JPS61102057A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS61102057A
JPS61102057A JP59224330A JP22433084A JPS61102057A JP S61102057 A JPS61102057 A JP S61102057A JP 59224330 A JP59224330 A JP 59224330A JP 22433084 A JP22433084 A JP 22433084A JP S61102057 A JPS61102057 A JP S61102057A
Authority
JP
Japan
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insulating film
region
gate electrode
semiconductor device
fet
Prior art date
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Pending
Application number
JP59224330A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisao Hayashi
久雄 林
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPS61102057A publication Critical patent/JPS61102057A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0688Integrated circuits having a three-dimensional layout

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〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に第1の半導
体装置の上那に第2の半導体装置を形成してなる半導体
装置の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
薄膜トランジスタ(T F T : Th1n Fi 
1m Tra−nsistor)は、通常、絶縁性基体
上に形成さ九る几め、その製造工程におけるいわゆる分
離が非常に容易であり、C−MO8構造のLSI(大規
模集積回路)t−製造するのに好適である。
将来的に考え、上記LSIにおける素子数を現在より更
に増加させることが望′1t′Lるが、そのためには、
上記薄膜トランジスタを2層あるいは3層と3次元的に
積層する必要がある。たとえば、2層構造の半導体装置
を製造する場合、単純に1層目のトランジスタの上に2
層目のトランジスタを形成するのでは、製造工程数が2
倍になってしまい利点が薄膜てしまう。
しかし、C−MO8構造の基本回路であるインバータ回
路では、通常Nチャンネル型のFET(電界効果型トラ
ンジスタンとPチャンネル型のFETの各ゲート電極を
接続して入力端子として使用するため、2層構造にした
場合には1つのゲートを上下のFETで共通に使用する
ことができる。
このような2層構造を有するインバータ回路の半導体装
置として、たとえば第17図に示すようないわゆるJ−
MO8構造の半導体装置が提案されている。すなわち、
この第17図において、N型(DシI)コン基板1には
P+のソース領域2sおよびドレイン領域2Dが形成さ
几てお9、該ソース領域2Sとドレイン領域2Dとで挾
jQ2チャンネル領域2Cの上部には絶縁膜3を介して
不純物添加多結晶シリコンからなるゲート電極4が形成
されている。ここで、第1のFET5は上記ソース領域
28.  ドレイン領域2D、およびゲート電極4から
なっている。
また、上記ゲート電極4上には絶縁膜6を介して多結晶
シリコン層7が被着形成されており、この多結晶シリコ
ン層7にはN のソース領域7Sおよびドレイン領域7
Dが形成さnている。なお、上記ソース領域7Sとドレ
イン領域7Dの間の領域はチャンネル領域7Cとなって
いる。ここで、第2のFET8は上記ソース領域7S、
  ドレイン領域7D、および上記第1のFET5と共
通のゲート電極4からなっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、上述したような構成を有するJ−MO8構造
の半導体装置では、第2のFET8’を第1のFET5
のチャンネル領域2Cの上部領域に形成する構造であり
、該第2のFETaを構成する多結晶シリコン層7の長
さを確保するためには該チャンネル領域2Cのチャンネ
ル長り。を短くすることはできない。この几め、素子の
高密度化が難しい上、第1のFET5の相互コンダクタ
