JP5137424B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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本発明は、半導体装置及びその作製方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
近年、ガラス等の絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、当該薄膜トランジスタをスイッチング素子等として利用する半導体装置の作製が盛んに行われている。当該薄膜トランジスタは、絶縁表面を有する基板上にCVD法、フォトリソグラフィ工程等を用いて島状の半導体膜を形成し、当該島状の半導体膜の一部をトランジスタのチャネル形成領域として利用するように設けられている。(例えば特許文献1) In recent years, a semiconductor device in which a thin film transistor (TFT) is formed over a substrate having an insulating surface such as glass and the thin film transistor is used as a switching element or the like has been actively produced. In the thin film transistor, an island-shaped semiconductor film is formed over a substrate having an insulating surface by a CVD method, a photolithography process, or the like, and a part of the island-shaped semiconductor film is used as a channel formation region of the transistor. Is provided. (For example, Patent Document 1)
一般的な薄膜トランジスタの模式図を図17に示す。まず、薄膜トランジスタは、基板901上に下地膜として機能する絶縁膜902を介して島状の半導体膜903を有し、当該島状の半導体膜903を横断するようにゲート絶縁膜904を介してゲート電極として機能する導電膜905が設けられている。また、半導体膜903は、導電膜905と重なる領域に形成されたチャネル形成領域903aとソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域903bを有している。また、当該不純物領域903bに電気的に接続されるようにソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜907が設けられている。なお、図17(B)、(C)は、それぞれ図17(A)におけるC1−D1間、C2−D2間の断面構造を示している。
しかしながら、半導体膜を島状に設けた場合には当該半導体膜の端部に段差が生じるため、ゲート絶縁膜による被覆が十分に行えない問題が生じる。特に、近年、薄膜トランジスタの低消費電力や動作速度を向上させるため、ゲート絶縁膜の薄膜化が望まれており、ゲート絶縁膜を薄く設けた際には、半導体膜の端部の被覆不良がより顕著な問題となる。半導体膜の端部におけるゲート絶縁膜の被覆が十分に行えない場合、半導体膜の端部においてゲート電極を形成する導電膜と半導体膜が接触しショートが生じる場合がある。また、半導体膜のチャネル形成領域の端部におけるゲート絶縁膜の薄膜化によって、ゲート電極と半導体膜のチャネル形成領域の端部において電流がリークすることによりトランジスタの特性が劣化する等の問題が発生する。 However, when the semiconductor film is provided in an island shape, a step is generated at the end portion of the semiconductor film, which causes a problem that the gate insulating film cannot be sufficiently covered. In particular, in recent years, in order to improve the low power consumption and operation speed of a thin film transistor, it has been desired to reduce the thickness of the gate insulating film. It becomes a remarkable problem. When the gate insulating film cannot be sufficiently covered at the end portion of the semiconductor film, the conductive film forming the gate electrode may contact the semiconductor film at the end portion of the semiconductor film to cause a short circuit. In addition, due to the thinning of the gate insulating film at the end of the channel formation region of the semiconductor film, current leakage at the end of the channel formation region of the gate electrode and the semiconductor film causes problems such as deterioration of transistor characteristics. To do.
また、ゲート絶縁膜の破壊や作製プロセスの処理に起因して半導体膜の端部に固定電荷がトラップされた場合、半導体膜の中央部と比較して端部におけるチャネル形成領域の特性が変化し、薄膜トランジスタの特性に影響が生じる問題が発生する。 In addition, when fixed charges are trapped at the edge of the semiconductor film due to the breakdown of the gate insulating film or the manufacturing process, the characteristics of the channel formation region at the edge change compared to the center of the semiconductor film. This causes a problem that affects the characteristics of the thin film transistor.
本発明は上記問題を鑑み、半導体膜のチャネル形成領域の端部の特性がトランジスタの特性へ及ぼす影響を低減する半導体装置および当該半導体装置の作製方法の提供を課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device in which the influence of the characteristics of the end portion of the channel formation region of the semiconductor film on the characteristics of the transistor is reduced.
本発明の半導体装置は、基板上に形成された島状の半導体膜と、当該半導体膜上にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極を形成する導電膜とを有しており、半導体膜は、チャネル形成領域と、ソース領域又はドレイン領域を形成する第1の不純物領域と、第2の不純物領域を有していることを特徴としている。チャネル形成領域は、島状の半導体膜を横断しているゲート電極と重なる領域に形成されている。第1の不純物領域はチャネル形成領域と隣接して設けられており、第2の不純物領域はチャネル形成領域及び第1の不純物領域と隣接して設けられている。また、第1の不純物領域と第2の不純物領域の導電型は異なっており、且つ第2の不純物領域とチャネル形成領域は導電型が異なるか又は導電型が同じ場合であっても第2の不純物領域とチャネル形成領域に含まれる不純物元素の濃度が異なることを特徴としている。 A semiconductor device of the present invention includes an island-shaped semiconductor film formed over a substrate, and a conductive film that forms a gate electrode provided over the semiconductor film via a gate insulating film. Has a channel formation region, a first impurity region for forming a source region or a drain region, and a second impurity region. The channel formation region is formed in a region overlapping with the gate electrode traversing the island-shaped semiconductor film. The first impurity region is provided adjacent to the channel formation region, and the second impurity region is provided adjacent to the channel formation region and the first impurity region. In addition, the first impurity region and the second impurity region have different conductivity types, and the second impurity region and the channel formation region have different conductivity types or the same conductivity type. It is characterized in that the impurity elements contained in the impurity region and the channel formation region have different concentrations.
また、上記構成において、第2の不純物領域は、半導体膜の端部であって、ゲート電極と重なる領域に隣接して設けられていることを特徴としている。第2の不純物領域は、ゲート電極と重ならない領域に設けてもよいし、重ならない領域及び重なる領域に設けてもよい。 In the above structure, the second impurity region is provided at an end portion of the semiconductor film and adjacent to a region overlapping with the gate electrode. The second impurity region may be provided in a region that does not overlap with the gate electrode, or may be provided in a region that does not overlap or a region that overlaps.
また、本発明の半導体装置は、基板上に島状に形成された第1の半導体膜と第2の島状の半導体膜と、第1の半導体膜及び第2の半導体膜上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極とを有し、第1の半導体膜は、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と重なる領域に設けられた第1のチャネル形成領域と、第1のチャネル形成領域と隣接して設けられたソース領域又はドレイン領域を形成する第1の不純物領域と、第1のチャネル形成領域及び第1の不純物領域と隣接して設けられた第2の不純物領域とを有し、第2の島状の半導体膜は、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と重なる領域に設けられた第2のチャネル形成領域と、ソース領域又はドレイン領域を形成する第3の不純物領域と、第2のチャネル形成領域と第3の不純物領域との間に隣接して設けられた第4の不純物領域とを有していることを特徴としている。また、第1の不純物領域と、第2の不純物領域、第3の不純物領域及び第4の不純物領域とは導電型が異なり、第2の不純物領域と第4の不純物領域は、概略同一の濃度の不純物元素を有することを特徴としている。 In addition, a semiconductor device of the present invention includes a first semiconductor film and a second island-shaped semiconductor film formed in an island shape on a substrate, and a gate insulating film on the first semiconductor film and the second semiconductor film. The first semiconductor film includes a first channel formation region provided in a region overlapping with the gate electrode via the gate insulating film, a first channel formation region, A first impurity region that forms a source region or a drain region provided adjacent to each other, and a second impurity region provided adjacent to the first channel formation region and the first impurity region; The second island-shaped semiconductor film includes a second channel formation region provided in a region overlapping with the gate electrode through the gate insulating film, a third impurity region for forming a source region or a drain region, Between the channel forming region and the third impurity region It is characterized by having a fourth impurity region provided adjacent to. The first impurity region and the second impurity region, the third impurity region, and the fourth impurity region have different conductivity types, and the second impurity region and the fourth impurity region have substantially the same concentration. It is characterized by having an impurity element.
また、本発明の半導体装置の作製方法は、基板上に島状の半導体膜を形成し、半導体膜を横断するようにゲート絶縁膜を介してゲート電極として機能する導電膜を形成し、半導体膜に導電膜をマスクとして第1の不純物元素を導入し、半導体膜の端部に選択的にレジストを形成し、レジストと導電膜をマスクとして半導体膜に第1の不純物元素と導電型が異なる第2の不純物元素を導入することによって、半導体膜において、導電膜と重なる領域にチャネル形成領域を形成し、チャネル形成領域と隣接するように第2の不純物元素と導電型が同一である第1の不純物領域を形成し、チャネル形成領域と第1の不純物領域と隣接するように第1の不純物元素と導電型が同一である第2の不純物領域を形成することを特徴としている。また、第2の不純物領域は、半導体膜の端部であって導電膜が重なる領域に隣接して形成することを特徴としている。 Further, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, an island-shaped semiconductor film is formed over a substrate, a conductive film functioning as a gate electrode is formed through the gate insulating film so as to cross the semiconductor film, and the semiconductor film A first impurity element is introduced into the semiconductor film by using the conductive film as a mask, a resist is selectively formed at an end portion of the semiconductor film, and the first impurity element has a conductivity type different from that of the first impurity element in the semiconductor film using the resist and the conductive film as a mask. In the semiconductor film, a channel formation region is formed in a region overlapping with the conductive film in the semiconductor film, and the first impurity element having the same conductivity type as the second impurity element is adjacent to the channel formation region. An impurity region is formed, and a second impurity region having the same conductivity type as the first impurity element is formed so as to be adjacent to the channel formation region and the first impurity region. The second impurity region is formed adjacent to a region which is an end portion of the semiconductor film and overlaps with the conductive film.
また、本発明の半導体装置の作製方法は、基板上に第1の半導体膜と第2の半導体膜を島状に形成し、第1の半導体膜と第2の半導体膜を横断するようにゲート絶縁膜を介してゲート電極として機能する導電膜を形成し、第1の半導体膜と第2の半導体膜に導電膜をマスクとして第1の不純物元素を導入し、第1の半導体膜の端部と第2の半導体膜の全面を覆うように第1のレジストを形成し、第1のレジストと導電膜をマスクとして第1の半導体膜に第1の不純物元素と導電型が異なる第2の不純物元素を導入することによって、第1の半導体膜において、導電膜と重なる領域に第1のチャネル形成領域を形成し、第1のチャネル形成領域と隣接するように第2の不純物元素と導電型が同一である第1の不純物領域を形成し、第1のチャネル形成領域と第1の不純物領域と隣接するように第1の不純物元素と導電型が同一である第2の不純物領域を形成し、導電膜の側面と接するように絶縁膜を形成し、第1の半導体膜の全面を覆うように第2のレジストを形成し、導電膜と絶縁膜をマスクとして、第2の半導体膜に第2の不純物元素と導電型が異なる第3の不純物元素を導入することによって、第2の半導体膜において、導電膜と重なる領域に第2のチャネル形成領域を形成し、第2のチャネル形成領域と隣接し且つ絶縁膜と重なる領域に第1の不純物元素と導電型が同一である第4の不純物領域を形成し、第4の不純物領域と隣接するように第3の不純物元素と導電型が同一である第3の不純物領域を形成することを特徴としている。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the first semiconductor film and the second semiconductor film are formed in an island shape over the substrate, and the gate is formed so as to cross the first semiconductor film and the second semiconductor film. A conductive film functioning as a gate electrode is formed through an insulating film, a first impurity element is introduced into the first semiconductor film and the second semiconductor film using the conductive film as a mask, and an end portion of the first semiconductor film A first resist is formed so as to cover the entire surface of the second semiconductor film, and a second impurity having a conductivity type different from that of the first impurity element is formed in the first semiconductor film using the first resist and the conductive film as a mask. By introducing the element, a first channel formation region is formed in a region overlapping with the conductive film in the first semiconductor film, and the second impurity element and the conductivity type are adjacent to the first channel formation region. Forming a first impurity region which is the same as the first channel; A second impurity region having the same conductivity type as the first impurity element is formed adjacent to the formation region and the first impurity region, and an insulating film is formed so as to be in contact with the side surface of the conductive film. A second resist is formed so as to cover the entire surface of the semiconductor film, and a third impurity element having a conductivity type different from that of the second impurity element is introduced into the second semiconductor film using the conductive film and the insulating film as a mask. Accordingly, in the second semiconductor film, a second channel formation region is formed in a region overlapping with the conductive film, and the first impurity element and the conductivity type are formed in a region adjacent to the second channel formation region and overlapping with the insulating film. Is formed, and a third impurity region having the same conductivity type as that of the third impurity element is formed so as to be adjacent to the fourth impurity region.
ゲート電極として機能する導電膜と重なる島状の半導体膜の端部において、当該端部に隣接してソース領域又はドレイン領域と異なる導電型の不純物領域を設けることによって、半導体膜のチャネル形成領域端部の特性によるトランジスタに及ぼす影響を低減することができる。 By providing an impurity region having a conductivity type different from that of the source region or the drain region adjacent to the end portion of the island-shaped semiconductor film overlapping with the conductive film functioning as a gate electrode, the end of the channel formation region of the semiconductor film The influence of the characteristics of the portion on the transistor can be reduced.
