the main gate electrode 12 are diffused is added to the auxiliary gate electrode 11 of the thin film transistor of the first embodiment shown in FIG. .

【0047】この製造方法は、例えば実施例2で示した
図2(e)の工程の後、ホトレジスト14を除去し、8
50℃の温度で1時間熱処理する。この熱処理により、
ソース・ドレイン領域4の不純物の活性化が行なわれる
と同時に、主ゲート電極12中の不純物であるホウ素が
補助ゲート電極11に拡散して、図3(a)に示すよう
に補助ゲート電極11中に不純物を拡散した領域15が
形成できる。次いで、実施例2と同様コンタクトホール
10とソース電極8およびドレイン電極9を形成するこ
とにより図3(b)の薄膜トランジスタが得られる。
In this manufacturing method, the photoresist 14 is removed after the step of FIG.
Heat treatment at a temperature of 50 ° C. for 1 hour. By this heat treatment,
At the same time as the activation of the impurities in the source / drain regions 4, boron, which is an impurity in the main gate electrode 12, diffuses into the auxiliary gate electrode 11, and as shown in FIG. A region 15 in which impurities are diffused can be formed. Next, the contact hole 10, the source electrode 8, and the drain electrode 9 are formed in the same manner as in Example 2, whereby the thin film transistor of FIG. 3B is obtained.

【0048】この実施例の薄膜トランジスタでは、オフ
動作時に補助ゲート電極11に比べて主ゲート電極12
中の不純物を拡散した領域15の空乏層の広がりが小さ
くなる。この為ソース・ドレイン領域4とチャネル領域
5との間の電界強度を補助ゲート電極11により弱める
とともに、さらに、主ゲート電極12中の不純物を拡散
した領域15の直下のチャネル領域5に負のゲート電圧
を効果的に印加することができオフ時のドレイン電流が
効果的に低減できる。
In the thin film transistor of this embodiment, the main gate electrode 12 is smaller than the auxiliary gate electrode 11 during the off operation.
The extent of the depletion layer in the region 15 in which the impurities therein are diffused is reduced. Therefore, the electric field intensity between the source / drain region 4 and the channel region 5 is weakened by the auxiliary gate electrode 11, and further, the negative gate is formed in the channel region 5 directly below the region 15 in the main gate electrode 12 where the impurity is diffused. A voltage can be applied effectively, and the drain current at the time of off can be effectively reduced.

【0049】なお、この実施例では図2(e)の製造工
程の後、ソース・ドレイン領域4の不純物の活性化と同
時に主ゲート電極の不純物を拡散した領域15を形成す
るための熱処理を行なったが、図2(d)の製造工程の
後に活性化のための熱処理とは別に拡散のための熱処理
を行なっても同様に図3(b)に示す薄膜トランジスタ
が形成できる。
In this embodiment, after the manufacturing process of FIG. 2E, a heat treatment for forming the region 15 in which the impurity of the main gate electrode is diffused is performed simultaneously with the activation of the impurity in the source / drain region 4. However, the thin film transistor shown in FIG. 3B can also be formed by performing a heat treatment for diffusion separately from the heat treatment for activation after the manufacturing process of FIG. 2D.

【0050】実施例4.次に、この発明の薄膜トランジ
スタの別な実施例について説明する。図4(c)はこの
発明の別な実施例の薄膜トランジスタの構成を示す断面
図である。この図において、絶縁性基板1上にチャネル
として働くSi薄膜2が積層され、このSi薄膜2にチ
ャネル領域5とこのチャネル領域5の両側に不純物を高
濃度に注入しn型のSi薄膜としたソース・ドレイン領
域4が形成され、Si薄膜2上にゲート絶縁膜6が形成
されている。n型のSi薄膜としたソース・ドレイン領
域4の間のゲート絶縁膜6上には、外部からゲート信号
を供給する主ゲート電極12とこの主ゲート電極12を
覆うように補助ゲート電極11が形成されている。この
主ゲート電極12は、例えば1020cm-3のホウ素をド
ーピングした多結晶Si膜から成り、ソース・ドレイン
領域4の間の間隔より幅狭く形成されている。また、補
助ゲート電極11はp型の少量の不純物、例えば1016
cm-3のホウ素をドーピングした多結晶Si薄膜から成
り、主ゲート電極12より幅広にパターン化されてお
り、主ゲート電極12に重なっている部分の両側はゲー
ト絶縁膜6に接するように形成されている。また、ゲー
ト絶縁膜6にはコンタクトホール10が形成されてお
り、このコンタクトホール10には金属薄膜であるソー
ス電極8及びドレイン電極9が形成され、それぞれソー
ス・ドレイン領域4とコンタクトをとるように構成され
ている。
Embodiment 4 FIG. Next, another embodiment of the thin film transistor of the present invention will be described. FIG. 4C is a sectional view showing the structure of a thin film transistor according to another embodiment of the present invention. In this figure, a Si thin film 2 acting as a channel is laminated on an insulating substrate 1, and a channel region 5 and impurities on both sides of the channel region 5 are implanted into the Si thin film 2 at a high concentration to form an n-type Si thin film. Source / drain regions 4 are formed, and a gate insulating film 6 is formed on the Si thin film 2. A main gate electrode 12 for supplying a gate signal from the outside and an auxiliary gate electrode 11 are formed to cover the main gate electrode 12 on the gate insulating film 6 between the source / drain regions 4 made of an n-type Si thin film. Have been. The main gate electrode 12 is made of, for example, a polycrystalline Si film doped with boron at 10 20 cm −3 , and is formed to be narrower than the space between the source / drain regions 4. The auxiliary gate electrode 11 is formed of a small amount of p-type impurities, for example, 10 16
It is made of a polycrystalline Si thin film doped with boron of cm −3 and is patterned to be wider than the main gate electrode 12. Both sides of the portion overlapping the main gate electrode 12 are formed so as to be in contact with the gate insulating film 6. ing. Further, a contact hole 10 is formed in the gate insulating film 6, and a source electrode 8 and a drain electrode 9, which are metal thin films, are formed in the contact hole 10 so as to make contact with the source / drain regions 4, respectively. It is configured.

【0051】次に、この薄膜トランジスタの動作につい
て説明する。まず、薄膜トランジスタがオン動作の場
合、ゲート絶縁膜6と接している部分の補助ゲート電極
11のゲート絶縁膜6側には蓄積層が形成されるため補
助ゲート電極11は主ゲート電極12とともにソース・
ドレイン領域4の間のチャネル領域5に対して通常のゲ
ート電極として働く。このためオン動作の場合、この薄
膜トランジスタはチャネル領域5とソース・ドレイン領
域4の間に余分な抵抗成分を持たずオン時のドレイン電
流に低下は生じない。
Next, the operation of the thin film transistor will be described. First, when the thin film transistor is in the ON operation, a storage layer is formed on the side of the gate insulating film 6 of the auxiliary gate electrode 11 in contact with the gate insulating film 6, so that the auxiliary gate electrode 11 is
It functions as a normal gate electrode for the channel region 5 between the drain regions 4. For this reason, in the case of the ON operation, the thin film transistor does not have an extra resistance component between the channel region 5 and the source / drain region 4 and the drain current at the time of ON does not decrease.

