JPH0818059A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】チャネル領域がシリコンを主体とする多結晶半
導体で形成された絶縁ゲート型半導体装置に於て、薄膜
トランジスタのチャネル層の薄膜化によるソース・ドレ
イン領域の抵抗の増大を抑制し、特性の向上を可能とす
る。
【構成】チャネル層とゲート絶縁膜及び層間絶縁膜との
界面の近傍に窒素を導入した領域を設ける。具体的には
(1)ソース・ドレイン領域の一部或は全体の、絶縁膜
との界面近傍に1E19(1×1019)(個/cm3)
以上の窒素(N)を含有する。あるいは(2)ソース・
ドレイン領域の一部或は全体の上部或は下部に接する絶
縁膜の前記ソース・ドレイン領域との界面近傍に1E1
9(1×1019)(個/cm3)以上の窒素(N)を含
有する。また製造方法としては、窒素或は窒素を含有す
るプラズマ雰囲気中での処理。窒素を含有する雰囲気中
で高温短時間の熱処理。窒素或は窒素を含有する化合物
を用いたCVD法。窒素(N)イオン打ち込み。等によ
る。
(57) [Abstract] [Objective] In an insulated gate semiconductor device in which a channel region is formed of a polycrystalline semiconductor mainly composed of silicon, the resistance of the source / drain region is increased by thinning the channel layer of the thin film transistor. Suppresses and enables improvement of characteristics. [Structure] A region into which nitrogen is introduced is provided in the vicinity of an interface between a channel layer, a gate insulating film, and an interlayer insulating film. Specifically, (1) 1E19 (1 × 10 19 ) (pieces / cm3) in the vicinity of the interface with the insulating film in a part or the whole of the source / drain region.
It contains the above nitrogen (N). Or (2) sauce
1E1 is provided in the vicinity of the interface between the source / drain region of the insulating film which contacts the upper part or the lower part of the drain region.
9 (1 × 10 19 ) (pieces / cm 3) or more of nitrogen (N) is contained. As a manufacturing method, a treatment in a nitrogen or a plasma atmosphere containing nitrogen is performed. Heat treatment at high temperature for a short time in an atmosphere containing nitrogen. A CVD method using nitrogen or a compound containing nitrogen. Nitrogen (N) ion implantation. Etc.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に係わり、特に絶縁性非晶質材料上の半導体装置
及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and its manufacturing method, and more particularly to a semiconductor device on an insulating amorphous material and its manufacturing method.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、大型で高解像度の液晶表示パネル
や三次元IC等へのニーズから、ガラスや石英等の絶縁
性非晶質基板やSiO2等の絶縁性非晶質材料上に高性
能な薄膜トランジスタを形成する技術が求められてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, due to the need for large-scale, high-resolution liquid crystal display panels, three-dimensional ICs, etc., high performance is achieved on insulating amorphous substrates such as glass and quartz and insulating amorphous materials such as SiO2. There is a demand for a technique for forming a thin film transistor.
【0003】この様な半導体素子として、非晶質シリコ
ンもしくは多結晶シリコンを素子材としたものは、各素
子の特性のばらつきや、歩留まりといった点では良好な
結果が得られている。特に多結晶シリコンを素子材とし
たものは、レーザー光による溶融再結晶化の技術や、非
晶質シリコンを固相成長させ大粒径の多結晶シリコン膜
を形成する技術等により比較的高い移動度を有する素子
が比較的容易に作製できる様になっている。このためL
CDやイメージセンサのスイッチング素子や駆動素子と
しての応用が可能となってきている。As such a semiconductor device using amorphous silicon or polycrystalline silicon as a device material, good results have been obtained in terms of variations in characteristics of each device and yield. In particular, the one using polycrystalline silicon as the element material has a relatively high movement due to the technique of melting and recrystallization by laser light and the technique of solid-phase growing amorphous silicon to form a polycrystalline silicon film of large grain size. A device having a certain degree can be manufactured relatively easily. Therefore, L
It has become possible to be applied as a switching element or a driving element of a CD or an image sensor.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、液晶パネルの
高精細化や大容量化、SRAMへの応用等で、より高い
オンオフ比を有する素子が求められるようになってい
る。薄膜トランジスタの場合、チャネルとなる多結晶シ
リコン層の膜厚を薄くすることでオフリークを低減し、
サブスレショールドスイングを改善できることが知られ
ている。しかし、単にチャネルとなる多結晶シリコン層
を薄くしていった場合、ソース・ドレイン領域の抵抗が
極端に上昇してオン電流が低下するため、結果的に高い
オンオフ比を得ることは難しい。特にPchの薄膜トラ
ンジスタを形成しようとする場合、不純物として用いら
れるB(ボロン)がゲート絶縁膜或は層間絶縁膜として
用いられるシリコン酸化膜中に拡散し易いため、チャネ
ルとなる多結晶シリコン層の膜厚を薄くする程ソース・
ドレイン領域の不純物の濃度が極端に低下し易くなり、
この様な現象が起こり易い。However, in order to increase the definition and capacity of liquid crystal panels and to apply them to SRAMs, elements having higher on / off ratios have been demanded. In the case of a thin film transistor, off-leakage is reduced by reducing the film thickness of the polycrystalline silicon layer that becomes the channel,
It is known that subthreshold swing can be improved. However, if the thickness of the polycrystalline silicon layer serving as the channel is simply reduced, the resistance of the source / drain regions is extremely increased and the on-current is reduced. As a result, it is difficult to obtain a high on / off ratio. Particularly when a Pch thin film transistor is to be formed, B (boron) used as an impurity easily diffuses into a silicon oxide film used as a gate insulating film or an interlayer insulating film, so that a film of a polycrystalline silicon layer to be a channel is formed. The thinner the sauce,
The concentration of impurities in the drain region is likely to drop extremely,
Such a phenomenon is likely to occur.
【0005】SRAMへの薄膜トランジスタの応用を考
えた場合、メモリセルの消費電流及び安定性は使用する
薄膜トランジスタの特性に大きく依存している。メモリ
セル部での消費電流は、ほぼ薄膜トランジスタのリーク
電流により規定され、またメモリセルの低電圧側での安
定性は薄膜トランジスタのオン電流及びサブスレショー
ルド特性により規定される。このため、薄膜トランジス
タの特性に改善は、SRAMの低電圧化及び低消費電力
化を図る上で非常に有効である。そして、薄膜トランジ
スタのそれらの特性の向上には、チャネル領域となる多
結晶シリコン層の薄膜化は非常に有効手段である。When the application of the thin film transistor to SRAM is considered, the current consumption and stability of the memory cell largely depend on the characteristics of the thin film transistor used. The current consumption in the memory cell portion is substantially defined by the leak current of the thin film transistor, and the stability of the memory cell on the low voltage side is defined by the on-current and subthreshold characteristics of the thin film transistor. Therefore, the improvement of the characteristics of the thin film transistor is very effective in reducing the voltage and power consumption of the SRAM. In order to improve those characteristics of the thin film transistor, thinning the polycrystalline silicon layer to be the channel region is a very effective means.