ンスgmの値が大きくなってしまう。ま几、上記チャン
ネル長り。を無理に短くしてしまうと、上記多結晶シリ
コン層7に段差が生じキャリアの易動度が下ってしまい
好ましくない。更に、第2のFET8にとっては、共通
のゲート電極4の長さが長すぎるため、ゲート電極4・
ソース領域78問およびゲート電極4・ドレイン領域7
D間のいわゆるオーバーランプ容量が非常に大きくなっ
てしまう。
そこで、本発明は上述しt従来の問題点に鑑みて提案さ
Aたものであり、第1の半導体装置のチャンネル長金短
くできるようにし、素子の高密度化全実現するとともに
該第1の半導体装置の相互コンダクタンスの値を小さく
することを目的とする。また、本発明は上記第1の半導
体装置の上部に形成さnる第2の半導体装置におけるゲ
ート電極・ソース領域間およびゲート電極・ドレイン領
域間のオーバーランプ容量を小さくすることを他の目的
とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上述した目的を
達成するために、第1のソース領域、ドレイン領域と、
ゲート電極からなる第1の半導体装置上に絶縁膜を形成
する工程と、異方性エツチングによシ上記絶縁膜表面を
上記ゲート電極表面と略同じ高さの平面とする工程と、
上記ゲート電極上の絶縁膜を介して上記平面上に半導体
層全形成する工程と、該半導体層に第2のソース領域、
ドレイン領域と、上記ゲート電極からなる纂2の半導体
装置を形成する工程とからなることを特徴とするもので
ある。
〔作用〕
本発明によれば、第1の半導体装置上に形成さ九を絶縁
膜の表面がゲート電極の表面と略同じ高さの平面となる
ように異方性エツチングにより平坦化さ几、この平面上
に第2の半導体装置の能動領域となる半導体層が形成さ
几る。このため、上記半導体層を必要な長さだけ段差が
生じることなく形成することができ、半導体装置のチャ
ンネル長を短くすることができる。
〔実施例〕
以下、本発明に係る半導体装置の製造方法の実施例につ
いて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に述べ
る実施例はC−MO8構造のインバータ回路を構成する
半導体装置の製造方法に本発明を適用したものである。
第1図〜第9図は第1の実施例の半導体装置の製造方法
を工程順に示す概略断面図である。
まず、第1図に示すように、二酸化シリコン(SiO:
)からなる絶縁性基板11上全面に多結晶シリコン1c
VD法(化学的気相成長法)等により被着形成した後、
エツチング処理ヲ施して不要な領域全除去することによ
シ多結晶シリコン層12を形成する。そして、たとえば
、熱酸化を施してゲート絶縁膜となる絶縁膜13を形成
した後、ゲート電極となる不純物添加多結晶シリコン層
14’rcVD法等により被着形成する。
次に、エツチング処理を施して上記不純物添加多結晶シ
リコン層14の不要な領域を除去することにより、第2
図に示すように、ゲート電極14G’r形成する。続い
て、このゲート電極14G?マスクとするセルファライ
ン法等により上記多結2Sおよびドレイン領域12DK
−形成する。なお、このソース領域12Sとドレイン領
域12Dの間の領域はチャンネル領域12Cとなる。
次に、第3図に示すように、二酸化シリコンからなる絶
縁膜15tCVD法等により被着形成する。この時、上
記絶縁膜15は、膜厚が上記ゲート電極14Gの膜厚以
上になるように形成する。
次に、第4図に示すように、表面が略平坦となるように
レジスト16を塗布する。このレジスト16はたとえば
スピンコード法を用いて塗布すれば良く、これによって
、高さの高い領域よりも低い領域により多量のレジスト
が塗布さ几るため段差が緩和され表面を略平坦化するこ
とができる。
次に、反応性イオンエツチング(RIE)等の異方性エ
ツチングを施して、第5図に示すように、上記ソース領
域゛12Sおよびドレイン領域12Dの上方の絶縁膜1
50表面全上記ゲート電極14の表面と略同じ高さの平
面とする。
次に、たとえば、上記ゲート電極14の表面を適当な厚
みだけエツチング処理により除去し、熱酸化を施すこと
によシ第6図に示すように、二酸化シリコンからなるゲ
ート絶縁膜17Gを形成する。そして、その後、表面全
体に多結晶シリコン層18をCVD法等により被着形成
する。なお、上記ゲート絶縁膜17GはCVD法により
形成するようにしても良い。
次に、エツチング処理全施して上記多結晶シリコン層1
8の不要な領域を除去し之後、更にエツチング処理2施
して上記絶縁膜15および絶縁膜13の不要な領域全除
去することにより、第7図に示すように、能動領域とな
る多結晶シリコン層18と該多結晶シリコン層18の下
部領域の絶縁膜15とゲート絶縁膜13G’を形成する
次に、第8図に示すように、たとえば二酸化シリコンか
らなる絶縁膜19をCVD法等により被着形成した後、
