JPH10144924A - 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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JPH10144924A
JPH10144924A JP29630996A JP29630996A JPH10144924A JP H10144924 A JPH10144924 A JP H10144924A JP 29630996 A JP29630996 A JP 29630996A JP 29630996 A JP29630996 A JP 29630996A JP H10144924 A JPH10144924 A JP H10144924A
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JP
Japan
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conductive layer
insulating film
pattern
semiconductor substrate
layer
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JP29630996A
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Junko So
潤洽 宋
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Samsung Electronics Co Ltd
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Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャンネル導電層の全面に遮断膜として絶縁
膜を備える薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 本発明の薄膜トランジスタは、半導体基
板20と、前記半導体基板20上の限定領域に形成され
た第1導電層パターン22aと、前記第1導電層パター
ン22aを含む前記半導体基板20の全面に形成された
第1絶縁膜24と、前記絶縁膜24の限定領域に前記第
1導電層パターン22aを取り囲むように形成され縁部
には導電性不純物が注入された第2導電層パターン26
aと、前記第2導電層パターン26aの上部全面に形成
された第2絶縁膜パターン28aを備えることを特徴と
する。これにより、薄膜トランジスタのスレショルド電
圧の変化や特性劣化の防止が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜トランジスタ及
びその製造方法に係り、特にチャンネル導電層上に遮断
膜として絶縁膜を備える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】メモリデバイスの一つであるスタティッ
クRAM(以下、SRAMという)の負荷素子として用
いられる薄膜トランジスタ(以下、TFTという)は4
メガバイト以上の高集積製品では必須の素子である。T
FTはその構造に応じてトップ(top )ゲートTFTと
ボトム(bottom)ゲートTFTに大別される。トップゲ
ートTFTはゲート電極がチャンネル導電層の上部に位
置し、ボトムゲートTFTはチャンネル導電層がゲート
電極の上部に位置する。通常、製造工程が容易であるボ
トムゲートTFTが広く用いられている。
【0003】一方、単結晶シリコンをチャンネル導電層
として用いるバルクトランジスタとは異なり、TFTは
チャンネル導電層を非晶質シリコン層で形成する。TF
Tの特性が劣化する一つの要因としては、TFTの形成
中または形成後に行われる一連の工程で発生する湿気や
湿式洗浄などによる汚染がある。この汚染はTFTの電
圧を変化させてTFTを採用するSRAMセルの特性に
致命的な影響を与えると知られている。
【0004】従来の技術によるTFT及びその製造方法
を添付した図面に基づき詳しく説明する。図6は従来の
技術によるTFTの断面図である。図6を参照すれば、
従来の技術によるTFTは半導体基板10上にゲート電
極として第1導電層パターン12が形成されている。第
1導電層パターン12が形成されている半導体基板10
の全面には第1絶縁膜14が形成されている。第1絶縁