【0006】一方SRAMのセルに薄膜トランジスタを
用いる場合、薄膜トランジスタのドレイン領域は各メモ
リセルで直接電源の配線に接続されることは少なく、ソ
ース領域を電源供給用の配線の一部として利用して数個
或は数十個のセルごとに電源配線に接続されることが多
い。このため、ソース領域の抵抗が増加すると、電源に
対して大きな直列抵抗が付加される結果となり、メモリ
セルの安定性が低下する。チャネル領域となる層の膜厚
を薄くすることにより薄膜トランジスタの特性の向上を
図ろうとする場合、それに伴って起こるソース・ドレイ
ンの寄生抵抗の増加はSRAMへの応用に対して特に大
きな問題となる。On the other hand, when a thin film transistor is used in an SRAM cell, the drain region of the thin film transistor is rarely directly connected to the power supply wiring in each memory cell, and the source region is used as a part of the power supply wiring. It is often the case that each or every tens of cells are connected to the power supply wiring. Therefore, if the resistance of the source region is increased, a large series resistance is added to the power supply, and the stability of the memory cell is reduced. When an attempt is made to improve the characteristics of the thin film transistor by reducing the thickness of the layer that will be the channel region, the increase in the parasitic resistance of the source / drain that accompanies it becomes a particularly serious problem for the application to SRAM.
【0007】本発明の目的は上記課題を解決するため、
薄膜トランジスタのチャネルとなる層の薄膜化によるソ
ース・ドレイン領域の寄生抵抗の増大を抑制することで
ある。The object of the present invention is to solve the above problems.
This is to suppress an increase in parasitic resistance of the source / drain regions due to the thinning of the layer serving as the channel of the thin film transistor.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】以上の様な課題を解決す
るために本発明の半導体装置は、 (1)少なくともソース・ドレイン領域の一部或は全体
の、絶縁膜との界面近傍に1E19(1×1019)(個
/cm3)以上の窒素(N)を含有することを特徴とす
る。In order to solve the above problems, the semiconductor device of the present invention comprises: (1) 1E19 at least in the vicinity of the interface with the insulating film in a part or the whole of the source / drain region. It is characterized by containing (1 × 10 19 ) (pieces / cm 3) or more of nitrogen (N).
【0009】(2)少なくともソース・ドレイン領域の
一部或は全体の上部或は下部に接する絶縁膜の前記ソー
ス・ドレイン領域との界面近傍に1E19(1×1
019)(個/cm3)以上の窒素(N)を含有すること
を特徴とする。(2) 1E19 (1 × 1) at least in the vicinity of the interface between the source / drain region and the insulating film in contact with at least a part or the whole of the source / drain region above or below
It is characterized by containing nitrogen (N) of 0 19 ) (pieces / cm 3) or more.
【0010】また、本発明の半導体装置の製造方法は、 (3)ゲート絶縁膜或は下地となる絶縁膜を形成後、窒
素或は窒素を含有するプラズマ雰囲気中での処理を行な
った後、チャネル領域となる多結晶半導体層を形成する
ことを特徴とする。Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, (3) after forming a gate insulating film or an insulating film as a base, after performing a treatment in nitrogen or a plasma atmosphere containing nitrogen, A feature is that a polycrystalline semiconductor layer to be a channel region is formed.
【0011】(4)ゲート絶縁膜或は下地となる絶縁膜
を形成後、少なくとも窒素を含有する雰囲気中で高温短
時間の熱処理を行なった後、チャネル領域となる多結晶
半導体層を形成することを特徴とする。(4) After forming a gate insulating film or an insulating film to be a base, after performing a heat treatment at a high temperature for a short time in an atmosphere containing at least nitrogen, a polycrystalline semiconductor layer to be a channel region is formed. Is characterized by.
【0012】(5)ゲート絶縁膜或は下地となる絶縁膜
或は上部を覆う絶縁膜を、原料ガスの一部に窒素或は窒
素を含有する化合物を用いたCVD法により形成したこ
とを特徴とする。(5) The gate insulating film, the underlying insulating film, or the insulating film covering the upper part is formed by the CVD method using nitrogen or a compound containing nitrogen as a part of the raw material gas. And
【0013】(6)チャネル領域となる多結晶半導体層
を形成した後、窒素或は窒素を含有するプラズマ雰囲気
中での処理を行なうことを特徴とする。(6) The method is characterized in that after the polycrystalline semiconductor layer to be the channel region is formed, the treatment is performed in nitrogen or a plasma atmosphere containing nitrogen.
【0014】(7)チャネル領域となる多結晶半導体層
を形成した後、少なくとも窒素を含有する雰囲気中で高
温短時間の熱処理を行なうことを特徴とする。(7) The method is characterized in that after the polycrystalline semiconductor layer to be the channel region is formed, heat treatment is performed at a high temperature for a short time in an atmosphere containing at least nitrogen.
【0015】(8)少なくともソース・ドレイン領域近
傍に窒素(N)イオンを打ち込む工程を有することを特
徴とする。(8) The method is characterized by including a step of implanting nitrogen (N) ions at least in the vicinity of the source / drain regions.
【0016】[0016]
【実施例】図1は、本発明の実施例における半導体装置
の製造方法の一例を示す工程断面図である。FIG. 1 is a process sectional view showing an example of a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【0017】図1(a)は、絶縁性基板101上に薄膜
トランジスタのゲート電極102及びゲート絶縁膜10
3を形成した状態を示したものである。FIG. 1A shows a gate electrode 102 of a thin film transistor and a gate insulating film 10 on an insulating substrate 101.
3 shows a state in which 3 is formed.
【0018】絶縁性基板101としては、シリコン基板
を表面酸化した後、表面に常圧CVD法による酸化シリ
コン層を形成しものを用いている。SRAM等に応用す
る場合には、MOSトランジスタを形成したシリコン基
板上に層間絶縁膜を形成した後、同様の工程を用いるも
のとする。As the insulating substrate 101, a substrate obtained by surface-oxidizing a silicon substrate and then forming a silicon oxide layer by the atmospheric pressure CVD method on the surface is used. In the case of application to SRAM or the like, the same process is used after forming an interlayer insulating film on a silicon substrate on which MOS transistors are formed.
【0019】ゲート電極102を形成する多結晶シリコ
ン層は、膜厚が約1000Åで、シラン(SiH4)を
原料ガスとした減圧CVDにより成膜したものである。
成膜時の基板温度は540℃で、成膜直後は非晶質状態
である。これにイオンを打ち込みによりN型の不純物で
あるP或はAsを導入した後、800℃、20分の熱処
理を行い多結晶化している。この様な工程を用いること
により、表面のモフォロジが平坦な多結晶シリコン膜を
得ることが可能で、その上に形成するゲート絶縁膜10
3の耐圧の向上及び作製した薄膜トランジスタのオン電
流の向上に寄与している。The polycrystalline silicon layer forming the gate electrode 102 has a film thickness of about 1000Å and is formed by low pressure CVD using silane (SiH4) as a source gas.
The substrate temperature during film formation is 540 ° C., and the film is in an amorphous state immediately after film formation. After introducing N or P or As, which is an N-type impurity, by implanting ions into this, heat treatment is performed at 800 ° C. for 20 minutes to polycrystallize. By using such a process, it is possible to obtain a polycrystalline silicon film having a flat surface morphology, and the gate insulating film 10 formed on the polycrystalline silicon film.
3 contributes to the improvement of the breakdown voltage and the improvement of the on-current of the manufactured thin film transistor.
