JPH088366B2 - Insulated gate type field effect semiconductor device - Google Patents

Insulated gate type field effect semiconductor device

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JPH088366B2
JPH088366B2 JP25416094A JP25416094A JPH088366B2 JP H088366 B2 JPH088366 B2 JP H088366B2 JP 25416094 A JP25416094 A JP 25416094A JP 25416094 A JP25416094 A JP 25416094A JP H088366 B2 JPH088366 B2 JP H088366B2
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insulated gate
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semiconductor device
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舜平 山崎
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、基板上の非単結晶半導
体を用いた縦チャネル型の積層型の絶縁ゲート型電界効
果半導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical channel type stacked gate type insulated gate field effect semiconductor device using a non-single crystal semiconductor on a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、少なくとも3層に積層させた積層
体の側周辺に短い距離のチャネル形成領域を設け、より
高い周波数で動作させることを目的とする縦チャネル型
の絶縁ゲート型電界効果半導体装置が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a vertical channel type insulated gate field effect semiconductor intended to operate at a higher frequency by providing a channel forming region of a short distance around the side of a laminated body having at least three layers. The device is known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、縦チャネル型
の絶縁ゲート型電界効果半導体装置におけるチャネル形
成領域は、単結晶化されていることが望ましいが、製造
上の問題から、予め単結晶半導体によって形成すること
が困難である。そこで、本発明は、以上のような問題を
解決するために、開発された絶縁ゲート型電界効果半導
体装置にかかるものである。すなわち、本発明は、上記
絶縁ゲート型電界効果半導体装置におけるチャネル形成
領域において、多結晶構造であってもグレインバウンダ
リをキャリアの流れる方向と平行に形成させ、キャリア
の流れる方向を横切るように、生じさせないようにした
ものである。このため、本発明は、アモルファスまたは
セミアモルファス構造からなる半導体のチャネル形成領
域に強光またはレーザ光を照射して単結晶または多結晶
構造に変成し、より高い周波数動作をさせることを可能
とする。
However, it is desirable that the channel forming region in the vertical channel type insulated gate field effect semiconductor device is made single crystal. However, due to manufacturing problems, a single crystal semiconductor is used in advance. Difficult to form. Therefore, the present invention relates to an insulated gate field effect semiconductor device developed to solve the above problems. That is, in the present invention, the grain boundary is formed in the channel formation region in the insulated gate field effect semiconductor device parallel to the carrier flow direction even if it has a polycrystalline structure, and the grain boundary is generated so as to cross the carrier flow direction. It is something that is not allowed. Therefore, the present invention makes it possible to irradiate the channel forming region of a semiconductor having an amorphous or semi-amorphous structure with intense light or laser light to transform it into a single crystal or polycrystal structure and to operate at a higher frequency. .

【0004】本発明は、上記第2の半導体または絶縁体
を特に炭化珪素または窒化珪素とし、これに隣接したゲ
ート絶縁膜としての窒化珪素または炭化珪素に挟まれた
第4の半導体をアモルファスまたはセミアモルファス半
導体として、これらをレ−ザアニ−ルにより単結晶また
はグレインバウンダリがキャリアの流れを横切らないよ
うな多結晶に変成せしめる。本発明は、第4の半導体を
単結晶半導体とアモルファス半導体との中間の性質を有
するセミアモルファス半導体とすることにより、このチ
ャネル形成領域でのキャリアの移動度を10cm2V/sec
ないし500 cm2V/sec と、従来のアモルファス構造の
場合の0.051cm2V/sec ないし1cm2V/sec の10倍
ないし100 倍としたものである。さらに、その際、この
単結晶化された第4の半導体と同時に第2の半導体また
は絶縁体は、単結晶化されることを防ぎ、十分な絶縁性
および耐圧を有せしめるため、アモルファス構造の炭化
珪素または窒化珪素としたことを特徴としている。
According to the present invention, the second semiconductor or insulator is particularly silicon carbide or silicon nitride, and the fourth semiconductor sandwiched between silicon carbide or silicon carbide as a gate insulating film is amorphous or semi-crystalline. As an amorphous semiconductor, these are transformed by laser annealing into a single crystal or a polycrystal so that the grain boundary does not cross the carrier flow. According to the present invention, the fourth semiconductor is a semi-amorphous semiconductor having an intermediate property between a single crystal semiconductor and an amorphous semiconductor, so that the carrier mobility in this channel formation region is 10 cm 2 V / sec.
To a 500 cm 2 V / sec, to no 0.051 cm 2 V / sec in the case of the conventional amorphous structure is obtained by a 100-fold to 10-fold of 1cm 2 V / sec. Further, at this time, the second semiconductor or the insulator at the same time as the single-crystallized fourth semiconductor is prevented from being single-crystallized and has sufficient insulating property and withstand voltage. The feature is that it is made of silicon or silicon nitride.

【0005】また、第4の半導体であるチャネル形成領
域を構成する半導体は、ゲート絶縁物で覆った後、レ−
ザアニ−ルを行なうと、水素または弗素が添加された珪
素を主成分とする珪素、ゲルマニュ−ムを用いているた
め、絶縁ゲート型電界効果半導体装置特有の界面準位密
度が3×1011cm-2という小さい値になる。さらに、本発
明は、第2の半導体または絶縁体の膜厚を1μm、また
はそれ以下として短チャネル長とした。その結果、絶縁
ゲート型電界効果半導体装置のカットオフ周波数は、50
MHz ないし200 MHz という高い値にすることができた。
The semiconductor forming the channel forming region, which is the fourth semiconductor, is covered with a gate insulator and then the laser is formed.
When the annealing is performed, the interface state density peculiar to the insulated gate field effect semiconductor device is 3 × 10 11 cm because silicon and germanium containing hydrogen or fluorine added as the main component are used. It becomes a small value of -2 . Furthermore, in the present invention, the film thickness of the second semiconductor or the insulator is 1 μm or less, and the short channel length is set. As a result, the cut-off frequency of the insulated gate field effect semiconductor device is 50
I was able to make it as high as MHz or 200 MHz.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の絶縁ゲート型電界効果半導体装置は、第1
の電極(12)が形成された基板(1) と、前記第1の電極(1
2)上に形成された第1の半導体(13)と、当該第1の半導
体(13)上に形成された第2の半導体または絶縁体(14)
と、当該第2の半導体または絶縁体(14)上に形成された
第3の半導体(15)と、当該第3の半導体(15)上に形成さ
れた第2の電極(16)と、少なくとも、前記第1ないし第
3の半導体(13)ないし(15)が概略同一形状に積層された
積層体と、当該積層体の側部に隣接して設けられた単結
晶半導体と非単結晶半導体との中間の性質を有するセミ
アモルファス半導体からなる第4の半導体(25)と、当該
第4の半導体(25)上にゲート絶縁膜(26)を介して設けら
れたゲート電極(20)、(20 ′) とから構成され、前記第
1および第3の半導体(13)、(15)がソース領域およびド
レイン領域を構成し、前記ソース領域ないしドレイン領
域の端部近傍における第4の半導体(25)に形成されたチ
ャネル形成領域(9) 、(9′) は、当該チャネル形成領域
(9) 、(9′) を移動するキャリアがグレインバウンダリ
を横切らないようなグレインとなるように変成された多
結晶構造を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an insulated gate field effect semiconductor device according to the present invention comprises a first
The substrate (1) on which the electrode (12) of
2) A first semiconductor (13) formed on the first semiconductor (13) and a second semiconductor or insulator (14) formed on the first semiconductor (13)
At least a third semiconductor (15) formed on the second semiconductor or insulator (14), a second electrode (16) formed on the third semiconductor (15), A laminated body in which the first to third semiconductors (13) to (15) are laminated in substantially the same shape, and a single crystal semiconductor and a non-single crystal semiconductor provided adjacent to a side portion of the laminated body. A fourth semiconductor (25) made of a semi-amorphous semiconductor having an intermediate property of the above, and gate electrodes (20), (20) provided on the fourth semiconductor (25) via a gate insulating film (26). ′) And the first and third semiconductors (13) and (15) form a source region and a drain region, and a fourth semiconductor (25) near the end of the source region or the drain region. The channel forming regions (9) and (9 ') formed in
(9) and (9 ') are characterized by having a polycrystal structure modified so that the carriers that move in (9') do not cross the grain boundary.