【0052】これに対して、薄膜トランジスタがオフ動
作の場合、補助ゲート電極11とゲート絶縁膜6との界
面には空乏層が形成される。この時、補助ゲート電極1
1がゲート絶縁膜6に接して、空乏層が形成された部分
は、主ゲート電極12の下部よりゲート絶縁膜6が厚く
なったように動作する。このため、補助ゲート電極11
がゲート絶縁膜6に接しているチャネル領域5の部分と
ソース・ドレイン領域4との間の電界強度を弱めること
ができる。さらに、この構成の薄膜トランジスタでは、
主ゲート電極12の部分における空乏層の広がりがほと
んど無視できる。このため、主ゲート電極12直下のチ
ャネル領域5に負のゲート電圧を効果的に印加すること
ができ、この結果オフ時のドレイン電流を効果的に低減
することができる。
On the other hand, when the thin film transistor is turned off, a depletion layer is formed at the interface between the auxiliary gate electrode 11 and the gate insulating film 6. At this time, the auxiliary gate electrode 1
1 is in contact with the gate insulating film 6 and the portion where the depletion layer is formed operates as if the gate insulating film 6 was thicker than the lower part of the main gate electrode 12. Therefore, the auxiliary gate electrode 11
Can weaken the electric field strength between the portion of the channel region 5 in contact with the gate insulating film 6 and the source / drain region 4. Furthermore, in the thin film transistor having this configuration,
The extent of the depletion layer in the main gate electrode 12 can be almost ignored. Therefore, a negative gate voltage can be effectively applied to the channel region 5 immediately below the main gate electrode 12, and as a result, the drain current at the time of off can be effectively reduced.

【0053】この様にこの発明の薄膜トランジスタで
は、実施例1で説明した薄膜トランジスタと同様に、オ
ン時のドレイン電流の低下を生じること無く、オフ時の
ドレイン電流の低減を行うことができ、また主ゲート電
極12と補助ゲート電極11との重ね合わせも従来ほど
高精度で行わなくてもよい。さらに、主ゲート電極12
がゲート絶縁膜6と接しているので、補助ゲート電極1
1の膜厚が空乏層の幅より厚くなっても薄膜トランジス
タの特性に変化を生じない。
As described above, in the thin film transistor of the present invention, similarly to the thin film transistor described in the first embodiment, the drain current in the off state can be reduced without lowering the drain current in the on state. The superposition of the gate electrode 12 and the auxiliary gate electrode 11 does not need to be performed with higher precision than in the past. Further, the main gate electrode 12
Are in contact with the gate insulating film 6, the auxiliary gate electrode 1
Even if the film thickness of 1 is larger than the width of the depletion layer, no change occurs in the characteristics of the thin film transistor.

【0054】実施例5.次に、この発明の実施例4の薄
膜トランジスタの製造方法について、一実施例を図4
(a)〜(c)の製造工程断面図に沿って説明する。こ
の説明において実施例2と同様の工程については説明を
簡略化し、この実施例について特徴的なゲート電極形成
工程を中心に説明を行なう。
Embodiment 5 FIG. Next, a method of manufacturing a thin film transistor according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
A description will be given along the manufacturing process cross-sectional views of (a) to (c). In this description, steps similar to those in the second embodiment will be simplified, and this embodiment will be described focusing on a characteristic gate electrode forming step.

【0055】まず、実施例2で説明した図2(b)に示
す工程の後、ゲート絶縁膜6上に例えば1020cm-3
ホウ素をドーピングした厚さ2000Åの主ゲート電極
となる多結晶Si薄膜(第3のSi薄膜)12aを積層
して成膜する。この主ゲート電極となる多結晶Si薄膜
12aを主ゲート電極用ホトレジスト13をマスクとし
て、例えばSF6 ガスを用いたドライエッチングでゲー
ト絶縁膜6に対して選択的にエッチングしてパターニン
グすることにより図4(a)に示す主ゲート電極12を
形成する。
First, after the step shown in FIG. 2B described in the second embodiment, a polycrystalline 2,000-mm-thick main gate electrode doped with, for example, 10 20 cm -3 of boron is formed on the gate insulating film 6. An Si thin film (third Si thin film) 12a is stacked and formed. The polycrystalline Si thin film 12a serving as the main gate electrode is selectively etched and patterned with respect to the gate insulating film 6 by, for example, dry etching using SF 6 gas using the photoresist 13 for the main gate electrode as a mask. The main gate electrode 12 shown in FIG.

【0056】次に補助ゲート電極となる多結晶Si薄膜
(第2のSi薄膜)11aを積層した後、図4(b)に
示すように、主ゲート電極12の両端より片側それぞれ
2μmづつ幅広のホトレジスト14を主ゲート電極12
がほぼ中央となるよう補助ゲート電極となる多結晶Si
薄膜11a上に形成する。このホトレジスト14をマス
クとして、例えばSF6 ガスにO2 ガスを添加したドラ
イエッチングにより、補助ゲート電極となる多結晶Si
薄膜11aをゲート絶縁膜6に対して選択的に異方性エ
ッチングして補助ゲート電極11をパターニングする。
さらに図4(b)に示すように、同じホトレジスト14
をマスクとして補助ゲート電極11に対して自己整合的
にイオン注入することによりソース・ドレイン領域4を
形成する。
Next, after laminating a polycrystalline Si thin film (second Si thin film) 11a serving as an auxiliary gate electrode, as shown in FIG. 4B, both sides of the main gate electrode 12 are wider by 2 μm on each side. Photoresist 14 is applied to main gate electrode 12
Is approximately in the center so that the polycrystalline Si
It is formed on the thin film 11a. Using this photoresist 14 as a mask, for example, polycrystalline Si serving as an auxiliary gate electrode is formed by dry etching in which O 2 gas is added to SF 6 gas.
The auxiliary gate electrode 11 is patterned by anisotropically etching the thin film 11 a selectively with respect to the gate insulating film 6.
Further, as shown in FIG.
Is used as a mask to ion-implant the auxiliary gate electrode 11 in a self-aligned manner to form the source / drain regions 4.

【0057】次いで、ゲート絶縁膜6にコンタクトホー
ル10を形成し、このコンタクトホール10に金属薄膜
によりソース電極8およびドレイン電極9を形成し、図
4(c)に示す断面構造を有する本発明の薄膜トランジ
スタが製造される。
Next, a contact hole 10 is formed in the gate insulating film 6, a source electrode 8 and a drain electrode 9 are formed in the contact hole 10 by a thin metal film, and the present invention has a cross-sectional structure shown in FIG. A thin film transistor is manufactured.

【0058】この実施例の製造方法によれば、実施例2
と同様にソース・ドレイン領域4が補助ゲート電極11
に対して自己整合的に形成できる。また、主ゲート電極
12と補助ゲート電極11はゲート絶縁膜6のSiO2
に対してそれぞれ選択的にエッチングするので再現性良
く製造することができる。
According to the manufacturing method of this embodiment, Embodiment 2
Similarly, the source / drain region 4 has the auxiliary gate electrode 11
Can be formed in a self-aligned manner. The main gate electrode 12 and the auxiliary gate electrode 11 are formed of SiO 2 of the gate insulating film 6.
Can be manufactured with good reproducibility.

