JPH05190856A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置及び半導体装置の製造方法

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JPH05190856A
JPH05190856A JP4001442A JP144292A JPH05190856A JP H05190856 A JPH05190856 A JP H05190856A JP 4001442 A JP4001442 A JP 4001442A JP 144292 A JP144292 A JP 144292A JP H05190856 A JPH05190856 A JP H05190856A
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JP
Japan
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source
tft
drain
film
forming
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JP4001442A
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English (en)
Inventor
Izumi Kobayashi
いずみ 小林
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、TFTチャネル部を薄くかつTFT
ソース・ドレイン部を厚く形成できかつ、ソース・ドレ
イン・及びオフセットがゲート電極に対し、自己整合的
に形成でき、特性にばらつきが少ない、信頼性が高い下
ゲート構造TFTトランジスタを供給することにある。 【構成】下ゲート構造のTFTトランジスタにおいて、
チャネル部の膜厚がソース・ドレイン部の膜厚より薄く
形成され、かつゲート電極に対してソース・ドレインが
自己整合的に形成され、かつ、オフセットが自己整合的
に形成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の中でもT
FTトランジスタの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、メモリーの分野で広く使われてい
るSRAMの特徴の一つとして、バッテリーバックアッ
プが可能な低待機時電流があげられる。従来のSRAM
では高抵抗負荷型セルを用いてその負荷となるポリシリ
コンの抵抗値を高くすることにより、待機時電流を低く
抑えてきた。ところが、4MSRAMで1MSRAMと
同程度の待機時電流を要求した場合、セル1個当りの待
機時電流は4分の1とする必要があるが、その場合の供
給電流はセルノードリーク電流と同程度またはそれ以下
となるため、情報保持が難しくなり、データ保持特性の
劣化が起こる。
【0003】そこで、高集積化しても待機時電流が低く
かつデータ保持特性も十分なセルとして登場したのが、
pMOS負荷型セルと呼ばれるものである。これは負荷
となるpMOSトランジスタをnMOSトランジスタの
上に積み上げたもので完全cMOS型と比較してもさら
に高集積化がはかれるという利点がある。
【0004】このpMOSトランジスタはソース・ドレ
イン・チャネル部を薄膜シリコン層で形成するTFT
(Thin Film Transistor)構造を
取っている。またSRAMにおいてはメモリーセル設計
上の制約等によりゲート電極が下に位置する下ゲート構
造と呼ばれる構造が広く用いられている。
【0005】この下ゲート構造のTFTトランジスタの
製造方法を図2を用いて説明する。まず、半導体基板2
01にCVD法等によりシリコン酸化膜202を形成
(図2(a))、CVD法によりポリシリコン膜を形
成、不純物を導入後、フォトリソグラフィによりポジレ
ジストを用いてエッチングによりゲート電極203を形
成する。(図2(b))次にCVD法または酸化法によ
りゲート酸化膜204を形成後、CVD法等によりポリ
シリコン膜205を形成(図2(c))、レジストをマ
スクに不純物をイオン注入してソース・ドレイン部20
6を形成する。(図2(d))このとき不純物をドープ
していない207はチャネル部となる。最後に、全面に
シリコン酸化膜208を形成後、フッ酸またはフッ酸と
フッ化アンモニウムによるウエットエッチングによりコ
ンタクトの開孔を行いアルミ配線209を形成する。
(図2(e))
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このTFT
をSRAMのメモリーセルに用いる場合、まず、TFT
に要求される特性としてオフ電流の低減がある。これは
先にも述べたSRAMの待機時電流に直接効いてくる。
このオフ電流を低減する一つの方法としてはTFTのチ
ャネル部の膜厚を薄くすることが非常に効果的である。
【0007】一方、このTFTのバルク部(ソ−ス・ド
レイン・チャネル部)を配線として使用する場合に、要
求される特性としてはシート抵抗の低減がある。この配
