JPS58201364A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPS58201364A JPS58201364A JP8587382A JP8587382A JPS58201364A JP S58201364 A JPS58201364 A JP S58201364A JP 8587382 A JP8587382 A JP 8587382A JP 8587382 A JP8587382 A JP 8587382A JP S58201364 A JPS58201364 A JP S58201364A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置、とりわけ非晶質シリコンＭＯ８）
ランジスタに関するものであり、ゲート・ノース間の耐
圧を高めることを目的とする。また本発明の別の目的は
ゲート絶縁膜の膜厚を薄くならしめ性能指数を向上させ
ることにある。
ランジスタに関するものであり、ゲート・ノース間の耐
圧を高めることを目的とする。また本発明の別の目的は
ゲート絶縁膜の膜厚を薄くならしめ性能指数を向上させ
ることにある。
非晶質シリコンは低温形成が可能なことや大面積化が容
易なことを理由に低コストの太陽電池を得るだめの有力
な手段に考えられている。しかしながら非晶質シリコン
薄膜中の不対結合手を水素原子で埋めなければ膜質の向
上は望めず、また水素原子で埋めても欠陥準位密度はバ
ンドギャップ中央で１０ ’ ”〜１０ ”／ ｃＡ
−ｅｖ 、バンド端で１０２０／Ｃ！−ｅｖと単結晶シ
リコンよりはるかに大きい。このだめキャリアはトラッ
プに捕獲される確率が高く、自由電子の移動度は０．１
〜１ ｃｒｄｌＶ −ｓ ｅ ｃと単結晶シリコンの値
に比べると３〜４桁小さく、一般的には集積回路化する
必然性が見い出せない。
易なことを理由に低コストの太陽電池を得るだめの有力
な手段に考えられている。しかしながら非晶質シリコン
薄膜中の不対結合手を水素原子で埋めなければ膜質の向
上は望めず、また水素原子で埋めても欠陥準位密度はバ
ンドギャップ中央で１０ ’ ”〜１０ ”／ ｃＡ
−ｅｖ 、バンド端で１０２０／Ｃ！−ｅｖと単結晶シ
リコンよりはるかに大きい。このだめキャリアはトラッ
プに捕獲される確率が高く、自由電子の移動度は０．１
〜１ ｃｒｄｌＶ −ｓ ｅ ｃと単結晶シリコンの値
に比べると３〜４桁小さく、一般的には集積回路化する
必然性が見い出せない。
しかしながら高速動作や電流を心安としない、例えば液
晶と組み合わせることによって画像表示装置を構成可能
なＭＯＳ）ランジスタなどはむしろ先述したような理由
で非晶質シリコンを集積化することが望まれる。たとえ
ばＡｐｐＩｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ、 ２４巻、３６７〜
３６２ページ、１９８１年発行にはこの目的を達成する
だめの一手法が示されており、第１図の平面図および第
２図の断面図で非晶質シリコンＭＯ３）ランジスタの製
造工程を説明する。
晶と組み合わせることによって画像表示装置を構成可能
なＭＯＳ）ランジスタなどはむしろ先述したような理由
で非晶質シリコンを集積化することが望まれる。たとえ
ばＡｐｐＩｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ、 ２４巻、３６７〜
３６２ページ、１９８１年発行にはこの目的を達成する
だめの一手法が示されており、第１図の平面図および第
２図の断面図で非晶質シリコンＭＯ３）ランジスタの製
造工程を説明する。
まず絶縁性基板例えばガラス板１」二にゲートとなる第
１の金属層２を選択的に被着形成する。その材質には上
記文献ではクロム（Ｃｒ）を用いているがモリブデン（
Ｍｏ）を用いても支障ない。
１の金属層２を選択的に被着形成する。その材質には上
記文献ではクロム（Ｃｒ）を用いているがモリブデン（
Ｍｏ）を用いても支障ない。
つぎに全面にゲート絶縁層３となる例えば窒化シリコン
層を被着し、ひき続き不純物をほとんど含まない非晶質
シリコン層を被着し、ゲート金属層２上に島状の非晶質