膜14上には第1導電層パターン12の全面を取り囲む
第2導電層パターン16aが形成されている。第2導電
層パターン16aはチャンネル導電層である。
【0005】次いで、図6に示された従来の技術による
TFTの製造方法を添付した図面に基づき詳しく説明す
る。図7乃至図10は従来の技術によるTFTの製造方
法の各段階を示す。まず、図7を参照すれば、半導体基
板10上の限定領域にゲート電極として第1導電層パタ
ーン12を形成する。第1導電層パターン12はドーピ
ングされたポリシリコン層で形成する。引き続き、第1
導電層パターン12を有する半導体基板10の全面に第
1絶縁膜14を形成する。
【0006】次いで、図8に示すように、第1絶縁膜1
4の全面に第2導電層16を形成した後、その全面に導
電性不純物をイオン注入する。第2導電層16は非晶質
チャンネル導電層として熱処理工程により結晶化され
る。図9は第2導電層パターンを形成する段階を示す。
第2導電層(図8の16)の全面にフォトレジスト膜を
塗布して前記第1導電層パターン12とその周辺部を限
定するフォトレジストパターン17を形成する。前記フ
ォトレジストパターン17を食刻マスクとして第2導電
層(図8の16)をパタニングすると、フォトレジスト
パターン17と同じ面積を限定する第2導電層パターン
16aが形成される。その後、フォトレジストパターン
17を取り除き、結果物を熱処理して第1絶縁膜14と
第2導電層パターン16aとの界面に酸化膜を成長させ
る。これは前記界面のトラップ密度を低減してTFTの
特性を改善させる。
【0007】図10はソース及びドレイン領域を形成す
る段階を示す。具体的に、第2導電層パターン16aの
縁部に導電性不純物をイオン注入すると、不純物領域1
6b,16cが形成されるが、このうち、参照番号16
bはソース領域であり、16cはドレイン領域である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の技術によるTFT及びその製造方法は、TFTのチャ
ンネル導電層上にソース及びドレイン領域を形成するた
め、イオンをその全面に直接注入することにより、チャ
ンネル導電層が損なわれる。かつ、導電層のチャンネル
の厚さを薄く形成すべきである。その結果、ドーピング
が制限されてチャンネル導電層のドーピングプロファイ
ルが悪化する。さらに、TFTのチャンネル導電層が酸
化工程中に直接露出されて酸化されるため、チャンネル
導電層の形態(morphology)が不良になる。
【0009】したがって、本発明の目的は上述した従来
の技術の問題点を解決するため、チャンネル導電層の全
面に遮断膜として絶縁膜を備えるTFTを提供するにあ
る。本発明の他の目的は前記TFTの製造に好適な製造
方法を提供するにある。
【0010】
【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TFTは、半導体基板と、前記半導体基板上
の限定領域に形成された第1導電層パターンと、前記第
1導電層パターンを含む前記半導体基板の全面に形成さ
れた第1絶縁膜と、前記絶縁膜の限定領域に、前記第1
導電層パターンを取り囲むように形成され、縁部には導
電性不純物が注入された第2導電層パターンと、前記第
2導電層パターンの上部全面に形成された第2絶縁膜パ
ターンを備えることを特徴とする。
【0011】前記第2絶縁膜パターンは前記第2導電層
パターンに対する遮断膜であり、シリコン酸化膜、高温
熱酸化膜(以下、HTOという)及びプラズマベース酸
化膜よりなる群から選ばれたいずれか一つの物質膜であ
る。そして、前記第1及び第2導電層パターンはドーピ
ングされたポリシリコン層及び非晶質シリコン層よりな
る群から選ばれたいずれか一つの物質層である。
【0012】前記第2絶縁膜パターンは、後続くチャン
ネル導電層パターン形成時のフォトレジストによる重金
属の汚染やフォトレジスト除去工程時の湿式性不純物イ
オンなどによりチャンネル導電層が汚れることを防止す
るシリコンナイトライド遮断膜である。前記他の目的を
達成するために本発明のTFTの製造方法は、(a)半
導体基板上に第1導電層を形成してパタニングする段階
と、(b)前記パタニングされた第1導電層が形成され
た前記半導体基板上に第1絶縁膜を形成する段階と、
(c)前記第1絶縁膜の全面に第2導電層及び第2絶縁
膜を順次に形成する段階と、(d)前記結果物の全面に
導電性不純物をイオン注入する段階と、(e)前記第2
絶縁膜及び第2導電層をパタニングする段階と、(f)