【0059】実施例6.図5(c)はこの発明の別な実
施例の薄膜トランジスタの構成を示す断面図である。こ
の図に示すように、絶縁性基板1上にチャネルとして働
くSi薄膜2が積層され、このSi薄膜2にチャネル領
域5とこのチャネル領域5の両側に不純物を高濃度に注
入し、n型のSi薄膜としたソースおよびドレイン領域
4が形成され、Si薄膜2上にゲート絶縁膜6が形成さ
れている。ソース・ドレイン領域4の間のゲート絶縁膜
6上には、補助ゲート電極11とこの補助ゲート電極1
1の中央部にイオン注入により形成した主ゲート電極1
6が形成されている。このイオン注入により形成した主
ゲート電極16は、多結晶Si膜にp型の不純物、例え
ば1016cm-3のホウ素をドーピングした補助ゲート電
極11中に例えば30keVの加速電圧で3×1015
-2のホウ素イオンをイオン注入して形成したものであ
る。また、ゲート絶縁膜3にはコンタクトホール10が
形成されており、このコンタクトホール10には金属薄
膜であるソース電極8及びドレイン電極9が形成され、
それぞれソース・ドレイン領域4とコンタクトをとるよ
うに構成されている。
Embodiment 6 FIG. FIG. 5C is a sectional view showing the structure of a thin film transistor according to another embodiment of the present invention. As shown in this figure, a Si thin film 2 serving as a channel is stacked on an insulating substrate 1, and a channel region 5 and impurities on both sides of the channel region 5 are implanted into the Si thin film 2 at a high concentration to form an n-type film. Source and drain regions 4 are formed as Si thin films, and a gate insulating film 6 is formed on the Si thin film 2. On the gate insulating film 6 between the source / drain regions 4, an auxiliary gate electrode 11 and this auxiliary gate electrode 1
Main gate electrode 1 formed by ion implantation at the center of 1
6 are formed. The main gate electrode 16 formed by this ion implantation is formed in the auxiliary gate electrode 11 obtained by doping a polycrystalline Si film with a p-type impurity, for example, boron of 10 16 cm −3 at an acceleration voltage of, for example, 30 keV and 3 × 10 15 c.
It is formed by ion implantation of m -2 boron ions. A contact hole 10 is formed in the gate insulating film 3, and a source electrode 8 and a drain electrode 9, which are thin metal films, are formed in the contact hole 10.
Each is configured to contact the source / drain region 4.

【0060】この発明の薄膜トランジスタは、実施例4
で説明した薄膜トランジスタと同様、オン時のドレイン
電流を低下させることなく、オフ時のドレイン電流を低
減できる。さらに、イオン注入により主ゲート電極16
を形成することができるので、成膜やエッチングの工程
を不要とする。
The thin-film transistor of the present invention is similar to that of the fourth embodiment.
As in the case of the thin film transistor described above, the drain current at the time of off can be reduced without reducing the drain current at the time of on. Further, the main gate electrode 16 is formed by ion implantation.
Can be formed, so that the steps of film formation and etching are not required.

【0061】実施例7.次に、この発明の実施例6の薄
膜トランジスタの製造方法について、一実施例を図5
(a)〜(c)の製造工程断面図に沿って説明する。こ
の説明において実施例2と同様の工程については説明を
簡略化し、この実施例について特徴的なゲート電極形成
工程を中心に説明を行なう。
Embodiment 7 FIG. Next, a method of manufacturing a thin film transistor according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
A description will be given along the manufacturing process cross-sectional views of (a) to (c). In this description, steps similar to those in the second embodiment will be simplified, and this embodiment will be described focusing on a characteristic gate electrode forming step.

【0062】まず、実施例2で説明した図(b)に示
す工程の後、ゲート絶縁膜6上に例えば1016cm-3
ホウ素をドーピングした厚さ2000Åの補助ゲート電
極となる多結晶Si薄膜(第2のSi薄膜)11aを積
層して成膜する。この補助ゲート電極となる多結晶Si
膜11aをホトレジスト13をマスクとして、例えばS
6 ガスにO2 ガスを添加したドライエッチングでゲー
ト絶縁膜3に対して選択的に異方性エッチングしてパタ
ーニングすることにより図5(a)に示す補助ゲート電
極11を形成する。さらに、同じホトレジスト13をマ
スクとして補助ゲート電極11に対して自己整合的にイ
オン注入することによりソース・ドレイン領域4を形成
する。
[0062] First, after the step shown in FIG. 2 described in Example 2 (b), the auxiliary gate electrode having a thickness of 2000Å doped with boron of the gate insulating film 6 on the example 10 16 cm -3 polycrystalline An Si thin film (second Si thin film) 11a is stacked and formed. Polycrystalline Si serving as this auxiliary gate electrode
Using the film 11a as a mask with the photoresist 13, for example, S
The auxiliary gate electrode 11 shown in FIG. 5A is formed by selectively anisotropically etching and patterning the gate insulating film 3 by dry etching in which O 2 gas is added to F 6 gas. Further, the source / drain regions 4 are formed by ion-implanting the auxiliary gate electrode 11 in a self-aligned manner using the same photoresist 13 as a mask.

【0063】次に、図5(b)に示すように、補助ゲー
ト電極11の中央から両端より片側それぞれ2μmづつ
内側の部分以外にホトレジスト18を形成する。このホ
トレジスト18をマスクとして、例えばホウ素を30k
eVの加速電圧で3×1015cm-2イオン注入して主ゲ
ート電極16を形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, a photoresist 18 is formed on portions other than the inside of the auxiliary gate electrode 11 by 2 μm on each side from both ends from the center. Using this photoresist 18 as a mask, for example, boron
The main gate electrode 16 is formed by ion implantation at 3 × 10 15 cm −2 at an acceleration voltage of eV.

【0064】次いで、ゲート絶縁膜6にコンタクトホー
ル10を形成し、このコンタクトホール10に金属薄膜
から成るソース電極8およびドレイン電極9を形成する
ことによって図5(c)に示す構造断面を持つ本発明の
薄膜トランジスタが製造される。
Next, a contact hole 10 is formed in the gate insulating film 6, and a source electrode 8 and a drain electrode 9 made of a metal thin film are formed in the contact hole 10, thereby forming a book having a structural cross section shown in FIG. The thin film transistor of the invention is manufactured.

【0065】この実施例の製造方法により製造された本
発明の薄膜トランジスタは、実施例2と同様にソース・
ドレイン領域4が補助ゲート電極11に対して自己整合
的に形成できる。
The thin film transistor of the present invention manufactured by the manufacturing method of this embodiment has a
The drain region 4 can be formed in a self-aligned manner with respect to the auxiliary gate electrode 11.

【0066】なお、この実施例ではソース・ドレイン領
域4を形成し、次いでイオン注入により形成した主ゲー
ト電極16を形成したが、イオン注入により形成した主
ゲート電極16を形成した後ソース・ドレイン領域4を
形成してもよい。
In this embodiment, the source / drain region 4 is formed, and then the main gate electrode 16 formed by ion implantation is formed. However, after the main gate electrode 16 formed by ion implantation is formed, the source / drain region 4 is formed. 4 may be formed.

