JPS63302551A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPS63302551A
JPS63302551A JP62137780A JP13778087A JPS63302551A JP S63302551 A JPS63302551 A JP S63302551A JP 62137780 A JP62137780 A JP 62137780A JP 13778087 A JP13778087 A JP 13778087A JP S63302551 A JPS63302551 A JP S63302551A
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JP
Japan
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gate
substrate
polycrystalline
polycrystalline silicon
single crystal
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Application number
JP62137780A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuyoshi Hirakawa
一喜 平河
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a TFT, which may be thermally treated at a high tempera ture in order to maintain performance thereof and channel length of which is not constrained by the channel length of a transistor on the single crystal substrate side, by forming a polycrystalline Si substrate in the TFT onto the film of a gate and forming the substrate to the same plane shape as the gate film. CONSTITUTION:A MOS transistor shaped to a single crystal Si substrate 1 and a thin-film transistor (TFT) using a gate electrode 5 consisting of polycrystalline Si for the MOS transistor as a common gate and being formed by a polycrystalline Si substrate 7 deposited onto the MOS transistor are pro vided. In a semiconductor device having such laminated structure, the polycrystalline Si substrate 7 in said TFT shaped onto said common gate 5 and formed to the same plane shape as the gate 5 with the exception of a contact section 12 for the gate 5, contact holes 11, 11a shaped near both ends on the polycrystalline Si substrate 7 and formed to an insulator layer 10 deposited onto the polycrystalline Si substrate 7, and source/drain regions 9, 9a in the TFT shaped at the lower positions of the contact holes 11, 11a are formed.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ この発明は積層構造のMOSトランジスタすなわちST
MOSデバイスに関し、とくに単結晶シリコントランジ
スタの上に積層された多結晶シリコンによる薄膜トラン
ジスタ(以下TPTという)からなるMO5半導体装置
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] This invention relates to a stacked structure MOS transistor, that is, an ST
The present invention relates to MOS devices, and particularly relates to an MO5 semiconductor device consisting of a polycrystalline silicon thin film transistor (hereinafter referred to as TPT) stacked on a single crystal silicon transistor.

[従来の技術〕 LSIの集積度の向上につれてチップ内での消費電力が
増加する。このため最も低消費電力の0MO5(相補形
MOS)技術の重要性がますます高くなってきている。
[Prior Art] As the degree of integration of LSI increases, power consumption within the chip increases. For this reason, the importance of OMO5 (complementary MOS) technology, which has the lowest power consumption, is becoming more and more important.

そして、従来からのMOSトランジスタの絶縁物膜上に
多結晶シリコンを堆積して多結晶シリコントランジスタ
(以下多結晶5ITr、  という)を配置したいわゆ
る3次元LSIは、CMOSスタチックRAMや新らし
い構造のダイナミックRAMとして実用段階に達しつつ
ある。
So-called three-dimensional LSIs, in which polycrystalline silicon transistors (hereinafter referred to as polycrystalline 5ITr) are arranged by depositing polycrystalline silicon on the insulating film of conventional MOS transistors, are CMOS static RAMs and dynamic LSIs with new structures. It is reaching the stage of practical use as RAM.

最近の一例として、“多結晶81 Tr、の3次元LS
Iメモリへの応用”  : Texas Instru
mentsInc、 ;日経エレクトロニクス、  1
0.7.p255(1985)に開示された技術がある
As a recent example, a three-dimensional LS of “polycrystalline 81 Tr”
Application to I-memory”: Texas Instru
mentsInc, ;Nikkei Electronics, 1
0.7. There is a technique disclosed in p.255 (1985).

第3図はこの文献に示された積層(スタックド)CMO
S構造の半導体装置の断面説明図である。
Figure 3 shows the stacked CMO shown in this document.
FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view of an S-structure semiconductor device.

従来のバルクCMOSのセル(全トランジスタを単結晶
Sl基板中に作ったセル)とは異なり、スタチックRA
Mとして使用する場合の負荷のPMOSトランジスタが
、NMOSトランジスタの上に重なり、ゲート電極を共
通にする積層CMOS構成となっている。
Unlike conventional bulk CMOS cells (cells in which all transistors are fabricated in a single-crystal silicon substrate), static RA
When used as M, a PMOS transistor as a load overlaps an NMOS transistor, and has a stacked CMOS structure having a common gate electrode.