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the structures of the present invention described below, the same reference numerals may be used in common in different drawings.
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の半導体装置の一例に関して図面を参照して説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, an example of a semiconductor device of the present invention will be described with reference to drawings.
本実施の形態で示す半導体装置を図1に示す。なお、図1(A)は本実施の形態で示す半導体装置の上面図を示し、図1(A)のA1−B1における断面図を図1(B)に、A2−B2における断面図を図1(C)に、A3−B3における断面図を図1(D)に示している。 A semiconductor device described in this embodiment is illustrated in FIG. Incidentally, FIG. 1 (A) is a top view of the semiconductor device shown in this embodiment, in FIG. 1 (B) a sectional view at A 1 -B 1 in FIG. 1 (A), the A 2 -B 2 A cross-sectional view is shown in FIG. 1C, and a cross-sectional view at A 3 -B 3 is shown in FIG.
本実施の形態で示す半導体装置は、基板101上に絶縁膜102を介して島状に設けられた半導体膜103と、当該半導体膜103の上方にゲート絶縁膜104を介して設けられたゲート電極を形成する導電膜105と含む薄膜トランジスタと、ゲート絶縁膜104と導電膜105を覆って設けられた絶縁膜106と、当該絶縁膜106上に設けられたソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜107とを有している(図1(A)〜(D))。
The semiconductor device described in this embodiment includes a
ゲート電極を形成する導電膜105は、島状の半導体膜103を横断するように設けられている。なお、ここでは、導電膜105を第1の導電膜105aと第2の導電膜105bとの積層構造で設けた場合を示しているが、これに限られず単層又は3層以上の積層構造で設けてもよい。
The
島状に設けられた半導体膜103は、導電膜105とゲート絶縁膜104を介して重なる領域に設けられたチャネル形成領域103aと、導電膜105と重ならない領域であって当該チャネル形成領域103aと隣接して設けられたソース領域又はドレイン領域を形成する第1の不純物領域103bと、導電膜105と重ならない領域であってチャネル形成領域103aと第1の不純物領域103bと隣接して設けられた第2の不純物領域103cを有している。
The
また、ソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜107は、絶縁膜106に形成された開口部を介して第1の不純物領域103bと電気的に接続するように設けられている。
In addition, the
第1の不純物領域103bと第2の不純物領域103cは、異なる導電型を有するように設ける。例えば、第1の不純物領域をn型の導電型を有するように設けた場合には第2の不純物領域をp型の導電型を有するように設け、第1の不純物領域をp型の導電型を有するように設けた場合には第2の不純物領域をn型の導電型を有するように設ける。
The
このように、導電膜105と重なる半導体膜の端部のチャネル形成領域と隣接して第1の不純物領域103bと導電型が異なる第2の不純物領域103cを設けることにより、第1の不純物領域103bと第2の不純物領域103cの隣接する部分はpn接合により抵抗が高くなる。その結果、導電膜105と重なる半導体膜の端部に形成されるチャネル形成領域の電気的特性がトランジスタの電気的特性へ及ぼす影響を低減することが可能となる。
Thus, by providing the
従来の薄膜トランジスタでは、導電膜105と重なる半導体膜の端部において、ゲート絶縁膜の被覆不良や作製プロセスに伴う何らかの電荷の蓄積により、半導体膜103の端部をチャネル形成領域とするトランジスタ151(以下、「エッジトランジスタ151」とも記す)と半導体膜103の中央部をチャネル形成領域とするトランジスタ152(以下、「メイントランジスタ152」とも記す)が並列に接続された構造とみなすことができる。従って、等価回路は図18(A)に示すようになり、トランジスタ全体(エッジトランジスタ151+メイントランジスタ152)の特性はメイントランジスタ152の特性だけでなく、エッジトランジスタ151の特性も影響するという問題があった。
In a conventional thin film transistor, a transistor 151 (hereinafter referred to as a channel formation region) having the end portion of the
一方、本実施の形態で示した構造でも、メイントランジスタ152及びエッジトランジスタ151が並列に接続された構造とみなすことができるが、第2の不純物領域103cを設けることによって、等価回路は図18(B)に示すようになる。第1の不純物領域103bと第2の不純物領域103cの間の抵抗が高くなるため、エッジトランジスタ151の特性がトランジスタ全体の特性に及ぼす影響を低減することが可能となる。
On the other hand, the structure described in this embodiment can also be regarded as a structure in which the
なお、上記構成において、第2の不純物領域103cとチャネル形成領域103aは、異なる導電型となるように設けてもよい。この場合、導電膜105と重なる半導体膜の端部のチャネル形成領域103aと第2の不純物領域103cとが隣接する部分がpn接合により抵抗が高くなり、エッジトランジスタ151の特性がトランジスタ全体の特性に及ぼす影響を低減することが可能となる。
Note that in the above structure, the
また、第2の不純物領域103cは、島状の半導体膜103の端部に設けられたチャネル形成領域103aと隣接するように設けられていればよい。図1では、第2の不純物領域103cを、矩形状の半導体膜103の端部であって導電膜105と重なる側の端部(図1(A)におけるA1−B1と平行な両端部)において導電膜105と重ならない領域全てに形成しているが、これに限られない。例えば、半導体膜103の端部であって導電膜105と重なる領域の近傍に選択的に形成してもよい(図12(A))。ここでは、第2の不純物領域103cを、半導体膜103の端部であって導電膜105と重なる領域に隣接して設けた構成とする。また、他にも、第2の不純物領域103cを、導電膜105と重ならない領域及び重なる領域に形成してもよい(図12(B))。
The
次に、上記図1で示した半導体装置の作製方法の一例に関して図面を参照して説明する。なお、図2は図1(A)のA1−B1の断面図を示し、図3は、図1(A)のA3−B3の断面図を示している。 Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor device illustrated in FIG. 1 will be described with reference to the drawings. 2 is a cross-sectional view taken along line A 1 -B 1 in FIG. 1A, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A 3 -B 3 in FIG.
まず、基板101上に絶縁膜102を介して島状の半導体膜103を形成し、当該島状の半導体膜103を覆ってゲート絶縁膜104を形成する(図2(A)、図3(A))。
First, an island-shaped
基板101は、ガラス基板、石英基板、金属基板(例えばセラミック基板またはステンレス基板など)、Si基板等の半導体基板から選択されるものである。他にもプラスチック基板として、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフィン(PES)、アクリルなどの基板を選択することもできる。また、SOI(Silicon On Insulator)基板を用いてもよい。
The
絶縁膜102は、CVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、絶縁膜102を2層構造とする場合、第1層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成し、第2層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成するとよい。また、第1層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成し、第2層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成してもよい。このように、ブロッキング層として機能する絶縁膜102を形成することによって、基板101からNaなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、この上に形成する素子に悪影響を与えることを防ぐことができる。なお、基板101として石英を用いるような場合には絶縁膜102を省略してもよい。
The insulating
半導体膜103は、非晶質半導体膜又は結晶質半導体膜で形成する。結晶性半導体膜は、絶縁膜102上に形成した非晶質半導体膜を熱処理やレーザー光の照射によって結晶化させたもの、絶縁膜102上に形成した結晶性半導体膜を非晶質化した後、再結晶化させたものなどが含まれる。また、SOI(Silicon On Insulator)基板を用いて、島状の単結晶半導体膜を設けてもよい。
The
レーザー光の照射によって結晶化若しくは再結晶化を行う場合には、レーザー光の光源としてLD励起の連続発振(CW)レーザー(YVO4、第2高調波(波長532nm))を用いることができる。特に第2高調波に限定する必要はないが、第2高調波はエネルギー効率の点で、さらに高次の高調波より優れている。CWレーザーを半導体膜に照射すると、連続的に半導体膜にエネルギーが与えられるため、一旦半導体膜を溶融状態にすると、溶融状態を継続させることができる。さらに、CWレーザーを走査することによって半導体膜の固液界面を移動させ、この移動の方向に沿って一方向に長い結晶粒を形成することができる。また、固体レーザーを用いるのは、気体レーザー等と比較して、出力の安定性が高く、安定した処理が見込まれるためである。なお、CWレーザーに限らず、繰り返し周波数が10MHz以上のパルスレーザを用いることも可能である。繰り返し周波数が高いパルスレーザを用いると、半導体膜が溶融してから固化するまでの時間よりもレーザーのパルス間隔が短ければ、半導体膜を溶融状態にとどめることができ、固液界面の移動により一方向に長い結晶粒で構成される半導体膜を形成することができる。その他のCWレーザー及び繰り返し周波数が10MHz以上のパルスレーザを使用することもできる。例えば、気体レーザーとしては、Arレーザー、Krレーザー、CO2レーザー等がある。固体レーザーとして、YAGレーザー、YLFレーザー、YAlO3レーザー、GdVO4レーザー、KGWレーザー、KYWレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ti:サファイアレーザー、Y2O3レーザー、YVO4レーザー等がある。また、YAGレーザー、Y2O3レーザー、GdVO4レーザー、YVO4レーザーなどのセラミックスレーザがある。金属蒸気レーザーとしてはヘリウムカドミウムレーザ等が挙げられる。また、レーザー発振器において、レーザー光をTEM00(シングル横モード)で発振して射出すると、被照射面において得られる線状のビームスポットのエネルギー均一性を上げることができるので好ましい。その他にも、パルス発振のエキシマレーザーを用いても良い。 When crystallization or recrystallization is performed by laser light irradiation, an LD-excited continuous wave (CW) laser (YVO 4 , second harmonic (wavelength 532 nm)) can be used as a laser light source. The second harmonic is not particularly limited to the second harmonic, but the second harmonic is superior to higher harmonics in terms of energy efficiency. When the semiconductor film is irradiated with the CW laser, energy is continuously given to the semiconductor film. Therefore, once the semiconductor film is in a molten state, the molten state can be continued. Furthermore, the solid-liquid interface of the semiconductor film can be moved by scanning with a CW laser, and crystal grains that are long in one direction can be formed along the direction of this movement. The solid laser is used because the output stability is higher than that of a gas laser or the like, and stable processing is expected. Note that not only the CW laser but also a pulse laser having a repetition frequency of 10 MHz or more can be used. When a pulse laser with a high repetition frequency is used, the semiconductor film can be kept in a molten state if the laser pulse interval is shorter than the time from when the semiconductor film is melted until solidification occurs. A semiconductor film including crystal grains that are long in the direction can be formed. Other CW lasers and pulse lasers with a repetition frequency of 10 MHz or more can also be used. For example, examples of the gas laser include an Ar laser, a Kr laser, and a CO 2 laser. Examples of the solid-state laser include a YAG laser, a YLF laser, a YAlO 3 laser, a GdVO 4 laser, a KGW laser, a KYW laser, an alexandrite laser, a Ti: sapphire laser, a Y 2 O 3 laser, and a YVO 4 laser. Further, there are ceramic lasers such as YAG laser, Y 2 O 3 laser, GdVO 4 laser, and YVO 4 laser. Examples of the metal vapor laser include a helium cadmium laser. In addition, it is preferable to emit laser light in TEM 00 (single transverse mode) in a laser oscillator because energy uniformity of a linear beam spot obtained on the irradiated surface can be improved. In addition, a pulsed excimer laser may be used.
