JPH0449664A - 薄膜半導体装置の製造方法 - Google Patents

薄膜半導体装置の製造方法

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JPH0449664A
JPH0449664A JP2160671A JP16067190A JPH0449664A JP H0449664 A JPH0449664 A JP H0449664A JP 2160671 A JP2160671 A JP 2160671A JP 16067190 A JP16067190 A JP 16067190A JP H0449664 A JPH0449664 A JP H0449664A
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JP
Japan
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gate electrode
semiconductor layer
forming
film
conductivity type
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Pending
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JP2160671A
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English (en)
Inventor
Tomotaka Matsumoto
友孝 松本
Yasuyoshi Mishima
康由 三島
Tsutomu Tanaka
勉 田中
Kenichi Yanai
梁井 健一
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • 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】
〔概 要〕 薄膜半導体装置の製造方法に関し、 相補型薄膜半導体装置のように、Nチャネル素子とPチ
ャネル素子とが同一基板上に混在する薄膜半導体装置を
、簡単且つ安価に製造可能とすることを目的とし、 透光性絶縁基板上に、所定のパターンに従って第1のゲ
ート電極を形成する工程と、その上に第1のゲート絶縁
膜と第1の略真性半導体層を順次形成する工程と、該第
1の略真性半導体層上における前記第1のゲート電極直
上部を除く他の領域に、一導電型半導体層を前記第1の
ゲート電極に自己整合的に形成する工程と、該一導電型
半導体層上に電極金属膜を形成する工程と、その上に第
2の略真性半導体層と第2のゲート絶縁膜を順次形成し
た後、該第2のゲート絶縁膜上に前記第1のゲート電極
と対向させて第2のゲート電極を形成する工程と、前記
第2の略真性半導体層と電極金属膜との界面に前記第2
のゲート電極に自己整合的に逆導電型半導体層を形成す
る工程とを含む構成とする。 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄膜半導体装置の製造方法に関する。 薄膜半導体装置例えば薄膜トランジスタは、アクティブ
マトリクス型液晶表示装置やイメージセンサの駆動用素
子、あるいはSOI基板を用いた集積回路や三次元集積
回路などに、その用途は広がりつつある。 特に近年アクティブマトリクス型液晶表示装置では表示
容量の増大と高精細化が要求されており、周辺駆動回路
およびその接続部のコスト低減とコンパクト化を図るた
めに、II膜トランジスタによる周辺駆動回路をアクテ
ィブマトリクス回路と同一基板上に形成する駆動回路一
体型の表示装置の開発が進められており、Pチャネル型
、Nチャネル型のトランジスタならびに両方の特性のト
ランジスタを用いた、いわゆる相補型トランジスタも不
可欠となっている。 〔従来の技術〕 従来同一基板上にPチャネル型、Nチャネル型および相
補型トランジスタが混在する複雑な半導体装置や回路基
板、例えば相補型(C−MOS)半導体装置を製造する
ためには、数回のマスク工程が必要である。 ここでC−MOSの構造および製造方法を第4図により
説明する。 まず、N型のSt基板51を熱酸化し、拡散のマスクと
して使用するS i O,膜52を形成する。このS 