図において、1は8MO3の単結晶Stのp基板、2及
び2aはNMOSのに型ソース/ドレイン領域、3はN
MOS側のゲート酸化膜(S10□)で、4は〆型チャ
ネルストッパ、5はr型の第1層の多結晶Sl膜からな
るゲート電極である。6はSlO□で形成される素子分
離用のフィールド酸化膜である。以上1〜5の構成部分
によって通常のNMOSトランジスタを形成している。
In the figure, 1 is an 8MO3 single-crystal St p-substrate, 2 and 2a are NMOS type source/drain regions, and 3 is an NMOS
In the gate oxide film (S10□) on the MOS side, 4 is a closed-type channel stopper, and 5 is a gate electrode made of an r-type first layer polycrystalline Sl film. 6 is a field oxide film for element isolation formed of SlO□. The components 1 to 5 above form a normal NMOS transistor.

上記のNMOSトランジスタを形成後、900〜100
0℃の高温酸化処理を行って、ゲート電極5の表面酸化
膜を形成して第2層のゲート酸化膜3aを形成する。二
の後、薄膜トランジスタ(以下TFFという)の基板と
なる多結晶Sl膜7を全面に堆積し、ゲート電極5の上
にPMOS用のn−型チャネル8及びこの両脇に隣接し
て、不純物(ボロンBなど)を拡散して、p土壁のソー
ス/ドレイン領域9及び9aを形成することにより、ゲ
ート電極5を共通ゲートとするPMOS構造のTPTを
形成する。
After forming the above NMOS transistor, 900 to 100
A high temperature oxidation process at 0° C. is performed to form a surface oxide film of the gate electrode 5, thereby forming a second layer gate oxide film 3a. After 2, a polycrystalline Sl film 7, which will serve as a substrate for a thin film transistor (hereinafter referred to as TFF), is deposited on the entire surface, and an n-type channel 8 for PMOS is formed on the gate electrode 5, and an impurity ( By diffusing boron B, etc.) to form source/drain regions 9 and 9a of p-soil walls, a TPT having a PMOS structure with the gate electrode 5 as a common gate is formed.

二のようにして、下側のNMOSトランジスタと結合し
た形の3次元LSIとして、積層CMO8が形成され、
スタチックRAMのデバイスなどを構成して実用化され
る段階に到達しつつある現状である。
2, a stacked CMO 8 is formed as a three-dimensional LSI combined with the lower NMOS transistor,
At present, it is reaching the stage where static RAM devices and the like are constructed and put into practical use.

この場合、従来から一般に多結晶Slを基板とするトラ
ンジスタは、上記のような超LSI級のメモリなどへの
応用には適していないとされていた。
In this case, it has conventionally been generally believed that transistors using polycrystalline Sl as a substrate are not suitable for application to VLSI-class memories as described above.

その理由は、結晶粒界の影響により、しきい電圧が高く
、キャリヤの移動度も小さく、おまけにリーク電流の高
いものしかできなかったからである。
The reason for this is that due to the influence of grain boundaries, only those with high threshold voltage, low carrier mobility, and high leakage current could be produced.

この対策として、レーザ光や電子線などの照射などの新
プロセス技術を駆使して、再結晶化したり、薄い多結晶
St膜(30nm程度)を使い水素化処理を行い、若干
の改良が行われてきた。それでもなお、単結晶S1のト
ランジスタより優れた特性は得られていない現状である
が、使い途によっては、例えばスタチックRAMなどへ
の応用には十分な場合もあり、それなりに実用化される
可能性は大きくなっている。
As a countermeasure to this, some improvements have been made by recrystallizing using new process technologies such as irradiation with laser light or electron beams, and by hydrogenation treatment using a thin polycrystalline St film (about 30 nm). It's here. Even so, at present, characteristics superior to those of single-crystal S1 transistors have not been obtained, but depending on the intended use, it may be sufficient for applications such as static RAM, and there is a reasonable possibility that it will be put into practical use. It's getting bigger.

[発明が解決しようとする問題点] 上記のような3次元LSIにおける多結晶S1トランジ
スタでは、その構造及びプロセス上、下記のような問題
点がある。すなわち、 (1)ゲート酸化膜の形成時、良質な膜を得る必要があ
り、そのためには900〜1000℃以上の高温熱処理
による高温ゲート酸化工程が必要である。
[Problems to be Solved by the Invention] The polycrystalline S1 transistor in the three-dimensional LSI described above has the following problems due to its structure and process. That is, (1) When forming a gate oxide film, it is necessary to obtain a high-quality film, and for this purpose, a high-temperature gate oxidation process using high-temperature heat treatment at 900 to 1000° C. or higher is necessary.

(2)シたがって、この高温ゲート酸化膜形成による単
結晶81基板のトランジスタのソース/ドレインの拡散
領域すなわち〆あるいは、−の接合が深くなり、MOS
トランジスタの特性最適化の条件設定が難かしくなる。
(2) Therefore, by forming this high-temperature gate oxide film, the source/drain diffusion region of the transistor on the single crystal 81 substrate, that is, the junction or junction, becomes deep, and the MOS
It becomes difficult to set conditions for optimizing transistor characteristics.