【0067】実施例8. 図6(c)はこの発明の別な実施例の薄膜トランジスタ
の構成を示す断面図である。図6(c)において、絶縁
性基板1上にチャネルとして働くSi薄膜2が積層さ
れ、このSi薄膜2にチャネル領域5とこのチャネル領
域5の両側に不純物を高濃度に注入し、n型のSi薄膜
としたソースおよびドレイン領域4を形成し、Si薄膜
2上にゲート絶縁膜6が形成されている。n型のSi薄
膜としたソース・ドレイン領域4の間のゲート絶縁膜6
上には、ソースおよびドレイン領域4の間のほぼ中央部
を除去した補助ゲート電極11の外側両端に一致するよ
うにパターン化された主ゲート電極12が積層して形成
されている。また、ゲート絶縁膜6にはコンタクトホー
ル10が形成されており、このコンタクトホール10に
は金属薄膜から成るソース電極8及びドレイン電極9が
形成され、それぞれソース・ドレイン領域4とコンタク
トをとるように構成されている。
Embodiment 8 FIG. FIG. 6C is a sectional view showing the structure of a thin film transistor according to another embodiment of the present invention. In FIG. 6C, an Si thin film 2 serving as a channel is laminated on an insulating substrate 1, and a channel region 5 and impurities on both sides of the channel region 5 are implanted into the Si thin film 2 at a high concentration to form an n-type. Source and drain regions 4 are formed as Si thin films, and a gate insulating film 6 is formed on the Si thin film 2. Gate insulating film 6 between source / drain regions 4 made of n-type Si thin film
On the main gate electrode 12, a main gate electrode 12 patterned so as to correspond to both outer ends of the auxiliary gate electrode 11 with a substantially central portion between the source and drain regions 4 removed is formed. Further, a contact hole 10 is formed in the gate insulating film 6, and a source electrode 8 and a drain electrode 9 made of a metal thin film are formed in the contact hole 10 so as to make contact with the source / drain region 4, respectively. It is configured.

【0068】この発明の薄膜トランジスタは、実施例4
で説明した薄膜トランジスタと同様、オン時のドレイン
電流を低下させることなく、オフ時のドレイン電流を低
減できる。
The thin-film transistor of the present invention is similar to that of the fourth embodiment.
As in the case of the thin film transistor described above, the drain current at the time of off can be reduced without reducing the drain current at the time of on.

【0069】実施例9.次に、この発明の実施例8の薄
膜トランジスタの製造方法について一実施例を図6
(a)〜(c)の製造工程断面図に沿って説明する。こ
の説明において実施例2と同様の工程については説明を
簡略化し、この実施例について特徴的なゲート電極形成
工程を中心に説明を行なう。
Embodiment 9 FIG. Next, an example of a method for manufacturing a thin film transistor according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
A description will be given along the manufacturing process cross-sectional views of (a) to (c). In this description, steps similar to those in the second embodiment will be simplified, and this embodiment will be described focusing on a characteristic gate electrode forming step.

【0070】まず、実施例2で説明した図(b)に示
す工程の後、ゲート絶縁膜6上に例えば1016cm-3
ホウ素をドーピングした厚さ1000Åの補助ゲート電
極となる多結晶Si膜(第2のSi薄膜)11aを積層
して成膜する。この補助ゲート電極となる多結晶Si膜
11aのチャネル領域5の上の一部を例えばSF6 ガス
を用いたドライエッチングによりゲート絶縁膜6に対し
て選択的にエッチングをおこない図6(a)に示すよう
にパターン化し、主ゲート電極形成溝17を設ける。次
いで、この補助ゲート電極となる多結晶Si膜11a上
および主ゲート電極形成溝17に主ゲート電極となる多
結晶Si膜(第3のSi薄膜)を積層する。この後、ホ
トレジスト13をマスクとして、例えばSF6 ガスとO
2 ガスを用いたドライエッチングで、主ゲート電極とな
る多結晶Si膜(第3のSi薄膜)と補助ゲート電極と
なる多結晶Si膜11aを同時にゲート絶縁膜6に対し
て選択的に異方性エッチングし、図6(b)に示す構造
の主ゲート電極12および補助ゲート電極11が形成さ
れる。さらに、同じホトレジスト13をマスクとして補
助ゲート電極11に対して自己整合的にイオン注入する
ことによりソース・ドレイン領域4を形成する。
Firstly, after the step shown in FIG. 2 described in Example 2 (b), the auxiliary gate electrode having a thickness of 1000Å doped with boron of the gate insulating film 6 on the example 10 16 cm -3 polycrystalline An Si film (second Si thin film) 11a is stacked and formed. Part of the polycrystalline Si film 11a serving as the auxiliary gate electrode above the channel region 5 is selectively etched with respect to the gate insulating film 6 by, for example, dry etching using SF 6 gas, as shown in FIG. The main gate electrode forming groove 17 is provided by patterning as shown. Next, a polycrystalline Si film (third Si thin film) serving as a main gate electrode is laminated on the polycrystalline Si film 11a serving as the auxiliary gate electrode and in the main gate electrode formation groove 17. Thereafter, using the photoresist 13 as a mask, for example, SF 6 gas and O
By dry etching using two gases, a polycrystalline Si film (third Si thin film) serving as a main gate electrode and a polycrystalline Si film 11a serving as an auxiliary gate electrode are simultaneously selectively anisotropic with respect to the gate insulating film 6. The main gate electrode 12 and the auxiliary gate electrode 11 having the structure shown in FIG. Further, the source / drain regions 4 are formed by ion-implanting the auxiliary gate electrode 11 in a self-aligned manner using the same photoresist 13 as a mask.

【0071】次いで、ゲート絶縁膜6にコンタクトホー
ル10を形成し、このコンタクトホール10に金属薄膜
から成るソース電極8およびドレイン電極9を形成する
ことによって図6(c)に示す構造断面を持つ本発明の
薄膜トランジスタが製造される。
Next, a contact hole 10 is formed in the gate insulating film 6, and a source electrode 8 and a drain electrode 9 made of a metal thin film are formed in the contact hole 10, thereby forming a book having a structural cross section shown in FIG. The thin film transistor of the invention is manufactured.

【0072】この実施例の製造方法によれば、実施例2
と同様にソース・ドレイン領域4が補助ゲート電極11
に対して自己整合的に形成できる。また、主ゲート電極
12のエッチングは補助ゲート電極11のエッチングと
同時に行なわれるため、本発明の薄膜トランジスタの構
造を再現性良く製造できる。
According to the manufacturing method of this embodiment, the second embodiment
Similarly, the source / drain region 4 has the auxiliary gate electrode 11
Can be formed in a self-aligned manner. Further, since the etching of the main gate electrode 12 is performed simultaneously with the etching of the auxiliary gate electrode 11, the structure of the thin film transistor of the present invention can be manufactured with good reproducibility.

