JP3522440B2 - Thin film semiconductor device - Google Patents

Thin film semiconductor device

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JP3522440B2
JP3522440B2 JP08101496A JP8101496A JP3522440B2 JP 3522440 B2 JP3522440 B2 JP 3522440B2 JP 08101496 A JP08101496 A JP 08101496A JP 8101496 A JP8101496 A JP 8101496A JP 3522440 B2 JP3522440 B2 JP 3522440B2
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舜平 山崎
潤 小山
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types 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
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7841Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with floating body, e.g. programmable transistors

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁表面上に形成され
た非単結晶半導体を用いた薄膜集積回路およびそれに用
いる回路素子、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)の
構造に関するものである。本発明において絶縁表面と
は、絶縁体表面以外に、半導体や金属の表面に設けられ
た絶縁層をも意味する。すなわち、本発明によって作製
される集積回路および薄膜トランジスタは、ガラス等の
絶縁基板上に形成されたものだけでなく、単結晶シリコ
ン等の半導体基板上に形成された絶縁体の上に形成され
たものも含む。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film integrated circuit using a non-single crystal semiconductor formed on an insulating surface and a circuit element used for the thin film integrated circuit, for example, a thin film transistor (TFT) structure. In the present invention, the insulating surface means an insulating layer provided on the surface of a semiconductor or a metal, in addition to the surface of an insulator. That is, the integrated circuit and the thin film transistor manufactured by the present invention are not only those formed on an insulating substrate such as glass, but also those formed on an insulator formed on a semiconductor substrate such as single crystal silicon. Also includes.

【0002】[0002]

【従来の技術】TFTのごとき薄膜半導体装置は、絶縁
表面上に実質的に真性な薄膜半導体領域(活性層)を島
状に形成した後、ゲイト絶縁膜として、CVD法やスパ
ッタ法によって絶縁被膜を形成し、その上にゲイト電極
を形成して得られる。逆に、ゲイト電極を先に形成し、
その上にゲイト絶縁膜と活性層を形成する場合もある。
前者の場合においては、ソース領域/ドレイン領域は、
真性な薄膜半導体においてN型もしくはP型の不純物を
拡散(ドープ)せしめて形成される。後者の方法におい
ても不純物拡散の方法が用いられることもあるが、別に
N型もしくはP型の半導体被膜を形成する方法が一般的
である。
2. Description of the Related Art In a thin film semiconductor device such as a TFT, a substantially intrinsic thin film semiconductor region (active layer) is formed like an island on an insulating surface and then used as a gate insulating film by an insulating film by a CVD method or a sputtering method. Is formed and a gate electrode is formed on it. Conversely, the gate electrode is formed first,
A gate insulating film and an active layer may be formed on it.
In the former case, the source / drain regions are
It is formed by diffusing (doping) N-type or P-type impurities in an intrinsic thin film semiconductor. In the latter method, an impurity diffusion method may be used, but a method of separately forming an N-type or P-type semiconductor film is generally used.

【0003】従来のTFTは、N型もしくはP型のソー
ス領域/ドレイン領域と実質的に真性導電型のチャネル
領域と、チャネル領域の上もしくは下にゲイト絶縁膜と
ゲイト電極とを有し、ソース領域とドレイン領域には、
外部との電気的な接続を取るために、配線・電極(それ
ぞれ、ソース電極・配線、ドレイン電極・配線と称す
る)が接続され、これらとゲイト電極の3端子によって
制御されるものである。特に回路によっては、ソース領
域とドレイン領域の区別は明確でないので、以下の記述
では、ソース領域、ドレイン領域とは、回路に基づく区
別ではなく、任意に設定できるものとする。すなわち、
任意にソース領域と設定された領域でない、端子の接続
されるN型もしくはP型の領域が、ドレイン領域と定義
される。近年、TFTの電界移動度を高める必要から、
活性層の半導体として、アモルファス半導体に代えて、
結晶性半導体を用いることが試みられている。
A conventional TFT has an N-type or P-type source region / drain region, a channel region of substantially intrinsic conductivity type, and a gate insulating film and a gate electrode above or below the channel region. In the region and drain region,
In order to establish an electrical connection with the outside, wirings / electrodes (referred to as source electrode / wiring and drain electrode / wiring, respectively) are connected, and these are controlled by three terminals of the gate electrode. In particular, since the distinction between the source region and the drain region is not clear depending on the circuit, in the following description, the source region and the drain region are not distinguished based on the circuit, but can be set arbitrarily. That is,
An N-type or P-type region to which a terminal is connected, which is not a region arbitrarily set as a source region, is defined as a drain region. In recent years, since it is necessary to increase the electric field mobility of TFT,
As a semiconductor of the active layer, instead of an amorphous semiconductor,
Attempts have been made to use crystalline semiconductors.

【0004】[0004]

【発明が解決しようする課題】このような非単結晶の半
導体、中でも結晶性の非単結晶半導体(例えば、多結晶
シリコン)を用いたTFTにおける最大の問題点はリー
ク電流(OFF電流)が大きいことであった。すなわ
ち、ゲイト電極に電圧が印加されていない、もしくは逆
の電圧が印加されている際(非選択状態、OFF状態)
には、チャネル(電流通路)が形成されないので、電流
は流れないはずである。しかしながら、実際には、単結
晶半導体において通常、観察されるリーク電流以上の電
流が見られた。したがって、この現象は非単結晶半導体
に特有のものと考えられる。
The biggest problem with a TFT using such a non-single-crystal semiconductor, especially a crystalline non-single-crystal semiconductor (for example, polycrystalline silicon), is a large leak current (OFF current). Was that. That is, when no voltage is applied to the gate electrode or when a reverse voltage is applied (non-selected state, OFF state)
Since no channel (current path) is formed in, no current should flow. However, in reality, a current higher than the leakage current normally observed in a single crystal semiconductor was observed. Therefore, this phenomenon is considered to be peculiar to non-single crystal semiconductors.

【0005】このような大きなリーク電流は、特にダイ
ナミックな動作(電荷保持等)の要求される用途におい
て問題であった。また、スタティックな動作の要求され
る用途においても、消費電力を増加させるため、好まし
いことではなかった。TFTの大きな用途として期待さ
れている液晶ディスプレー等のアクティブマトリクス回
路においては、TFTはマトリクスに設けられた画素の
スイッチングトランジスタとして動作するが、その際に
は、画素電極やその補助のコンデンサー(保持容量)に
蓄積された電荷がリークしないことが必要とされたが、
リーク電流が大きいと十分な時間、電荷を保持すること
ができなかった。
Such a large leak current has been a problem particularly in applications requiring dynamic operation (charge retention, etc.). Further, it is not preferable because it increases power consumption even in applications requiring static operation. In an active matrix circuit such as a liquid crystal display, which is expected to have a large use as a TFT, the TFT operates as a switching transistor of a pixel provided in the matrix. At that time, the pixel electrode and its auxiliary capacitor (holding capacity) ) Was required to not leak the charge accumulated in
If the leak current was large, the electric charge could not be retained for a sufficient time.

【0006】従来、リーク電流が低減するには、チャネ
ル長を長くするか、または、チャネル幅を小さくするこ
とが有効であると考えられていた。しかし、こうする
と、リーク電流の絶対値は小さくなるものの、ゲイト電
極に電圧が印加されている際(選択状態、ON状態)の
ドレイン電流(ON電流)も同様に小さくなり、必要と
する動作がおこなえない場合があった。すなわち、この
方法ではドレイン電流とリーク電流の比率(ON/OF
F比)を向上させることはできなかった。本発明は、こ
のような問題を鑑みてなされたものであり、非単結晶半
導体を活性層に用いたTFTにおいて、リーク電流を低
減するとともに、ON/OFF比を改善する方法を提供
することを目的とする。
Conventionally, it has been considered effective to increase the channel length or the channel width to reduce the leak current. However, in this way, although the absolute value of the leak current becomes small, the drain current (ON current) when a voltage is applied to the gate electrode (selected state, ON state) also becomes small, and the required operation is performed. There were cases where it could not be done. That is, in this method, the ratio of the drain current to the leakage current (ON / OF
The F ratio) could not be improved. The present invention has been made in view of such a problem, and provides a method of reducing a leak current and improving an ON / OFF ratio in a TFT using a non-single crystal semiconductor in an active layer. To aim.

【0007】[0007]

【発明を解決するための手段】本発明は、薄膜半導体
と、ゲイト絶縁膜と、ゲイト電極を有する薄膜半導体に
関する。本発明では、従来のTFTにはなかったベース
領域と浮島領域というものを設ける。概念的には、ベー
ス領域は従来のチャネル領域近いものであるが、厳密に
一致するものではないので、本発明の説明においては別
名とする。また、以下の本発明においては、ベース領域
の定義は微妙に異なる。しかしながら、本発明のもとと
なる薄膜半導体装置においては、前記薄膜半導体は分離
形成され、かつ、ソース領域、ドレイン領域を有する。
さらに、前記ベース領域の上もしくは下に、ゲイト絶縁
膜を介して、ゲイト電極が設けられている。
The present invention relates to a thin film semiconductor having a thin film semiconductor, a gate insulating film and a gate electrode. In the present invention, a base region and a floating island region which are not provided in the conventional TFT are provided. Conceptually, the base region is close to the conventional channel region, but it is not an exact match, so it will be referred to as an alias in the description of the present invention. Further, in the present invention described below, the definition of the base region is slightly different. However, in the thin film semiconductor device which is the basis of the present invention, the thin film semiconductor is formed separately and has a source region and a drain region.
Further, a gate electrode is provided above or below the base region via a gate insulating film.

【0008】また、このゲイト電極とは別に少なくとも
1つの浮島領域の上もしくは下に別のゲイト電極(オー
バーラップ・ゲイト電極)を設ける。オーバーラップゲ
イト電極はゲイト電極とは異なる層に形成され、通常は
ゲイト電極よりも上の層に形成される。そして、ゲイト
電極のように信号が印加されることはなく、選択/非選
択に関わらず、常に一定の電圧に保持される。また、ソ
ース領域、ドレイン領域、ベース領域は全てゲイト電極
をマスクとして不純物を拡散することにより形成され
る。ただし、不純物の拡散は、これらの領域全てに対し
て同時におこなってもよいし、別々におこなってもよ
い。
In addition to this gate electrode, another gate electrode (overlap gate electrode) is provided above or below at least one floating island region. The overlap gate electrode is formed in a layer different from that of the gate electrode, and is usually formed in a layer above the gate electrode. A signal is not applied unlike the gate electrode, and it is always held at a constant voltage regardless of selection / non-selection. Further, the source region, the drain region, and the base region are all formed by diffusing impurities using the gate electrode as a mask. However, the diffusion of the impurities may be performed simultaneously in all of these regions, or may be performed separately.

【0009】本発明においては、ゲイト電極9とオーバ
ーラップゲイト電極17との間の絶縁性が問題なること
がある。これに関しては、絶縁物を公知の気相成長法に
よって堆積する方法に加えて、陽極酸化法等の選択的な
酸化・化合反応を用いて、ゲイト電極9の表面に絶縁物
被膜を形成する方法も有効である。本発明では、ゲイト
電極、オーバーラップ・ゲイト電極の材料には特に制約
がない。したがって、通常のトランジスタに用いられる
各種金属、例えば、アルミニウム、タンタル、チタン、
モリブテン、タングステン、もしくはドーピングして抵
抗を低下させたシリコン、あるいは、前記金属とシリコ
ンとの合金(シリサイド)等の材料によって形成され
る。また、ゲイト電極、オーバーラップゲイト電極は異
なる材料を2層以上重ねた構造(多層構造)としてもよ
い。
In the present invention, the insulation between the gate electrode 9 and the overlap gate electrode 17 may be a problem. In this regard, in addition to a method of depositing an insulator by a known vapor phase growth method, a method of forming an insulator film on the surface of the gate electrode 9 using a selective oxidation / combining reaction such as an anodic oxidation method. Is also effective. In the present invention, the materials for the gate electrode and the overlap gate electrode are not particularly limited. Therefore, various metals used for ordinary transistors, such as aluminum, tantalum, titanium,
It is formed of a material such as molybdenum, tungsten, silicon whose resistance is lowered by doping, or an alloy (silicide) of the metal and silicon. Further, the gate electrode and the overlap gate electrode may have a structure (multilayer structure) in which two or more layers of different materials are stacked.

【0010】また、本発明においては、薄膜半導体とし
ては、公知の様々な材料が使用できる。例えば、単結晶
シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコン等のシリコ
ン系半導体や、ガリウム砒素、ガリウム・アンチモン等
の化合物半導体、ゲルマニウム半導体等である。また、
これらの半導体材料には必要に応じて他の不純物を含有
してもよい。本発明の第1は以下の(1)および(2)
の条件を満足する。 (1)薄膜半導体は、ソース領域およびドレイン領域の
間に存在し、真性もしくはソース/ドレイン領域とは逆
の導電型を呈するベース領域と、ソース/ドレイン領域
と同じ導電型で、ソース領域とドレイン領域とは前記ベ
ース領域によって分離された浮島領域と、を有する。 (2)ベース領域のみを経由してソース領域からドレイ
ン領域へ至る最短距離は、ベース領域と浮島領域を経由
して前記ソース領域からドレイン領域へ至る最短距離よ
りも大きい。
In the present invention, various known materials can be used as the thin film semiconductor. For example, a silicon-based semiconductor such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, or amorphous silicon, a compound semiconductor such as gallium arsenide, gallium / antimony, or a germanium semiconductor can be used. Also,
These semiconductor materials may contain other impurities as needed. The first aspect of the present invention is as follows (1) and (2)
Satisfy the condition of. (1) A thin film semiconductor exists between a source region and a drain region and has a base region having the same conductivity type as the intrinsic or source / drain region and a source / drain region having the same conductivity type as the source / drain region. The region has a floating island region separated by the base region. (2) The shortest distance from the source region to the drain region via only the base region is larger than the shortest distance from the source region to the drain region via the base region and the floating island region.