(3)上記の装置のように、単結晶S1と多結晶Slに
よる基板が直交形のパターンである場合は、自己整合方
式を採用してもTPTのチャネル長は、単結晶31基板
トランジスタのチャネル長で制約されて決ってしまい、
必要に応じて例えば、TFTのパンチスルーの制御など
の理由で独立に長くすることは、単結晶トランジスタの
性能低下を意味し、不可能となる。
(3) As in the above device, when the substrates made of single crystal S1 and polycrystalline Sl have orthogonal patterns, even if the self-alignment method is adopted, the channel length of TPT is I was restricted by the length and decided,
If necessary, for example, to control the punch-through of the TFT, it would be impossible to independently lengthen the length, which would mean degrading the performance of the single-crystal transistor.

この発明は、上記のような問題点を解決するたるめにな
されたもので、高温ゲート酸化膜の形成後に、単結晶S
I Tr、と多結晶St Tr、のソース/ドレイン領
域形成を行うこととし、TFTの性能維持のための熱処
理は高温で行っても性能上問題ないとともに、TPTの
チャネル長が単結晶基板側のトランジスタのチャネル長
によって制約されないTPTを得ることができる半導体
装置の構成と製造方法を提供するものである。
This invention was made to solve the above problems, and after the formation of a high temperature gate oxide film, single crystal S
We decided to form source/drain regions of I Tr and polycrystalline St Tr, and heat treatment to maintain TFT performance can be performed at high temperatures without any performance problems, and the TPT channel length is on the single crystal substrate side. The present invention provides a structure and manufacturing method of a semiconductor device that can obtain a TPT that is not restricted by the channel length of a transistor.

[問題点を解決するための手段] この発明に係る半導体装置は、単結晶81基板に形成さ
れたMOSトランジスタの上に多結晶Stからなるゲー
トを共通ゲートとして多結晶StからなるTPTを堆積
して形成した積層構造の半導体装置において、TPTの
多結晶81基板はゲートの膜の上に設けられ、かつこの
ゲート膜と同じ平面形状で形成されるが、この多結晶3
1基板上の両端近傍の絶縁物膜にコンタクトホールを設
けるとともに、このコンタクトホールの下方の多結晶8
1基板にTPTのソース/ドレイン領域を形成したちの
ある。
[Means for Solving the Problems] A semiconductor device according to the present invention includes depositing TPT made of polycrystalline St on a MOS transistor formed on a single crystal 81 substrate, using a gate made of polycrystalline St as a common gate. In the semiconductor device with the stacked structure formed by the above method, the TPT polycrystalline 81 substrate is provided on the gate film and is formed in the same planar shape as the gate film.
A contact hole is provided in the insulating film near both ends of the substrate, and the polycrystalline 8 below the contact hole is
It is possible to form TPT source/drain regions on one substrate.

また、この発明の第2の発明を構成する上記半導体装置
の製造方法は、単結晶Si基板にMoSトランジスタの
ソース/ドレイン領域を形成する前に、この単結晶81
基板上に、第一層のゲート酸化膜、ゲートをなす第1層
の多結晶S1膜、高温酸化による第2層のゲート酸化膜
、多結晶S1トランジスタの基板をなすTPTのための
ソース/ドレインが形成されて、第2層の多結晶S1膜
及び絶縁物膜を順次積層して形成したのち、上記の第1
層のゲート膜を共通ゲートとして用い、第2層の多結晶
S1膜を多結晶S1のMo8トランジスタの基板とし、
この基板を共通ゲートの上に形成するとともに、このゲ
ートのコンタクト部分を除いて同じ平面形状に形成し、
その後、単結晶シリコン基板に形成されたMOSTrの
ためのソース/ドレインを形成したのち、絶縁物膜を堆
積し、ついで上記の多結晶81基板の両端近傍のソース
/ドレインのコンタクト位置と、単結晶Si基板のソー
ス/ドレインのコンタクト位置と、共通ゲートのコンタ
クト位置の絶縁物膜にそれぞれコンタクトホールを形成
するものである。
Further, in the method for manufacturing a semiconductor device constituting the second aspect of the present invention, before forming the source/drain regions of the MoS transistor on the single crystal Si substrate, the single crystal 81
On the substrate, a first layer of gate oxide film, a first layer of polycrystalline S1 film forming the gate, a second layer of gate oxide film formed by high temperature oxidation, and a source/drain for TPT forming the substrate of the polycrystalline S1 transistor. is formed, a second layer of polycrystalline S1 film and an insulating film are sequentially laminated, and then the first layer described above is formed.
using the gate film of the second layer as a common gate, and the second layer of polycrystalline S1 film as a substrate of a polycrystalline S1 Mo8 transistor;
This substrate is formed on a common gate, and is formed in the same planar shape except for the contact portion of this gate,
After that, after forming the source/drain for the MOSTr formed on the single crystal silicon substrate, an insulating film is deposited, and then the source/drain contact positions near both ends of the polycrystalline 81 substrate and the single crystal Contact holes are formed in the insulating film at source/drain contact positions of the Si substrate and at common gate contact positions.