【0020】フォトリソグラフィー及びエッチング工程
により前記多結晶シリコン層にパターンを形成した後、
ゲート絶縁膜103を成膜する。ゲート絶縁膜103
は、膜厚が約200Åで、シラン及び酸素(O2)を原
料ガスとした減圧CVD法により、基板温度520℃で
成膜したものである。After patterning the polycrystalline silicon layer by photolithography and etching,
The gate insulating film 103 is formed. Gate insulating film 103
Is a film having a film thickness of about 200 liters and formed at a substrate temperature of 520 ° C. by a low pressure CVD method using silane and oxygen (O 2) as source gases.
【0021】ゲート絶縁膜103成膜後、表面に窒素
(N)を導入するための処理を行っている。この処理は
平行平板型のプラズマ処理装置を用い、窒素(N2)雰
囲気中で内圧0.1Torr.基板温度300℃で5分
間のプラズマ処理を行うものである。この処理によりゲ
ート絶縁膜103の表面に窒素を含有した領域を形成す
ることができる。After forming the gate insulating film 103, a process for introducing nitrogen (N) into the surface is performed. For this treatment, a parallel plate type plasma treatment apparatus was used, and an internal pressure of 0.1 Torr. Plasma processing is performed at a substrate temperature of 300 ° C. for 5 minutes. By this treatment, a region containing nitrogen can be formed on the surface of the gate insulating film 103.
【0022】この処理は窒素雰囲気中に限らず、亜酸化
窒素雰囲気或は適当量の窒素(N)を含有する雰囲気、
例えば酸素或はAr、He等の雰囲気中に窒素(N2)
或は亜酸化窒素(N2O)を数%〜20%程度添加した
雰囲気中で行っても、適当なパワー、基板温度等の処理
条件を選ぶことで、同様の効果を得ることが出来る。This treatment is not limited to a nitrogen atmosphere, but a nitrous oxide atmosphere or an atmosphere containing an appropriate amount of nitrogen (N),
For example, nitrogen (N2) in an atmosphere of oxygen or Ar, He, etc.
Alternatively, even when the treatment is performed in an atmosphere in which nitrous oxide (N2O) is added by several% to 20%, the same effect can be obtained by selecting an appropriate processing condition such as power and substrate temperature.
【0023】また、この処理には適当量の窒素(N)を
含有する雰囲気中でのランプアニール処理を用いること
も可能である。例えばAr、He等の雰囲気中に10%
〜数十%の亜酸化窒素添加した雰囲気中で、900℃、
10秒のランプアニールを行うことでほぼ同様の効果が
得られている。It is also possible to use a lamp annealing treatment in an atmosphere containing an appropriate amount of nitrogen (N) for this treatment. For example, 10% in an atmosphere of Ar, He, etc.
~ 900 ° C in an atmosphere containing tens of% of nitrous oxide,
Almost the same effect is obtained by performing the lamp annealing for 10 seconds.
【0024】図1(b)は、ゲート絶縁膜上にチャネル
領域となる多結晶シリコン層105を形成した後、イオ
ン打ち込みによりソース・ドレイン領域を形成するため
の打ち込みを行う工程を示したものである。FIG. 1 (b) shows a process of forming a source / drain region by ion implantation after forming a polycrystalline silicon layer 105 to be a channel region on the gate insulating film. is there.
【0025】始めにゲート絶縁膜103上にチャネル領
域となる多結晶シリコン膜105を成膜する。多結晶シ
リコン層105は、膜厚が約200Åで、ジシラン(S
i2H6)を原料ガスとした減圧CVD法で成膜したも
のである。成膜時の基板温度は480℃で、成膜直後は
非晶質状態である。その後、窒素雰囲気中で600℃、
8時間+650℃、2時間+700℃、1時間の熱処理
を行い多結晶化することで、〜1μm程度の大粒径の多
結晶シリコン膜としている。この工程の後に、作製した
薄膜トランジスタの閾値電圧Vthを調整するためのイ
オン打ち込みを行なっても良い。First, a polycrystalline silicon film 105 to be a channel region is formed on the gate insulating film 103. The polycrystalline silicon layer 105 has a film thickness of about 200 Å and is made of disilane (S
i2H6) is used as a source gas to form a film by a low pressure CVD method. The substrate temperature during film formation is 480 ° C., and the film is in an amorphous state immediately after film formation. Then, in a nitrogen atmosphere at 600 ° C,
A polycrystalline silicon film having a large grain size of about 1 μm is obtained by polycrystallizing by performing heat treatment for 8 hours + 650 ° C., 2 hours + 700 ° C., and 1 hour. After this step, ion implantation for adjusting the threshold voltage Vth of the manufactured thin film transistor may be performed.
【0026】次にチャネルとなる領域の上にフォトリソ
グラフィーによりレジストマスクを形成する。このレジ
ストマスクのパターンは、ゲート電極102に対してド
レイン側オフセットを有する様に設け、作製する薄膜ト
ランジスタのドレイン側にオフセットを形成する様にし
ている。その後、BF2イオンを25keVで8E14
(個/cm2)打ち込み、ソース・ドレイン領域を形成
する。Next, a resist mask is formed on the region to be the channel by photolithography. The pattern of this resist mask is provided so as to have a drain side offset with respect to the gate electrode 102, and an offset is formed on the drain side of the thin film transistor to be manufactured. After that, BF2 ion was 8E14 at 25 keV.
Implanting (pieces / cm 2) forms source / drain regions.
【0027】図1(c)は薄膜トランジスタのソース・
ドレイン領域を形成した状態を示すものである。FIG. 1C shows the source of the thin film transistor.
It shows a state in which a drain region is formed.
【0028】まず、イオン打ち込みを行うためのレジス
トを剥離した後、再び表面に窒素を導入するための処理
を行う。この処理には、ゲート絶縁膜103を形成した
後行った処理と同様な条件での窒素雰囲気中でのプラズ
マ処理、或は窒素を含む雰囲気中でのランプアニール処
理を用いている。First, after removing the resist for performing ion implantation, a process for introducing nitrogen into the surface is performed again. For this treatment, plasma treatment in a nitrogen atmosphere under the same conditions as the treatment performed after forming the gate insulating film 103, or lamp annealing treatment in an atmosphere containing nitrogen is used.
【0029】次に層間絶縁膜108を形成する。層間絶
縁膜108は、膜厚が約1000Åで、原料ガスとして
シラン及び酸素を用いた減圧CVD法により成膜したも
のである。層間絶縁膜108を成膜後、イオン打ち込み
によりソース・ドレイン領域に導入した不純物を活性化
するために、850℃で20分の熱処理を行っている。Next, the interlayer insulating film 108 is formed. The interlayer insulating film 108 has a film thickness of about 1000Å and is formed by a low pressure CVD method using silane and oxygen as source gases. After forming the interlayer insulating film 108, heat treatment is performed at 850 ° C. for 20 minutes to activate the impurities introduced into the source / drain regions by ion implantation.
【0030】図1(d)は薄膜トランジタの完成した状
態を示すもので、層間絶縁膜108にフォトリソグラフ
ィー及びエッチング工程によりコンタクトホール110
を形成した後、配線層109を形成している。FIG. 1D shows a completed state of the thin film transistor, in which the contact hole 110 is formed in the interlayer insulating film 108 by photolithography and etching processes.
