JPH0621097A - 薄膜トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタ及びその製造方法

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JPH0621097A
JPH0621097A JP17705092A JP17705092A JPH0621097A JP H0621097 A JPH0621097 A JP H0621097A JP 17705092 A JP17705092 A JP 17705092A JP 17705092 A JP17705092 A JP 17705092A JP H0621097 A JPH0621097 A JP H0621097A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
region
thin film
carrier concentration
low carrier
Prior art date
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Pending
Application number
JP17705092A
Other languages
English (en)
Inventor
Hajime Kinugasa
元 衣笠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】オフリーク電流を低く抑えたままで、トランジ
スタの駆動能力を高くした薄膜トランジスタ及びその製
造方法を提供する。 【構成】基板1上に、絶縁膜2を介してゲート電極4を
形成し、前記絶縁膜2及びゲート電極4上に、ゲート絶
縁膜を介して、ソース領域5、チャネル領域8、低キャ
リア濃度領域7、ドレイン領域6を形成された薄膜トラ
ンジスタにおいて、前記低キャリア濃度領域7の、当該
低キャリア濃度領域7を通過する電流に対して垂直方向
の膜厚の一部を、チャネル領域8の膜厚より厚く形成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ及び
その製造方法に係り、特に、オフリーク電流を低く抑え
たままで、駆動能力を高めた薄膜トランジスタ及びその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、薄膜トランジスタ(Thin Film Tr
ansistor:以下、『TFT』という)は、一般的に、液
晶ディスプレイのスイッチング素子やSRAM(Static
Random Access Memory )メモリセルのp−MOS(P-
Channel Metal Oxide Semiconductor Transistor)負荷
として用いられており、半導体装置の微細化、高集積化
に貢献している。このTFTは、例えば、絶縁膜やガラ
ス等の基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜を形成し、
その上に、多結晶シリコン膜又は非晶質シリコン膜(ア
モルファスシリコン膜)からなるチャネル領域やソース
・ドレイン領域が形成された構造をしている。
【0003】また、近年では、「IEDM(Internatio
nal Electron Devices Meeting)90’、469〜47
2頁」に紹介されているように、TFTのソース・ドレ
イン領域の近傍に、低キャリア濃度領域(オフセット領
域)を設け、当該ドレイン端の電界を緩和し、リーク電
流を低減するTFTが紹介されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ように、ソース・ドレイン領域の近傍に、低キャリア濃
度領域を設けたTFTは、オフリーク電流を低減できる
反面、低キャリア濃度領域の寄生抵抗により、トランジ
スタのスイッチングスピードを遅延させる等、トランジ
スタの駆動能力を低下させるという問題があった。
【0005】この一例として、例えば、SRAM用のT
FTでは、低キャリア濃度領域の長さ(オフセット長)
の増加と共に、オフ電流は、飽和する傾向を示すが、オ
ン電流は、単調に減少してしまうことが報告されてい
る。従って、メモリセルノードの電圧低下を補償すると
いうTFTの長所が半減するという問題があった。本発
明は、このような問題を解決することを課題とするもの
であり、オフリーク電流を低く抑えたままでトランジス
タの駆動能力を高めた薄膜トランジスタ及びその製造方
法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、基板上に、チャネル領域及びソース・ド
レイン領域を有し、当該ソース・ドレイン領域の近傍
に、低キャリア濃度領域を形成した薄膜トランジスタに
おいて、前記低キャリア濃度領域は、少なくとも当該低
キャリア濃度領域を通過する電流に対して垂直方向の膜
厚の一部が、前記チャネル領域の膜厚より厚いことを特