[作用] この発明においては、まず、単結晶St基板上に素子分
離のフィールド酸化膜(LOCO3法により形成)と単
結晶81基板側の第1層のゲート酸化膜とを酸化処理し
て形成したのち、ゲート電極をなす第1層の多結晶St
の膜を堆積し、再びその上に高温ゲート酸化により第2
層のゲート酸化膜を形成するから、このゲート酸化膜は
良質な酸化膜かえられる。
[Function] In this invention, first, a field oxide film for element isolation (formed by the LOCO3 method) and a first layer gate oxide film on the single crystal 81 substrate side are formed on a single crystal St substrate by oxidation treatment. Later, the first layer of polycrystalline St that forms the gate electrode
A second film is deposited on top of that by high-temperature gate oxidation.
Since a layered gate oxide film is formed, this gate oxide film can be replaced with a high quality oxide film.

この第2のゲート酸化膜の上にTPTの基板をなす第2
層のTPTのソース/ドレイン領域をもつ多結晶Slの
薄膜を形成したのち、共通ゲート領域、ゲートのコンタ
クト領域を除< TPT領域を同一形状に加工したのち
、Sl単結晶トランジスタのソース/ドレインを形成す
るため、とくに単結晶81のソース/ドレイン領域の接
合深さが所望のディメンションで構成される。また、こ
の構成とプロセスにより、単結晶St側のトランジスタ
のチャネル長に制約されることなく、多結晶Si (薄
膜91)  トランジスタのチャネル長が設定可能とな
る。
On this second gate oxide film, a second
After forming a thin film of polycrystalline Sl with the source/drain regions of the TPT layer, the common gate region and the gate contact region are processed into the same shape, and then the source/drain of the Sl single crystal transistor is formed. In particular, the junction depth of the source/drain region of the single crystal 81 is configured with a desired dimension. Further, with this configuration and process, the channel length of the polycrystalline Si (thin film 91) transistor can be set without being restricted by the channel length of the transistor on the single crystal St side.

以上により、この構成と製造方法で、良質の0MO5の
TPTによる三次元ICの構成が容易となる。
As described above, with this configuration and manufacturing method, it is easy to configure a three-dimensional IC using high-quality 0MO5 TPT.

[実施例] 第1図はこの発明の一実施例を示すTPTを備えた半導
体装置の構成説明図であり、(a)は要部上面図、(b
)は断面説明図である。1は単結晶S1のp型基板、3
は第1層のゲート酸化膜、6はLOGOSによる素子分
離用のフィールド酸化膜である。以上のような単結晶8
1基板1の予備加工を行つた状態で、上面TPTの形成
を行う。5は第1層のゲート酸化膜3の上に堆積された
第1層の多結晶81層からなるゲート電極であり、この
ゲート電極5には高濃度の不純物が拡散され、電気抵抗
の低いr型の多結晶Stが形成されている。
[Embodiment] FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of a semiconductor device equipped with a TPT showing an embodiment of the present invention, in which (a) is a top view of the main part, and (b)
) is a cross-sectional explanatory diagram. 1 is a p-type substrate of single crystal S1, 3
6 is a first layer gate oxide film, and 6 is a field oxide film for element isolation by LOGOS. Single crystal 8 as above
1 With the substrate 1 pre-processed, the upper surface TPT is formed. Reference numeral 5 denotes a gate electrode made of 81 first-layer polycrystalline layers deposited on the first-layer gate oxide film 3. This gate electrode 5 is doped with highly concentrated impurities and has a low electrical resistance. A type of polycrystalline St is formed.

本実施例では、以上の構成によって通常のNMOSトラ
ンジスタが構成されるが、第1図(a)に示す13及び
13aがこのNMOSのソース/ドレイン領域で、第1
図(b)では紙面に直角方向の上下にそれぞれ配置され
るので図示されないが、¥41図(b)に示したLlは
このNMOSのチャネル幅を示すものであり、したがっ
て、同図(a)に示したL2はNMOSのチャネル長で
ある。
In this embodiment, a normal NMOS transistor is constructed with the above structure, and 13 and 13a shown in FIG. 1(a) are the source/drain regions of this NMOS, and the first
Although they are not shown in Figure (b) because they are arranged above and below in the direction perpendicular to the paper, Ll shown in Figure (b) indicates the channel width of this NMOS, and therefore, as shown in Figure (a). L2 shown in is the channel length of NMOS.