ゲート絶縁膜104は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)等を適用する。このような絶縁層は、気相成長法やスパッタリング法で形成する。また、半導体膜103に酸素を含む雰囲気下(例えば、酸素(O2)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下、または酸素と水素(H2)と希ガス雰囲気下)または窒素を含む雰囲気下(例えば、窒素(N2)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下、または窒素と水素と希ガス雰囲気下またはNH3と希ガス雰囲気下)で高密度プラズマ処理を行い半導体膜103の表面を酸化処理または窒化処理することによって、ゲート絶縁膜104を形成することもできる。
As the
高密度プラズマ処理は、上記ガスの雰囲気中において、電子密度が1×1011cm−3以上であり、プラズマの電子温度が1.5eV以下で行う。より詳しくいうと、電子密度が1×1011cm−3以上1×1013cm−3以下で、プラズマの電子温度が0.5eV以上1.5eV以下で行う。プラズマの電子密度が高密度であり、基板101上に形成された被処理物(ここでは、半導体膜103)付近での電子温度が低いため、被処理物に対するプラズマによる損傷を防止することができる。また、プラズマの電子密度が1×1011cm−3以上と高密度であるため、プラズマ処理を用いて、被照射物を酸化または窒化することよって形成される酸化膜または窒化膜は、CVD法やスパッタ法等により形成された膜と比較して膜厚等が均一性に優れ、且つ緻密な膜を形成することができる。また、プラズマの電子温度が1.5eV以下と低いため、従来のプラズマ処理や熱酸化法と比較して低温度で酸化または窒化処理を行うことができる。例えば、ガラス基板の歪点よりも100度以上低い温度でプラズマ処理を行っても十分に酸化または窒化処理を行うことができる。プラズマを形成するための周波数としては、マイクロ波(2.45GHz)等の高周波を用いることができる。高密度プラズマ処理により半導体膜103の表面を酸化または窒化することによってゲート絶縁膜104を形成することにより、電子やホールのトラップとなる欠陥準位密度を低減することができる。また、半導体膜103の端部においても、ゲート絶縁膜104の段切れ等を低減することができる。
The high density plasma treatment is performed in an atmosphere of the gas at an electron density of 1 × 10 11 cm −3 or more and an electron temperature of plasma of 1.5 eV or less. More specifically, the electron density is 1 × 10 11
なお、半導体膜103にしきい値等を制御するため、あらかじめ低濃度の不純物元素を導入しておいてもよい。この場合は、半導体膜103において、後にチャネル形成領域となる領域にも不純物元素が導入されることとなる。不純物元素としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いることができる。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を付与する不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。ここでは、不純物元素として、ボロン(B)を5×1015〜5×1017/cm3の濃度で含まれるように半導体膜103の全面にあらかじめ導入する。
Note that a low-concentration impurity element may be introduced into the
次に、ゲート絶縁膜104上に導電膜125を形成する。ここでは、導電膜125として、第1の導電膜125aと第2の導電膜125bとを積層して形成した例を示している(図2(B)、図3(B))。もちろん、導電膜125は、単層又は3層以上の積層構造で形成してもよい。
Next, a
導電膜125は、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ニオブ(Nb)等から選択された元素またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成することができる。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料により形成することもできる。例えば、導電膜125として、第1の導電膜125aと第2の導電膜125bとの積層構造で設け、第1の導電膜125aとして窒化タンタルを用い、第2の導電膜125bとしてタングステンを用いて形成する。なお、導電膜125を積層して形成する場合には、上記材料を自由に組み合わせて設けることができる。
The
次に、導電膜125(ここでは、第1の導電膜125aと第2の導電膜125bの積層構造)を選択的にエッチングすることにより、ゲート電極として機能する導電膜105(ここでは、導電膜105aと導電膜105bの積層構造)を形成し、その後、当該導電膜105をマスクとして半導体膜103に不純物元素121を導入することによって、半導体膜103に不純物領域123を形成する(図2(C)、図3(C))。ここでは、導電膜105を島状の半導体膜103を横断するように形成した後に不純物元素を導入するため、導電膜105と重ならない半導体膜103の領域に不純物領域123が形成される。
Next, the conductive film 125 (here, a
不純物元素121としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いることができる。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を付与する不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。ここでは、不純物元素121として、リン(P)を1×1015〜1×1019/cm3の濃度で含まれるように半導体膜103に導入し、n型を示す不純物領域123を形成する。
As the impurity element 121, an impurity element imparting n-type conductivity or an impurity element imparting p-type conductivity can be used. As the impurity element imparting n-type conductivity, phosphorus (P), arsenic (As), or the like can be used. As the impurity element imparting p-type conductivity, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or the like can be used. Here, phosphorus (P) is introduced into the
次に、島状に設けられた半導体膜103の端部の一部に選択的にレジスト108を設けた後、当該レジスト108と導電膜105をマスクとして半導体膜103に不純物元素122を導入することによって、半導体膜にチャネル形成領域103a、第1の不純物領域103b及び第2の不純物領域103cを形成する(図2(D)、図3(D))。その結果、薄膜トランジスタが形成される。
Next, after a resist 108 is selectively provided on part of an end portion of the
チャネル形成領域103aは、ゲート電極を形成する導電膜105と半導体膜103が重なる領域に形成され、当該チャネル形成領域103aと隣接してソース領域又はドレイン領域として機能する第1の不純物領域103bが形成され、半導体膜103の端部であってチャネル形成領域103a及び第1の不純物領域103bと隣接して第2の不純物領域103cが形成される。なお、ここでは、不純物元素122が導入されなかった部分が第2の不純物領域103cとなる。
The
具体的には、第2の不純物領域103cは、導電膜105が半導体膜103を横断する際に重なる両方の端部に形成され、両方の端部に形成された第2の不純物領域103c間に第1の不純物領域103bが隣接するように形成されている。なお、第2の不純物領域103cは、必ずしも半導体膜103の端部の全てに形成する必要はなく、上記図12(A)に示したようにチャネル形成領域103a及び第1の不純物領域103bに接するように端部の一部に設けることも可能である。この場合、レジスト108を選択的に形成し、半導体膜103へ不純物元素122を打ち込む位置を制御することにより、第2の不純物領域103cを所望の形状で形成することが可能となる。
Specifically, the
不純物元素122としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いることができる。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を付与する不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。また、本実施の形態では、不純物元素122として、不純物元素121と異なる導電型の不純物元素を用いる。ここでは、不純物元素122として、ボロン(B)を1×1019〜1×1020/cm3の濃度で含まれるように半導体膜103に導入し、p型を示す第1の不純物領域103bを形成する。
As the
次に、導電膜105、ゲート絶縁膜104等を覆うように絶縁膜106を形成し、当該絶縁膜106上にソース電極又はドレイン電極として機能する導電膜107を選択的に形成する(図2(E)、図3(E))。導電膜107は、半導体膜103のソース領域又はドレイン領域を形成する第1の不純物領域103bと電気的に接続されるように設ける。
Next, an insulating
絶縁膜106は、CVD法やスパッタリング法等で形成した、酸化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)などを用いることができる。また、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料、またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料、オキサゾール樹脂などからなる単層または積層構造で設けることができる。なお、シロキサン材料とは、Si−O−Si結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。オキサゾール樹脂は、例えば、感光性ポリベンゾオキサゾール等である。感光性ポリベンゾオキサゾールは、誘電率が低く(常温1MHzで誘電率2.9)、耐熱性が高く(示差熱天秤(TGA:thermal gravity analysis)昇温5℃/minで熱分解温度550℃)、吸水率が低い(常温24時間で0.3%)材料である。オキサゾール樹脂は、ポリイミド等の比誘電率(3.2〜3.4程度)と比較すると、比誘電率が低いため(2.9程度)、寄生容量の発生を抑制し、高速動作を行うことができる。ここでは、絶縁膜106として、CVD法で形成した酸化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)又は窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)を単層又は積層して形成する。また、さらに、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料、シロキサン樹脂等のシロキサン材料、又はオキサゾール樹脂を積層して形成してもよい。
As the insulating
導電膜107は、アルミニウム、タングステン、チタン、タンタル、モリブデン、ニッケル、ネオジウムから選ばれた一種の元素または当該元素を複数含む合金からなる単層構造または積層構造を用いることができる。例えば、当該元素を複数含む合金からなる導電膜として、チタンを含有したアルミニウム合金、ネオジウムを含有したアルミニウム合金などで形成することができる。また、積層構造で設ける場合、例えば、アルミニウム層若しくは前記したようなアルミニウム合金層を、チタン層で挟んで積層させた構造としても良い。
The
以上の工程により、半導体装置を作製することができる。 Through the above steps, a semiconductor device can be manufactured.
なお、本実施の形態では、ゲート電極を形成する導電膜105が半導体膜103の端部を被覆して横断する場合を示したが、導電膜105が半導体膜103の端部を被覆せずに横断して当該半導体膜103上に設けられた構造としてもよい(図12(C))。この場合、導電膜105と重なる半導体膜103にチャネル形成領域103aが形成され、当該チャネル形成領域103aと隣接するようにソース領域又はドレイン領域を形成する第1の不純物領域103bが形成され、チャネル形成領域103a及び第1の不純物領域103bと隣接して第2の不純物領域103cが形成されている。第2の不純物領域103cは、半導体膜103の端部であって、第1の不純物領域103bを挟んで設けられている。また、第2の不純物領域103cとチャネル形成領域103aは、異なる導電型となるように設けてもよい。
Note that although the case where the
本実施の形態で示したように半導体膜の端部において、ゲート絶縁膜の被覆不良やプロセスに起因する固定電荷が形成される場合であっても、ソース領域又はドレイン領域に隣接して異なる導電型の不純物領域を設けることによって、エッジトランジスタが及ぼす影響を低減することができる。 As shown in this embodiment mode, even in the case where a fixed charge is formed at the end portion of the semiconductor film due to a poor coating of the gate insulating film or a process, a different conductivity is adjacent to the source region or the drain region. By providing the type impurity region, the influence of the edge transistor can be reduced.
(実施の形態2)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる半導体装置及びその作製方法に関して図面を参照して説明する。具体的には、導電型が異なる複数のトランジスタを有する場合に関して説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a semiconductor device and a manufacturing method thereof which are different from those in the above embodiment will be described with reference to drawings. Specifically, a case where a plurality of transistors having different conductivity types is provided will be described.
本実施の形態で示す半導体装置を図4に示す。なお、図4(A)は本実施の形態で示す半導体装置の上面図を示し、図4(A)におけるa1−b1の断面図を図4(B)に、a2−b2における断面図を図4(C)に、a3−b3における断面図を図4(D)に示している。 A semiconductor device shown in this embodiment mode is illustrated in FIGS. Incidentally, FIG. 4 (A) shows a top view of the semiconductor device shown in this embodiment, in FIG. 4 (B) a sectional view of a 1 -b 1 in FIG. 4 (A), the in a 2 -b 2 A cross-sectional view is shown in FIG. 4C, and a cross-sectional view at a 3 -b 3 is shown in FIG. 4D.
本実施の形態で示す半導体装置は、基板201上に絶縁膜202を介して島状に設けられた半導体膜203、213と、当該半導体膜203、213の上方にゲート絶縁膜204を介して設けられたゲート電極を形成する導電膜205と、当該導電膜205を覆うように半導体膜203、213の上方に設けられた絶縁膜206a、206bと、当該絶縁膜206上に設けられたソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜207とを有している(図4(A)〜(D))。
The semiconductor device described in this embodiment includes a
ゲート電極を形成する導電膜205は、島状の半導体膜203、213を横断するように設けられている。また、導電膜205の側面に接して絶縁膜211(サイドウォールともいう)が設けられている。なお、ここでは、導電膜205を第1の導電膜205aと第2の導電膜205bとの積層構造で設けた場合を示しているが、これに限られず単層又は3層以上の積層構造で設けてもよい。
The
島状に設けられた半導体膜203は、導電膜205とゲート絶縁膜204を介して重なる領域に設けられたチャネル形成領域203aと、導電膜205と重ならない領域であって当該チャネル形成領域203aと隣接して設けられたソース領域又はドレイン領域を形成する第1の不純物領域203bと、導電膜205と重ならない領域であってチャネル形成領域203aと第1の不純物領域203bと隣接して設けられた第2の不純物領域203cを有している。
The island-shaped
島状に設けられた半導体膜213は、導電膜205とゲート絶縁膜204を介して重なる領域に設けられたチャネル形成領域213aと、導電膜205と重ならない領域であって当該チャネル形成領域213aと隣接して設けられた第4の不純物領域213cと、導電膜205と重ならない領域であって当該第4の不純物領域213cと隣接して設けられたソース領域又はドレイン領域を形成する第3の不純物領域213bとを有している。
The
第4の不純物領域213cは、LDD領域を形成しており、チャネル形成領域213aと第3の不純物領域213bとの間に設けられ且つ導電膜205の側面に接して設けられた絶縁膜211の下方に形成されている。
The
また、導電膜205を第1の導電膜205aと第2の導電膜205bとの積層構造で設ける場合に、下方に形成される第1の導電膜205aを上方に形成される第2の導電膜205bより幅が広くなるように形成し、第4の不純物領域213cを第1の導電膜205aと重なり且つ第2の導電膜205bとは重ならない構造とすることも可能である。このような構造とした場合、トランジスタのオン電流の特性を向上させることができる。
When the
本実施の形態において、半導体膜203に形成される第1の不純物領域203bは、第2の不純物領域203cと異なる導電型の不純物領域となるように形成する。また、半導体膜203に形成される第1の不純物領域203bは、半導体膜213に形成される第3の不純物領域213b及び第4の不純物領域213cと異なる導電型の不純物領域となるように形成する。
In this embodiment, the
つまり、半導体膜203に形成される第2の不純物領域203cと半導体膜213に形成される第3の不純物領域213b及び第4の不純物領域213cは同一の導電型となる。この場合、第2の不純物領域203cと第3の不純物領域213b、又は、第2の不純物領域203cと第4の不純物領域213cに含まれる不純物元素の濃度が同一となるように形成してもよい。その結果、作製工程において、第2の不純物領域203cと第3の不純物領域213b、又は、第2の不純物領域203cと第4の不純物領域213cとを同一に形成することが可能となるため、工程を簡略化することが可能となる。
That is, the
例えば、半導体膜203のソース領域又はドレイン領域を形成する第1の不純物領域203bをp型の導電型で設け、第2の不純物領域203cをn型の導電型で設け、半導体膜213のソース又はドレインを形成する第3の不純物領域213bをn型の導電型で設け、LDD領域を形成する第4の不純物領域213cを第3の不純物領域213bより濃度が低いn型の導電型で設けることができる。さらに、第2の不純物領域203cと第4の不純物領域213cを同一の濃度で設けることができる。もちろん、第2の不純物領域203cと第3の不純物領域213bとを同一の濃度で設けることも可能である。なお、半導体膜203に形成される第1の不純物領域203bをn型の導電型で設ける場合には、導電型を逆にすればよい。
For example, a
ソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜207は、絶縁膜206a、206bに形成された開口部を介して半導体膜203のソース領域又はドレイン領域を形成する第1の不純物領域203b、半導体膜213のソース領域又はドレイン領域を形成する第3の不純物領域213bと電気的に接続するように設けられている。また、図4に示すように、第1の不純物領域203bと第3の不純物領域213bが導電膜207を介して電気的に接続することによりCMOS回路を形成してもよい。
The
次に、上記図4で示した半導体装置の作製方法の一例に関して図面を参照して説明する。なお、図5は図6の上面図を示し、図6は図4(A)のa1−b1の断面図を示し、図7は図4(A)のa3−b3の断面図を示している。 Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor device illustrated in FIG. 4 will be described with reference to the drawings. 5 shows a top view of FIG. 6, FIG. 6 shows a sectional view of a 1 -b 1 in FIG. 4 (A), and FIG. 7 shows a sectional view of a 3 -b 3 in FIG. 4 (A). Is shown.
