JP3474091B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
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- H10D30/674—Thin-film transistors [TFT] characterised by the active materials
Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置及
びその製造方法に関する。さらに詳細には、ダブルゲー
ト構造を有する薄膜トランジスタに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to a thin film transistor having a double gate structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】薄膜トランジスタ(TFT)は、SRA
Mや液晶表示装置等に広く使用されており、技術的重要
性が高くなっている。とりわけ低消費電力タイプのSR
AMでは、データ保持電力を小さくするために薄膜トラ
ンジスタのオフ電流を低減することが重要でポリシリコ
ンを用いたTFTでは、オフ電流が主原因であるポリシ
リコンのグレインバウンダリに存在するトラップを介し
たトンネル電流を低減するために、これまで様々な検討
がなされてきた。例えば、LDD構造としてドレイン側
に低濃度領域(オフセット領域)を設けることや、ポリ
シリコンのグレインサイズの大粒化によるトラップ密度
の低減や、水素や酸素プラズマによるトラップの不活性
化、或いは薄膜トランジスタのチャネルのポリシリコン
を酸化することによるチャンネルと酸化膜との界面に存
在する界面準位密度の低減等が行われている。しかしこ
れらの方法を用いることによりオフ電流の低減には効果
があるもののオン電流の増加の点からは必ずしも十分で
あるとは言えない。そこでオン電流を向上させる方法の
1つとして、ダブルゲート構造がある。ダブルゲート構
造にすることにより、チャンネルの全領域が反転してサ
ブスレショルド特性が改善されるためシングルゲート構
造に比べてドライブ電流の向上、パンチスルー耐圧の向
上、ショートチャネル効果の改善等が実現でき微細化に
も有利であることが確認されている。2. Description of the Related Art Thin film transistors (TFTs) are SRA
It is widely used in M and liquid crystal display devices, etc., and its technical importance is increasing. Especially low power consumption type SR
In AM, it is important to reduce the off current of the thin film transistor in order to reduce the data holding power, and in the TFT using polysilicon, the tunnel current is generated through the trap existing in the grain boundary of polysilicon, which is mainly caused by the off current. Various studies have been made so far in order to reduce the current. For example, as a LDD structure, a low-concentration region (offset region) is provided on the drain side, the trap density is reduced by increasing the grain size of polysilicon, the trap is inactivated by hydrogen or oxygen plasma, or the channel of a thin film transistor is formed. The interface state density existing at the interface between the channel and the oxide film is reduced by oxidizing the polysilicon. However, although using these methods is effective in reducing the off-current, it is not always sufficient in terms of increasing the on-current. Therefore, as one of the methods for improving the on-current, there is a double gate structure. By adopting the double gate structure, the entire region of the channel is inverted and the subthreshold characteristics are improved, so that the drive current, punch through breakdown voltage, short channel effect, etc. can be improved compared to the single gate structure. It has been confirmed that it is also advantageous for miniaturization.
【0003】チャネルの上下にゲート電圧があるダブル
ゲート構造では、そのチャネル領域は平面的な寸法を占
有するので、素子の高集積化には適さない。この改良と
して、チャネル領域を垂直に形成しているものがある。
垂直にすれば、チャネル領域の面積は無視できるので、
素子の面積は、ソース・ドレイン領域の面積だけとな
り、高集積化に有利である。この例として、ひとつは、
ダブルゲート構造ではないが、図4や図5(特開平5−
47788号公報参照)に示されるボトムゲート構造が
ある。しかし、これらはシングルゲート構造なので、活
性層が有効に利用されていない。一方、特開平7−18
3528号公報に示されるように、ダブルゲート構造
で、チャネル領域を垂直に形成する構成がある。これは
図6に示すように、チャネル領域となる活性層313a
は平面に、活性層313bは垂直に形成し、2個のゲー
ト電極303,308でチャネルの上下と左右にゲート
電極を形成し、チャネル幅を大きくし、面積を有効に利
用している。図7にその製造方法を簡単に示す。ゲート
電極303、ゲート絶縁膜304、活性層313a形成
後、その活性層313a上に絶縁膜のダミースペーサ3
14を形成し、その上に活性層313bを堆積する(図
7(a)参照)。次にエッチバックを行い、垂直な活性
層313bとしている(図7(b)参照)。次にダミー
スペーサ314を除去後(図7(c)参照)、上部のゲ
ート絶縁膜306、上部のゲート電極308を形成して
いる(図7(d)参照)。In the double gate structure in which the gate voltage exists above and below the channel, the channel region occupies a planar size, and is not suitable for high integration of the device. As an improvement, there is one in which the channel region is formed vertically.