【0011】本発明の第2は以下の(3)の条件を満足
する。 (3)薄膜半導体は、ソース領域からドレイン領域へつ
ながる、真性もしくはソース/ドレイン領域とは逆の導
電型を呈するベース領域と、ソース/ドレイン領域と同
じ導電型で、ベース領域によってソース領域とドレイン
領域から分離された浮島領域とを有する。本発明の第3
は以下の(4)の条件を満足する。 (4)薄膜半導体は、真性もしくはソース/ドレイン領
域とは逆の導電型を呈する唯一のベース領域と、ソース
/ドレイン領域と同じ導電型で、ベース領域によってソ
ース領域とドレイン領域から分離された浮島領域とを有
する。
The second aspect of the present invention satisfies the following condition (3). (3) A thin film semiconductor has a base region connected from a source region to a drain region and having a conductivity type opposite to that of the intrinsic or source / drain region, and a source / drain region having the same conductivity type as the source / drain region. A floating island region separated from the region. Third of the present invention
Satisfies the following condition (4). (4) The thin film semiconductor has a unique base region having a conductivity type opposite to that of the intrinsic or source / drain region and a floating island which has the same conductivity type as the source / drain region and is separated from the source region and the drain region by the base region. And a region.

【0012】本発明の第4は以下の(5)および(6)
の条件を満足する。 (5)薄膜半導体は、ソース領域、ドレイン領域と、ソ
ース領域からドレイン領域へつながる、真性もしくはソ
ース/ドレイン領域とは逆の導電型を呈するベース領域
と、ソース/ドレイン領域と同じ導電型で、ソース領域
とドレイン領域とはベース領域によって分離された浮島
領域のみからなる。 (6)ベース領域の面積をベース領域のみを経由してソ
ース領域からドレイン領域へ至る最短経路長により除し
た値が、薄膜半導体のソース領域とドレイン領域以外の
面積をソース領域からドレイン領域へ至る最短経路長に
より除した値よりも小さい。
The fourth aspect of the present invention is to provide the following (5) and (6).
Satisfy the condition of. (5) The thin film semiconductor has the same conductivity type as the source / drain region, and the source region, the drain region, the base region connected to the drain region from the source region and having a conductivity type opposite to that of the intrinsic / source / drain region, The source region and the drain region are composed of only floating island regions separated by the base region. (6) A value obtained by dividing the area of the base region by the shortest path length from the source region to the drain region via only the base region leads to the area other than the source region and the drain region of the thin film semiconductor from the source region to the drain region. It is smaller than the value divided by the shortest path length.

【0013】本発明の第2に関しては、以下の条件を付
加してもよい。 (7)ベース領域をソース領域からドレイン領域へ至る
経路の平均幅が、薄膜半導体をソース領域からドレイン
領域へ至る経路の平均幅よりも小さい。この規定は上記
(6)と同様に電流(この場合はリーク電流)の流れる
幅に対する規定である。ただし、本発明の第2において
は、薄膜半導体には、ソース領域、ドレイン領域、ベー
ス領域、浮島領域以外にも定義されていない領域が存在
する可能性もあるので、(6)の定義を付加することは
難しい。本発明と公知の低濃度不純物領域(LDD)技
術とを組み合わせてもよいので、下記の条件を本発明の
第1乃至第4に付加してもよい。 (8)浮島領域とベース領域の境界部に、意図的に浮島
領域よりも低濃度の第1の導電型の不純物を有する領域
が設けられた。
Regarding the second aspect of the present invention, the following condition may be added. (7) The average width of the route from the source region to the drain region through the base region is smaller than the average width of the route from the source region to the drain region through the thin film semiconductor. This regulation is a regulation on the width of the current (leakage current in this case) as in the above (6). However, in the second aspect of the present invention, since the thin film semiconductor may have an undefined region other than the source region, the drain region, the base region, and the floating island region, the definition of (6) is added. Difficult to do. Since the present invention may be combined with the known low-concentration impurity region (LDD) technique, the following conditions may be added to the first to fourth aspects of the present invention. (8) At the boundary between the floating island region and the base region, a region intentionally provided with an impurity of the first conductivity type whose concentration is lower than that of the floating island region is provided.

【0014】また、低濃度不純物領域に限らず、オフセ
ットゲイト構造としてもよい。図4には幾つかの例を示
す。図4のいずれのトランジスタも絶縁基板100上に
形成され、ソース領域101、ドレイン領域102、ベ
ース領域107、ゲイト絶縁膜119、ゲイト電極10
9、浮島領域103と104を有する。図4(A)の例
は、側壁形成技術を用いて、オフセットゲイト構造を得
るものである。すなわち公知の側壁形成技術によって、
ゲイト電極109(これらは全て同じ物質である)の側
面に絶縁物の側壁121を形成する。そして、このゲイ
ト電極および側壁(併せてゲイト電極部という)をマス
クとして、薄膜半導体に不純物を拡散し、ソース領域1
01、ドレイン領域102、浮島領域103および10
4を得る。
The offset gate structure is not limited to the low concentration impurity region. FIG. 4 shows some examples. Each of the transistors shown in FIG. 4 is formed on an insulating substrate 100, and has a source region 101, a drain region 102, a base region 107, a gate insulating film 119, and a gate electrode 10.
9, having floating island regions 103 and 104. In the example of FIG. 4A, an offset gate structure is obtained by using a sidewall forming technique. That is, by the known side wall forming technology,
An insulator side wall 121 is formed on the side surface of the gate electrode 109 (these are all the same material). Then, using the gate electrode and the side wall (collectively referred to as a gate electrode portion) as a mask, impurities are diffused into the thin film semiconductor, and the source region 1
01, drain region 102, floating island regions 103 and 10
Get 4.

【0015】この際、側壁121の下部には不純物が注
入されないか、注入量が著しく低いので、ゲイト電極と
不純物領域の重ならないオフセット領域122が形成さ
れる。このようなオフセット領域を設けることにより、
リーク電流を低減できるが、本発明と組み合わせること
により、よりリーク電流の低減を促進できる。(図4
(A)) 図4(B)は、公知の側壁形成技術と低濃度不純物領域
形成技術を適用した例を示す。すなわち、ゲイト電極1
09(これらは全て同じ物質である)をマスクとして、
低濃度の不純物(濃度は、ソース/ドレイン領域のもの
の1/100〜1/10000が好ましい)を薄膜半導
体中に拡散し(第1のドーピング)、低濃度不純物領域
123を得る。その後、公知の側壁形成技術によって、
ゲイト電極109の側面に側壁121を形成する。この
側壁は導電性のものでも、絶縁物でもよい。
At this time, since the impurities are not injected into the lower part of the side wall 121 or the injection amount is extremely low, an offset region 122 where the gate electrode and the impurity region do not overlap is formed. By providing such an offset area,
Although the leak current can be reduced, the reduction of the leak current can be further promoted by combining with the present invention. (Fig. 4
(A)) FIG. 4B shows an example in which a well-known sidewall formation technique and a low-concentration impurity region formation technique are applied. That is, the gate electrode 1
09 (these are all the same material) as a mask,
A low-concentration impurity (concentration is preferably 1/100 to 1/10000 of that of the source / drain region) is diffused into the thin film semiconductor (first doping) to obtain a low-concentration impurity region 123. After that, by a known side wall forming technique,
A side wall 121 is formed on the side surface of the gate electrode 109. This side wall may be conductive or insulating.

【0016】そして、このゲイト電極および側壁(併せ
てゲイト電極部という)をマスクとして、薄膜半導体に
不純物を拡散させ(第2のドーピング)、ソース領域1
01、ドレイン領域102、浮島領域103および10
4を得る。第2のドーピングの際、側壁121の下部に
は不純物が拡散せず、したがって、第1のドーピングに
よって得られた低濃度不純物領域123が保持される。
このような低濃度不純物領域を設けることにより、素子
の短チャネル化による劣化を防止できる。(図4
(B))
Then, using the gate electrode and the side wall (collectively referred to as a gate electrode portion) as a mask, impurities are diffused into the thin film semiconductor (second doping), and the source region 1 is formed.
01, drain region 102, floating island regions 103 and 10
Get 4. During the second doping, the impurities do not diffuse to the lower portion of the sidewall 121, so that the low-concentration impurity region 123 obtained by the first doping is retained.
By providing such a low-concentration impurity region, it is possible to prevent deterioration due to the shortening of the channel of the device. (Fig. 4
(B))

【0017】図4(C)は、特開平6−291315公
報に記載されているようなゲイト電極の陽極酸化技術を
用いてオフセットゲイト構造を得る例を示す。すなわ
ち、ゲイト電極109の側面および上面に陽極酸化物被
膜124を形成し、これらをマスクとして用いることに
よっても、薄膜半導体に図4(A)と同様なオフセット
領域122を設けることができる。(図4(C))
FIG. 4C shows an example in which an offset gate structure is obtained by using the anodic oxidation technique of the gate electrode as described in JP-A-6-291315. That is, by forming the anodic oxide film 124 on the side surface and the upper surface of the gate electrode 109 and using them as a mask, the offset region 122 similar to that in FIG. 4A can be provided in the thin film semiconductor. (Fig. 4 (C))

【0018】図4(D)も陽極酸化技術を用いたもので
ある。すなわち、特開平7−169974公報に記載さ
れているように、側面の陽極酸化技術を用いて、ゲイト
絶縁膜を選択的にエッチングし、これを用いて、薄膜半
導体にソース領域101、ドレイン領域102、浮島領
域103および104と、それらの周囲とベース領域の
間に低濃度不純物領域123が設けられる。この場合に
は、ゲイト電極109の陽極酸化を2段階おこない、得
られた陽極酸化物被膜をマスクとしてゲイト絶縁膜11
9をエッチングし、新たなゲイト絶縁膜125を形成す
る。その後、一部の陽極酸化物被膜124は残すが、他
の陽極酸化物は除去し、このようにして得られたゲイト
絶縁膜125をマスクとして2段階のドーピングをおこ
ない、低濃度不純物領域123を得る。(図4(D))
FIG. 4D also uses the anodic oxidation technique. That is, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-169974, the gate insulating film is selectively etched by using the side surface anodic oxidation technique, and this is used to form a source region 101 and a drain region 102 in a thin film semiconductor. The floating island regions 103 and 104 and the low-concentration impurity region 123 are provided between the surroundings and the base region. In this case, the gate electrode 109 is anodized in two steps, and the obtained anodic oxide film is used as a mask to form the gate insulating film 11
9 is etched to form a new gate insulating film 125. After that, a part of the anodic oxide film 124 is left, but the other anodic oxide is removed, and two-step doping is performed using the gate insulating film 125 thus obtained as a mask to form the low concentration impurity region 123. obtain. (Fig. 4 (D))

【0019】[0019]

【作用】本発明の第1乃至第4では、いずれも従来のT
FTのチャネル領域に相当する部分にベース領域と浮島
領域を設けるものである。非選択(OFF)状態につい
て考えれば、ソース領域からドレイン領域へのリーク電
流の流れは、その間に存在する浮島領域を横断すること
は考えにくい。これは、ベース領域と浮島領域の間には
大きなポテンシャルバリヤが形成されるためである。こ
のため、リーク電流は主としてベース領域を流れる。
In the first to fourth aspects of the present invention, the conventional T
The base region and the floating island region are provided in the portion corresponding to the channel region of the FT. Considering the non-selected (OFF) state, it is unlikely that the leak current flows from the source region to the drain region across the floating island region existing therebetween. This is because a large potential barrier is formed between the base region and the floating island region. Therefore, the leak current mainly flows in the base region.

【0020】しかしながら、ベース領域は、浮島領域が
存在するために、その幅(平均的な幅)は、従来のチャ
ネル領域よりも狭いものであり、また、ソース領域から
ドレイン領域へ至る経路も長くなる可能性がある。した
がって、浮島領域が存在するために、非選択状態の実質
的なチャネル長はより長く、チャネル幅はより短くする
ことができる。このため、リーク電流は低減する。次に
選択(ON)状態について考えると、ベース領域は、ゲ
イト電極に電圧が印加されたため、反転し、ベース領域
と浮島領域間のポテンシャルバリヤは小さくなり、(ド
レイン)電流は、ベース領域だけではなく、逆に、浮島
領域を横断して流れるようになる。なぜならば、浮島領
域を横断した方が距離が短いためである。すなわち、選
択状態においては、実質的なチャネル長は、非選択状態
より短く、かつ、チャネル幅は大きくなる。このため、
ドレイン電流は増大する。
However, since the base region has a floating island region, its width (average width) is narrower than that of the conventional channel region, and the path from the source region to the drain region is long. Could be. Therefore, due to the presence of the floating island region, the substantial channel length in the non-selected state can be longer and the channel width can be shorter. Therefore, the leak current is reduced. Next, considering the selected (ON) state, the base region is inverted because a voltage is applied to the gate electrode, the potential barrier between the base region and the floating island region becomes small, and the (drain) current is not generated only in the base region. Instead, it will flow across the floating island region. This is because the distance is shorter when crossing the floating island region. That is, in the selected state, the substantial channel length is shorter and the channel width is larger than in the non-selected state. For this reason,
The drain current increases.