前記パタニングされた第2導電層の縁部にソース及びド
レイン領域を形成する段階とを含むことを特徴とする。
【0013】第2絶縁膜は遮断膜として用いられ、シリ
コン酸化膜、高温熱酸化膜及びプラズマベース酸化膜よ
りなる群から選ばれたいずれか一つの物質膜で形成す
る。そして、前記第1及び第2導電層はドーピングされ
たポリシリコン層及び非晶質シリコン層よりなる群から
選ばれたいずれか一つの物質層で形成する。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の実施の形態を詳しく説明する。まず、図1は本発明
によるTFTの断面図であり、前記TFTは、半導体基
板20と、半導体基板20の一部領域を限定して形成さ
れた第1導電層パターン22aと、この結果物を含む半
導体基板20の全面に形成された第1絶縁膜24と、前
記結果物上に形成された後、前記第1導電層22aとそ
の周辺の一部領域を取り囲むように形成された第2導電
層パターン26a及び第2絶縁膜パターン28aと、前
記第2導電層パターン26aの両端に形成されたソース
及びドレイン領域26b,26cとを含めてなる。
【0015】かかる構成を有するTFTを製造する方法
を説明する。先ず、図2を参照すれば、半導体基板20
上の一部領域を限定する第1導電層パターン22aを形
成した後、この結果物の全面に第1絶縁膜24を形成す
る。前記第1導電層パターン22aはゲート電極として
用いられるポリシリコン層や非晶質シリコン層で形成す
る。前記第1絶縁膜24はシリコン酸化膜、HTO膜及
びプラズマベース酸化膜よりなる群から選ばれたいずれ
か一つの物質膜で形成する。
【0016】引き続き、図3に示されたように、前記第
1絶縁膜24の全面に第2導電層26を形成した後、前
記第2導電層26の全面に第2絶縁膜28を形成する。
前記第2導電層26は前記第1導電層パターン22aと
同じ物質を用いて形成する。同様に、前記第2絶縁膜2
8は第1絶縁膜24を形成する前記群から選ばれたいず
れか一つの物質膜で形成する。
【0017】前記第2導電層26はチャンネル導電層と
して用いる。前記第2絶縁膜28は遮断膜としてフォト
レジスト工程における重金属の汚染や湿式性不純物イオ
ンなどによりチャンネル導電層が汚れることを防止する
に用いられる。のみならず、後続く工程及び信頼性テス
ト時の湿気浸透によるTFTの特性劣化を根本的に取り
除くにも用いられる。
【0018】前記第2絶縁膜28を形成した後は第2絶
縁膜28の全面にトランジスタのスレショルド電圧を調
節するため、導電層不純物をイオン注入する。次いで、
前記第2絶縁膜28の全面にフォトレジスト膜を塗布し
て前記第1導電層パターン22aとその周囲の一部領域
を取り囲むフォトレジストパターン29aを形成する。
前記フォトレジストパターン29aを食刻マスクとして
前記第2絶縁膜28及び第2導電層26を順次に異方性
食刻する。この結果、図4に示されたように、第2絶縁
膜パターン28a及び第2導電層パターン26aが形成
される。
【0019】前記フォトレジストパターン29aを取り
除いた後、前記第2導電層パターン26aと第1絶縁膜
24との界面に酸化膜(図示せず)を成長させる。この
酸化膜はトラップ密度を低減してTFTの特性を向上さ
せる。次いで、図5に示されたように、前記第2絶縁膜
パターン28aの縁部領域に導電性不純物をイオン注入
する。このように注入された導電性不純物は前記第2絶
縁膜パターン28aの下部に形成された前記第2導電層
パターン26aに拡散して前記第2導電層パターン26
aの縁部領域に不純物領域30,32が形成される。こ
こで、前記不純物領域30はソース領域であり、不純物
領域32はドレイン領域である。
【0020】
【発明の効果】このように本発明によるTFT及びその
製造方法においては、チャンネル導電層の全面に遮断膜
の役割を行う絶縁膜を備えている。この絶縁膜により前
記チャンネル導電層の厚さを薄く形成することができ、
チャンネル導電層が薄く形成されても、イオン注入過程
で表面が損傷されることを防止することができる。この
結果、前記チャンネル導電層のドーピングプロファイル
は改善され得る。したがって、根本的にTFTのスレシ
ョルド電圧の変化と特性劣化を防止することができる。
【0021】本発明は前記実施例に限るものでなく、多
くの変形が本発明の技術的な思想内において当分野の通
常の知識を持つ者により可能なのは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による薄膜トランジスタの断面図であ