まず、基板201上に絶縁膜202を介して島状の半導体膜203、213を形成し、当該島状の半導体膜203、213を覆ってゲート絶縁膜204、導電膜215を積層して形成する(図6(A)、図7(A))。基板201、絶縁膜202、半導体膜203、213、ゲート絶縁膜204、導電膜215は、それぞれ上記実施の形態1で示した作製方法及び材料等を本実施の形態でも適用することができる。なお、ここでは、導電膜215は第1の導電膜215aと第2の導電膜215bとの積層構造で形成されている。
First, island-shaped
なお、半導体膜203、213にしきい値等を制御するため、あらかじめ低濃度の不純物元素を導入しておいてもよい。この場合は、半導体膜203、213において、後にチャネル形成領域となる領域にも不純物元素が導入されることとなる。不純物元素としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いることができる。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を付与する不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。例えば、不純物元素として、ボロン(B)を5×1015〜5×1017/cm3の濃度で含まれるように半導体膜203、213の全面にあらかじめ導入しておくことが可能である。もちろん、半導体膜203と半導体膜213に異なる濃度の不純物元素を導入してもよいし、異なる導電型の不純物元素を導入してもよい。
Note that a low-concentration impurity element may be introduced in advance in order to control a threshold value or the like in the
次に、導電膜215(ここでは、第1の導電膜215aと第2の導電膜215bの積層構造)を選択的にエッチングすることにより、ゲート電極として機能する導電膜205(ここでは、導電膜205aと導電膜205bの積層構造)を形成し(図5(A)、その後、当該導電膜205をマスクとして半導体膜203、213に不純物元素224を導入することによって、半導体膜203、213に不純物領域223を形成する(図5(B)、図6(B)、図7(B))。ここでは、導電膜205を島状の半導体膜203、213をそれぞれ横断するように形成した後に不純物元素224を導入するため、導電膜205と重ならない半導体膜203、213の領域に不純物領域223が形成される。
Next, the conductive film 215 (here, a stacked structure of the first
不純物元素224としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いることができる。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を付与する不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。ここでは、不純物元素224として、リン(P)を1×1015〜1×1019/cm3の濃度で含まれるように半導体膜203、213に導入し、n型を示す不純物領域223を形成する。
As the
次に、半導体膜203の端部の一部と、半導体膜213の全面を覆うように選択的にレジスト221を設けた後、当該レジスト221と半導体膜203の上方に形成された導電膜205とをマスクとして、半導体膜203に不純物元素225を導入することによって、半導体膜203にチャネル形成領域203a、第1の不純物領域203b及び第2の不純物領域203cを形成する(図5(C)、図6(C)、図7(C))。チャネル形成領域203aは、ゲート電極を形成する導電膜205と半導体膜203が重なる領域に形成され、当該チャネル形成領域203aと隣接してソース領域又はドレイン領域として機能する第1の不純物領域203bが形成され、半導体膜203の端部であってチャネル形成領域203a及び第1の不純物領域203bと隣接して第2の不純物領域203cが形成される。なお、ここでは、不純物元素225が導入されなかった部分が第2の不純物領域203cとなる。
Next, after a resist 221 is selectively provided so as to cover part of the end portion of the
具体的には、第2の不純物領域203cは、導電膜205が半導体膜203を横断する際に重なる両方の端部に形成され、両方の端部に形成された第2の不純物領域203c間に第1の不純物領域203bが隣接するように形成されている。なお、第2の不純物領域203cは、必ずしも半導体膜203の端部の全てに形成する必要はなく、上記図12(A)に示したようにチャネル形成領域203a及び第1の不純物領域203bに接するように端部の一部に設けることも可能である。この場合、レジスト221を選択的に形成し、半導体膜203へ不純物元素225を打ち込む位置を制御することにより、第2の不純物領域203cを所望の形状で形成することが可能となる。
Specifically, the
不純物元素225としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いることができる。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を付与する不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。また、本実施の形態では、不純物元素225として、不純物元素224と異なる導電型の不純物元素を用いる。ここでは、不純物元素225として、ボロン(B)を1×1019〜1×1020/cm3の濃度で含まれるように半導体膜203に導入し、p型を示す第1の不純物領域203bを形成する。
As the
次に、導電膜205の側面に接するように絶縁膜211を形成する(図6(D)、図7(D)。絶縁膜211は、サイドウォールとよばれることがあり、後の工程において、半導体膜に高濃度のn型不純物をドーピングし、絶縁膜211の下部に低濃度不純物領域を形成する際のマスクとして機能する。
Next, an insulating
絶縁膜211は、プラズマCVD法やスパッタリング法等を用いて、珪素、珪素の酸化物又は珪素の窒化物の無機材料を含む膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層又は積層して形成する。そして、全面に形成した絶縁膜を、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより選択的にエッチングして形成することができる。
The insulating
次に、半導体膜203の全面を覆うように選択的にレジスト222を設けた後、半導体膜213の上方に形成された導電膜205と絶縁膜211とをマスクとして、半導体膜213に不純物元素226を導入することによって、半導体膜213にチャネル形成領域213a、第3の不純物領域213b及び第4の不純物領域213cを形成する(図5(D)、図6(E)、図7(E))。チャネル形成領域213aは、ゲート電極を形成する導電膜205と半導体膜213が重なる領域に形成され、当該チャネル形成領域213aと隣接し且つ絶縁膜211と半導体膜213が重なる領域にLDD領域として機能する第4の不純物領域213cが形成され、当該第4の不純物領域213cと隣接してソース領域又はドレイン領域として機能する第3の不純物領域213bが形成される。なお、ここでは、不純物元素226が導入されなかった部分が第4の不純物領域213cとなる。
Next, after a resist 222 is selectively provided so as to cover the entire surface of the
不純物元素226としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いることができる。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を付与する不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。また、本実施の形態では、不純物元素226として、不純物元素225と異なる導電型の不純物元素を用いる。ここでは、不純物元素226として、リン(P)を1×1019〜1×1020/cm3の濃度で含まれるように半導体膜213に導入し、p型を示す第3の不純物領域213bを形成する。
As the
なお、本実施の形態において、不純物元素225と不純物元素226を半導体膜203、213に導入する順番を逆にしてもよい。この場合、先に、半導体膜213に第3の不純物領域213b及び第4の不純物領域213cが形成され、その後、半導体膜203に第1の不純物領域203b及び第2の不純物領域203cが形成される。
Note that in this embodiment, the order in which the
次に、導電膜205、半導体膜203、213等を覆うように絶縁膜206a及び絶縁膜206bを積層して形成し、当該絶縁膜206b上にソース電極又はドレイン電極として機能する導電膜207を選択的に形成する(図6(F)、図7(F))。導電膜207は、半導体膜203のソース領域又はドレイン領域を形成する第1の不純物領域203bと、半導体膜213のソース領域又はドレイン領域を形成する第3の不純物領域213bと電気的に接続されるように設ける。なお、本実施の形態では、第1の不純物領域203bに電気的に接続された導電膜207と第3の不純物領域213bに電気的に接続された導電膜207とを電気的に接続することによって、pチャネル型薄膜トランジスタとnチャネル型薄膜トランジスタを有するCMOS回路を形成することができる。
Next, an insulating
絶縁膜206a及び絶縁膜206b、導電膜207は、それぞれ上記実施の形態1で示した作製方法及び材料等を本実施の形態でも適用することができる。ここでは、絶縁膜206aとして、CVD法で形成した酸化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)又は窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)を形成し、絶縁膜206bとして、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料、シロキサン樹脂等のシロキサン材料、又はオキサゾール樹脂を形成する。
For the insulating
以上の工程により、半導体装置を作製することができる。 Through the above steps, a semiconductor device can be manufactured.
本実施の形態で示したように半導体装置を設けることによって、島状の半導体膜をゲート絶縁膜が横断する場合であっても、段差部におけるゲート電極と半導体膜とのリークやショートを防止することができる。また、半導体膜の端部にプロセスに起因する固定電荷が形成される場合であっても、半導体膜端部のチャネル形成領域に起因するトランジスタへの特性の影響を低減することが可能となる。また、pチャネル型の薄膜トランジスタとnチャネル型の薄膜トランジスタを同一基板上に設ける場合に、一方の薄膜トランジスタに形成する不純物領域(例えば、本実施の形態におけるLDD領域として機能する第4の不純物領域213c)と他方の薄膜トランジスタに形成する不純物領域(例えば、本実施の形態における第2の不純物領域203c)を同一濃度の不純物元素を導入して設けることによって、工程の簡略化を図ることができる。
By providing a semiconductor device as shown in this embodiment mode, leakage and short circuit between the gate electrode and the semiconductor film in the stepped portion can be prevented even when the gate insulating film crosses the island-shaped semiconductor film. be able to. Further, even when a fixed charge resulting from a process is formed at an end portion of the semiconductor film, it is possible to reduce the influence of characteristics on the transistor due to the channel formation region at the end portion of the semiconductor film. In the case where a p-channel thin film transistor and an n-channel thin film transistor are provided over the same substrate, an impurity region formed in one thin film transistor (for example, the
本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。 This embodiment can be freely combined with the above embodiment.
(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる半導体装置及びその作製方法に関して図面を参照して説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a semiconductor device and a manufacturing method thereof which are different from those in the above embodiment will be described with reference to drawings.
本実施の形態で示す半導体装置を図8に示す。なお、図8(A)は本実施の形態で示す半導体装置の上面図を示し、図8(A)におけるa1−b1の断面図を図8(B)に、a2−b2における断面図を図8(C)に、a3−b3における断面図を図8(D)に示している。 A semiconductor device described in this embodiment is illustrated in FIGS. 8A is a top view of the semiconductor device described in this embodiment, and a cross-sectional view of a 1 -b 1 in FIG. 8A is shown in FIG. 8B and in a 2 -b 2 . A cross-sectional view is shown in FIG. 8C, and a cross-sectional view at a 3 -b 3 is shown in FIG. 8D.