【0021】このようにして、ON/OFF比を増大さ
せることが可能となる。非選択状態の実質的なチャネル
長をより長くするには、以下の実施例からも明らかなよ
うに、浮島領域の数を2以上、好ましくは、5以上とす
るとよい。同様に実質的なチャネル幅をより狭くするに
は、浮島領域の間隔を可能な限り狭めるとよい。図1は
本発明の基本概念を説明するための図である。薄膜半導
体8には、同じ層内にソース領域1、ドレイン領域2、
浮島領域3〜6、ベース領域7が形成される。また、薄
膜半導体8の上には、ゲイト絶縁膜(図示せず)を介し
て、ゲイト電極9を設ける。ソース/ドレイン領域、浮
島領域は、ゲイト電極9をマスクとして自己整合的に形
成される。ベース領域107の導電型は薄膜半導体8の
当初の導電型のままであり、真性もしくはソース/ドレ
イン領域、浮島領域とは逆の導電型である。
In this way, the ON / OFF ratio can be increased. In order to further increase the substantial channel length in the non-selected state, the number of floating island regions should be 2 or more, preferably 5 or more, as will be apparent from the following examples. Similarly, in order to make the substantial channel width narrower, the spacing between the floating island regions should be made as narrow as possible. FIG. 1 is a diagram for explaining the basic concept of the present invention. In the thin film semiconductor 8, the source region 1, the drain region 2,
Floating island regions 3 to 6 and base region 7 are formed. Further, a gate electrode 9 is provided on the thin film semiconductor 8 via a gate insulating film (not shown). The source / drain region and the floating island region are formed in a self-aligned manner using the gate electrode 9 as a mask. The conductivity type of the base region 107 remains the same as the original conductivity type of the thin film semiconductor 8, and is the conductivity type opposite to the intrinsic or source / drain regions and floating island regions.

【0022】このような構造を得る方法を図1(B)お
よび図1(C)を用いて説明する。まず、何らドーピン
グのされていない薄膜半導体8上にゲイト絶縁膜を介し
て、ゲイト電極9を形成するが、その際には、浮島領域
を形成する部分にホール13〜16を形成しておく。
(図1(B)) その後、不純物のドーピングをおこない、薄膜半導体領
域に必要とする導電型の領域を形成する。このようにし
て、ソース領域1、ドレイン領域2、浮島領域3〜6が
形成される。しかし、薄膜半導体領域でも、ゲイト電極
9の下の部分には意図的にはドーピングされないので、
真性なままで、これはベース領域7となる。(図1
(C))
A method for obtaining such a structure will be described with reference to FIGS. 1 (B) and 1 (C). First, the gate electrode 9 is formed on the undoped thin-film semiconductor 8 via the gate insulating film. At that time, the holes 13 to 16 are formed in the portions forming the floating island regions.
(FIG. 1B) After that, impurity doping is performed to form a necessary conductivity type region in the thin film semiconductor region. In this way, the source region 1, the drain region 2, and the floating island regions 3 to 6 are formed. However, even in the thin film semiconductor region, the portion below the gate electrode 9 is not intentionally doped,
Remaining authentic, this becomes the base region 7. (Fig. 1
(C))

【0023】ソース領域1にはソース配線・電極10
を、また、ドレイン領域2にはドレイン配線・電極12
を形成する。ゲイト電極9は、そのままゲイト配線11
1と電気的に接続される。このような半導体装置の薄膜
半導体8を上方より見た図面を図2(A)に示す。この
ような構造を有する装置は上記の第1乃至第4の条件を
満たす。例えば、上記条件の第1に関しては、薄膜半導
体8は、ソース領域1およびドレイン領域2と、その間
に存在するベース領域7と、ソース領域1とドレイン領
域2とはベース領域7によって分離された浮島領域3〜
6を有するので、条件(1)を満たす。
In the source region 1, the source wiring / electrode 10
In addition, the drain wiring / electrode 12 is provided in the drain region 2.
To form. The gate electrode 9 is directly connected to the gate wiring 11
1 is electrically connected. A drawing of the thin film semiconductor 8 of such a semiconductor device viewed from above is shown in FIG. The device having such a structure satisfies the above first to fourth conditions. For example, regarding the first of the above conditions, the thin film semiconductor 8 includes a source region 1 and a drain region 2, a base region 7 existing therebetween, and a floating island in which the source region 1 and the drain region 2 are separated by the base region 7. Area 3-
Since it has 6, the condition (1) is satisfied.

【0024】さらに、ベース領域7のみを経由してソー
ス領域1からドレイン領域2へ至る最短距離は、ベース
領域7と浮島領域3〜6(すなわち、薄膜半導体8のソ
ース領域1とドレイン領域2以外の部分全て)を経由し
て前記ソース領域からドレイン領域へ至る最短距離の約
2.07倍であるので、条件(2)を満たす。同様に上
記条件の第2に関しても、薄膜半導体8は、ソース領域
1からドレイン領域2へつながる、真性のベース領域7
と、ベース領域7によってソース領域1とドレイン領域
2から分離された浮島領域3とを有するので、条件
(3)を満たす。
Furthermore, the shortest distance from the source region 1 to the drain region 2 via only the base region 7 is the base region 7 and the floating island regions 3 to 6 (that is, except the source region 1 and the drain region 2 of the thin film semiconductor 8). Condition (2) is satisfied because the distance is about 2.07 times the shortest distance from the source region to the drain region via (all of the above). Similarly, regarding the second condition, the thin film semiconductor 8 is connected to the drain region 2 from the source region 1 and the intrinsic base region 7 is connected.
And the floating island region 3 separated from the source region 1 and the drain region 2 by the base region 7, the condition (3) is satisfied.

【0025】また、ベース領域をソース領域からドレイ
ン領域へ至る経路の平均幅は、薄膜半導体をソース領域
からドレイン領域へ至る平均幅(ここではW)の約1/
6であるので、上記条件(7)をも満たす。同様に上記
条件の第3に関しても、薄膜半導体8は、ベース領域7
をただ一つ有し、また、ソース/ドレイン領域と同じ導
電型で、ベース領域7によってソース領域1とドレイン
領域2から分離された浮島領域3〜6とを有するので、
条件(4)を満たす。
The average width of the path from the source region to the drain region in the base region is about 1 / W of the average width (here, W) from the source region to the drain region in the thin film semiconductor.
Since it is 6, the above condition (7) is also satisfied. Similarly, regarding the third condition, the thin film semiconductor 8 is
And has floating island regions 3 to 6 which have the same conductivity type as the source / drain regions and are separated from the source region 1 and the drain region 2 by the base region 7.
The condition (4) is satisfied.

【0026】同様に上記条件の第4に関しても、薄膜半
導体8は、ソース領域1、ドレイン領域2と、ソース領
域からドレイン領域へつながる真性のベース領域7と、
ソース/ドレイン領域と同じ導電型で、ソース領域とド
レイン領域とはベース領域によって分離された浮島領域
3〜6のみからなるので、条件(5)を満たす。さら
に、ベース領域7の面積をベース領域のみを経由してソ
ース領域からドレイン領域へ至る最短経路長により除し
た値は、薄膜半導体8のソース領域とドレイン領域以外
の面積をソース領域からドレイン領域へ至る最短経路長
により除した値の約1/3なので、条件(6)を満た
す。
Similarly, regarding the fourth of the above conditions, the thin film semiconductor 8 includes a source region 1, a drain region 2, an intrinsic base region 7 connected from the source region to the drain region,
The condition (5) is satisfied because the source / drain regions have the same conductivity type as the source / drain regions and only the floating island regions 3 to 6 are separated by the base region. Further, the value obtained by dividing the area of the base region 7 by the shortest path length from the source region to the drain region via only the base region is the area of the thin film semiconductor 8 other than the source region and the drain region from the source region to the drain region. Since it is about 1/3 of the value divided by the shortest path length to reach, the condition (6) is satisfied.

【0027】図1の半導体装置を動作させた際の、電流
の流れを図2(B)および図2(C)に示す。図2
(B)は非選択(OFF)状態を示したもので、流れる
電流はリーク電流である。この場合のベース領域の垂直
方向のバンド図を図10(A)に示す。ここでは、半導
体装置はNチャネル型とする。ゲイト電極9には負の電
圧が印加されるので、半導体層の表面近傍には正孔が誘
起され、これが伝導を担う。(図10(A)) この結果、図2(B)の矢印に示されるようにリーク電
流は、非選択状態では、浮島領域の間をかいくぐるよう
に、ベース領域をジグザグにソース領域からドレイン領
域へ流れる。この場合、見掛けのチャネルの大きさは長
さL、幅Wだが、実際のリーク電流の流れに基づく、実
質的なチャネルの大きさは、見掛けのチャネル長よりも
長く、チャネル幅よりも狭い。(図2(B))
The flow of current when the semiconductor device of FIG. 1 is operated is shown in FIGS. 2 (B) and 2 (C). Figure 2
(B) shows a non-selected (OFF) state, and the flowing current is a leak current. A vertical band diagram of the base region in this case is shown in FIG. Here, the semiconductor device is an N-channel type. Since a negative voltage is applied to the gate electrode 9, holes are induced near the surface of the semiconductor layer, which plays a role in conduction. (FIG. 10 (A)) As a result, as shown by the arrow in FIG. 2 (B), the leak current zigzags the base region from the source region to the drain region so as to pass between the floating island regions in the non-selected state. Flows to. In this case, the apparent channel size is the length L and the width W, but the substantial channel size based on the actual leakage current flow is longer than the apparent channel length and narrower than the channel width. (Fig. 2 (B))

【0028】一方、選択(ON)状態では、ベース領域
がゲイト電極に印加された電圧によって反転し、すなわ
ち、ベース領域が浮島領域と同じ導電型となる。この場
合のベース領域の垂直方向のバンド図を図10(B)に
示す。ここでは、半導体装置はNチャネル型とする。ゲ
イト電極9には負の電圧が印加されるので、半導体層の
表面近傍には電子が誘起され、これが伝導を担う。(図
10(B)) 電子をキャリヤとするドレイン電流は浮島を横断して流
れる。したがって、選択状態では実質的なチャネルの大
きさは、ほぼ見掛けのチャネルの大きさと同程度であ
る。(図2(C))
On the other hand, in the selected (ON) state, the base region is inverted by the voltage applied to the gate electrode, that is, the base region has the same conductivity type as the floating island region. A vertical band diagram of the base region in this case is shown in FIG. Here, the semiconductor device is an N-channel type. Since a negative voltage is applied to the gate electrode 9, electrons are induced near the surface of the semiconductor layer, which plays a role in conduction. (FIG. 10B) A drain current having electrons as carriers flows across the floating island. Therefore, in the selected state, the substantial channel size is substantially the same as the apparent channel size. (Fig. 2 (C))

【0029】例えば、図1の半導体装置と同じ非選択状
態を実現させるには、同じデザインルールを用いても、
図2(A)から浮島領域3〜6を除去した構造のものを
作製すればよい。すなわち、チャネルがジグザグに配置
され、チャネル長が極めて長くなったTFT(図2
(D))である。しかしながら、このようなTFTで
は、選択状態に本実施例の半導体装置のような大きなド
レイン電流を流すことはできない。これは、従来のTF
Tが選択状態でも非選択状態でも実質的なチャネルが幾
何学的なチャネルと同じためである。これに対し、本発
明の基本概念では、選択状態と非選択状態で実質的なチ
ャネルが大きく変化することを特徴とし、よって、ON
/OFF比を大きくできる。
For example, to realize the same non-selected state as the semiconductor device of FIG. 1, even if the same design rule is used,
The structure in which the floating island regions 3 to 6 are removed from FIG. 2A may be manufactured. That is, the channels are arranged in a zigzag manner, and the channel length becomes extremely long (see FIG. 2).
(D)). However, such a TFT cannot flow a large drain current in the selected state as in the semiconductor device of this embodiment. This is the conventional TF
This is because the substantial channel is the same as the geometrical channel when T is in the selected state or the non-selected state. On the other hand, the basic concept of the present invention is characterized in that the substantial channel changes greatly in the selected state and the non-selected state, and therefore the ON state
The / OFF ratio can be increased.

【0030】また、以上のことは、選択状態と非選択状
態で半導体装置の等価回路が異なるということとも同じ
である。図11(A)においては、実線の矢印が選択状
態のドレイン電流、点線の矢印が非選択状態のリーク電
流を示す。Nチャネル型の場合には、選択状態において
は、ゲイト電極に正の電圧+Vが印加され、この際には
電子をキャリヤとするドレイン電流は浮島領域を横断し
て流れるので、ドレイン電流に関しては、半導体装置の
断面図は図11(B)のようになり、その等価回路は図
11(C)のようなマルチゲイト型となる。
The above is also the same as the equivalent circuit of the semiconductor device being different between the selected state and the non-selected state. In FIG. 11A, a solid arrow indicates a drain current in a selected state, and a dotted arrow indicates a leak current in a non-selected state. In the case of the N-channel type, in the selected state, a positive voltage + V is applied to the gate electrode, and at this time, since the drain current with electrons as carriers flows across the floating island region, A cross-sectional view of the semiconductor device is as shown in FIG. 11B, and an equivalent circuit thereof is a multigate type as shown in FIG. 11C.

【0031】一方、非選択状態においては、ゲイト電極
には負の電圧−Vが印加され、この際には、正孔をキャ
リヤとするリーク電流はベース領域に沿って流れるた
め、リーク電流に関しては、半導体装置の断面図は図1
1(D)のように、長いものとなる。また、その等価回
路は図11(E)のように、チャネル幅の大きな絶縁ゲ
イト型素子である。図2のLとWの値をそのままにデザ
インルールを最適化して設計すると、半導体装置のON
/OFF比は、図2(D)のTFTの15倍のON/O
FF比を得ることができる。
On the other hand, in the non-selected state, a negative voltage -V is applied to the gate electrode, and at this time, a leak current having holes as carriers flows along the base region. 1 is a sectional view of the semiconductor device.
It becomes long like 1 (D). The equivalent circuit is an insulating gate type element having a large channel width as shown in FIG. If the design rule is optimized with the values of L and W in FIG. 2 unchanged, the semiconductor device turns on.
The ON / O ratio is 15 times that of the TFT in Figure 2 (D).
The FF ratio can be obtained.