る。
【図2】本発明による薄膜トランジスタの製造方法の段
階を示す図面である。
【図3】本発明による薄膜トランジスタの製造方法の段
階を示す図面である。
【図4】本発明による薄膜トランジスタの製造方法の段
階を示す図面である。
【図5】本発明による薄膜トランジスタの製造方法の段
階を示す図面である。
【図6】従来の技術による薄膜トランジスタの断面図で
ある。
【図7】従来の技術による薄膜トランジスタの製造方法
の段階を示す図面である。
【図8】従来の技術による薄膜トランジスタの製造方法
の段階を示す図面である。
【図9】従来の技術による薄膜トランジスタの製造方法
の段階を示す図面である。
【図10】従来の技術による薄膜トランジスタの製造方
法の段階を示す図面である。
【符号の説明】
20 半導体基板 22a 第1導電層パターン 24 第1絶縁膜 26 第2導電層 26a 第2導電層パターン 26b ソース領域 26c ドレイン領域 28 第2絶縁膜 28a 第2絶縁膜パターン 29a フォトレジストパターン 30 不純物領域(ソース領域) 32 不純物領域(ドレイン領域)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板上の限定領域に形成された第1導電層パ
    ターンと、 前記第1導電層パターンを含む前記半導体基板の全面に
    形成された第1絶縁膜と、 前記絶縁膜の限定領域に、前記第1導電層パターンを取
    り囲むように形成され、縁部には導電性不純物が注入さ
    れた第2導電層パターンと、 前記第2導電層パターンの上部全面に形成された第2絶
    縁膜パターンを備えることを特徴とする薄膜トランジス
    タ。
  2. 【請求項2】 前記第2絶縁膜パターンは前記第2導電
    層パターンに対する遮断膜であることを特徴とする請求
    項1に記載の薄膜トランジスタ。
  3. 【請求項3】 前記第2絶縁膜パターンはシリコン酸化
    膜、高温熱酸化膜及びプラズマベース酸化膜よりなる群
    から選ばれたいずれか一つの物質膜であることを特徴と
    する請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
  4. 【請求項4】 前記第1及び第2導電層パターンはドー
    ピングされたポリシリコン層及び非晶質シリコン層より
    なる群から選ばれたいずれか一つの物質層であることを
    特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
  5. 【請求項5】 (a)半導体基板上に第1導電層を形成
    してパタニングする段階と、 (b)前記パタニングされた第1導電層が形成された前
    記半導体基板上に第1絶縁膜を形成する段階と、 (c)前記第1絶縁膜の全面に第2導電層及び第2絶縁
    膜を順次に形成する段階と、 (d)前記結果物の全面に導電性不純物をイオン注入す
    る段階と、 (e)前記第2絶縁膜及び第2導電層をパタニングする
    段階と、 (f)前記パタニングされた第2導電層の縁部にソース
    及びドレイン領域を形成する段階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。
  6. 【請求項6】 前記第1及び第2絶縁膜は遮断膜として
    用いられ、シリコン酸化膜、高温熱酸化膜及びプラズマ
    ベース酸化膜よりなる群から選ばれたいずれか一つの物
    質膜で形成することを特徴とする請求項5に記載の薄膜
    トランジスタの製造方法。
  7. 【請求項7】 前記第1及び第2導電層はドーピングさ
    れたポリシリコン層及び非晶質シリコン層よりなる群か
    ら選ばれたいずれか一つの物質層で形成することを特徴
    とする請求項5に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002124678A (ja) * 2000-10-13 2002-04-26 Sony Corp 薄膜トランジスタの製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002124678A (ja) * 2000-10-13 2002-04-26 Sony Corp 薄膜トランジスタの製造方法

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