本実施の形態で示す半導体装置は、基板301上に絶縁膜302を介して島状に設けられた半導体膜303、313と、当該半導体膜303、313の上方にゲート絶縁膜304を介して設けられたゲート電極を形成する導電膜305と、当該導電膜305を覆うように半導体膜303、313の上方に設けられた絶縁膜306a、306bと、当該絶縁膜306上に設けられたソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜307とを有している(図8(A)〜(D))。
In the semiconductor device described in this embodiment,
ゲート電極を形成する導電膜305は、島状の半導体膜303、313を横断するように設けられている。また、導電膜305の側面に接して絶縁膜311(サイドウォールともいう)が設けられている。なお、ここでは、導電膜305を単層構造で設けた場合を示しているが、上記実施の形態で示したように、複数の導電膜を積層して設けてもよい。
A
島状に設けられた半導体膜303は、導電膜305と重なる領域に設けられたチャネル形成領域303aと、導電膜305と重ならない領域であって、当該チャネル形成領域303aと隣接して設けられたLDD領域を形成する第2の不純物領域303cと、ソース領域又はドレイン領域を形成する第1の不純物領域303b及び第3の不純物領域303dとを有している。
The
第1の不純物領域303bは、第2の不純物領域303cと隣接して設けられており、当該第2の不純物領域303cはチャネル形成領域303aと第1の不純物領域303bの間に設けられている。また、第3の不純物領域303dは、半導体膜303の端部のうち導電膜305が重なる部分の近傍であって、チャネル形成領域303aと第1の不純物領域303bと第2の不純物領域303cと隣接するように設けられている。
The
島状に設けられた半導体膜313は、導電膜305と重なる領域に設けられたチャネル形成領域313aと、導電膜305と重ならない領域であって、当該チャネル形成領域313aと隣接して設けられたLDD領域を形成する第5の不純物領域313cと、ソース領域又はドレイン領域を形成する第4の不純物領域313b及び第6の不純物領域313dとを有している。
The
第4の不純物領域313bは、第5の不純物領域313cと隣接して設けられており、当該第5の不純物領域313cはチャネル形成領域313aと第4の不純物領域313bの間に設けられている。また、第6の不純物領域313dは、半導体膜313の端部のうち導電膜305が重なる部分の近傍であって、チャネル形成領域313aと第4の不純物領域313bと第5の不純物領域313cと隣接するように設けられている。
The
本実施の形態において、半導体膜303に形成される第1の不純物領域303bと第2の不純物領域303cは、第3の不純物領域303dと異なる導電型の不純物領域となるように形成し、半導体膜313に形成される第4の不純物領域313bと第5の不純物領域313cは、第6の不純物領域313dと異なる導電型の不純物領域となるように形成する。また、半導体膜303に形成される第1の不純物領域303bは、半導体膜313に形成される第4の不純物領域313bと異なる導電型の不純物領域となるように形成する。
In this embodiment, the
つまり、半導体膜303に形成される第3の不純物領域303dと半導体膜313に形成される第4の不純物領域313b及び第5の不純物領域313cは同一の導電型となる。この場合、第3の不純物領域303dと第4の不純物領域313b、又は、第3の不純物領域303dと第5の不純物領域313cに含まれる不純物元素の濃度が同一となるように形成してもよい。その結果、作製工程において、第3の不純物領域303dと第4の不純物領域313b、又は、第3の不純物領域303dと第5の不純物領域313cとを同一に形成することが可能となるため、工程を簡略化することが可能となる。
That is, the
また、半導体膜313に形成される第6の不純物領域313dと半導体膜303に形成される第1の不純物領域303b及び第2の不純物領域303cは同一の導電型となる。この場合、第6の不純物領域313dと第1の不純物領域303b、又は、第6の不純物領域313dと第2の不純物領域303cに含まれる不純物元素の濃度が同一となるように形成してもよい。その結果、作製工程において、第6の不純物領域313dと第1の不純物領域303b、又は、第6の不純物領域313dと第2の不純物領域303cとを同一に形成することが可能となるため、工程を簡略化することが可能となる。
Further, the
例えば、半導体膜303のソース領域又はドレイン領域を形成する第1の不純物領域303bとLDD領域を形成する第2の不純物領域303cをp型の導電型で設け、第3の不純物領域303dをn型の導電型で設けることができる。この場合、半導体膜313のソース領域又はドレイン領域を形成する第4の不純物領域313b及びLDD領域を形成する第5の不純物領域313cをn型の導電型で設け、第6の不純物領域313dをp型の導電型で設ける。さらに、第2の不純物領域303cと第6の不純物領域313dとを同一の濃度で設け、第3の不純物領域303dと第5の不純物領域313cとを同一の濃度で設けることができる。もちろん、第1の不純物領域303bと第6の不純物領域313dとを同一の濃度で設け、第3の不純物領域303dと第4の不純物領域313bとを同一の濃度で設けることも可能である。
For example, a
ソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜307は、絶縁膜306a、306bに形成された開口部を介して半導体膜303のソース領域又はドレイン領域を形成する第1の不純物領域303b、半導体膜313のソース領域又はドレイン領域を形成する第4の不純物領域313bと電気的に接続するように設けられている。また、図8に示すように、第1の不純物領域303bと第4の不純物領域313bが導電膜307を介して電気的に接続することによりCMOS回路を形成してもよい。
The
次に、上記図8で示した半導体装置の作製方法の一例に関して図面を参照して説明する。なお、図9は図8の上面図を示し、図10は図8(A)のa1−b1の断面図を示し、図11は図8(A)のa3−b3の断面図を示している。 Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor device illustrated in FIG. 8 will be described with reference to the drawings. 9 shows a top view of FIG. 8, FIG. 10 shows a sectional view of a 1 -b 1 in FIG. 8 (A), and FIG. 11 shows a sectional view of a 3 -b 3 in FIG. 8 (A). Is shown.
まず、基板301上に絶縁膜302を介して島状の半導体膜303、313を形成し、当該島状の半導体膜303、313の上方にゲート絶縁膜304を介してゲート電極を形成する導電膜305を形成する(図9(A)、図10(A)、図11(A))。基板301、絶縁膜302、半導体膜303、313、ゲート絶縁膜304、導電膜305は、それぞれ上記実施の形態で示した作製方法及び材料等を本実施の形態でも適用することができる。なお、ここでは、導電膜305を単層構造で設けた場合を示しているが、上記実施の形態で示したように、複数の導電膜を積層して設けてもよい。
First, island-shaped
次に、半導体膜303、313の上方に選択的にレジスト321を形成し、当該レジスト321と導電膜305をマスクとして半導体膜303、313に不純物元素325を導入することによって、半導体膜303、313に不純物領域331を形成する(図9(B)、図10(B)、図11(B))。ここでは、半導体膜303の端部の少なくとも一部が露出するようにレジスト321を形成し、半導体膜313の端部を覆うようにレジスト321を形成する。
Next, a resist 321 is selectively formed over the
不純物元素325としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いることができる。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を付与する不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。ここでは、不純物元素325として、リン(P)を1×1015〜1×1019/cm3の濃度で含まれるように半導体膜303、313に導入し、n型を示す不純物領域331を形成する。
As the
次に、半導体膜303、313の上方に選択的にレジスト322を形成し、当該レジスト322と導電膜305をマスクとして半導体膜303、313に不純物元素326を導入することによって、半導体膜303、313に不純物領域332を形成する(図9(C)、図10(C)、図11(C))。ここでは、半導体膜303の端部を覆うようにレジスト322を形成し、半導体膜313の端部の少なくとも一部(導電膜305と重なる側の半導体膜313の端部の近傍)が露出するようにレジスト322を形成する。
Next, a resist 322 is selectively formed over the
不純物元素326としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いることができる。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を付与する不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。不純物元素326は、不純物元素325と異なる導電型のものを用いる。ここでは、不純物元素326として、ボロン(B)を1×1015〜1×1019/cm3の濃度で含まれるように半導体膜303、313に導入し、n型を示す不純物領域331を形成する。
As the
次に、導電膜305の側面に接するように絶縁膜311を形成し、その後、半導体膜303の端部の一部と、半導体膜313の全面を覆うように選択的にレジスト323を設けた後、当該レジスト323と導電膜305と絶縁膜311をマスクとして、半導体膜303に不純物元素327を導入することによって、半導体膜303にチャネル形成領域303a、第1の不純物領域303b、第2の不純物領域303c及び第3の不純物領域303dを形成する(図9(D)、図10(D)、図11(D))。絶縁膜311は、サイドウォールとよばれることがあり、絶縁膜311の下部に低濃度不純物領域(ここでは、第2の不純物領域)を形成する際のマスクとして機能する。
Next, the insulating
チャネル形成領域303aは、ゲート電極を形成する導電膜305と半導体膜303が重なる領域に形成され、当該チャネル形成領域303aと隣接し且つ絶縁膜311と半導体膜303が重なる領域にLDD領域として機能する第2の不純物領域303cが形成され、当該第2の不純物領域303cと隣接してソース領域又はドレイン領域として機能する第1の不純物領域303bが形成される。なお、ここでは、不純物領域332のうち不純物元素327が導入されなかった部分が第3の不純物領域303dとなる。
The
不純物元素327としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いることができる。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を付与する不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。また、本実施の形態では、不純物元素327として、不純物元素325と異なる導電型の不純物元素を用いる。ここでは、不純物元素327として、ボロン(B)を1×1019〜1×1020/cm3の濃度で含まれるように半導体膜303に導入し、p型を示す第1の不純物領域303bを形成する。
As the
次に、半導体膜303の全面と、半導体膜313の端部の一部を覆うように選択的にレジスト324を設けた後、当該レジスト324と導電膜305と絶縁膜311をマスクとして、半導体膜313に不純物元素328を導入することによって、半導体膜313にチャネル形成領域313a、第4の不純物領域313b、第5の不純物領域313c及び第6の不純物領域313dを形成する(図9(E)、図10(E)、図11(E))。
Next, a resist 324 is selectively provided so as to cover the entire surface of the
チャネル形成領域313aは、ゲート電極を形成する導電膜305と半導体膜313が重なる領域に形成され、当該チャネル形成領域313aと隣接し且つ絶縁膜311と半導体膜313が重なる領域にLDD領域として機能する第5の不純物領域313cが形成され、当該第5の不純物領域313cと隣接してソース領域又はドレイン領域として機能する第4の不純物領域313bが形成される。なお、ここでは、不純物領域331のうち不純物元素328が導入されなかった部分が第6の不純物領域313dとなる。
The
不純物元素328としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いることができる。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を付与する不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。また、本実施の形態では、不純物元素328として、不純物元素327と異なる導電型の不純物元素を用いる。ここでは、不純物元素328として、リン(P)を1×1019〜1×1020/cm3の濃度で含まれるように半導体膜313に導入し、p型を示す第4の不純物領域313bを形成する。
As the
なお、本実施の形態において、不純物元素325と不純物元素326を半導体膜303、313に導入する順番を逆にしてもよく、この場合、先に半導体膜303、313に不純物領域332が形成され、その後、半導体膜303、313に不純物領域331が形成される。また、不純物元素327と不純物元素328を半導体膜303、313に導入する順番を逆にしてもよい。この場合、先に、半導体膜313に第4の不純物領域313b、第5の不純物領域313c及び第6の不純物領域313dが形成され、その後、半導体膜303に第1の不純物領域303b、第2の不純物領域303c及び第3の不純物領域303dが形成される。
Note that in this embodiment, the order in which the
次に、導電膜305、半導体膜303、313等を覆うように絶縁膜306a及び絶縁膜306bを積層して形成し、当該絶縁膜306b上にソース電極又はドレイン電極として機能する導電膜307を選択的に形成する(図10(F)、図11(F))。導電膜307は、半導体膜303のソース領域又はドレイン領域を形成する第1の不純物領域303bと、半導体膜313のソース領域又はドレイン領域を形成する第4の不純物領域313bと電気的に接続されるように設ける。なお、本実施の形態では、第1の不純物領域303bに電気的に接続された導電膜307と第4の不純物領域313bに電気的に接続された導電膜307とを電気的に接続することによって、pチャネル型薄膜トランジスタとnチャネル型薄膜トランジスタを有するCMOS回路を形成することができる。
Next, an insulating
絶縁膜306a及び絶縁膜306b、導電膜307は、それぞれ上記実施の形態1で示した作製方法及び材料等を本実施の形態でも適用することができる。ここでは、絶縁膜306aとして、CVD法で形成した酸化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)又は窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)を形成し、絶縁膜306bとして、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料、シロキサン樹脂等のシロキサン材料、又はオキサゾール樹脂を形成する。
For the insulating
以上の工程により、半導体装置を作製することができる。 Through the above steps, a semiconductor device can be manufactured.
なお、本実施の形態において、半導体膜303、313にしきい値等を制御するため、ゲート電極として機能する導電膜305を形成する前に低濃度の不純物元素を導入しておいてもよい。この場合、半導体膜303、313において、チャネル形成領域303a、313aにも不純物元素が含まれることとなる。不純物元素としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いることができる。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を付与する不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。また、あらかじめ不純物元素を導入することにより形成した不純物領域を第3の不純物領域303d又は第6の不純物領域313dとして利用することができる。この場合、上記図9(B)又は図9(C)の工程を省略することができる。
Note that in this embodiment, in order to control a threshold value or the like in the
本実施の形態で示したように半導体装置を設けることによって、島状の半導体膜をゲート絶縁膜が横断する場合であっても、段差部におけるゲート電極と半導体膜とのリークやショートを防止することができる。また、半導体膜の端部にプロセスに起因する固定電荷が形成される場合であっても、半導体膜端部のチャネル形成領域に起因するトランジスタへの特性の影響を低減することが可能となる。また、pチャネル型の薄膜トランジスタとnチャネル型の薄膜トランジスタを同一基板上に設ける場合に、一方の薄膜トランジスタに形成するLDD領域として機能する不純物領域(例えば、本実施の形態における第2の不純物領域303c、第4の不純物領域313c)と他方の薄膜トランジスタに形成する不純物領域(例えば、本実施の形態における第6の不純物領域313d、第3の不純物領域303d)を同一濃度の不純物元素を導入して設けることによって、工程の簡略化を図ることができる。
By providing a semiconductor device as shown in this embodiment mode, leakage and short circuit between the gate electrode and the semiconductor film in the stepped portion can be prevented even when the gate insulating film crosses the island-shaped semiconductor film. be able to. Further, even when a fixed charge resulting from a process is formed at an end portion of the semiconductor film, it is possible to reduce the influence of characteristics on the transistor due to the channel formation region at the end portion of the semiconductor film. In the case where a p-channel thin film transistor and an n-channel thin film transistor are provided over the same substrate, an impurity region functioning as an LDD region formed in one thin film transistor (for example, the
本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。 This embodiment can be freely combined with the above embodiment.