シリコン層４を選択的に形成する。その後ゲート金属層
２に接続を与えるために窒化シリコン層３に開口部６を
形成してゲート金属層２の一部を露出する。最後にオフ
セットゲートにならぬようゲート金属層２と一部重なり
合うように非晶質シリコン層４上に一対のソース。
層を被着し、ひき続き不純物をほとんど含まない非晶質
シリコン層を被着し、ゲート金属層２上に島状の非晶質
シリコン層４を選択的に形成する。その後ゲート金属層
２に接続を与えるために窒化シリコン層３に開口部６を
形成してゲート金属層２の一部を露出する。最後にオフ
セットゲートにならぬようゲート金属層２と一部重なり
合うように非晶質シリコン層４上に一対のソース。
ドレイン電極６，７と開口部５を含んでゲート配線８を
アルミニウム（ハｔ）で選択的に被着形成して非晶質シ
リコンＭＯＳトランジスタが完成する。ＭＯＳ）ランジ
スタの動作電圧を下げるためにはソース、ドレイン電極
６，７と不純物をほとんど含まい非晶質シリコン層４と
の間に不純物を含む非晶質シリコン層９を介在させると
好ましい結果が得られる。なお第１図のＡ −Ａ’
およびＢ−Ｂ′ 線上の断面図がそれぞれ第２図ａ、
ｂに対応している。
アルミニウム（ハｔ）で選択的に被着形成して非晶質シ
リコンＭＯＳトランジスタが完成する。ＭＯＳ）ランジ
スタの動作電圧を下げるためにはソース、ドレイン電極
６，７と不純物をほとんど含まい非晶質シリコン層４と
の間に不純物を含む非晶質シリコン層９を介在させると
好ましい結果が得られる。なお第１図のＡ −Ａ’
およびＢ−Ｂ′ 線上の断面図がそれぞれ第２図ａ、
ｂに対応している。
以上の説明からも明らかなように非晶質シリコンＭＯ８
）ランジスタではチャネルとソース・ドレインが同一面
内には存在しない。このためＭＯＳトランジスタの相互
コンダクタンスを大きくするだめにゲート絶縁層３を薄
くするとゲート金属層２へのカバレージが問題となる。
）ランジスタではチャネルとソース・ドレインが同一面
内には存在しない。このためＭＯＳトランジスタの相互
コンダクタンスを大きくするだめにゲート絶縁層３を薄
くするとゲート金属層２へのカバレージが問題となる。
ゲート金属層２が薄ければカバレージは問題とはならな
いが、ゲート金属層２も余り薄すぎると抵抗値が高くな
り、また膜質が多孔質的になってガラス基板１およびゲ
ート配線８との密着性が悪くなるので、おのずと制約を
受ける。ゲート金属層２の厚みは少なくとも１０００人
好ましくは２０００Å以上が望ましい。
いが、ゲート金属層２も余り薄すぎると抵抗値が高くな
り、また膜質が多孔質的になってガラス基板１およびゲ
ート配線８との密着性が悪くなるので、おのずと制約を
受ける。ゲート金属層２の厚みは少なくとも１０００人
好ましくは２０００Å以上が望ましい。
基板１にガラス板などを用いる関係上６ｏｏ℃以上の基
板加熱や堆積後の熱処理が行なえないためにゲート絶縁
層３のカバレージを良くすることはできず、事実前記文
献ではゲート絶縁層３としては４００ｏ〜５ｏｏｏへの
窒化シリコン膜を用いている。このことは移動度の小さ
な非晶質シリコンでは致命的な制約となり、またカバレ
ージの悪さは膜厚を厚くしても改善の度合は芳しくなく
、ゲート２とドレイン６または７との耐圧は２０〜３０
Ｖ程度しか得られない欠点があった。
板加熱や堆積後の熱処理が行なえないためにゲート絶縁
層３のカバレージを良くすることはできず、事実前記文
献ではゲート絶縁層３としては４００ｏ〜５ｏｏｏへの
窒化シリコン膜を用いている。このことは移動度の小さ
な非晶質シリコンでは致命的な制約となり、またカバレ
ージの悪さは膜厚を厚くしても改善の度合は芳しくなく
、ゲート２とドレイン６または７との耐圧は２０〜３０
Ｖ程度しか得られない欠点があった。
本発明は上記した問題点に鑑みなされたものでゲート金
属層を絶縁層中に埋め込むことによりゲート絶縁膜のカ
バレージ特性に左右されないＭＯＳトランジスタを提供
することを目的とする。以下第３〜４図の図面とともに
本発明の実施例について説明する。
属層を絶縁層中に埋め込むことによりゲート絶縁膜のカ
バレージ特性に左右されないＭＯＳトランジスタを提供
