JPH08293607A

JPH08293607A - 半導体集積回路装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH08293607A
Application number: JP7096608A
Authority: JP
Inventors: Takashi Toida; 孝志戸井田; Katsuyoshi Aihara; 克好相原
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1995-04-21
Filing date: 1995-04-21
Publication date: 1996-11-05

Abstract

(57)【要約】【構成】シリコン基板１１上に設ける絶縁膜１３と、
その絶縁膜上に設ける多結晶シリコン膜からなる下部ゲ
ート電極１７と下部ゲート電極上に設ける下部ゲート絶
縁膜２９と下部ゲート絶縁膜２９上に設ける酸窒化シリ
コン膜１５と、酸窒化シリコン膜上に設ける活性層領域
２３と、活性層領域表面に設ける上部ゲート絶縁膜３１
と、上部ゲート絶縁膜上に設ける上部ゲート電極１９
と、上部ゲート電極に整合する領域の活性層領域に設け
るソース領域２５とドレイン領域２７とを備える半導体
集積回路装置とその製造方法。【効果】固相成長時に発生する歪みや膜の欠陥を低減
し、下部ゲート電極の段差などに欠陥が集中するなどの
形状的な問題も緩和され、固相成長距離の拡大が実現で
きる。さらに、固相成長距離が拡大したことによってゲ
ート寸法や、シード領域端からゲート電極端までの距離
などの設計の余裕度も拡大する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は絶縁膜上に形成するダブ
ルゲート型の電界効果型薄膜トランジスタの構造とその
製造方法とに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、絶縁膜上に形成する電界効果型
薄膜トランジスタは、液晶表示装置ののアクティブマト
リックスのアクティブ素子や、センサや、三次元回路素
子などに利用されている。

【０００３】ダブルゲート型の電界効果型薄膜トランジ
スタの従来技術におけるその構造と製造方法とを、図１
０を用いて説明する。図１０は従来例における半導体集
積回路装置の構造とその製造方法とを示す断面図であ
る。

【０００４】図１０に示すように、シリコン基板１１上
に形成する酸化シリコン膜でからなるる絶縁膜１３上
に、多結晶シリコン膜からなる低抵抗の下部ゲート電極
１７を設ける。この絶縁膜１３には、シリコン基板１１
が露出する領域であるシード領域２１を設けている

【０００５】さらに下部ゲート電極１７の表面には、酸
化シリコン膜からなる下部ゲート絶縁膜２９を設け、こ
の下部ゲート絶縁膜２９の上部には活性層領域２３を設
けている。さらにまた、活性層領域２３の上部には、酸
化シリコン膜からなる上部ゲート絶縁膜３１を設けてい
る。

【０００６】さらにその上部ゲート絶縁膜３１上部に
は、低抵抗の多結晶シリコン膜で形成する上部ゲート電
極１９を設けている。さらにこの上部ゲート電極１９に
整合する領域の活性層領域２３には、ソース領域２５と
ドレイン領域２７とを設ける。そのうえ層間絶縁膜３５
に形成するコンタクトホール３７を介して、ソース領域
２５とドレイン領域２７と接続する配線電極１４を設け
る。

【０００７】従来、活性層領域２３となる単結晶シリコ
ン膜は、シリコン基板１１表面の露出しているシード領
域２１を含むように非晶質シリコン膜の状態で全面に形
成して、その後の窒素雰囲気中での熱処理によって、非
晶質シリコン膜を結晶化して形成している。

【０００８】このとき非晶質シリコン膜は、温度５７０
℃以下で形成し、その後の窒素雰囲気中での熱処理は、
６００℃以下の温度で１０時間以上行って、シード領域
２１上の非晶質シリコン膜を単結晶シリコン膜へ変換
し、さらに絶縁膜１３上の非晶質シリコン膜も単結晶シ
リコン膜へ変換し、活性層領域２３を形成する。

【０００９】この非晶質シリコン膜を単結晶シリコン膜
に変換するときの問題点は、絶縁膜１３上に非晶質シリ
コン膜を形成することによってシード領域２１から横方
向、つまりシリコン基板１１と平行方向に結晶成長しに
くということが挙げられる。

【００１０】シリコン基板１１表面の情報である結晶性
と配向性とを非晶質シリコン膜に伝達し、結晶化を行う
固相成長膜について、図１１の平面図を使って、もう少
し詳細に説明する。

【００１１】図１１に示すように、面方位（１００）の
シリコン基板１１に、酸化シリコン膜からなる絶縁膜１
３を形成し、その酸化シリコン膜を〈１００〉方向にパ
ターニングし、シード領域２１を形成する。

【００１２】そして酸化シリコン膜からなる絶縁膜１３
の上部全面に、非晶質シリコン膜を形成し、窒素雰囲気
中で熱処理を行うことによって非晶質シリコン膜の結晶
化処理を行う。

【００１３】このとき、シード領域２１から結晶化が始
まり、縦方向から横方向に結晶化が移行すると、｛１１
０｝面の成長からその成長過程で成長速度の遅い｛１１
１｝面が現れ、横方向の成長速度を律則する

【００１４】さらに、酸化シリコン膜からなる絶縁膜１
３上で固相成長が進むと、酸素原子と結合しているシリ
コン結合は、成長方向に対して歪を受ける。

【００１５】さらにまた、非晶質である酸化シリコン膜
中では、格子の規則性がないので固相成長した活性層領
域２３は局所的に応力を受け、不規則に配列した転移を
含むことになる。

【００１６】つまり、固相成長膜である活性層領域２３
と絶縁膜１３である酸化シリコン膜との界面が、酸化シ
リコン膜上に固相成長する距離や、活性層領域２３の膜
質の安定化を阻害する要因となる。

【００１７】とくに、上述したような歪みは、下部ゲー
ト電極１７のような段差付近に集中するなど形状的な要
因もある。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】絶縁膜１３上に形成す
る固相成長膜は、絶縁膜１３と固相成長膜との界面や、
固相成長させようとする領域の形状などが、固相成長膜
内の歪みや欠陥などを左右し、シリコン基板１１と平行
方向である絶縁膜１３上に成長する固相成長距離を決定
する。

【００１９】シード領域２１端から固相成長する距離が
短いと、上部ゲート電極１９と下部ゲート電極１７とで
挟まれたチャネル領域を、単結晶シリコン膜の固相成長
膜である活性層領域２３がカバーできず、電界効果型薄
膜トランジスタの特性を劣化させる原因になる。

【００２０】さらに、固相成長距離が短いと、チャネル
領域を固相成長膜でカバーできるようにゲート寸法や、
シード領域端からゲート電極端までの距離などを決定し
なければならず、半導体集積回路装置の電界効果型薄膜
トランジスタなどの設計寸法を決定する上で余裕度が小
さい。

【００２１】本発明の目的は、上記課題を解決して、絶
縁膜上に充分な単結晶の活性層領域を形成し、設計余裕
度のある信頼性に優れた半導体集積回路装置およびその
製造方法を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体集積回路装置の構造とその製造方法
とは、下記記載の手段を採用する。

【００２３】本発明の半導体集積回路装置は、シリコン
基板上に設ける絶縁膜と、絶縁膜上に設ける下部ゲート
電極と、下部ゲート電極上に設ける下部ゲート絶縁膜
と、非シード領域に設ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化
シリコン膜上に設ける活性層領域と、活性層領域表面に
設ける上部ゲート絶縁膜と、上部ゲート絶縁膜上に設け
る上部ゲート電極と、上部ゲート電極に整合する活性層
領域に設けるソース領域とドレイン領域とを備えること
を特徴とする。

【００２４】本発明の半導体集積回路装置は、シリコン
基板上に設け酸化シリコン膜からなる絶縁膜と、その絶
縁膜上に設け多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極
と、下部ゲート電極上に設ける下部ゲート絶縁膜と、非
シード領域に設ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化シリコ
ン膜上に設ける活性層領域と、活性層領域表面に設ける
上部ゲート絶縁膜と、この上部ゲート絶縁膜上に設け多
結晶シリコン膜からなる上部ゲート電極と、上部ゲート
電極に整合する活性層領域に設けるソース領域とドレイ
ン領域とを備えることを特徴とする。