コンタクト用の窓部20,21゜22、および23を開
設する。そして、上記窓部中 21.22の下部の多結晶シリコン層18にB(ボロン
イオン)を注入してアニール処理を施すことによシP 
のソース領域18Sおよびドレイン領域18Dt−形成
する。なお、このソース領域18Sとドレイン領域18
Dの間の領域はチャンネル領域18Cとなる。
そして、最後に、たとえばアルミニウム(AJりt−蒸
着し几後、エツチング処理を施して第9図に示すように
、ソース電極24、ソース電極25、および共通のドレ
イン電極26を形成する。
このようにして製造さnた半導体装置は、C−MO8構
造のインバータ回路を構成している。すなわち、Nチャ
ンネル温の第1のFET31はソース領域12S1 ド
レイ/領域12D1およびゲート電極14Gからなって
おり、Pチャンネル型の第2のFET32はソース領域
18S、ドレイン領域18D1および上記ゲート電極1
4Gからなっている。そして、第1のFET31のソー
ス電極24を接地するとともに、第2のFET 32の
ソース電極25に電源電圧VDD を印加しておき、上
記ゲート電極14Gに入力信号を供給すnば、ドレイ/
電極26から出力信号が得ら九るようになりている。な
お、上記ドレイ/電極26は第1のFET31と第2の
FET32に共通の電極として形成したが、別々に形成
するようにしても良い。
上述したようなこの実施例の半導体装置の製造方法では
、第1のFET31上に絶縁膜15全形成し該絶縁膜1
5の表面全ゲート電極140表面と略同じ高さの平面と
なるように異方性エツチングにより平坦化しており、こ
の平面上に第2のFET32の能動領域となる多結晶シ
リコン層18を形成するようにしている。このため、上
記多結晶シリコン層18は、段差が生じることなく必要
な長さだけ形成することができ、第1のFET31のチ
ャンネル長り、全従来よりも短くすることができる。よ
って、素子の高密度化全実現できるとともに、第1のF
ET31の相互コンダクタンスの値を小さくすることが
できる。また、ゲート電極14Gは第2のFET32に
とって長いものではなくなり、ゲート電極14GΦンー
ス領域18S問およびゲート電極14G−ドレイン領域
18D間のオーバーラツプ容量を小さくすることもでき
る。
続いて、第2の実施例について説明する。第10図〜第
16図は第2の実施例の半導体装置の製造方法を工程順
に示す概略断面図である。
まず、第10図に示すように、二酸化シリコンからなる
絶縁性基板41上全面に多結晶シリコン’?CVD法等
によシ被着形成した後、エツチング処理を施して不要な
領域を除去することにより多結晶シリコン層42を形成
する。続いて、二酸化シリコン等の絶縁膜、不純物添加
多結晶ンリコンrcVD法等により被着形成した後、エ
ツチング処理2施して不要な領域全除去することにより
ゲート電極43Gおよびゲート絶縁膜44G全形成する
そして、上記ゲート電極431マスクとするセルファラ
イン法等により上記多結晶シリコン層42にP (リン
イオン)を注入する。ここで、上記多結晶ンリコ/層4
2のP イオンの注入さnた各領域+2A、42Bは後
にソース領域およびドレイン領域とさnる。
次に、第11図に示すように、二酸化シリコンからなる
絶縁膜45およびBSG(ボロンシリケートガラス)膜
46をCVD法等により被着形成する。
この時、上記絶縁膜45およびBSG膜4膜上6合計の
膜厚が上記ゲート絶縁膜44Gとゲート電極43Gの合
計の膜厚以上になるように形成する0 次に、第12図に示すように、表面が略平坦となるよう
にレジスト47t−塗布する。このレジスト47は前述
した第1の実施例と同様に、たとえばスピンコード法を
用いて塗布すれば良い。
次に、反応性イオンエツチング等の異方性エツチングk
lli+して、第13図に示すように、上記多結晶シリ
コン層42のP イオンの注入さnた領域42A、42
Bの上方のBSG膜4膜上6面を上記ゲート電極43の
表面と略同じ高さの平面とする。
次に、たとえば、上記ゲート電極43Gの表面を適当な
厚みだけエンチング処理によシ除去し、熱酸化を施すこ
とによシ第14図に示すように、二酸化シリコンからな
るゲート絶縁膜48Ge形成する。そして、多結晶シリ
コンtcVD法等によシ被着形成した後、エツチング処
理2施して多結晶シリコン層49を形成する。
次に、第15図に示すように5二酸化シリコンからなる
絶縁膜50をCVD法等により被着形成した後、アニー
ル処理を施して1層目の多結晶シリコン層42のPイオ
ンの注入さAた各領域42A、42Bを活性化し、該各
領域42A、42BをそれぞれN のソース領域42S
1 ドレイン領域4゛2Dとする。な訃、このソース領
域428とドレイン領域42Dの間の領域はチャンネル
領域420となる。そして、続いて、BSG膜4膜上6
2層目の多結晶シリコン層49に不純物としてたとえば