【0032】よりON/OFF比を向上させるには、W
/Lをより大きくすればよい。かくすると、非選択状態
においては、実質的なチャネル長が増加する一方、選択
状態においてはチャネル幅が増加するので、リーク電流
は減少し、ドレイン電流は増加する。かくすることによ
り、非選択状態における実質的なチャネル長を選択状態
におけるものの5〜50倍に、非選択状態における実質
的なチャネル幅を選択状態におけるものの1/2〜1/
20倍にすることも可能であり、この結果、ON/OF
F比を、100倍にまで拡大できる。
To further improve the ON / OFF ratio, W
/ L should be increased. Thus, in the non-selected state, the substantial channel length increases, while in the selected state, the channel width increases, so that the leak current decreases and the drain current increases. By doing so, the substantial channel length in the non-selected state is 5 to 50 times that in the selected state, and the substantial channel width in the non-selected state is 1/2 to 1/1 of that in the selected state.
It is possible to increase by 20 times, and as a result, ON / OF
The F ratio can be expanded up to 100 times.

【0033】図1の装置において、オーバーラップ・ゲ
イト電極17を設けた場合を図3に示す。図3におい
て、他の構造は基本的には図1のものと同じであるが、
図面を簡単にするために、浮島領域を1つとし、それに
ともなってゲイト電極9の形状も簡単にした。番号は図
1のものと同じものを示す。オーバーラップゲイト電極
17には、電圧供給のための配線18が設けられる。図
3(A)に本発明の半導体装置の層構造を示す。また、
図3(B)には、本発明の装置の断面の概略を示す。オ
ーバーラップ・ゲイト電極17はゲイト電極9および浮
島領域3とは絶縁されている。図3の半導体装置は、構
成上は図1の半導体装置にオーバーラップゲイト電極を
付加しただけであり、したがって、上記条件(1)〜
(7)を全て満たし、故に本発明の第1〜第4の条件を
満たす。
FIG. 3 shows a case in which the overlap gate electrode 17 is provided in the apparatus of FIG. In FIG. 3, the other structure is basically the same as that of FIG.
In order to simplify the drawing, the number of floating island regions is set to one, and the shape of the gate electrode 9 is simplified accordingly. The numbers indicate the same as those in FIG. The overlap gate electrode 17 is provided with a wiring 18 for supplying a voltage. FIG. 3A shows a layer structure of the semiconductor device of the present invention. Also,
FIG. 3B shows a schematic cross section of the device of the present invention. The overlap gate electrode 17 is insulated from the gate electrode 9 and the floating island region 3. The structure of the semiconductor device of FIG. 3 is obtained by adding an overlap gate electrode to the semiconductor device of FIG.
All of (7) are satisfied, and therefore the first to fourth conditions of the present invention are satisfied.

【0034】ゲイト電極9に逆バイアス(Nチャネル型
であれば負)の電圧を印加したとき、ベース領域7の表
面にはそれに応じたキャリヤ(Nチャネル型であれば正
孔(ホール))が誘起される。しかしながら、オーバー
ラップゲイト電極に順バイアス(Nチャネル型であれば
)の電圧を印加した場合にはベース領域7から浮島領
域3へ向かって、それに応じたキャリヤ(Nチャネル型
であれば電子)が引き寄せられ、空乏層20が形成され
る。空乏層は極めて抵抗の高い領域なので、伝導には寄
与しない。すなわち、オーバーラップ・ゲイト電極を設
け、これに順バイアス電圧を印加することにより、実質
的なベース領域の幅を狭くすることができ、非選択状態
におけるソース/ドレイン領域間の抵抗をさらに増大せ
しめることができる。すなわち、リーク電流が減少す
る。
When a reverse bias (negative for N-channel type) voltage is applied to the gate electrode 9, carriers (holes for N-channel type) corresponding thereto are generated on the surface of the base region 7. Induced. However, the overlap gate electrode is forward biased (if it is an N-channel type,
When a positive voltage is applied, the corresponding carriers (electrons in the case of N-channel type) are attracted from the base region 7 toward the floating island region 3, and the depletion layer 20 is formed. Since the depletion layer has a very high resistance, it does not contribute to conduction. That is, by providing an overlap gate electrode and applying a forward bias voltage to it, the width of the base region can be substantially narrowed, and the resistance between the source / drain regions in the non-selected state can be further increased. be able to. That is, the leak current is reduced.

【0035】一方、選択状態においては、ゲイト電極に
もオーバーラップゲイト電極にも順バイアスの電圧が印
加されるので、空乏層は形成されず、むしろ、ベース領
域表面にチャネルが誘起される。この状態は、図1の場
合と同じである。すなわち、オーバーラップ・ゲイト電
極を付加し、これに一定の順バイアス電圧を印加するこ
とにより、図1の半導体装置のドレイン電流はそのまま
にして、リーク電流のみを低減するという作用を有す
る。本発明は、特に浮島領域の周囲にオフセット領域や
低濃度不純物領域を有する場合に有効である。これらオ
フセット領域や低濃度不純物領域は、ゲイト電極の電圧
によって導電型が変動するが、これらの領域が十分に反
転しないと、ベース領域と浮島領域の間に抵抗を生ずる
こととなり、本発明で意図するようにベース領域と浮島
領域を横断してドレイン電流を流すことが難しくなる。
On the other hand, in the selected state, since the forward bias voltage is applied to both the gate electrode and the overlap gate electrode, the depletion layer is not formed, but rather the channel is induced on the surface of the base region. This state is the same as the case of FIG. That is, by adding an overlap gate electrode and applying a constant forward bias voltage thereto, the drain current of the semiconductor device of FIG. 1 remains unchanged, and only the leak current is reduced. The present invention is particularly effective when an offset region or a low concentration impurity region is provided around the floating island region. The conductivity type of these offset regions and low-concentration impurity regions varies depending on the voltage of the gate electrode, but if these regions are not sufficiently inverted, resistance will be generated between the base region and the floating island region. As described above, it becomes difficult to flow the drain current across the base region and the floating island region.

【0036】特に、自己整合的に形成されたオフセット
領域や低濃度不純物領域の上もしくは下にはゲイト電極
は存在しないので、この部分を反転させることは難し
い。もちろん、ゲイト電極にさらに高い電流を印加する
と、オフセット領域も十分に反転する。しかしながら、
ゲイト電極に過大な電圧を印加することは装置の破壊を
もたらすこともある。また、度重なる高電圧の印加は装
置の信頼性を低下させる。本発明においては、オフセッ
ト領域や低濃度不純物領域を覆って設けられたオーバー
ラップ・ゲイト電極に正の電圧を印加することによっ
て、オフセット領域や低濃度不純物領域の反転を促すこ
とができる。
In particular, since there is no gate electrode above or below the offset region and the low concentration impurity region formed in self-alignment, it is difficult to invert this portion. Of course, when a higher current is applied to the gate electrode, the offset region is also sufficiently inverted. However,
Applying an excessive voltage to the gate electrode may damage the device. Further, repeated application of high voltage reduces the reliability of the device. In the present invention, by applying a positive voltage to the overlap gate electrode provided so as to cover the offset region and the low concentration impurity region, it is possible to promote the inversion of the offset region and the low concentration impurity region.

【0037】[0037]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕 本実施例を図5、図6を用いて説明す
る。本実施例では本発明のトランジスタのみならず、そ
の他のトランジスタや配線をも含む回路の作製について
説明する。回路の主要な作製工程は下記の通りである。 半導体活性層(薄膜半導体)、ゲイト絶縁膜、ゲイト
電極・配線およびゲイト電極部の形成 ドーピングおよびドーピング不純物の活性化 層間絶縁物の成膜 ソース、ドレイン領域へのコンタクトホールおよびゲ
イト配線へのコンタクトホールの形成 オーバーラップ・ゲイト電極用の孔の形成 上層の導電性材料(金属等)を用いた配線(オーバー
ラップ・ゲイト電極を含む)の形成
Example 1 This example will be described with reference to FIGS. 5 and 6. In this embodiment, a circuit including not only the transistor of the present invention but also other transistors and wirings will be described. The main manufacturing steps of the circuit are as follows. Formation of semiconductor active layer (thin film semiconductor), gate insulating film, gate electrode / wiring, and gate electrode section Doping and activation of doping impurities Interlayer insulator film formation Source / drain contact holes and gate wiring contact holes Formation of holes for overlap gate electrodes Formation of wiring (including overlap gate electrodes) using conductive material (metal etc.) in the upper layer

【0038】本実施例では、特開平6−291315公
報に記載されたように、金属ゲイト電極・配線の表面を
陽極酸化し、これをゲイト電極部とするものである。ま
ず工程を図5(A)を用いて説明する。薄膜半導体、
ゲイト絶縁膜、ゲイト電極・配線およびゲイト電極部の
形成は公知の技術、あるいは特開平6−291315公
報に記載の技術を用いておこなう。本実施例では、本発
明が主として適用されるべきTFTを、薄膜半導体50
8に、また、そうではないTFTを薄膜半導体551に
形成する。前者は高いON/OFF比が要求される用途
に使用される。アクティブマトリクス型液晶ディスプレ
ーの例では、画素のスイッチングトランジスタやマトリ
クスに信号を出力するバッファートランジスタ(トラン
スファートランジスタ)等である。後者はそれ以外のロ
ジック回路等に使用される。薄膜半導体508および5
51は絶縁表面を有する基板500上に形成される。
In this embodiment, as described in JP-A-6-291315, the surface of the metal gate electrode / wiring is anodized to form a gate electrode portion. First, the steps will be described with reference to FIG. Thin film semiconductors,
The gate insulating film, the gate electrode / wiring, and the gate electrode portion are formed by using a known technique or the technique described in JP-A-6-291315. In this embodiment, a TFT to which the present invention is mainly applied is a thin film semiconductor 50.
8 is formed on the thin film semiconductor 551. The former is used in applications where a high ON / OFF ratio is required. In the example of the active matrix type liquid crystal display, it is a switching transistor of a pixel or a buffer transistor (transfer transistor) that outputs a signal to a matrix. The latter is used for other logic circuits and the like. Thin film semiconductors 508 and 5
51 is formed on a substrate 500 having an insulating surface.

【0039】薄膜半導体材料としては、単結晶シリコ
ン、多結晶シリコン、非晶質シリコン等が用いられる。
単結晶シリコンとしては、サファイヤ基板上にエピタキ
シャル成長させたものや、単結晶シリコンウェファーの
中央部に高濃度の酸素イオンを打ち込み、該部分を酸化
させることによって、表面のみに単結晶シリコン層を残
した構造を得る方法(SIMOX法)によって得られた
ものでも、あるいは、各種のラテラル・エピタキシー法
によって成長させたものを用いればよい。また、多結晶
シリコンを用いるのであれば、公知の各種成膜技術によ
って気相成長させたものや、そのようにして得られた多
結晶シリコンもしくは非晶質シリコンにレーザーアニー
ル法、ランプアニール法、熱アニール法等を施して、よ
り結晶度を高めたものを用いればよい。
As the thin film semiconductor material, single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon or the like is used.
As the single crystal silicon, a single crystal silicon layer epitaxially grown on a sapphire substrate or a high concentration oxygen ion is implanted into the central portion of the single crystal silicon wafer and the portion is oxidized to leave a single crystal silicon layer only on the surface. Those obtained by the method for obtaining the structure (SIMOX method) or those grown by various lateral epitaxy methods may be used. Further, if polycrystalline silicon is used, those obtained by vapor phase growth by various known film forming techniques, or polycrystalline silicon or amorphous silicon thus obtained by laser annealing, lamp annealing, A material having a higher degree of crystallinity by performing a thermal annealing method or the like may be used.