【００２５】本発明の半導体集積回路装置は、シリコン
基板上に設け酸化シリコン膜からなる絶縁膜と、その絶
縁膜上に設け多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極
と、この下部ゲート電極上に設ける下部ゲート絶縁膜
と、非シード領域に設ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化
シリコン膜上に設け単結晶シリコン膜からなる活性層領
域と、活性層領域表面に設ける上部ゲート絶縁膜と、上
部ゲート絶縁膜上に設け多結晶シリコン膜からなる上部
ゲート電極と、上部ゲート電極に整合する活性層領域に
設けるソース領域とドレイン領域とを備えることを特徴
とする。

【００２６】本発明の半導体集積回路装置は、シリコン
基板上に設け酸化シリコン膜からなる絶縁膜と、その絶
縁膜上に設け多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極
と、下部ゲート電極上に設ける下部ゲート絶縁膜と、非
シード領域に設ける酸窒化シリコン膜と、この酸窒化シ
リコン膜上に設け多結晶シリコン膜からなる活性層領域
と、活性層領域表面に設ける上部ゲート絶縁膜と、上部
ゲート絶縁膜上に設け多結晶シリコン膜からなる上部ゲ
ート電極と、上部ゲート電極に整合する活性層領域に設
けるソース領域とドレイン領域とを備えることを特徴と
する。

【００２７】本発明の半導体集積回路装置は、シリコン
基板上に設ける絶縁膜と、その絶縁膜上に設ける下部ゲ
ート電極と、この下部ゲート電極上に設ける下部ゲート
絶縁膜と、非シード領域の絶縁膜と下部ゲート絶縁膜と
の上に設ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化シリコン膜上
に設ける活性層領域と、活性層領域表面に設ける上部ゲ
ート絶縁膜と、上部ゲート絶縁膜上に設ける上部ゲート
電極と、上部ゲート電極に整合する活性層領域に設ける
ソース領域とドレイン領域とを備えることを特徴とす
る。

【００２８】本発明の半導体集積回路装置は、シリコン
基板上に設け酸化シリコン膜からなる絶縁膜と、その絶
縁膜上に設け多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極
と、下部ゲート電極上に設ける下部ゲート絶縁膜と、非
シード領域の絶縁膜と下部ゲート絶縁膜との上に設ける
酸窒化シリコン膜と、この酸窒化シリコン膜上に設ける
活性層領域と、活性層領域表面に設ける上部ゲート絶縁
膜と、この上部ゲート絶縁膜上に設け多結晶シリコン膜
からなる上部ゲート電極と、上部ゲート電極に整合する
活性層領域に設けるソース領域とドレイン領域とを備え
ることを特徴とする。

【００２９】本発明の半導体集積回路装置は、シリコン
基板上に設け酸化シリコン膜からなる絶縁膜と、その絶
縁膜上に設け多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極
と、下部ゲート電極上に設ける下部ゲート絶縁膜と、非
シード領域の絶縁膜と下部ゲート絶縁膜との上に設ける
酸窒化シリコン膜と、酸窒化シリコン膜上に設け単結晶
シリコン膜からなる活性層領域と、活性層領域表面に設
ける上部ゲート絶縁膜と、上部ゲート絶縁膜上に設け多
結晶シリコン膜からなる上部ゲート電極と、上部ゲート
電極に整合する活性層領域に設けるソース領域とドレイ
ン領域とを備えることを特徴とする。

【００３０】本発明の半導体集積回路装置は、シリコン
基板上に設け酸化シリコン膜からなる絶縁膜と、その絶
縁膜上に設け多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極
と、下部ゲート電極上に設ける下部ゲート絶縁膜と、非
シード領域の絶縁膜と下部ゲート絶縁膜との上に設ける
酸窒化シリコン膜と、酸窒化シリコン膜上に設け多結晶
シリコン膜からなる活性層領域と、活性層領域表面に設
ける上部ゲート絶縁膜と、上部ゲート絶縁膜上に設け多
結晶シリコン膜からなる上部ゲート電極と、上部ゲート
電極に整合する活性層領域に設けるソース領域とドレイ
ン領域とを備えることを特徴とする。

【００３１】本発明の半導体集積回路装置の製造方法に
おいては、シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶縁膜上
に多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極を形成する
工程と、下部ゲート電極表面に下部ゲート絶縁膜を形成
する工程と、酸窒化シリコン膜を全面に形成する工程
と、シード領域の酸窒化シリコン膜とシード領域の絶縁
膜とを除去する工程と、シリコン基板表面が露出したシ
ード領域を清浄化し、全面に非晶質シリコン膜を形成す
る工程と、窒素雰囲気中で熱処理し非晶質シリコン膜を
単結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成する工程
と、活性層領域を島状に分離し、上部ゲート絶縁膜を形
成する工程と、上部ゲート電極を形成する工程と、ソー
ス領域とドレイン領域を形成する工程とを含むことを特
徴とする。

【００３２】本発明の半導体集積回路装置の製造方法に
おいては、シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶縁膜上
に多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極を形成する
工程と、下部ゲート電極表面に下部ゲート絶縁膜を形成
する工程と、酸窒化シリコン膜を全面に形成する工程
と、シード領域の酸窒化シリコン膜とシード領域の絶縁
膜とを除去する工程と、シリコン基板表面が露出したシ
ード領域を清浄化し、全面に非晶質シリコン膜を形成す
る工程と、窒素雰囲気中で熱処理し非晶質シリコン膜を
多結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成する工程
と、活性層領域を島状に分離し、上部ゲート絶縁膜を形
成する工程と、上部ゲート電極を形成する工程と、ソー
ス領域とドレイン領域を形成する工程とを含むことを特
徴とする。

【００３３】

【作用】本発明の半導体集積回路装置の構造と製造方法
とにおいては、絶縁膜上に設ける下部ゲート電極上に下
部ゲート絶縁膜を設け、さらに下部ゲート絶縁膜と絶縁
膜との非シード領域に酸窒化シリコン膜を設ける。

【００３４】このように酸窒化シリコン膜を非晶質シリ
コン膜の下層に設けると、化学量論的に酸化シリコン膜
に比べシリコン過剰であるために、活性層領域であるシ
リコン膜との界面は、酸窒化シリコン膜から組成が連続
的に変化し安定な界面を形成し、さらにシリコン基板と
の間に発生する応力も緩和することができる。

【００３５】このことによって、酸化シリコン膜に比べ
てシリコン過剰な酸窒化シリコン膜が固相成長膜との界
面になり、固相成長時に発生する歪みや膜の欠陥の発生
を低減することができる。

【００３６】その結果、下部ゲート電極の段差などに欠
陥が集中するなどの形状的な問題も緩和され、固相成長
距離の拡大が実現できる。さらに、固相成長距離が拡大
したことによってゲート寸法や、シード領域端からゲー
ト電極端までの距離などの設計の余裕度も拡大する。

【００３７】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例における
半導体集積回路装置の構造とその製造方法とを説明す
る。本発明の実施例における半導体集積回路装置および
その製造方法について図１から図７を用いて具体的に説
明する。まずはじめに、図７を用いて本発明の実施例に
おける半導体集積回路装置の構造を説明する。

【００３８】図７に示すように、シリコン基板１１上に
設ける酸化シリコン膜からなる絶縁膜１３と、その酸化
シリコン膜からなる絶縁膜１３上に多結晶シリコン膜か
らなる下部ゲート電極１７を設ける。さらにこの下部ゲ
ート電極１７の表面に下部ゲート絶縁膜２９を設ける。

【００３９】さらに、絶縁膜１３と酸窒化シリコン膜１
５との開口であるシリコン基板１１が露出している領域
のシード領域２１を設け、そしてこのシード領域２１を
除く領域である非シード領域に酸窒化シリコン膜１５を
設ける。

【００４０】さらに、酸窒化シリコン膜１５上に活性層
領域２３を設ける。この活性層領域２３に、電界効果型
薄膜トランジスタやダイオードや抵抗やコンデンサなど
の素子を設ける。

【００４１】さらに、この活性層領域２３表面には上部
ゲート絶縁膜３１を設け、この上部ゲート絶縁膜３１の
上部に上部ゲート電極１９を設ける。

【００４２】さらに、上部ゲート電極１９に整合する領
域の活性層領域２３に、ソース領域２５とドレイン領域
２７とを設ける。

【００４３】さらにまた、酸化シリコン膜からなるマス
ク酸化膜３３を上部ゲート電極１９の表面に設ける。

【００４４】そして、層間絶縁膜３５に設けるコンタク
トホール３７を介してアルミ二ニウム合金からなり、ソ
ース領域２５とドレイン領域２７とに接続する配線電極
３９を設ける。