徴とする薄膜トランジスタを提供するものである。
【0007】そして、基板上に、チャネル領域及びソー
ス・ドレイン領域を有し、当該ソース・ドレイン領域の
近傍に、低キャリア濃度領域を形成した薄膜トランジス
タの製造方法において、前記基板上に、絶縁膜を介して
ゲート電極を形成した後、前記基板及びゲート電極上に
ゲート絶縁膜を形成する第1工程と、前記ゲート絶縁膜
上に、前記チャネル領域の膜厚より厚い膜厚で、多結晶
シリコン膜又は非晶質シリコン膜を形成する第2工程
と、前記多結晶シリコン膜又は非晶質シリコン膜に異方
性エッチングを行う第3工程と、を含むことを特徴とす
る薄膜トランジスタの製造方法を提供するものである。
【0008】さらにまた、基板上に、チャネル領域及び
ソース・ドレイン領域を有し、当該ソース・ドレイン領
域の近傍に、低キャリア濃度領域を形成した薄膜トラン
ジスタの製造方法において、前記基板上に、絶縁膜を介
してゲート電極を形成した後、前記基板及びゲート電極
上にゲート絶縁膜を形成する第1工程と、前記ゲート電
極の側面に前記ゲート絶縁膜を介して、多結晶シリコン
膜又は非晶質シリコン膜からなるサイドウォールを形成
する第2工程と、前記ゲート絶縁膜及びサイドウォール
上に、多結晶シリコン膜又は非晶質シリコン膜を形成す
る第3工程と、を含むことを特徴とする薄膜トランジス
タの製造方法を提供するものである。
【0009】
【作用】請求項1記載の発明によれば、前記低キャリア
濃度領域の、当該低キャリア濃度領域を通過する電流に
対して垂直方向の膜厚の少なくとも一部を、前記チャネ
ル領域の膜厚より厚くしたことで、前記低キャリア濃度
領域の断面積を増加することができるため、この部分の
寄生抵抗を低下することができる。従って、前記低キャ
リア領域を通過するオン電流値を増加することができ、
また、オフセット長の増加に伴うオン電流の減少を緩和
することができる。
【0010】そして、請求項2記載の発明によれば、前
記ゲート絶縁膜上に、前記チャネル領域の膜厚より厚い
膜厚で、多結晶シリコン膜又は非晶質シリコン膜を形成
し、これに異方性エッチングを行うことで、当該多結晶
シリコン膜又は非晶質シリコン膜のうち、前記ゲート電
極の側面部分、即ち、低キャリア濃度領域となる部分の
膜厚をチャネル領域となる部分の膜厚より厚くすること
ができる。従って、前記低キャリア濃度領域の断面積を
増加することができるため、この部分の寄生抵抗を低下
することができ、オン電流の減少を緩和することができ
る。
【0011】さらにまた、請求項3記載の発明によれ
ば、前記ゲート電極の側面に前記ゲート絶縁膜を介し
て、多結晶シリコン膜又は非晶質シリコン膜からなるサ
イドウォールを形成し、その上に、多結晶シリコン膜又
は非晶質シリコン膜を形成することで、当該多結晶シリ
コン膜又は非晶質シリコン膜のうち、前記ゲート電極の
側面部分、即ち、低キャリア濃度領域となる部分の膜厚
をチャネル領域となる部分の膜厚より厚くすることがで
きる。従って、前記低キャリア濃度領域の断面積を増加
することができるため、この部分の寄生抵抗を低下する
ことができ、オン電流の減少を緩和することができる。
さらに、この方法は、前記サイドウォールを形成する際
に行うエッチングの制御性が良いと共に、膜厚精度を向
上することができる。
【0012】
【実施例】次に、本発明に係る実施例について、図面を
参照して説明する。図1は、本発明の実施例に係る薄膜
トランジスタの一部を示す断面図、図2〜図5は、図1
に示す薄膜トランジスタの製造工程の一部を示す断面図
である。図1に示す薄膜トランジスタは、基板1上に、
絶縁膜2を介してゲート電極4を形成し、前記絶縁膜2
及びゲート電極4上に、ゲート絶縁膜を介して、ソース
領域5、チャネル領域8、低キャリア濃度領域(オフセ
ット領域)7、ドレイン領域6が形成されている。そし
て、低キャリア濃度領域7は、当該低キャリア濃度領域
7を通過する電流に対して垂直方向の膜厚の一部が、チ
ャネル領域8の膜厚より厚く形成されている。
【0013】次に、この薄膜トランジスタの製造方法に
ついて、各工程毎に図面を参照して説明する。図2に示
す工程では、基板1上に形成した絶縁膜2上に、多結晶
シリコン膜からなるゲート電極4を形成する。次に、図
3に示す工程では、図1に示す工程で得た、絶縁膜2及
びゲート電極4上に、熱酸化膜からなるゲート絶縁膜3
を形成する。次に、ゲート絶縁膜3上に、低圧CVD
(Chemical Vapor Deposition )により、膜厚が、例え
ば、100〜500nm程度の多結晶シリコン膜9を形
成する。ここで、前記多結晶シリコン膜9は、後に形成
するチャネル領域8の膜厚より厚い膜厚で形成する。即
ち、後の工程で、前記多結晶シリコン膜9をエッチング
した際に、所望の膜厚を有するチャネル領域8及び所望
の膜厚を有する低キャリア濃度領域7が得られる膜厚で
形成する。その後、前記多結晶シリコン膜9の導電性を
高めるために、当該多結晶シリコン膜9に、所望の不純