線部の抵抗は回路のスピードに効いてくる。配線として
使用できるシート抵抗を確保するためには、不純物濃度
を増やす方法もあるが、ある程度の膜厚も必要である。
また、ソース・ドレイン部が薄い場合、配線層をつなぐ
際のコンタクトの開孔は直接ドライエッチングは行えな
いため、下層配線でつなぐまたは図4の説明で述べたよ
うなウエットエッチングで開孔するという手段をとって
いた。
【0008】以上に述べたように、TFTではチャネル
部は薄く、TFTのソース・ドレイン部は厚く形成する
のが理想であるのだが従来技術ではソース・ドレイン・
チャネル部を同時に形成しているため、膜厚は同一にな
ってしまう。
【0009】また、従来技術ではTFTのソース・ドレ
イン部までの距離、及びオフセット長は、従来、フォト
精度及び合わせ精度によりばらつきが生じ、その結果、
TFT特性にもばらつきが生じていた。
【0010】そこで本発明はこのような諸問題を解決す
るもので、その目的とするところはTFTチャネル部を
薄くかつTFTソース・ドレイン部を厚く形成できる下
ゲート構造TFTトランジスタを供給することにある。
【0011】かつ、ソース・ドレイン部及びオフセット
がゲート電極に対し、自己整合的に形成でき、ばらつき
の少ない下ゲート構造TFTトランジスタを供給するこ
とにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
下ゲート構造のTFTトランジスタにおいて、チャネル
部の膜厚が薄くソース・ドレイン部の膜厚が厚く形成さ
れていることを特徴とする。
【0013】本発明の半導体装置の製造方法は、下ゲー
ト構造のTFTトランジスタにおいて、半導体基板上に
第1絶縁膜を形成する工程、前記第1絶縁膜上に第1半
導体膜を形成後、所望のパターニングを行う工程、前記
パターニングした第1半導体膜上に第2絶縁膜を形成
後、所望のパターニングを行う工程、前記パターニング
した第1半導体膜及び第2絶縁膜上に第1半導体膜を形
成する工程、熱処理を行う工程、からなることを特徴と
する。
【0014】また、熱処理工程でレーザーアニール処理
を行うことを特徴とする。
【0015】
【実施例】以下、本発明について実施例にもとづき、詳
細に説明する。
【0016】図1は、本発明の実施例を工程順に示す図
である。
【0017】まず、半導体基板101の全面にCVD法
または熱酸化によりシリコン酸化膜102を100〜1
000nm形成した後、LPCVD法によりモノシラン
雰囲気中、600〜640℃でポリシリコン膜103を
20〜300nm形成する。続いて、ポリシリコン膜全
面にP型不純物であるBF2 +またはB+、またはN型不
純物であるP+またはAs+をドーズ量1×1014〜1×
1016、エネルギー30〜120kevでイオン注入ま
たは熱拡散法により不純物を導入後、フォトリソグラフ
ィ、エッチングによりをパターニングする。(図1
(a))次に全面に熱酸化またはCVD法によりシリコ
ン酸化膜104を10〜100nm形成後、フォトリソ
グラフィ、エッチングによりをパターニングする。(図
1(b))続いて、LPCVD法によりモノシラン雰囲
気中、600〜640℃でポリシリコン膜103を20
〜300nm形成する。(図1(c))その後、熱アニ
ール(700〜1000℃、30分〜1時間)またはラ
ンプアニール(900〜1100℃、10秒〜30秒)
またはレーザーアニールにより、ポリシリコン膜103
の不純物をポリシリコン膜105の一部に拡散させTF
Tのソース・ドレイン部を形成する。(図1(d))さ
らにポリシリコン酸化膜106を形成、ウエットまたは
ドライエッチングによりコンタクトを開孔後、アルミ配
線107を接続する。(図1(e))上述の工程により
出来上がった半導体装置によれば、チャネル部が薄く形
成できるので、 チャネル部ポリシリコン全体に空乏層が広がり移動度
が上がる等の作用により、 トランジスタ特性が向上す
る。
【0018】また、ソース・ドレイン部が厚く形成でき
るので、 ソース・ドレイン部のシート抵抗が下がるため、TF
Tバルク層を配線層として使っても電圧が下がらない安
定なメモリーセルが作れる。
【0019】ソース・ドレイン部に上部配線のため、
下層に一旦落とす必要がなくなりパターンに余裕がで
き、配線に応用が効く。
【0020】ソース・ドレイン部に上部配線のための
コンタクトを開孔する場合にドライエッチング処理も可
能となるため、コンタクトまわりのルールに余裕が出
る。
【0021】といった効果がある。
【0022】また、図1(a)のパターニング寸法を調
節することにより、 ソース・ドレイン部をゲート電極に対して自己整合的
に形成できるので、ばらつきが小さいトランジスタを形
成することが出来る。
【0023】と、同様に、 オフセット長がゲート電極に対して自己整合的に形成
できるので、ばらつきが小さくかつリーク電流が小さい
トランジスタを形成できる。
【0024】その結果として、 SRAMにTFTを用いた場合、待機時電流が小さく
かつ、ばらつきの小さなものが作れる。
【0025】また、ポリシリコン103、ポリシリコン
105間の不純物拡散により、ソース・ドレイン部を形