If you make it vertical, the area of the channel region can be ignored,
The area of the element is only the area of the source / drain region, which is advantageous for high integration. As an example of this, one is
Although it does not have a double gate structure, it is not shown in FIGS.
No. 47788), there is a bottom gate structure. However, since these have a single gate structure, the active layer is not effectively used. On the other hand, JP-A-7-18
As disclosed in Japanese Patent No. 3528, there is a configuration in which a channel region is formed vertically with a double gate structure. As shown in FIG. 6, this is the active layer 313a that becomes the channel region.
Is formed on a plane and the active layer 313b is formed vertically, and two gate electrodes 303 and 308 form gate electrodes above and below and on the left and right of the channel to increase the channel width and effectively utilize the area. FIG. 7 briefly shows the manufacturing method. After forming the gate electrode 303, the gate insulating film 304, and the active layer 313a, the dummy spacer 3 of the insulating film is formed on the active layer 313a.
14 is formed, and the active layer 313b is deposited thereon (see FIG. 7A). Next, etch back is performed to form a vertical active layer 313b (see FIG. 7B). Next, after removing the dummy spacers 314 (see FIG. 7C), the upper gate insulating film 306 and the upper gate electrode 308 are formed (see FIG. 7D).
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、図6に示され
る薄膜トランジスタでは、オン電流を増加させる目的で
上部ゲート電極を付加してダブルゲート構造としている
ので、上部ゲート電極加工時の下地パターンに対する合
わせ精度が厳しくなり、高集積化には必ずしも適してい
るとはいえない。また、チャネル領域も図6(a)の平
面図に示すように、平面的な寸法を必要としている。ま
た垂直方向の空間を利用することでゲート幅の拡大を図
っているためチャネルのポリシリコン層の加工が2回あ
る上に活性層の上にも上部ゲート電極が形成されるので
その厚膜相当分の段差も加わるために後の工程で微細加
工時のプロセスマージンの低下が懸念される。However, in the thin film transistor shown in FIG. 6, the upper gate electrode is added to form a double gate structure for the purpose of increasing the on-current. The accuracy becomes strict and it is not necessarily suitable for high integration. Further, the channel region also needs a planar dimension as shown in the plan view of FIG. In addition, since the gate width is expanded by utilizing the space in the vertical direction, the polysilicon layer of the channel is processed twice and the upper gate electrode is also formed on the active layer. There is a concern that the process margin at the time of microfabrication may be reduced in the subsequent process because a step difference is added.
【0005】更に、図7に示されるダミースペーサ31
4のエッチング除去時にはレジスト等のエッチングマス
クを形成しないとフィールド膜もエッチングされる。ま
た活性層313a,313bの端部は、3方をゲート電
極で囲まれているので、その電界集中によりオフ時のリ
ーク電流が増加する。またその端部の角に形成されたゲ
ート絶縁膜の信頼性の劣化も懸念される。本発明の目的
は製造時のプロセスマージンを確保しながら薄膜トラン
ジスタのオフ電流の増加を極力抑えかつオン電流を効果
的に増やすことによりスイッチング特性の改善された低
電圧動作に有利で微細化にも対応可能な薄膜トランジス
タを提供することにある。Further, the dummy spacer 31 shown in FIG.