することを目的とする。以下第３〜４図の図面とともに
本発明の実施例について説明する。
まず第３図ａに示したようにガラス板１上に例えば酸化
シリコンよりなる第１の絶縁層１ｏを３０００人の厚み
で被着し、つきに厚さ５０００Å以上の膜厚で薄膜層１
１を被着し、薄膜層１１の一部を選択的に除去し、ひき
続き薄膜層１１をマスクとして第１の絶縁層１ｏの一部
も選択的に除去して開口部１２を形成する。その後全面
にモリブデン層を第１の絶縁層１ｏと同じ厚さで被着す
ると開口部１２は段差が８０００人もあるのでモリブデ
ン２′は開口部のエツジ１３で必らず段切れを生じる。
シリコンよりなる第１の絶縁層１ｏを３０００人の厚み
で被着し、つきに厚さ５０００Å以上の膜厚で薄膜層１
１を被着し、薄膜層１１の一部を選択的に除去し、ひき
続き薄膜層１１をマスクとして第１の絶縁層１ｏの一部
も選択的に除去して開口部１２を形成する。その後全面
にモリブデン層を第１の絶縁層１ｏと同じ厚さで被着す
ると開口部１２は段差が８０００人もあるのでモリブデ
ン２′は開口部のエツジ１３で必らず段切れを生じる。
この状態でリフトオフにより薄膜層１１を除去すると第
３図すに示したように第１の絶縁層１Ｑにモリブデン層
２を埋め込むことができ、しかもその表面には段差がな
いことが分る。薄膜層１１はゲート金属層２の被着時の
基板加熱に変質しないような耐熱性レジストやポリイミ
ド系樹脂などの有機被膜あるいはアルミニウムなどの金
属層が用いられ、これらの材料に対してリフトオフのだ
めの食刻液または食刻ガスにはそり、ぞれ１−１００、
［素ガスプラズマ、熱燐酸が適し−Ｃいる。
３図すに示したように第１の絶縁層１Ｑにモリブデン層
２を埋め込むことができ、しかもその表面には段差がな
いことが分る。薄膜層１１はゲート金属層２の被着時の
基板加熱に変質しないような耐熱性レジストやポリイミ
ド系樹脂などの有機被膜あるいはアルミニウムなどの金
属層が用いられ、これらの材料に対してリフトオフのだ
めの食刻液または食刻ガスにはそり、ぞれ１−１００、
［素ガスプラズマ、熱燐酸が適し−Ｃいる。
その後は従来と同じく絶縁層３を全面に被着するとモ坦
な絶縁層３を得ることができる。島状の非晶質シリコン
層４をゲート金属層２上に選択的に被着形成し、ゲート
金属層２上の絶縁層３に開口部６を形成し、ソース、ド
レイン電極配線６゜７およびゲート配線８を選択的に被
着形成して本発明による非晶質シリコンＭＯ８）ランジ
スタが完成する。第３図ｃ、ｄはそれぞれ第２図ａ、ｂ
に対応している。
な絶縁層３を得ることができる。島状の非晶質シリコン
層４をゲート金属層２上に選択的に被着形成し、ゲート
金属層２上の絶縁層３に開口部６を形成し、ソース、ド
レイン電極配線６゜７およびゲート配線８を選択的に被
着形成して本発明による非晶質シリコンＭＯ８）ランジ
スタが完成する。第３図ｃ、ｄはそれぞれ第２図ａ、ｂ
に対応している。
第３図Ｃと第２図ａとの対比からも明らかなように本発
明においては第１の絶縁層１ｏにゲート金属層２が埋め
込まれてほぼ平坦な表面上に島状の非晶質シリコン層４
が被着形成されるため、°チャネル面に接したゲート絶
縁膜３はカバレージ特性に関係なく一定の膜厚である。
明においては第１の絶縁層１ｏにゲート金属層２が埋め
込まれてほぼ平坦な表面上に島状の非晶質シリコン層４
が被着形成されるため、°チャネル面に接したゲート絶
縁膜３はカバレージ特性に関係なく一定の膜厚である。
したがって従来のようにゲート金属層２のエツジでゲー
ト絶縁膜３が薄くなってゲート・ドレイン間の耐圧が低
くなる現象は回避される。換言すればゲート絶縁膜３固
有の破壊電界強度が加わるまで耐圧を大きくできるわけ
で、従来と同じ動作電圧ならばゲート絶縁膜３を１００
０八にまで薄くできた。このことはチャネル長をＬ１チ
ャネル幅をＷとし、Ｌを一定とするとＷが従来のＺ〜↓
（で同等のＯｎ電流が得られたことと等価で、トランジ
スタサイズが小さくなる分だけ透明電極を大〆くできる
ので透過型液晶画像表示装置の明るさが増すという優れ
た効果が得られた。あるいは従来と同じトランジスタサ
イズであれば必要なＯｎ電流を得るのに必要なゲート電
