JPH05110097A - 薄膜mos型トランジスタ - Google Patents

薄膜mos型トランジスタ

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JPH05110097A
JPH05110097A JP3269664A JP26966491A JPH05110097A JP H05110097 A JPH05110097 A JP H05110097A JP 3269664 A JP3269664 A JP 3269664A JP 26966491 A JP26966491 A JP 26966491A JP H05110097 A JPH05110097 A JP H05110097A
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JP
Japan
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film
thin film
gate electrode
thin
tft
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Pending
Application number
JP3269664A
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English (en)
Inventor
Masahiro Takeuchi
正浩 竹内
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JPH05110097A publication Critical patent/JPH05110097A/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01—Manufacture or treatment
    • H10D30/021—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/031—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/0312—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of thin-film transistors [TFT] characterised by the gate electrodes
    • H10D30/0314—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of thin-film transistors [TFT] characterised by the gate electrodes of lateral top-gate TFTs comprising only a single gate
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01—Manufacture or treatment
    • H10D30/021—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/031—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/0321—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of thin-film transistors [TFT] comprising silicon, e.g. amorphous silicon or polysilicon

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄膜MOS形トランジスタ(TFT)のパン
チスルーを抑える。 【構成】 逆スタガ構造のTFTおいて、ゲート電極を
凹状にしてTFTのチャネルをゲート電極の凹状の段差
を横切るようにし、ゲート電極の段差の厚さぶんをチャ
ネルにすることにより平面寸法を微細化してもパンチス
ルーを起こさないチャネル長を確保できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜MOS形トランジ
スタの電極構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】薄膜MOS形トランジスタ(Thin
Film Transistor TFT)は、高集積
SRAMや液晶パネルなどに盛んに用いられているが、
その従来構造を図3を用いて説明する。図3は、逆スタ
ガ構造のPチャネル形TFTであるが、301はP形シ
リコン基板、302はシリコン酸化膜、303はN形多
結晶シリコン膜によるTFTのゲート電極、304はシ
リコン酸化膜によるTFTのゲート酸化膜、305、3
06、307は多結晶シリコン膜によるTFTのバルク
であるが、305、306はP形不純物を導入したTF
Tのソース、ドレイン領域、307はTFTのチャネル
領域である。
【0003】図3に於て、TFTのソース305に0
V、ドレイン306にー5Vをくわえ、ゲート電極30
3にー5Vを加えるとTFTがオンになりソース、ドレ
イン間に電流が流れる。次にゲート電極を0Vにすると
TFTがオフになりソース、ドレイン間に電流は流れな
い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来構
造のTFTではTFTを微細化しようとしてチャネル長
Lを短くすると、ゲート電極を0Vにしてもソース、ド
レイン間に電流が流れてしまうパンチスルー現象が起き
てしまうという課題を有していた。
【0005】本発明は、この様な課題を解決するもので
その目的とするところは微細化してもパンチスルーを起
こさないTFTを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜MOS形ト
ランジスタは、半導体基板上に設けられた第1の絶縁膜
と、前記第1の絶縁膜上に設けられた第1の導電膜から
成る薄膜MOS型トランジスタのゲート電極と、前記薄
膜MOS型トランジスタのゲート電極上に設けられた第
2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜上に設けられた第1の
半導体膜による薄膜MOS型トランジスタのソース、ド
レイン、チャネル領域からなる逆スタガ構造の薄膜MO
