JPH05335580A - 薄膜トランジスタ - Google Patents

薄膜トランジスタ

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Publication number
JPH05335580A
JPH05335580A JP16667492A JP16667492A JPH05335580A JP H05335580 A JPH05335580 A JP H05335580A JP 16667492 A JP16667492 A JP 16667492A JP 16667492 A JP16667492 A JP 16667492A JP H05335580 A JPH05335580 A JP H05335580A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor layer
impurity concentration
source
thin film
film transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP16667492A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Matsumoto
広 松本
Hitoshi Watanabe
仁 渡辺
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.)
Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05335580A publication Critical patent/JPH05335580A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 LDD構造において素子面積を大幅に縮小
し、かつLDD部の距離をソース側およびドレイン側と
も同一に、しかも微細に形成する。 【構成】 半導体層14にチャンネル領域15c、低不
純物濃度のソース・ドレイン領域15b、高不純物濃度
のソース・ドレイン領域15aを積層して形成する。積
層構造とすることにより素子面積の大幅な縮小が可能と
なる。また、LDD部の距離は、低不純物濃度のソース
・ドレイン領域15bが形成される半導体層14の中間
層14bの厚みで決り、この厚みによりソース側および
ドレイン側とも同一に、しかも微細に形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、薄膜トランジスタに
関する。
【0002】
【従来の技術】薄膜トランジスタには、通常のMOS構
造の素子と比較して耐圧の向上等を図って高信頼性化し
た素子としてLDD(Lightly Doped Drain)構造と呼
ばれるものがある。従来のこのような薄膜トランジスタ
は、例えば図9に示すような構造となっている。
【0003】すなわち、セラミック等からなる基板1上
にポリシリコン等からなる半導体層2がパターン形成さ
れており、この半導体層2は中央部分がチャンネル領域
2aとなっている。また、半導体層2には、チャンネル
領域2aの両側部分に低不純物濃度のソース・ドレイン
領域2bが形成されており、さらにこの低不純物濃度の
ソース・ドレイン領域2bの外側部分に高不純物濃度の
ソース・ドレイン領域2cが形成されている。そして、
この半導体層2上を含む基板1上の全面はゲート絶縁膜
3で覆われており、このゲート絶縁膜3上にはチャンネ
ル領域2aに対応してゲート電極4が形成されている。
このような薄膜トランジスタは、チャンネル領域2aと
高不純物濃度のソース・ドレイン領域2c間に介在され
た低不純物濃度のソース・ドレイン領域2bで高電界の
緩和を図ることができ、これにより通常のMOS構造の
素子と比較して耐圧の向上等を図って高信頼性化した素
子が得られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のLDD構造の薄膜トランジスタでは、半導
体層2のチャンネル領域2aの両側に低不純物濃度のソ
ース・ドレイン領域2bが形成され、この低不純物濃度
のソース・ドレイン領域2bの外側に高不純物濃度のソ
ース・ドレイン領域2cが形成されているので、通常の
MOS構造の素子と比較して、低不純物濃度のソース・
ドレイン領域2bの分だけ素子面積が大きくなってしま
うという問題点があった。また、LDD部の距離(低不
純物濃度のソース・ドレイン領域部の距離)は低不純物