【００４５】図１０に示す従来例における半導体集積回
路装置では、絶縁膜１３上に下部ゲート電極１７と下部
ゲート絶縁膜２９とを設け、その上部に活性層領域２３
を形成している。

【００４６】これに対して、本発明の半導体集積回路装
置では、絶縁膜１３である酸化シリコン膜上に下部ゲー
ト電極１７と下部ゲート絶縁膜２９を設け、シード領域
２１以外の非シード領域である絶縁膜と下部ゲート絶縁
膜２９との上部に酸窒化シリコン膜１５を設けて、さら
にこの酸窒化シリコン膜１５の上面に活性層領域２３を
設ける構造を採用している。

【００４７】従来の技術では、前述のように、化学的に
安定な酸化シリコン膜からなる絶縁膜１３が固相成長膜
との界面になっているので、固相成長時に歪みや欠陥が
発生しやすい。

【００４８】さらに従来の技術では、下部ゲート電極１
７の段差などにこのような欠陥が多く集中して固相成長
膜の信頼性を低下させ、固相成長距離を短くしてしま
う。

【００４９】一方、本発明のように、絶縁膜１３上に設
ける下部ゲート電極１７と下部ゲート絶縁膜２９とを含
んだシード領域２１以外の領域と、活性層領域２３とな
る非晶質シリコン膜との間に酸窒化シリコン膜１５を介
在させると、下記するような理由によって、固相成長時
の歪みや欠陥の発生と固相成長距離が短くなることとを
抑制することができる。

【００５０】すなわち酸窒化シリコン膜１５は、化学量
論的に酸化シリコン膜に比べてシリコン過剰である。こ
のために、活性層領域２３であるシリコン膜との界面
は、酸窒化シリコン膜１５から組成が連続的に変化し安
定な界面を形成し、さらにシリコン基板１１との間に発
生する応力も緩和することができる。

【００５１】つまり、下部ゲート電極１７の段差部に集
中するような欠陥を緩和し、固相成長膜自身の信頼性を
高くし、固相成長距離を拡大することができる。

【００５２】つぎに、図７に示す半導体集積回路装置の
構造を形成するための製造方法について、図１から図７
の断面図を用いて説明する。

【００５３】まずはじめに、図１に示すように、〈１１
０〉ファセットに対して４５°傾けた〈１００〉方向の
ファセットを有するシリコン基板１１を用意する。そし
て、温度が１０００℃、酸素と窒素の混合気体雰囲気中
で、絶縁膜１３として膜厚が３００ｎｍの酸化シリコン
膜をシリコン基板１１の全面に形成する。

【００５４】その後、減圧下の条件での化学的気相成長
法を用いて、温度が６１０℃、圧力が０．３Ｔｏｒｒ
で、モノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスを反応ガスとして用い
て、下部ゲート電極１７材料となる多結晶シリコン膜４
１を形成する。なお多結晶シリコン膜４１は、膜厚３０
０ｎｍの厚さで形成する。

【００５５】つぎに、下部ゲート電極１７となる多結晶
シリコン膜に、砒素（Ａｓ）イオンを打ち込みエネルギ
ー４０ＫｅＶで、打ち込み量１×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ²の条件でイオン注入を行う。

【００５６】つぎに図２に示すように、多結晶シリコン
膜４１の全面に回転塗布法を用いてフォトレジスト（図
示せず）を形成し、所定のフォトマスクを用いて露光処
理と現像処理とを行い、フォトレジストを下部ゲート電
極１７に対応するパターン形状に形成する。

【００５７】その後、このパターニングしたフォトレジ
ストをエッチングマスクに用いて、多結晶シリコン膜４
１をエッチングして、下部ゲート電極１７を形成する。

【００５８】この下部ゲート電極１７材料である多結晶
シリコン膜のエッチングは、反応性イオンエッチング装
置を用いて、六フッ化イオウ（ＳＦ6 ）と酸素（Ｏ2 ）
との混合ガスをエッチングガスとして用いて行う。

【００５９】その後、アッシング処理を行い、エッチン
グマスクとして用いたフォトレジストを除去する。さら
にその後、温度９００℃の酸素雰囲気中で酸化処理を行
い、１０ｎｍの膜厚の酸化シリコン膜からなる下部ゲー
ト絶縁膜２９を、下部ゲート電極１７の表面に形成す
る。

【００６０】その後、下部ゲート電極１７を含むシリコ
ン基板１１の全面に、温度が７００℃、反応ガスとして
モノシラン（ＳｉＨ4 ）と亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）とアン
モニア（ＮＨ3 ）との混合気体雰囲気中で、膜厚が１０
ｎｍの酸窒化シリコン膜１５を、化学的気相成長法を用
いて形成する。

【００６１】つぎに図３に示すように、酸窒化シリコン
膜１５の全面に回転塗布法を用いてフォトレジスト（図
示せず）を形成し、所定のフォトマスクを用いて露光処
理と現像処理とを行い、フォトレジストをシード領域２
１が開口するようなパターン形状に形成する。

【００６２】その後、このパターニングしたフォトレジ
ストをエッチングマスクに用いて、酸窒化シリコン膜１
５をエッチングして、シード領域２１が開口するように
形成する。

【００６３】この酸窒化シリコン膜１５のエッチング
は、反応性イオンエッチング装置を用いて、四フッ化炭
素（ＣＦ4 ）と三フッ化炭化臭素（ＣＢｒＦ3 ）とヘリ
ュウム（Ｈｅ）と酸素（Ｏ2 ）との混合気体をエッチン
グガスとして用いて、電力５０Ｗ、圧力１００ｍＴｏｒ
ｒの条件でシード領域２１の酸窒化シリコン膜１５を除
去する。

【００６４】その後、シード領域２１の絶縁膜１３であ
る酸化シリコン膜をエッチングし、シード領域２１のシ
リコン基板１１の表面を露出させる。この酸化シリコン
膜からなる絶縁膜１３のエッチング処理は、フッ化アン
モニウム（ＮＨ4 Ｆ）とフッ酸（ＨＦ）との混合溶液か
らなるバッファードフッ酸を用いて行う。

【００６５】その後、減圧の化学的気相成長装置にて、
圧力１×１０^-5Ｔｏｒｒ程度に真空排気した後に、塩素
（Ｃｌ2 ）と水素（Ｈ2 ）との混合気体を化学的気相成
長装置の管内に導入し、圧力０．３ｍＴｏｒｒ、温度５
７０℃の条件下で、シリコン基板１１を管内で１０分間
保持する。

【００６６】この処理によって、シリコン基板１１の開
口したシード領域２１のシリコン基板１１の表面がエッ
チングされて、清浄なシリコン基板１１の表面を露出さ
せることができる。

【００６７】シード領域２１表面であるシリコン基板１
１の清浄化処理は、前述の処理条件のほかに、９５０℃
以上の温度で水素（Ｈ2 ）処理を時間３０分以上行って
もよい。

【００６８】つづいて図４に示すように、シード領域２
１の清浄化処理した同一の化学的気相成長装置を用いて
連続して、温度５７０℃、圧力０．３Ｔｏｒｒで、モノ
シラン（ＳｉＨ4 ）ガスを反応ガスとして用いて、活性
層領域２３となる非晶質シリコン膜を形成する。この非
晶質シリコン膜からなる活性層領域２３材料は、膜厚３
００ｎｍの厚さで形成する。

【００６９】その後、毎分２０００ｃｃの流量の窒素雰
囲気中で、温度５７０℃の条件下で１０時間の熱処理を
行い、引き続き連続して１０００℃の熱処理を２時間行
う。

【００７０】この二段階の熱処理を行うことにより、シ
リコンの原子と原子との間の結合距離や結合角が揺らい
だ状態である非晶質シリコン膜が、結晶としての原子間
配置を有するシリコン基板１１を種結晶として、両者の
界面において粒子の移動や再配置により結晶連続膜へと
成長する。そして、シード領域２１の上部と、そのシー
ド領域２１の横方向を含む周辺の非晶質シリコン膜を単
結晶シリコン膜に変換して、活性層領域２３を形成する
ことができる。