The field film is also etched if an etching mask such as a resist is not formed during the etching removal of No. 4. Further, since the end portions of the active layers 313a and 313b are surrounded by the gate electrodes on three sides, the electric field concentration increases the leak current at the off time. In addition, there is concern that the reliability of the gate insulating film formed at the corners of the edge may deteriorate. The object of the present invention is to suppress the increase of the off current of the thin film transistor and to effectively increase the on current of the thin film transistor while ensuring the process margin at the time of manufacturing, which is advantageous for the low voltage operation with the improved switching characteristics and is compatible with the miniaturization. It is to provide a possible thin film transistor.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、下部ゲート電
極の側壁上に位置するようにポリシリコン薄膜のチャン
ネルを縦方向に配置して下部電極を取り囲むようにトラ
ンジスタを形成することでチャネル幅を増大すること
と、ゲート絶縁膜を介してセルフアラインで下部ゲート
電極を取り囲むようにサイドウオール状に形成した上部
電極とのダブルゲート構造を用いることにより薄膜トラ
ンジスタのドライブ能力を向上させて従来よりも大きな
オン電流を持つスイッチング特性の改善された薄膜トラ
ンジスタを提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a channel width is formed by vertically arranging a channel of a polysilicon thin film so as to be located on a sidewall of a lower gate electrode and forming a transistor so as to surround the lower electrode. And a double gate structure with an upper electrode formed in a sidewall shape so as to surround the lower gate electrode in a self-aligned manner through a gate insulating film to improve the drive capability of the thin film transistor A thin film transistor having a large ON current and improved switching characteristics is provided.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して詳細に説明する。なお、これによって本発明は
制限を受けることはない。図1は、本発明による薄膜ト
ランジスタの構成説明図及び図2は、A−A′,図3は
B−B′の工程断面図である。以下製造方法について説
明する。図2と図3の各工程は同一段階である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The present invention is not limited to this. FIG. 1 is a structural explanatory view of a thin film transistor according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line BB ′. The manufacturing method will be described below. 2 and 3 are at the same stage.
【0008】ダブルゲート構造の薄膜トランジスタを形
成するには、まず図2(a)に示すようにシリコン基板
1上にシリコン基板1と下部ゲート電極3aを絶縁する
ための第1の絶縁膜2として酸化シリコン膜を200〜
500nm形成し、その上に下部電極となる第1のポリ
シリコン膜3を300〜500nm堆積後、全面にホウ
素をドーズ量1E+15〜5E+15cm-2程度でイオ
ン注入することで高濃度のドーピングを行い、次にレジ
ストをマスクとしてドライエッチングにより下部ゲート
電極3aを形成する。この際、ゲート長を第1のポリシ
リコン膜の厚さに定めるために、またゲート端における
ドレイン領域の電界を緩和してオフ電流を低減する目的
で下地の酸化シリコン膜である第1の絶縁膜2に対して
下部ゲート絶縁膜4と第2のポリシリコン膜5の膜厚相
当分の60〜130nmのオーバーエッチングを行う。In order to form a thin film transistor having a double gate structure, first, as shown in FIG. 2A, an oxide film is formed on a silicon substrate 1 as a first insulating film 2 for insulating the silicon substrate 1 and the lower gate electrode 3a. Silicon film from 200 to
After forming a first polysilicon film 3 having a thickness of 500 nm and a lower electrode of 300 to 500 nm thereon, boron is ion-implanted on the entire surface at a dose amount of 1E + 15 to 5E + 15 cm −2 to perform high concentration doping. Next, the lower gate electrode 3a is formed by dry etching using the resist as a mask. At this time, in order to set the gate length to the thickness of the first polysilicon film and to reduce the off-current by relaxing the electric field of the drain region at the gate end, the first insulating film which is the underlying silicon oxide film. The film 2 is over-etched by 60 to 130 nm corresponding to the film thickness of the lower gate insulating film 4 and the second polysilicon film 5.