【0073】なお、以上の実施例1〜11の説明におい
て主ゲート電極12が多結晶Si膜から成る場合につい
て述べたが、Mo、Ta、W、Crなどの金属薄膜であ
ってもよく、これまでに述べた実施例の薄膜トランジス
タと同様の効果が得られる。この場合、製造方法の実施
例で述べた主ゲート電極12のエッチングを金属薄膜に
応じて選択したエッチング方法に変更することにより同
様の製造工程で、本発明の薄膜トランジスタが製造でき
る。
In the above description of the first to eleventh embodiments, the case where the main gate electrode 12 is made of a polycrystalline Si film has been described. However, a metal thin film of Mo, Ta, W, Cr or the like may be used. The same effects as those of the thin film transistors of the embodiments described above can be obtained. In this case, the thin film transistor of the present invention can be manufactured in a similar manufacturing process by changing the etching of the main gate electrode 12 described in the embodiment of the manufacturing method to an etching method selected according to the metal thin film.

【0074】実施例10.次に、実施例1および実施例
3に示した薄膜トランジスタの製造方法の別の実施例に
ついて図7(a)〜(c)の工程断面図に沿って説明す
る。この説明において主ゲート電極12は例えばMoな
どの金属薄膜を用いて構成する。実施例2或は実施例4
と同様の工程については説明を簡略化し、この実施例に
ついて特徴的なゲート電極形成工程を中心に説明を行な
う。
Embodiment 10 FIG. Next, another embodiment of the method of manufacturing the thin film transistor shown in the first embodiment and the third embodiment will be described with reference to the process sectional views of FIGS. 7A to 7C. In this description, the main gate electrode 12 is formed using a metal thin film such as Mo. Embodiment 2 or Embodiment 4
Steps similar to those described above are simplified, and this embodiment will be described focusing on a characteristic gate electrode forming step.

【0075】まず、実施例2で説明した図(b)に示
す工程の後、ゲート絶縁膜6上に例えば1016cm-3
ホウ素をドーピングした厚さ500Åの補助ゲート電極
となる多結晶Si膜11aと主ゲート電極となる金属薄
膜、例えばMo膜を積層する。ついで、ホトレジスト1
3をマスクとしてウエットエッチングにより主ゲート電
極となるMo膜を補助ゲート電極となる多結晶Si膜1
1aに対して選択的にエッチングし、このウエットエッ
チングにおいて、Mo膜をサイドエッチングすることに
より図7(a)に示すように主ゲート電極12がホトレ
ジスト13より例えば片側それぞれ2μmづつ幅狭く形
成する。
[0075] First, after the step shown in FIG. 2 described in Example 2 (b), the auxiliary gate electrode having a thickness of 500Å doped with boron of the gate insulating film 6 on the example 10 16 cm -3 polycrystalline An Si film 11a and a metal thin film serving as a main gate electrode, for example, a Mo film are stacked. Next, photoresist 1
3 is used as a mask, and a Mo film serving as a main gate electrode is subjected to wet etching to make a polycrystalline Si film serving as an auxiliary gate electrode.
In this wet etching, the Mo film is side-etched to form the main gate electrode 12 narrower than the photoresist 13 by, for example, 2 μm on each side, as shown in FIG. 7A.

【0076】次に、図7(b)に示すように、同じホト
レジスト13をマスクとして、例えばSF6 ガスにO2
ガスを添加した原料ガスによるドライエッチングを行な
い、補助ゲート電極となる多結晶Si薄膜11aをゲー
ト絶縁膜6に対して選択的に異方性エッチングして補助
ゲート電極11をパターニングする。さらに図7(c)
に示すように、同じホトレジスト13をマスクとして補
助ゲート電極11に対して自己整合的にイオン注入する
ことによりソース・ドレイン領域4を形成する。この
後、実施例2或は実施例4と同様の製造工程を経ること
により、図1或は図3(b)に示す構造断面と同じ本発
明の薄膜トランジスタが製造される。
Next, as shown in FIG. 7B, using the same photoresist 13 as a mask, for example, O 2 gas is added to SF 6 gas.
Dry etching is performed with a source gas to which the gas is added, and the auxiliary gate electrode 11 is patterned by selectively anisotropically etching the polycrystalline Si thin film 11 a serving as the auxiliary gate electrode with respect to the gate insulating film 6. Further, FIG.
As shown in FIG. 5, the source / drain regions 4 are formed by ion-implanting the auxiliary gate electrode 11 in a self-aligned manner using the same photoresist 13 as a mask. Thereafter, through the same manufacturing process as in the second or fourth embodiment, the thin film transistor of the present invention having the same structure as that shown in FIG. 1 or FIG. 3B is manufactured.

【0077】この実施例の薄膜トランジスタの製造方法
によれば、主ゲート電極12のパターニングと補助ゲー
ト電極11のパターニングが同一のホトレジスト13を
用いて行えるため、マスクが1枚削減できるとともに、
主ゲート電極12と補助ゲート電極11の位置合わせを
必要としない。また、同時にソース・ドレイン領域4が
補助ゲート電極11に対して自己整合的に形成できる。
According to the method of manufacturing a thin film transistor of this embodiment, the patterning of the main gate electrode 12 and the patterning of the auxiliary gate electrode 11 can be performed using the same photoresist 13, so that one mask can be reduced and
No alignment between the main gate electrode 12 and the auxiliary gate electrode 11 is required. At the same time, the source / drain regions 4 can be formed in a self-aligned manner with respect to the auxiliary gate electrode 11.

【0078】なお、この実施例では主ゲート電極12に
金属薄膜を用いたが、補助ゲート電極11より高濃度に
ドーピングした多結晶Si膜であってもよい。
Although a metal thin film is used for the main gate electrode 12 in this embodiment, a polycrystalline Si film doped at a higher concentration than the auxiliary gate electrode 11 may be used.

【0079】実施例11.次に、この発明の薄膜トラン
ジスタの別な実施例について説明する。図8はこの発明
の別な実施例の薄膜トランジスタの構成を示す断面図で
あり、ソース・ドレイン領域4の間に実施例1で説明し
た主ゲート電極12と補助ゲート電極11からなるゲー
ト電極構造を2個設置したものである。
Embodiment 11 FIG. Next, another embodiment of the thin film transistor of the present invention will be described. FIG. 8 is a sectional view showing the structure of a thin film transistor according to another embodiment of the present invention. The gate electrode structure including the main gate electrode 12 and the auxiliary gate electrode 11 described in the first embodiment between source / drain regions 4 is shown. Two are installed.

【0080】この実施例の薄膜トランジスタによれば、
オン時のドレイン電流を低下させることなく、オフ動作
時にチャネル領域5とソース・ドレイン領域4の間の電
界強度を弱めることができるとともに2つの主ゲート電
極12の間の部分のチャネル領域5が抵抗成分となるた
め、効果的にオフ時のドレイン電流が低減できる。
According to the thin film transistor of this embodiment,
The electric field strength between the channel region 5 and the source / drain region 4 can be reduced during the off operation without lowering the drain current at the on time, and the channel region 5 at the portion between the two main gate electrodes 12 has a resistance. As a component, the drain current at the time of off can be effectively reduced.

【0081】なお、この実施例では実施例1のゲート電
極構造を用いたが、他の実施例のゲート電極構造を用い
ても同様の効果があるのは云うまでもない。
Although the gate electrode structure of the first embodiment is used in this embodiment, it goes without saying that the same effect can be obtained by using the gate electrode structure of another embodiment.