After forming the wiring layer, the wiring layer 109 is formed.
【0031】配線層109には、スパッタ法により成膜
したタングステン(W)及びアルミニウム(Al)を用
いている。チャネル多結晶シリコン層105の膜厚が薄
いため、直接アルミニウムとのコンタクトを形成するこ
とは難しい。このため、多結晶シリコン層105と配線
層109との界面にバリアメタルとして膜厚200Åの
タングステン(W)層を設けた構造としている。For the wiring layer 109, tungsten (W) and aluminum (Al) formed by sputtering are used. Since the channel polycrystalline silicon layer 105 is thin, it is difficult to form a contact with aluminum directly. For this reason, a tungsten (W) layer having a film thickness of 200 Å is provided as a barrier metal at the interface between the polycrystalline silicon layer 105 and the wiring layer 109.
【0032】配線層109にフォトリソグラフィー及び
エッチング工程によりパターンを形成することで、薄膜
トランジスタを形成する工程を終了する。By forming a pattern on the wiring layer 109 by photolithography and etching, the step of forming a thin film transistor is completed.
【0033】上述した様なゲート絶縁膜103の表面に
窒素を導入する工程、及び多結晶シリコン層105の表
面に窒素を導入する工程を行うこと無く多結晶シリコン
105の膜厚を300Å以下とした場合には、イオン打
ち込みによりソース・ドレイン領域に導入した不純物が
活性化のための熱処理時にゲート絶縁膜及び層間絶縁膜
中に拡散するため、ソース・ドレイン領域の不純物濃度
を高く保つことが難しくなる。このため、ソース・ドレ
イン領域の抵抗が増大し、薄膜トランジスタの特性の向
上が難しくなる。The thickness of the polycrystalline silicon 105 is set to 300 Å or less without performing the step of introducing nitrogen into the surface of the gate insulating film 103 and the step of introducing nitrogen into the surface of the polycrystalline silicon layer 105 as described above. In this case, since the impurities introduced into the source / drain regions by ion implantation diffuse into the gate insulating film and the interlayer insulating film during the heat treatment for activation, it becomes difficult to keep the impurity concentration in the source / drain regions high. . Therefore, the resistance of the source / drain regions increases, and it becomes difficult to improve the characteristics of the thin film transistor.
【0034】しかし、上述した様な工程を用いて多結晶
シリコン層105とゲート絶縁膜103との境界近傍及
び層間絶縁膜108の近傍に窒素を含有する層を設けた
場合、不純物、特にボロンの拡散を抑制することが可能
となる。このため、ソース・ドレイン領域に導入した不
純物のゲート絶縁膜103及び層間絶縁膜108への拡
散が抑制され、上述した様に多結晶シリコン層105を
200Åと薄膜化した場合でもソース・ドレイン領域の
極端な抵抗の上昇を抑制することができた。このため、
オン電流の低下を招くこと無くオフリークの小さな薄膜
トランジスタを作成することができた。この様な多結晶
シリコン層105の薄膜化による薄膜トランジスタの性
能の向上は、100Å程度までは非常に有効であること
が確かめられている。However, when a layer containing nitrogen is provided in the vicinity of the boundary between the polycrystalline silicon layer 105 and the gate insulating film 103 and in the vicinity of the interlayer insulating film 108 by using the above-described process, impurities such as boron It becomes possible to suppress diffusion. Therefore, diffusion of impurities introduced into the source / drain regions into the gate insulating film 103 and the interlayer insulating film 108 is suppressed, and even when the polycrystalline silicon layer 105 is thinned to 200 Å as described above, It was possible to suppress an extreme increase in resistance. For this reason,
It was possible to produce a thin film transistor with small off-leakage without causing a decrease in on-current. It has been confirmed that such improvement of the performance of the thin film transistor by thinning the polycrystalline silicon layer 105 is extremely effective up to about 100 Å.
【0035】上述した様な不純物拡散の抑制の効果は、
界面近傍でのSIMS分析による窒素の含有量のピーク
値が1E19(1×1019)(個/cm3)以上の条件
の場合に認められている。特に、窒素の含有量のピーク
値が1E20(1×1020)(個/cm3)以上で、窒
素の導入された領域の幅が20〜40Å以上存在する様
な条件とした場合に高い効果が得られている。The effect of suppressing the diffusion of impurities as described above is
It is recognized under the condition that the peak value of nitrogen content by SIMS analysis near the interface is 1E19 (1 × 10 19 ) (pieces / cm 3) or more. Particularly, when the peak value of nitrogen content is 1E20 (1 × 10 20 ) (pieces / cm3) or more and the width of the region into which nitrogen is introduced is 20 to 40 Å or more, a high effect is obtained. Has been obtained.
【0036】図2は、本発明の実施例における半導体装
置の製造方法の他の一例を示す工程断面図である。FIG. 2 is a process sectional view showing another example of a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【0037】図2(a)は、絶縁性基板201上に薄膜
トランジスタのチャネル領域となる多結晶シリコン層2
05及びゲート絶縁膜203を形成した状態を示したも
のである。FIG. 2A shows a polycrystalline silicon layer 2 which becomes a channel region of a thin film transistor on an insulating substrate 201.
05 and the gate insulating film 203 are formed.
【0038】絶縁性基板201は図1に示した実施例と
同様のものを用いている。The insulating substrate 201 is the same as that of the embodiment shown in FIG.
【0039】始めに絶縁性基板201上に多結晶シリコ
ン層205を成膜する。多結晶シリコン層205は膜厚
が約200Åで、ジシランを原料ガスとした減圧CVD
法により成膜している。成膜時の基板温度500℃で、
成膜直後は非晶質状態である。成膜後、650℃で3時
間の熱処理を行うことにより、大粒径の多結晶シリコン
膜としている。First, a polycrystalline silicon layer 205 is formed on the insulating substrate 201. The polycrystalline silicon layer 205 has a film thickness of about 200Å, and uses disilane as a source gas for low pressure CVD.
The film is formed by the method. At the substrate temperature of 500 ° C during film formation,
Immediately after the film formation, it is in an amorphous state. After the film formation, heat treatment is performed at 650 ° C. for 3 hours to form a polycrystalline silicon film having a large grain size.
【0040】多結晶シリコン層205にフォトリソグラ
フィー及びエッチング工程によりパターンを形成した
後、ゲート絶縁膜203を成膜する。ゲート絶縁膜20
3は、膜厚が約200Åで、シラン及び酸素を原料ガス
とした減圧CVD法により、基板温度480℃で成膜し
たものである。After forming a pattern on the polycrystalline silicon layer 205 by a photolithography and etching process, a gate insulating film 203 is formed. Gate insulating film 20
No. 3 has a film thickness of about 200 liters and is formed at a substrate temperature of 480 ° C. by a low pressure CVD method using silane and oxygen as source gases.
【0041】図2(b)は、薄膜トランジスタのゲート
電極202を形成した状態を示したものである。FIG. 2B shows a state in which the gate electrode 202 of the thin film transistor is formed.