【0009】次に図2(b)に示すように、全面に下部
ゲート絶縁膜4となる酸化シリコン膜を20〜50nm
程度CVD法により形成する。次に全面にCVD法によ
り550℃以下の温度で、アモルファスシリコン薄膜を
40〜80nm堆積し、600℃以下の窒素雰囲気中で
の固相成長により結晶化させることにより後に活性層5
aとなる第2のポリシリコン膜5を形成する。この層
は、薄膜トランジスタの本体(body)を構成するも
のである。次に第2のポリシリコン膜5にチャネルドー
ピングとしてイオン注入にてドーズ量1E+12〜1E
+13cm-2程度で燐イオンを斜め方向から注入する。
この際、下部ゲート電極3aの側面部に位置する第2の
ポリシリコン膜5の膜中に注入されるようにイオン注入
を実施する。その後、図1(a)の5aのパターンのよ
うに下部ゲート電極3aの一部分は覆わないようにフォ
ト・エッチにより活性層5aを形成する(図3
(b))。Next, as shown in FIG. 2B, a silicon oxide film to be the lower gate insulating film 4 is formed on the entire surface in a thickness of 20 to 50 nm.
It is formed by the CVD method. Next, an amorphous silicon thin film is deposited on the entire surface by a CVD method at a temperature of 550 ° C. or lower at 40 to 80 nm, and is crystallized by solid phase growth in a nitrogen atmosphere at 600 ° C. or lower.
A second polysilicon film 5 to be a is formed. This layer constitutes the body of the thin film transistor. Next, the second polysilicon film 5 is ion-implanted as channel doping by a dose amount of 1E + 12 to 1E.
Phosphorus ions are obliquely implanted at about +13 cm- 2 .
At this time, the second gate electrode located on the side surface of the lower gate electrode 3a
Ion implantation so that it is implanted into the polysilicon film 5.
Carry out. Then, the active layer 5a is formed by photo-etching so that a part of the lower gate electrode 3a is not covered like the pattern 5a in FIG. 1A (FIG. 3).
(B)).
【0010】次に図2(c)に示すように、その表面を
熱酸化すること或いはCVD法により上部ゲート絶縁膜
6となる酸化シリコン膜を20〜50nm程度形成後、
全面にドーズ量1E+13〜1E+14cm-2程度でホ
ウ素イオンを活性層5aに垂直方向から注入してチャネ
ルとなる垂直部分以外を比較的低濃度領域とする。この
場合、下部ゲート電極3aの側面部に位置する活性層5
aの垂直部分以外の領域が低濃度領域となる。次に、下
部ゲート電極3aのエッジが開口するようにレジストパ
ターンを形成し、希HF溶液等を用いて下部ゲート電極
3a上及び側壁の下部ゲート絶縁膜4を除去して第1の
コンタクト7を形成する。その後全面にCVD法により
上部ゲート電極8aとなる第3のポリシリコン膜8を1
50〜300nm堆積後、全面にホウ素をドーズ量1E
+15〜5E+15cm-2程度でイオン注入することで
高濃度のドーピングを行った後、酸化シリコン膜である
上部ゲート絶縁膜6が露出するまでエッチバックし、下
部ゲート電極の周囲を取り囲むようにサイドウオール状
の上部ゲート電極8aを形成する。この際、図3(c)
に示すように下部ゲート電極3aの側壁に設けた第1の
コンタクト部7において、下部ゲート電極3aと上部ゲ
ート電極8aとを接続することができセルフアラインで
ダブルゲート構造を実現することが可能になる。次に全
面にドーズ量1E+15〜1E+16cm-2程度でホウ
素を垂直方向からイオン注入することにより活性層5a
中に高濃度のソース・ドレイン領域53,54を形成す
る。この際、サイドウオール状の上部電極8aの下部に
あたる活性層5aには注入されないためドレイン側にの
みセルフアラインでオフセット領域52を形成すること
が可能となる。オフセットの長さは、サイドウオール幅
即ち上部ゲート電極8aとなる第3のポリシリコン膜8
厚にて概ね決定される。Next, as shown in FIG. 2C, the surface thereof is thermally oxidized or a silicon oxide film to be the upper gate insulating film 6 is formed to a thickness of about 20 to 50 nm by a CVD method,
The entire surface and a dose of 1E + 13~1E + 14cm- relatively low concentration region other than vertical portion serving as the channel by injecting the vertical boron ions into the active layer 5a in 2. this
In this case, the active layer 5 located on the side surface of the lower gate electrode 3a
The area other than the vertical portion of a is the low-density area. Next, a resist pattern is formed so that the edge of the lower gate electrode 3a is opened, and the lower gate insulating film 4 on the lower gate electrode 3a and on the side wall is removed using a dilute HF solution or the like to form the first contact 7. Form. After that, a third polysilicon film 8 to be the upper gate electrode 8a is formed on the entire surface by the CVD method.