【0082】以上述べてきた実施例では、主ゲート電極
12の導電型は補助ゲート電極11の導電型と同じ場合
について述べてきたが、補助ゲート電極11と反対の導
電型でもよく主ゲート電極の不純物の濃度が補助ゲート
電極11の不純物より高濃度であれば同様の効果が得ら
れる。さらに、n型の薄膜トランジスタの場合について
説明してきたがp型の薄膜トランジスタであっても良
く、補助ゲート電極11の導電型がソース・ドレイン領
域4と反対の導電型であれば、n型の薄膜トランジスタ
の場合と同様の効果が得られる。また、実施例では多結
晶Si膜を用いた薄膜トランジスタについて述べたが、
非晶質Si膜を用いた薄膜トランジスタであってもよ
く、同様の効果が得られる。
In the embodiment described above, the case where the conductivity type of the main gate electrode 12 is the same as the conductivity type of the auxiliary gate electrode 11 has been described. However, the conductivity type opposite to the auxiliary gate electrode 11 may be used. When the impurity concentration is higher than that of the auxiliary gate electrode 11, the same effect can be obtained. Furthermore, although the case of an n-type thin film transistor has been described, a p-type thin film transistor may be used, and if the conductivity type of the auxiliary gate electrode 11 is opposite to that of the source / drain region 4, the n-type thin film transistor may be used. The same effect as in the case is obtained. Further, in the embodiment, the thin film transistor using the polycrystalline Si film has been described.
A thin film transistor using an amorphous Si film may be used, and the same effect is obtained.

【0083】[0083]

【発明の効果】本発明の薄膜トランジスタは以上のよう
にゲート電極として補助ゲート電極を設けているので、
オン時のドレイン電流の低下を引き起こすことなくオフ
時のドレイン電流を減少できるといった効果がある。さ
らに、主ゲート電極と補助ゲート電極との位置ずれが生
じても薄膜トランジスタの特性に変化が生じにくいた
め、高精度でマスクの位置合わせを行なう必要がなくな
るといった効果がある。
As described above, the thin film transistor of the present invention is provided with the auxiliary gate electrode as the gate electrode.
There is an effect that the drain current at the time of off can be reduced without causing a decrease in the drain current at the time of on. Further, even if the main gate electrode and the auxiliary gate electrode are displaced from each other, the characteristics of the thin film transistor hardly change, so that there is an effect that it is not necessary to perform the mask alignment with high accuracy.

【0084】さらに、本発明の薄膜トランジスタの製造
方法によれば、ソース・ドレイン領域が補助ゲート電極
に対して自己整合的に形成できるといった効果がある。
Further, according to the method of manufacturing a thin film transistor of the present invention, there is an effect that the source / drain region can be formed in a self-aligned manner with respect to the auxiliary gate electrode.

【0085】また、請求項5の発明の薄膜トランジスタ
の製造方法においては、上記作用の他、補助ゲート電極
を設けたことによるマスク数の増加の必要がなく、また
主ゲート電極と補助ゲート電極の位置合わせを行うこと
なく製造できるといった効果がある。
In the method of manufacturing a thin film transistor according to the fifth aspect of the present invention, in addition to the above-described operation, there is no need to increase the number of masks due to the provision of the auxiliary gate electrode, and the positions of the main gate electrode and the auxiliary gate electrode There is an effect that it can be manufactured without performing alignment.

【0086】また、請求項12の発明の薄膜トランジス
タにおいては、オフ時のドレイン電流をより効果的に減
少できるといった効果がある。
In the thin film transistor according to the twelfth aspect of the present invention, there is an effect that the drain current in the off state can be more effectively reduced.

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

【図1】この発明の実施例1の薄膜トランジスタを示す
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a thin film transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の実施例2の薄膜トランジスタの製造
方法を説明するための製造工程断面図である。
FIG. 2 is a manufacturing process sectional view for explaining a method of manufacturing a thin film transistor according to Embodiment 2 of the present invention;

【図3】この発明の実施例3の薄膜トランジスタの製造
方法を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a sectional view for illustrating a method for manufacturing a thin film transistor according to a third embodiment of the present invention.

【図4】この発明の実施例4の薄膜トランジスタおよび
実施例5の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a thin film transistor according to a fourth embodiment of the present invention and a method for manufacturing the fifth embodiment.

【図5】この発明の実施例6の薄膜トランジスタおよび
実施例7の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view for describing a thin film transistor according to a sixth embodiment of the present invention and a method of manufacturing the seventh embodiment.

【図6】この発明の実施例8の薄膜トランジスタおよび
実施例9の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a thin-film transistor according to an eighth embodiment of the present invention and a method for manufacturing the ninth embodiment;

【図7】この発明の実施例10の薄膜トランジスタの製
造方法を説明するための断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the thin-film transistor according to the tenth embodiment of the present invention.

【図8】この発明の実施例11の薄膜トランジスタおよ
びその製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a thin film transistor and a method for manufacturing the same according to Embodiment 11 of the present invention;

【図9】従来の薄膜トランジスタの断面図である。FIG. 9 is a sectional view of a conventional thin film transistor.

【図10】従来の薄膜トランジスタおよびその製造方法
を説明するための断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a conventional thin film transistor and a method for manufacturing the same.

【符号の説明】 1 絶縁性基板 2 第1のSi薄膜 3 低濃度不純物領域 4 ソース・ドレイン領域 5 チャネル領域 6 ゲート絶縁膜 7 ゲート電極 8 ソース電極 9 ドレイン電極 10 コンタクトホール 11 補助ゲート電極 11a 補助ゲート電極となる多結晶Si膜(第2のS
i薄膜) 12 主ゲート電極 12a 主ゲート電極となる多結晶Si膜(第3のSi
薄膜) 13 ホトレジスト 14 ホトレジスト 15 主ゲート電極の不純物を拡散した領域 16 イオン注入により形成した主ゲート電極 17 主ゲート電極形成溝 18 ホトレジスト
[Description of Signs] 1 Insulating substrate 2 First Si thin film 3 Low concentration impurity region 4 Source / drain region 5 Channel region 6 Gate insulating film 7 Gate electrode 8 Source electrode 9 Drain electrode 10 Contact hole 11 Auxiliary gate electrode 11a Auxiliary Polycrystalline Si film serving as a gate electrode (second S
i thin film) 12 main gate electrode 12a polycrystalline Si film (third Si film) to be a main gate electrode
13 Photoresist 14 Photoresist 15 Region in which impurities of main gate electrode are diffused 16 Main gate electrode formed by ion implantation 17 Main gate electrode formation groove 18 Photoresist

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 升谷 雄一 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 材料デバイス研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 H01L 21/336 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Yuichi Masutani 8-1-1, Tsukaguchi-Honmachi, Amagasaki-shi Mitsubishi Electric Corporation Materials and Devices Laboratory (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/786 H01L 21/336