【0040】このような薄膜半導体を覆って、ゲイト絶
縁膜519およびゲイト電極509、552、ゲイト配
線553が形成される。ゲイト絶縁膜としては、通常の
半導体技術において用いられる製造方法によって得られ
た酸化珪素膜が好ましい。ゲイト電極・配線509、5
52、553は、陽極酸化物によってその表面が被覆さ
れる。したがって、ゲイト電極の材料は、その表面に陽
極酸化物被膜を形成できるものであることが必要であ
る。例えば、アルミニウム、タンタル等を主成分とする
金属材料が好ましい。(図5(A))
A gate insulating film 519, gate electrodes 509 and 552, and a gate wiring 553 are formed so as to cover such a thin film semiconductor. As the gate insulating film, a silicon oxide film obtained by a manufacturing method used in a usual semiconductor technique is preferable. Gate electrode / wiring 509, 5
The surfaces of 52 and 553 are covered with anodic oxide. Therefore, the material of the gate electrode needs to be capable of forming an anodic oxide film on its surface. For example, a metal material containing aluminum, tantalum or the like as a main component is preferable. (Figure 5 (A))

【0041】次に工程を図5(B)を用いて説明す
る。この工程は公知の不純物ドーピング法を用いておこ
なう。この結果、N型のソース領域501、554、ド
レイン領域502、555、浮島領域503〜505が
自己整合的に形成される。さらに、ドーピングによって
薄膜半導体中に導入された不純物は公知の方法によって
活性化される。例えば、熱アニール、レーザーアニー
ル、ランプアニール等の方法が採用される。(図5
(B)) 図6(A)には、このドーピングによって得られた薄膜
半導体508の不純物領域を上から見た様子を示す。す
なわち、図のX−X’での断面図が,図5に相当する。
(図6(A))
Next, the steps will be described with reference to FIG. This step is performed using a known impurity doping method. As a result, N type source regions 501 and 554, drain regions 502 and 555, and floating island regions 503 to 505 are formed in a self-aligned manner. Further, the impurities introduced into the thin film semiconductor by doping are activated by a known method. For example, methods such as thermal annealing, laser annealing, and lamp annealing are adopted. (Fig. 5
(B)) FIG. 6A shows a state in which the impurity region of the thin film semiconductor 508 obtained by this doping is viewed from above. That is, the sectional view taken along line XX ′ of FIG.
(Fig. 6 (A))

【0042】次に工程を図5(C)を用いて説明す
る。この工程は公知の層間絶縁物成膜技術を用いておこ
ない、この結果、層間絶縁物556が形成される。層間
絶縁物の材料としては、通常の半導体技術において用い
られる材料から選択される。例えば、酸化珪素や窒化珪
素等が好ましい。(図5(C)) 次に工程を図5(D)を用いて説明する。この工程は
公知のコンタクトホール形成技術を用いておこない、こ
の結果、ソース領域501、554およびドレイン領域
502、555、さらに、ゲイト配線553へのコンタ
クトホール557〜561が形成される。
Next, the steps will be described with reference to FIG. This step is performed using a known interlayer insulating film forming technique, and as a result, an interlayer insulating film 556 is formed. The material for the interlayer insulator is selected from materials used in ordinary semiconductor technology. For example, silicon oxide and silicon nitride are preferable. (FIG. 5C) Next, the process will be described with reference to FIG. This step is performed using a known contact hole forming technique, and as a result, source regions 501 and 554, drain regions 502 and 555, and contact holes 557 to 561 to the gate wiring 553 are formed.

【0043】コンタクトホールの形成にあたっては、例
えば、ゲイト配線へのコンタクトホール559では、層
間絶縁物556と陽極酸化物被膜をエッチングしなけれ
ばならないのに対し、その他のコンタクトホールでは層
間絶縁物556とゲイト絶縁膜519をエッチングしな
ければならない。したがって、コンタクトホールのエッ
チング工程は、別々におこなってもよい。(図5
(D)) 次に工程を図5(E)を用いて説明する。この工程も
公知のコンタクトホール形成技術を用いておこなう。そ
の結果、オーバーラップ・ゲイト電極を形成する開孔部
562が形成される。このエッチング工程においては、
層間絶縁物のみをエッチングさせる。層間絶縁物として
酸化珪素を、また、ゲイト電極の材料としてアルミニウ
ムを用いると、陽極酸化物(酸化アルミニウム)は酸化
珪素と比較して著しくエッチングされにくい(選択比が
大きい)ので、このことは比較的容易に達成される。な
お、本エッチング工程において、ゲイト絶縁膜519が
エッチングされることは避けねばならない。(図5
(E))
In forming the contact hole, for example, in the contact hole 559 to the gate wiring, the interlayer insulator 556 and the anodic oxide film must be etched, whereas in the other contact holes, the interlayer insulator 556 is formed. The gate insulating film 519 must be etched. Therefore, the contact hole etching process may be performed separately. (Fig. 5
(D)) Next, the process will be described with reference to FIG. This step is also performed using a known contact hole forming technique. As a result, the opening 562 that forms the overlap gate electrode is formed. In this etching process,
Only the interlayer insulator is etched. When silicon oxide is used as the interlayer insulator and aluminum is used as the material of the gate electrode, anodic oxide (aluminum oxide) is significantly less likely to be etched (higher selection ratio) than silicon oxide. Easily achieved. Note that it is necessary to avoid etching the gate insulating film 519 in this etching process. (Fig. 5
(E))

【0044】次に工程を図5(F)を用いて説明す
る。この工程は公知の金属被膜成膜技術およびエッチン
グ技術を用いておこない、この結果、金属配線510、
512、563、564およびオーバーラップ・ゲイト
電極517が形成される。このように、本実施例では、
オーバーラップ・ゲイト電極は、ソースやドレインの電
極・配線と同一の被膜から形成される。(図5(F)) かくすることにより得られたトランジスタの動作の様子
を図6を用いて説明する。図6の番号は図5のものに対
応する。ソース501とオーバーラップゲイト電極51
7を接地し、ドレイン502に正の電圧を印加した状態
で、ゲイト電極509に負の大きな電圧を印加すると、
リーク電流が図6(B)に示すようにベース領域507
をつたって流れる。(図6(B))
Next, the steps will be described with reference to FIG. This step is performed by using a known metal film forming technique and etching technique. As a result, the metal wiring 510,
512, 563, 564 and overlap gate electrode 517 are formed. Thus, in this embodiment,
The overlap gate electrode is formed of the same film as the source / drain electrode / wiring. (FIG. 5F) The operation state of the transistor thus obtained will be described with reference to FIG. The numbers in FIG. 6 correspond to those in FIG. Source 501 and overlap gate electrode 51
When a large negative voltage is applied to the gate electrode 509 in a state where 7 is grounded and a positive voltage is applied to the drain 502,
As shown in FIG. 6B, the leakage current is the base region 507.
It flows through. (Fig. 6 (B))

【0045】次に、オーバーラップ・ゲイト電極517
に正の電圧を印加すると、浮島領域503〜505の周
囲に空乏層520が形成される。空乏層520はリーク
電流の伝導に寄与しないので、リーク電流の伝導経路の
幅が狭まり、リーク電流は減少する。(図6(C)) さらに、オーバーラップ・ゲイト電極517に大きな正
の電圧を印加すると、浮島領域503〜505の周囲の
空乏層520は拡大し、図に示すように互いに結合し
て、結果的にベース領域507は、3つの領域507a
〜cに分断される。このような状態では、リーク電流は
もはや流れることができないので、リーク電流は著しく
減少する。(図6(D)) 以上は、何も特開平6−291315公報に記載のTF
Tについてのみ適用できるわけではなく、図4(D)に
示すごとき、特開平7−169974公報に記載されて
いる側面の陽極酸化技術を用いて、オフセット領域や低
濃度不純物領域が形成されたTFTでも同様に実施でき
ることは明らかであろう。
Next, the overlap gate electrode 517
When a positive voltage is applied to, the depletion layer 520 is formed around the floating island regions 503 to 505. Since the depletion layer 520 does not contribute to the conduction of the leakage current, the width of the leakage current conduction path is narrowed and the leakage current is reduced. (FIG. 6 (C)) Further, when a large positive voltage is applied to the overlap gate electrode 517, the depletion layers 520 around the floating island regions 503 to 505 expand and are coupled to each other as shown in the figure, resulting in Basically, the base region 507 has three regions 507a.
It is divided into ~ c. In such a state, the leak current can no longer flow, so that the leak current is significantly reduced. (FIG. 6 (D)) The above is nothing but the TF described in JP-A-6-291315.
This is not applicable only to T, and as shown in FIG. 4D, a TFT in which an offset region and a low-concentration impurity region are formed by using the side surface anodic oxidation technique described in JP-A-7-169974. However, it will be clear that the same can be done.

【0046】〔実施例2〕 本実施例を図7を用いて説
明する。本実施例も実施例1と同様に、本発明のトラン
ジスタのみならず、その他のトランジスタや配線をも含
む回路の作製について説明する。本実施例の回路の主要
な作製工程は下記の通りである。 半導体活性層(薄膜半導体)、ゲイト絶縁膜、ゲイト
電極・配線およびゲイト電極部の形成 ドーピングおよびドーピングされた不純物の活性化 層間絶縁物の成膜 ソース、ドレイン領域へのコンタクトホールおよびオ
ーバーラップ・ゲイト電極用の孔の形成 ゲイト配線へのコンタクトホールの形成 上層の導電性材料(金属等)を用いた配線(オーバー
ラップ・ゲイト電極を含む)の形成
[Embodiment 2] This embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment as well, as in the case of the first embodiment, the fabrication of a circuit including not only the transistor of the present invention but also other transistors and wirings will be described. The main manufacturing steps of the circuit of this embodiment are as follows. Formation of semiconductor active layer (thin film semiconductor), gate insulating film, gate electrode / wiring, and gate electrode section Doping and activation of doped impurities Deposition of interlayer insulating film Contact hole to source / drain region and overlap gate Formation of holes for electrodes Formation of contact holes for gate wiring Formation of wiring (including overlapping gate electrodes) using conductive material (metal etc.) in the upper layer

【0047】本実施例では、特開平6−291315公
報に記載されたように、金属ゲイト電極・配線の表面を
陽極酸化し、これをゲイト電極部とするものである。し
かし、何も特開平6−291315公報に記載のTFT
についてのみ適用できるわけではなく、特開平7−16
9974公報に記載されている側面の陽極酸化技術を用
いて、オフセット領域や低濃度不純物領域が形成された
TFTでも同様に実施できる。まず工程を図7(A)
を用いて説明する。本発明が主として適用されるべきT
FTを、薄膜半導体708に、また、そうではないTF
Tを薄膜半導体751に形成する。薄膜半導体708お
よび751は、SIMOX基板700上に形成される。
SIMOX基板とは、単結晶シリコンウェハーの基板近
傍の特定の深さのみに酸素イオンを注入することによ
り、基板表面の近傍に酸化珪素層766を形成し、その
上に単結晶シリコン層を残存せしめたものである。した
がって、薄膜半導体708および751の形成には、酸
化珪素層766上の単結晶シリコン層をエッチングすれ
ばよい。
In this embodiment, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-291315, the surface of the metal gate electrode / wiring is anodized to form the gate electrode portion. However, nothing is disclosed in the TFT disclosed in JP-A-6-291315.
However, it is not applicable only to Japanese Patent Laid-Open No. 7-16
By using the side surface anodic oxidation technique described in Japanese Patent Publication 9974, the same can be carried out in a TFT in which an offset region and a low concentration impurity region are formed. First, the process is shown in FIG.
Will be explained. The present invention is mainly applied to T
FT to thin film semiconductor 708 and TF not
T is formed on the thin film semiconductor 751. The thin film semiconductors 708 and 751 are formed on the SIMOX substrate 700.
A SIMOX substrate is a silicon oxide layer 766 formed near the surface of a substrate by implanting oxygen ions only at a specific depth near the substrate of the single crystal silicon wafer, and the single crystal silicon layer is left on the silicon oxide layer 766. It is a thing. Therefore, the single crystal silicon layer over the silicon oxide layer 766 may be etched to form the thin film semiconductors 708 and 751.

【0048】このようにして得られた薄膜半導体を覆っ
て、ゲイト絶縁膜719およびゲイト電極709、75
2、ゲイト配線753が形成される。本実施例では、ゲ
イト絶縁膜としてプラズマCVD法によって形成された
酸化珪素、ゲイト電極としてアルミニウム(0.1〜3
%のスカンジウムを含む)を用いる。ゲイト電極・配線
709、752、753は、陽極酸化物によってその表
面が被覆される。(図7(A)) 次に工程を図7(B)を用いて説明する。この工程は
公知の不純物ドーピング法を用いておこなう。この結
果、N型のソース領域701、754、ドレイン領域7
02、755、浮島領域703〜705が自己整合的に
形成される。さらに、ドーピングによって薄膜半導体中
に導入された不純物は公知の方法によって活性化され
る。本実施例では、エキシマレーザーを用いたレーザー
アニールを採用する。(図7(B))
The gate insulating film 719 and the gate electrodes 709 and 75 are covered with the thin film semiconductor thus obtained.
2. Gate wiring 753 is formed. In this embodiment, silicon oxide formed by the plasma CVD method is used as the gate insulating film, and aluminum (0.1 to 3) is used as the gate electrode.
% Scandium). The surfaces of the gate electrodes / wirings 709, 752, and 753 are covered with anodic oxide. (FIG. 7 (A)) Next, a process is demonstrated using FIG. 7 (B). This step is performed using a known impurity doping method. As a result, the N type source regions 701 and 754 and the drain region 7 are formed.
02, 755 and floating island regions 703 to 705 are formed in a self-aligned manner. Further, the impurities introduced into the thin film semiconductor by doping are activated by a known method. In this embodiment, laser annealing using an excimer laser is adopted. (Fig. 7 (B))

【0049】次に工程およびを図7(C)を用いて
説明する。この工程は公知の層間絶縁物成膜技術および
コンタクトホール形成技術を用いておこなう。本実施例
では、層間絶縁物として、酸化珪素を用いる。さらに、
ソース領域701、754およびドレイン領域702、
755、ゲイト配線753へのコンタクトホール757
〜761が形成される。また、同時にオーバーラップ・
ゲイト電極を形成する開孔部762が形成される。以上
の工程では、エッチングはドライエッチング法によっ
て、ゲイト絶縁膜がエッチングされるまでおこなう。し
かし、陽極酸化物(酸化アルミニウム)は酸化珪素に比
較してエッチングレートが著しく低いので、陽極酸化物
が本工程でエッチングされることはなく、陽極酸化物が
エッチングストッパーとなる。(図7(C))
Next, steps and steps will be described with reference to FIG. This step is performed by using a known interlayer insulating film forming technique and contact hole forming technique. In this embodiment, silicon oxide is used as the interlayer insulator. further,
Source regions 701, 754 and drain regions 702,
755, contact hole 757 to gate wiring 753
~ 761 are formed. At the same time, overlap
An opening 762 is formed to form the gate electrode. In the above steps, etching is performed by the dry etching method until the gate insulating film is etched. However, since the etching rate of anodic oxide (aluminum oxide) is significantly lower than that of silicon oxide, the anodic oxide is not etched in this step, and the anodic oxide serves as an etching stopper. (Fig. 7 (C))