(実施の形態4)
本実施の形態では、上記実施の形態で示した作製方法を用いて得られた半導体装置の使用形態の一例について説明する。具体的には、非接触でデータの入出力が可能である半導体装置の適用例に関して図面を参照して以下に説明する。非接触でデータの入出力が可能である半導体装置は利用の形態によっては、RFIDタグ、IDタグ、ICタグ、ICチップ、RFタグ、無線タグ、電子タグまたは無線チップともよばれる。
(Embodiment 4)
In this embodiment, an example of a usage pattern of a semiconductor device obtained using the manufacturing method described in the above embodiment will be described. Specifically, application examples of a semiconductor device capable of inputting and outputting data without contact will be described below with reference to the drawings. A semiconductor device in which data can be input / output without contact is also referred to as an RFID tag, an ID tag, an IC tag, an IC chip, an RF tag, a wireless tag, an electronic tag, or a wireless chip depending on the application.
まず、本実施の形態で示す半導体装置の上面構造の一例について、図13(A)を参照して説明する。図13に示す半導体装置80は、メモリ部やロジック部を構成する複数の薄膜トランジスタ等の素子が設けられた薄膜集積回路131と、アンテナとして機能する導電膜132を含んでいる。アンテナとして機能する導電膜132は、薄膜集積回路131に電気的に接続されている。
First, an example of a top structure of the semiconductor device described in this embodiment will be described with reference to FIG. A
また、薄膜集積回路131に薄膜トランジスタを設ける場合には、上記実施の形態で示した構造を適用することができる。
In the case where a thin film transistor is provided in the thin film integrated
また、図13(B)、(C)に図13(A)の断面の模式図を示す。アンテナとして機能する導電膜132は、メモリ部及びロジック部を構成する素子の上方に設ければよく、例えば、上記実施の形態で示した構造の上方に、絶縁膜130を介してアンテナとして機能する導電膜132を設けることができる(図13(B))。他にも、アンテナとして機能する導電膜132を基板133に別に設けた後、薄膜集積回路131と貼り合わせて設けることができる(図13(C))。ここでは、絶縁膜130上に設けられた導電膜136とアンテナとして機能する導電膜132とが、接着性を有する樹脂135中に含まれる導電性粒子134を介して電気的に接続されている。
FIGS. 13B and 13C are schematic views of the cross section of FIG. The
なお、本実施の形態では、アンテナとして機能する導電膜132をコイル状に設け、電磁誘導方式または電磁結合方式を適用する例を示すが、本発明の半導体装置はこれに限られずマイクロ波方式を適用することも可能である。マイクロ波方式の場合は、用いる電磁波の波長によりアンテナとして機能する導電膜132の形状を適宜決めればよい。
Note that although an example in which the
例えば、半導体装置80における信号の伝送方式として、マイクロ波方式(例えば、UHF帯(860〜960MHz帯)、2.45GHz帯等)を適用する場合には、信号の伝送に用いる電磁波の波長を考慮してアンテナとして機能する導電層の長さ等の形状を適宜設定すればよく、例えば、アンテナとして機能する導電膜を線状(例えば、ダイポールアンテナ(図14(A))、平坦な形状(例えば、パッチアンテナ(図14(B))またはリボン型の形状(図14(C)、(D))等に形成することができる。また、アンテナとして機能する導電膜132の形状は線状に限られず、電磁波の波長を考慮して曲線状や蛇行形状またはこれらを組み合わせた形状で設けてもよい。
For example, when a microwave method (for example, UHF band (860 to 960 MHz band), 2.45 GHz band, or the like) is applied as a signal transmission method in the
アンテナとして機能する導電膜132は、CVD法、スパッタ法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて、導電性材料により形成する。導電性材料は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、白金(Pt)ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層構造又は積層構造で形成する。
The
例えば、スクリーン印刷法を用いてアンテナとして機能する導電膜132を形成する場合には、粒径が数nmから数十μmの導電体粒子を有機樹脂に溶解または分散させた導電性のペーストを選択的に印刷することによって設けることができる。導電体粒子としては、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)およびチタン(Ti)等のいずれか一つ以上の金属粒子やハロゲン化銀の微粒子、または分散性ナノ粒子を用いることができる。また、導電性ペーストに含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、珪素樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電膜の形成にあたり、導電性のペーストを押し出した後に焼成することが好ましい。例えば、導電性のペーストの材料として、銀を主成分とする微粒子(例えば粒径1nm以上100nm以下)を用いる場合、150〜300℃の温度範囲で焼成することにより硬化させて導電膜を得ることができる。また、はんだや鉛フリーのはんだを主成分とする微粒子を用いてもよく、この場合は粒径20μm以下の微粒子を用いることが好ましい。はんだや鉛フリーはんだは、低コストであるといった利点を有している。
For example, when the
次に、本実施の形態で示す半導体装置の動作について説明する。 Next, operation of the semiconductor device described in this embodiment is described.
半導体装置80は、非接触でデータを交信する機能を有し、高周波回路81、電源回路82、リセット回路83、クロック発生回路84、データ復調回路85、データ変調回路86、他の回路の制御を行う制御回路87、記憶回路88およびアンテナ89を有している(図15(A))。高周波回路81はアンテナ89より信号を受信して、データ変調回路86より受信した信号をアンテナ89から出力する回路であり、電源回路82は受信信号から電源電位を生成する回路であり、リセット回路83はリセット信号を生成する回路であり、クロック発生回路84はアンテナ89から入力された受信信号を基に各種クロック信号を生成する回路であり、データ復調回路85は受信信号を復調して制御回路87に出力する回路であり、データ変調回路86は制御回路87から受信した信号を変調する回路である。また、制御回路87としては、例えばコード抽出回路91、コード判定回路92、CRC判定回路93および出力ユニット回路94が設けられている。なお、コード抽出回路91は制御回路87に送られてきた命令に含まれる複数のコードをそれぞれ抽出する回路であり、コード判定回路92は抽出されたコードとリファレンスに相当するコードとを比較して命令の内容を判定する回路であり、CRC判定回路93は判定されたコードに基づいて送信エラー等の有無を検出する回路である。
The
図15(A)では、制御回路87の他に、アナログ回路である高周波回路81、電源回路82を含んでいる。 In FIG. 15A, in addition to the control circuit 87, a high frequency circuit 81 and a power supply circuit 82 which are analog circuits are included.
次に、上述した半導体装置の動作の一例について説明する。まず、アンテナ89により無線信号が受信される。無線信号は高周波回路81を介して電源回路82に送られ、高電源電位(以下、VDDと記す)が生成される。VDDは半導体装置80が有する各回路に供給される。また、高周波回路81を介してデータ復調回路85に送られた信号は復調される(以下、復調信号)。さらに、高周波回路81を介してリセット回路83およびクロック発生回路84を通った信号及び復調信号は制御回路87に送られる。制御回路87に送られた信号は、コード抽出回路91、コード判定回路92およびCRC判定回路93等によって解析される。そして、解析された信号にしたがって、記憶回路88内に記憶されている半導体装置の情報が出力される。出力された半導体装置の情報は出力ユニット回路94を通って符号化される。さらに、符号化された半導体装置80の情報はデータ変調回路86を通って、アンテナ89により送信される。なお、半導体装置80を構成する複数の回路においては、低電源電位(以下、VSS)は共通であり、VSSはGNDとすることができる。
Next, an example of operation of the above-described semiconductor device will be described. First, a radio signal is received by the antenna 89. The radio signal is sent to the power supply circuit 82 via the high frequency circuit 81, and a high power supply potential (hereinafter referred to as VDD) is generated. VDD is supplied to each circuit included in the
このように、リーダ/ライタから半導体装置80に信号を送り、当該半導体装置80から送られてきた信号をリーダ/ライタで受信することによって、半導体装置のデータを読み取ることが可能となる。
As described above, by transmitting a signal from the reader / writer to the
また、半導体装置80は、各回路への電源電圧の供給を電源(バッテリー)を搭載せず電磁波により行うタイプとしてもよいし、電源(バッテリー)を搭載して電磁波と電源(バッテリー)により各回路に電源電圧を供給するタイプとしてもよい。
Further, the
次に、非接触でデータの入出力が可能な半導体装置の使用形態の一例について説明する。表示部3210を含む携帯端末の側面には、リーダ/ライタ3200が設けられ、品物3220の側面には半導体装置3230が設けられる(図15(B))。品物3220が含む半導体装置3230にリーダ/ライタ3200をかざすと、表示部3210に品物の原材料や原産地、生産工程ごとの検査結果や流通過程の履歴等、更に商品の説明等の商品に関する情報が表示される。また、商品3260をベルトコンベアにより搬送する際に、リーダ/ライタ3240と、商品3260に設けられた半導体装置3250を用いて、該商品3260の検品を行うことができる(図15(C))。このように、システムに半導体装置を活用することで、情報の取得を簡単に行うことができ、高機能化と高付加価値化を実現する。
Next, an example of a usage pattern of a semiconductor device capable of inputting and outputting data without contact will be described. A reader /
なお、上述した以外にも本発明の半導体装置の用途は広範にわたり、非接触で対象物の履歴等の情報を明確にし、生産・管理等に役立てる商品であればどのようなものにも適用することができる。例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類、包装用容器類、書籍類、記録媒体、身の回り品、乗物類、食品類、衣類、保健用品類、生活用品類、薬品類及び電子機器等に設けて使用することができる。これらの例に関して図16を用いて説明する。 In addition to the above, the semiconductor device of the present invention has a wide range of uses, and is applicable to any product that can be used for production and management by clarifying information such as the history of an object without contact. be able to. For example, banknotes, coins, securities, certificate documents, bearer bonds, packaging containers, books, recording media, personal belongings, vehicles, foods, clothing, health supplies, daily necessities, chemicals, etc. It can be provided and used in an electronic device or the like. These examples will be described with reference to FIG.
紙幣、硬貨とは、市場に流通する金銭であり、特定の地域で貨幣と同じように通用するもの(金券)、記念コイン等を含む。有価証券類とは、小切手、証券、約束手形等を指す(図16(A))。証書類とは、運転免許証、住民票等を指す(図16(B))。無記名債券類とは、切手、おこめ券、各種ギフト券等を指す(図16(C))。包装用容器類とは、お弁当等の包装紙、ペットボトル等を指す(図16(D))。書籍類とは、書物、本等を指す(図16(E))。記録媒体とは、DVDソフト、ビデオテープ等を指す(図16(F))。乗物類とは、自転車等の車両、船舶等を指す(図16(G))。身の回り品とは、鞄、眼鏡等を指す(図16(H))。食品類とは、食料品、飲料等を指す。衣類とは、衣服、履物等を指す。保健用品類とは、医療器具、健康器具等を指す。生活用品類とは、家具、照明器具等を指す。薬品類とは、医薬品、農薬等を指す。電子機器とは、液晶表示装置、EL表示装置、テレビジョン装置(テレビ受像機、薄型テレビ受像機)、携帯電話機等を指す。 Banknotes and coins are money that circulates in the market, and include those that are used in the same way as money in a specific area (cash vouchers), commemorative coins, and the like. Securities refer to checks, securities, promissory notes, etc. (FIG. 16A). A certificate refers to a driver's license, a resident's card, etc. (FIG. 16B). Bearer bonds refer to stamps, gift tickets, various gift certificates, etc. (FIG. 16C). Packaging containers refer to wrapping paper for lunch boxes, plastic bottles, and the like (FIG. 16D). Books refer to books, books, and the like (FIG. 16E). The recording media refer to DVD software, video tapes, and the like (FIG. 16F). The vehicles refer to vehicles such as bicycles, ships, and the like (FIG. 16G). Personal belongings refer to bags, glasses, and the like (FIG. 16H). Foods refer to food products, beverages, and the like. Clothing refers to clothing, footwear, and the like. Health supplies refer to medical equipment, health equipment, and the like. Livingware refers to furniture, lighting equipment, and the like. Chemicals refer to pharmaceuticals, agricultural chemicals, and the like. Electronic devices refer to liquid crystal display devices, EL display devices, television devices (television receivers, thin television receivers), cellular phones, and the like.
紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類等に半導体装置80を設けることにより、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、書籍類、記録媒体等、身の回り品、食品類、生活用品類、電子機器等に半導体装置80を設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。乗物類、保健用品類、薬品類等に半導体装置80を設けることにより、偽造や盗難の防止、薬品類ならば、薬の服用の間違いを防止することができる。半導体装置80の設け方としては、物品の表面に貼ったり、物品に埋め込んだりして設ける。例えば、本ならば紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりするとよい。
Forgery can be prevented by providing the
このように、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に半導体装置を設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。また乗物類に半導体装置を設けることにより、偽造や盗難を防止することができる。また、動物等の生き物に埋め込むことによって、個々の生き物の識別を容易に行うことができる。例えば、家畜等の生き物にセンサーを備えた半導体装置を埋め込むことによって、生まれた年や性別または種類等はもちろん体温等の健康状態を容易に管理することが可能となる。 In this way, by providing semiconductor devices in packaging containers, recording media, personal items, foods, clothing, daily necessities, electronic devices, etc., it is possible to improve the efficiency of inspection systems and rental store systems. it can. Further, forgery or theft can be prevented by providing a semiconductor device in the vehicles. Moreover, by embedding it in creatures such as animals, it is possible to easily identify individual creatures. For example, by embedding a semiconductor device equipped with a sensor in a living creature such as livestock, it is possible to easily manage health conditions such as body temperature as well as the year of birth, gender or type.
