JPH05110092A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH05110092A
JPH05110092A JP26965991A JP26965991A JPH05110092A JP H05110092 A JPH05110092 A JP H05110092A JP 26965991 A JP26965991 A JP 26965991A JP 26965991 A JP26965991 A JP 26965991A JP H05110092 A JPH05110092 A JP H05110092A
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JP
Japan
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gate
film
semiconductor device
conductive film
tft
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Application number
JP26965991A
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English (en)
Inventor
Izumi Kobayashi
いずみ 小林
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トランジスタのソース・ドレイン・チャネル
をポリシリコン膜に形成するTFTにおいてチャネル部
が薄い場合、多方向から複数のゲート電解がかかる方が
トランジスタ特性が向上することがわかっている。本発
明の目的とするところはダブルゲート構造の下ゲートを
2つに分割してその間ににTFTのチャネル部を形成、
その上に第3のゲート電極を設けることによりトランジ
スタ特性が向上しかつ段差を低減し平坦化をはかりかつ
高集積化を図ることを目的とする。 【構成】 絶縁膜上に導電膜による2つのゲート電極を
形成しその間にゲート酸化膜を介してTFTチャネル部
の一部を形成、前記チャネル部上にゲート膜を介して第
3のゲート電極を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の中でもM
OS型トランジスタの電極構造に関する。
【0002】
【従来の技術】SRAMの特徴の一つとしてバッテリー
バックアップが可能な低待機時電流があげられる。従来
使われてきた高抵抗負荷型セルでは負荷となるポリシリ
コンの抵抗値を高くすることにより、セル当りの待機時
電流を低く抑えてきた。4MSRAMで1MSRAMと
同程度の待機時電流を要求するとセル1個当りの待機時
電流は4分の1とする必要がありその場合セルノードリ
ーク電流と同程度またはそれ以下の電流の供給しかでき
なくなり情報保持が難しくなる。そこで登場したのがp
MOS負荷型セルと呼ばれるものである。これは負荷と
なるpMOSトランジスタをnMOSトランジスタの上
に積み上げたもので完全cMOS型と比較して高集積化
がはかれるという利点がある。またこのpMOSトラン
ジスタはソース・ドレイン・チャネル部を薄膜ポリシリ
コン層形成するTFT(ThinFilm Trans
istor)構造を取っている。
【0003】このTFTトランジスタの製造方法を図3
を用いて説明する。
【0004】まず、半導体基板301にCVD法により
シリコン酸化膜302を形成後、CVD法によりポリシ
リコン膜を形成、フォトリソグラフィによりポジレジス
トを用いてエッチングによりゲート電極303を形成す
る。(図3(a))次にゲート酸化膜304を形成後、
LPCVD法によりポリシリコン膜305を形成、フォ
トレジストをマスクにP型不純物であるBF2 +をイオン
注入してP+不純物層によりソース、ドレイン領域30
6、307を形成する。(図3(b))このとき不純物
をドープしていない305はチャネル領域となる。最後
に図3(c)の如くフォトリソグラフィによりパターン
を形成する。
【0005】このTFTトランジスタの特性を向上させ
る方法として、ダブルゲート構造とよばれるTFTの開
発も進められている。このダブルゲート構造の断面図を
図4に示し、この動作機構について簡単に説明する。図
4(a)はソース・ドレイン方向に対し平行に切ったT
FTダブルゲート構造断面図である。図4(b)はソー
ス・ドレイン方向に対し垂直に切ったTFTダブルゲー
ト構造断面図である。ダブルゲート構造のTFTでは上
下二つのゲート電極403、409によりトランジスタ
を制御する。ゲートが一つのトランジスタ(シングルト
ランジスタ)ではゲート電圧印加によりゲート電極側の
チャネル部表面のみが反転するのに対し、チャネル部の
厚さの薄いダブルゲート構造のTFTではチャネルの全
領域が反転する。すなわち、 オン電流の増加が期待
できる。
【0006】そのほかダブルゲートTFTは先に図3で
述べたシングルゲートTFTと比較して、 チャネル
コンダクタンス(gm)の増加、 サブスレッショル
ド特性の向上、 ショートチャネル効果の改善、
短チャネル化が可能である。すなわち短チャネル化して
もオフ電流が増加しない、ことが分かっている。
