JPS60145665A - 薄膜トランジスタ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は絶縁基板上に半導体単結晶薄膜を形成した所ｇ
ｉ　Ｓ　０１　（ｓｉｌｌｉｃｏｎ　ｏｎ　１ｎｓｕｌ
ａｔｏｒ　）　ｇｌｆｙを用いて成る薄膜トランジスタ
に関する。

背景技術とその問題点 絶縁基扱に形成した多結晶シリコン又は非晶質シリコン
の肋膜を単結晶シリ」ンのｓ股に再結晶化させ、この単
結晶シリコン薄膜を用いて例えばＭＯＳトランジスタ等
の薄膜トランジスタを製作することが行われている。こ
のような薄膜トランジスタを製作する際の素子間分離と
して例えば選択酸化法Ｏすｉ謂１、ｏｃｏｓ法）が利用
される。第１図及び第２図は８０１基４ｋを用いて成る
薄膜トランジスタの一例を月くず平面図及びその八−入
線上の断面図である。図中、（１）はシリコン基板で、
この」二に５ｉ０２等の絶縁層（２）を介して単結晶シ
リコン薄膜（３）が形成され、ここにソース領域（４）
及びトレイン領域（５）が形成されると共に、内領域（
４１、（５１間上にデー・ト絶縁膜（６）を介して’ｙ
’−１ト電極（７）が形成される。このＭＯ３Ｉ−ラン
ジスタの周辺部は選択酸化によって厚い絶縁層（８）が
形成される。このような選択酸化法を用いて形成された
薄膜トランジスタでは、ゲート電極（７）の両端士の絶
縁層（８）が比較的厚いのでゲート電極両端の単結晶シ
リコン薄膜（３）の側壁部（３；ｌ）における寄住チャ
ンネルの発生が抑えられ、特性のバラツキが少なくなる
。しかし、選択酸化法を用いるときは長時間酸化と汚染
の導入という問題がある。

一方、薄膜トランジスタの他の例として第３図にボずよ
うにシリコン基板（１１上の絶縁層（２）上に島膜（６
）を介し”ζゲート電極（７ンを形成するようにしたも
のがある。この薄膜トランジスタは単結晶シリコン薄膜
（３）を島状に形成して素子間分離を行っているので、
製造が簡ＱｐＱあるが、脱血ゲート電極（７）端部にお
ける単結晶シリコン基板膜（３）の側壁部（３ａ）が寄
生チャンネルを起し易いので、特性のバラツキが生じ易
い。この対策としては不純物を軽くドーピングしてチャ
ンネルストッパ領域（９）を形成することが考えられて
いる。

発明の目的 本発明は、上述の点に鑑み、特性のバラツキを抑え且つ
製造を簡略化ならしめた薄膜１−ランジスタを１是供す
るものである。

発明の概ル！ 本発明は、絶縁基板上の第１導電形の島状半導体単結晶
薄膜に第２導電形の第１及び第２の半導体領域を形成し
、この第１及び第２の半導体領域に第１及び第２の電極
を接続し、第１及び第２の半導体領域間に絶縁膜を介し
て第３の電極を形成してなる薄膜トランジスタＧごおい
て、第３の電極が絶縁層を介して延在する島状半導体単
結晶薄膜の側面を（Ｉｌｌ）自として成る薄膜トランジ
スタである。

この発明の薄膜トランジスタでは、島状半導体単結晶Ｉ
Ｎの側面での寄生チャンネルの形成が阻止され、特性の
バラツキが少なくなる。また、製造工程もＷ１１１１８
化される。

実施例 以下、第４図乃至第６図を参照して本発明による＠膜ト
ランジスタの実施例をその製法と共に説明する。

本発明においては、先ず第４図Ａに不すようにシリコン
基＆（１１）上に絶縁層（工２）を介して表面が（１（
１０）面であるシリコン単結晶薄膜（Ｉ３）を形成して
成るＳＯＩ基板（Ｉ４）を用意する。このシリコン単結
晶Ｓ股（１３）は絶縁層（１２）上に形成した多結晶シ
リコン又は非晶質シリコン薄膜を例えば静、Ｃ０２レー
ザビームによる結晶化法、電子ビームによる結晶化法或
はカーボンヒータによる結晶化法等によって曲結晶化し
゛ζ形成し得る。

次に第４１ｇｌ　Ｂに不ずようにこのシリコン単結晶薄
膜（１３）に第１導電形の不純物、例えばＮチャンネル
のＭＯＳ）ランジスタを形成する場合にはＰ−形の不純
物例えばホロンを５　Ｘ　１０”　ｃｍ−′ｌｄ度のド
ーズ曙でイオン注入Ｊる。