【0042】まず、ゲート電極202を形成するための
多結晶シリコン層を成膜する。この多結晶シリコン層
は、膜厚が約1500Åでジシランを原料ガスとした減
圧CVD法により形成している。成膜時の基板温度は5
00℃で、原料ガス中にフォスフィン(PH3)を添加
して、in situ ドーピングを行っている。続い
てこの多結晶シリコン膜に、フォトリソグラフィー及び
エッチング工程により、パターン形成する。First, a polycrystalline silicon layer for forming the gate electrode 202 is formed. This polycrystalline silicon layer is formed by a low pressure CVD method with a film thickness of about 1500 Å using disilane as a source gas. Substrate temperature during film formation is 5
Phosphine (PH3) is added to the source gas at 00 ° C. to perform in situ doping. Subsequently, a pattern is formed on the polycrystalline silicon film by photolithography and etching steps.
【0043】図2(c)は、薄膜トランジスタのソース
・ドレイン領域を形成するためのイオン打ち込みを行う
工程を示したものである。FIG. 2C shows a step of performing ion implantation for forming source / drain regions of the thin film transistor.
【0044】始めにサイドウォール206を形成する。
サイドウォール206は、シラン及び酸素を原料ガスと
したCVD法によりシリコン酸化膜を約3000Å程度
成膜した後、エッチバックを行い形成したものである。
この様なサイドウォールを設けることにより、作製する
薄膜トランジスタのソースとゲートの間にオフセットを
形成している。ドレイン側のオフセットの形成は、この
様なサイドウォールを用いた方法のみで無く、レジスト
マスクを用いても可能である。First, the side wall 206 is formed.
The side wall 206 is formed by depositing a silicon oxide film of about 3000 Å by a CVD method using silane and oxygen as source gases and then performing etch back.
By providing such a side wall, an offset is formed between the source and the gate of the thin film transistor to be manufactured. The offset on the drain side can be formed not only by using such a sidewall but also by using a resist mask.
【0045】サイドウォール206を形成した後、窒素
(N)イオンを25keVで1E14(個/cm2)、
BF2イオンを25keVで8E14(個/cm2)打
ち込みソースドレイン領域を形成する。ソース・ドレイ
ン領域は、ゲート電極202に対してセルフアラインで
形成される。After forming the side wall 206, nitrogen (N) ions are applied at 25 keV for 1E14 (pieces / cm2),
BF2 ions are implanted at 25 keV for 8E14 (pieces / cm2) to form a source / drain region. The source / drain regions are formed in self-alignment with the gate electrode 202.
【0046】図2(d)は薄膜トランジスタの完成した
状態を示すものである。FIG. 2D shows a completed state of the thin film transistor.
【0047】ソース・ドレイン領域形成のためのイオン
打ち込みを行った後、窒素雰囲気中でのプラズマ処理を
行い、層間絶縁膜208を形成する。After ion implantation for forming the source / drain regions, plasma treatment is performed in a nitrogen atmosphere to form an interlayer insulating film 208.
【0048】窒素雰囲気中でのプラズマ処理は、図1に
示に示した実施例中での処理を同様の条件での処理を行
っている。The plasma treatment in a nitrogen atmosphere is the same as the treatment in the embodiment shown in FIG.
【0049】層間絶縁膜208は膜厚が約1500Å
で、シラン及び酸素を原料ガスとして減圧CVD法によ
り、基板温度480℃で形成している。層間絶縁膜形成
後、850℃で20分の熱処理を行い、ソース・ドレイ
ン領域に導入した不純物の活性化を行っている。The interlayer insulating film 208 has a thickness of about 1500Å
The substrate temperature is 480 ° C. by the low pressure CVD method using silane and oxygen as source gases. After forming the interlayer insulating film, heat treatment is performed at 850 ° C. for 20 minutes to activate the impurities introduced into the source / drain regions.
【0050】フォトリソグラフィー及びエッチング工程
により、層間絶縁膜208にコンタクトホール210を
形成した後、配線層209を形成する。配線層209に
は図1に示した実施例と同様に、スパッタ法により成膜
したタングステン及びアルミニウムを用いている。続い
てフォトリソグラフィー及びエッチング工程により配線
層209のパターンを形成することで、薄膜トランジス
タを形成する工程を終了する。After the contact hole 210 is formed in the interlayer insulating film 208 by the photolithography and etching process, the wiring layer 209 is formed. For the wiring layer 209, similarly to the embodiment shown in FIG. 1, tungsten and aluminum formed by the sputtering method are used. Subsequently, the pattern of the wiring layer 209 is formed by photolithography and etching steps, thereby completing the step of forming the thin film transistor.
【0051】上述した実施例では、ゲート電極202に
対してセルフアラインとなる工程でソース・ドレイン領
域並びにソース・ドレイン領域に導入した不純物が拡散
するのを防止するための窒素を導入した層を形成してい
る。このため、図1に示したのと同様なソース・ドレイ
ン領域の抵抗の増大を抑制する効果が得られるととも
に、チャネル領域周辺のシリコン酸化膜中には窒素が導
入されないため、作製した薄膜トランジスタのしきい値
電圧等の特性のばらつきを抑えることができる。In the above-described embodiment, the source / drain regions and the layer into which nitrogen is introduced to prevent the impurities introduced into the source / drain regions from diffusing in the process of self-aligning with the gate electrode 202 are formed. are doing. Therefore, the same effect as that shown in FIG. 1 can be obtained in which the resistance increase in the source / drain region is suppressed, and nitrogen is not introduced into the silicon oxide film around the channel region. It is possible to suppress variations in characteristics such as threshold voltage.
【0052】また、図1に示した実施例の様なチャネル
多結晶シリコン層の基板側にゲート電極を設けた構造の
場合でも、ソース・ドレイン領域を形成するためのイオ
ン打ち込み時に窒素イオンの打ち込みを行うことで、ソ
ース・ドレイン領域の近傍のみに窒素を導入することが
可能であり、同様の効果が得られるものと考えられる。Even in the case of the structure in which the gate electrode is provided on the substrate side of the channel polycrystalline silicon layer as in the embodiment shown in FIG. 1, nitrogen ions are implanted at the time of ion implantation for forming the source / drain regions. By performing the above, it is possible to introduce nitrogen only into the vicinity of the source / drain regions, and it is considered that the same effect can be obtained.
【0053】図3は、本発明の実施例における半導体装
置の製造方法の一例を示す工程断面図である。FIG. 3 is a process sectional view showing an example of a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【0054】図3(a)は、絶縁性基板301上に薄膜
トランジスタのゲート電極302及びゲート絶縁膜30
3を形成した状態を示したものでる。FIG. 3A shows a gate electrode 302 of a thin film transistor and a gate insulating film 30 on an insulating substrate 301.
3 shows a state in which 3 is formed.
【0055】絶縁性基板301としては、シリコン基板
を表面酸化した後、表面に常圧CVD法によるシリコン
酸化膜を形成したものを用いている。基板中の一部にP
型の不純物を拡散した領域を設けてある。As the insulating substrate 301, a substrate obtained by surface-oxidizing a silicon substrate and then forming a silicon oxide film on the surface by atmospheric pressure CVD is used. P on a part of the substrate
A region in which the type impurities are diffused is provided.
【0056】ゲート電極102を形成する多結晶シリコ
ン層は、膜厚が約1000Åで、シラン(SiH4)を
原料ガスとした減圧CVDにより基板温度580℃で成
膜したものである。これにイオンを打ち込みによりN型
の不純物であるP或はAsを導入している。The polycrystalline silicon layer forming the gate electrode 102 has a film thickness of about 1000Å and is formed at a substrate temperature of 580 ° C. by low pressure CVD using silane (SiH 4) as a source gas. By implanting ions into this, N-type impurities such as P or As are introduced.