濃度のソース・ドレイン領域2bの幅で決定され、この
幅は製造時のフォトリソ法で決定されるが、このフォト
リソ法におけるマスクずれでLDD部の距離がソース側
とドレイン側で異なってしまうことがあるという問題点
があった。さらにフォトリソ法の場合は、その解像度に
より、LDD部の距離を微細に制御できないという問題
点があった。
【0005】この発明の目的は、LDD構造において素
子面積を大幅に縮小でき、かつLDD部の距離をソース
側およびドレイン側とも同一に、しかも微細に形成でき
る薄膜トランジスタを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、チャンネル
領域を形成する半導体層の両側部分に低不純物濃度と高
不純物濃度の半導体層を積層してソース・ドレイン領域
を形成したものである。
【0007】
【作用】この発明によれば、チャンネル領域、低不純物
濃度のソース・ドレイン領域および高不純物濃度のソー
ス・ドレイン領域が積層されて設けられるので、これら
の領域を同一平面に並べて形成する場合に比較して素子
面積を大幅に縮小できる。また、LDD部の距離は、低
不純物濃度のソース・ドレイン領域が形成された半導体
層の厚みにより決定されてソース側およびドレイン側と
も同一に、しかも微細に形成できる。
【0008】
【実施例】図1ないし図3はこの発明の第1実施例の薄
膜トランジスタを製造工程順に示す断面図である。この
図を参照して以下この発明の第1の実施例の薄膜トラン
ジスタを製造工程順に説明する。まず図1に示すよう
に、セラミックなどからなる絶縁基板11の上面に厚さ
500Å程度のクロムなどの金属によりゲート電極12
をパターン形成する。次に、ゲート電極12上を含む絶
縁基板11上の全面にシリコン酸化膜からなるゲート絶
縁膜13をスパッタ法により厚さ1000Å程度に形成
する。次に、ゲート絶縁膜13上の全面にポリシリコン
からなる半導体層14を厚さ3000Å程度に形成す
る。その後、この半導体層14に対して不純物のイオン
注入を行う。このとき、イオン注入は、加速エネルギー
を500V程度と小さくして不純物の濃度ピークが半導
体層14の上層部14aに位置するようにする。不純物
の濃度分布は連続的に変化するが、巨視的にみれば、半
導体層14の上層部14a側は高濃度に不純物が注入さ
れて高不純物濃度のソース・ドレイン領域を形成する層
となり、半導体層14の中間層14b側は低濃度に不純
物が注入されて低不純物濃度のソース・ドレイン領域を
形成する層となる。この場合、半導体層14の下層部1
4cには不純物が注入されないようにしてイントリンシ
ックなチャンネル領域を形成する層とする。その後、半
導体層14の上層部14aと中間層14bに注入された
不純物の活性化をエキシマレーザーによる熱処理あるい
は600℃、24時間の熱アニールにより行う。
【0009】その後、半導体層14を通常のフォトリソ
エッチング法でパターニングして図2に示すようにデバ
イス領域にのみ残す。続いて、図3に示すように、半導
体層14のほぼ中央部を上面から中間層14bの底面ま
で通常のフォトリソエッチング法でエッチング除去す
る。これにより、半導体層14の中間層14bと上層部
14aが半導体層14の下層部14cの両側部上に設け
られる構造となり、半導体層14の中間層14bで形成
される低不純物濃度のソース・ドレイン領域15bと、
半導体層14の上層部14aで形成される高不純物濃度
のソース・ドレイン領域15aとが半導体層14の下層
部14cで形成されるチャンネル領域15cの両側部上
に順次積層して設けられる構造となる。かくして、LD
D構造の薄膜トランジスタが完成する。
【0010】このLDD構造の薄膜トランジスタでは、
チャンネル領域15cと、低不純物濃度のソース・ドレ
イン領域15bと、高不純物濃度のソース・ドレイン領
域15aとが積層されて設けられるので、これらの領域
を同一平面に並べて形成する場合に比較して素子面積を
大幅に小さくすることができる。さらに、LDD部の距
離は、低不純物濃度のソース・ドレイン領域15bが形
成される半導体層14の中間層14bの厚さで決定さ
れ、この厚さによりソース側およびドレイン側とも同一
に、しかも微細に形成できる。なお、中間層14bの厚
さは、半導体層14の膜厚とイオン注入時の加速エネル
ギーで決る。なお、上記実施例において、不純物イオン
の注入は上層部14aへの注入と中間層14bへの注入
とに分けて2回行なってもよい。
【0011】図4ないし図6はこの発明の第2の実施例