次に、第４図Ｃに２１くずようにシリコン車精品薄膜（
１３）のトランジスタ素子を形成すべき部分を残すよう
にエンチング等によっ゛Ｃ島状にバターニングする。こ
の島状のシリコン単結晶”／＋Ｖ、Ｂ’Ａ　（１３）の
形状は上面からみて一般に矩形であるが、本例では特に
矩形の辺の方向を単結晶薄ＩＱ＜１３）の結晶方（Ｉ７
〈１１０　＞に合わせるようにする。このときエッチン
ググとしては例えばＫＯＨ溶液を用いた異性性エツチン
グである。（の結晶方位＜１１０＞に沿った選択エツチ
ングによっ゛Ｃ矩形に形成された島状のシリコン単結晶
薄膜（１３）の周辺の側壁向（１３ａ）は（１１１）　
面になり側壁面（１３ａ）の傾斜角は約５４．７′にな
る。

次に、第４図りに丞ずようにシリコン単結晶薄膜（１３
）の全表面に熱酸化にょゲで例えばＩ！Ｆ、さ１０００
人程度０ゲート絶縁膜（１５〉を形成する。その後ゲー
ト絶縁膜（１５）上の所定位置にゲート電極（１６）を
形成し−（第４図Ｅ参照）、このゲート電極（Ｉ６）を
マスクとし゛（シリコン単結晶薄膜（１３）に第２導電
形即ちＮ形の不純物（例えばリン）をイオン注入し°（
人々Ｎ＋形のソース領域（１７）及びドレ１”ン領域（
１８）を形成するく第４図Ｆ参照）。面、ゲート電極（
１６）を形成する際に矩形の辺に平行に行うことは一般
の場合と同じである。

しかる後、ソース領域（Ｉ７）及びドレイン領域（Ｉ８
）上の絶縁１１Ａ（１５）にコンタクト用窓孔（１９）
。

（２０）を形成し、続い゛ζソース電極（２１）及びド
レイン電ａｉ（２２）を形成して目的のＳ膜トランジス
タ（２３）を得る（第４図Ｇ参照）。第５図及び第６図
はこの完成された薄膜トランジスタの平面図及びそのＢ
−Ｂ線上の断面図である。

斯る構成の薄膜Ｉ・ランジスタ（２３）によれば、ゲー
ト電極（１６）の端部−トにおけるシリコン単結晶薄膜
（１３）の側壁面（１３ａ）が（ｉｌｌ）面であるため
に、ここにおける閾値電圧ｖｔｈは（１００）面でのｖ
ｔｈに比べて大きく　（通常（１１１）面のＶＬｈは３
■程度、（１００）面のｖｔｈは０．５Ｖ程度）、従っ
ζ小さなゲート電圧では側壁向（１３ａ）での寄生チャ
ンネルは発生しない。従っ°ζＬＯＣＯ５法による素子
間分離の場合と同様に側壁面での影響は無視出来、特性
のバラツキが抑えられ、且つソース及びドレイン間のリ
ーク電流が小さい＠映トランジスタか１謙られる。また
、製造ではシリコン単結晶薄膜（１３）を島状に形成し
たのら、熱酸化によって全面に絶縁膜（１５）を形成す
るだけでよいので製造工程が簡略化される。

発明の効果 上述せる如く、本発明によれば薄膜トランジスタの側壁
面を（１１１）面としたごとにより、ごこでの闇値電圧
Ｖｔｂが大きくなり、寄生チャンネルが発生しにくくな
る。したがって特性のバラツキが少ない薄膜トランジス
タが得られる。また製造工程もＬＯＣＯ３法に比べて簡
略化でき、汚染、欠陥等の導入が軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の薄膜トランジスタの一例を
丞ず平面図及びそのＡ−Ａ線上のＷｒ面図、第３図は従
来のに４１Ｑｌ−ランジスタの他の例を不ず断１１１１
図、第４図Ａ−Ｇは本発明の製造工程順の断面図、第５
図及び第６図は本発明による薄膜トランジスタの一実施
例を示す平面図及びそのＢ−Ｂ線１−、のＷ１面図であ
る。 （１１）は基板、（１２）ば絶縁ｊ茜、（１３）はシリ
コン単結晶薄膜、（１５）はゲート絶縁ｊ模、（１６）
はケート電極、（１７）　はソース領域、（１８）はト
レイン領域である。 第１題 １１２図 第８図 Ｊ１４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁基板上の第１導電形の島状半導体小結晶ａν膜に第
   ２導電形の第１及び第２の半導体領域が形成され、該第
   １及び第２の半導体領域に人々第１及び第２の電極が接
   続され、上記第１及び第２の半導体領域間に絶縁層を介
   して第３の電極が形成されて成るＷｌ、膜トランジスタ
   において、上記第３の電極が絶縁層を介して延在する上
   記島状単結晶薄膜の側面を（１１１＞　ｔｈとじζ成乙
   薄＋１２１−ランジスタ。