JPH05275697A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH05275697A
JPH05275697A JP4001440A JP144092A JPH05275697A JP H05275697 A JPH05275697 A JP H05275697A JP 4001440 A JP4001440 A JP 4001440A JP 144092 A JP144092 A JP 144092A JP H05275697 A JPH05275697 A JP H05275697A
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JP
Japan
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gate electrode
tft
drain
gate
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP4001440A
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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
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JPH05275697A publication Critical patent/JPH05275697A/ja
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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圧がかかる方が
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ゲート電極を凹状に形成し、凹
状段差内部にTFTのチャネル部を形成した後、さらに
チャネル部上方に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凹状のゲート電極を
形成しその段差間にゲート酸化膜を介してTFTチャネ
ル部を形成、さらにチャネル部上方にゲート電極を形成
して構成する。

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】また、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。
【0006】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。
【0007】ゲートが一つのトランジスタ(シングルゲ
ートトランジスタ)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。
【0008】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。
【0009】(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)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4で
述べたダブルゲート構造のTFTでは、図からもわかる
ようにTFTトランジスタ構成において、下ゲート、バ
ルク(ソース・ドレイン・チャネル部)、上ゲートの少
なくとも三層構造をとる。その結果、TFTチャネル部
及びその周辺の急峻な段差により平坦化が難しく、その
後の配線工程において、断線及びエッチ残りによるショ
ートの原因となる。
【0011】そこで本発明はこのような課題を解決する
ものでその目的とするところはTFT特性の向上のため
にダブルゲートにしても、段差の少ないTFTを提供す
ることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板上に設けられた第1の絶縁膜、前記第1絶縁
膜上に設けられた第1導電膜による第1MOS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た第2導電膜に
よるMOS型トランジスタのソース・ドレイン・チャネ
ル領域、前記第2絶縁膜および前記第2導電膜上に形成
された第3の絶縁膜、前記第3の絶縁膜上に形成された
第3導電膜による第2MOS型トランジスタのゲート電
極からなる半導体層において、前記第1導電膜によるM
OS型トランジスタのゲート電極が凹状になっており、
凹状になったゲート電極の段差内部に前記第2導電膜に
よるMOS型トランジスタのソース・ドレイン・チャネ
ル領域が存在しかつチャネル部上部にゲート電極が存在
す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はシリコン酸化
膜、103、107はゲート電極、104、106はゲ
ート酸化膜、105はTFTチャネル部である。
【0015】また図2は、本発明の実施例の平面図であ
る。
【0016】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20〜2
00nm形成する。(図1(a))次にLPCVD法に
よりモノシラン雰囲気中、600〜640゜Cでポリシリ
コン膜を100〜300nm形成後、全面にP型不純物
であるBF2 +またはN型不純物であるP+またはAs+
ドーズ量1×1014〜1×1016、エネルギー30〜1
20kevでイオン注入後、フォトリソグラフィおよ
び、異方性エッチングによりポリシリコン膜によりMO
S型トランジスタのゲート電極103を形成する。(図
1(b))この際、異方性エッチングは、ゲート電極を
凹状に形成するため、時間エッチングとし、段差間の間
隔は200〜1000nm、またその深さは20〜20
0nmとする。この時、200〜600nm程度の間隔
はの通常のフォトでは難しい場合は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104を熱酸化膜またはCV
D法により、20〜100nm形成する。(図1
(c))次にLPCVD法によりモノシラン雰囲気中6
00〜650℃でポリシリコン膜を50〜300nm形
成した後、レジストをマスクとして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でイオン注入することによりソース・
ドレイン及びチャネル部を形成する。ひき続きCF4
2=5:1ガス中で異方性エッチングで全面エッチバ
ックをかけパターンを形成する事により、ゲート電極凹
状段差内部に、TFTソース・ドレイン及びチャネル部
105を形成する。(図1(d))次に全面に、CVD
法または熱酸化によりゲート酸化膜となるシリコン酸化
膜106を20〜200nm形成後、LPCVD法によ
りモノシラン雰囲気中、600〜640℃でポリシリコ
ン膜を100〜300nm形成する。続いてポリシリコ
ン膜全面にP型不純物であるBF2 +またはN型不純物で
あるP+またはAs+をドーズ量1×1014〜1×1
16、エネルギー30〜120kevでイオン注入後、
フォトリソグラフィおよび、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107
を形成する。(図1(e))なお、図1には示されてい
ないが、ゲート電極103、107は電気的に接続され
ている。
【0017】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、TFTのゲートをダブルゲート構造
とすることにより しきい値電圧が下がる。
【0018】 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。
【0019】といったトランジスタ特性の向上ととも
に、下層ゲート電極にTFTチャネル部を埋め込んだこ
とにより 段差が減少する。
【0020】 により平坦化を図ることができ、高
集積化が可能となる。
【0021】また、チャネル部に四方からゲート電極が
かかるため、 全体がチャネル化しやすくなり従来のダブルゲート
構造と比較しさらにオン電流が増加する。
【0022】といった効果がある。
【0023】また、TFTのソース、ドレイン、チャネ
ル部をパターニングしたゲート電極間に埋め込みエッチ
バック法により形成することにより、チャネル幅を一定
にできる。
【0024】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
リサイドを使用しても同様な効果が得られる。
【0025】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。
【0026】また本実施例ではソース・ドレイン・チャ
ネル部にLPCVD法により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〜
600℃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。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、配線層を増やすことな
くダブルゲートにすることによりTFT特性を向上し、
スピードが速く、また平坦化がはかることができるため
歩留りが向上しかつ高集積化の図れるTFTを提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(e)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】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、302、402 ・・
・シリコン酸化膜 103、107、201、 206、303、403、409 ・・・ゲ
ート電極 104、106、202、304、404、408 ・
・・ゲート酸化膜 105、203、305、405 ・・・T
FTのチャネル部 204、205、306、307、406、407
・・・TFTのソース・ドレイン部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に設けられた第1の絶縁
    膜、前記第1絶縁膜上に設けられた第1導電膜による第
    1MOS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
    れた第2導電膜によるMOS型トランジスタのソース・
    ドレイン・チャネル領域、前記第2絶縁膜および前記第
    2導電膜上に形成された第3の絶縁膜、前記第3の絶縁
    膜上に形成された第3導電膜による第2MOS型トラン
    ジスタのゲート電極からなる半導体層において、前記第
    1導電膜によるMOS型トランジスタのゲート電極が凹
    状になっており、凹状になったゲート電極の段差内部に
    前記第2導電膜によるMOS型トランジスタのソース・
    ドレイン・チャネル領域が存在しかつチャネル部上部に
    ゲート電極が存在することを特徴とする半導体装置。
JP4001440A 1992-01-08 1992-01-08 半導体装置 Pending JPH05275697A (ja)

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JP4001440A JPH05275697A (ja) 1992-01-08 1992-01-08 半導体装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5612546A (en) * 1994-12-22 1997-03-18 Goldstar Electron Co., Ltd. Thin film transistor structure
US5904515A (en) * 1995-01-27 1999-05-18 Goldstar Electron Co., Ltd. Method for fabricating a thin film transistor with the source, drain and channel in a groove in a divided gate
KR100229678B1 (ko) * 1996-12-06 1999-11-15 구자홍 박막트랜지스터 및 그의 제조방법
KR100469165B1 (ko) * 2001-12-22 2005-02-02 동부전자 주식회사 이중 게이트형 반도체 소자 및 그 제조방법

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