【0050】次に工程を図7(D)を用いて説明す
る。この工程では、コンタクトホール759のみを露出
して、他をフォトレジストのマスクで覆い、ウェットエ
ッチング法によって、コンタクトホール759の陽極酸
化物をエッチングする。かくすることにより、ゲイト配
線753に達するコンタクトホールが形成される。(図
7(D)) 次に工程を図7(E)を用いて説明する。この工程は
公知の金属被膜成膜技術およびエッチング技術を用いて
おこない、この結果、金属配線710、712、76
3、764およびオーバーラップ・ゲイト電極717が
形成される。(図7(E))
Next, the steps will be described with reference to FIG. In this step, only the contact hole 759 is exposed, the others are covered with a photoresist mask, and the anodic oxide in the contact hole 759 is etched by a wet etching method. By doing so, a contact hole reaching the gate wiring 753 is formed. (FIG. 7D) Next, the process will be described with reference to FIG. This step is performed by using a known metal film forming technique and etching technique, and as a result, the metal wirings 710, 712, 76 are formed.
3, 764 and overlap gate electrode 717 are formed. (Fig. 7 (E))

【0051】〔実施例3〕 本実施例を図8を用いて説
明する。本実施例も実施例1、2と同様に、本発明のト
ランジスタのみならず、その他のトランジスタや配線を
も含む回路の作製について説明する。本実施例の回路の
主要な作製工程は下記の通りである。 半導体活性層(薄膜半導体)、ゲイト絶縁膜、ゲイト
電極・配線およびゲイト電極部の形成 ドーピングおよびドーピングされた不純物の活性化 オーバーラップ・ゲイト電極の形成 層間絶縁物の成膜 ソース、ドレイン領域へのコンタクトホールおよびゲ
イト配線へのコンタクトホールの形成 上層の導電性材料(金属等)を用いた配線の形成
[Embodiment 3] This embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, as in Embodiments 1 and 2, fabrication of a circuit including not only the transistor of the present invention but also other transistors and wirings will be described. The main manufacturing steps of the circuit of this embodiment are as follows. Formation of semiconductor active layer (thin film semiconductor), gate insulating film, gate electrode / wiring and gate electrode part Doping and activation of doped impurities Overlap gate electrode formation Interlayer insulator film formation Source and drain regions Formation of contact holes in contact holes and gate wiring Formation of wiring using conductive material (metal, etc.) in the upper layer

【0052】本実施例では、特開平6−291315公
報に記載されたように、金属ゲイト電極・配線の表面を
陽極酸化し、これをゲイト電極部とするものである。し
かし、何も特開平6−291315公報に記載のTFT
についてのみ適用できるわけではなく、特開平7−16
9974公報に記載されている側面の陽極酸化技術を用
いて、オフセット領域や低濃度不純物領域が形成された
TFTでも同様に実施できる。まず工程を図8(A)
を用いて説明する。本発明が主として適用されるべきT
FTを、薄膜半導体808に、また、そうではないTF
Tを薄膜半導体851に形成する。薄膜半導体808お
よび851は絶縁基板800上に形成される。本実施例
では、薄膜半導体として、多結晶シリコン膜をレーザー
アニール法によって結晶化せしめたものを用いる。
In this embodiment, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-291315, the surface of the metal gate electrode / wiring is anodized to form the gate electrode portion. However, nothing is disclosed in the TFT disclosed in JP-A-6-291315.
However, it is not applicable only to Japanese Patent Laid-Open No. 7-16
By using the side surface anodic oxidation technique described in Japanese Patent Publication 9974, the same can be carried out in a TFT in which an offset region and a low concentration impurity region are formed. First, the process is shown in FIG.
Will be explained. The present invention is mainly applied to T
FT to thin film semiconductor 808 and TF not
T is formed on the thin film semiconductor 851. The thin film semiconductors 808 and 851 are formed on the insulating substrate 800. In this embodiment, a polycrystalline silicon film crystallized by a laser annealing method is used as the thin film semiconductor.

【0053】このような薄膜半導体を覆って、ゲイト絶
縁膜819およびゲイト電極809、852、ゲイト配
線853が形成される。本実施例では、ゲイト絶縁膜と
して減圧CVD法によって形成された酸化珪素、ゲイト
電極としてアルミニウム(0.1〜3%のスカンジウム
を含む)を用いる。ゲイト電極・配線809、852、
853は、陽極酸化物によってその表面が被覆される。
(図8(A)) 次に工程を図8(B)を用いて説明する。この工程は
公知の不純物ドーピング法を用いておこなう。この結
果、N型のソース領域801、854、ドレイン領域8
02、855、浮島領域803〜805が自己整合的に
形成される。さらに、ドーピングによって薄膜半導体中
に導入された不純物は公知の方法によって活性化され
る。本実施例では、エキシマレーザーを用いたレーザー
アニールを採用する。(図8(B))
A gate insulating film 819, gate electrodes 809 and 852, and a gate wiring 853 are formed so as to cover such a thin film semiconductor. In this embodiment, silicon oxide formed by a low pressure CVD method is used as the gate insulating film, and aluminum (containing 0.1 to 3% scandium) is used as the gate electrode. Gate electrode / wiring 809, 852,
The surface of 853 is covered with anodic oxide.
(FIG. 8A) Next, the process will be described with reference to FIG. This step is performed using a known impurity doping method. As a result, the N type source regions 801, 854 and the drain region 8 are formed.
02, 855 and floating island regions 803 to 805 are formed in a self-aligned manner. Further, the impurities introduced into the thin film semiconductor by doping are activated by a known method. In this embodiment, laser annealing using an excimer laser is adopted. (Fig. 8 (B))

【0054】次に工程を図8(C)に示す。この工程
では、公知の金属被膜成膜およびエッチング技術によっ
て、浮島領域803〜805を覆ってオーバーラップ・
ゲイト電極817が形成される。(図8(C)) 次に工程およびを図8(D)を用いて説明する。こ
の工程は公知の層間絶縁物成膜技術およびコンタクトホ
ール形成技術を用いておこなう。本実施例では、層間絶
縁物856として、酸化珪素を用いる。(図8(D)) そして、層間絶縁物856をエッチングして、ソース領
域801、854およびドレイン領域802、855、
ゲイト配線853へのコンタクトホール857〜861
が形成される。以上のエッチング工程は複数に分けてお
こなってもよい。(図8(D))
Next, the process is shown in FIG. In this step, the floating island regions 803 to 805 are covered and overlapped by a known metal film forming and etching technique.
The gate electrode 817 is formed. (FIG. 8C) Next, steps and will be described with reference to FIG. This step is performed by using a known interlayer insulating film forming technique and contact hole forming technique. In this embodiment, silicon oxide is used as the interlayer insulator 856. (FIG. 8D) Then, the interlayer insulator 856 is etched to form the source regions 801, 854 and the drain regions 802, 855.
Contact holes 857 to 861 to the gate wiring 853
Is formed. The above etching process may be performed in multiple steps. (Figure 8 (D))

【0055】次に工程を図8(E)を用いて説明す
る。この工程は公知の金属被膜成膜技術およびエッチン
グ技術を用いておこない、この結果、金属配線810、
812、863、864が形成される。(図8(E)) 本実施例では、実施例1および2に比較すると、金属配
線層がさらに1層追加されるが、オーバーラップ・ゲイ
ト電極とソース配線、ドレイン配線とを交差させること
もできる。また、オーバーラップ・ゲイト電極817は
図8(F)に示すように、浮島領域804と805のみ
を覆って形成してもよい。かくしても、本発明の効果が
無くなってしまうことはない。
Next, the steps will be described with reference to FIG. This step is performed by using a known metal film forming technique and etching technique, and as a result, the metal wiring 810,
812, 863, 864 are formed. (FIG. 8 (E)) Compared with the first and second embodiments, one more metal wiring layer is added in this embodiment, but the overlap gate electrode may be crossed with the source wiring and the drain wiring. it can. The overlap gate electrode 817 may be formed so as to cover only the floating island regions 804 and 805, as shown in FIG. Even in this case, the effect of the present invention is not lost.

【0056】〔実施例4〕 本実施例を図9を用いて説
明する。本実施例のトランジスタの主要な作製工程は下
記の通りである。 半導体活性層(薄膜半導体)、ゲイト絶縁膜、ゲイト
電極・配線およびゲイト電極部の形成 ドーピングおよびドーピングされた不純物の活性化 エッチングストッパー用被膜の形成 層間絶縁物の成膜 ソース、ドレイン領域へのコンタクトホールおよびオ
ーバーラップ・ゲイト電極用の孔の形成 上層の導電性材料(金属等)を用いた配線(オーバー
ラップ・ゲイト電極を含む)の形成
[Embodiment 4] This embodiment will be described with reference to FIG. The main manufacturing steps of the transistor of this example are as follows. Formation of semiconductor active layer (thin film semiconductor), gate insulating film, gate electrode / wiring, and gate electrode part Doping and activation of doped impurities Forming a film for an etching stopper Forming an interlayer insulator Contacting source and drain regions Formation of holes and holes for overlap gate electrodes Formation of wiring (including overlap gate electrodes) using conductive material (metal, etc.) in the upper layer

【0057】本実施例では、特開平6−291315公
報に記載されたように、金属ゲイト電極・配線の表面を
陽極酸化し、これをゲイト電極部とするものである。し
かし、何も特開平6−291315公報に記載のTFT
についてのみ適用できるわけではなく、特開平7−16
9974公報に記載されている側面の陽極酸化技術を用
いて、オフセット領域や低濃度不純物領域が形成された
TFTでも同様に実施できる。まず工程を図9(A)
を用いて説明する。本発明が主として適用されるべきT
FTを、薄膜半導体908に形成する。薄膜半導体90
8は絶縁基板900上に形成される。
In this embodiment, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-291315, the surface of the metal gate electrode / wiring is anodized to form the gate electrode portion. However, nothing is disclosed in the TFT disclosed in JP-A-6-291315.
However, it is not applicable only to Japanese Patent Laid-Open No. 7-16
By using the side surface anodic oxidation technique described in Japanese Patent Publication 9974, the same can be performed in a TFT in which an offset region and a low concentration impurity region are formed. First, the process is shown in FIG.
Will be explained. The present invention is mainly applied to T
The FT is formed on the thin film semiconductor 908. Thin film semiconductor 90
8 is formed on the insulating substrate 900.

【0058】このような薄膜半導体を覆って、ゲイト絶
縁膜919およびゲイト電極909が形成される。本実
施例では、ゲイト絶縁膜として減圧CVD法によって形
成された酸化珪素、ゲイト電極としてアルミニウム
(0.1〜3%のスカンジウムを含む)を用いる。ゲイ
ト電極・配線909は陽極酸化物によってその表面が被
覆される。(図9(A)) 次に工程を図9(B)を用いて説明する。この工程は
公知の不純物ドーピング法を用いておこなう。この結
果、ソース領域901、ドレイン領域902、浮島領域
903〜905が自己整合的に形成される。さらに、ド
ーピングによって薄膜半導体中に導入された不純物は公
知の方法によって活性化される。本実施例では、エキシ
マレーザーを用いたレーザーアニールを採用する。(図
9(B))
A gate insulating film 919 and a gate electrode 909 are formed so as to cover such a thin film semiconductor. In this embodiment, silicon oxide formed by a low pressure CVD method is used as the gate insulating film, and aluminum (containing 0.1 to 3% scandium) is used as the gate electrode. The surface of the gate electrode / wiring 909 is covered with anodic oxide. (FIG. 9A) Next, the process will be described with reference to FIG. This step is performed using a known impurity doping method. As a result, the source region 901, the drain region 902, and the floating island regions 903 to 905 are formed in a self-aligned manner. Further, the impurities introduced into the thin film semiconductor by doping are activated by a known method. In this embodiment, laser annealing using an excimer laser is adopted. (Fig. 9 (B))

【0059】次に工程およびを図9(C)に示す。
この工程では、公知の絶縁被膜成膜技術によって、浮島
領域903〜905を覆って、窒化珪素被膜965が形
成される。さらに、酸化珪素の層間絶縁物956も形成
される。(図9(C)) 次に工程を図9(D)を用いて説明する。この工程は
公知のコンタクトホール形成技術を用いておこなう。層
間絶縁物956をエッチングして、ソース領域901お
よびドレイン領域902へのコンタクトホール957、
958および、オーバーラップ・ゲイト電極用の孔96
2が形成される。このエッチング工程では、酸化珪素と
窒化珪素のエッチングレートの違いを利用して、窒化珪
素膜965でエッチングが停止するようにおこなう。
(図9(D))
Next, steps and are shown in FIG. 9 (C).
In this step, the silicon nitride film 965 is formed by covering the floating island regions 903 to 905 by a known insulating film forming technique. Further, an interlayer insulator 956 of silicon oxide is also formed. (FIG. 9C) Next, the process will be described with reference to FIG. This step is performed using a known contact hole forming technique. The interlayer insulator 956 is etched to form contact holes 957 to the source region 901 and the drain region 902,
958 and hole 96 for the overlap gate electrode
2 is formed. In this etching step, the etching is stopped at the silicon nitride film 965 by utilizing the difference in etching rate between silicon oxide and silicon nitride.
(Fig. 9 (D))

【0060】その後、コンタクトホール957、958
のみを露出させ、他はフォトレジストによって被覆した
状態で、窒化珪素膜965のエッチングをおこなう。か
くして、ソース領域901、ドレイン領域902に到達
するコンタクトホールが得られる。(図9(E)) 次に工程を図9(F)を用いて説明する。この工程は
公知の金属被膜成膜技術およびエッチング技術を用いて
おこない、この結果、ソース電極・配線910、ドレイ
ン電極・配線912、および、オーバーラップ・ゲイト
電極917が形成される。(図9(F))
After that, contact holes 957 and 958 are formed.
The silicon nitride film 965 is etched in a state where only the film is exposed and the others are covered with a photoresist. Thus, contact holes reaching the source region 901 and the drain region 902 are obtained. (FIG. 9E) Next, the process will be described with reference to FIG. This step is performed by using the known metal film forming technique and etching technique, and as a result, the source electrode / wiring 910, the drain electrode / wiring 912, and the overlap gate electrode 917 are formed. (Fig. 9 (F))

【0061】本実施例では、実施例1、2と似ている
が、新たに窒化珪素膜をエッチングストッパーとして設
けた点に特徴がある。実施例1、2においては、オーバ
ーラップ・ゲイト電極用の孔(562、762)を設け
る際に、ゲイト絶縁膜(519、719)をエッチング
してしまう危険があったが、本実施例のように、エッチ
ングストッパーの被膜965を設けると、そのような問
題はなくなる。さらに、窒化珪素は正の電荷をトラップ
し易いのであるが、オーバーラップ・ゲイト電極は、N
チャネル型トランジスタでは、常に正の電位に保持され
ることを考慮すると、何ら問題はなく、むしろ、印加電
圧に加えて、トラップされた電荷によって、空乏層が拡
大する効果もあり、より好ましい。
This embodiment is similar to the first and second embodiments, but is characterized in that a silicon nitride film is newly provided as an etching stopper. In Examples 1 and 2, there was a risk that the gate insulating films (519, 719) would be etched when the holes (562, 762) for the overlap gate electrodes were provided. If the coating 965 of the etching stopper is provided on the above, such a problem is eliminated. Furthermore, although silicon nitride easily traps positive charges, the overlap gate electrode has N
Considering that the channel type transistor is always held at a positive potential, there is no problem, and rather, the depletion layer is expanded by the trapped charges in addition to the applied voltage, which is more preferable.