圧が２〜３ｖ程低くてよいので駆動心力が減少するメリ
ットがある。
ト絶縁膜３が薄くなってゲート・ドレイン間の耐圧が低
くなる現象は回避される。換言すればゲート絶縁膜３固
有の破壊電界強度が加わるまで耐圧を大きくできるわけ
で、従来と同じ動作電圧ならばゲート絶縁膜３を１００
０八にまで薄くできた。このことはチャネル長をＬ１チ
ャネル幅をＷとし、Ｌを一定とするとＷが従来のＺ〜↓
（で同等のＯｎ電流が得られたことと等価で、トランジ
スタサイズが小さくなる分だけ透明電極を大〆くできる
ので透過型液晶画像表示装置の明るさが増すという優れ
た効果が得られた。あるいは従来と同じトランジスタサ
イズであれば必要なＯｎ電流を得るのに必要なゲート電
圧が２〜３ｖ程低くてよいので駆動心力が減少するメリ
ットがある。
さらに第４図に示したようにゲート金属層２とソース・
ドレイン配線などとの多層配線１４との層間耐圧も上記
した理由で向上する。ゲート金属層２の膜厚が厚いか、
ゲート絶縁層３のカバレージが悪いと金属層２のエツジ
部分１６でゲート側縁層３が薄くなることはすでに述べ
たが、ゲート絶縁層３に開［］部を形成するときに全面
に被着する感光性樹脂もエツジ部分１゜５で薄くなる性
質があり、感光性樹脂に生じたピンホールでエツジＳＳ
ｕ分１６のゲート絶縁層３が食刻されて多層配線１４と
金属層２が短絡する現象も皆無となることは第４図ａに
示す従来構造による断面図と第４図すに示す従来構造に
よる断面図と第４図すに小ずト′尾明による構造断面図
との違いからも明らかであろう。
ドレイン配線などとの多層配線１４との層間耐圧も上記
した理由で向上する。ゲート金属層２の膜厚が厚いか、
ゲート絶縁層３のカバレージが悪いと金属層２のエツジ
部分１６でゲート側縁層３が薄くなることはすでに述べ
たが、ゲート絶縁層３に開［］部を形成するときに全面
に被着する感光性樹脂もエツジ部分１゜５で薄くなる性
質があり、感光性樹脂に生じたピンホールでエツジＳＳ
ｕ分１６のゲート絶縁層３が食刻されて多層配線１４と
金属層２が短絡する現象も皆無となることは第４図ａに
示す従来構造による断面図と第４図すに示す従来構造に
よる断面図と第４図すに小ずト′尾明による構造断面図
との違いからも明らかであろう。
本発明の実／＋ｆ１例ではＭＯＳ）ランジスタを構成す
る半導体材料として非晶質シリコンを取り上げたが、こ
れに限定されるものではなく微結晶化した非晶質シリコ
ンでも多結晶シリコンでも本発明の主旨が適用されるこ
とは言うまでもない。
る半導体材料として非晶質シリコンを取り上げたが、こ
れに限定されるものではなく微結晶化した非晶質シリコ
ンでも多結晶シリコンでも本発明の主旨が適用されるこ
とは言うまでもない。
第１図は従来の非晶質シリコンＭＯ８）ランジスタの要
部平面図、第２図ａ、ｂは第１図のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ／
線断面図、第３図ａ−ｄは本発明の一実施例にかか
る非晶質シリコンＭＯ８）ランジスタの工程断面図、第
４図ａ、ｂは従来の例と本発明による多層配線構造の断
面図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・ゲート金属層、３
・・・・・・ゲート絶縁層、４・・・・・・非晶質シリ
コン層、６゜７・・・・・・ソース・ドレイン配線、９
・・・・・・不純物層、１ｏ・・・・・・絶縁層、１１
・・・・・・薄膜層、１２・・・・・・開口部、１３
・・・・・・段差部、１４・・・用多層配線、１５・・
・・・・ゲート金属層のエツジ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 ４ 第２図 第３図 ２′１２ 第３図 １５ ４ ７
部平面図、第２図ａ、ｂは第１図のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ／
線断面図、第３図ａ−ｄは本発明の一実施例にかか
る非晶質シリコンＭＯ８）ランジスタの工程断面図、第
４図ａ、ｂは従来の例と本発明による多層配線構造の断
面図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・ゲート金属層、３