【0057】フォトリソグラフィー及びエッチング工程
により前記多結晶シリコン層にパターンを形成する。こ
こで、ゲート電極302のパターンの他、薄膜トランジ
スタのドレインとなる領域にもパターンを形成する。A pattern is formed on the polycrystalline silicon layer by photolithography and etching. Here, in addition to the pattern of the gate electrode 302, a pattern is formed in a region which will be a drain of the thin film transistor.
【0058】次にゲート絶縁膜303を成膜する。ゲー
ト絶縁膜303は、膜厚が約200Åで、シラン及び亜
酸化窒素を原料ガスとした減圧CVD法により、基板温
度780℃で成膜したものである。Next, a gate insulating film 303 is formed. The gate insulating film 303 has a film thickness of about 200Å and is formed at a substrate temperature of 780 ° C. by a low pressure CVD method using silane and nitrous oxide as source gases.
【0059】図1(b)は、ゲート絶縁膜上にチャネル
領域となる多結晶シリコン層305を形成した後、イオ
ン打ち込みによりソース・ドレイン領域を形成するため
の打ち込みを行う工程を示したものである。FIG. 1B shows a process of forming a source / drain region by ion implantation after forming a polycrystalline silicon layer 305 to be a channel region on the gate insulating film. is there.
【0060】始めにゲート絶縁膜303形成後フォトリ
ソグラフィー及びエッチング工程により、作製した薄膜
トランジスタのソース及びドレインとなる領域の一部に
スルーホール304を形成する。First, after forming the gate insulating film 303, through holes 304 are formed by photolithography and etching steps in a part of regions to be the source and drain of the manufactured thin film transistor.
【0061】次にチャネル領域となる多結晶シリコン膜
305を成膜する。多結晶シリコン層305は、膜厚が
約200Åで、シランを原料ガスとした減圧CVD法に
より成膜したものである。成膜時の基板温度は540℃
で、成膜直後は非晶質状態である。続いてキャップ層3
06を形成する。キャップ層306は、膜厚が200Å
でシラン及び酸素を原料ガスとする減圧CVD法によ
り、基板温度480℃で成膜している。Next, a polycrystalline silicon film 305 to be a channel region is formed. The polycrystalline silicon layer 305 has a film thickness of about 200Å and is formed by a low pressure CVD method using silane as a source gas. Substrate temperature during film formation is 540 ° C
Thus, it is in an amorphous state immediately after the film formation. Then the cap layer 3
06 is formed. The thickness of the cap layer 306 is 200Å
Then, the film is formed at a substrate temperature of 480 ° C. by a low pressure CVD method using silane and oxygen as source gases.
【0062】更にチャネルとなる領域の上にフォトリソ
グラフィーによりレジストマスクを形成した後、BF2
イオンを40keVで8E14(個/cm2)打ち込
み、ソース・ドレイン領域を形成する。After forming a resist mask by photolithography on the region to be a channel, BF2
Ions are implanted at 40 keV for 8E14 (pieces / cm2) to form source / drain regions.
【0063】図3(c)は薄膜トランジスタのソース・
ドレイン領域を形成した状態を示すものである。FIG. 3C shows the source of the thin film transistor.
It shows a state in which a drain region is formed.
【0064】まず、レジストマスクを剥離した後、弗酸
によりエッチングを行いキャップ層306を除去する。
その後、亜酸化窒素を20%添加した酸素雰囲気中で表
面を酸化する処理を行っている。酸化時の基板温度は8
50℃で、15分の処理を行っている。First, after removing the resist mask, the cap layer 306 is removed by etching with hydrofluoric acid.
Then, the surface is oxidized in an oxygen atmosphere containing 20% nitrous oxide. Substrate temperature during oxidation is 8
The treatment is performed at 50 ° C. for 15 minutes.
【0065】次に層間絶縁膜を308を形成している。
層間絶縁膜308は、膜厚が約1000Åで、シラン及
び亜酸化窒素を原料ガスとした減圧CVD法により成膜
している。成膜時の基板温度は780℃である。Next, an interlayer insulating film 308 is formed.
The interlayer insulating film 308 has a film thickness of about 1000Å and is formed by a low pressure CVD method using silane and nitrous oxide as source gases. The substrate temperature during film formation is 780 ° C.
【0066】図3(d)は薄膜トランジタの完成した状
態を示すものである。FIG. 3D shows a completed state of the thin film transistor.
【0067】層間絶縁膜308にフォトリソグラフィー
及びエッチング工程によりコンタクトホール310を形
成した後、配線層309を形成する。After forming a contact hole 310 in the interlayer insulating film 308 by a photolithography and etching process, a wiring layer 309 is formed.
【0068】配線層309にはスパッタ法で成膜したチ
タン(Ti)、窒化チタン(TiN)及びアルミニウム
を用いている。多結晶シリコン層305と配線層309
とのコンタクトは、薄膜トランジスタのソース領域では
基板中のP型不純物を拡散した領域を、ドレイン側では
ゲート電極302と同じ多結晶シリコン層で形成したパ
ターンを介して接続される構造としている。この様な構
造を用いることにより、多結晶シリコン層305をより
薄くした場合でも安定的に低いコンタクト抵抗を得るこ
とが可能である。For the wiring layer 309, titanium (Ti), titanium nitride (TiN) and aluminum formed by the sputtering method are used. Polycrystalline silicon layer 305 and wiring layer 309
The contact is made with a structure in which the source region of the thin film transistor is connected to the region in the substrate where the P-type impurity is diffused, and the drain side is connected via a pattern formed of the same polycrystalline silicon layer as the gate electrode 302. By using such a structure, it is possible to stably obtain a low contact resistance even when the polycrystalline silicon layer 305 is made thinner.
【0069】上述した実施例では、ゲート絶縁膜303
の成膜時に亜酸化窒素を用いているため、ゲート酸化膜
中には数%の窒素が含まれている。また、多結晶シリコ
ン層305の酸化時に亜酸化窒素を添加しているため、
多結晶シリコン層305と層間絶縁膜308との境界に
も0.1〜数%の窒素を含有する領域が存在する。この
様に多結晶シリコン層305は、0.1〜数%程度の窒
素を含む層に挟まれているため、ソース・ドレイン領域
に導入した不純物のゲート絶縁膜303及び層間絶縁膜
308への拡散が抑制され、多結晶シリコン層305を
200Åと薄膜化した場合でもソース・ドレイン領域の
極端な抵抗の上昇を抑制することができる。In the embodiment described above, the gate insulating film 303
Since nitrous oxide is used during the film formation, the gate oxide film contains several% of nitrogen. Further, since nitrous oxide is added when the polycrystalline silicon layer 305 is oxidized,
A region containing 0.1 to several% of nitrogen also exists at the boundary between the polycrystalline silicon layer 305 and the interlayer insulating film 308. As described above, since the polycrystalline silicon layer 305 is sandwiched between layers containing nitrogen of about 0.1 to several percent, diffusion of impurities introduced into the source / drain regions into the gate insulating film 303 and the interlayer insulating film 308. Is suppressed, and even if the polycrystalline silicon layer 305 is thinned to 200 Å, it is possible to suppress an extreme increase in resistance of the source / drain regions.