TPTはこのNMOSトランジスタの表面上に構成され
ており、3aはゲート電極5の上に形成された第2層の
ゲート酸化膜であり、900〜11θ0℃の高温酸化に
より約500人の厚さに形成されている。7は第2層の
多結晶S1層で形成されるTPTの基板である。このT
PT基板7のうち、8はn−型チャネル領域、9及び9
aはv型のソース/ドレイン領域である。上記のゲート
電極5(共用)ソース/ドレイン領域9及び9aによっ
てチャネル領域8をチャネルとするTPTのPMOSト
ランジスタが構成される。このPMO3と前記単結晶S
1で形成されたNMOSトランジスタとが共通ゲート5
を介してCMOSを形成するものである。
TPT is formed on the surface of this NMOS transistor, and 3a is a second layer gate oxide film formed on the gate electrode 5, which is oxidized at a high temperature of 900 to 11θ0°C to a thickness of approximately 500 nm. It is formed. 7 is a TPT substrate formed of a second polycrystalline S1 layer. This T
Of the PT substrate 7, 8 is an n-type channel region, 9 and 9
a is a v-type source/drain region. The gate electrode 5 (shared) source/drain regions 9 and 9a constitute a TPT PMOS transistor having the channel region 8 as a channel. This PMO3 and the single crystal S
1 has a common gate 5 with the NMOS transistor formed in
A CMOS is formed through this.

このCMOSトランジスタのセル部全面にCVDによる
酸化膜でなる絶縁物膜10(SiO7など)を堆積した
のち、TPTのソース/ドレイン領域9及び9a用のコ
ンタクトホール11及びHa %ゲー)71!+5のコ
ンダクトホール12及び単結晶91基板1上のソース/
ドレイン13及び13a用のコンタクトホール14及び
14aが形成される。そして上記5個のコンタクトホー
ルを介して各電極の配線取出しを行うようになっている
After depositing an insulating film 10 made of an oxide film (SiO7, etc.) on the entire surface of the cell part of this CMOS transistor by CVD, contact holes 11 are formed for the source/drain regions 9 and 9a of the TPT, and a Ha% oxide film 71! +5 conductive hole 12 and single crystal 91 source on substrate 1/
Contact holes 14 and 14a for drains 13 and 13a are formed. Wiring for each electrode is then taken out through the five contact holes.

この発明のTPTを積層した0MO8トランジスタの構
成は、と(にそのTPTがTPT基板を利用した自己整
合によるTPTを形成したことに特徴を有するものであ
る。
The structure of the 0MO8 transistor in which TPTs are laminated according to the present invention is characterized in that the TPTs are formed by self-alignment using a TPT substrate.

次に、第2図(a)〜(d)は要部上面図及びそれぞれ
に対応する(a′)〜(d′)の要部断面図によって、
第1図の実施例に示した半導体装置の製造方法を説明す
る。図において、1〜14は第1図の説明に用いたもの
と同一部分である。
Next, FIGS. 2(a) to (d) are top views of the main parts and corresponding sectional views of the main parts (a') to (d'),
A method of manufacturing the semiconductor device shown in the embodiment of FIG. 1 will be explained. In the figure, numerals 1 to 14 are the same parts as used in the explanation of FIG.

■ 第2図(a) 、 (a’ )において、まず、通
常のプロセスによって単結晶S1のp基板1に予備加工
を行う。すなわち、p基板1上にLOCOSによる素子
分離用のフィールド酸化膜6を形成したのち、酸素02
雰囲気で1000℃の酸化により第1層のゲート酸化膜
3を約300人の厚さに形成する。
(2) In FIGS. 2(a) and 2(a'), first, the p-type substrate 1 of single crystal S1 is subjected to preliminary processing by a normal process. That is, after forming a field oxide film 6 for element isolation by LOCOS on the p-substrate 1, oxygen 02
A first layer of gate oxide film 3 is formed to a thickness of about 300 nm by oxidation at 1000° C. in an atmosphere.

ついで、この上に多結晶Stを堆積して不純物拡散によ
りd+型のゲート電極5をなすゲート膜を形成する。
Next, polycrystalline St is deposited thereon and a gate film forming the d+ type gate electrode 5 is formed by impurity diffusion.