ボロン(B渣拡散しP のソース領域49Sおよびドレ
イン領域49Dt−形成する。なお、このソース領域4
98とドレイン領域49D間の領域はチャンネル領域4
90となる。
そして、最後に、コンタクト用の窓開は全行い、たとえ
ば、アルミニウムを蒸着した後、エツチング処理を施す
ことにより、第16図に示すように、ソース電極51、
ソース電極52、および共通のドレイン電極53を形成
する。
このようにして製造さf′した半導体装置は、C−MO
8構造のインバータ回路を構成している。すなわち、N
チャン洋ルをの第10FET61はソース領域42S1
 ドレイン領域42D1およびゲート電極43Gからな
っており、Pチャンネル型のM2のFET62はソース
領域49S1 ドレイン領域49D、および上記ゲート
電極43Gからなっている。なお、ドレイン電極53は
第1のFET61と第2のFET62に共通の電極とし
て形成しkが、別々に形成するようにしても良い。
上述したようなこの実施例の半導体装置の製造方法によ
れば、前述した第1の実施例と同様の効果が得ら几る。
なふ・、第15図に示したボロンの拡散工程において、
絶縁膜45によシオフセットがなさnでおシセル7アラ
インによりボロンが拡散さnるため、ボロンは多結晶シ
リコン層49のゲート電極43Gの上部領域まで拡散さ
nるようなことはない。よって、ゲート電極43G−ソ
ース領域498問およびゲート電極43G−ドレイン領
域49D間のオーバーラツプ容量は、第1の実施例にお
ける半導体装置よシも更に小さくなる0〔発明の効果〕 上述した実施例の説明から明らかなように、本発明では
、第1の半導体装置上に絶縁膜を形成し該絶縁膜の表面
をゲート電極の表面と略同じ高さの平面となるように異
方性エツチングにより平坦化しており、この平面上に第
2の半導体装置の能動領域となる半導体Mt−形成する
ようにしている。
このため、この半導体層は、段差が生じること雇ぐ必要
な長さだけ形成することができ、第1の半導体装置のチ
ャンネル長を短くすることができる。
よって、素子の高密度化が実現できるとともに、第1の
半導体装置の相互コンダクタンスの値を小さくすること
ができる。また、ゲート1極は第2の半導体装置にとっ
て長いものではなくなり、ゲート電極−ソース領域間お
よびゲート電極・ドレイ/領域間のオーバーランプ容t
t−小さくすることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第9図は本発明に係る半導体装置の製造方法の
第1の実施例を工程順に示す各概略断面図、第10図〜
第16図は同じく第2の実施例を工程順に示す各概略断
面図である。 第17図は2層構造を有する半導体装置の一例としてJ
−MO8構造の半導体装置を示す概略断面図である。 12S、18S、42S、49S・・−ソース領域12
D、18D、42D、49D・・・ ドレイン領域 14G、43G・・・ゲート電極 15・・・絶縁膜 46・・・BSG膜 16.47・・・ レジスト

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  第1のソース領域、ドレイン領域と、ゲート電極から
    なる第1の半導体装置上に絶縁膜を形成する工程と、異
    方性エッチングにより上記絶縁膜表面を上記ゲート電極
    表面と略同じ高さの平面とする工程と、上記ゲート電極
    上の絶縁膜を介して上記平面上に半導体層を形成する工
    程と、該半導体層に第2のソース領域、ドレイン領域と
    、上記ゲート電極からなる第2の半導体装置を形成する
    工程とからなる半導体装置の製造方法。
JP59224330A 1984-10-25 1984-10-25 半導体装置の製造方法 Pending JPS61102057A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS641275A (en) * 1987-06-23 1989-01-05 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
FR2693034A1 (fr) * 1992-06-30 1993-12-31 Gold Star Co Transistor à couche mince et son procédé de fabrication.

Cited By (2)

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JPS641275A (en) * 1987-06-23 1989-01-05 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
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