【0062】〔実施例5〕 本実施例を図12を用いて
説明する。本実施例のトランジスタは、実施例1〜4と
は異なりゲイト電極の位置が基板側にあるボトムゲイト
型のものである。本実施例の半導体装置の主要な作製工
程は下記の通りである。 ゲイト電極・配線、ゲイト絶縁膜、半導体活性層(薄
膜半導体)の形成 ドーピングマスクの形成 ドーピングおよびドーピングされた不純物の活性化 層間絶縁物の成膜 ソース、ドレイン領域へのコンタクトホールの形成 上層の導電性材料(金属等)を用いた配線(オーバー
ラップ・ゲイト電極を含む)の形成
[Embodiment 5] This embodiment will be described with reference to FIG. Unlike the first to fourth embodiments, the transistor of this embodiment is a bottom gate type in which the position of the gate electrode is on the substrate side. The main manufacturing steps of the semiconductor device of this embodiment are as follows. Gate electrode / wiring, gate insulating film, semiconductor active layer (thin film semiconductor) formation Doping mask formation Doping and activation of doped impurities Interlayer insulator formation Contact hole formation to source and drain regions Conduction of upper layer Of wiring (including overlap gate electrode) using conductive material (metal etc.)

【0063】本実施例では、特開平5−275452、
もしくは、同7−99317公報に記載されるように、
ボトムゲイト型の薄膜トランジスタを得るために、自己
整合的なドーピングマスクの形成、薄膜半導体へのイオ
ンドーピングと活性化を実施する。本実施例の詳細な条
件、被膜の厚さ等は上記公報を参考にするとよい。まず
工程を図12(A)を用いて説明する。まず、ガラス
基板200上にゲイト電極209を形成する。ガラス基
板は裏面露光技術を使用するため、露光に用いる光を透
過することが要求される。
In this embodiment, Japanese Patent Laid-Open No. 5-275452,
Alternatively, as described in JP-A 7-99317,
In order to obtain a bottom-gate type thin film transistor, a self-aligned doping mask is formed, and a thin film semiconductor is ion-doped and activated. The detailed conditions of this example, the thickness of the coating, etc. may be referred to the above publication. First, the process is described with reference to FIG. First, the gate electrode 209 is formed on the glass substrate 200. Since the glass substrate uses the backside exposure technique, it is required to transmit the light used for exposure.

【0064】ゲイト電極としては、アルミニウム(0.
1〜2%のシリコンを含む)を用いる。図のゲイト電極
209は全て同一被膜から得られ、電気的に接続してい
る。耐圧を高めるために、陽極酸化法によってゲイト電
極の上面と側面に陽極酸化物被膜を形成してもよい。さ
らに、酸化珪素のゲイト絶縁膜と、多結晶もしくは非晶
質のシリコン膜208を、その上に形成する。本実施例
では、酸化珪素を減圧CVD法により、また、非晶質シ
リコン膜をプラズマCVD法により形成し、これをレー
ザーアニール法によって結晶化せしめた。次に工程を
説明する。この工程は裏面露光技術を用いる。すなわ
ち、窒化珪素の被膜を堆積し、その上にフォトレジスト
を塗布した後、裏面より光を照射して、フォトレジスト
の露光をおこなう。そして、これによって窒化珪素膜の
エッチングをおこない、ドーピングマスク265を得
る。ドーピングマスク265は図では別々になっている
ように見えるが、裏面露光技術を採用したためゲイト電
極209と同様、全て、つながっている。(図12
(B))
As the gate electrode, aluminum (0.
Containing 1-2% silicon). The gate electrodes 209 in the figure are all obtained from the same film and are electrically connected. In order to increase the breakdown voltage, an anodic oxide film may be formed on the upper surface and the side surface of the gate electrode by the anodic oxidation method. Further, a gate insulating film of silicon oxide and a polycrystalline or amorphous silicon film 208 are formed thereon. In this example, silicon oxide was formed by a low pressure CVD method, and an amorphous silicon film was formed by a plasma CVD method, which was crystallized by a laser annealing method. Next, the steps will be described. This step uses a backside exposure technique. That is, after depositing a film of silicon nitride and applying a photoresist thereon, light is irradiated from the back surface to expose the photoresist. Then, the silicon nitride film is etched thereby, and the doping mask 265 is obtained. Although the doping masks 265 appear to be separate in the figure, they are all connected as well as the gate electrode 209 because the backside exposure technique is adopted. (Fig. 12
(B))

【0065】次に工程を説明する。この工程は、公知
の不純物ドーピング法を用いておこなう。この結果、ソ
ース領域201、ドレイン領域202、浮島領域203
〜205が自己整合的に形成される。さらに、ドーピン
グによって薄膜半導体中に導入された不純物は、ランプ
アニールによって活性化される。次に工程を図12
(C)を用いて説明する。この工程では、公知の絶縁被
膜成膜技術によって、薄膜半導体208、ドーピングマ
スク265を覆って、層間絶縁物としての酸化珪素被膜
256が形成される。この層間絶縁物256の厚さは単
に層間絶縁だけでなく、オーバーラップ・ゲイト電極の
ゲイト絶縁膜ともなるので、むやみに厚くすることは避
けねばならない。例えば、酸化珪素であれば、1000
〜3000Åが好ましい。(図12(C))
Next, the steps will be described. This step is performed using a known impurity doping method. As a result, the source region 201, the drain region 202, the floating island region 203
˜205 are formed in a self-aligned manner. Further, the impurities introduced into the thin film semiconductor by doping are activated by lamp annealing. Next, the process is shown in FIG.
An explanation will be given using (C). In this step, a silicon oxide film 256 as an interlayer insulator is formed by covering the thin film semiconductor 208 and the doping mask 265 by a known insulating film forming technique. The thickness of the inter-layer insulator 256 is not only the inter-layer insulation but also the gate insulation film of the overlap gate electrode, so that it must be avoided to be excessively thick. For example, in the case of silicon oxide, 1000
~ 3000Å is preferred. (Figure 12 (C))

【0066】次に工程を図12(D)を用いて説明す
る。この工程は公知のコンタクトホール形成技術を用い
ておこなう。層間絶縁物256をエッチングして、ソー
ス領域201およびドレイン領域202へのコンタクト
ホール257、258が形成される。(図12(D)) 次に工程を図12(E)を用いて説明する。この工程
は公知の金属被膜成膜技術およびエッチング技術を用い
ておこない、この結果、ソース電極・配線210、ドレ
イン電極・配線212、および、オーバーラップ・ゲイ
ト電極217が形成される。(図12(E))
Next, the steps will be described with reference to FIG. This step is performed using a known contact hole forming technique. The interlayer insulator 256 is etched to form contact holes 257 and 258 to the source region 201 and the drain region 202. (FIG. 12D) Next, the process will be described with reference to FIG. This step is performed using a known metal film forming technique and etching technique, and as a result, the source electrode / wiring 210, the drain electrode / wiring 212, and the overlap gate electrode 217 are formed. (Fig. 12 (E))

【0067】オーバーラップ・ゲイト電極217は図1
2(E)のように一様に連続させてもよいし、図12
(F)のように分離してもよい。前者はエッチングスト
ッパー265が十分に厚い場合に有効である。そのよう
な場合にはエッチングストッパー256が存在するた
め、オーバーラップ・ゲイト電極217に順バイアス電
圧を印加しても、ベース領域(ドーピングされていない
部分)にチャネルが生ずることはない。(図12
(F)) もし、ドーピングマスク256が十分に厚くない場合に
は、ベース領域にチャネルが生ずるので、それを防止す
るために、図12(F)に示すように、オーバーラップ
・ゲイト電極217がベース領域を横断しないように
(すなわち、オーバーラップ・ゲイト電極217が、浮
島領域203〜205のそれぞれに対応して存在するよ
うに)分断することが必要である。
The overlap gate electrode 217 is shown in FIG.
2 (E), it may be made to continue uniformly, and FIG.
You may separate like (F). The former is effective when the etching stopper 265 is sufficiently thick. In such a case, since the etching stopper 256 exists, even if a forward bias voltage is applied to the overlap gate electrode 217, no channel is generated in the base region (non-doped portion). (Fig. 12
(F)) If the doping mask 256 is not thick enough, a channel will be generated in the base region. In order to prevent it, the overlap gate electrode 217 is formed as shown in FIG. It is necessary to divide so as not to cross the base region (that is, the overlap gate electrode 217 exists corresponding to each of the floating island regions 203 to 205).

【0068】〔実施例6〕 本実施例を図13を用いて
説明する。本実施例のトランジスタは、ゲイト電極が薄
膜半導体の上にある、いわゆるトップゲイト型である
が、実施例1〜4とは異なりソース電極・配線、ドレイ
ン電極・配線が薄膜半導体の下、すなわち、ゲイト電極
とは逆にある形式(正スタガー型)のものである。本実
施例の半導体装置の主要な作製工程は下記の通りであ
る。 ソース電極・配線およびドレイン電極・配線、半導体
活性層(薄膜半導体)の形成 ゲイト絶縁膜、ゲイト電極の形成 ドーピングおよびドーピングされた不純物の活性化 層間絶縁物の成膜 オーバーラップ・ゲイト電極の形成
[Sixth Embodiment] This embodiment will be described with reference to FIG. The transistor of this embodiment is a so-called top gate type in which the gate electrode is on the thin film semiconductor, but unlike the first to fourth embodiments, the source electrode / wiring and the drain electrode / wiring are under the thin film semiconductor, that is, It is a type opposite to the gate electrode (a positive stagger type). The main manufacturing steps of the semiconductor device of this embodiment are as follows. Source electrode / wiring and drain electrode / wiring, semiconductor active layer (thin film semiconductor) formation Gate insulating film, gate electrode formation Doping and activation of doped impurities Interlayer insulation film formation Overlap gate electrode formation

【0069】まず工程を図13(A)を用いて説明す
る。まず、ガラス基板300上にソース電極・配線31
0およびドレイン電極・配線312を形成する。ソース
電極・配線310およびドレイン電極・配線312とし
ては、モリブテンを用いる。その他の比較的、耐熱性の
高い金属(タングステン、クロム、タンタル、ニッケル
等)を用いてもよい。さらに、非晶質のシリコン膜30
8を、その上に形成し、レーザーアニール法によって結
晶化せしめる。(図13(A))次に工程に移る。こ
の工程においては、公知の成膜技術によって酸化珪素の
ゲイト絶縁膜319、アルミニウムのゲイト電極309
を形成する。(図13(B)) 次に工程に移る。この工程は、公知の不純物ドーピン
グ法を用いておこなう。この結果、ソース領域301、
ドレイン領域302、浮島領域303、304が自己整
合的に形成される。さらに、ドーピングによって薄膜半
導体中に導入された不純物は、レーザーアニールによっ
て活性化される。(図13(C))
First, the steps will be described with reference to FIG. First, the source electrode / wiring 31 is formed on the glass substrate 300.
0 and the drain electrode / wiring 312 are formed. Molybdenum is used for the source electrode / wiring 310 and the drain electrode / wiring 312. Other metals having relatively high heat resistance (tungsten, chromium, tantalum, nickel, etc.) may be used. Further, the amorphous silicon film 30
8 is formed thereon and crystallized by a laser annealing method. (FIG. 13 (A)) Next, it moves to a process. In this step, a silicon oxide gate insulating film 319 and an aluminum gate electrode 309 are formed by a known film forming technique.
To form. (FIG. 13 (B)) Next, it moves to a process. This step is performed using a known impurity doping method. As a result, the source region 301,
The drain region 302 and the floating island regions 303 and 304 are formed in a self-aligned manner. Furthermore, the impurities introduced into the thin film semiconductor by doping are activated by laser annealing. (Figure 13 (C))

