JPH0354865A - 薄膜電界効果トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

薄膜電界効果トランジスタ及びその製造方法

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JPH0354865A
JPH0354865A JP1191113A JP19111389A JPH0354865A JP H0354865 A JPH0354865 A JP H0354865A JP 1191113 A JP1191113 A JP 1191113A JP 19111389 A JP19111389 A JP 19111389A JP H0354865 A JPH0354865 A JP H0354865A
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JP
Japan
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thin film
gate electrode
semiconductor thin
gate insulating
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP1191113A
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English (en)
Inventor
Koji Fujimoto
藤本 好司
Osukaru Adan Aruberuto
アルベルト オスカル アダン
Shinichi Sato
眞一 里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/6729Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes
    • H10D30/673Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes characterised by the shapes, relative sizes or dispositions of the gate electrodes
    • H10D30/6733Multi-gate TFTs
    • H10D30/6734Multi-gate TFTs having gate electrodes arranged on both top and bottom sides of the channel, e.g. dual-gate TFTs

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  • Thin Film Transistor (AREA)

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) 本発明は薄膜電界効果トランジスタに関し,特に増幅率
が大きくリーク電流の少い薄膜電界効果トランジスタ及
びその製造方法に関する。
(従来の技術) 薄膜電界効果トランジスタ(TFT : Th i n
Film  Transistor)は絶縁層(絶縁性
基板,又はその他の基板上に形成された絶縁層)上に形
成された半導体薄膜内にソース・ドレインとチャネルを
設けた電界効果トランジスタである。従来のTPTは.
(1)半導体薄膜の上面にゲート絶縁膜を設けたものと
(2)半導体薄膜の下面にゲート絶縁膜を設けたものの
2タイプに大別される。
第4図を参照して上記(1)タイプのTPTを説明する
。絶縁層l上に半導体薄膜4を堆積した後,活性領域パ
ターンを有するレジストを形成し半導体薄膜をRIE(
反応性イオンエッチング)等によりパターニングする。
次にレジストを除去した後,半導体薄膜4上にゲート絶
縁膜9を形成しゲート電極10の材料を堆積する。この
後.ゲート電極10のパターンを有するレジストを形成
し,RIEによりゲート電極材料及びゲート絶縁膜9を
バターニングする。続いて,不純物のイオン注入を行い
自己整合的にソース・ドレイン4a,4C及びチャネル
領域4bを形成する。
次に.第5図を参照して前記(2)のタイプのTPTを
説明する。まず,ゲート電極lOの材料を堆積した後,
ゲート電極10のパターンを有するレジストを形成し.
ゲート電極材料をバターニングする.次に,レジストを
除去した後,ゲート電極10上にゲート絶縁膜9を形成
し.半導体薄膜4を堆積する.この後,活性層パターン
を有するレジストを形成し,RIEにより半導体薄膜4
及びゲート絶縁膜9をパターニングする。続いて,レジ
ストパターンを形成した後,不純物のイオン注入を行な
い,ソース・ドレイン4a,4c及びチャネル領域4b