【0007】[0007]

【作 用】本発明は、第1ないし第3の半導体からな
る積層体が形成された後、この積層体を覆うように第4
の半導体が形成される。次に、第4の半導体上に絶縁ゲ
ート膜が形成された後、絶縁ゲート膜からチャネル形成
領域をレーザ光でアニールする。単結晶半導体と非単結
晶半導体との中間の性質を有する第4の半導体は、チャ
ネル形成領域を構成する領域のみが多結晶構造となるよ
うにアニール処理される。このような構造は、短い距離
のチャネル形成領域のみを結晶化することによって、絶
縁ゲート型電界効果半導体装置の高周波における特性を
向上させることができる。
[Operation] According to the present invention, after the laminated body made of the first to third semiconductors is formed, the fourth laminated body is formed so as to cover the laminated body.
The semiconductor of is formed. Next, after the insulating gate film is formed on the fourth semiconductor, the channel formation region is annealed from the insulating gate film with laser light. The fourth semiconductor having an intermediate property between the single crystal semiconductor and the non-single crystal semiconductor is annealed so that only the region forming the channel formation region has a polycrystalline structure. With such a structure, the characteristics of the insulated gate field effect semiconductor device at high frequencies can be improved by crystallizing only the channel formation region having a short distance.

【0008】また、本発明は、チャネル形成領域をアニ
ールする際に、キャリアがグレインバウンダリを横切ら
ないようなグレインバウンダリとなるように変成される
ため、グレインバウンダリに存在する再結合中心による
消滅を減少することができる。また、本発明は、第4の
半導体の上に絶縁ゲート膜を形成した後、チャネル形成
領域となる領域のみをアニールするため、チャネル形成
領域がアニールに際し、ゲート絶縁膜によって覆われて
大気に触れることなく、結晶性の良好な結晶構造を得る
ことができる。
Further, according to the present invention, when the channel formation region is annealed, carriers are transformed so as to have a grain boundary that does not cross the grain boundary, so that disappearance due to recombination centers existing in the grain boundary is reduced. can do. Further, according to the present invention, after forming the insulated gate film on the fourth semiconductor, only the region which becomes the channel formation region is annealed. Therefore, when the channel formation region is annealed, it is covered with the gate insulation film and exposed to the atmosphere. A crystal structure having good crystallinity.

【0009】[0009]

【実 施 例】図1(A)ないし(E)は本実施例の積
層型絶縁ゲート型電界効果半導体装置の各縦断面図を示
す図である。図1において、同一基板上に示すごとく4
つの絶縁ゲート型電界効果半導体装置が設けられている
が、図1(A)、(B)、(C)は絶縁ゲート型電界効
果半導体装置(62)、(63)の2つの絶縁ゲート型電界
効果半導体装置の例を示す。同一基板上に102 個ないし
106 個の絶縁ゲート型電界効果半導体装置を作る場合も
まったく同様である。
EXAMPLES FIGS. 1A to 1E are vertical cross-sectional views of a stacked insulated gate field effect semiconductor device of this example. In FIG. 1, as shown on the same substrate, 4
Although one insulated gate field effect semiconductor device is provided, FIGS. 1 (A), (B) and (C) show two insulated gate field effect semiconductor devices (62) and (63). An example of an effect semiconductor device is shown. 10 2 or more on the same substrate
The same applies to the case of making 10 6 insulated gate field effect semiconductor devices.

【0010】図1において、絶縁基板(1)、たとえば
石英ガラスまたはホウ珪酸ガラス基板上には、第1の導
電膜(2)が下側電極、あるいはリ−ドとして設けられ
ている。第1の導電膜(2)は、本実施例において、酸
化スズを主成分とする透光性導電膜として0.5 μmの厚
さに形成されている。これに選択エッチングを施し
た。さらに、第1の導電膜(2)上には、P型またはN
型の導電型を有する第1の非単結晶半導体(3)(以
下、単に第1の半導体S1という)を1000Åないし3000Å
の厚さで設け、その上に、第2の半導体または絶縁体好
ましくは絶縁体(4)(以下、単に第2の半導体S2とい
う)を0.3 μmないし3μmの厚さで設け、さらに、そ
の上に第1の半導体と同一導電型を有する第3の半導体
(5)(以下、単に第3の半導体S3という)を0.1 μm
ないし0.5 μmの厚さで設ける。
In FIG. 1, a first conductive film (2) is provided as a lower electrode or lead on an insulating substrate (1) such as a quartz glass or borosilicate glass substrate. In this embodiment, the first conductive film (2) is formed as a translucent conductive film containing tin oxide as a main component and having a thickness of 0.5 μm. This was subjected to selective etching. Further, on the first conductive film (2), a P type or N type is formed.
Å to 3000Å of a first non-single-crystal semiconductor (3) (hereinafter, simply referred to as the first semiconductor S1) having a conductivity type of
A second semiconductor or insulator, preferably an insulator (4) (hereinafter simply referred to as the second semiconductor S2), with a thickness of 0.3 μm to 3 μm, and further above A third semiconductor (5) having the same conductivity type as the first semiconductor (hereinafter, simply referred to as the third semiconductor S3) is 0.1 μm
Or 0.5 μm thick.