の薄膜トランジスタを製造工程順に示す断面図である。
この第2の実施例では、図4に示すように、絶縁基板1
1上にゲート電極12とゲート絶縁膜13を形成した
後、ゲート絶縁膜13上の全面にチャンネル領域を形成
するためのポリシリコンからなる第1の半導体層16を
厚さ500Å程度に形成する。その後シリコン酸化膜な
どの絶縁膜の形成とパターニングを行って、第1の半導
体層16のデバイス領域部分の中央部上に絶縁膜パター
ン17を形成する。その後、絶縁膜パターン17上を含
む第1の半導体層16上の全面にポリシリコンからなる
第2の半導体層18を厚さ2500Å程度に形成する。
そして、この第2の半導体層18に対して第1の実施例
と同様の加速エネルギーで不純物のイオン注入を行うこ
とにより、この第2の半導体層18の上層部18aを高
濃度に不純物を含む層、すなわち高不純物濃度のソース
・ドレイン領域を形成する層、第2の半導体層18の下
層部18bを低濃度に不純物を含む層、すなわち低不純
物濃度のソース・ドレイン領域を形成する層とする。こ
のとき、絶縁膜パターン17は、その下の第1の半導体
層16部分に不純物がイオン注入されることを防止する
ストッパとしての役目をする。
【0012】その後、第2の半導体層18と第1の半導
体層16とを通常のフォトリソエッソチング法でパター
ニングして図5に示すようにデバイス領域にのみ残す。
さらに、第2の半導体層18の中央部を通常のフォトリ
ソエッソチング法で図6に示すようにエッチング除去す
ることにより、第1の半導体層16の両側部上に積層さ
れる一対の第2の半導体層18を形成し、この第2の半
導体層18の下層部18bで形成される低不純物濃度の
ソース・ドレイン領域19bと、同半導体層18の上層
部18aで形成される高不純物濃度のソース・ドレイン
領域19aとが第1の半導体層16で形成されるチャン
ネル領域19cの両側部上に順次積層して設けられた構
造とする。なお、このエッチング時、絶縁膜パターン1
7によってその下の第1の半導体層16がエッチングさ
れることが防止される。かくして、第2の実施例の薄膜
トランジスタが完成する。
【0013】この第2の実施例でも、チャンネル領域1
9cと低不純物濃度のソース・ドレイン領域19bと高
不純物濃度のソース・ドレイン領域19aとが積層して
設けられるので、これらの領域を同一平面上に並べて形
成する場合に比較して素子面積を大幅に小さくできる。
さらに、LDD部の距離は、低不純物濃度のソース・ド
レイン領域19bが形成される第2の半導体層18の下
層部18bの厚さでソース側およびドレイン側とも同一
に、かつ微細に形成できる。
【0014】図7は、この発明の第3の実施例の薄膜ト
ランジスタを示す断面図である。この第3の実施例で
は、絶縁基板11上にゲート電極12とゲート絶縁膜1
3を形成した後、ゲート絶縁膜13上のデバイス領域部
にチャンネル領域20aを形成する第1の半導体層20
をパターン形成する。次に、全面に不純物を低濃度に含
む第2の半導体層21を形成し、不純物の活性化を図っ
た上でパターニングすることにより、第1の半導体層2
0の両側部上に積層される一対の第2の半導体層21を
形成し、この第2の半導体層21で形成される低不純物
濃度のソース・ドレイン領域21aが第1の半導体層2
0で形成されるチャンネル領域20aの両側部上に積層
される構造とする。このとき、低濃度不純物の第2の半
導体層21を形成する方法としては、低濃度不純物ドー
プのターゲットを用いたスパッタリング法により第2の
半導体層21を形成する方法や、イントリンシックな第
2の半導体層21を形成した後これにイオン注入法で不
純物を注入する方法などが考えられる。その後、プラズ
マCVD法などで全面に不純物を高濃度に含む第3の半
導体層22を形成し、不純物の活性化を図った上でパタ
ーニングすることにより、第2の半導体層21上に積層
される一対の第3の半導体層22を形成し、この第3の
半導体層22で形成される高不純物濃度のソース・ドレ
イン領域22aが第2の半導体層21で形成される低不
純物濃度のソース・ドレイン領域21a上に積層される
構造とする。
【0015】図8は、この発明の第4の実施例を示す断
面図である。この第4の実施例は、上記第3の実施例に
おいて第1の半導体層20形成後、第2の半導体層21
を形成する前に、第1の半導体層20の中央部上にシリ
コン酸化膜などで絶縁膜パターン23を形成するように
したものである。この絶縁膜パターン23を設けておけ
ば、その後第2の半導体層21および第3の半導体層2
