Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0465550B2 - - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0465550B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0465550B2
JPH0465550B2 JP58184607A JP18460783A JPH0465550B2 JP H0465550 B2 JPH0465550 B2 JP H0465550B2 JP 58184607 A JP58184607 A JP 58184607A JP 18460783 A JP18460783 A JP 18460783A JP H0465550 B2 JPH0465550 B2 JP H0465550B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
insulated gate
semiconductor device
insulator
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP58184607A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6076170A (en
Inventor
Shunpei Yamazaki
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.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP58184607A priority Critical patent/JPS6076170A/en
Publication of JPS6076170A publication Critical patent/JPS6076170A/en
Publication of JPH0465550B2 publication Critical patent/JPH0465550B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は基板上の半導体を用いた縦チヤネル型
の絶縁ゲイト型半導体装置(以下絶縁ゲイト型半
導体装置という)の作製方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for manufacturing a vertical channel type insulated gate semiconductor device (hereinafter referred to as an insulated gate semiconductor device) using a semiconductor on a substrate.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、平面型の固体表示装置を設ける場合、平
行な透光性基板例えばガラス、プラスチツク板内
に一対の電極を設けて、この電極間に液晶を注入
した液晶表示装置が知られている。
Conventionally, when providing a flat solid state display device, a liquid crystal display device is known in which a pair of electrodes are provided in parallel light-transmitting substrates, such as glass or plastic plates, and liquid crystal is injected between the electrodes.

この表示部を複数の絵素とし、それをマトリツ
クス構成させ、任意の絵素をその周辺部に設けた
デコーダ、ドライバの論理回路により制御してオ
ンまたはオフ状態にする構成を得るには、その絵
素に対応した絶縁ゲイト型半導体装置およびイン
バータ、抵抗等を同一プロセス、同一構造で作る
ことを必要としていた。この形式は、各画素に対
応しての設けられた絶縁ゲイト型半導体装置に制
御信号を与えて、それに対応した絵素をオンまた
はオフさせたものである。
In order to obtain a configuration in which this display section is made up of a plurality of picture elements, arranged in a matrix, and controlled to turn on or off any given picture element by a logic circuit of a decoder and driver provided around the picture element, it is necessary to It was necessary to manufacture insulated gate type semiconductor devices, inverters, resistors, etc. corresponding to picture elements using the same process and structure. In this format, a control signal is given to an insulated gate type semiconductor device provided corresponding to each pixel to turn on or off the corresponding picture element.

この場合、液晶表示またはエレクトロクロミツ
ク表示素子は、その等価回路としてキヤパシタ
(以下Cという)にて示すことができる。
In this case, the liquid crystal display or electrochromic display element can be represented by a capacitor (hereinafter referred to as C) as its equivalent circuit.

絶縁ゲイト型半導体装置とCとを例えば2×2
のマトリツクス構成40せしめたものを第1図A
に示す。
For example, the insulated gate type semiconductor device and C are arranged in a 2×2
The matrix configuration 40 is shown in Figure 1A.
Shown below.

第1図Aにおいて、マトリツクス40の1個の
番地は1個の絶縁ゲイト型半導体装置10と1個
のC31により1個の絵素を構成させている。こ
れを行に51,52としてビツト線に連結し、他
方、ゲイトを連結して列41,42(ワード)を
設けたものである。
In FIG. 1A, one address of the matrix 40 constitutes one picture element by one insulated gate type semiconductor device 10 and one C31. These are arranged in rows 51 and 52 and connected to bit lines, and on the other hand, gates are connected to form columns 41 and 42 (words).

すると、例えば51,41を「1」とし、5
2,42を「0」とすると、絶縁ゲイト型半導体
装置10はオンとなり、絶縁ゲイト型半導体装置
10′等の他の絶縁ゲイト型半導体装置はオフと
なる。そして2,1番地のみを選択してオンと
し、電気的にC31として等価的に示される表示
部を選択的にオン状態にすることができる。
Then, for example, 51 and 41 are set as "1", and 5
When 2 and 42 are set to "0", the insulated gate semiconductor device 10 is turned on, and other insulated gate semiconductor devices such as the insulated gate semiconductor device 10' are turned off. Then, only the address 2,1 can be selected and turned on, and the display section electrically equivalently shown as C31 can be selectively turned on.