さらに、再びDry 0  、1000℃の高温酸化処
理を行い、第2層のゲート酸化膜3aを形成したのち、
この上に多結晶S1をCVDにより堆積してTPTの基
板膜を形成したのち、TPTのソース/ドレイン領域に
イオン打込みにより一層を形成し、酸化膜(SiO□)
lOをCVDにより形成する。以上のプロセスに用いた
高温熱処理によって、とくにゲート酸化膜3aは絶縁性
のよい良質の酸化膜が得られる。
Furthermore, after performing Dry 0 and high temperature oxidation treatment at 1000° C. again to form a second layer gate oxide film 3a,
After depositing polycrystalline S1 on this by CVD to form a TPT substrate film, a layer is formed by ion implantation in the TPT source/drain region, and an oxide film (SiO□) is formed.
IO is formed by CVD. By the high-temperature heat treatment used in the above process, a high-quality oxide film with good insulation properties can be obtained, especially for the gate oxide film 3a.

以上の予備加工を行ったのち、TPT基板7のパターン
寸法に合せたフォトレジスト15を塗布する。
After performing the above preliminary processing, a photoresist 15 matching the pattern dimensions of the TPT substrate 7 is applied.

■ つづいて、第2図(b) 、 (b’ )に示すよ
うに、フォトレジスト膜15を用いて、ゲート酸化膜3
及び3aと酸化膜10並びにT F T 基板7のパタ
−ンをドライエツチング(RI E)により形成したの
ち、レジスト膜15を除去する。この作業後、図のよう
に第1のゲートパターン設定用のフォトレジスト膜15
aを塗布する。
2. Next, as shown in FIGS. 2(b) and 2(b'), the gate oxide film 3 is removed using the photoresist film 15.
After forming patterns of the oxide film 10 and the TFT substrate 7 by dry etching (RIE), the resist film 15 is removed. After this operation, the photoresist film 15 for setting the first gate pattern is formed as shown in the figure.
Apply a.

■ 第2図(c) 、 (c’ )は、上記のフォトレ
ジスト膜15a及び、TFT領域を形成した絶縁物膜1
0を用いてドライエツチングによりゲート電極5のパタ
ーンを形成したのち、フォトレジスト膜15aを除去し
た状態を示すものである。以上の作業によって、ゲート
電極5を共通ゲートとするTPTと単結晶MOSトラン
ジスタの各素子領域の形成ができ上っh状態となる。
■ FIGS. 2(c) and 2(c') show the photoresist film 15a and the insulating film 1 on which the TFT region is formed.
This figure shows the state in which the pattern of the gate electrode 5 was formed by dry etching using 0 and then the photoresist film 15a was removed. Through the above operations, the formation of each element region of the TPT and single crystal MOS transistor with the gate electrode 5 as a common gate is completed and the state is reached.

■ ついで、単結晶MOSトランジスタ用のソース/ド
レインの形成を行う。すなわち、上記共通ゲート5をマ
スクにしてイオン打込みを行う。
(2) Next, the source/drain for the single crystal MOS transistor is formed. That is, ion implantation is performed using the common gate 5 as a mask.

この場合TPT基板7にイオン打込みによる不純物が入
らないように、上記絶縁物膜10をイオン打込み用マス
クとして用いる。このようにして上記(C)、(C”)
の形成後、単結晶81 Trのソース/ドレイン13.
13a用n+領域形成のため、Asをイオン打込し、9
50℃前後でアニールしたのち、全面にもう一度酸化(
SIO2)膜16をCVDにより堆積したのち、(d)
、(d’ )に示すようにエツチング手段を用いて、5
個のコンタクトホールを形成する。すなわち、図に示し
た符号11及びlLaはTFTのソース/ドレイン領域
9.9aの、符号12はゲート電極5の、符号14及び
14aは単結晶St基板1のソース/ドレイン領域13
.13a  (第1図(a)参照)のためのコンタクト
ホールを示すものである。
In this case, the insulating film 10 is used as a mask for ion implantation to prevent impurities from entering the TPT substrate 7 due to ion implantation. In this way, the above (C), (C”)
After forming the single crystal 81 Tr source/drain 13.
To form an n+ region for 13a, As was ion-implanted, and 9
After annealing at around 50℃, the entire surface is oxidized again (
After depositing the SIO2) film 16 by CVD, (d)
, using etching means as shown in (d'), 5
Form contact holes. That is, the symbols 11 and lLa shown in the figure are the source/drain regions 9.9a of the TFT, the symbol 12 is the gate electrode 5, and the symbols 14 and 14a are the source/drain regions 13 of the single crystal St substrate 1.
.. 13a (see FIG. 1(a)).