【００７１】本発明の半導体集積回路装置においては、
シード領域２１の端部からシリコン基板１１に水平な方
向に、単結晶シリコン膜に変換成長する距離は、図１０
に示す従来技術の半導体集積回路装置に比らべて、およ
そ２倍の５μｍであった。

【００７２】つぎに図５に示すように、活性層領域２３
上の全面に回転塗布法を用いてフォトレジスト（図示せ
ず）を形成し、所定のフォトマスクを用いて露光処理と
現像処理とを行い、フォトレジストを活性層領域２３に
対応するようなパターン形状に形成する。

【００７３】その後、このパターニングしたフォトレジ
ストをエッチングマスクに用いて、活性層領域２３をエ
ッチングして、島状の活性層領域２３を形成する。この
とき活性層領域２３はシード領域２１が開口するような
形状にパターニングする。

【００７４】この活性層領域２３のパターニングは、反
応性イオンエッチング装置を用い、六フッ化イオウ（Ｓ
Ｆ6 ）と酸素（Ｏ2 ）との混合ガスを使用して行う。

【００７５】図１０に示す従来例の半導体集積回路装置
構造では、固相成長距離が短く、下部ゲート電極１７と
上部ゲート電極１９とは、シード領域２１に近接させる
必要があり、シード領域２１を完全に分離するほどの電
界効果型薄膜トランジスタ形成領域がとれなかった。

【００７６】これに対して、本発明のように活性層領域
２３の下層に酸窒化シリコン膜１５を設けることによ
り、固相成長距離を拡大させることができる。したがっ
て、下部ゲート電極１７と上部ゲート電極１９寸法や、
シード領域２１端からこれらの下部ゲート電極１７と上
部ゲート電極１９端までの距離の設計の余裕度を増大さ
せることが可能となる。

【００７７】その後、酸素雰囲気中で酸化処理を行い、
上部ゲート絶縁膜３１となる酸化シリコン膜を活性層領
域２３の表面に形成する。この上部ゲート絶縁膜３１の
膜厚は１０ｎｍで形成する。

【００７８】つぎに図６に示すように、多結晶シリコン
膜からなる上部ゲート電極１９材料を、化学的気相成長
装置を用いて、温度６１０℃で、反応ガスとしてモノシ
ラン（ＳｉＨ4 ）雰囲気中で形成する。この多結晶シリ
コン膜からなる上部ゲート電極１９材料は、３５０ｎｍ
の厚さで形成する。

【００７９】その後、多結晶シリコン膜からなる上部ゲ
ート電極１９材料上の全面に回転塗布法を用いてフォト
レジスト（図示せず）を形成し、所定のフォトマスクを
用いて露光処理と現像処理とを行い、フォトレジストを
上部ゲート電極１９に対応するパターン形状に形成す
る。

【００８０】その後、このパターニングしたフォトレジ
ストをエッチングマスクに用いて、多結晶シリコン膜を
エッチングして、上部ゲート電極１９を形成する。この
上部ゲート電極１９は、下部ゲート電極１７に対応する
位置に形成する。

【００８１】この下部ゲート電極１９材料である多結晶
シリコン膜のエッチングは、反応性イオンエッチング装
置を用いて、六フッ化イオウ（ＳＦ6 ）と酸素（Ｏ2 ）
との混合ガスをエッチングガスとして用いて行う。その
後、アッシング処理を行い、エッチングマスクとして用
いたフォトレジストを除去する。

【００８２】つぎに図７に示すように、酸素雰囲気中で
酸化処理を行って、上部ゲート電極１９の表面に酸化シ
リコン膜からなるマスク酸化膜３３を１０ｎｍの膜厚で
形成する。

【００８３】その後、砒素（Ａｓ）イオンを、上部ゲー
ト電極１９に整合する領域の活性層領域２３に導入し
て、ソース領域２５とドレイン領域２７を形成する。

【００８４】このソース領域２５とドレイン領域２７を
形成するための砒素イオンのイオン注入条件は、打ち込
みエネルギー４０ＫｅＶ、打ち込み量１×１０¹⁵ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ² で行う。

【００８５】ここで、マスク酸化膜３３は、ソース領域
２５とドレイン領域２７にイオン注入する際のバッファ
層としての役割をもち、さらに層間絶縁膜３５中に含ま
れる不純物イオンが上部ゲート電極１９下に拡散して閾
値電圧を変動させないためのストッパとしての役割をも
つ。このため、好ましくは上部ゲート電極１９の表面に
マスク酸化膜３３を形成するとよい。

【００８６】その後、リンとボロンとを含む酸化シリコ
ンからなる層間絶縁膜３５を化学的気相成長装置を用い
て、４００ｎｍの膜厚で形成する。

【００８７】その後、この層間絶縁膜３５上の全面に回
転塗布法を用いて、フォトレジスト（図示せず）を形成
し、所定のフォトマスクを用いて露光処理と現像処理と
を行い、このフォトレジストをコンタクトホール３７に
対応するパターン形状に形成する。

【００８８】その後、このパターニングしたフォトレジ
ストをエッチングマスクに用いて、層間絶縁膜３５をエ
ッチングして、コンタクトホール３７を形成する。

【００８９】このコンタクトホール３７を形成するため
の層間絶縁膜３５のエッチング処理は、反応性イオンエ
ッチング装置を用いて、二フッ化メタン（ＣＨ2 Ｆ2 ）
と三フッ化メタン（ＣＨＦ3 ）との混合ガスをエッチン
グガスとして用いて行う。その後、アッシング処理を行
い、エッチングマスクとして用いたフォトレジストを除
去する。

【００９０】その後、シリコンと銅とを添加したアルミ
ニウム合金からなる配線電極３９材料を、スパッタリン
グ法により、膜厚８００ｎｍで形成する。

【００９１】その後、このアルミニウム合金からなる配
線電極３９材料上の全面に回転塗布法を用いて、フォト
レジスト（図示せず）を形成し、所定のフォトマスクを
用いて露光処理と現像処理とを行い、このフォトレジス
トを配線電極３９に対応するパターン形状に形成する。

【００９２】その後、このパターニングしたフォトレジ
ストをエッチングマスクに用いて、配線電極３９材料を
エッチングして、ソース領域２５とドレイン領域２７と
接続する配線電極３９を形成する。

【００９３】この配線電極３９を形成するためのアルミ
ニウム合金のエッチング処理は、反応性イオンエッチン
グ装置を用いて、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3 ）と三塩化メ
タン（ＣＨＣｌ3 ）との混合ガスをエッチングガスとし
て用いて行う。その後、アッシング処理を行い、エッチ
ングマスクとして用いたフォトレジストを除去する。

【００９４】その後、電界効果型薄膜トランジスタの閾
値電圧を安定化させるために、水素雰囲気中で、温度３
８０℃、時間２５分の熱処理を行い、ひきつづいて同じ
温度の３８０℃で、雰囲気ガスを変えて、窒素ガス雰囲
気中に温度１５分の熱処理を行う。この結果、図７に示
すような構造のダブルゲート型の電界効果型薄膜トラン
ジスタを形成することができる。

【００９５】つぎに以上説明した実施例とは異なる構造
の半導体集積回路装置を、図９を用いて説明する。図９
は本発明の実施例における半導体集積回路装置を示す断
面図である。なおこの図９においては、先の実施例を示
す図１から図７と同一箇所には同一符号をつけている。

【００９６】図９に示すように、シリコン基板１１上に
設ける酸化シリコン膜からなる絶縁膜１３と、その酸化
シリコン膜からなる絶縁膜１３上に多結晶シリコン膜か
らなる下部ゲート電極１７を設ける。さらにこの下部ゲ
ート電極１７の表面に下部ゲート絶縁膜２９を設ける。

【００９７】さらに、絶縁膜１３と酸窒化シリコン膜１
５との開口であるシリコン基板１１が露出している領域
のシード領域２１を設け、そしてこのシード領域２１を
除く領域である非シード領域に酸窒化シリコン膜１５を
設ける。

【００９８】さらに、酸窒化シリコン膜１５上に活性層
領域２３を設ける。この活性層領域２３に、電界効果型
薄膜トランジスタやダイオードや抵抗やコンデンサなど
の素子を設ける。この活性層領域２３はシード領域２１
を含む領域にも設けている。