【0070】図4は、本発明の実施例における半導体装
置をSRAMのセルに負荷として用いた場合の一例を示
すセルのパターン図及び、その等価回路図である。FIG. 4 is a cell pattern diagram and an equivalent circuit diagram showing an example of the case where the semiconductor device according to the embodiment of the present invention is used as a load in an SRAM cell.
【0071】図4(a)は基板中に形成するMOSトラ
ンジスタのパターンを示すもので、右上がりの斜線部が
基板中のアクティブ領域を、左上がりの斜線部がMOS
トランジスタのゲートとなるポリサイドのパターンを示
す。401及び402はメモリセルのドライバトランジ
スタ、403及び404トランスファトランジスタであ
る。FIG. 4A shows the pattern of the MOS transistor formed in the substrate. The upward-sloping shaded area represents the active region in the substrate, and the upward-sloping hatched area represents the MOS.
The pattern of polycide used as a gate of a transistor is shown. Reference numerals 401 and 402 denote driver transistors of memory cells, and 403 and 404 transfer transistors.
【0072】図4(b)は図4(a)上に積層される負
荷用の薄膜トランジスタのパターンを示すもので、右上
がりの斜線部が薄膜トランジスタのゲート電極層のパタ
ーンを、左上がりの斜線部が薄膜トランジスタのチャネ
ルとなる多結晶シリコン層のパターンを示すものであ
る。FIG. 4B shows a pattern of the load thin film transistor stacked on FIG. 4A, in which the upward-sloping hatched portion indicates the gate electrode layer pattern of the thin-film transistor and the upward-sloping diagonal portion. Shows a pattern of a polycrystalline silicon layer which becomes a channel of a thin film transistor.
【0073】図4(c)は図4(a)及び図4(b)に
示したメモリセルの等価回路を示すもので、同図中の4
11〜414の素子は、図3(a)の411〜414
に、415及び416は、図4(b)の415〜416
に相当するものである。また、417は電源ライン、4
18は接地ラインを示すものである。FIG. 4C shows an equivalent circuit of the memory cell shown in FIGS. 4A and 4B.
The elements 11 to 414 correspond to the elements 411 to 414 in FIG.
415 and 416 are 415 to 416 in FIG.
Is equivalent to Further, 417 is a power supply line, 4
Reference numeral 18 indicates a ground line.
【0074】415及び416は負荷用のP型の薄膜ト
ランジスタで、本発明における半導体装置を適用したも
のである。これらの薄膜トランジスタは図3で示した実
施例と同様の工程を用いて形成したもので、多結晶シリ
コン層405及び、ゲート電極402により構成されて
いる。この場合、MOSトランジスタを形成した基板上
に形成しているため、薄膜トランジスタを形成した後、
配線層を形成する前に平坦化を行う必要がある。このた
め図3で示した層間絶縁膜にBPSG層を積層した構造
を用い、850℃で30分の熱処理を行うことにより平
坦化を行っている。Reference numerals 415 and 416 denote P-type thin film transistors for load, to which the semiconductor device of the present invention is applied. These thin film transistors are formed using the same steps as those of the embodiment shown in FIG. 3, and are composed of a polycrystalline silicon layer 405 and a gate electrode 402. In this case, since the MOS transistor is formed on the substrate, after forming the thin film transistor,
It is necessary to planarize before forming the wiring layer. For this reason, the structure in which the BPSG layer is laminated on the interlayer insulating film shown in FIG. 3 is used, and heat treatment is performed at 850 ° C. for 30 minutes to perform planarization.
【0075】この様なメモリセルの構成を用いる場合、
メモリセル内での電源ライン417は薄膜トランジスタ
のソース・ドレイン領域と同様、多結晶シリコン層40
5により形成される。これらのメモリセル中の電源ライ
ンは数個或は数十個のセル毎に金属或はポリサイド等の
より抵抗の低い配線に接続される。When using such a memory cell configuration,
The power supply line 417 in the memory cell is similar to the source / drain region of the thin film transistor in the polycrystalline silicon layer 40.
5 is formed. The power supply lines in these memory cells are connected to a wiring having a lower resistance such as metal or polycide every several or several tens of cells.
【0076】薄膜トランジスタの特性の向上を図るため
に、単に多結晶シリコン層405を薄膜化した場合、3
00Å以下の領域からこの電源ライン417のメモリセ
ル中の部分の抵抗の増加が問題となる。上述した様に必
ず層間膜の平坦化のための熱処理が必要なため、この様
な電源ラインの抵抗の増大する現象は避けられない。し
かし、図1〜図3で説明した様な薄膜トランジスタを用
いることで、この電源ラインの抵抗の増大を回避するこ
とが可能となり、多結晶シリコン層405の薄膜化によ
る薄膜トランジスタの性能の向上が可能となる。このた
め、より低消費電力でまた、より低電圧化での動作の可
能なSRAMを作製することができる様になった。In the case where the polycrystalline silicon layer 405 is simply thinned in order to improve the characteristics of the thin film transistor, 3
The increase in the resistance of the portion of the power supply line 417 in the memory cell from the area of 00 Å or less becomes a problem. Since the heat treatment for flattening the interlayer film is required as described above, such a phenomenon that the resistance of the power supply line increases cannot be avoided. However, by using the thin film transistor as described in FIGS. 1 to 3, it is possible to avoid the increase in the resistance of the power supply line, and it is possible to improve the performance of the thin film transistor by thinning the polycrystalline silicon layer 405. Become. For this reason, it has become possible to manufacture an SRAM with lower power consumption and capable of operating at lower voltage.
【0077】[0077]
【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、薄膜
トランジスタのチャネルとなる層の薄膜化によるソース
・ドレイン領域の寄生抵抗の増大を抑制することが可能
となった。このため、チャネルとなる層の薄膜化による
薄膜トランジスタの高性能化が可能となった。また、こ
の様な薄膜トランジスタをSRAMのセルの負荷に適用
することで、より低消費電力でまたより低電圧で動作の
可能なSRAMを作製することができる様になった。As described above, according to the present invention, it is possible to suppress an increase in the parasitic resistance of the source / drain regions due to the thinning of the layer serving as the channel of the thin film transistor. For this reason, it has become possible to improve the performance of the thin film transistor by thinning the channel layer. Further, by applying such a thin film transistor to the load of the cell of the SRAM, it has become possible to manufacture an SRAM that can operate with lower power consumption and lower voltage.
【図1】本発明の実施例における半導体装置の製造工程
の一例示す工程断面図である。FIG. 1 is a process sectional view showing an example of a manufacturing process of a semiconductor device in an example of the present invention.
【図2】本発明の実施例における半導体装置の製造工程
の他の一例を示す工程断面図である。FIG. 2 is a process sectional view showing another example of the manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment of the invention.
【図3】本発明の実施例における半導体装置の製造工程
の他の一例を示す工程断面図である。FIG. 3 is a process sectional view showing another example of the manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment of the invention.
【図4】本発明の実施例における半導体装置をSRAM
のセルに負荷として適用した場合の他の一例を示すパタ
ーン図である。FIG. 4 is a diagram showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention as an SRAM
FIG. 7 is a pattern diagram showing another example of the case where the load is applied to the cell of FIG.