After depositing 50 to 300 nm, boron is dosed 1E on the entire surface.
+ 15~5E + 15cm- after heavy doping in the ion implantation at approximately 2, and etched back until the upper gate insulating film 6 is silicon oxide film is exposed, the side so as to surround the lower gate electrode Wall The upper gate electrode 8a having a striped shape is formed. At this time, FIG.
In the first contact portion 7 provided on the side wall of the lower gate electrode 3a, the lower gate electrode 3a and the upper gate electrode 8a can be connected to each other, and a double gate structure can be realized by self-alignment. Become. Then active layer 5a by ion implanting boron in the vertical direction at a dose of 1E + 15~1E + 16cm- 2 about the entire surface
High-concentration source / drain regions 53 and 54 are formed therein. At this time, since it is not injected into the active layer 5a below the sidewall-shaped upper electrode 8a, the offset region 52 can be formed only on the drain side by self-alignment. The length of the offset is the sidewall width, that is, the third polysilicon film 8 to be the upper gate electrode 8a.
Generally determined by thickness.
【0011】次に図2(d)に示すように全面にCVD
酸化膜9を積層し、第2のコンタクト10を開口後、全
面にアルミニウム等の金属層11を堆積した後、フォト
エッチにより配線が形成される。ゲート電極の取り出し
は、活性層5aに覆われていない部分に第2のコンタク
トを形成しておく。以上のようにしてダブルゲート構造
の薄膜トランジスタが作成される。前記実施例では、薄
膜トランジスタの高濃度領域、低濃度領域を形成するp
型不純物としてホウ素を用いたがホウ素に限定されるも
のではない。またタイプが逆の燐や砒素等のn型不純物
を用いることも可能である。また前記活性層5aに対す
るチャネルドーピングや下部及び上部電極に用いたポリ
シリコンへの高濃度ドーピングにin−situドーピ
ング技術を用いることで各々のイオン注入工程を削除で
きるために工程簡略の観点から有効である。Next, as shown in FIG. 2D, CVD is performed on the entire surface.
After the oxide film 9 is laminated and the second contact 10 is opened, a metal layer 11 of aluminum or the like is deposited on the entire surface, and then wiring is formed by photoetching. To take out the gate electrode, a second contact is formed in a portion not covered with the active layer 5a. As described above, a thin film transistor having a double gate structure is produced. In the above-mentioned embodiment, p for forming the high concentration region and the low concentration region of the thin film transistor is formed.
Boron has been used as the type impurity, but is not limited to boron. It is also possible to use n-type impurities such as phosphorus and arsenic of opposite types. In addition, by using the in-situ doping technique for the channel doping of the active layer 5a and the high concentration doping of the polysilicon used for the lower and upper electrodes, each ion implantation process can be eliminated, which is effective from the viewpoint of process simplification. is there.
【0012】別の実施例として図2(c)において、低
濃度領域を形成するホウ素イオンの注入を高濃度で行
い、第3のポリシリコン膜8のエッチバック後の高濃度
のホウ素のイオン注入を省略すれば図1(c)のように
低濃度領域が存在しない薄膜トランジスタが形成され
る。As another embodiment, referring to FIG. 2C, a high concentration of boron ions are formed to form a low concentration region, and a high concentration of boron ions is implanted after the etching back of the third polysilicon film 8. If omitted, a thin film transistor without a low concentration region is formed as shown in FIG.