【0011】そして、第1の半導体S1ないし第3の半導
体S3は、それぞれ積層され、一つの積層体(スタックす
なわち、Sという)が構成されている。上記積層体S
は、上記積層によりNIN 、PIP 構造(Iは絶縁体または
真性半導体)を有している。図1において、上面にITO
(酸化インジュ−ム・スズ)MoSi2 、TiSi2 、WSi2、W
、Ti、Mo、Cr等の耐熱性金属導体(6)をここではCr
をPCVD法により0.2 μmの厚さに積層した。さらに、こ
の導体を選択的に第2のフォトマスクを用いて除去し
た。
The first semiconductor S1 to the third semiconductor S3 are laminated to form one laminated body (stack, that is, S). The laminated body S
Has a NIN, PIP structure (I is an insulator or an intrinsic semiconductor) by the above lamination. In Figure 1, ITO on top
(Indium tin oxide) MoSi 2 , TiSi 2 , WSi 2 , W
, A heat-resistant metal conductor (6) such as Ti, Mo, or Cr is used here as Cr.
Was laminated by PCVD to a thickness of 0.2 μm. Further, this conductor was selectively removed by using the second photomask.

【0012】次に、積層体Sは、さらに厚く作るため、
予めLP CVD法(減圧気相法)、PCVD法、または光CVD 法
により0.3 μmないし1μmの厚さに酸化珪素膜(7)
を形成しておいてもよい。PCVD法の場合は、N2O とSiH4
との反応を250 ℃で行なわしめて作製した。このN 、P
をN + N またはP + P としてN + NINN+ 、P + PIPP
+ (Iは絶縁体または真性半導体)としてPまたはNと
電極との接触抵抗を下げることは有効であった。さら
に、図1(B)において、マスクを用いて選択エッチ
ング法により酸化珪素膜(7)からなる絶縁膜を除去
し、さらに、酸化珪素膜(7)をマスクとしてその下の
導体(6)、第3の半導体S3、第2の半導体S2、および
第1の半導体S1を除去し、残った積層体Sを互いに概略
同一形状に形成した。すべて同一マスクでプラズマ気相
エッチング、たとえばHF気体、またはCF+ O の混合気体
を用い、0.1 torrないし0.5torr 30W としてエッチング
速度2000Å/分とした。
Next, in order to make the laminated body S thicker,
A silicon oxide film (7) with a thickness of 0.3 μm to 1 μm prepared in advance by LP CVD method (decompression vapor phase method), PCVD method, or optical CVD method.
May be formed. In case of PCVD method, N 2 O and SiH 4
It was prepared by carrying out the reaction with 250 ° C. This N, P
As N + N or P + P as N + NINN + , P + PIPP
It was effective to reduce the contact resistance between P or N and the electrode as + (I is an insulator or an intrinsic semiconductor). Further, in FIG. 1B, the insulating film made of the silicon oxide film (7) is removed by a selective etching method using a mask, and the conductor (6) below the silicon oxide film (7) is used as a mask. The third semiconductor S3, the second semiconductor S2, and the first semiconductor S1 were removed, and the remaining stacked bodies S were formed into substantially the same shape. Plasma vapor phase etching was performed using the same mask, for example, HF gas or a mixed gas of CF + O 2 was used, and the etching rate was 2000 Å / min at 0.1 torr to 0.5 torr 30 W.

【0013】この後、これら第1の半導体S1(13)、第
2の半導体S2(14)、第3の半導体S3(15)、導電体
(23)、絶縁体(24)を覆ってチャネル形成領域を構成
する真性またはP型の非単結晶半導体を第4の半導体S4
として積層させた。この第4の半導体S4は、基板上にシ
ランまたはジシランのグロ−放電法(PCVD法、光CVD
法、LT CVD法(HOMO CVD法ともいう))を利用して室温
ないし500 ℃の温度、たとえばPCVD法における250 ℃、
0.1torr 、30W 、13.56MHzの条件下にて設けたもので、
非晶質(アモルファス)、半非晶質(セミアモルファ
ス)、または多結晶構造の非単結晶珪素半導体を用いて
いる。本実施例においては、アモルファスまたはセミア
モルファス半導体を中心として示す。
Thereafter, a channel is formed by covering the first semiconductor S1 (13), the second semiconductor S2 (14), the third semiconductor S3 (15), the conductor (23) and the insulator (24). The intrinsic or P-type non-single-crystal semiconductor forming the region is used as a fourth semiconductor S4.
Was laminated as. This fourth semiconductor S4 is a silane or disilane glow discharge method (PCVD method, photo CVD method) on the substrate.
Method, LT CVD method (also called HOMO CVD method)) at room temperature to 500 ℃, for example 250 ℃ in PCVD method,
It is provided under the condition of 0.1torr, 30W, 13.56MHz.
A non-single crystal silicon semiconductor having an amorphous structure, a semi-amorphous structure, or a polycrystalline structure is used. In this embodiment, an amorphous or semi-amorphous semiconductor is mainly shown.

【0014】さらに、その上面に同一反応炉にて、第4
の半導体表面を大気に触れさせることなく窒化珪素膜
(16)を光CVD 法にて、シラン(ジシランでも可)とア
ンモニアとを水銀励起法の気相反応により作製し、その
厚さは300 Åないし2000Åとした。この絶縁膜は、13.5
6MHzないし2.45GHz の周波数の電磁エネルギー、または
光エネルギーにより活性化してDMS (H2Si(CH3 2
のごときメチルシランの化学気相反応法により炭化珪素
を形成してもよい。また、PCVD法により窒化珪素を形成
させてもよい。すると、第2の半導体S2(14)の側周辺
では、チャネル形成領域(9)、(9′)とその上のゲ
ート絶縁物(26)としての絶縁物(16)を形成させた。
第4の半導体(S4)は、第1の半導体S1ないし第3の半
導体S3を覆うように形成されると共に、第1の半導体S1
と第3の半導体S3とがダイオ−ド接合を構成している。
Further, on the upper surface thereof, in the same reaction furnace,
The silicon nitride film (16) was prepared by the photo-CVD method without exposing the semiconductor surface to the atmosphere, and silane (disilane was acceptable) and ammonia by the vapor-phase reaction of the mercury excitation method, and the thickness was 300 Å Or 2000 Å. This insulating film is 13.5
DMS (H 2 Si (CH 3 ) 2 ) activated by electromagnetic energy or light energy with a frequency of 6MHz to 2.45GHz
Silicon carbide may be formed by a chemical vapor phase reaction method of methylsilane as described above. Alternatively, silicon nitride may be formed by the PCVD method. Then, in the periphery of the second semiconductor S2 (14) side, the channel forming regions (9) and (9 ') and the insulator (16) thereon as the gate insulator (26) were formed.
The fourth semiconductor (S4) is formed so as to cover the first semiconductor S1 to the third semiconductor S3, and also the first semiconductor S1.
And the third semiconductor S3 form a diode junction.