i O,膜52を、フォトマスクを用いて形成したレジ
スト膜(図示せず)をマスクとして上記5fox膜のエ
ツチングを行ない、P型不純物拡散用の窓53をあける
〔第4図(a)参照〕。 次いで、P型の不純物として例えばボロン(B)のデポ
ジション或いはイオン注入を行なった後、熱処理を施し
てSi基板51表面に導入したボロンを拡散させ、P型
頭域71を形成するとともに、Si基板51表面を酸化
する〔同図(ハ)参照〕、なお、このP型頭域71はP
ウェルと呼ばれ、Nチャネル素子の領域を画定する。 次いで、上記Sin、膜52に2番目のフォトマスクを
用いてPチャネル素子のソースおよびドレイン領域形成
用の窓54を開口する〔同図(C)参照〕。 次いで、ボロンのようなP型の不純物のデポジションを
行ない、熱拡散によりこれを拡散させてP型頭域72を
形成し、同時にSi基板51表面の酸化を行なう〔同図
(d)参照〕。 次いで、上記S i O,膜52に3番目のフォトマス
クを用いてNチャネル素子のソースおよびドレイン領域
形成用の窓55をSiO*膜52膜間2する〔同図(e
)参照〕。 次いで上記窓55を介してリン(P)のデポジションを
行ない、続いて熱処理をしてリンを拡散させてN型領域
73を形成し、同時にSi基板51表面を酸化する〔同
図げ)参照〕。 次いで、4番目のフォトマスクを用いてゲート絶縁層の
膜厚制御のための窓56をStow膜52膜間2する〔
同図(6)参照〕。 次いで、熱処理によりゲート絶縁膜となるStO2膜5
7を形成する。その後ソース・ドレイン領域にコンタク
トを取るための窓58を、5番目のフォトマスクを用い
て形成する〔同図(ハ)参照〕。 次いで、ゲート、ソース、ドレイン電極となる金属膜と
して、アルミニウム(/l)を蒸着してAj!膜を形成
し、6番目のフォトマスクを用いてこれの不要部を除去
し、ゲート電極G、ソース電極Sおよびドレイン電極り
を形成する〔同図(i)参照〕。 以上の工程を経てC−MOSが完成する。 〔発明が解決しようとする課題〕 このように従来の相補型の半導体装置の製造方法では、
フォトマスクを使用してレジスト膜を形成する工程が少
なくとも6回必要であり、製造工程が非常に複雑であり
、そのため、製造歩留りのとPチャネル素子を、膜厚方
向の空間に積層して構成した、新規な構造の半導体装置
を提案した。 即ち、上記半導体装置は第3図に示す如く、一導電型(
例えばN型)半導体層3と逆導電型(例えばP型)半導
体層5との間に電極金属膜4を挟んだ構造の2つの被制
御電極PI、P2を、略真性半導体層7により接続し、
且つ該略真性半導体層の上下にそれぞれゲート絶縁膜を
介して2つのゲート電極Gl、G2を対向配置してなる
構成を具備する。 そして実用に際して第1および第2のゲート電極Gl、
G2に印加する電圧の極性を選択することによって、N
チャネル型またはPチャネル型動作に使い分けできるも
のである。また、上記構成の素子を2個絶縁基板1上に
隣接して配置し、その内の一方をNチャネル型、他方を
Pチャネル型として動作させるように構成すれば、相補
型半導体装置を実現できる。 本発明は、上記した薄膜半導体装置をより簡単かつ安価
に製造可能とするための製造方法を提供することを目的
とする。 〔課題を解決するための手段〕 請求項1の発明による薄膜半導体装置の製造方法は、透
光性絶縁基板上に、所定のパターンに従って第1のゲー
ト電極を形成する工程と、その上に第1のゲート絶縁膜
2と第1の略真性半導体層7Aを順次形成する工程と、
該第1の略真性半導体層上における前記第1のゲート電
極直上部を除く他の領域に、一導電型半導体層3を前記
第1のゲート電極に自己整合的に形成する工程と、該一
導電型半導体層上に電極金属膜4を形成する工程と、そ
の上に第2の略真性半導体層7Bと第2のゲート絶縁膜
6を順次形成した後、該第2のゲート絶縁膜上に前記第
1のゲート電極と対向させて第2のゲート電極G2を形
成する工程と、前記第2の略真性半導体層と電極金属膜
との界面に前記第2のゲート電極に自己整合的に逆導電
型半導体層5を形成する工程とを含むことを特徴とする
請求項2の発明による薄膜半導体装置の製造方法は、透
光性絶縁基板1上に、所定のパターンに従って第1のゲ
ート電極G1を形成する工程と、その上に第1のゲート
絶縁膜2と第1の略真性半導体層7Aを順次形成する工