【0013】[0013]
【発明の効果】以上のように本発明によるダブルゲート
構造の薄膜トランジスタは以下の効果を奏す。薄膜トラ
ンジスタのチャネルを下部ゲート電極の側壁上に位置す
るように縦方向に配置してかつ下部電極を取り囲むよう
にトランジスタを形成してチャネル幅を広げることとサ
イドウオール状の上部電極を付加してダブルゲート構造
とすることにより、ドライブ電流(オン電流)を増大す
ることができる。また、チャネル領域は3方からでな
く、左右の2方だけの電極に囲まれているので電界集
中、ゲート絶縁膜の信頼性の点で有利である。As described above, the thin film transistor having the double gate structure according to the present invention has the following effects. The thin film transistor channel is vertically arranged so as to be located on the side wall of the lower gate electrode, and a transistor is formed so as to surround the lower electrode to widen the channel width. With the gate structure, the drive current (ON current) can be increased. Further, since the channel region is surrounded by electrodes on the left and right sides instead of the three sides, it is advantageous in terms of electric field concentration and reliability of the gate insulating film.
【0014】上部ゲート電極の加工及びオフセット領域
の形成を自己整合的に実現することができるフォト・エ
ッチの加工精度の緩和が図れるばかりでなく、設計の自
由度が向上し微細化にも適した薄膜トランジスタを提供
することができる。上部ゲート電極は活性層の上に存在
しないので、その膜厚分の段差によるプロセスマージン
の低下はない。下部ゲート電極となる第1のポリシリコ
ン膜を加工時に下地の第1の絶縁膜を少なくとも第1の
ゲート膜と前記活性ポリシリコン薄膜を加えた膜厚程度
のオーバーエッチングすることによってゲート端におけ
るドレイン領域の電界を緩和することによってオフ電流
を低減する効果も得ることができる。Not only can the processing accuracy of photo-etching which can realize the processing of the upper gate electrode and the formation of the offset region in a self-aligned manner be relaxed, the degree of freedom in design is improved, and it is suitable for miniaturization. A thin film transistor can be provided. Since the upper gate electrode does not exist on the active layer, the step margin corresponding to the film thickness does not reduce the process margin. When the first polysilicon film to be the lower gate electrode is processed, the underlying first insulating film is over-etched by at least about the thickness of the first gate film and the active polysilicon thin film, so that the drain at the gate end The effect of reducing the off current can also be obtained by relaxing the electric field in the region.
【図1】図1(a)は、本発明による平面図、図1
(b)及び図1(c)は、A−A′断面図である。1 (a) is a plan view according to the present invention, FIG.
1B and 1C are cross-sectional views taken along the line AA '.
【図2】図2(a)〜図2(d)は、本発明の一実施例
を説明するための製造工程説明図で前記構成説明図にお
けるA−A′の工程断面図である。2 (a) to 2 (d) are manufacturing process explanatory diagrams for explaining one embodiment of the present invention, and are process cross-sectional views taken along the line AA ′ in the configuration explanatory diagram.
【図3】図3(a)〜図3(d)は、本発明の一実施例
を説明するための製造工程説明図で前記構成説明図にお
けるB−B′の工程断面図である。3 (a) to 3 (d) are manufacturing process explanatory diagrams for explaining an embodiment of the present invention, and are process cross-sectional views taken along the line BB ′ in the configuration explanatory diagram.
【図4】従来技術の一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a conventional technique.
【図5】従来技術の一例を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a conventional technique.
【図6】従来技術の一例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a conventional technique.
【図7】従来技術の一例を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a conventional technique.