【0015】さらに、チャネル形成領域となる第4の半
導体S4を単結晶化するために、レ−ザ光が照射される。
これにYAG レ−ザ(波長1.06μm、繰り返し周波数3KH
z、操作スピ−ド30cm/sec 、平均出力2W、光径250 μ
mφ)とした。すると、この第4の半導体S4のうちレ−
ザ光の照射された部分のみがアニ−ルされ、単結晶また
は多結晶化(平均結晶粒径500 Å以上)される。この
時、この第4の半導体S4は、その上面をゲート絶縁物(2
6)により包まれているため、大気と触れることなく、ま
たアニ−ルをスタックの上部より下方向に下方向成長法
により実施するため、結晶性がよく、実質的に単結晶化
させることが可能であった。
Further, laser light is irradiated to single crystallize the fourth semiconductor S4 which becomes the channel forming region.
YAG laser (wavelength 1.06μm, repetition frequency 3KH
z, operation speed 30 cm / sec, average output 2 W, light diameter 250 μ
mφ). Then, in the fourth semiconductor S4,
Only the part irradiated with the light is annealed to be single crystal or polycrystal (average crystal grain size of 500 Å or more). At this time, the fourth semiconductor S4 has a gate insulator (2
Since it is surrounded by 6), it does not come into contact with the atmosphere, and since the anneal is performed downward from the top of the stack by the downward growth method, it has good crystallinity and can be substantially single crystallized. It was possible.

【0016】また、多結晶化しても、レーザ光は、スタ
ックの上部、すなわちチャネル形成領域のチャネル長方
向の一方の部分に対して照射されるため、一方から他方
に向かって結晶が成長する。これにより、キャリアの移
動に際し、そのキャリアは、グレインバウンダリを横切
らないように、キャリアの流れと平行方向にグレインバ
ウンダリを構成せしめる。その結果、キャリアは、グレ
インバウンダリを必ず横切る必要が無くなり、結果とし
て、ここでの再結合中心の存在によるキャリアの消滅を
防ぐことができる。すなわち逆方向のリーク電流をより
少なくし、順方向の電流の減少を単結晶に比べておさえ
ることができる。また、逆方向リーク電流をより少なく
できるため、高速動作をさせることができる。
Even when polycrystallized, the laser light is irradiated to the upper part of the stack, that is, one part of the channel formation region in the channel length direction, so that crystals grow from one to the other. Thus, when the carrier moves, the grain boundary is formed in the direction parallel to the flow of the carrier so that the carrier does not cross the grain boundary. As a result, carriers do not have to cross the grain boundary without fail, and as a result, carriers can be prevented from disappearing due to the presence of recombination centers. That is, the leak current in the reverse direction can be further reduced, and the decrease in the forward current can be suppressed as compared with the single crystal. Further, since the reverse leakage current can be further reduced, high speed operation can be achieved.

【0017】これは積層構造の縦チャネル型絶縁ゲート
型電界効果半導体装置をレ−ザアニ−ルしたための固有
の効果であると推定される。さらに、このYAG レ−ザの
レ−ザアニ−ルは、基板を移動させることにより光の照
射する領域を選択的にチャネル形成領域のみとすること
が可能である。このため、絶縁表面を有する基板のう
ち、特に必要な絶縁ゲート型電界効果半導体装置の第4
の半導体S4のみを選択的に単結晶または多結晶化させる
ことができるという大きな特長を有する。
It is presumed that this is a peculiar effect due to the laser annealing of the vertical channel type insulated gate field effect semiconductor device having the laminated structure. Further, in the laser annealing of this YAG laser, the region irradiated with light can be selectively made to be only the channel forming region by moving the substrate. For this reason, among the substrates having an insulating surface, the fourth one of the particularly required insulated gate field effect semiconductor devices is used.
It has a great feature that only the semiconductor S4 can be selectively made into single crystal or polycrystal.

【0018】図1(B)において、次の工程として、さ
らに、第3のマスクにより電極コンタクト(19)の穴
開けを行ない、この後、この積層体上のゲート絶縁膜
(26)を覆って第2の導電膜(17)を0.3 μmないし1
μmの厚さに形成した。この導電膜(17)は、ITO (酸
化インジュ−ム・スズ)のごとき透光性導電膜、TiS
i2 、MoSi2 、WSi2、W、Ti、Mo、Cr等の耐熱性導電膜
としてもよい。ここではP型またはN型の不純物を多量
にド−プされた珪素半導体(電気伝導度1(Ωcm)-1
ないし100 (Ωcm)-1)をPCVD法で作った。すなわ
ち、0.3 μmの厚さにリンが1%添加され、かつ微結晶
性(粒径50Åないし300 Å)の非単結晶半導体をPCVD法
で作製した。
In FIG. 1B, as the next step, the electrode contact (19) is further drilled by the third mask, and then the gate insulating film (26) on the laminated body is covered. The second conductive film (17) is 0.3 μm to 1
It was formed to a thickness of μm. This conductive film (17) is a translucent conductive film such as ITO (indium tin oxide), TiS.
A heat resistant conductive film of i 2 , MoSi 2 , WSi 2 , W, Ti, Mo, Cr or the like may be used. Here, a silicon semiconductor (electric conductivity 1 (Ωcm) −1 ) doped with a large amount of P-type or N-type impurities is used.
Or 100 (Ωcm) -1 ) was made by the PCVD method. That is, 1% phosphorus was added to a thickness of 0.3 μm, and a microcrystalline (grain size 50Å to 300Å) non-single-crystal semiconductor was produced by the PCVD method.

【0019】この後、この上面にレジストによりマスク
(18)を形成した。さらに、図2(C)に示されるごと
く、第4のフォトリソグラフィ技術により垂直方向より
の異方性エッチングを行なった。すなわち、たとえばCF
2Cl2、CF4+O2、HF等の反応性気体をプラズマ化し、さら
に、このプラズマを基板の上方より垂直に矢印(28)の
ごとくに加えた。すると、導体(17)は、平面上で、た
とえば、厚さ0.3 μmをエッチングすると、この部分の
被膜が除去されるが、側面において、積層体および被膜
の厚さの合計2μmないし3μmを垂直方向に有する。
このため、図面に示すごとく垂直方向よりの異方性エッ
チングを行なうと、破線(38)、(38′)のごとくにこ
れら導体をマスク(18)のある領域以外にも残すことが
できた。
Thereafter, a mask (18) was formed on the upper surface of the resist. Further, as shown in FIG. 2C, anisotropic etching was performed in the vertical direction by the fourth photolithography technique. That is, for example, CF
Reactive gases such as 2 Cl 2 , CF 4 + O 2 and HF were turned into plasma, and this plasma was applied vertically from above the substrate as shown by arrow (28). Then, when the conductor (17) is etched to a thickness of 0.3 μm on a plane, the coating of this portion is removed, but on the side surface, the total thickness of the laminate and the coating is 2 μm to 3 μm in the vertical direction. Have.
Therefore, as shown in the drawing, when anisotropic etching is performed in the vertical direction, these conductors such as the broken lines (38) and (38 ') can be left outside the region where the mask (18) is present.