を形成する。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら上述の従来技術においては以下に述べる問
題があった。
TPTは非品質シリコン膜や多結晶シリコン膜等の半導
体薄膜に形成されたトランジスタであるために単結晶シ
リコンに形或されたトランジスタに比べ,ソース・ドレ
イン間リーク電流が大きいという問題があった。また上
記半導体薄膜中のキャリア移動度が,単結晶中のキャリ
ア移動度に劣るということなどを理由として,TPTの
増幅率は低かった。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり
,その目的とするところは.リーク電流が少なく増幅率
の高い薄膜電界効果トランジスタを提供することにある
(課題を解決するための手段) 本発明の薄膜電界効果トランジスタは,絶縁層上に形成
された第1のゲート電極と.該第1のゲー1・電極上に
形成された第1のゲート絶縁膜と,該第1のゲート絶縁
膜上に形成された半導体薄膜と.該半導体薄膜中に形成
されたチャネル領域と.該半導体薄膜上に形成され.少
くとも該チャネル領域の上面及び2つの側面のすべてを
覆う第2のゲート絶縁膜と,該第2のゲート絶縁膜上に
形成され,該第2のゲート絶縁膜を介して,該チャネル
領域の上面及び2つの側面のすべてを覆う第2のゲート
電極とを備え,該第2のゲート電極と該第1のゲート電
極が電気的に接続されておち.そのことにより上記目的
が達威される。
本発明の薄膜電界効果トランジスタの製造方法は.請求
項lに記載の薄膜電界効果トランジスタの製造方法であ
って.前記第2のゲート電極を形成した後に,前記半導
体薄膜に対して不純物イオン注入を行うことによってソ
ース・ドレインを自己整合的に形成し.そのことにより
上記目的が達或される。
(実施例) 以下に本発明を実施例について説明する。第1図に本発
明装置の実施例の平面図,第2A図に第l図のAA線に
沿った断面図,第2B図にBB線に沿った断面図を示す
絶縁層(絶縁基板,又はその他の基板上に形戊された絶
縁層)l上に第1のゲート電極2が形成されており,第
1のゲート電極2上には第1のゲート絶縁膜3が形成さ
れている。ゲート絶縁膜3上にはソース・ドレイン4a
,4c及びチャネル領域4bを有する多結晶シリコン半
導体薄膜(膜厚600人)4がTPTの活性層として設
けられている。
第2B図に示すチャネル領域4bの上面S1,及び2つ
の側面S2,S3を含む半導体薄膜4表面には第2のゲ
ート電極5が形成されている。第2のゲート絶縁膜5を
介して,第2のゲート電極7がチャネル領域4bの上面
Sl及び2つの側面S2,S3を覆っている。
第2のゲート電極7は第1のゲート電極2とコンタクト
6を介して接触している。従って第lのゲート電極2の
電位と第2のゲート電極7の電位は等しい。
本実施例に於いては,第1図,第2A図及び第2B図に
示すように.第1のゲート電極2及び第2のゲート電極
7がゲート絶縁膜3.5を介してTPT活性層半導体薄
膜4のチャネル領域4bを取り囲んでいる。また,第1
のゲート電極2の電位と第2のゲート電極の電位は等し
い。このため,第1及び第2のゲート電極2,7による
電界は.チャネル領域4bのゲート絶縁膜3,5に接す
る上面Sl,下面及び側面S2,33の近傍に於いて,
制御性良く反転層(チャネル)を形成することができる
。従ってこのチャネルの実効的な幅Wは,活性層の膜厚
t,活性層(チャネル領域)の幅Wを用いて,近似的に
次式で表わされる。
W=2(t+w) 一般にTPTの増幅率はチャネルの実効的な幅Wに比例
する。
上式のように本実施例TPTはそのチャネルの実効的な
幅Wが従来のもの( W = w )に比べて著しく増
加しており,それに応じた大きな増幅率を有している。
また,第1のゲート電極2及び第2のゲート電極7が活
性層半導体薄膜4の全体に電界を及ぼしており5 これ
によって活性層半導体薄M4のチャネル領域4b全体の
ポテンシャルを制御するために.従来例にみられた活性
層半導体薄膜4を流れるリーク電流が著しく低減される
このように本実施例のT−FTはそのチャネル領域4b
を含む領域がゲート絶縁膜3.5を介してゲート電極2
.7によって囲まれているために,大きな増幅率と低い
リーク電流を実現することができる。
次に,本実施例の製造方法を第3A図及び第3B図(1
)〜(4)を参照して説明する。第3A図は第1図のA
A線に沿った断面図,第3B図は第1図のBB線に沿っ
た断面図であり,(1)〜(4)のそれぞれの工程に左
右の図が対応している。
まず,絶縁Nl上にCVD法によって多結晶シリヨン膜
(膜厚500人)を第1のゲート電極2の材料として堆
積した後,多結晶シリコン膜にリンを拡散する。この後
,CVD法を用いて多結晶シリコン膜の表面に第1のゲ
ート絶縁膜(膜厚500人)3を形或する(第3A図(