【００９９】さらに、この活性層領域２３表面には上部
ゲート絶縁膜３１を設け、この上部ゲート絶縁膜３１の
上部に上部ゲート電極１９を設ける。さらにまた、酸化
シリコン膜からなるマスク酸化膜３３を上部ゲート電極
１９の表面に設ける。

【０１００】さらに、上部ゲート電極１９に整合する領
域の活性層領域２３に、ソース領域２５とドレイン領域
２７とを設ける。

【０１０１】そして、層間絶縁膜３５に設けるコンタク
トホール３７を介してアルミ二ニウム合金からなり、ソ
ース領域２５とドレイン領域２７とに接続する配線電極
３９を設ける。

【０１０２】図１０に示す従来例における半導体集積回
路装置では、絶縁膜１３上に下部ゲート電極１７と下部
ゲート絶縁膜２９とを設け、その上部に活性層領域２３
を形成している。

【０１０３】これに対して、本発明の半導体集積回路装
置では、絶縁膜１３である酸化シリコン膜上に下部ゲー
ト電極１７と下部ゲート絶縁膜２９を設け、シード領域
２１以外の非シード領域である絶縁膜と下部ゲート絶縁
膜２９との上部に酸窒化シリコン膜１５を設けて、さら
にこの酸窒化シリコン膜１５の上面に活性層領域２３を
設ける構造を採用している。

【０１０４】従来の技術では、前述のように、化学的に
安定な酸化シリコン膜からなる絶縁膜１３が固相成長膜
との界面になっているので、固相成長時に歪みや欠陥が
発生しやすい。

【０１０５】さらに従来の技術では、下部ゲート電極１
７の段差などにこのような欠陥が多く集中して固相成長
膜の信頼性を低下させ、固相成長距離を短くしてしま
う。

【０１０６】一方、本発明のように、絶縁膜１３上に設
ける下部ゲート電極１７と下部ゲート絶縁膜２９とを含
んだシード領域２１以外の領域と、活性層領域２３とな
る非晶質シリコン膜との間に酸窒化シリコン膜１５を介
在させると、下記するような理由によって、固相成長時
の歪みや欠陥の発生と固相成長距離が短くなることとを
抑制することができる。

【０１０７】すなわち酸窒化シリコン膜１５は、化学量
論的に酸化シリコン膜に比べてシリコン過剰である。こ
のために、活性層領域２３であるシリコン膜との界面
は、酸窒化シリコン膜１５から組成が連続的に変化し安
定な界面を形成し、さらにシリコン基板１１との間に発
生する応力も緩和することができる。

【０１０８】つまり、下部ゲート電極１７の段差部に集
中するような欠陥を緩和し、固相成長膜自身の信頼性を
高くし、固相成長距離を拡大することができる。

【０１０９】さらに図９に示す実施例においては、シー
ド領域２１を含む領域の活性層領域２３にソース領域２
５を設けている。

【０１１０】このためにシード領域２１の開口端部から
下部ゲート電極１７端部までの距離を、小さくすること
ができる。したがって半導体集積回路装置の設計の余裕
度が充分に大きくもたせることができる。

【０１１１】なおこの図９に示す半導体集積回路装置の
製造方法は、活性層領域２３のパターン形状が異なる点
以外は、図１から図７を用いて説明した製造方法とほと
んど同じであるので、説明は省略する。

【０１１２】図１から図７と図９とを用いて説明した半
導体集積回路装置の構造とその製造方法で得られた、導
電型がＮ型のダブルゲート型の電界効果型薄膜トランジ
スタにおける特性例を図８のグラフに示す。

【０１１３】図８のグラフは、上部ゲート電極１９に印
加する電圧に対するドレイン電流の特性を、従来例と本
発明の構造とで比較したもので、シード領域２１端から
上部ゲート電極１９端までの距離を変化させたときのサ
ブスレッショルド係数を求めた結果である。ここでサブ
スレッショルド係数とは、ドレイン電流が１桁増加する
のに必要なゲート電圧を示す。

【０１１４】このとき、ダブルゲート型の電界効果型薄
膜トランジスタのゲート長は、下部ゲート電極１７と上
部ゲート電極１９ともに０．６μｍである。製造条件と
製造プロセスとは同一であり、測定時のドレイン電圧は
２Ｖである。なおこの図８のグラフにおいて、白丸が本
発明の特性を示し、黒丸が従来技術の特性を示す。

【０１１５】図８のグラフから明らかなように、従来例
における半導体集積回路装置では、シード領域２１端か
らゲート電極端までの距離が２．５μｍ以上になると、
サブスレッショルド係数が増加していく。

【０１１６】これに対して本発明の半導体集積回路装置
においては、シード領域２１端からゲート電極端までの
距離が４．５μｍ程度までは、サブスレッショルド係数
の変化はほとんど認められない。

【０１１７】これは従来例における半導体集積回路装置
では、上部ゲート電極１９下のチャネル領域に単結晶シ
リコン膜に変換した固相成長膜以外に、単結晶化しなか
った多結晶シリコン膜が含まれていることを示してい
る。

【０１１８】つまり、多結晶シリコン膜がチャネル領域
内に含まれたことにより、結晶粒界や膜の欠陥によって
キャリアが散乱されてトランジスタの応答性を下げてお
り、そのことがサブスレッショルド係数の増加に現れて
いる。

【０１１９】図８のグラフのなかで、サブスレッショル
ド係数が徐々に増加していき、ある値で飽和するのは、
増加しはじめでは固相成長膜の単結晶シリコン膜の割合
が多結晶シリコン膜に比べて少なく、シード領域２１か
ら離れるに従って多結晶シリコン膜がチャネル領域内に
含まれる割合が増加することを示している。

【０１２０】つまり、図８のグラフは従来の半導体集積
回路装置に比らべて、本発明の半導体集積回路装置のほ
うが、よりシリコン基板１１との水平方向に単結晶シリ
コン膜として固相成長していることを示すものである。

【０１２１】したがって、本発明の半導体集積回路装置
を用いることにより、固相成長距離が拡大し、ゲート電
極寸法や、シード領域端からゲート電極端までの距離の
設計の余裕度を拡大することができる。

【０１２２】以上説明した実施例では、Ｎ型のダブルゲ
ート型の電界効果型薄膜トランジスタについて説明した
が、Ｐ型のダブルゲート型の電界効果型薄膜トランジス
タに本発明の構造と製造方法とを適用しても、以上の説
明と同様な効果を得ることができる。

【０１２３】さらに以上説明した実施例では、活性層領
域２３は単結晶シリコン膜とする例で説明したが多結晶
シリコン膜を含む単結晶シリコン膜でもよい。

【０１２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体集積
回路装置の構造とその製造方法とにおいては、下部ゲー
ト電極と絶縁膜との上面でしかもシード領域以外の領域
に酸窒化シリコン膜を設けている。このことによって、
活性層領域の固相成長時に発生する歪みや膜の欠陥の発
生を低減することができる。

【０１２５】その結果、下部ゲート電極の段差などに欠
陥が集中するなどの形状的な問題も緩和され、固相成長
距離の拡大が実現できる。さらに、固相成長距離が拡大
したことによってゲート寸法や、シード領域端からゲー
ト電極端までの距離の設計の余裕度を拡大することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における半導体集積回路装置の
構造とその製造方法の製造工程を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例における半導体集積回路装置の
構造とその製造方法の製造工程を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例における半導体集積回路装置の
構造とその製造方法の製造工程を示す断面図である。

【図４】本発明の実施例における半導体集積回路装置の
構造とその製造方法の製造工程を示す断面図である。

【図５】本発明の実施例における半導体集積回路装置の
構造とその製造方法の製造工程を示す断面図である。

【図６】本発明の実施例における半導体集積回路装置の
構造とその製造方法の製造工程を示す断面図である。

【図７】本発明の実施例における半導体集積回路装置の
構造とその製造方法の製造工程を示す断面図である。

【図８】本発明の実施例の半導体集積回路装置における
Ｎ型の電界効果型薄膜トランジスタと、従来の技術にお
けるＮ型の電界効果型薄膜トランジスタとのシード領域
端からゲート電極端までの距離とサブスレッショルド係
数との関係を示すグラフである。

