JPS62190761A - 半導体装置 - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は、絶縁ゲート型トランジスタにおけるゲート
絶縁膜の耐圧を高めた半導体装置に関する。

「発明の技術的背景とその問題点］ 従来の薄膜１〜ランジスタとしては例えば第４図に示す
ようなものがある。これは特開昭５８−１５２７３に開
示されているものであるが、ここで第４図に基づいてそ
の概略を説明する。

第４図は薄膜トランジスタの断面構造図である。

同図において、石英基板１０１上に薄膜トランジスタの
ゲート電極となる多結晶質のゲート用シリコン薄膜１０
３が形成されており、このシリコン簿膜１０３の形状は
、石英基板１０１に対して段差を有する構造になってい
る。ゲート用シリコン薄膜１０３には、このゲート用シ
リコン薄膜１０３を覆うようにゲート絶縁膜１０５が形
成され、このゲート絶縁膜１０５を覆うようにシリコン
薄膜１０７が形成されており、さらに、このシリコン薄
膜１０７をはさみこむように薄膜トランジスタのソース
領域１０９及びドレイン領域１１１が形成されている。

このように構成された簿膜トランジスタにおいては、ゲ
ート用シリコン薄膜１０３は、石英基板１０１に対して
段差を有する構造となっているために、第５図に示す如
く、ゲート絶縁膜１０５における電界が集中しやすい段
差部１１３においては高電界が印加されることになる。

このため、段差部１１３のゲート絶縁膜１０５はこの高
電界により破壊されやすくなり、同じ絶縁強度を有する
ゲート絶縁膜でも、ゲート絶縁膜１０５の平坦部に比べ
て段差部１１３においては耐圧劣化が生じやすいという
問題があった。

［発明の目的］ この２発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、ゲート絶縁膜の耐圧を高め信頼性
を向上した半導体装置を提供することにある。

［発明の概要］ 上記目的を達成するために、絶縁グー１へ型の電界効果
トランジスタにおいて、この発明は、絶縁膜で被覆され
て両側面が曲面で形成されたゲート電極を有することを
要旨とする。

［発明の実施例］ 以下、図面を用いてこの発明の一実施例を説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係る半導体装置の構造を
示す断面図であり、この半導体装置は絶縁基板１土にス
タガ型の薄膜トランジスタを形成したものである。

同図において、絶縁基板１の表面に両側面が曲面を右し
、矩形状の多結晶シリコン薄膜が形成されている。この
多結晶シリコン薄膜は薄膜トランジスタのゲート・電極
３を構成するものである。ゲート電極３の上部にはこの
ゲート電極を覆うようにゲート絶縁膜５が形成され、こ
のゲート絶縁膜５を介してポリシリコンの半導体層７が
ゲート電極３を覆うように形成されている。半導体層７
はゲート電極３の中央上部がチャンネル領域になってお
り、このチャンネル領域を除く半導体層７には不純物が
添加されており、薄膜トランジスタのソース領域９及び
ドレイン領域１１をなしている。

ソース領域９及びドレイン領域１１には例えばアルミ等
を用いた電極配線１３が形成されており、この電極配線
１３が形成された領域を除いた領域には層間絶縁膜１５
が形成され、薄膜トランジスタを覆うようにパッシベイ
ション膜１７が形成されている。

次にこのように構成された半導体装置の製造工程の概略
を第２図（Ａ〉・〜第２図（１」）を用いて説明する。

■まず最初に、絶縁基板１上に例えば薄膜形成法の一つ
である減圧ＣＶ　Ｄ　（ｃｈｅｍｉｃａｌ　　ｖａｐｏ
ｒｄｅｐｏｓ　ｉ　ｔ　ｉｏｎ　）法により、不純物が
ドープされていない多結晶シリコン薄膜２１を形成して
、この多結晶シリコン薄膜２１の上部に、ゲート電極３
を形成するためのフォトレジストパターン２３を、フォ
トリソグラフィ技術を用いて形成する（第２図（Ａ））
。

■次に、フォトレジストパターン２３を、例えば２００
℃程度に加熱して、このフォトレジストパターン２３の
両側角部を曲面状に形成する。なお、このレジスト加工
法は、レジスト材の種類、レジスト材の膜厚、加熱温度
を適切に設定することで、フォトレジストパターン２３
を所望の曲率を有する曲面に形成することができる。（
第２図（Ｂ））。