【0020】その結果、積層体の側周辺のみに選択的に
ゲート電極を設けることができた。さらに、このゲート
電極は、第3の半導体の上方には存在せず、結果として
第3の半導体とゲート電極との寄生容量を実質的にない
に等しくすることができた。かくして、図1(C)を得
た。図1(C)は図1(D)の平面図のA─A′の縦断
面図を示す。符号はそれぞれ対応させている。図1
(C)、(D)にて明らかなごとく、絶縁ゲート型電界
効果半導体装置(62)、(63)は、チャネル形成領域
(9)(9′)と2つを有し、ソ−ス領域またはドレイ
ン領域(13)、ドレイン領域またはソ−ス領域(15)を
共通に有している。また、2つのゲート電極(20)、
(20′)を有する。第3の半導体S3の電極は、耐熱性非
反応性の金属(23)(本実施例では、ITO+Crの積層体と
してであり)に多層膜用のコンタクト(19)を介してリ
−ド(21)に延在している。また、第1の半導体は、第
1の導電膜(12)をリ−ドとしている。
As a result, the gate electrode could be selectively provided only around the side of the laminate. Furthermore, this gate electrode did not exist above the third semiconductor, and as a result, the parasitic capacitance between the third semiconductor and the gate electrode could be made substantially equal. Thus, FIG. 1C was obtained. FIG. 1C is a vertical sectional view taken along the line AA ′ in the plan view of FIG. The reference numerals correspond to each other. FIG.
As is clear from (C) and (D), the insulated gate field effect semiconductor devices (62) and (63) have two channel forming regions (9) and (9 ') and a source region. Alternatively, they have the drain region (13), the drain region or the source region (15) in common. Also, two gate electrodes (20),
It has (20 '). The electrode of the third semiconductor S3 is connected to the heat-resistant and non-reactive metal (23) (in this embodiment, as a laminated body of ITO + Cr) via the contact (19) for the multilayer film. It extends to (21). The first semiconductor has the first conductive film (12) as a lead.

【0021】すなわち、図面では2つの絶縁ゲート型電
界効果半導体装置を対として設けることができる。たと
えば、2つの絶縁ゲート型電界効果半導体装置のチャネ
ル間の第2の半導体S2が絶縁性であり、15μmの幅を有
するとすれば、数十MΩの抵抗を有し、実質的に独立構
成となる。また、この構造は、結晶半導体とまったく異
なった構造を有せしめることができた。さらに、図1
(D)において、他の一対の絶縁ゲート型電界効果半導
体装置(61)、(64)が平面図の上部に示されている。
この絶縁ゲート型電界効果半導体装置に対応したC─C
´の縦断面図は、図2(A)に示されている。
That is, in the drawing, two insulated gate field effect semiconductor devices can be provided as a pair. For example, if the second semiconductor S2 between the channels of two insulated gate field effect semiconductor devices is insulative and has a width of 15 μm, it has a resistance of several tens of MΩ and is substantially independent. Become. In addition, this structure could have a completely different structure from the crystalline semiconductor. Furthermore, FIG.
In (D), another pair of insulated gate field effect semiconductor devices (61) and (64) is shown at the top of the plan view.
C-C corresponding to this insulated gate field effect semiconductor device
A vertical cross-sectional view of ′ is shown in FIG.

【0022】すなわち、絶縁ゲート型電界効果半導体装
置(64)の第3の半導体S3(15)に連結した導体(16)
には、コンタクト(19″)が設けられ、絶縁ゲート型電
界効果半導体装置(61)の第3の半導体S3に連結した導
体(16′)を有し、さらに絶縁ゲート型電界効果半導体
装置(64)と絶縁ゲート型電界効果半導体装置(62)、
(63)は、導体(16)により互いに連結されている。こ
の2つの導体(16)、(16′)間(58)は、その下の第
3の半導体S3がアモルファスのため、10μmないし30μ
mあれば十分な絶縁性を有しているので、特にアイソレ
イションが不要である。勿論、図1の第2のフォトマス
クの際、第3の半導体S3も選択的に除去すると、さら
にアイソレイションを向上させられ好ましい。
That is, the conductor (16) connected to the third semiconductor S3 (15) of the insulated gate field effect semiconductor device (64).
Is provided with a contact (19 ″), has a conductor (16 ′) connected to the third semiconductor S3 of the insulated gate field effect semiconductor device (61), and further has an insulated gate field effect semiconductor device (64). ) And an insulated gate field effect semiconductor device (62),
The (63) are connected to each other by a conductor (16). Between the two conductors (16) and (16 ') (58), the third semiconductor S3 thereunder is amorphous, so that it is 10 μm to 30 μm.
Since m has a sufficient insulating property, the isolation is unnecessary. Of course, it is preferable to selectively remove the third semiconductor S3 in the case of the second photomask in FIG. 1 because the isolation can be further improved.

【0023】さらに、本発明における絶縁ゲート型電界
効果半導体装置は、チャネル形成領域(9)、
(9′)、(9″)、(9′′′)がレ−ザアニ−ルに
より水素または弗素を含有し、単結晶または多結晶構造
を有している。そして、この単結晶は、互いに第4の半
導体S4(25)におけるアモルファス半導体領域(59)に
より電気的にアイソレイションがなされている。すなわ
ち、レ−ザアニ−ルを上方向のソース領域またはドレイ
ン領域よりチャネル形成領域に向かってレ−ザ光を照射
して行なうに際し、絶縁ゲート型電界効果半導体装置を
構成する領域のみを選択的に照射して単結晶または多結
晶化せしめ、絶縁ゲート型電界効果半導体装置間のアイ
ソレイション領域(59)は、アモルファス状態を残存さ
せることにより絶縁性を保たせることが可能である。
Further, the insulated gate field effect semiconductor device according to the present invention has a channel forming region (9),
(9 '), (9 ") and (9"') contain hydrogen or fluorine by laser anneal and have a single crystal or polycrystal structure. The fourth semiconductor S4 (25) is electrically isolated by the amorphous semiconductor region (59), that is, the laser annealing is performed from the source region or drain region in the upward direction toward the channel formation region. -When irradiating with the light, only the region constituting the insulated gate field effect semiconductor device is selectively irradiated to be made single crystal or polycrystal, and the isolation region between the insulated gate field effect semiconductor devices ( In 59), it is possible to maintain the insulating property by leaving the amorphous state.