物を注入し、n+ 型の多結晶シリコン膜9とする。
【0014】次いで、図4に示す工程では、図3に示す
工程で得た多結晶シリコン膜9に、ドライ雰囲気で、ゲ
ート電極4上の多結晶シリコン膜9の膜厚が40nm程
度(チャネル領域8の膜厚に相当する)になるまで異方
性エッチングを行う。このようにすることで、後の工程
で低キャリア濃度領域7となる部分の、当該低キャリア
濃度領域7を通過する電流に対して垂直方向の膜厚の少
なくとも一部を、後の工程でチャネル領域8となる部分
の膜厚より厚くすることができる。
【0015】次に、図5に示す工程では、図4に示す工
程で得た多結晶シリコン膜9のチャネル領域8及び低キ
ャリア領域7となる領域上に、選択的にレジスト膜10
を形成する。次いで、前記レジスト膜10をマスクとし
て、前記多結晶シリコン膜9に、p型の不純物として、
BF2 + を、例えば、ドーズ量=1014〜1015
-2、エネルギー=20〜30KeV、でイオン注入
し、ソース領域5及びドレイン領域6を形成する。
【0016】このようにして、図1に示す薄膜トランジ
スタを形成した。次に、図1に示す薄膜トランジスタの
他の製造方法について、各工程毎に図面を参照して説明
する。先ず、前記図2及び図3に示す工程を行った後、
図6に示す工程に進む。ここで、図3に示す工程で形成
する多結晶シリコン膜9の膜厚は、後の工程で形成する
サイドウォール11の幅に対応するため、必要なサイド
ウォール11の幅に応じた膜厚とする。
【0017】図6に示す工程では、図3に示す工程で得
た多結晶シリコン膜9を、ゲート絶縁膜3が露出するま
でエッチバックし、ゲート電極4の側面に、ゲート絶縁
膜3を介して、多結晶シリコン膜9からなるサイドウォ
ール11を形成する。次に、図7に示す工程では、図6
に示す工程で得たサイドウォール11及び、ゲート絶縁
膜3上に、膜厚が40nm程度の多結晶シリコン膜9を
形成する。このようにすることで、後の工程で低キャリ
ア濃度領域7となる部分は、サイドウォール11とこの
工程で形成した多結晶シリコン膜9とで形成され、後の
工程でチャネル領域8となる部分は、この工程で形成し
た多結晶シリコン膜9により形成されることになる。従
って、前記低キャリア濃度領域7となる部分の、当該低
キャリア濃度領域7を通過する電流に対して垂直方向の
膜厚の少なくとも一部を、前記チャネル領域8となる部
分の膜厚より厚くすることができる。
【0018】その後、図7で示す工程で得た多結晶シリ
コン膜9に、前記図5に示す工程を行い、図1に示す薄
膜トランジスタを形成した。次に、本実施例で得た薄膜
トランジスタと、従来の薄膜トランジスタとのオフセッ
ト長(μm)に対するオン・オフ電流(A)の変化を調
査した。この結果を図8に示す。
【0019】図8から、本実施例の薄膜トランジスタ
は、オフセット長の変化に対するオン電流の減少が少な
いが、従来の薄膜トランジスタは、オフセット長が長く
なるとこれに対応して、オン電流が単調に減少してしま
うことが確認された。これより、本実施例の薄膜トラン
ジスタは、低キャリア濃度領域の寄生抵抗を低下するこ
とができ、オン電流の減少を緩和することができること
が立証された。
【0020】尚、本実施例では、図3に示す工程及び図
7に示す工程で、後に、ソース領域5、チャネル領域
8、低キャリア濃度領域7、ドレイン領域6となる膜と
して、多結晶シリコン膜9を形成したが、これに限ら
ず、非晶質シリコン膜を形成してもよい。また、図5に
示す工程では、多結晶シリコン膜9がn型のため、ソー
ス領域5及びドレイン領域6を形成するために、BF2
+ をイオン注入したが、これに限らず、他のp型不純物
を用いてもよい。また、多結晶シリコン膜9がp型の場
合は、所望のn型不純物を用いればよい。
【0021】さらに、本発明は、前記実施例で紹介した
構造のみならず、例えば、LDD(Lightly Doped Drai
n Structure )構造を有する薄膜トランジスタ等にも応
用できることは、勿論である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、前記低キャリア濃度領域の、当該低キャリ
ア濃度領域を通過する電流に対して垂直方向の膜厚の少
なくとも一部を、前記チャネル領域の膜厚より厚くした
ことで、前記低キャリア濃度領域の断面積を増加するこ
とができる。従って、この部分の寄生抵抗を低下するこ
とができ、オン電流を増加することができる。この結
果、オフリーク電流を低く抑えたままで、駆動能力を高
くした薄膜トランジスタを提供することができる。
【0023】そして、請求項2記載の発明によれば、前
記ゲート絶縁膜上に、前記チャネル領域の膜厚より厚い
膜厚で、多結晶シリコン膜又は非晶質シリコン膜を形成
し、これに異方性エッチングを行うことで、当該多結晶
シリコン膜又は非晶質シリコン膜のうち、前記ゲート電
極の側面部分、即ち、低キャリア濃度領域となる部分の
膜厚をチャネル領域となる部分の膜厚より厚くすること