1)及び第3B図(1))。
次に活性層4となる多結晶シリコン膜(膜厚600入)
をゲート絶縁膜3上にCVD法によって堆積した後.し
きい値電圧を調整するためのイオン注入を行う。
ゲート絶縁膜3上に活性層として所望のパターンを有す
るレジストパターンを形成した後,RIE(リアクティ
ブイオンエッチング)等の方法を用いて多結晶シリコン
膜をバターニングする。
レジストパターンを除去し,バターニングされた多結晶
シリコンの表面にCVD法によって第2のゲート絶縁膜
(膜厚500入)を形或する(第3A図(2)及び第3
B図(2))。次に,第1のゲート電極2の表面の一部
所定領域を露出させるために.第3A図(3)及び第3
B図(3)に示すようにコンタクトホール6のパターン
を有するレジストを形成した後.第1のゲート絶縁膜3
をエッチングする.第2のゲート電極7の材料として多
結晶シリコン膜(膜厚3000人)をCVD法を用いて
堆積した後,多結晶シリコン膜にリンを拡散する。次に
,第2のゲート電極7のパターンを有するレジストパタ
ーンを多結晶シリコン膜上に形成した後RIE等の方法
を用いて多結晶シリコンをパターニングする。こうして
形成される第2のゲート電極7は,第2のゲート絶縁膜
5を介してTPTのチャネル領域4bを覆い,次工程の
イオン注入に対するマスクとなる。次に,第3A図(4
)及び第3B図(4)に示すように.ボロン(B)を活
性層半導体薄膜4に対してイオン注入した後,ボロンを
活性化させ,ソース・ドレイン4a,4cを形成する。
この後,層間絶縁膜及び配線等(不図示)を形成すれば
,本実施例のTPTが作製される。
本実施例の製造方法に於いて,活性層半導体薄膜4のチ
ャネル領域4bとなる領域の上に第2のゲート絶縁膜5
を介して第2のゲート電極7を形成した後にソース・ド
レイン形成のためのイオン注入を行うことによって.自
己整合的にソース・ドレイン4a,4cが形成される。
これによって,第2のゲート電極7とソース・ドレイン
4a.4C端との位置関係が整合するので,TPTの動
作性能及び製造歩留の向上が得られ,TPTの微細化が
可能となる。
なお,本実施例では,第1及び第2のゲート電極2.7
の材料として多結晶シリコン膜を用いたが.他の高融点
導電性材料,例えば高融点金属,高融点金属シリサイド
,又はポリサイド等の高融点材料多層膜等を用いても良
い。
(発明の効果) このように,本発明の薄膜電界効果トランジスタによれ
ば,増幅率が大きく増加し,しかもリーク電流が著しく
低減される。
また,本発明の薄膜電界効果トランジスタの製造方法に
よれば.ゲート電極とソース・ドレインが制御性良く整
合されるので,素子の微細化,トランジスタ特性の向上
を歩留り良く容易に実現することかできる。
4.゛ の ーなi゛日 第1図は本発明の実施例装置を説明するための平面図,
第2A図は第1図のAA線に沿った断面図,第2B図は
第1図のBB線に沿った断面図,第3A図(1)〜(4
)及び第3B図(1)〜(4)はそれぞれ,実施例の製
造方法を説明するための第1図のAA線に沿った断面図
及びBB線に沿った断面図,第4図及び第5図は従来例
を説明するための断面図である。
1・・・絶縁層.2・・・第lのゲート電極,3・・・
第■のゲート絶縁膜,4・・・活性層半導体薄膜,4a
,4c・・・ソース・ドレイン,4b・・・チャネル領
域,5・・・第2のゲート絶縁膜,6・・・コンタクト
ホール,7・・・第2のゲート電極,8・・・レジスト
 9・・・ゲート絶縁膜,lO・・・ゲート電極,SL
・・・チャネル領域の上面,S2,S3・・・チャネル
領域の側面。
以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、絶縁層上に形成された第1のゲート電極と、該第1
    のゲート電極上に形成された第1のゲート絶縁膜と、該
    第1のゲート絶縁膜上に形成された半導体薄膜と、 該半導体薄膜中に形成されたチャネル領域と。 該半導体薄膜上に形成され、少くとも該チャネル領域の
    上面及び2つの側面のすべてを覆う第2のゲート絶縁膜
    と、 該第2のゲート絶縁膜上に形成され、該第2のゲート絶
    縁膜を介して、該チャネル領域の上面及び2つの側面の
    すべてを覆う第2のゲート電極とを備え、 該第2のゲート電極と該第1のゲート電極が電気的に接
    続された、 薄膜電界効果トランジスタ。 2、請求項1に記載の薄膜電界効果トランジスタの製造
    方法であって、前記第2のゲート電極を形成した後に、
    前記半導体薄膜に対して不純物イオン注入を行うことに
    よってソース・ドレインを自己整合的に形成する薄膜電
    界効果トランジスタの製造方法。
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