以上によって、TFT側はPMO3トランジスタ、単結
晶Si側はNMOSトランジスタを構成するので、第1
図に示したようなCMOS構造を内部接続で一体化した
、つまりゲート電極5を共通ゲートとする積層形のいわ
ゆるSTCMOSが形成される。
As described above, since the TFT side constitutes a PMO3 transistor and the single crystal Si side constitutes an NMOS transistor, the first
A so-called stacked STCMOS is formed in which the CMOS structure shown in the figure is integrated by internal connection, that is, the gate electrode 5 is used as a common gate.

以上、実施例によって説明したように、この発明による
半導体装置の構造はTPT基板パターンを利用した自己
整合のTPTを含む積層CM OSである。そして単結
晶St基板のソース/ドレイン領域の形成以前にTPT
の基板を形成することによって、TPTの性能及び歩留
り向上のためめの熱処理は、高温処理を行ってもまった
く問題はないという製造方法上の特徴を有するものであ
る。
As described above with reference to the embodiments, the structure of the semiconductor device according to the present invention is a stacked CMOS including self-aligned TPT using a TPT substrate pattern. Then, before forming the source/drain regions of the single crystal St substrate, TPT
The heat treatment for improving the performance and yield of TPT by forming the substrate has a feature in the manufacturing method that there is no problem at all even if high temperature treatment is performed.

なお、本発明は上述の実施例に限定されず、その骨子を
逸しない範囲で種々変更が可能であることはいうまでも
ない。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and that various changes can be made without departing from the spirit of the invention.

[発明の効果] この発明は以上説明したとおり、TFT基板は共通ゲー
ト上に配置し、ゲートのコンタクト部分を除いてゲート
と同じ平面形状とし、かつTPT基板及び共通ゲートを
マスクにして、単結晶SIT「のソース/ドレイン領域
が形成されるような構成とその製造方法の開発により、
下記に列挙する効果が得られる。
[Effects of the Invention] As explained above, in this invention, the TFT substrate is arranged on a common gate, has the same planar shape as the gate except for the contact portion of the gate, and is made of a single crystal by using the TPT substrate and the common gate as a mask. By developing a structure in which the source/drain regions of SIT are formed and a manufacturing method for the same,
The effects listed below can be obtained.

(1)TPTの性能向上及び歩留り向上のために行う多
結晶Si層の熱アニール及び高温ゲート処理が、単結晶
Slトランジスタの接合深さに無関係にできるようにな
り、製品の性能向上と歩留り向上が可能である。
(1) Thermal annealing and high-temperature gate treatment of the polycrystalline Si layer, which are performed to improve TPT performance and yield, can now be performed regardless of the junction depth of single-crystalline silicon transistors, improving product performance and yield. is possible.