【0007】(Conference on Solid Devices and Mate
rials,1990,pp393-396、シャープ技報第46号.199
0年9月 P27-31)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】さきに述べたようにダ
ブルゲート構造にするとTFTチャネル部が薄い場合、
両方の電圧がかかりTFT特性の向上に有効であるが、
図4でわかるように下ゲート、バルク(ソース・ドレイ
ン・チャネル部)、上ゲートの三層が重なる部分が出て
くるため、TFTチャネル部及びその周辺の急峻な段差
により後工程に諸問題が出てくる。また高集積化が進み
微細化のためさらにチャネル幅(ゲート幅:W)を小さ
くした場合、十分な電流が供給できなくなる。
【0009】そこで本発明はこのような諸問題を解決す
るもので、その目的とするところはダブルゲート構造と
同じ配線数でダブルゲート以上の特性を有し、かつ段差
の少ないTFTで微細化が進んで平面的なゲート幅を小
さくしても十分な電流が供給できるTFTを提供するこ
とにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板上に形成された第1の絶縁膜、前記第1絶縁
膜上に形成されエッチングによりパターニングされた第
1導電型の不純物を有する第1導電膜で形成された2個
以上のMOS型トランジスタのゲート電極、前記第2導
電膜上に形成された第2絶縁膜、前記第2絶縁膜上に形
成されエッチングによりパターニングされた第2導電
膜、前記第1絶縁膜及び前記パターニングされた第2導
電膜上に形成された第3絶縁膜、前記第3絶縁膜上に形
成されエッチングによりパターニングされた第3導電膜
で形成されたMOS型トランジスタのゲート電極からな
る半導体装置において、前記第1導電膜で形成された2
個以上のMOS型トランジスタのゲート電極に前記エッ
チングによりパターニングされた第2導電膜の一部が挟
まれており、前記第3導電膜で形成されたMOS型トラ
ンジスタのゲート電極の一部または全体が前記第1導電
膜で形成された2個以上のMOS型トランジスタのゲー
ト電極に挟まれた前記第2導電膜上に形成されているこ
とを特徴とする。
【0011】本発明の半導体装置は第1の導電膜が高融
点金属であることを特徴とする。
【0012】本発明の半導体装置は第1の導電膜が高融
点金属シリサイドであることを特徴とする。
【0013】
【実施例】以下、本発明について実施例にもとづき、詳
細に説明する。
【0014】図1は、本発明の実施例を工程順に示す図
である。101は半導体基板、102、107はシリコ
ン酸化膜、103、108はゲート電極、105、10
7はゲート酸化膜、106はポリシリコン膜(トランジ
スタのチャネル部)である。また図2は本発明の実施例
の平面図である。
【0015】まず、半導体基板101の全面に、CVD
法または熱酸化によりシリコン酸化膜102を1000
〜5000Å形成した後、LPCVD法によりモノシラ
ン雰囲気中、600〜640゜Cでポリシリコン膜103
を1000〜3000Å形成する。(図1(a))続い
てポリシリコン膜103全面にN型不純物であるP+
またはAs+をドーズ量1×1014〜1×1016、エネ
ルギー30〜120kevでイオン注入、フォトリソグ
ラフィ、エッチングによりポリシリコン膜によりMOS
型トランジスタのゲート電極104を形成する。(図1
(b))この際、ゲート電極は2本以上形成しそれぞれ
のゲート電極の間隔を2000Åとる。2000Åの間
隔は通常のフォトでは無理であるのでエキシマレーザー
露光またはEB露光でパターニングする。続いてゲート
酸化膜になるシリコン酸化膜105を熱酸化膜またはC
VD法により、400Å形成する。(図1(c))次に
LPCVD法によりモノシラン雰囲気中600〜650
℃でポリシリコン膜を1000Å形成した後、レジスト
をマスクとしてP型不純物であるBF2 +、ドーズ量1×
1014〜1×1016、エネルギー30〜120kevで
イオン注入することによりソース・ドレイン及びチャネ
ル部を形成した後、フォトリソグラフィ、エッチングに
よりパターンを形成TFTチャネル部106を形成す
る。(図1(d))次に全面にCVD法によりゲート酸
化膜となるシリコン酸化膜を200〜1000Å形成す
る。(図1(e))ひき続き、LPCVD法によりモノ
シラン雰囲気中600〜650℃でポリシリコン膜を1
000〜3000Å形成後、全面にP型不純物であるB
2 +をドーズ量1×1014〜1×1016、エネルギー3
0〜120kevでイオン注入、フォトリソグラフィ、
エッチングによりポリシリコン膜によりMOS型トラン
ジスタのゲート電極108を形成する。(図1(f))
上述の工程を経て出来上がった本発明の半導体装置によ
れば、ダブルゲート構造の下ゲートをチャネル部に対し
て左右に設けたことによるトリプルゲート構造としたこ
とにより、実質的にトリプルゲート構造になる。その結
果、チャネル部全体にゲート電解がかかるため、 オン電流が増加する しきい値電圧が下がる サブスレショルド係数を下げスイッチング特性が向
上する といった特性向上ともに、 チャネル幅を変えることなくチャネル幅方向の寸法
が小さくなる また、チャネル部の一部が2つのゲート電極に埋め込ま