・・・・・・ゲート絶縁層、４・・・・・・非晶質シリ
コン層、６゜７・・・・・・ソース・ドレイン配線、９
・・・・・・不純物層、１ｏ・・・・・・絶縁層、１１
・・・・・・薄膜層、１２・・・・・・開口部、１３
・・・・・・段差部、１４・・・用多層配線、１５・・
・・・・ゲート金属層のエツジ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 ４ 第２図 第３図 ２′１２ 第３図 １５ ４ ７
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）絶縁性基板上に被着された第１の絶縁層に選すコ
ン層上ｌン１の金属層と一部重なるように選択的に被着
形成された１対の第２の金属層をソース、ドレインとす
ることを特徴とする半導体装１６゜（２）非単結晶シリ
コン層と第２の金属層との間に不純物層が形成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の半導
体装置。 （３）絶縁性基板上に第１の絶縁層を破着する工程と、
前記第１の絶縁層上に有機薄膜または第１の金属層を選
択的に被着形成する工程と、前記何機薄膜まだは前記第
１の金属層をマスクとして第１の絶縁層に開口部を形成
する工程と、第２の金属を被着後リフトオフにより前記
有機薄膜または第１、の金属層を除去するとともに前記
第２の金属層を前記開口部に埋め込む工程と、第２の絶
縁層を被着後前記第２の金属層上に島状の非単結晶シリ
コン層を選択的に被着形成する工程と、前記島状の非単
結晶シリコン層上で第２の金属層と一部重なるように１
対の第３の金属層を選択的に被着形成する工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 （４）有機薄膜が耐熱性感光性樹脂またはポリイミド系
樹脂で第２の金属層がモリブデンであることを特徴とす
る特許請求の範囲第３項に記載の半導体装置の製造方法
。 （６）第１の金属層がアルミニウムで第２の金属がモリ
ブデンであることを特徴とする特許請求の範囲第３項に
記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8587382A JPS58201364A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8587382A JPS58201364A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58201364A true JPS58201364A (ja) | 1983-11-24 |
Family
ID=13871010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8587382A Pending JPS58201364A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58201364A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59205755A (ja) * | 1983-05-10 | 1984-11-21 | Seiko Epson Corp | マトリツクスアレ− |
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| JPS6151973A (ja) * | 1984-08-22 | 1986-03-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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-
1982
- 1982-05-20 JP JP8587382A patent/JPS58201364A/ja active Pending
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