101、201、301 ・・・ 絶縁性基板 102、202、302、403 ・・・ ゲート電極 103、203、303 ・・・ ゲート絶縁膜 304 ・・・ スルーホール 105、205、305 ・・・ 多結晶シリコン層 206 ・・・ サイドウォール 306 ・・・ キャップ層 107、307 ・・・ レジスト 108、208、308 ・・・ 層間絶縁膜 109、209、309 ・・・ 配線層 110、210、310 ・・・ コンタクトホール 411、412 ・・・ トランスファトラン
ジスタ 413、414 ・・・ ドライバトランジス
タ 415、416 ・・・ 薄膜トランジスタ 417 ・・・ 電源ライン 418 ・・・ 接地ライン101, 201, 301 ... Insulating substrate 102, 202, 302, 403 ... Gate electrode 103, 203, 303 ... Gate insulating film 304 ... Through hole 105, 205, 305 ... Polycrystal Silicon layer 206 ・ ・ ・ Sidewall 306 ・ ・ ・ Cap layer 107, 307 ・ ・ ・ Resist 108, 208, 308 ・ ・ ・ Interlayer insulating film 109, 209, 309 ・ ・ ・ Wiring layer 110, 210, 310 ・ ・ ・Contact holes 411, 412 ... Transfer transistors 413, 414 ... Driver transistors 415, 416 ... Thin film transistors 417 ... Power supply line 418 ... Ground line
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/11 21/336 H01L 27/10 381 9056−4M 29/78 311 Y ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical display location H01L 27/11 21/336 H01L 27/10 381 9056-4M 29/78 311 Y
Claims (8)
晶半導体で形成された絶縁ゲート型半導体装置に於て、
少なくともソース・ドレイン領域の一部或は全体の、絶
縁膜との界面近傍に1E19(1×1019)(個/cm
3)以上の窒素(N)を含有することを特徴とする半導
体装置。1. An insulated gate semiconductor device having a channel region formed of a polycrystalline semiconductor mainly containing silicon,
1E19 (1 × 10 19 ) (pieces / cm) at least in the vicinity of the interface with the insulating film in a part or the whole of the source / drain region
3) A semiconductor device containing the above nitrogen (N).
晶半導体で形成された絶縁ゲート型半導体装置に於て、
少なくともソース・ドレイン領域の一部或は全体の上部
或は下部に接する絶縁膜の前記ソース・ドレイン領域と
の界面近傍に1E19(1×1019)(個/cm3)以
上の窒素(N)を含有することを特徴とする半導体装
置。2. An insulated gate semiconductor device having a channel region formed of a polycrystalline semiconductor containing silicon as a main component,
Nitrogen (N) of 1E19 (1 × 10 19 ) (pieces / cm3) or more is provided at least in the vicinity of the interface between the source / drain region and the insulating film in contact with at least a part or the whole of the source / drain region. A semiconductor device characterized by containing.
晶半導体で形成された絶縁ゲート型半導体装置の製造方
法に於て、前記半導体装置のゲート絶縁膜或は前記半導
体装置の下地となる絶縁膜を形成後、窒素或は窒素を含
有するプラズマ雰囲気中での処理を行なった後、チャネ
ル領域となる多結晶半導体層を形成することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。3. A method of manufacturing an insulated gate semiconductor device, wherein a channel region is formed of a polycrystalline semiconductor mainly composed of silicon, wherein a gate insulating film of the semiconductor device or an insulating film which is a base of the semiconductor device. And forming a polycrystalline semiconductor layer to be a channel region after performing a treatment in nitrogen or a plasma atmosphere containing nitrogen.
晶半導体で形成された絶縁ゲート型半導体装置の製造方
法に於て、前記半導体装置のゲート絶縁膜或は下地とな
る絶縁膜を形成後、少なくとも窒素を含有する雰囲気中
で高温短時間の熱処理を行なった後、チャネル領域とな
る多結晶半導体層を形成することを特徴とする半導体装
置の製造方法。4. A method for manufacturing an insulated gate semiconductor device, wherein a channel region is formed of a polycrystalline semiconductor mainly containing silicon, after forming a gate insulating film or an insulating film as a base of the semiconductor device, A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises performing a heat treatment at a high temperature for a short time in an atmosphere containing at least nitrogen and then forming a polycrystalline semiconductor layer to be a channel region.
晶半導体で形成された絶縁ゲート型半導体装置の製造方
法に於て、ゲート絶縁膜或は下地となる絶縁膜或は上部
を覆う絶縁膜を、原料ガスの一部に窒素或は窒素を含有
する化合物を用いたCVD法により形成したことを特徴
とする半導体装置の製造方法。5. A method of manufacturing an insulated gate semiconductor device, wherein a channel region is formed of a polycrystalline semiconductor mainly composed of silicon, wherein a gate insulating film, an insulating film serving as a base, or an insulating film covering an upper portion is formed. A method for manufacturing a semiconductor device, which is formed by a CVD method using nitrogen or a compound containing nitrogen as a part of a raw material gas.
晶半導体で形成された絶縁ゲート型半導体装置の製造方
法に於て、チャネル領域となる多結晶半導体層を形成し
た後、窒素或は窒素を含有するプラズマ雰囲気中での処
理を行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。6. A method of manufacturing an insulated gate semiconductor device in which a channel region is formed of a polycrystalline semiconductor containing silicon as a main component. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises performing the treatment in a plasma atmosphere containing the semiconductor device.
晶半導体で形成された絶縁ゲート型半導体装置の製造方
法に於て、チャネル領域となる多結晶半導体層を形成し
た後、少なくとも窒素を含有する雰囲気中で高温短時間
の熱処理を行なうことを特徴とする半導体装置の製造方
法。7. A method for manufacturing an insulated gate semiconductor device in which a channel region is formed of a polycrystalline semiconductor mainly containing silicon, and after the polycrystalline semiconductor layer to be the channel region is formed, at least nitrogen is contained. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising performing heat treatment at a high temperature for a short time in an atmosphere.
晶半導体で形成された絶縁ゲート型半導体装置の製造方
法に於て、少なくともソース・ドレイン領域近傍に窒素
(N)イオンを打ち込む工程を有することを特徴とする
半導体装置の製造方法。8. A method for manufacturing an insulated gate type semiconductor device in which a channel region is formed of a polycrystalline semiconductor mainly composed of silicon, including a step of implanting nitrogen (N) ions at least in the vicinity of the source / drain regions. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6146095A JPH0818059A (en) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6146095A JPH0818059A (en) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0818059A true JPH0818059A (en) | 1996-01-19 |
Family
ID=15400030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6146095A Pending JPH0818059A (en) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818059A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100271010B1 (en) * | 1997-02-26 | 2000-11-01 | 다니구찌 이찌로오 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US7075139B2 (en) | 1996-12-26 | 2006-07-11 | Hitachi, Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
-
1994
- 1994-06-28 JP JP6146095A patent/JPH0818059A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7075139B2 (en) | 1996-12-26 | 2006-07-11 | Hitachi, Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
| KR100271010B1 (en) * | 1997-02-26 | 2000-11-01 | 다니구찌 이찌로오 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US6171889B1 (en) | 1997-02-26 | 2001-01-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
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