なお、本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。 Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment.
本実施例では、上記実施の形態で示した半導体装置に含まれるトランジスタの電気的特性に関して図面を参照して説明する。具体的には、トランジスタを動作させた場合の電気的特性について検証(シミュレーション)を行った結果を示す。 In this example, electrical characteristics of transistors included in the semiconductor device described in the above embodiment are described with reference to drawings. Specifically, the result of verifying (simulating) the electrical characteristics when the transistor is operated is shown.
検証としては、半導体膜の端部に何らかの原因により電荷がトラップされた場合のトランジスタの電流−電圧特性(以下、「電気的特性」とも記す)に関し、上記図1で示した第2の不純物領域の有無による電気的特性の比較を行った。なお、本実施例では、半導体膜の端部にマイナス(負)の電荷が蓄積された場合を仮定して検証を行った。 As verification, regarding the current-voltage characteristics (hereinafter also referred to as “electrical characteristics”) of the transistor in the case where charges are trapped for some reason at the end of the semiconductor film, the second impurity region shown in FIG. We compared the electrical characteristics with and without. In this example, the verification was performed on the assumption that negative (negative) charges were accumulated at the end of the semiconductor film.
まず、導電膜105と重なる半導体膜103の端部にマイナスの固定電荷の蓄積を仮定し、当該蓄積される固定電荷の面密度に伴うトランジスタの電流(Id)−電圧(Vg)特性について検証を行った(図19(A)〜(D))。これは、実験により半導体膜103の端部には、作製工程において何らかの固定電荷がトラップされていると考えられるためである。
First, it is assumed that negative fixed charges are accumulated at the end of the
ここでは、半導体膜103の端部を45°のテーパー形状とし、当該半導体膜103の端部にQfeのマイナスの固定電荷の蓄積を仮定し、端部以外の半導体膜103の界面及びその近傍にQfm(1×1011/cm2)のマイナスの固定電荷の蓄積を仮定した。また、トランジスタのチャネル長Lを1μm、チャネル幅Wを10μmとして検証を行った。なお、実施例では、Qfeの濃度として、(a):1×1012/cm2、(b):2×1012/cm2、(c):3×1012/cm2とした場合について検証を行った。
Here, the edge portion of the
この時の、トランジスタの電流−電圧特性の検証結果を図19(C)、(D)に示す。なお、図19(C)はpチャネル型のトランジスタの電流−電圧特性を示しており、図19(D)はnチャネル型のトランジスタの電流−電圧特性を示している。なお、pチャネル型のトランジスタの場合には、ソース領域又はドレイン領域を形成する第1の不純物領域103bをp型の導電型(濃度は、1×1020/cm3)とし、nチャネル型のトランジスタの場合には、第1の不純物領域103bをn型の導電型(濃度は、1×1020/cm3)と仮定した。
The verification results of the current-voltage characteristics of the transistor at this time are shown in FIGS. Note that FIG. 19C illustrates current-voltage characteristics of a p-channel transistor, and FIG. 19D illustrates current-voltage characteristics of an n-channel transistor. Note that in the case of a p-channel transistor, the
pチャネル型のトランジスタの場合、半導体膜103の端部の固定電荷(Qfe)の濃度が増加するに伴いトランジスタの電流−電圧特性が変化する結果が得られた。また、Qfeの濃度が変化するに伴いしきい値電圧が変化し、より顕著にトランジスタの電流−電圧特性に影響が生じることが分かった。一方、nチャネル型のトランジスタの場合、半導体膜の端部の固定電荷(Qfe)の濃度が変化した場合であっても、トランジスタの電流−電圧特性に影響は生じなかった。
In the case of a p-channel transistor, the current-voltage characteristic of the transistor changed as the concentration of the fixed charge (Qf e ) at the end of the
この原因としては、pチャネル型のトランジスタでは、半導体膜103の端部と中央部に、エッジトランジスタとメイントランジスタがそれぞれ形成され、しきい値がそれぞれ異なるエッジトランジスタとメイントランジスタが並列接続されることによって、トランジスタの電流−電圧特性920に影響が生じたと考えられる(図20(A))。特に、pチャネル型のトランジスタにおいて半導体膜103の端部にマイナスの固定電荷が蓄積されるため、エッジトランジスタの電流−電圧特性922とメイントランジスタの電流−電圧特性921によって、トランジスタ全体の電流−電圧特性920に顕著に影響が生じ、こぶ(kink)925が生じた。
This is because, in a p-channel transistor, an edge transistor and a main transistor are respectively formed at the end and the center of the
一方、nチャネル型のトランジスタでは、同様にエッジトランジスタとメイントランジスタとが形成されるが、半導体膜103の端部に蓄積される固定電荷がマイナスであるため、エッジトランジスタの電流−電圧特性921がメイントランジスタの電流−電圧特性に隠され、トランジスタ全体の電流−電圧特性920に影響が生じなかったと考えられる(図20(B))。なお、半導体膜103に形成される固定電荷がプラスの場合には、pチャネル型のトランジスタとnチャネル型のトランジスタの電流−電圧特性が反対となる。
On the other hand, in an n-channel transistor, an edge transistor and a main transistor are formed in the same manner. However, since the fixed charge accumulated at the end of the
次に、上記実施の形態で示したように、導電膜105と重なる半導体膜103の端部にチャネル形成領域103a及び第1の不純物領域103bと接するように第2の不純物領域103cを設けた場合のトランジスタの電流(Id)−電圧(Vg)特性に関して検証を行った(図21(A)〜(C))。ここでは、半導体膜103の端部を45°のテーパー形状とし、当該半導体膜103の端部にQfeのマイナスの固定電荷の蓄積を仮定し、端部以外の半導体膜103の界面及びその近傍にQfm(1×1011/cm2)のマイナスの固定電荷の蓄積を仮定した。また、トランジスタのチャネル長Lを1μm、チャネル幅Wを10μm、第2の不純物領域103cの幅d(導電膜105と概略水平な方向に対する第2の不純物領域103cの長さ)を1μmとして検証を行った。なお、実施例では、Qfeの濃度として、(a):1×1012/cm2、(b):2×1012/cm2、(c):3×1012/cm2とした場合について検証を行った。
Next, as described in the above embodiment, when the
この時の、pチャネル型のトランジスタの電流−電圧特性を図21(C)に示す。なお、ここでは、ソース領域又はドレイン領域を形成する第1の不純物領域103bをp型の導電型(1×1020/cm3)とし、第2の不純物領域103cをn型の導電型(1×1017/cm3)とした。
FIG. 21C shows current-voltage characteristics of the p-channel transistor at this time. Note that here, the
図21(C)より、pチャネル型のトランジスタであっても、半導体膜103の端部にマイナスの固定電荷がトラップされた場合であっても、トランジスタの電流−電圧特性に影響は生じなかった。また、半導体膜の端部の固定電荷(Qfe)の濃度が増加した場合であっても、トランジスタの電流−電圧特性に影響は生じなかった。これは、ソース領域又はドレイン領域を形成する第1の不純物領域103bと逆の導電型を有する第2の不純物領域103cを、導電膜105と重なる半導体膜103の端部に設けることによって、当該第2の不純物領域103cが端部に形成される寄生チャネルのストッパとして機能するためであると考えられる。その結果、本発明で示した構造を用いることによって、半導体膜の端部に作製工程等によって何らかの原因により電荷がトラップされた場合であっても、トランジスタの電流−電圧特性が変化することを抑制することができることが分かった。
FIG. 21C shows that there is no effect on the current-voltage characteristics of the transistor even in the case of a p-channel transistor or in the case where a negative fixed charge is trapped at the end of the
次に、図22(A)〜(C)に上記図21に示した構造において、第2の不純物領域103cの濃度を変化させた場合のトランジスタの電流−電圧特性の検証結果を示す。なお、Qfeの濃度として、(a):1×1012/cm2、(b):2×1012/cm2、(c):3×1012/cm2とした場合ついて検証を行った。
Next, FIGS. 22A to 22C show verification results of current-voltage characteristics of the transistor when the concentration of the
図22(A)は第2の不純物領域103cの濃度が1×1017/cm3(n型)、図22(B)は第2の不純物領域103cの濃度が1×1018/cm3(n型)、図22(C)は第2の不純物領域103cの濃度が1×1019/cm3(n型)の場合のpチャネル型トランジスタの電流−電圧特性の測定結果を示している。
22A shows a concentration of the
図22(A)〜(C)より、第2の不純物領域103cの濃度が増加するに伴いトランジスタのオフ電流の増加がみられた。この原因としては、第2の不純物領域103cの濃度を増やすほど、第2の不純物領域103cを経由するオフ電流が流れやすくなるからであると考えられる。従って、第2の不純物領域103cの濃度は、1×1017/cm3以上1×1018/cm3未満とすることが好ましい。
22A to 22C, the off-state current of the transistor increased as the concentration of the
次に、図23(A)〜(D)に第2の不純物領域103cの幅dを変化させた場合のトランジスタの電流−電圧特性の検証結果を示す。なお、Qfeの濃度として、(a):1×1012/cm2、(b):2×1012/cm2、(c):3×1012/cm2とした場合について検証を行った。
Next, FIGS. 23A to 23D show verification results of the current-voltage characteristics of the transistor when the width d of the
図23(A)はd=0.3μm、図23(B)はd=0.5μm、図23(C)はd=1.0μm、図23(D)はd=1.5μmの場合のトランジスタの電流−電圧特性の測定結果を示している。第2の不純物領域の幅dが十分でない時には、上記図19で示した構造と同様に、半導体膜の端部の固定電荷(Qfe)の濃度が増加するに伴いトランジスタの電流−電圧特性が変化する結果が得られた(図23(A))。また、Qfeの濃度が変化するに伴いしきい値電圧が変化し、トランジスタの電流−電圧特性に影響が生じることが分かった。 23A shows a case where d = 0.3 μm, FIG. 23B shows a case where d = 0.5 μm, FIG. 23C shows a case where d = 1.0 μm, and FIG. 23D shows a case where d = 1.5 μm. The measurement result of the current-voltage characteristic of a transistor is shown. When the width d of the second impurity region is not sufficient, the current-voltage characteristic of the transistor increases as the fixed charge (Qf e ) concentration at the end of the semiconductor film increases, as in the structure shown in FIG. A changing result was obtained (FIG. 23A). Further, the threshold voltage changes with a change in the concentration of Qf e, the current of the transistor - was found to affect the voltage characteristics.