ができる。従って、前記低キャリア濃度領域の寄生抵抗
を低下することができ、オン電流を増加することができ
る。この結果、オフリーク電流を低く抑えたままで、駆
動能力を高くした薄膜トランジスタを提供することがで
きる。
【0024】さらにまた、請求項3記載の発明によれ
ば、前記ゲート電極の側面に前記ゲート絶縁膜を介し
て、多結晶シリコン膜又は非晶質シリコン膜からなるサ
イドウォールを形成し、その上に、多結晶シリコン膜又
は非晶質シリコン膜を形成することで、当該多結晶シリ
コン膜又は非晶質シリコン膜のうち、前記ゲート電極の
側面部分、即ち、低キャリア濃度領域となる部分の膜厚
をチャネル領域となる部分の膜厚より厚くすることがで
きる。従って、前記低キャリア濃度領域の寄生抵抗を低
下することができ、オン電流を増加することができる。
この結果、オフリーク電流を低く抑えたままで、駆動能
力を高くした薄膜トランジスタを提供することができ
る。さらに、この方法は、前記サイドウォールを形成す
る際に行うエッチングの制御性が良いと共に、膜厚精度
を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る薄膜トランジスタの一部
を示す断面図である。
【図2】図1に示す薄膜トランジスタの製造工程の一部
を示す断面図である。
【図3】図1に示す薄膜トランジスタの製造工程の一部
を示す断面図である。
【図4】図1に示す薄膜トランジスタの製造工程の一部
を示す断面図である。
【図5】図1に示す薄膜トランジスタの製造工程の一部
を示す断面図である。
【図6】図1に示す薄膜トランジスタの製造工程の一部
を示す断面図である。
【図7】図1に示す薄膜トランジスタの製造工程の一部
を示す断面図である。
【図8】本実施例で得た薄膜トランジスタと、従来の薄
膜トランジスタとのオフセット長(μm)に対するオン
・オフ電流(A)の変化を示す図である。
【符号の説明】
1 基板 2 絶縁膜 3 ゲート絶縁膜 4 ゲート電極 5 ソース領域 6 ドレイン領域 7 低キャリア濃度領域 8 チャネル領域 9 多結晶シリコン膜 10 レジスト膜 11 サイドウォール

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に、チャネル領域及びソース・ド
    レイン領域を有し、当該ソース・ドレイン領域の近傍
    に、低キャリア濃度領域を形成した薄膜トランジスタに
    おいて、 前記低キャリア濃度領域は、少なくとも当該低キャリア
    濃度領域を通過する電流に対して垂直方向の膜厚の一部
    が、前記チャネル領域の膜厚より厚いことを特徴とする
    薄膜トランジスタ。
  2. 【請求項2】 基板上に、チャネル領域及びソース・ド
    レイン領域を有し、当該ソース・ドレイン領域の近傍
    に、低キャリア濃度領域を形成した薄膜トランジスタの
    製造方法において、 前記基板上に、絶縁膜を介してゲート電極を形成した
    後、前記基板及びゲート電極上にゲート絶縁膜を形成す
    る第1工程と、前記ゲート絶縁膜上に、前記チャネル領
    域の膜厚より厚い膜厚で、多結晶シリコン膜又は非晶質
    シリコン膜を形成する第2工程と、前記多結晶シリコン
    膜又は非晶質シリコン膜に異方性エッチングを行う第3
    工程と、を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製
    造方法。
  3. 【請求項3】 基板上に、チャネル領域及びソース・ド
    レイン領域を有し、当該ソース・ドレイン領域の近傍
    に、低キャリア濃度領域を形成した薄膜トランジスタの
    製造方法において、 前記基板上に、絶縁膜を介してゲート電極を形成した
    後、前記基板及びゲート電極上にゲート絶縁膜を形成す
    る第1工程と、前記ゲート電極の側面に前記ゲート絶縁
    膜を介して、多結晶シリコン膜又は非晶質シリコン膜か
    らなるサイドウォールを形成する第2工程と、前記ゲー
    ト絶縁膜及びサイドウォール上に、多結晶シリコン膜又
    は非晶質シリコン膜を形成する第3工程と、を含むこと
    を特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
JP17705092A 1992-07-03 1992-07-03 薄膜トランジスタ及びその製造方法 Pending JPH0621097A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100362187B1 (ko) * 1995-12-28 2003-03-06 주식회사 하이닉스반도체 박막트랜지스터제조방법

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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