1 シリコン基板 2 第1の絶縁膜 3、3a 下部ゲート電極(第1のポリシリコン膜) 4 下部ゲート絶縁膜(酸化シリコン膜) 5、5a 活性層(第2のポリシリコン膜) 6 上部ゲート絶縁膜(酸化シリコン膜) 7 第1のコンタクト 8、8a 上部ゲート電極(第3のポリシリコン膜) 9 層間絶縁膜(CVD酸化膜) 10 第2のコンタクト 51 チャネル領域 52 オフセット領域 低濃度領域 53、54 ソ−ス・ドレイン領域 1 Silicon substrate 2 First insulating film 3, 3a Lower gate electrode (first polysilicon film) 4 Lower gate insulating film (silicon oxide film) 5, 5a Active layer (second polysilicon film) 6 Upper gate insulating film (silicon oxide film) 7 First contact 8, 8a Upper gate electrode (third polysilicon film) 9 Interlayer insulation film (CVD oxide film) 10 Second contact 51 channel area 52 Offset area Low density area 53, 54 Source drain region
Claims (6)
と、前記下部ゲート電極加工時に前記絶縁膜に、下部ゲ
ート絶縁膜と活性層の膜厚相当分の段差を設け、前記下
部ゲート電極表面上及び前記絶縁膜上に形成された下部
ゲート絶縁膜と、前記下部ゲート絶縁膜の表面上に形成
された活性層と、前記下部ゲート電極の側壁上に位置す
るように前記活性層の中に形成されたチャネル領域と、
前記活性層表面上に形成された上部ゲート絶縁膜と、前
記上部ゲート絶縁膜上で前記チャネル領域を覆うように
形成された上部ゲート電極と、前記チャネル領域に隣接
するように上部ゲート電極直下の前記絶縁膜上に位置す
る活性層中に形成された低濃度不純物領域と、前記低濃
度不純物領域に隣接するように前記絶縁膜上に位置する
前記活性層中及び下部ゲート電極上の前記活性層中に形
成された高濃度不純物領域とを具備することを特徴とす
る半導体装置。1. A and the lower gate electrode formed on the insulating film, the insulating film during the lower gate electrode processing, the lower gate
Formed on the surface of the lower gate electrode and on the surface of the lower gate electrode, and a step corresponding to the film thickness of the gate insulating film and the active layer is formed. An active layer, a channel region formed in the active layer so as to be located on a sidewall of the lower gate electrode,
An upper gate insulating film formed on the surface of the active layer, an upper gate electrode formed on the upper gate insulating film so as to cover the channel region, and an upper gate electrode immediately below the upper gate electrode so as to be adjacent to the channel region. A low concentration impurity region formed in the active layer located on the insulating film, and the active layer in the active layer located on the insulating film so as to be adjacent to the low concentration impurity region and on the lower gate electrode. A high-concentration impurity region formed therein, a semiconductor device.
と、前記下部ゲート電極加工時に前記絶縁膜に、下部ゲ
ート絶縁膜と活性層の膜厚相当分の段差を設け、前記下
部ゲート電極表面上及び前記絶縁膜上に形成された下部
ゲート絶縁膜と、前記下部ゲート絶縁膜の表面上に形成
された活性層と、前記下部ゲート電極の側壁上に位置す
るように前記活性層中に形成されたチャネル領域と、前
記活性層表面上に形成された上部ゲート絶縁膜と、前記
上部ゲート絶縁膜上で前記チャネル領域上を覆うように
形成された上部ゲート電極と、前記チャネル領域に隣接
するように前記絶縁膜上に位置する活性層中及び下部ゲ
ート電極上の前記活性層中に形成された高濃度不純物領
域とを具備することを特徴とする半導体装置。Wherein a lower gate electrode formed on the insulating film, the insulating film during the lower gate electrode processing, the lower gate
Formed on the surface of the lower gate electrode and on the surface of the lower gate electrode, and a step corresponding to the film thickness of the gate insulating film and the active layer is formed. An active layer, a channel region formed in the active layer on the sidewall of the lower gate electrode, an upper gate insulating film formed on the surface of the active layer, and an upper gate insulating film. An upper gate electrode formed to cover the channel region, and a high concentration formed in the active layer located on the insulating film adjacent to the channel region and on the lower gate electrode. A semiconductor device comprising: an impurity region.