【0024】かくして、たとえ多結晶であっても、その
結晶粒界(グレインバウンダリ)は、キャリアの流れる
方向と平行にでき、結果としてグレインバウンダリでの
キャリアの消滅をより少なくすることができる効果を有
する。このことは単結晶半導体のみを用いて集積化され
た半導体装置を設ける際のアイソレイション構造と大き
く異なるところである。さらに、この縦チャネル型絶縁
ゲート型電界効果半導体装置においては、ゲート電極を
形成してしまった後、第4の半導体S4のうちのゲート電
極で覆われていない領域に対してC 、N 、O をイオン注
入またはスパッタして絶縁化されたアモルファス領域に
することも有効である。
Thus, even in the case of a polycrystal, its grain boundaries (grain boundaries) can be made parallel to the direction of carrier flow, and as a result, the disappearance of carriers at the grain boundaries can be further reduced. Have. This is a great difference from the isolation structure when a semiconductor device integrated using only a single crystal semiconductor is provided. Furthermore, in this vertical channel type insulated gate field effect semiconductor device, after the gate electrode is formed, C, N, O is applied to the region of the fourth semiconductor S4 which is not covered with the gate electrode. Is also effective to form an insulated amorphous region by ion implantation or sputtering.

【0025】さらに、図1(E)は図1(D)における
B─B´の縦断面図を示す。図面において、下側の第1
の電極(12)、(12′)が独立して設けられ、上側の第
2の電極(16)、(23)はリ−ド(21)、コンタクト
(19)に連結していることがわかる。また、2つの絶縁
ゲート型電界効果半導体装置(63)、(64)間のアモル
ファス半導体領域(59)は、それぞれの絶縁ゲート型電
界効果半導体装置のアイソレイションを行なわしめてい
る。かくして、ソ−ス領域またはドレイン領域を第1の
半導体(13)、チャネル形成領域(9)、(9′)を有
する第4の半導体S4(25)、ドレイン領域またはソ−ス
領域を第3の半導体S3(15)により形成せしめ、単結晶
または多結晶のチャネル形成領域側面には、ゲート絶縁
物(16)、その外側面にゲート電極(20)、(20′)を
設けた積層型の絶縁ゲート型電界効果半導体装置を作る
ことができた。
Further, FIG. 1 (E) is a vertical sectional view taken along line BB ′ in FIG. 1 (D). In the drawing, the lower first
It can be seen that the electrodes (12) and (12 ') are independently provided, and the upper second electrodes (16) and (23) are connected to the lead (21) and the contact (19). . Further, the amorphous semiconductor region (59) between the two insulated gate field effect semiconductor devices (63) and (64) isolates each insulated gate field effect semiconductor device. Thus, the source or drain region is the first semiconductor (13), the fourth semiconductor S4 (25) having the channel forming regions (9), (9 '), and the drain or source region is the third. It is formed by the semiconductor S3 (15), and has a laminated structure in which the gate insulator (16) is provided on the side surface of the single crystal or polycrystalline channel formation region and the gate electrodes (20) and (20 ') are provided on the outer surface thereof. An insulated gate field effect semiconductor device could be made.

【0026】チャネル長は、第2の半導体S2(14)の厚
さで決められ、一般には、0.1 μmないし3μm、本実
施例では0.5 μmとした。さらに、このチャネル形成領
域を単結晶または多結晶化したため、カットオフ周辺部
を30MHz ないし100MHz、たとえば、Nチャネル絶縁ゲー
ト型電界効果半導体装置において、60MHz とすることが
できた。第4の半導体S4にホウ素不純物を被膜形成の際
わずか(0.1 PPM ないし10PPM)添加して真性半導体、P
型半導体、またはN 型半導体としてスレッシュホ−ル
ド電圧の制御を行うことは有効であった。
The channel length is determined by the thickness of the second semiconductor S2 (14), and is generally 0.1 μm to 3 μm, and in this embodiment, 0.5 μm. Further, since the channel forming region is made single crystal or polycrystal, the cutoff peripheral portion can be set to 30 MHz to 100 MHz, for example, 60 MHz in the N channel insulated gate field effect semiconductor device. The boron semiconductor is added to the fourth semiconductor S4 in a slight amount (0.1 PPM to 10 PPM) at the time of forming the film to form an intrinsic semiconductor, P
It was effective to control the threshold voltage as a N-type semiconductor or N-type semiconductor.

【0027】かくして、ドレイン領域(15)、ソ−ス領
域(12)、ゲート電極(20)または(20′)としてV =
5V、V GG=5V、動作周波数15.5MHz を得ることができ
た。本発明の絶縁ゲート型電界効果半導体装置の大きな
応用分野であるインバ−タにつき以下に記す。図2
(A)および(B)は本実施例の積層型絶縁ゲート半導
体装置のインバ−タ構造を示す図である。図3(A)お
よび(B)は図2(A)および(B)に示すインバ−タ
の等価回路図である。図2(A)および(B)におい
て、インバ−タ絶縁ゲート型電界効果半導体装置は、図
3(A)、(B)の等価回路とその番号を対応させてい
る。ドライバ(61)は、左側の絶縁ゲート型電界効果半
導体装置を、ロ−ドに右側の絶縁ゲート型電界効果半導
体装置を用いた。図3(A)ではロ−ドのゲート電極
(20)とVDD(65)とを連続させるエンヘンスメント
型、また、図2(B)は出力とゲート電極(20)とを連
続させたディプレッション型の絶縁ゲート型電界効果半
導体装置を示す。
Thus, as the drain region (15), the source region (12), the gate electrode (20) or (20 '), V =
We were able to obtain 5V, V GG = 5V and operating frequency 15.5MHz. An inverter, which is a large application field of the insulated gate field effect semiconductor device of the present invention, will be described below. Figure 2
(A) And (B) is a figure which shows the inverter structure of the laminated | stacked insulated gate semiconductor device of a present Example. 3 (A) and 3 (B) are equivalent circuit diagrams of the inverter shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B). 2A and 2B, the inverter insulated gate field effect semiconductor device corresponds to the equivalent circuits of FIGS. 3A and 3B. The driver (61) uses the insulated gate field effect semiconductor device on the left side and the insulated gate field effect semiconductor device on the right side for the load. In FIG. 3 (A), an enhancement type in which the gate electrode (20) of the load and V DD (65) are continuous, and in FIG. 2 (B), the output and the gate electrode (20) are continuous. 1 shows a depletion type insulated gate field effect semiconductor device.