れていることにより、 段差が減少する により平坦化を図ることができ、高集積が可能と
なる また微細化にともない平面的なゲート幅を小さくした場
合でも、 2つのゲート間にチャネル部を埋め込むことで平面
的なWを小さくでき、オン電流が大きいTFTをつくれ
る また本実施例ではゲート電極としてポリシリコン膜を使
用したが、高融点金属または高融点金属シリサイドまた
は高融点金属ポリサイドを使用しても同様な効果が得ら
れる。
【0016】また本実施例ではソース・ドレイン部にP
型の不純物であるBF2を用いたがN型不純物であるP+
またはAs+を使用しても同様な効果が得られる。
【0017】また本実施例ではソース・ドレイン・チャ
ネル部にLPCVD法によるポリシリコン膜を使用した
が、LPCVD法によりモノシラン雰囲気中500〜6
00℃またはジシラン雰囲気中450〜550℃でアモ
ルファスシリコン膜を形成した後550〜650゜Cのア
ニールにより固相成長する事により形成したポリシリコ
ン膜を使用しても同様な効果が得られる。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、ダブルゲートの下ゲー
トを2つにわけてトリプルゲートにすることによりTF
T特性が向上し、スピードが速くなり、平坦化を図るこ
とができるため歩留りが向上し、また平面寸法が小さく
なるため高集積化の図れるTFTを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(f)は本発明の半導体装置の製造方
法の一実施例を示す工程順断面図。
【図2】本発明の半導体装置の一実施例を示す平面図。
【図3】(a)〜(c)は従来の半導体装置の一実施例
を示す工程順断面図。
【図4】(a)〜(b)は従来の半導体装置の一実施例
の構造断面図。
【符号の説明】
101、301、401
半導体基板 102、107、302、402 シリ
コン酸化膜 103、104、108、201、202、206、3
03、403、409 ゲート電極 105、107、304、404、408 ゲ
ート酸化膜 106、202、305 TFTの
チャネル部 204、205、306、307 TFTのソース・
ドレイン部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成された第1の絶縁
    膜、前記第1絶縁膜上に形成されエッチングによりパタ
    ーニングされた第1導電型の不純物を有する第1導電膜
    で形成された2つ以上のMOS型トランジスタのゲート
    電極、前記第1導電膜上に形成された第2絶縁膜、前記
    第2絶縁膜上に形成されエッチングによりパターニング
    された第2導電膜、前記第1絶縁膜及び前記パターニン
    グされた第2導電膜上に形成された第3絶縁膜、前記第
    3絶縁膜上に形成されエッチングによりパターニングさ
    れた第3導電膜で形成されたMOS型トランジスタのゲ
    ート電極からなる半導体装置において、前記第1導電膜
    で形成された2つ以上のMOS型トランジスタのゲート
    電極に前記エッチングによりパターニングされた第2導
    電膜の一部が挟まれており、前記第3導電膜で形成され
    たMOS型トランジスタのゲート電極の一部または全体
    が前記第1導電膜で形成された2つ以上のMOS型トラ
    ンジスタのゲート電極に挟まれた前記第2導電膜上に第
    3絶縁膜を介して形成されていることを特徴とする半導
    体装置。
  2. 【請求項2】 第1の導電膜が高融点金属であることを
    特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 第1の導電膜が高融点金属シリサイドで
    あることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
JP26965991A 1991-10-17 1991-10-17 半導体装置 Pending JPH05110092A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100229678B1 (ko) * 1996-12-06 1999-11-15 구자홍 박막트랜지스터 및 그의 제조방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100229678B1 (ko) * 1996-12-06 1999-11-15 구자홍 박막트랜지스터 및 그의 제조방법
US6329672B1 (en) 1996-12-06 2001-12-11 Lg Electronics Thin film transistor having a second gate metal layer preventing formation of hillocks
US6537843B2 (en) 1996-12-06 2003-03-25 Lg.Philips Lcd Co., Ltd Thin film transistor and method of manufacturing the same

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