程と、該第1の略真性半導体層上における前記第1のゲ
ート電極直上部を除く他の領域に、一導電型半導体層3
.電極金属膜4.逆導電型半導体層5の積層体よりなる
被制御電極を前記第1のゲート電極に自己整合的に形成
する工程と、該被制御電極を含む基板上に第2の略真性
半導体層7Bと第2のゲート絶縁膜6を順次形成した後
、該第2のゲート絶縁膜上に前記第1のゲート電極と対
向させて第2のゲート電極G2を形成する工程と、を形
成する工程とを含むことを特徴とする。 〔作 用] 請求項1の発明による製造方法では、一導電型半導体層
は第1のゲート電極に自己整合して形成され、逆導電型
半導体層は第2のゲート電極に自己整合して形成される
。このため上記2つの製造工程においては、フォトマス
クを使用する必要がないばかりか、その自己整合性自身
はいたって簡単であり、しかもこれらゲート電極パター
ンと半導体層パターンの相対位置関係を正確に保つこと
ができる。 また、請求項2の発明による製造方法では、一導電型半
導体層、電極金属膜、逆導電型半導体層の積層体よりな
る被制御電極を第1のゲート電極に自己整合して形成す
るため、それら各工程におけるフォトマスクの使用をな
くすことができ、且つ、相対位置の正確なパターンを形
成することができる。 〔実 施 例〕 以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。 第1図に本発明の一実施例を示す。
【第1図(a)参照】 まず、透光性絶縁基板として石英基板を用い、その石英
基板1上にTiのような金属膜をスパッタ法で成膜し、
これをバターニングしてnチャネルトランジスタのゲー
ト電極となる第1のゲート電極G1を形成する。 次いで、CVD法によりSin、膜(第1のゲート絶縁
膜)2と、その上にノンドープの多結晶シリコン(Po
ly St)膜7Aを形成する。 この多結晶シリコン層7Aは、後述するように、略真性
半導体層の一部となる。
【同図(ロ)参照】
次いで、PH1雰囲気中で石英基板1の背面側から、上
記第1のゲート電極G1をマスクとしてArFエキシマ
レーザ−を照射し、レーザードーピングを行う。 本工程において、照射したレーザ光は、第1のゲート電
極G1を透過しないが、第1のゲート絶縁膜2は透過す
る。従って、第1のゲート電極G1が存在しない領域で
は、多結晶シリコン層7Aはこのレーザー光を吸収し、
温度が上昇して溶融する。 上記PH3はこの溶融した多結晶シリコンに触れると分
解し、P(燐)がその多結晶シリコンに導入され、N型
(一導電型)半導体層としてのn゛領域3が形成される
。 このn++域3は上述の説明から明らかなように、第1
のゲート電極G1の存在しない領域に形成される。即ち
、n3領域3は、第1のゲート電極G1に自己整合的に
形成される。
【同図(C)参照】
次いで、真空蒸着法によりTi膜を成膜し、これをバタ
ーニングして電極金属膜4をn″″領域上に形成する。
【同図(イ)参照】
次いで、CVD法によりノンドープの多結晶Si ]!
[7BとSin、膜(第2のゲート絶縁膜)6を形成し
、さらにTiを真空蒸着した後、これをバターニングし
てPチャネルランジスタの第2のゲート電極G2を第1
のゲート電極G1とオーバーラツプする如く形成する。 上記多結晶シリコン層7Bは、第1のゲート電極Glの
直上領域では先に形成した多結晶シリコン層7Aの上に
直接成膜されるので、この領域では両者は一体化して、
略真性半導体層を構成する。
【同図(e)参照】
最後に、上記第2のゲート電極G2をマスクとしてボロ
ン(B)のイオン注入を行い、p″領域5を形成する。 このp″領域5は前述した逆導電型半導体層であって、
第2のゲート電極G2に自己整合的に形成される。ここ
で形成したp″領域5と電極金属膜4とn+型領領域3
により、被制御電極PI、P2.P3を構成する。 なお、n“型領域3およびp″″型領域5が第1のゲー
ト電極G1に自己整合的に、形成される関係上、動作時
に内部にチャネルを形成する略真性半導体層7の位置も
、第1のゲートtIjG1に自己整合している。 かくして隣接する3つの被制御電極と上下に対向する2
つのゲート電極との組により前述したNチャネル型また
はPチャネル型の使い分けできる半導体素子が得られ、
また、隣接する3つの被制御電野行くとそれらの間に介