【0028】さらに、このインバ−タの出力は(66)よ
りなり、この基板上の2つの絶縁ゲート型電界効果半導
体装置(61)、(64)を互いに離間することなく同一半
導体ブロック(13)、(14)、(15)に複合化して設け
たことを特長としている。この図2(A)のインバ−タ
は、その等価回路を図3(A)に示すが、図1(D)に
おける絶縁ゲート型電界効果半導体装置(61)、(64)
に対応した上側電極を2つの絶縁ゲート型電界効果半導
体装置として独立せしめ(19″)、(19)とした。かく
すると、1つの絶縁ゲート型電界効果半導体装置(64)
(ロ−ド)を電極(19)、ドレイン領域(15)、チャネ
ル形成領域(9)、ソ−ス領域(13)、電極(12)、す
なわち、出力(66)かつ他の絶縁ゲート型電界効果半導
体装置(ドライバ)(61)の電極(12′)、ドレイン領
域(13)、チャネル形成領域(9″)、ソ−ス領域(1
5)、電極(68)として設けることが可能となる。
Further, the output of this inverter is composed of (66), and the two insulated gate field effect semiconductor devices (61) and (64) on this substrate are not separated from each other and are the same semiconductor block (13). , (14), (15) are combined and provided. The equivalent circuit of the inverter of FIG. 2 (A) is shown in FIG. 3 (A), and the insulated gate field effect semiconductor device (61), (64) in FIG. 1 (D).
The upper electrodes corresponding to are made independent as two insulated gate type field effect semiconductor devices (19 ″) and (19). Thus, one insulated gate type field effect semiconductor device (64) is provided.
(Road) is an electrode (19), a drain region (15), a channel forming region (9), a source region (13), an electrode (12), that is, an output (66) and another insulated gate type electric field. Effect Semiconductor device (driver) (61) electrode (12 '), drain region (13), channel forming region (9 "), source region (1)
5), it becomes possible to provide as an electrode (68).

【0029】その結果、2つの絶縁ゲート型電界効果半
導体装置を1つの第1の半導体S1ないし第3の半導体S3
のブロックと一体化してエンヘンスメント型インバ−タ
とすることができた。また、図2(B)はその等価回路
を図3(A)に示すが、ディプレッション型のインバ−
タを構成せしめたものである。すなわち、図2(B)で
は、下側電極を2つに分割した場合を示す。1つの絶縁
ゲート型電界効果半導体装置ロ−ド(64)でV DD(6
5)、下側電極(12)、ドレイン領域(13)、チャネル
形成領域(9)、ソ−ス領域(15)、電極(19)、すな
わち、出力(66)、他の絶縁ゲート型電界効果半導体装
置(ドライバ)、(61)でのドレイン領域(15)、チャ
ネル形成領域(9)、ソ−ス領域(13)、電極(12)、
V SS(68)よりなり、入力(67)をゲート電極(20′)
に出力(66)を第3の半導体S3より引き出させた。
As a result, the two insulated gate field effect semiconductor devices are connected to one of the first semiconductor S1 to the third semiconductor S3.
It was possible to make an enhancement type inverter by integrating with the block. 2B shows an equivalent circuit of FIG. 3A, the depletion type inverter
It is a composition of data. That is, FIG. 2B shows a case where the lower electrode is divided into two. One insulated gate field effect semiconductor device B - V DD (6 in de (64)
5), lower electrode (12), drain region (13), channel forming region (9), source region (15), electrode (19), ie output (66), other insulated gate field effect Semiconductor device (driver), drain region (15) in (61), channel forming region (9), source region (13), electrode (12),
V SS (68), input (67) to gate electrode (20 ')
The output (66) was extracted from the third semiconductor S3.

【0029】かくのごとく、本発明は、縦チャネル型で
あり、チャネル形成領域を単結晶またはグレインバウン
ダリがキャリアの流れを横切らないような多結晶構造と
することにより高速動作を可能にさせた。さらに、第2
の半導体S2が絶縁性であるため、30V ないし100Vの大電
圧を第1の半導体S1、第3の半導体S3間に加えてもショ
−トすることがない。また、第1の半導体S1、第3の半
導体S3のいずれがドレイン領域として作用しても、その
外部は、絶縁であるため、最も理想的な絶縁ゲート型電
界効果半導体装置といえる。さらに、第4の半導体S4の
チャネル形成領域下も第2の半導体S2が絶縁性のため周
波数特性の向上に寄与する2つの絶縁ゲート型電界効果
半導体装置を対として同時に作ることができる。製造マ
スクも5回で十分であり、マスク精度を必要としない等
の多くの特長をチャネル長が0.2 μmないし1μmとき
わめて短くできることに加えて有せしめることができ
た。
As described above, the present invention is a vertical channel type, and enables high-speed operation by forming the channel forming region into a single crystal or a polycrystalline structure in which grain boundaries do not cross the flow of carriers. Furthermore, the second
Since the semiconductor S2 of FIG. 3 is insulative, there is no short circuit even if a large voltage of 30V to 100V is applied between the first semiconductor S1 and the third semiconductor S3. Further, even if either the first semiconductor S1 or the third semiconductor S3 acts as the drain region, the outside thereof is insulated, so it can be said that it is the most ideal insulated gate field effect semiconductor device. Furthermore, since the second semiconductor S2 is also insulating under the channel formation region of the fourth semiconductor S4, two insulated gate field effect semiconductor devices that contribute to the improvement of frequency characteristics can be simultaneously formed as a pair. The number of manufacturing masks required is five, and many features such as no need for mask precision can be provided in addition to the extremely short channel length of 0.2 μm to 1 μm.

【0030】本発明の絶縁ゲート型電界効果半導体装置
において、逆方向リ−クは、図1に示すような第1の半
導体S1または第3の半導体S3をSixCC-X (0<x<1
たとえば、x=0.2 )とすることにより、さらに、第2
の半導体S2を絶縁物化することにより、この第1の半導
体S1、第3の半導体S3の不純物が第2の半導体S2に流入
することが少なくなり、このN ─I 接合またはP ─I 接
合のリ−クは、逆方向に10V を加えても10nA/cm2
下であった。さらに、高温での動作において、電極の金
属が非単結晶の第1の半導体S1、第3の半導体S3内に混
入して不良になりやすいため、この電極に密接した側を
SixC1-X (0<x<1 たとえば、x=0.2 )とした。
その結果、本実施例の絶縁ゲート型電界効果半導体装置
は、150 ℃で1000時間動作させたが、何等の動作不良が
1000素子を評価しても見られなかった。これはこの電極
に密接してアモルファス珪素のみで第1の半導体S1また
は第3の半導体S3を形成した場合、150 ℃で10時間も耐
えないことを考えると、きわめて高い信頼性の向上とな
った。
In the insulated gate field effect semiconductor device of the present invention, the reverse leak is obtained by changing the first semiconductor S1 or the third semiconductor S3 as shown in FIG. 1 into SixC CX (0 <x <1.
For example, by setting x = 0.2), the second
By making the semiconductor S2 of the present invention an insulator, the impurities of the first semiconductor S1 and the third semiconductor S3 are less likely to flow into the second semiconductor S2, and this N--I junction or P--I junction The negative value was 10 nA / cm 2 or less even when 10 V was applied in the reverse direction. Furthermore, since the metal of the electrode easily mixes into the non-single-crystal first semiconductor S1 and the third semiconductor S3 during operation at a high temperature and is liable to be defective, the side close to this electrode is
SixC 1-X (0 <x <1 For example, x = 0.2).
As a result, the insulated gate field effect semiconductor device of this example was operated at 150 ° C. for 1000 hours, but no malfunction occurred.
It was not seen even after evaluating 1000 elements. This is an extremely high reliability, considering that if the first semiconductor S1 or the third semiconductor S3 is formed only of amorphous silicon in close contact with this electrode, it cannot withstand 10 hours at 150 ° C. .