S型トランジスタにおいて、前記薄膜MOS型トランジ
スタのゲート電極が凹状であり、前記凹状のゲート電極
を横切って前記薄膜MOS形トランジスタのチャネル領
域が存在することを特徴とする。
【0007】本発明の薄膜MOS形トランジスタは、第
1の導電膜からなる薄膜MOS形トランジスタのゲート
電極の凹部の段差の厚さが、第1の半導体膜からなる薄
膜MOS形トランジスタのチャネル領域の膜厚より厚い
ことを特徴とする。
【0008】本発明の薄膜MOS形トランジスタは、第
1の導電膜からなる凹状の薄膜MOS形トランジスタの
ゲート電極の段差間の間隔が、第1の半導体膜からなる
薄膜MOS形トランジスタのチャネル領域の膜厚の2倍
の厚さより広いことを特徴とする。
【0009】本発明の薄膜MOS形トランジスタは、第
1の導電膜が、多結晶シリコン膜であることを特徴とす
る。
【0010】本発明の薄膜MOS形トランジスタは、第
1の導電膜が、高融点金属ポリサイド膜であることを特
徴とする。
【0011】本発明の薄膜MOS形トランジスタは、第
1の導電膜が、高融点金属膜であることを特徴とする。
【0012】
【実施例】本発明の実施例を図1を用いて説明する。1
01はP形シリコン基板、102はシリコン酸化膜、1
03、104はN形多結晶シリコン膜によるTFTのゲ
ート電極、105はシリコン酸化膜によるTFTのゲー
ト酸化膜、106、107、109、110は多結晶シ
リコン膜によるTFTのバルクであるが、106、11
0はP形不純物を導入したTFTのソース、ドレイン領
域、107、109はTFTのチャネル領域である。
【0013】次に、本発明の製造方法を図2を用いて説
明する。まず、図2(a)のようにP形シリコン基板2
01上にLPCVD法によりシリコン酸化膜202を4
000Å形成し、次にシリコン酸化膜202上にLPC
VD法により620℃ で多結晶シリコン膜を2000
Å形成する。続いてP+を45KeV、5×1015 でイ
オン注入することによりN形多結晶シリコン膜を形成す
る。次にフォトリソグラフィによりN形多結晶シリコン
膜上にゲート電極のパターンを形成したのち、リアクテ
ィブイオンエッチングを行ない図2(b)のようにTF
Tのゲート電極203、204を形成する。その際、ゲ
ート電極のパターンは図2(b)のように2本以上の島
状になっており、リアクティブイオンエッチングは、エ
ンドポイントまでエッチングしないで時間でエッチング
を行い多結晶シリコン膜を1000Åエッチングしたと
ころでエッチングを止める。次に、図2(c)のように
ゲート電極203、204上および側面にTEOS”S
i(OC2H5)4”とO3を使ったLPCVD法によりシ
リコン酸化膜205を400Å形成し、続いてシリコン
酸化膜205上にSi2H6ガスを使ったLPCVD法に
より480℃でアモルファスシリコン膜を400Å形成
する。次に、N2雰囲気で600℃で20時間のアニー
ルを行ないアモルファスシリコン膜を固相成長させ粒径
が0.5μm以上の多結晶シリコン膜を形成する。次
に、フォトリソグラフィにより多結晶シリコン膜上にT
FTのソース、ドレイン、チャネル領域からなるバルク
のパターンを形成したのち、リアクティブイオンエッチ
ングを行ないTFTのバルクを形成する。その際、TF
Tのチャネル領域は図2(c)のように凹状のTFTの
ゲート電極の段差を横切るように形成する。次に、図2
(d)のようにフォトリソグラフィによりTFTのバル
ク上のソース、ドレイン部分にレジストが残らないよう
なパターンを形成したのち、BF2+を30KeV、5×
1014 でイオン注入することによりTFTのソース、
ドレイン領域、206、210を形成する。最後にN2
雰囲気で900℃20分のアニールを行いイオン注入し
たホウ素の活性化を行う。
【0014】図1において、凹状のゲート電極の間隔を
0.5μmとすると、TFTのバルクの膜厚が400Å
であることから凹状のゲート電極の間隔は、TFTのバ
ルクの膜厚の2倍より広い。またTFTのゲート電極の
段差の膜厚は1000Åであるから、TFTのゲート電
極の段差の膜厚はTFTのバルクの膜厚より厚い。この
様な膜構造にしたTFTでは平面的にみたチャネル長L
より実質的なチャネル長L’の方が、ゲート電極段差の
2倍分長くなる。更に、この様な膜構造でゲート電極を
図4のように3分割にすれば実質的なチャネル長L’
は、ゲート電極段差の膜厚の4倍分長くなる。例えば図
1に於て、平面的なチャネル長Lを1.3μmとすると
実質的なチャネル長L’は1.5μmになるし、図4に
おいては実質的なチャネル長L’は1.7μmになる。
従って平面的な寸法を短くしても実質的なTFTのチャ
ネル長はパンチスルーしない長さを確保できるようにな
る。本実施例によればゲート電極103、104はN形
多結晶シリコン膜で形成したが、これはP形多結晶シリ
コン膜を使用してもよいし、多結晶シリコン上にMoや
W等の高融点金属を形成した高融点金属ポリサイド膜を
使用してもよい。またMoやW等の高融点金属を使用し
てもよい。
【0015】さらに本実施例によればTFTのバルクは
アモルファスシリコンを固相成長させた多結晶シリコン
膜を使用したが、これはアモルファスシリコン膜でも良
いし、多結晶シリコン膜でもよい。
【0016】また、本実施例によればTFTはソース、
ドレインにP形不純物を導入したPチャネル型である
が、これはN形不純物を導入したNチャネル型でもよ
い。
【0017】
【発明の効果】本発明による薄膜MOS形トランジスタ
(TFT)によれば平面でのTFTの素子寸法を縮小し
てもTFTはパンチスルーする事がなくなるので高集積
でしかも低消費電力のICやパネルを提供できる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の薄膜MOS形トランジスタの断面図及
び平面図。
【図2】本発明の薄膜MOS形トランジスタの工程順断
面図。
【図3】従来例の薄膜MOS形トランジスタの断面図及
び平面図。
【図4】本発明の薄膜MOS形トランジスタの他の実施
例による断面図。
【符号の説明】
101、201、301、401 ・・・ シリコン基
板 102、202、302、402 ・・・ シリコン酸
化膜 103、104、203、204 303、403、404、411 ・・・ TFTのゲ
ート電極 105、205、305、405 ・・・ TFTのゲ
ート酸化膜 106、110、206、210 305、306、406、410 ・・・ TFTのソ
ース、ドレイン領域 107、109、307、407 409、413 ・・・ TFTのチ
ャネル領域 211 ・・・ レジスト