以上の結果より、pチャネル型のトランジスタとnチャネル型のトランジスタを含む半導体装置を設ける場合であっても、上記実施の形態2で示したように、一方のトランジスタにのみ寄生チャネルのストッパとして機能する不純物領域(例えば、第2の不純物領域103c(図1)、第2の不純物領域203c(図4))を設けることによって、半導体膜のチャネル形成領域の端部の特性によりトランジスタの特性へ及ぼす影響を低減することができる。
From the above results, even when a semiconductor device including a p-channel transistor and an n-channel transistor is provided, only one transistor functions as a parasitic channel stopper, as described in the second embodiment. By providing the impurity regions to be used (for example, the
80 半導体装置
81 高周波回路
82 電源回路
83 リセット回路
84 クロック発生回路
85 データ復調回路
86 データ変調回路
87 制御回路
88 記憶回路
89 アンテナ
91 コード抽出回路
92 コード判定回路
93 CRC判定回路
94 出力ユニット回路
101 基板
102 絶縁膜
103 半導体膜
104 ゲート絶縁膜
105 導電膜
106 絶縁膜
107 導電膜
108 レジスト
121 不純物元素
122 不純物元素
123 不純物領域
125 導電膜
130 絶縁膜
131 薄膜集積回路
132 導電膜
133 基板
134 導電性粒子
135 樹脂
136 導電膜
151 トランジスタ
152 トランジスタ
201 基板
202 絶縁膜
203 半導体膜
204 ゲート絶縁膜
205 導電膜
206 絶縁膜
207 導電膜
211 絶縁膜
213 半導体膜
215 導電膜
221 レジスト
222 レジスト
223 不純物領域
224 不純物元素
225 不純物元素
226 不純物元素
301 基板
302 絶縁膜
303 半導体膜
304 ゲート絶縁膜
305 導電膜
306 絶縁膜
307 導電膜
311 絶縁膜
313 半導体膜
321 レジスト
322 レジスト
323 レジスト
324 レジスト
325 不純物元素
326 不純物元素
327 不純物元素
328 不純物元素
331 不純物領域
332 不純物領域
900 特性
901 基板
902 絶縁膜
903 半導体膜
904 ゲート絶縁膜
905 導電膜
907 導電膜
920 特性
921 特性
922 特性
103a チャネル形成領域
103b 不純物領域
103c 不純物領域
105a 導電膜
105b 導電膜
125a 導電膜
125b 導電膜
203a チャネル形成領域
203b 不純物領域
203c 不純物領域
203d 不純物領域
205a 導電膜
205b 導電膜
206a 絶縁膜
206b 絶縁膜
213a チャネル形成領域
213b 不純物領域
213c 不純物領域
213c 領域
215a 導電膜
215b 導電膜
303a チャネル形成領域
303b 不純物領域
303c 不純物領域
303d 不純物領域
306a 絶縁膜
306b 絶縁膜
313a チャネル形成領域
313b 不純物領域
313c 不純物領域
313d 不純物領域
3200 リーダ/ライタ
3210 表示部
3220 品物
3230 半導体装置
3240 リーダ/ライタ
3250 半導体装置
3260 商品
903a チャネル形成領域
903b 不純物領域
953b 不純物領域
80 Semiconductor Device 81 High Frequency Circuit 82 Power Supply Circuit 83 Reset Circuit 84 Clock Generation Circuit 85 Data Demodulation Circuit 86 Data Modulation Circuit 87 Control Circuit 88 Memory Circuit 89 Antenna 91 Code Extraction Circuit 92 Code Determination Circuit 93 CRC Determination Circuit 94 Output Unit Circuit 101 Substrate 102 Insulating film 103 Semiconductor film 104 Gate insulating film 105 Conductive film 106 Insulating film 107 Conductive film 108 Resist 121 Impurity element 122 Impurity element 123 Impurity region 125 Conductive film 130 Insulating film 131 Thin film integrated circuit 132 Conductive film 133 Substrate 134 Conductive particle 135 Resin 136 Conductive film 151 Transistor 152 Transistor 201 Substrate 202 Insulating film 203 Semiconductor film 204 Gate insulating film 205 Conductive film 206 Insulating film 207 Conductive film 211 Insulating film 213 Semiconductor film 215 Conductive Film 221 resist 222 resist 223 impurity region 224 impurity element 225 impurity element 226 impurity element 301 substrate 302 insulating film 303 semiconductor film 304 gate insulating film 305 conductive film 306 insulating film 307 conductive film 311 insulating film 313 semiconductor film 321 resist 322 resist 323 resist 324 Resist 325 Impurity element 326 Impurity element 327 Impurity element 328 Impurity element 331 Impurity region 332 Impurity region 900 Characteristic 901 Substrate 902 Insulating film 903 Semiconductor film 904 Gate insulating film 905 Conductive film 907 Conductive film 920 Characteristic 921 Characteristic 922 Characteristic 103a Channel formation region 103b impurity region 103c impurity region 105a conductive film 105b conductive film 125a conductive film 125b conductive film 203a channel formation region 203b impurity region Region 203c impurity region 203d impurity region 205a conductive film 205b conductive film 206a insulating film 206b insulating film 213a channel formation region 213b impurity region 213c impurity region 213c region 215a conductive film 215b conductive film 303a channel formation region 303b impurity region 303c impurity region 303d impurity region 306a Insulating film 306b Insulating film 313a Channel forming region 313b Impurity region 313c Impurity region 313d Impurity region 3200 Reader / writer 3210 Display unit 3220 Product 3230 Semiconductor device 3240 Reader / writer 3250 Semiconductor device 3260 Product 903a Channel forming region 903b Impurity region 953b
Claims (9)
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極として機能する導電膜とを有し、
前記第1の半導体膜は、
前記ゲート絶縁膜を介して前記導電膜と重なる領域に設けられた第1のチャネル形成領域と、
前記第1のチャネル形成領域と隣接して設けられたソース領域又はドレイン領域を形成する第1の不純物領域と、
前記第1のチャネル形成領域及び前記第1の不純物領域と隣接して設けられた第2の不純物領域とを有し、
前記第2の半導体膜は、
前記ゲート絶縁膜を介して前記導電膜と重なる領域に設けられた第2のチャネル形成領域と、
ソース領域又はドレイン領域を形成する第3の不純物領域と、
前記チャネル形成領域と前記第3の不純物領域との間に隣接して設けられた第4の不純物領域とを有し、
前記第1の不純物領域は、前記第2の不純物領域、第3の不純物領域及び第4の不純物領域と導電型が異なり、
前記第2の不純物領域と前記第4の不純物領域は、概略同一の濃度の不純物元素を有することを特徴とする半導体装置。 A first semiconductor film and a second semiconductor film formed in an island shape on a substrate;
A conductive film functioning as a gate electrode formed on the first semiconductor film and the second semiconductor film through a gate insulating film;
The first semiconductor film includes:
A first channel formation region provided in a region overlapping with the conductive film with the gate insulating film interposed therebetween;
A first impurity region for forming a source region or a drain region provided adjacent to the first channel formation region;
A second impurity region provided adjacent to the first channel formation region and the first impurity region;
The second semiconductor film is
A second channel formation region provided in a region overlapping with the conductive film with the gate insulating film interposed therebetween;
A third impurity region forming a source region or a drain region;
A fourth impurity region provided adjacently between the channel formation region and the third impurity region;
The first impurity region has a conductivity type different from that of the second impurity region, the third impurity region, and the fourth impurity region,
The semiconductor device, wherein the second impurity region and the fourth impurity region have impurity elements having substantially the same concentration.
第1のチャネル形成領域と前記第2の不純物領域は導電型が異なることを特徴とする半導体装置。 In claim 1 ,
A semiconductor device, wherein the first channel formation region and the second impurity region have different conductivity types.
前記第2の不純物領域は、前記第1の半導体膜の端部であって前記導電膜が重なる領域に隣接して設けられていることを特徴とする半導体装置。 In claim 1 or claim 2 ,
The semiconductor device, wherein the second impurity region is provided adjacent to a region which is an end portion of the first semiconductor film and overlaps with the conductive film.
前記第1の半導体膜と前記第2の半導体膜上にゲート絶縁膜を介して前記第1の半導体膜と第2の半導体膜を横断して形成されたゲート電極として機能する導電膜とを有し、
前記第1の半導体膜は、
前記ゲート絶縁膜を介して前記導電膜と重なる領域に設けられた第1のチャネル形成領域と、
ソース領域又はドレイン領域を形成する第1の不純物領域と、
前記第1のチャネル形成領域と前記第1の不純物領域との間に隣接して設けられたLDD領域を形成する第2の不純物領域と、
前記第1のチャネル形成領域、前記第1の不純物領域及び前記第2の不純物領域と隣接して設けられた第3の不純物領域とを有し、
前記第2の半導体膜は、
前記ゲート絶縁膜を介して前記導電膜と重なる領域に設けられた第2のチャネル形成領域と、
ソース領域又はドレイン領域を形成する第4の不純物領域と、
前記第2のチャネル形成領域と前記第4の不純物領域との間に隣接して設けられたLDD領域を形成する第5の不純物領域と、
前記第2のチャネル形成領域、前記第4の不純物領域及び前記第5の不純物領域と隣接して設けられた第6の不純物領域とを有し、
前記第1の不純物領域、前記第2の不純物領域及び前記第6の不純物領域は同一の導電型であり、
前記第3の不純物領域、前記第4の不純物領域及び前記第5の不純物領域は同一の導電型であり、
前記第3の不純物領域と前記第5の不純物領域は、概略同一の濃度の不純物元素を有することを特徴とする半導体装置。 A first semiconductor film and a second semiconductor film formed in an island shape on a substrate;
A conductive film functioning as a gate electrode formed on the first semiconductor film and the second semiconductor film across the first semiconductor film and the second semiconductor film via a gate insulating film; And
The first semiconductor film includes:
A first channel formation region provided in a region overlapping with the conductive film with the gate insulating film interposed therebetween;
A first impurity region forming a source region or a drain region;
A second impurity region forming an LDD region provided adjacently between the first channel formation region and the first impurity region;
A third impurity region provided adjacent to the first channel formation region, the first impurity region, and the second impurity region;
The second semiconductor film is
A second channel formation region provided in a region overlapping with the conductive film with the gate insulating film interposed therebetween;
A fourth impurity region forming a source region or a drain region;
A fifth impurity region forming an LDD region provided adjacently between the second channel formation region and the fourth impurity region;
A sixth impurity region provided adjacent to the second channel formation region, the fourth impurity region, and the fifth impurity region;
The first impurity region, the second impurity region, and the sixth impurity region have the same conductivity type,
The third impurity region, the fourth impurity region, and the fifth impurity region have the same conductivity type,
The semiconductor device, wherein the third impurity region and the fifth impurity region have impurity elements having substantially the same concentration.
前記第2の不純物領域と前記第6の不純物領域は、概略同一の濃度の不純物元素を有することを特徴とする半導体装置。 In claim 4 ,
The semiconductor device, wherein the second impurity region and the sixth impurity region have impurity elements having substantially the same concentration.
前記第3の不純物領域は、前記第1の半導体膜の端部であって前記導電膜が重なる領域に隣接して設けられ、
前記第6の不純物領域は、前記第2の半導体膜の端部であって前記導電膜が重なる領域に隣接して設けられていることを特徴とする半導体装置。 In claim 4 or claim 5 ,
The third impurity region is provided adjacent to a region that is an end portion of the first semiconductor film and overlaps the conductive film,
The sixth impurity region is provided at an end portion of the second semiconductor film and adjacent to a region where the conductive film overlaps.
前記第1の半導体膜と前記第2の半導体膜を横断するようにゲート絶縁膜を介してゲート電極として機能する導電膜を形成し、
前記第1の半導体膜と前記第2の半導体膜に前記導電膜をマスクとして第1の不純物元素を導入し、
前記第1の半導体膜の端部と前記第2の半導体膜を覆うように第1のレジストを形成し、
前記第1のレジストと前記導電膜をマスクとして前記第1の半導体膜に前記第1の不純物元素と導電型が異なる第2の不純物元素を導入することによって、前記第1の半導体膜において、前記導電膜と重なる領域に第1のチャネル形成領域を形成し、前記第1のチャネル形成領域と隣接するように前記第2の不純物元素と導電型が同一である第1の不純物領域を形成し、前記第1のチャネル形成領域と前記第1の不純物領域と隣接するように前記第1の不純物元素と導電型が同一である第2の不純物領域を形成し、
前記導電膜の側面と接するように絶縁膜を形成し、
前記第1の半導体膜を覆うように第2のレジストを形成し、
前記導電膜と前記絶縁膜をマスクとして、前記第2の半導体膜に前記第2の不純物元素と導電型が異なる第3の不純物元素を導入することによって、前記第2の半導体膜において、前記導電膜と重なる領域に第2のチャネル形成領域を形成し、前記第2のチャネル形成領域と隣接し且つ前記絶縁膜と重なる領域に前記第1の不純物元素と導電型が同一である第4の不純物領域を形成し、前記第4の不純物領域と隣接するように前記第3の不純物元素と導電型が同一である第3の不純物領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a first semiconductor film and a second semiconductor film on the substrate in an island shape;
Forming a conductive film functioning as a gate electrode through a gate insulating film so as to cross the first semiconductor film and the second semiconductor film;
A first impurity element is introduced into the first semiconductor film and the second semiconductor film using the conductive film as a mask;
Forming a first resist so as to cover an end of the first semiconductor film and the second semiconductor film;
By introducing a second impurity element having a conductivity type different from that of the first impurity element into the first semiconductor film using the first resist and the conductive film as a mask, Forming a first channel formation region in a region overlapping with the conductive film, and forming a first impurity region having the same conductivity type as the second impurity element so as to be adjacent to the first channel formation region; Forming a second impurity region having the same conductivity type as the first impurity element so as to be adjacent to the first channel formation region and the first impurity region;
Forming an insulating film in contact with the side surface of the conductive film;
Forming a second resist so as to cover the first semiconductor film;
By introducing a third impurity element having a conductivity type different from that of the second impurity element into the second semiconductor film using the conductive film and the insulating film as a mask, the conductivity of the second semiconductor film is increased. Forming a second channel formation region in a region overlapping with the film; and a fourth impurity having the same conductivity type as the first impurity element in a region adjacent to the second channel formation region and overlapping the insulating film A method for manufacturing a semiconductor device is characterized in that a region is formed, and a third impurity region having the same conductivity type as the third impurity element is formed adjacent to the fourth impurity region.
前記第2の不純物領域と前記第4の不純物領域が、概略同一の濃度の不純物元素を含むように形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 In claim 7 ,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second impurity region and the fourth impurity region are formed so as to contain impurity elements having substantially the same concentration.
前記第2の不純物領域は、前記第1の半導体膜の端部であって前記導電膜が重なる領域に隣接して形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
In claim 7 or claim 8 ,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second impurity region is formed adjacent to a region which is an end portion of the first semiconductor film and overlaps with the conductive film.
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