■次に、多結晶シリコン薄膜２１及びフォトレジストパ
ターン２３の異方性プラズマエツチング処理を、エツチ
ングガスの圧力、エツチングガスの組成及び投入電力を
適切に設定して行なうことにより、両側角部が所望の曲
率を有する曲面となるようにゲート電極３を形成する。

なお、この異方性プラズマエツチングは、エツチングの
条件を適切に設定することにより、グー［−電極３の両
側角部を所望の曲率を有する曲面となるように形成する
ことかできる（第２図（Ｃ））。

■このようにしてゲート電極３が形成された後、例えば
ウェット酸素雰囲気中でゲート電極３の熱酸化処理を行
ない、ゲート電極３を覆うようにゲート絶縁膜５を形成
する（第２図（Ｄ））。

■次に、１０００．Ａ程度の厚さのポリシリコン薄膜を
減圧ＣＶＤ法により表面全体に形成して、フォトエツチ
ング処理により半導体層７を形成する（第２図（Ｅ））
。

■ゲート電極３の上部領域にあって半導体層７のチャン
ネル領域となる部分に、所定のスレッショルド電圧を得
るために、リンあるいはボロン等の不純物をドープした
後、フッ１１〜リソグラフイ技術及びイオン注入技術に
より、ゲート電極３をはさみこむように半導体層７中に
薄膜トランジスタのソース領域９及びドレイン領域１１
を形成する（第２図（Ｆ））。

■次に、例えばＰＳＧ　（リンガラス）を表面全体に形
成して、熱アニール処理を行ない層間絶縁膜１５を形成
した後に、ソース領域９及びドレイン領域１１と電極配
線１３とが接続される領域の層間絶縁膜１５を除去して
、コンタクト領域２５を開孔形成する（第２図（Ｇ））
。

０次に、コンタクト領域２５に例えばアルミを蒸着して
、フォトエツチング処理を行ない電極配線１３を形成し
、最後に、表面全体にパッシベイション膜１７を形成し
て、第１図に示す如く、この実施例の半導体装置が完成
するく第２図（１−１））。　以上説明したように、ゲ
ート電極３はその両側角部が曲面となるように形成され
るために、ゲート電極３を被覆するゲート絶縁膜５中を
分布する電気力線は、はぼ一様に分布することになる。

このため、曲面状に形成されたゲート電極３の両側角部
を覆うゲート絶縁膜５への電界の集中は緩和されること
になる。

ところで、半径をａ１長さを無限大とする円柱状の導体
において、この導体の表面における電界強度Ｅｒば、単
位長さぁたりＱの電荷が導体に与えられでいるとづると
、次式により表わされる。

Ｅｒ＝Ｑ／２πεａ 」一式から導体表面における電界強度Ｅｒは、導体の半
径に反比例することになる。このため、導体表面におけ
る電界強度Ｅｒを小さくするためには、半径を大きくと
ることで導体表面の曲率を大きくする必要がある。

したがって、第３図に示したように、曲面状に形成され
たゲート電極３を覆うゲート絶縁膜５中の両側角部にお
ける電界強度は、上述したと同様に、両側角部の曲率半
径を大きくすることで弱められ、ゲート電極３の両側角
部におけるゲート電界の集中は緩和さることになる。

なお、この実施例は薄膜トランジスタにおいて行なった
もので゛あるが、薄膜トランジスタに限定されるもので
はなく、例えば単結晶シリコンを用いたＭＯ８型１ヘラ
ンジスタにおいても同様の効果を得ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、半導体薄膜に
より形成されたゲート電極において、このゲート電極の
両側角部を曲面となるように形成して、ゲート電極の両
側角部への電気力線の集中を防止するようにしたので、
ゲート電極を被覆するゲート絶縁膜の耐圧を向上させた
半導体装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る半導体装置の断面構
造図、第２図（Ａ）〜第２図（Ｈ）は第１図の製造工程
を示す図、第３図は第１図の一部拡大図、第４図は薄膜
トランジスタの一従来例を示す図、第５図は第４図の一
部拡大図である。 （図の主要な部分を表わす符号の説明）１・・・絶縁基
板 ３・・・ゲート電極 ５・・・ゲート絶縁膜 第３図 第４図 、１１３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁ゲート型の電界効果トランジスタにおいて、絶縁膜
   で被覆されて両側面が曲面で形成されたゲート電極を有
   することを特徴とする半導体装置。