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 絶縁性基板、この絶縁性基板上に形成さ
れた第1のSi薄膜、この第1のSi薄膜上に接して形
成されたゲート絶縁膜、このゲート絶縁膜上に形成され
たゲート電極を備え、上記第1のSi薄膜にチャネル領
域と、このチャネル領域の両側に高濃度の不純物をドー
ピングしたソース・ドレイン領域とを形成した薄膜トラ
ンジスタにおいて、上記ゲート電極が、上記ソース・ド
レイン領域の導電型とは反対の導電型にドーピングされ
た第2のSi薄膜から成る補助ゲート電極と、p型また
はn型の不純物が上記補助ゲート電極より高濃度にドー
ピングされた第3のSi薄膜あるいは金属薄膜から成る
主ゲート電極から構成され、前記ソース・ドレイン領域
の内側端部に対して、前記ゲート主電極の近接部が前記
補助ゲート電極の近接部より遠い位置にあることを特徴
とする薄膜トランジスタ。
An insulating substrate, a first Si thin film formed on the insulating substrate, a gate insulating film formed in contact with the first Si thin film, and a gate insulating film formed on the gate insulating film A thin film transistor comprising a gate electrode, wherein a channel region is formed on the first Si thin film, and a source / drain region doped with a high concentration impurity on both sides of the channel region. An auxiliary gate electrode made of a second Si thin film doped with a conductivity type opposite to the above conductivity type, and a third Si thin film doped with a p-type or n-type impurity at a higher concentration than the auxiliary gate electrode, or A source / drain region comprising a main gate electrode made of a metal thin film;
The vicinity of the gate main electrode is
A thin film transistor, which is located at a position farther than a portion near an auxiliary gate electrode .
【請求項2】 補助ゲート電極がゲート絶縁膜に接して
設けられ、主ゲート電極が上記補助ゲート電極上に積層
されるとともに上記補助ゲート電極の幅よりも狭く形成
されたことを特徴とする請求項第1項に記載の薄膜トラ
ンジスタ。
2. An auxiliary gate electrode is provided in contact with a gate insulating film, and a main gate electrode is laminated on the auxiliary gate electrode and formed to be narrower than the width of the auxiliary gate electrode. Item 2. The thin film transistor according to item 1.
【請求項3】 チャネル領域とこのチャネル領域の両側
にソース・ドレイン領域とを形成した第1のSi薄膜、
この第1のSi薄膜上に接して形成されたゲート絶縁
膜、このゲート絶縁膜上に形成された補助ゲート電極お
よび主ゲート電極を備えた薄膜トランジスタの製造方法
において、上記ゲート絶縁膜上にソース・ドレイン領域
と反対の導電型にドーピングされた第2のSi薄膜と
型またはn型の不純物が第2のSi薄膜より高濃度にド
ーピングされた第3のSi薄膜あるいは金属薄膜とを連
続して形成する工程と、上記第3のSi薄膜あるいは金
属薄膜をパターニングして主ゲート電極を形成する工程
と、上記主ゲート電極より幅広のホトレジストをマスク
として上記第2のSi薄膜をパターニングして補助ゲー
ト電極を形成する工程と、上記ホトレジストをマスクと
して第1のSi薄膜に不純物を注入してソース・ドレイ
ン領域を形成する工程とを有することを特徴とする薄膜
トランジスタの製造方法。
3. A first Si thin film having a channel region and source / drain regions formed on both sides of the channel region.
In a method of manufacturing a thin film transistor including a gate insulating film formed in contact with the first Si thin film, an auxiliary gate electrode and a main gate electrode formed on the gate insulating film, a source electrode may be formed on the gate insulating film. Drain region
Second Si thin film and p doped with opposite conductivity type and
-Type or n-type impurities are doped at a higher concentration than the second Si thin film.
Forming in succession a second 3 Si thin film or metal thin film which is Doping, forming a main gate electrode by patterning the first 3 Si thin film or metal thin film, the wider than the main gate electrode Patterning the second Si thin film using a photoresist as a mask to form an auxiliary gate electrode; and implanting impurities into the first Si thin film using the photoresist as a mask to form source / drain regions. A method for manufacturing a thin film transistor.
【請求項4】 補助ゲート電極中に主ゲート電極と同じ
導電型の不純物を拡散させた領域を形成したことを特徴
とする請求項第2項記載の薄膜トランジスタ。
4. The auxiliary gate electrode has the same structure as the main gate electrode.
Conductivity type claims second term thin film transistor according to impure was characterized by the formation of the regions obtained by diffusing the.
【請求項5】 チャネル領域とこのチャネル領域の両側
にソース・ドレイン領域とを形成した第1のSi薄膜、
この第1のSi薄膜上に接して形成されたゲート絶縁
膜、このゲート絶縁膜上に形成された補助ゲート電極お
よび主ゲート電極を備えた薄膜トランジスタの製造方法
において、上記ゲート絶縁膜上にソース・ドレイン領域
と反対の導電型にドーピングされた第2のSi薄膜およ
p型またはn型の不純物が第2のSi薄膜より高濃度
にドーピングされた第3のSi薄膜あるいは金属薄膜を
連続して形成する工程と、上記第3のSi薄膜あるいは
金属薄膜上に形成した補助ゲート電極の形状を有するホ
トレジストをマスクとして等方性エッチングにより上記
主ゲート電極を形成する工程と、上記ホトレジストをマ
スクとして異方性エッチングにより上記補助ゲート電極
を形成する工程と、上記ホトレジストをマスクとして第
1のSi薄膜に不純物を注入してソース・ドレイン領域
を形成する工程とを有することを特徴とする薄膜トラン
ジスタの製造方法。
5. A first Si thin film having a channel region and source / drain regions formed on both sides of the channel region.
In a method of manufacturing a thin film transistor including a gate insulating film formed in contact with the first Si thin film, an auxiliary gate electrode and a main gate electrode formed on the gate insulating film, a source electrode may be formed on the gate insulating film. Drain region
The second Si thin film and the p-type or n-type impurities doped to the opposite conductivity type have a higher concentration than the second Si thin film.
Forming a third Si thin film or a metal thin film doped on the substrate, and isotropic etching using a photoresist having a shape of an auxiliary gate electrode formed on the third Si thin film or the metal thin film as a mask A step of forming the main gate electrode, a step of forming the auxiliary gate electrode by anisotropic etching using the photoresist as a mask, and a step of implanting impurities into the first Si thin film using the photoresist as a mask. Forming a thin film transistor.
【請求項6】 主ゲート電極がチャネル領域幅より狭
く、ゲート絶縁膜に接して設けられ、補助ゲート電極が
上記主ゲート電極の外側のゲート絶縁膜に接して設けら
れたことを特徴とする請求項第1項に記載の薄膜トラン
ジスタ。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the main gate electrode is narrower than the channel region width and is provided in contact with the gate insulating film, and the auxiliary gate electrode is provided in contact with the gate insulating film outside the main gate electrode. Item 2. The thin film transistor according to item 1.
【請求項7】 チャネル領域とこのチャネル領域の両側
にソース・ドレイン領域とを形成した第1のSi薄膜、
この第1のSi薄膜上に接して形成されたゲート絶縁
膜、このゲート絶縁膜上に形成された補助ゲート電極お
よび主ゲート電極を備えた薄膜トランジスタの製造方法
において、上記ゲート絶縁膜上にp型またはn型の不純
物が高濃度にドーピングされた第3のSi薄膜あるいは
金属薄膜を積層し、この第3のSi薄膜あるいは金属薄
膜をパターニングして主ゲート電極を形成する工程と、
この後上記主ゲート電極とゲート絶縁膜上にソース・ド
レイン領域と反対の導電型の不純物が第3のSi薄膜よ
り低濃度にドーピングされた第2のSi薄膜を積層する
工程と、上記主ゲート電極より幅広のホトレジストをマ
スクとして上記第2のSi薄膜をパターニングして上記
補助ゲート電極を形成する工程と、上記ホトレジストを
マスクとして第1のSi薄膜に不純物を注入してソース
・ドレイン領域を形成する工程とを有することを特徴と