【図９】本発明の実施例における半導体集積回路装置の
構造とその製造方法の製造工程を示す断面図である。

【図１０】従来例における半導体集積回路装置を示す断
面図である。

【図１１】固相成長法を説明するための平面図である。

【符号の説明】

１１シリコン基板１３絶縁膜１５酸窒化シリコン膜１７下部ゲート電極１９上部ゲート電極２１シード領域２３活性層領域２５ソース領域２７ドレイン領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン基板上に設ける絶縁膜と、その
絶縁膜上に設ける下部ゲート電極と、下部ゲート電極上
に設ける下部ゲート絶縁膜と、非シード領域に設ける酸
窒化シリコン膜と、酸窒化シリコン膜上に設ける活性層
領域と、活性層領域表面に設ける上部ゲート絶縁膜と、
上部ゲート絶縁膜上に設ける上部ゲート電極と、上部ゲ
ート電極に整合する活性層領域に設けるソース領域とド
レイン領域とを備えることを特徴とする半導体集積回路
装置。
【請求項２】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜か
らなる絶縁膜と、その絶縁膜上に設け多結晶シリコン膜
からなる下部ゲート電極と、下部ゲート電極上に設ける
下部ゲート絶縁膜と、非シード領域に設ける酸窒化シリ
コン膜と、酸窒化シリコン膜上に設ける活性層領域と、
活性層領域表面に設ける上部ゲート絶縁膜と、この上部
ゲート絶縁膜上に設け多結晶シリコン膜からなる上部ゲ
ート電極と、上部ゲート電極に整合する活性層領域に設
けるソース領域とドレイン領域とを備えることを特徴と
する半導体集積回路装置。
【請求項３】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜か
らなる絶縁膜と、その絶縁膜上に設け多結晶シリコン膜
からなる下部ゲート電極と、下部ゲート電極上に設ける
下部ゲート絶縁膜と、非シード領域に設ける酸窒化シリ
コン膜と、酸窒化シリコン膜上に設け単結晶シリコン膜
からなる活性層領域と、活性層領域表面に設ける上部ゲ
ート絶縁膜と、上部ゲート絶縁膜上に設け多結晶シリコ
ン膜からなる上部ゲート電極と、上部ゲート電極に整合
する活性層領域に設けるソース領域とドレイン領域とを
備えることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項４】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜か
らなる絶縁膜と、その絶縁膜上に設け多結晶シリコン膜
からなる下部ゲート電極と、下部ゲート電極上に設ける
下部ゲート絶縁膜と、非シード領域に設ける酸窒化シリ
コン膜と、酸窒化シリコン膜上に設け多結晶シリコン膜
からなる活性層領域と、活性層領域表面に設ける上部ゲ
ート絶縁膜と、上部ゲート絶縁膜上に設け多結晶シリコ
ン膜からなる上部ゲート電極と、上部ゲート電極に整合
する活性層領域に設けるソース領域とドレイン領域とを
備えることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項５】シリコン基板上に設ける絶縁膜と、その
絶縁膜上に設ける下部ゲート電極と、下部ゲート電極上
に設ける下部ゲート絶縁膜と、非シード領域の絶縁膜と
下部ゲート絶縁膜との上に設ける酸窒化シリコン膜と、
酸窒化シリコン膜上に設ける活性層領域と、活性層領域
表面に設ける上部ゲート絶縁膜と、上部ゲート絶縁膜上
に設ける上部ゲート電極と、上部ゲート電極に整合する
活性層領域に設けるソース領域とドレイン領域とを備え
ることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項６】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜か
らなる絶縁膜と、その絶縁膜上に設け多結晶シリコン膜
からなる下部ゲート電極と、下部ゲート電極上に設ける
下部ゲート絶縁膜と、非シード領域の絶縁膜と下部ゲー
ト絶縁膜との上に設ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化シ
リコン膜上に設ける活性層領域と、活性層領域表面に設
ける上部ゲート絶縁膜と、この上部ゲート絶縁膜上に設
け多結晶シリコン膜からなる上部ゲート電極と、上部ゲ
ート電極に整合する活性層領域に設けるソース領域とド
レイン領域とを備えることを特徴とする半導体集積回路
装置。
【請求項７】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜か
らなる絶縁膜と、その絶縁膜上に設け多結晶シリコン膜
からなる下部ゲート電極と、下部ゲート電極上に設ける
下部ゲート絶縁膜と、非シード領域の絶縁膜と下部ゲー
ト絶縁膜との上に設ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化シ
リコン膜上に設け単結晶シリコン膜からなる活性層領域
と、活性層領域表面に設ける上部ゲート絶縁膜と、上部
ゲート絶縁膜上に設け多結晶シリコン膜からなる上部ゲ
ート電極と、上部ゲート電極に整合する活性層領域に設
けるソース領域とドレイン領域とを備えることを特徴と
する半導体集積回路装置。
【請求項８】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜か
らなる絶縁膜と、その絶縁膜上に設け多結晶シリコン膜
からなる下部ゲート電極と、下部ゲート電極上に設ける
下部ゲート絶縁膜と、非シード領域の絶縁膜と下部ゲー
ト絶縁膜との上に設ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化シ
リコン膜上に設け多結晶シリコン膜からなる活性層領域
と、活性層領域表面に設ける上部ゲート絶縁膜と、上部
ゲート絶縁膜上に設け多結晶シリコン膜からなる上部ゲ
ート電極と、上部ゲート電極に整合する活性層領域に設
けるソース領域とドレイン領域とを備えることを特徴と
する半導体集積回路装置。
【請求項９】シリコン基板上に設ける絶縁膜と、その
絶縁膜上に設ける下部ゲート電極と、下部ゲート電極上
に設ける下部ゲート絶縁膜と、非シード領域に設ける酸
窒化シリコン膜と、酸窒化シリコン膜上に設け島状の活
性層領域と、活性層領域表面に設ける上部ゲート絶縁膜
と、上部ゲート絶縁膜上に設ける上部ゲート電極と、上
部ゲート電極に整合する活性層領域に設けるソース領域
とドレイン領域とを備えることを特徴とする半導体集積
回路装置。
【請求項１０】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜
からなる絶縁膜と、その絶縁膜上に設け多結晶シリコン
膜からなる下部ゲート電極と、下部ゲート電極上に設け
る下部ゲート絶縁膜と、非シード領域に設ける酸窒化シ
リコン膜と、酸窒化シリコン膜上に設け島状の活性層領
域と、活性層領域表面に設ける上部ゲート絶縁膜と、こ
の上部ゲート絶縁膜上に設け多結晶シリコン膜からなる
上部ゲート電極と、上部ゲート電極に整合する活性層領
域に設けるソース領域とドレイン領域とを備えることを
特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１１】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜
からなる絶縁膜と、その絶縁膜上に設け多結晶シリコン
膜からなる下部ゲート電極と、下部ゲート電極上に設け
る下部ゲート絶縁膜と、非シード領域に設ける酸窒化シ
リコン膜と、酸窒化シリコン膜上に設け単結晶シリコン
膜からなる島状の活性層領域と、活性層領域表面に設け
る上部ゲート絶縁膜と、上部ゲート絶縁膜上に設け多結
晶シリコン膜からなる上部ゲート電極と、上部ゲート電
極に整合する活性層領域に設けるソース領域とドレイン
領域とを備えることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１２】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜
からなる絶縁膜と、その絶縁膜上に設け多結晶シリコン
膜からなる下部ゲート電極と、下部ゲート電極上に設け
る下部ゲート絶縁膜と、非シード領域に設ける酸窒化シ
リコン膜と、酸窒化シリコン膜上に設け多結晶シリコン
膜からなる島状の活性層領域と、活性層領域表面に設け
る上部ゲート絶縁膜と、上部ゲート絶縁膜上に設け多結
晶シリコン膜からなる上部ゲート電極と、上部ゲート電
極に整合する活性層領域に設けるソース領域とドレイン
領域とを備えることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１３】シリコン基板上に設ける絶縁膜と、そ
の絶縁膜上に設ける下部ゲート電極と、下部ゲート電極
上に設ける下部ゲート絶縁膜と、非シード領域の絶縁膜
と下部ゲート絶縁膜との上に設ける酸窒化シリコン膜
と、酸窒化シリコン膜上に設け島状の活性層領域と、活
性層領域表面に設ける上部ゲート絶縁膜と、上部ゲート
絶縁膜上に設ける上部ゲート電極と、上部ゲート電極に
整合する活性層領域に設けるソース領域とドレイン領域
とを備えることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１４】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜
からなる絶縁膜と、その絶縁膜上に設け多結晶シリコン
膜からなる下部ゲート電極と、下部ゲート電極上に設け
る下部ゲート絶縁膜と、非シード領域の絶縁膜と下部ゲ
ート絶縁膜との上に設ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化
シリコン膜上に設け島状の活性層領域と、活性層領域表
面に設ける上部ゲート絶縁膜と、この上部ゲート絶縁膜
上に設け多結晶シリコン膜からなる上部ゲート電極と、
上部ゲート電極に整合する活性層領域に設けるソース領
域とドレイン領域とを備えることを特徴とする半導体集
積回路装置。
【請求項１５】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜
からなる絶縁膜と、その絶縁膜上に設け多結晶シリコン
膜からなる下部ゲート電極と、下部ゲート電極上に設け
る下部ゲート絶縁膜と、非シード領域の絶縁膜と下部ゲ