2をパターニングした際に、露出する部分である第1の
半導体層20の中央部がエッチングされることが絶縁膜
パターン23によって防止される。
【0016】そして、この第4の実施例および前記第3
の実施例でも、チャンネル領域20a、低不純物濃度の
ソース・ドレイン領域21aおよび高不純物濃度のソー
ス・ドレイン領域22aが積層して設けられるので、素
子面積を大幅に縮小することができるとともに、LDD
部の距離は低不純物濃度のソース・ドレイン領域21a
を形成する第2の半導体層21の厚みによりソース側お
よびドレイン側とも同一に、かつ微細に形成できる。
【0017】なお、以上はすべてこの発明を逆スタガー
型の薄膜トランジスタに適用した場合であるが、この発
明は勿論スタガー型の薄膜トランジスタにも適用するこ
とができる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、チャンネル領域と低不純物濃度のソース・ドレイン
領域と高不純物濃度のソース・ドレイン領域とを積層し
て設けるようにしたので、それらの領域を同一平面に並
べて形成する場合に比較して素子面積を大幅に縮小する
ことができ、高集積化を図ることができる。また、LD
D部の距離は、低不純物濃度のソース・ドレイン領域が
形成される半導体層の厚みによりソース側およびドレイ
ン側とも同一に、しかも微細に形成でき、素子性能の向
上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例の薄膜トランジスタを
製造途中の状態で示す断面図。
【図2】この発明の第1の実施例の薄膜トランジスタを
図1に続く製造途中の状態で示す断面図。
【図3】この発明の第1の実施例の薄膜トランジスタを
製造終了の状態で示す断面図。
【図4】この発明の第2の実施例の薄膜トランジスタを
製造途中の状態で示す断面図。
【図5】この発明の第2の実施例の薄膜トランジスタを
図4に続く製造途中の状態で示す断面図。
【図6】この発明の第2の実施例の薄膜トランジスタを
製造終了の状態で示す断面図。
【図7】この発明の第3の実施例の薄膜トランジスタを
示す断面図。
【図8】この発明の第4の実施例の薄膜トランジスタを
示す断面図。
【図9】従来の薄膜トランジスタを示す断面図。
【符号の説明】
14 半導体層 14a 上層部 14b 中間層 14c 下層部 15a、19a、22a 高不純物濃度のソース・ドレ
イン領域 15b、19b、21a 低不純物濃度のソース・ドレ
イン領域 15c、19c、20a チャンネル領域 16、20 第1の半導体層 18、21 第2の半導体層 22 第3の半導体層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チャンネル領域を形成する半導体層の両
    側部分に低不純物濃度と高不純物濃度の半導体層を積層
    してソース・ドレイン領域を形成したことを特徴とする
    薄膜トランジスタ。
  2. 【請求項2】 ソース・ドレイン領域の不純物濃度は、
    連続的に変化する分布を有することを特徴とする請求項
    1記載の薄膜トランジスタ。
JP16667492A 1992-06-03 1992-06-03 薄膜トランジスタ Pending JPH05335580A (ja)

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JP16667492A JPH05335580A (ja) 1992-06-03 1992-06-03 薄膜トランジスタ

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5985548A (en) * 1993-02-04 1999-11-16 E. I. Du Pont De Nemours And Company Amplification of assay reporters by nucleic acid replication
US6153893A (en) * 1993-11-05 2000-11-28 Sony Corporation Thin film semiconductor device for display
WO2011007711A1 (ja) * 2009-07-14 2011-01-20 シャープ株式会社 薄膜トランジスタ、表示装置、及び薄膜トランジスタの製造方法

Cited By (4)

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