て、前記下部ゲート電極がその側壁を介して前記上部ゲ
ート電極と接続していることによりダブルゲート構造と
なっていることを特徴とする半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the lower gate electrode is connected to the upper gate electrode through a side wall of the lower gate electrode, thereby forming a double gate structure. apparatus.
下部ゲート電極となる第1のポリシリコン膜を順次堆積
し、前記第1のポリシリコン膜を前記第1の絶縁膜に、
下部ゲート絶縁膜と活性層の膜厚相当分の段差を設ける
ようにオーバーエッチングを施してパターニング後に、
前記下部ゲート電極表面上及び前記第1の絶縁膜上に下
部ゲート絶縁膜を形成し、前記下部ゲート絶縁膜の表面
上に薄膜トランジスタの活性層となる第2のポリシリコ
ン膜を形成し、前記下部ゲート電極の側壁上に位置する
ようにチャネル領域を形成し、前記活性層となる第2の
ポリシリコン膜中のチャネル領域に隣接するように前記
第1の絶縁膜上に低濃度不純物領域を形成し、前記第2
のポリシリコン膜表面を覆うように上部ゲート絶縁膜を
形成し、上部ゲート電極となる第3のポリシリコン膜を
堆積後、エッチバックを行い、前記下部ゲート電極の側
壁上に設けたチャネル領域を覆うように上部ゲート電極
を形成し、下部ゲート電極上の領域及び前記低濃度不純
物領域に隣接するように前記活性層となる第2のポリシ
リコン膜中に高濃度不純物領域を形成することを含むこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。4. A first insulating film and a first polysilicon film to be a lower gate electrode are sequentially deposited on the entire surface of a semiconductor substrate, and the first polysilicon film is used as the first insulating film .
After patterning by over-etching so as to provide a step corresponding to the film thickness of the lower gate insulating film and the active layer ,
A lower gate insulating film is formed on the surface of the lower gate electrode and the first insulating film, and a second polysilicon film serving as an active layer of a thin film transistor is formed on the surface of the lower gate insulating film. A channel region is formed on the sidewall of the gate electrode, and a low-concentration impurity region is formed on the first insulating film so as to be adjacent to the channel region in the second polysilicon film serving as the active layer. And the second
Forming an upper gate insulating film so as to cover the surface of the polysilicon film and depositing a third polysilicon film to serve as an upper gate electrode, and then performing etch back to form a channel region on the sidewall of the lower gate electrode. Forming an upper gate electrode to cover the upper gate electrode and forming a high-concentration impurity region in the second polysilicon film serving as the active layer so as to be adjacent to the region on the lower gate electrode and the low-concentration impurity region. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
おいて、前記低濃度不純物領域形成時に、低濃度でなく
高濃度不純物領域を形成しておくことを特徴とする半導
体装置の製造方法。5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein when forming the low-concentration impurity region, a high-concentration impurity region is formed instead of a low concentration.
方法において、第3のポリシリコン膜を堆積する前に、
上部ゲート絶縁膜の一部を開口し、下部ゲート電極であ
る第1のポリシリコン膜の一部を露出させて、第3のポ
リシリコン膜を堆積することを特徴とする半導体装置の
製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein before the third polysilicon film is deposited,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: opening a part of an upper gate insulating film to expose a part of a first polysilicon film which is a lower gate electrode, and depositing a third polysilicon film.
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|---|---|---|---|
| JP35388097A JP3474091B2 (en) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
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|---|---|---|---|
| JP35388097A JP3474091B2 (en) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
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|---|---|
| JPH11186557A JPH11186557A (en) | 1999-07-09 |
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- 1997-12-22 JP JP35388097A patent/JP3474091B2/en not_active Expired - Fee Related
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