在する4つのゲート電極との組により相補型半導体素子
が得られる。 次に本発明の他の実施例を、第2図により説明する。こ
の実施例は、以下第2図により説明する如(、背面露光
法を用いた例である。
【第2図(ロ)参照】 まず、透光性絶縁基板1上に、第1のゲート電G1極を
形成した後、CVD法により第1のゲート絶縁膜として
S i ox膜2と、ノンドープの多結晶シリコン(P
oly  Si)膜7Aを形成する。
【同図(ロ)参照】
続いて、上記第1のゲート電極G1をマスクとする背面
露光法により、第1のゲート電極G1に自己整合したレ
ジスト膜21を形成する。
【同図(C)参照】
この状態で、n″a−3i層(一導電型半導体層)3、
Tiのような電極金属膜4、P” a−3i層(逆導電
型半導体層)5を連続形成した後、リフトオフを行う。
【同図(ロ)参照】
次いで、ノンドープの多結晶シリコン層7B。 第2のゲート絶縁膜としてS i Ox膜6および第2
のゲート電極G2を形成し、前の実施例同様な薄膜半導
体装置が完成する。 上記多結晶シリコン層7Bは、第1および第2のゲート
電極Gl、G2に対応する領域では、多結晶シリコン層
7A上に直接積層される。従ってこの領域では、両者は
一体化して略真性半導体層を形成する。 〔発明の効果〕 以上説明した如(本発明によれば、Nチャネル型、Pチ
ャネル型に使い分けできる薄膜半導体装置および相補型
薄膜半導体装置の製造工程を大幅に簡単化でき、従って
歩留りが向上し、製造原価を低減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の詳細な説明図、 第2図は本発明の他の実施例説明図、 第3図は本発明が適用する半導体装置の概略構造説明図
、 第4図は従来のC−MOSの構造および製造方法説明図
である。 図において、lは透光性絶縁基板(石英基板)、2は第
1のゲート絶縁膜(S i 02膜)、3は一導電型半
導体層(n″領域n″a−3i層)、4は電極金属膜、
5は逆導電型半導体層(p″a−3i層)、6は第2の
ゲート絶縁膜(Sin。 膜)、7は略真性半導体層、7Aおよび7Bは多結晶シ
リコン層、G1およびG2は第1および第2のゲート電
極を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)透光性絶縁基板(1)上に、所定のパターンに従
    って第1のゲート電極(G1)を形成する工程と、その
    上に第1のゲート絶縁膜(2)と第1の略真性半導体層
    (7A)を順次形成する工程と、該第1の略真性半導体
    層上における前記第1のゲート電極直上部を除く他の領
    域に、一導電型半導体層(3)を前記第1のゲート電極
    に自己整合的に形成する工程と、 該一導電型半導体層上に電極金属膜(4)を形成する工
    程と、 その上に第2の略真性半導体層(7B)と第2のゲート
    絶縁膜(6)を順次形成した後、該第2のゲート絶縁膜
    上に前記第1のゲート電極と対向させて第2のゲート電
    極(G2)を形成する工程と、 前記第2の略真性半導体層と電極金属膜との界面に前記
    第2のゲート電極に自己整合的に逆導電型半導体層(5
    )を形成する工程とを含むことを特徴とする薄膜半導体
    装置の製造方法。
  2. (2)透光性絶縁基板(1)上に、所定のパターンに従
    って第1のゲート電極(G1)を形成する工程と、その
    上に第1のゲート絶縁膜(2)と第1の略真性半導体層
    (7A)を順次形成する工程と、該第1の略真性半導体
    層上における前記第1のゲート電極直上部を除く他の領
    域に、一導電型半導体層(3)、電極金属膜(4)、逆
    導電型半導体層(5)の積層体よりなる被制御電極を前
    記第1のゲート電極に自己整合的に形成する工程と、該
    被制御電極を含む基板上に第2の略真性半導体層(7B
    )と第2のゲート絶縁膜(6)を順次形成した後、該第
    2のゲート絶縁膜上に前記第1のゲート電極と対向させ
    て第2のゲート電極(G2)を形成する工程と、 を形成する工程とを含むことを特徴とする薄膜半導体装
    置の製造方法。
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