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に設けられた第1の絶縁膜
    と、前記第1の絶縁膜上に設けられた第1の導電膜から
    成る薄膜MOS型トランジスタのゲート電極と、前記薄
    膜MOS型トランジスタのゲート電極上に設けられた第
    2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜上に設けられた第1の
    半導体膜による薄膜MOS型トランジスタのソース、ド
    レイン、チャネル領域からなる逆スタガ構造の薄膜MO
    S型トランジスタにおいて、前記薄膜MOS型トランジ
    スタのゲート電極が凹状であり、前記凹状のゲート電極
    を横切って前記薄膜MOS形トランジスタのチャネル領
    域が存在することを特徴とする薄膜MOS型トランジス
    タ。
  2. 【請求項2】 第1の導電膜からなる薄膜MOS形トラ
    ンジスタのゲート電極の凹部の段差の厚さが、第1の半
    導体膜からなる薄膜MOS形トランジスタのチャネル領
    域の膜厚より厚いことを特徴とする請求項1記載の薄膜
    MOS型トランジスタ。
  3. 【請求項3】 第1の導電膜からなる凹状の薄膜MOS
    形トランジスタのゲート電極の段差間の間隔が、第1の
    半導体膜からなる薄膜MOS形トランジスタのチャネル
    領域の膜厚の2倍の厚さより広いことを特徴とする請求
    項1および請求項2記載の薄膜MOS型トランジスタ。
  4. 【請求項4】 第1の導電膜が、多結晶シリコン膜であ
    ることを特徴とする請求項1および請求項2および請求
    項3記載の薄膜MOS型トランジスタ。
  5. 【請求項5】 第1の導電膜が、高融点金属ポリサイド
    膜であることを特徴とする請求項1および請求項2およ
    び請求項3記載の薄膜MOS型トランジスタ。
  6. 【請求項6】 第1の導電膜が、高融点金属膜であるこ
    とを特徴とする請求項1および請求項2および請求項3
    記載の薄膜MOS型トランジスタ。
JP3269664A 1991-10-17 1991-10-17 薄膜mos型トランジスタ Pending JPH05110097A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100223591B1 (ko) * 1996-11-20 1999-10-15 윤종용 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법
KR20120102523A (ko) 2011-03-08 2012-09-18 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9099437B2 (en) 2011-03-08 2015-08-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device

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