【0070】次に工程に移る。この工程では、公知の
絶縁被膜成膜技術によって、ゲイト電極309を覆っ
て、層間絶縁物としての酸化珪素被膜356が形成され
る。この層間絶縁物356は、ゲイト電極309と、そ
の上に形成されるオーバーラップ・ゲイト電極との絶縁
性が保たれるに十分に厚いことと同時に、層間絶縁物3
56とゲイト絶縁膜319を通して、下の浮島領域30
3、304に電界が作用するだけ十分に薄いことが要求
される。したがって、酸化珪素を用いるのであれば、2
000〜3000Åからゲイト絶縁膜の厚さを差し引い
た厚さを設定することが望まれる。次に工程に移る。
この工程は公知の金属被膜成膜技術およびエッチング技
術を用いておこない、この結果、オーバーラップ・ゲイ
ト電極317が形成される。(図13(D))
Next, the process proceeds. In this step, a silicon oxide film 356 as an interlayer insulator is formed to cover the gate electrode 309 by a known insulating film forming technique. The interlayer insulator 356 is thick enough to maintain insulation between the gate electrode 309 and the overlap gate electrode formed thereon, and at the same time, the interlayer insulator 3 is formed.
56 and the gate insulating film 319, the floating island region 30 below
3, 304 is required to be thin enough for an electric field to act on it. Therefore, if silicon oxide is used, 2
It is desired to set the thickness obtained by subtracting the thickness of the gate insulating film from 000 to 3000Å. Then move to the process.
This step is performed by using a known metal film forming technique and etching technique, and as a result, the overlap gate electrode 317 is formed. (Figure 13 (D))

【0071】[0071]

【発明の効果】本発明によって、薄膜半導体装置の非選
択時のリーク電流を低減させることが可能となった。し
かし、選択時のドレイン電流は従来のものと遜色ない程
度であり、結果として、ON/OFF比を向上させるこ
とができる。本発明の薄膜半導体装置は、特に、ソース
領域−ドレイン領域間のリーク電流が低いことの要求さ
れる液晶ディスプレーのアクティブマトリクス回路にお
ける画素制御用のトランジスタのようにON/OFF比
が高く、ダイナミックな動きの要求される用途に好まし
い。このように本発明は工業上、有益な発明である。
According to the present invention, it becomes possible to reduce the leak current when the thin film semiconductor device is not selected. However, the drain current at the time of selection is comparable to the conventional one, and as a result, the ON / OFF ratio can be improved. The thin film semiconductor device of the present invention has a high ON / OFF ratio and a high dynamic ON / OFF ratio like a pixel control transistor in an active matrix circuit of a liquid crystal display, which requires a low leak current between a source region and a drain region. Suitable for applications that require movement. Thus, the present invention is an industrially useful invention.

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

【図1】 本発明の基本概念を説明するための図。FIG. 1 is a diagram for explaining the basic concept of the present invention.

【図2】 本発明の基本概念を説明するための図。FIG. 2 is a diagram for explaining the basic concept of the present invention.

【図3】 本発明の基本概念を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a basic concept of the present invention.

【図4】 本発明の基本概念を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining the basic concept of the present invention.

【図5】 実施例1の半導体装置の作製工程を示す図。5A to 5D are diagrams showing a manufacturing process of the semiconductor device of Example 1;

【図6】 実施例1の半導体装置の動作原理を示す図。FIG. 6 is a diagram showing the operation principle of the semiconductor device of Example 1;

【図7】 実施例2の半導体装置の作製工程を示す図。7A to 7C are diagrams showing a manufacturing process of a semiconductor device of Example 2;

【図8】 実施例3の半導体装置の作製工程を示す図。8A to 8C are diagrams showing a manufacturing process of a semiconductor device of Example 3;

【図9】 実施例4の半導体装置の作製工程を示す図。9A to 9C are diagrams showing a manufacturing process of a semiconductor device of Example 4;

【図10】本発明の基本概念を説明するための図。FIG. 10 is a diagram for explaining the basic concept of the present invention.

【図11】本発明の基本概念を説明するための図。FIG. 11 is a diagram for explaining the basic concept of the present invention.

【図12】実施例5の半導体装置の作製工程を示す図。12A to 12C are diagrams showing a process of manufacturing a semiconductor device of Example 5;

【図13】実施例6の半導体装置の作製工程を示す図。13A to 13C are diagrams showing a process of manufacturing a semiconductor device of Example 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・ソース領域 2・・・ドレイン領域 3〜6・・・浮島領域極 7・・・ベース領域 8・・・薄膜半導体 9・・・ゲイト電極 10・・・ソース配線・電極 11・・・ドレイン配線・電極 12・・・ゲイト配線 13〜16・・・ドーピング用ホール(開口部) 17・・・オーバラップ・ゲイト電極 18・・・オーバラップ・ゲイト電極の配線 20・・・空乏層 1 ... Source area 2 ... Drain region 3-6 ... Floating island region pole 7: Base area 8 ... Thin film semiconductor 9 ... Gate electrode 10 ... Source wiring / electrode 11 ... Drain wiring / electrode 12 ... Gate wiring 13 to 16 ... Doping hole (opening) 17 ... Overlap gate electrode 18 ... Overlap gate electrode wiring 20 ... Depletion layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 H01L 21/336 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/786 H01L 21/336

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】状薄膜半導体と、ゲイト絶縁膜と、ゲイ
ト電極とを有する薄膜半導体装置において、 前記島状薄膜半導体は、 ソース電極・配線の接続された第1の導電型を呈するソ
ース領域と、 ドレイン電極・配線の接続された前記第1の導電型を呈
するドレイン領域と、 前記ソース領域および前記ドレイン領域の間に存在し、
真性もしくは前記第1の導電型とは逆の導電型を呈する
ベース領域と、 前記第1の導電型を呈し、前記ソース領域と前記ドレイ
ン領域とは前記ベース領域によって分離された浮島領域
記浮島領域の上もしくは下に形成されたオーバーラッ
プ・ゲイト電極と、を有し、 前記ベース領域の上もしくは下には、前記ゲイト絶縁膜
を介して、前記ゲイト電極が設けられており、 前記ベース領域のみを経由して前記ソース領域から前記
ドレイン領域へ至る最短距離は、前記ベース領域と前記
浮島領域を経由して前記ソース領域から前記ドレイン領
域へ至る最短距離よりも大きいことを特徴とする薄膜半
導体装置。
1. A thin film semiconductor device having an island- shaped thin film semiconductor, a gate insulating film, and a gate electrode, wherein the island-shaped thin film semiconductor has a source region of a first conductivity type to which a source electrode / wiring is connected. A drain region having the first conductivity type, to which a drain electrode / wiring is connected, and present between the source region and the drain region,
A base region exhibiting a conductivity type opposite to that of the intrinsic or first conductivity type, said first conductivity type exhibit, floating island region and the source region and the drain region separated by the base region, before An overlap gate electrode formed above or below the floating island region, and the gate electrode is provided above or below the base region via the gate insulating film, The shortest distance from the source region to the drain region via only the base region is larger than the shortest distance from the source region to the drain region via the base region and the floating island region. Thin film semiconductor device.
【請求項2】状薄膜半導体と、ゲイト絶縁膜と、ゲイ
ト電極とを有する薄膜半導体装置において、 前記島状薄膜半導体は、 ソース電極・配線の接続された第1の導電型を呈するソ
ース領域と、 ドレイン電極・配線の接続された前記第1の導電型を呈
するドレイン領域と、 前記ソース領域からドレイン領域へつながる、真性もし
くは前記第1の導電型とは逆の導電型を呈するベース領
域と、 前記第1の導電型を呈し、前記ベース領域によって前記
ソース領域前記とドレイン領域から分離された浮島領域
記浮島領域の上もしくは下に形成されたオーバーラッ
プ・ゲイト電極と、を有し、 前記ベース領域の上もしくは下には、前記ゲイト絶縁膜
を介して、前記ゲイト電極が設けられていることを特徴
とする薄膜半導体装置。
2. A thin film semiconductor device having an island- shaped thin film semiconductor, a gate insulating film, and a gate electrode, wherein the island-shaped thin film semiconductor has a source region of a first conductivity type to which a source electrode / wiring is connected. A drain region connected to the drain electrode / wiring and exhibiting the first conductivity type; and a base region connecting from the source region to the drain region and having an intrinsic conductivity type or a conductivity type opposite to the first conductivity type. exhibits the first conductivity type, chromatic and floating island region separated from the source region and the drain region by the base region, and the overlap gate electrode formed above or below the previous SL floating island region, the The gate electrode is provided above or below the base region via the gate insulating film.
【請求項3】状薄膜半導体と、ゲイト絶縁膜と、ゲイ
ト電極とを有する薄膜半導体装置において、 前記島状薄膜半導体は、 ソース電極・配線の接続された第1の導電型を呈するソ
ース領域と、 ドレイン電極・配線の接続された前記第1の導電型を呈
するドレイン領域と、 真性もしくは前記第1の導電型とは逆の導電型を呈する
唯一のベース領域と、 前記第1の導電型を呈し、前記ベース領域によって前記
ソース領域と前記ドレイン領域から分離された浮島領域
記浮島領域の上もしくは下に形成されたオーバーラッ
プ・ゲイト電極と、を有し、 前記ベース領域の上もしくは下には、前記ゲイト絶縁膜
を介して、前記ゲイト電極が設けられていることを特徴
とする薄膜半導体装置。
3. A thin film semiconductor device having an island- shaped thin film semiconductor, a gate insulating film, and a gate electrode, wherein the island-shaped thin film semiconductor has a source region of a first conductivity type to which a source electrode / wiring is connected. A drain region connected to the drain electrode / wiring and having the first conductivity type; an intrinsic or a base region having a conductivity type opposite to the first conductivity type; and the first conductivity type the exhibits, the includes a floating island region separated from the drain region and the source region by the base region, a front Symbol floating islands on or overlap the gate electrodes formed below the region, and over the base region Alternatively, the gate electrode is provided below the gate insulating film, and a thin film semiconductor device is provided.
【請求項4】状薄膜半導体と、ゲイト絶縁膜と、ゲイ
ト電極とを有する薄膜半導体装置において、 前記島状薄膜半導体は、 ソース電極・配線の接続された第1の導電型を呈するソ
ース領域と、 ドレイン電極・配線の接続された前記第1の導電型を呈
するドレイン領域と、 前記ソース領域からドレイン領域へつながる、真性もし
くは前記第1の導電型とは逆の導電型を呈するベース領
域と、 前記第1の導電型で、前記ソース領域と前記ドレイン領
域とは前記ベース領域によって分離された浮島領域と 記浮島領域の上もしくは下に形成されたオーバーラッ
プ・ゲイト電極と、のみからなり、 前記ベース領域の上もしくは下には、前記ゲイト絶縁膜
を介して、前記ゲイト電極が設けられており、かつ、 前記ベース領域の面積を前記ベース領域のみを経由して
前記ソース領域から前記ドレイン領域へ至る最短経路長
により除した値が、前記島状薄膜半導体の前記ソース領
域と前記ドレイン領域以外の面積を前記ソース領域から
ドレイン領域へ至る最短経路長により除した値よりも小
さいことを特徴とする薄膜半導体装置。
4. A thin film semiconductor device having an island- shaped thin film semiconductor, a gate insulating film, and a gate electrode, wherein the island-shaped thin film semiconductor has a source region of a first conductivity type to which a source electrode / wiring is connected. A drain region connected to the drain electrode / wiring and exhibiting the first conductivity type; and a base region connecting from the source region to the drain region and having an intrinsic conductivity type or a conductivity type opposite to the first conductivity type. the first conductivity type, and the source region and the drain region and the floating island region separated by the base region, and the overlap gate electrode formed above or below the previous SL floating island region, from only The gate electrode is provided above or below the base region via the gate insulating film, and the area of the base region is set to the base region. The value obtained by dividing the area other than the source region and the drain region of the island-shaped thin film semiconductor by the shortest path length from the source region to the drain region via only the region is the shortest distance from the source region to the drain region. A thin film semiconductor device characterized by being smaller than a value divided by a path length.
【請求項5】前記ベース領域を前記ソース領域から前記
ドレイン領域へ至る経路の平均幅が、前記島状薄膜半導
体を前記ソース領域から前記ドレイン領域へ至る経路の
平均幅よりも小さいことを特徴とする請求項2の薄膜半
導体装置。
5. An average width of a route from the source region to the drain region through the base region is smaller than an average width of a route from the source region to the drain region through the island-shaped thin film semiconductor. The thin film semiconductor device according to claim 2.
【請求項6】前記浮島領域と前記ベース領域の境界部
に、前記浮島領域よりも低濃度の前記第1の導電型の不
純物を有する領域が設けられたことを特徴とする請求項
1乃至4のいずれか1項に記載の薄膜半導体装置。
6. The region having the impurity of the first conductivity type whose concentration is lower than that of the floating island region is provided at a boundary portion between the floating island region and the base region. 7. The thin film semiconductor device according to any one of 1 .
【請求項7】前記オーバーラップ・ゲイト電極には順バ
イアス電圧が印加されることを特徴とする請求項1乃至
のいずれか1項に記載の薄膜半導体装置。
7. The thin film semiconductor device according to claim 1, wherein a forward bias voltage is applied to the overlap gate electrode.
【請求項8】前記オーバーラップ・ゲイト電極は、絶縁
膜を介して前記ゲイト電極上に形成されていることを特
徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載
薄膜半導体装置。
Wherein said overlap gate electrode, a thin film semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is formed on the gate electrode through the insulating film .
【請求項9】前記浮島領域は、複数形成されることを特
徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の
薄膜半導体装置。
9. A plurality of floating island regions are formed.
The claim according to any one of claims 1 to 4.
Thin film semiconductor device.
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