ート絶縁膜との上に設ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化
シリコン膜上に設け単結晶シリコン膜からなる島状の活
性層領域と、活性層領域表面に設ける上部ゲート絶縁膜
と、上部ゲート絶縁膜上に設け多結晶シリコン膜からな
る上部ゲート電極と、上部ゲート電極に整合する活性層
領域に設けるソース領域とドレイン領域とを備えること
を特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１６】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜
からなる絶縁膜と、その絶縁膜上に設け多結晶シリコン
膜からなる下部ゲート電極と、下部ゲート電極上に設け
る下部ゲート絶縁膜と、非シード領域の絶縁膜と下部ゲ
ート絶縁膜との上に設ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化
シリコン膜上に設け多結晶シリコン膜からなる活性層領
域と、活性層領域表面に設ける上部ゲート絶縁膜と、上
部ゲート絶縁膜上に設け多結晶シリコン膜からなる島状
の上部ゲート電極と、上部ゲート電極に整合する活性層
領域に設けるソース領域とドレイン領域とを備えること
を特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１７】シリコン基板上に設ける絶縁膜と、そ
の絶縁膜上に設ける下部ゲート電極と、下部ゲート電極
上に設ける下部ゲート絶縁膜と、非シード領域に設ける
酸窒化シリコン膜と、この酸窒化シリコン膜上に設け島
状の活性層領域と、活性層領域表面に設ける上部ゲート
絶縁膜と、上部ゲート絶縁膜上に設ける上部ゲート電極
と、上部ゲート電極に整合しシード領域側の活性層領域
に設けるソース領域と、上部ゲート電極に整合しこの上
部ゲート電極を挟んでシード領域と反対側に設けるドレ
イン領域とを備えることを特徴とする半導体集積回路装
置。
【請求項１８】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜
からなる絶縁膜と、その絶縁膜上に設け多結晶シリコン
膜からなる下部ゲート電極と、下部ゲート電極上に設け
る下部ゲート絶縁膜と、非シード領域に設ける酸窒化シ
リコン膜と、酸窒化シリコン膜上に設け島状の活性層領
域と、活性層領域表面に設ける上部ゲート絶縁膜と、こ
の上部ゲート絶縁膜上に設け多結晶シリコン膜からなる
上部ゲート電極と、上部ゲート電極に整合しシード領域
側の活性層領域に設けるソース領域と、上部ゲート電極
に整合しこの上部ゲート電極を挟んでシード領域と反対
側に設けるドレイン領域とを備えることを特徴とする半
導体集積回路装置。
【請求項１９】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜
からなる絶縁膜と、その絶縁膜上に設け多結晶シリコン
膜からなる下部ゲート電極と、下部ゲート電極上に設け
る下部ゲート絶縁膜と、非シード領域に設ける酸窒化シ
リコン膜と、酸窒化シリコン膜上に設け単結晶シリコン
膜からなる島状の活性層領域と、活性層領域表面に設け
る上部ゲート絶縁膜と、上部ゲート絶縁膜上に設け多結
晶シリコン膜からなる上部ゲート電極と、上部ゲート電
極に整合しシード領域側の活性層領域に設けるソース領
域と、上部ゲート電極に整合しこの上部ゲート電極を挟
んでシード領域と反対側に設けるドレイン領域とを備え
ることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２０】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜
からなる絶縁膜と、その絶縁膜上に設け多結晶シリコン
膜からなる下部ゲート電極と、下部ゲート電極上に設け
る下部ゲート絶縁膜と、非シード領域に設ける酸窒化シ
リコン膜と、酸窒化シリコン膜上に設け多結晶シリコン
膜からなる島状の活性層領域と、活性層領域表面に設け
る上部ゲート絶縁膜と、上部ゲート絶縁膜上に設け多結
晶シリコン膜からなる上部ゲート電極と、上部ゲート電
極に整合しシード領域側の活性層領域に設けるソース領
域と、上部ゲート電極に整合しこの上部ゲート電極を挟
んでシード領域と反対側に設けるドレイン領域とを備え
ることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２１】シリコン基板上に設ける絶縁膜と、そ
の絶縁膜上に設ける下部ゲート電極と、下部ゲート電極
上に設ける下部ゲート絶縁膜と、非シード領域の絶縁膜
と下部ゲート絶縁膜との上に設ける酸窒化シリコン膜
と、酸窒化シリコン膜上に設け島状の活性層領域と、活
性層領域表面に設ける上部ゲート絶縁膜と、上部ゲート
絶縁膜上に設ける上部ゲート電極と、上部ゲート電極に
整合しシード領域側の活性層領域に設けるソース領域
と、上部ゲート電極に整合しこの上部ゲート電極を挟ん
でシード領域と反対側に設けるドレイン領域とを備える
ことを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２２】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜
からなる絶縁膜と、その絶縁膜上に設け多結晶シリコン
膜からなる下部ゲート電極と、下部ゲート電極上に設け
る下部ゲート絶縁膜と、非シード領域の絶縁膜と下部ゲ
ート絶縁膜との上に設ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化
シリコン膜上に設け島状の活性層領域と、活性層領域表
面に設ける上部ゲート絶縁膜と、この上部ゲート絶縁膜
上に設け多結晶シリコン膜からなる上部ゲート電極と、
上部ゲート電極に整合しシード領域側の活性層領域に設
けるソース領域と、上部ゲート電極に整合しこの上部ゲ
ート電極を挟んでシード領域と反対側に設けるドレイン
領域とを備えることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２３】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜
からなる絶縁膜と、その絶縁膜上に設け多結晶シリコン
膜からなる下部ゲート電極と、下部ゲート電極上に設け
る下部ゲート絶縁膜と、非シード領域の絶縁膜と下部ゲ
ート絶縁膜との上に設ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化
シリコン膜上に設け単結晶シリコン膜からなる島状の活
性層領域と、活性層領域表面に設ける上部ゲート絶縁膜
と、上部ゲート絶縁膜上に設け多結晶シリコン膜からな
る上部ゲート電極と、上部ゲート電極に整合しシード領
域側の活性層領域に設けるソース領域と、上部ゲート電
極に整合しこの上部ゲート電極を挟んでシード領域と反
対側に設けるドレイン領域とを備えることを特徴とする
半導体集積回路装置。
【請求項２４】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜
からなる絶縁膜と、その絶縁膜上に設け多結晶シリコン
膜からなる下部ゲート電極と、下部ゲート電極上に設け
る下部ゲート絶縁膜と、非シード領域の絶縁膜と下部ゲ
ート絶縁膜との上に設ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化
シリコン膜上に設け多結晶シリコン膜からなる活性層領
域と、活性層領域表面に設ける上部ゲート絶縁膜と、上
部ゲート絶縁膜上に設け多結晶シリコン膜からなる島状
の上部ゲート電極と、上部ゲート電極に整合しこの上部
ゲート電極を挟んでシード領域と反対側に設けるドレイ
ン領域とを備えることを特徴とする半導体集積回路装
置。
【請求項２５】上部ゲート電極は、その表面にマスク
酸化膜を設けることを特徴とする請求項１、２、３、
４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１
４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２
２、２３、あるいは２４に記載の半導体集積回路装置。
【請求項２６】シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極を形
成する工程と、下部ゲート電極表面に下部ゲート絶縁膜
を形成する工程と、酸窒化シリコン膜を全面に形成する
工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜とシード領域の
絶縁膜とを除去する工程と、シリコン基板表面が露出し
たシード領域を清浄化し、全面に非晶質シリコン膜を形
成する工程と、窒素雰囲気中で熱処理し非晶質シリコン
膜を単結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成する
工程と、活性層領域を島状に分離し、上部ゲート絶縁膜
を形成する工程と、上部ゲート電極を形成する工程と、
ソース領域とドレイン領域を形成する工程とを含むこと
を特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項２７】シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極を形
成する工程と、下部ゲート電極表面に下部ゲート絶縁膜
を形成する工程と、酸窒化シリコン膜を全面に形成する
工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜とシード領域の
絶縁膜とを除去する工程と、シリコン基板表面が露出し
たシード領域を清浄化し、全面に非晶質シリコン膜を形
成する工程と、窒素雰囲気中で熱処理し非晶質シリコン
膜を多結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成する
工程と、活性層領域を島状に分離し、上部ゲート絶縁膜
を形成する工程と、上部ゲート電極を形成する工程と、
ソース領域とドレイン領域を形成する工程とを含むこと
を特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項２８】シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極を形
成する工程と、下部ゲート電極表面に下部ゲート絶縁膜