する薄膜トランジスタの製造方法。
7. A first Si thin film having a channel region and source / drain regions formed on both sides of the channel region.
In a method of manufacturing a thin film transistor including a gate insulating film formed in contact with the first Si thin film, an auxiliary gate electrode and a main gate electrode formed on the gate insulating film, a p-type film is formed on the gate insulating film. Or n-type impurities
Stacking a third Si thin film or metal thin film in which a substance is doped at a high concentration, and patterning the third Si thin film or metal thin film to form a main gate electrode;
After that, the source / drain is formed on the main gate electrode and the gate insulating film.
The impurity of the conductivity type opposite to that of the rain region is the third Si thin film.
Laminating a second Si thin film doped at a lower concentration, patterning the second Si thin film using a photoresist wider than the main gate electrode as a mask, and forming the auxiliary gate electrode; Forming a source / drain region by injecting impurities into the first Si thin film using a photoresist as a mask.
【請求項8】 チャネル領域とこのチャネル領域の両側
にソース・ドレイン領域とを形成した第1のSi薄膜、
この第1のSi薄膜上に接して形成されたゲート絶縁
膜、このゲート絶縁膜上に形成された補助ゲート電極お
よび主ゲート電極を備えた薄膜トランジスタの製造方法
において、上記ゲート絶縁膜上にソース・ドレイン領域
と反対の導電型にドーピングされた第2のSi薄膜を積
層し、この第2のSi薄膜の少なくとも上記チャネル領
の幅方向の中央部の上方の一部をエッチングにより取
り去る工程と、この後p型またはn型の不純物が第2の
Si薄膜より高濃度にドーピングされた第3のSi薄膜
あるいは金属薄膜を少なくとも上記チャネル領域上方全
面に積層する工程と、ホトレジストをマスクとして上記
第2のSi薄膜および第3のSi薄膜あるいは金属薄膜
をパターニングして上記補助ゲート電極および主ゲート
電極を形成する工程と、上記ホトレジストまたは上記主
ゲート電極をマスクとして第1のSi薄膜に不純物を注
入してソース・ドレイン領域を形成する工程とを有する
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
8. A first Si thin film having a channel region and source / drain regions formed on both sides of the channel region.
In a method of manufacturing a thin film transistor including a gate insulating film formed in contact with the first Si thin film, an auxiliary gate electrode and a main gate electrode formed on the gate insulating film, a source electrode may be formed on the gate insulating film. Drain region
A second Si thin film doped with opposite conductivity type laminated with a step of removing by etching a portion of the upper central portion of at least the width direction of the channel region of the second Si thin film, p thereafter Or n-type impurities
Laminating a third Si thin film or a metal thin film doped at a higher concentration than the Si thin film at least over the entire surface above the channel region; and using the photoresist as a mask to remove the second Si thin film and the third Si thin film or the metal thin film. Patterning the auxiliary gate electrode and the main gate electrode, and implanting impurities into the first Si thin film using the photoresist or the main gate electrode as a mask to form source / drain regions. A method for manufacturing a thin film transistor, comprising:
【請求項9】 絶縁性基板、この絶縁性基板上に形成さ
れた第1のSi薄膜、この第1のSi薄膜上に接して形
成されたゲート絶縁膜、このゲート絶縁膜上に形成した
ゲート電極を備え、上記第1のSi薄膜にチャネル領域
と、このチャネル領域の両側に高濃度の不純物をドーピ
ングしたソース・ドレイン領域とを形成した薄膜トラン
ジスタにおいて、上記ゲート電極が、第2のSi薄膜か
ら成り、この第2のSi薄膜に上記ソース・ドレイン領
域の導電型と反対の導電型にドーピングされた補助ゲー
ト電極と、この補助ゲート電極の幅方向の中央部の領域
補助ゲート電極と同じ導電型の不純物が上記補助ゲー
ト電極の不純物濃度より高濃度に注入された主ゲート電
極とを形成したことを特徴とする薄膜トランジスタ。
9. An insulating substrate, a first Si thin film formed on the insulating substrate, a gate insulating film formed in contact with the first Si thin film, and a gate formed on the gate insulating film A thin film transistor comprising an electrode, wherein a channel region is formed on the first Si thin film, and a source / drain region doped with a high concentration impurity on both sides of the channel region. become a the second Si thin film on the source and drain regions of the conductivity type opposite to the conductivity type doped auxiliary gate electrode, the auxiliary gate region <br/> the center in the width direction of the auxiliary gate electrode A thin film transistor, comprising: a main gate electrode into which an impurity of the same conductivity type as the electrode is implanted at a higher concentration than the impurity concentration of the auxiliary gate electrode.
【請求項10】 チャネル領域とこのチャネル領域の両
側にソース・ドレイン領域とを形成した第1のSi薄
膜、この第1のSi薄膜上に接して形成されたゲート絶
縁膜、このゲート絶縁膜上に形成された補助ゲート電極
および主ゲート電極から成るゲート電極を備えた薄膜ト
ランジスタの製造方法において、上記ゲート絶縁膜上に
第2のSi薄膜を積層する工程と、第1のホトレジスト
をマスクとして上記第2のSi薄膜を上記ゲート電極の
形状に形成する工程と、この後上記第1のホトレジスト
をマスクとして第1のSi薄膜に不純物を注入して上記
ソース・ドレイン領域を形成する工程と、上記第1のホ
トレジストを除去し、第2のホトレジストをマスクとし
て上記ゲート電極の幅方向の中央の領域に補助ゲート
電極と同じ導電型の不純物を注入し、上記ゲート電極の
幅方向の両端部分である補助ゲート電極および中央部分
である主ゲート電極を形成する工程とを有することを特
徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
10. A first Si thin film having a channel region and source / drain regions formed on both sides of the channel region, a gate insulating film formed in contact with the first Si thin film, and a gate insulating film formed on the first Si thin film. A method of manufacturing a thin film transistor having a gate electrode composed of an auxiliary gate electrode and a main gate electrode formed in the step of: laminating a second Si thin film on the gate insulating film; Forming a source / drain region by implanting impurities into the first Si thin film using the first photoresist as a mask; removing the first photoresist, the auxiliary gate region of the center in the width direction of the gate electrode of the second photoresist as a mask
Inject impurities of the same conductivity type as the electrode and
Auxiliary gate electrode and center part at both ends in width direction
Forming a main gate electrode, the method comprising:
【請求項11】 主ゲート電極と補助ゲート電極から成
るゲート電極がチャネル領域上方に少なくとも2個形成
されていることを特徴とする請求項第1項、第2項、第
4項、第6項、第8項または第10項記載の薄膜トラン
ジスタ。
11. The semiconductor device according to claim 1, wherein at least two gate electrodes comprising a main gate electrode and an auxiliary gate electrode are formed above the channel region. 11. The thin film transistor according to item 8, or item 10.
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