(2)  ’II結晶Slトランジスタのチャネル幅方
向にTPTのチャネル長を作りでいるために、TFTの
チャネル長を長くすることが、単結晶トランジスタのチ
ャネル長に関係なく設定できる。
(2) Since the channel length of the TPT is created in the channel width direction of the 'II crystal Sl transistor, the channel length of the TFT can be set to be long regardless of the channel length of the single crystal transistor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例を示す半導体装置の要部断
面図及び上面説明図、第2図は第1図の半導体装置の製
造方法の要部を示す上面説明図及び断面説明図、第3図
は従来の積層CM OS構造の半導体装置の一例を示す
断面説明図である。 図において、1は単結晶SIp基板、2,2aはソース
/ドレイン領域、3,3aはゲート酸化膜、4は〆型チ
ャネルストッパ、5はゲート電極、6はフィールド酸化
膜、7は第2層の多結晶Si膜、8はr型チャネル、9
.9aは多結晶SI Tr、のソース/ドレイン領域、
IOは絶縁物膜、11. llaはコンタクトホール、
12はコンタクトホール、13゜13aは単結晶SI 
Tr、のソース/ドレイン領域、14゜14aはコンタ
クトホール、15.15aはフォトレジスト膜、1Bは
絶縁物膜である。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a sectional view and a top explanatory view of a main part of a semiconductor device showing an embodiment of the present invention, FIG. FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view showing an example of a conventional semiconductor device having a stacked CMOS structure. In the figure, 1 is a single crystal SIp substrate, 2 and 2a are source/drain regions, 3 and 3a are gate oxide films, 4 is a closed channel stopper, 5 is a gate electrode, 6 is a field oxide film, and 7 is a second layer polycrystalline Si film, 8 is an r-type channel, 9
.. 9a is a source/drain region of a polycrystalline SI Tr;
IO is an insulator film, 11. lla is contact hole,
12 is a contact hole, 13° 13a is a single crystal SI
In the source/drain region of the Tr, 14° 14a is a contact hole, 15.15a is a photoresist film, and 1B is an insulating film. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)単結晶シリコン基板に形成されたMOSトランジ
スタと、このMOSトランジスタの多結晶シリコンから
なるゲート電極を共通ゲートとし、この共通ゲート上に
堆積された多結晶シリコン層からなる多結晶シリコン基
板で形成される薄膜トランジスとで構成される積層構造
の半導体装置において、 上記共通ゲートの上に設けられ、このゲートのコンタク
ト部分を除き、このゲートと同一平面形状に形成された
上記薄膜トランジスタの上記多結晶シリコン基板と、 この多結晶シリコン基板上の両端近傍に形成され、この
多結晶シリコン基板上に堆積された絶縁物層に設けたコ
ンタクトホールと、 このコンタクトホールの下方位置に形成される上記薄膜
トランジスタのソース/ドレイン領域とを備えたことを
特徴とする半導体装置。
(1) A polycrystalline silicon substrate consisting of a MOS transistor formed on a single crystal silicon substrate, a gate electrode made of polycrystalline silicon of this MOS transistor as a common gate, and a polycrystalline silicon layer deposited on this common gate. In a semiconductor device having a laminated structure consisting of a thin film transistor to be formed, the polycrystalline thin film transistor of the thin film transistor is provided on the common gate and is formed in the same planar shape as the gate except for a contact portion of the gate. A silicon substrate, a contact hole formed near both ends of the polycrystalline silicon substrate and provided in an insulating layer deposited on the polycrystalline silicon substrate, and the thin film transistor formed below the contact hole. A semiconductor device comprising a source/drain region.
(2)単結晶シリコン基板に形成されたMOSトランジ
スタと、このMOSトランジスタの多結晶シリコンから
なるゲート電極を共通ゲートとし、この共通ゲート上に
堆積された多結晶シリコン層からなる多結晶シリコン基
板で形成される薄膜トランジスタとで構成される積層構
造の半導体装置の製造方法において、 上記単結晶シリコンのMOSトランジスタのソース/ド
レイン領域形成前に、上記単結晶シリコン基板上に第1
層のゲート酸化膜、ゲートを構成する第1層の多結晶シ
リコン膜、高温酸化による第2層のゲート酸化膜、多結
晶シリコントランジスタの基板をなす薄膜トランジスタ
のためのソース/ドレインが形成された第2層の多結晶
シリコン膜及び絶縁物膜を順次積層して形成したのち、
上記第1層の多結晶シリコン膜を前記の共通ゲートとし
て用い、上記第2層の多結晶シリコン膜の上記多結晶シ
リコン基板は、上記共通ゲートの上に形成されるととも
に、このゲートのコンタクト部分を除き、同じ平面形状
に形成し、その後、単結晶シリコン基板に形成される上
記MOSトランジスタのソース/ドレインを形成したの
ち、 絶縁膜を堆積し、 上記第2の多結晶シリコン基板の両端近傍のソース/ド
レインのコンタクト位置、前記単結晶シリコン基板のソ
ース/ドレインのコンタクト位置及び上記共通ゲートの
コンタクト位置の上記絶縁物膜にコンタクトホールを形
成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(2) A MOS transistor formed on a single crystal silicon substrate, a gate electrode made of polycrystalline silicon of this MOS transistor as a common gate, and a polycrystalline silicon substrate made of a polycrystalline silicon layer deposited on this common gate. In the method of manufacturing a semiconductor device having a stacked structure including a thin film transistor to be formed, before forming a source/drain region of the single crystal silicon MOS transistor, a first layer is formed on the single crystal silicon substrate.
a first layer of polycrystalline silicon film constituting the gate, a second layer of gate oxide film formed by high-temperature oxidation, and a second layer on which the source/drain for the thin film transistor forming the substrate of the polycrystalline silicon transistor is formed. After forming two layers of polycrystalline silicon film and insulating film in sequence,
The first layer of polycrystalline silicon film is used as the common gate, and the polycrystalline silicon substrate of the second layer of polycrystalline silicon film is formed on the common gate and the contact portion of this gate. After that, after forming the source/drain of the MOS transistor formed on the single crystal silicon substrate, an insulating film is deposited on the second polycrystalline silicon substrate near both ends. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming contact holes in the insulating film at source/drain contact positions, source/drain contact positions of the single crystal silicon substrate, and common gate contact positions.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5128731A (en) * 1990-06-13 1992-07-07 Integrated Device Technology, Inc. Static random access memory cell using a P/N-MOS transistors

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5128731A (en) * 1990-06-13 1992-07-07 Integrated Device Technology, Inc. Static random access memory cell using a P/N-MOS transistors

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