を形成する工程と、酸窒化シリコン膜を全面に形成する
工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜とシード領域の
絶縁膜とを除去する工程と、シリコン基板表面が露出し
たシード領域を清浄化し、全面に非晶質シリコン膜を形
成する工程と、窒素雰囲気中で熱処理し非晶質シリコン
膜を単結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成する
工程と、シード領域を含むように活性層領域を島状に分
離し、上部ゲート絶縁膜を形成する工程と、上部ゲート
電極を形成する工程と、ソース領域とドレイン領域を形
成する工程とを含むことを特徴とする半導体集積回路装
置の製造方法。
【請求項２９】シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極を形
成する工程と、下部ゲート電極表面に下部ゲート絶縁膜
を形成する工程と、酸窒化シリコン膜を全面に形成する
工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜とシード領域の
絶縁膜とを除去する工程と、シリコン基板表面が露出し
たシード領域を清浄化し、全面に非晶質シリコン膜を形
成する工程と、窒素雰囲気中で熱処理し非晶質シリコン
膜を多結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成する
工程と、シード領域を含むように活性層領域を島状に分
離し、上部ゲート絶縁膜を形成する工程と、上部ゲート
電極を形成する工程と、ソース領域とドレイン領域を形
成する工程とを含むことを特徴とする半導体集積回路装
置の製造方法。
【請求項３０】シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極を形
成する工程と、下部ゲート電極表面に下部ゲート絶縁膜
を形成する工程と、酸窒化シリコン膜を全面に形成する
工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜とシード領域の
絶縁膜とを除去する工程と、シリコン基板表面が露出し
たシード領域を清浄化し、全面に非晶質シリコン膜を形
成する工程と、窒素雰囲気中で熱処理し非晶質シリコン
膜を単結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成する
工程と、シード領域を含まないように活性層領域を島状
に分離し、上部ゲート絶縁膜を形成する工程と、上部ゲ
ート電極を形成する工程と、ソース領域とドレイン領域
を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体集積回
路装置の製造方法。
【請求項３１】シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極を形
成する工程と、下部ゲート電極表面に下部ゲート絶縁膜
を形成する工程と、酸窒化シリコン膜を全面に形成する
工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜とシード領域の
絶縁膜とを除去する工程と、シリコン基板表面が露出し
たシード領域を清浄化し、全面に非晶質シリコン膜を形
成する工程と、窒素雰囲気中で熱処理し非晶質シリコン
膜を多結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成する
工程と、シード領域を含まないように活性層領域を島状
に分離し、上部ゲート絶縁膜を形成する工程と、上部ゲ
ート電極を形成する工程と、ソース領域とドレイン領域
を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体集積回
路装置の製造方法。
【請求項３２】シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極を形
成する工程と、下部ゲート電極表面に下部ゲート絶縁膜
を形成する工程と、酸窒化シリコン膜を全面に形成する
工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜とシード領域の
絶縁膜とを除去する工程と、シリコン基板表面が露出し
たシード領域を清浄化し、全面に非晶質シリコン膜を形
成する工程と、窒素雰囲気中で熱処理し非晶質シリコン
膜を単結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成する
工程と、活性層領域を島状に分離し、上部ゲート絶縁膜
を形成する工程と、上部ゲート電極を形成し、マスク酸
化膜を形成する工程と、ソース領域とドレイン領域を形
成する工程とを含むことを特徴とする半導体集積回路装
置の製造方法。
【請求項３３】シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極を形
成する工程と、下部ゲート電極表面に下部ゲート絶縁膜
を形成する工程と、酸窒化シリコン膜を全面に形成する
工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜とシード領域の
絶縁膜とを除去する工程と、シリコン基板表面が露出し
たシード領域を清浄化し、全面に非晶質シリコン膜を形
成する工程と、窒素雰囲気中で熱処理し非晶質シリコン
膜を多結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成する
工程と、活性層領域を島状に分離し、上部ゲート絶縁膜
を形成する工程と、上部ゲート電極を形成し、マスク酸
化膜を形成する工程と、ソース領域とドレイン領域を形
成する工程とを含むことを特徴とする半導体集積回路装
置の製造方法。
【請求項３４】シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極を形
成する工程と、下部ゲート電極表面に下部ゲート絶縁膜
を形成する工程と、酸窒化シリコン膜を全面に形成する
工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜とシード領域の
絶縁膜とを除去する工程と、シリコン基板表面が露出し
たシード領域を清浄化し、全面に非晶質シリコン膜を形
成する工程と、窒素雰囲気中で熱処理し非晶質シリコン
膜を単結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成する
工程と、シード領域を含むように活性層領域を島状に分
離し、上部ゲート絶縁膜を形成する工程と、上部ゲート
電極を形成し、マスク酸化膜を形成する工程と、ソース
領域とドレイン領域を形成する工程とを含むことを特徴
とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項３５】シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極を形
成する工程と、下部ゲート電極表面に下部ゲート絶縁膜
を形成する工程と、酸窒化シリコン膜を全面に形成する
工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜とシード領域の
絶縁膜とを除去する工程と、シリコン基板表面が露出し
たシード領域を清浄化し、全面に非晶質シリコン膜を形
成する工程と、窒素雰囲気中で熱処理し非晶質シリコン
膜を多結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成する
工程と、シード領域を含むように活性層領域を島状に分
離し、上部ゲート絶縁膜を形成する工程と、上部ゲート
電極を形成し、マスク酸化膜を形成する工程と、ソース
領域とドレイン領域を形成する工程とを含むことを特徴
とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項３６】シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極を形
成する工程と、下部ゲート電極表面に下部ゲート絶縁膜
を形成する工程と、酸窒化シリコン膜を全面に形成する
工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜とシード領域の
絶縁膜とを除去する工程と、シリコン基板表面が露出し
たシード領域を清浄化し、全面に非晶質シリコン膜を形
成する工程と、窒素雰囲気中で熱処理し非晶質シリコン
膜を単結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成する
工程と、シード領域を含まないように活性層領域を島状
に分離し、上部ゲート絶縁膜を形成する工程と、上部ゲ
ート電極を形成し、マスク酸化膜を形成する工程と、ソ
ース領域とドレイン領域を形成する工程とを含むことを
特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項３７】シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極を形
成する工程と、下部ゲート電極表面に下部ゲート絶縁膜
を形成する工程と、酸窒化シリコン膜を全面に形成する
工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜とシード領域の
絶縁膜とを除去する工程と、シリコン基板表面が露出し
たシード領域を清浄化し、全面に非晶質シリコン膜を形
成する工程と、窒素雰囲気中で熱処理し非晶質シリコン
膜を多結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成する
工程と、シード領域を含まないように活性層領域を島状
に分離し、上部ゲート絶縁膜を形成する工程と、上部ゲ
ート電極を形成し、マスク酸化膜を形成する工程と、ソ
ース領域とドレイン領域を形成する工程とを含むことを
特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項３８】非晶質シリコン膜を多結晶シリコン膜
に変換して活性層領域を形成する工程は、低温と高温と
の２段階の熱処理であることを特徴とする請求項２６、
２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３
５、３６、あるは３７に記載の半導体集積回路装置の製
造方法。