【0031】さらに、かかる積層型の絶縁ゲート型電界
効果半導体装置のため、従来のように高精度のフォトリ
ソグラフィ技術を用いることなく、基板特に絶縁基板上
に複数個の絶縁ゲート型電界効果半導体装置、抵抗、キ
ャパシタを作ることが可能になった。そして、液晶また
はクロミック表示等の固体表示装置ディスプレイにまで
発展させることが可能になった。本発明における非単結
晶半導体は、珪素、ゲルマニュ−ムまたは炭化珪素(Si
xC1-X 0<x<1)、絶縁体は炭化珪素または窒化珪素
を用いた。
Further, because of such a stacked type insulated gate field effect semiconductor device, a plurality of insulated gate field effect semiconductor devices are provided on a substrate, particularly on an insulating substrate, without using a highly accurate photolithography technique as in the prior art. It became possible to make resistors and capacitors. Then, it has become possible to develop it into a solid-state display such as a liquid crystal display or a chromic display. The non-single crystal semiconductor in the present invention is silicon, germanium or silicon carbide (Si
xC 1-X 0 <x <1), and silicon carbide or silicon nitride was used as the insulator.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明によれば、チャネル形成領域をキ
ャリアがグレインバウンダリを横切らないようなグレイ
ンバウンダリとなるようにアニール処理して多結晶構造
とする。そのため、本発明の絶縁ゲート型電界効果半導
体装置は、高周波における特性を向上させることができ
る。本発明によれば、チャネル形成領域をアニールする
際に、キャリアの流れる方向でグレインバウンダリを横
切らないように変成しているため、グレインバウンダリ
に存在する再結合中心によるキャリアの消滅を減少させ
ることができる。本発明によれば、第4の半導体の上に
絶縁ゲート膜を形成した後、チャネル形成領域をアニー
ルするため、ゲート絶縁膜によってチャネル形成領域が
大気に触れることなく、結晶性の良好な結晶構造を得る
ことができる。
According to the present invention, the channel forming region is annealed so as to have a grain boundary in which carriers do not cross the grain boundary, thereby forming a polycrystalline structure. Therefore, the insulated gate field effect semiconductor device of the present invention can improve the characteristics at high frequencies. According to the present invention, when the channel formation region is annealed, it is transformed so that it does not cross the grain boundary in the direction of carrier flow, so that the disappearance of carriers due to recombination centers existing in the grain boundary can be reduced. it can. According to the present invention, the channel formation region is annealed after the insulating gate film is formed on the fourth semiconductor. Therefore, the gate insulation film does not expose the channel formation region to the atmosphere, and thus the crystal structure with good crystallinity is obtained. Can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1a】 (A)ないし(C)は本実施例の積層型絶
縁ゲート型電界効果半導体装置の各縦断面図を示す図で
ある。
1A to 1C are vertical cross-sectional views of a stacked insulated gate field effect semiconductor device of this embodiment.

【図1b】 (D)および(E)は本実施例の積層型絶
縁ゲート型電界効果半導体装置の各縦断面図を示す図で
ある。
1D and 1E are vertical cross-sectional views of the stacked insulated gate field effect semiconductor device according to the present embodiment.

【図2】 (A)および(B)は本実施例の積層型絶縁
ゲート半導体装置のインバータ構造を示す図である。
2A and 2B are diagrams showing an inverter structure of a stacked insulated gate semiconductor device of this embodiment.

【図3】 (A)および(B)は図2(A)および
(B)に示すインバータの等価回路図である。
3A and 3B are equivalent circuit diagrams of the inverters shown in FIGS. 2A and 2B.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・絶縁基板 2、12・・・第1の導電膜 3、13・・・非単結晶半導体(第1の半導体S1) 4、14・・・半導体または絶縁体(第2の半導体また
は絶縁体S2) 5、15・・・第3の半導体S3 6・・・耐熱性金属導体 7・・・酸化珪素膜 9、9′・・・チャネル形成領域 20、20′・・・ゲート電極 23・・・導電体 24・・・絶縁体 25・・・第4の半導体(S4) 26・・・ゲート絶縁物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating substrate 2, 12 ... First conductive film 3, 13 ... Non-single-crystal semiconductor (first semiconductor S1) 4, 14 ... Semiconductor or insulator (second semiconductor or Insulator S2) 5, 15 ... Third semiconductor S3 6 ... Heat-resistant metal conductor 7 ... Silicon oxide film 9, 9 '... Channel formation region 20, 20' ... Gate electrode 23 ... Conductor 24 ... Insulator 25 ... Fourth semiconductor (S4) 26 ... Gate insulator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9056−4M H01L 29/78 618 Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location 9056-4M H01L 29/78 618 Z

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された第1の電極と、 前記第1の電極上に形成された第1の半導体と、 当該第1の半導体上に形成された第2の半導体または絶
縁体と、 当該第2の半導体または絶縁体上に形成された第3の半
導体と、 当該第3の半導体上に形成された第2の電極と、 少なくとも、前記第1ないし第3の半導体が概略同一形
状に積層された積層体と、 当該積層体の側部に隣接して設けられた単結晶半導体と
非単結晶半導体との間の性質を有するセミアモルファス
半導体からなる第4の半導体と、 当該第4の半導体上にゲート絶縁膜を介して設けられた
ゲート電極と、 から構成された絶縁ゲート型電界効果半導体装置におい
て、 前記第1および第3の半導体がソース領域およびドレイ
ン領域を構成し、前記ソース領域ないしドレイン領域の
端部近傍における第4の半導体に形成されたチャネル形
成領域は、当該チャネル形成領域を移動するキャリアが
グレインバウンダリを横切らないようなグレインとなる
ように変成された多結晶構造を有することを特徴とする
絶縁ゲート型電界効果半導体装置。
1. A first electrode formed on a substrate, a first semiconductor formed on the first electrode, and a second semiconductor or insulator formed on the first semiconductor. And a third semiconductor formed on the second semiconductor or the insulator, a second electrode formed on the third semiconductor, and at least the first to third semiconductors are substantially the same. A laminated body laminated in a shape, and a single crystal semiconductor provided adjacent to a side portion of the laminated body.
Insulated gate type electric field composed of a fourth semiconductor composed of a semi-amorphous semiconductor having a property between a non-single crystal semiconductor and a gate electrode provided on the fourth semiconductor via a gate insulating film. In the effect semiconductor device, the first and third semiconductors form a source region and a drain region, and the channel formation region formed in the fourth semiconductor near the end of the source region or the drain region is the channel formation region. An insulated gate field effect semiconductor device having a polycrystalline structure modified so that carriers moving in a region do not cross the grain boundary.
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