成する際、レーザーアニール処理を行なうことによりシ
リコンの接合部における結晶欠陥を減少できる。その結
果、 リーク電流の少ないすなわちSRAMにしたときの待
機時電流が少ないTFTを形成することができる。
【0026】また、図1(a)のパターン時にゲート電
極とソース・ドレインの距離を調節することにより、 ソース側、ドレイン側のオフセット長を別個に調節で
きる。
【0027】また、図1(b)において、ゲート膜とな
るシリコン酸化膜をCVDでも形成できるので、ガラス
基板上に形成することもできるため、応用範囲が広が
る。
【0028】また、本実施例では、TFTチャネル部に
不純物を導入していないが、P型またはN型不純物を導
入しても同様な効果が得られる。
【0029】また、本実施例ではポリシリコン膜の形成
をモノシラン雰囲気中600〜640℃で形成したが、
モノシラン雰囲気中、450〜600℃で形成しても同
様な効果が得られる。またジシラン雰囲気中400〜6
00℃で形成しても同様な効果が得られる。さらに50
0〜900℃の熱処理を施しても同様な効果が得られ
る。
【0030】また、先に述べたようにガラス基板上に形
成しても同様な効果が得られる。
【0031】また、本実施例でポリシリコン膜103の
パターニングが通常のフォトでは難しい場合は、エキシ
マレーザー露光またはEB露光でパターニングしても同
様な効果が得られる。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、チャネル部が薄くソー
ス・ドレイン部が厚いのでTFT特性が向上しかつソー
ス・ドレイン部の抵抗が小さく配線に自由のきく下ゲー
ト構造TFTが供給できる。
【0033】また、ゲート電極に対してソース・ドレイ
ン部およびオフセットが自己整合的に形成できるため特
性にばらつきの小さい下ゲート構造TFTが提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明半導体装置の製造方法の一実施例を示す
工程順断面図。
【図2】従来半導体装置の製造方法の一実施例を示す工
程順断面図。
【符号の説明】
101、201
・・・半導体基板 102、104、106、202、204、208 ・
・・シリコン酸化膜 103、105、203、205 ・
・・ポリシリコン膜 206 ・・・TFT
ソース・ドレイン部 207 ・・
・TFTチャネル部 107、209
・・・アルミ配線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下ゲート構造のTFTトランジスタにおい
    て、チャネル部の膜厚が薄くソース・ドレイン部の膜厚
    が厚く形成されていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】下ゲート構造のTFTトランジスタにおい
    て、半導体基板上に第1絶縁膜を形成する工程、前記第
    1絶縁膜上に第1半導体膜を形成後、所望のパターニン
    グを行う工程、前記パターニングした第1半導体膜上に
    第2絶縁膜を形成後、所望のパターニングを行う工程、
    前記パターニングした第1半導体膜及び第2絶縁膜上に
    第1半導体膜を形成する工程、熱処理を行う工程、から
    なることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】請求項2記載の半導体装置の製造方法にお
    いて、熱処理工程でレーザーアニール処理を行うことを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
JP4001442A 1992-01-08 1992-01-08 半導体装置及び半導体装置の製造方法 Pending JPH05190856A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001095384A1 (en) * 2000-06-03 2001-12-13 The University Of Liverpool A method of electronic component fabrication and an electronic component
US7772053B2 (en) 2006-12-15 2010-08-10 Renesas Technology Corp. Method for fabrication of semiconductor device

Cited By (3)

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WO2001095384A1 (en) * 2000-06-03 2001-12-13 The University Of Liverpool A method of electronic component fabrication and an electronic component
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