〔従来技術の問題点〕[Problems with conventional technology]

第1図Aに示すような構造を実現するのは、構
造上の問題と作製工程上の問題があつた。
There were structural problems and manufacturing process problems in realizing the structure shown in FIG. 1A.

構造上の問題とは、ソース、ドレイン間におけ
るリークの問題、寄生容量の問題、チヤネル長の
長さに起因する動作速度の低さの問題等を挙げる
ことができる。
Structural problems include leakage between the source and drain, parasitic capacitance, and low operating speed due to long channel length.

また、作製工程上の問題とは、作製工程の複雑
さに起因する歩留りの低さの問題である。
Further, the problem in the manufacturing process is the problem of low yield due to the complexity of the manufacturing process.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、高い周波数まで安定して高速動作
し、しかも作製工程に困難が伴わない絶縁ゲイト
型半導体装置を得るための作製工程と提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a manufacturing process for obtaining an insulated gate type semiconductor device that operates stably at high speed up to high frequencies and is not difficult to manufacture.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

本発明は、基板上または基板上の第1の導電膜
上に第1の半導体、絶縁体材料および前記第1の
半導体と同一導電型の第2の半導体とを凸状に側
部を有して形成する工程と、前記側部に隣接して
縦チヤネル形成領域を構成する第3の半導体を形
成する工程と、該半導体表面上に絶縁物を形成す
る工程と、前記絶縁物に隣接してゲイト電極を構
成する導体または半導体を形成する工程と、該導
体または半導体に対して垂直異方性エツチングを
行なうことによつて、その上端部を前記第2の半
導体上方に残存させずに前記ゲイト電極を形成す
る工程とを有することを特徴とする絶縁ゲイト型
半導体装置の作製方法を要旨とするものである。
The present invention includes a first semiconductor, an insulating material, and a second semiconductor having the same conductivity type as the first semiconductor, each having a convex side portion on a substrate or a first conductive film on the substrate. a step of forming a third semiconductor constituting a vertical channel forming region adjacent to the side portion; a step of forming an insulator on the surface of the semiconductor; By forming the conductor or semiconductor constituting the gate electrode and performing vertical anisotropic etching on the conductor or semiconductor, the gate electrode can be formed without leaving its upper end above the second semiconductor. The gist of the present invention is a method for manufacturing an insulated gate semiconductor device, which is characterized by comprising a step of forming an electrode.

本発明は、ゲイト電極上端部を凸状の半導体上
方に延在することなく設けることによつて、より
高い周波数まで高速動作をさせることができる絶
縁ゲイト型半導体装置の作製方法に関するもので
ある。
The present invention relates to a method for manufacturing an insulated gate type semiconductor device that can operate at high speed up to a higher frequency by providing the upper end of a gate electrode without extending above a convex semiconductor.

この発明はかかる凸状体の2つの側周辺にチヤ
ネルを形成する非単結晶半導体を設け、この半導
体を用いて2つの絶縁ゲイト型半導体装置を作製
することにより、インバータ等の回路素子を1つ
の積層体で設け、高集積化を成就することを目的
としている。
This invention provides a non-single crystal semiconductor that forms a channel around two sides of such a convex body, and uses this semiconductor to fabricate two insulated gate type semiconductor devices, thereby converting circuit elements such as an inverter into one. The aim is to achieve high integration by providing a stacked structure.

本発明はかかる絶縁ゲイト型半導体装置を用い
て複合半導体装置をマトリツクス構造に基板上に
設け、液晶表示型のデイスプレイ装置を設けるこ
とを応用上の目的とするものである。
An object of the present invention is to provide a composite semiconductor device in a matrix structure on a substrate using such an insulated gate type semiconductor device, and to provide a liquid crystal display type display device.

本発明において用いられる半導体は、特に4の
半導体であるチヤネル形成領域を構成する半導体
は、水素または弗素が添加された珪素を主成分と
する非単結晶半導体が用いられる。
The semiconductor used in the present invention, particularly the semiconductor No. 4 constituting the channel forming region, is a non-single crystal semiconductor whose main component is silicon doped with hydrogen or fluorine.

この非単結晶半導体は、作製のし易さという大
きな特徴を有しているが、そのキヤリア移動度が
単結晶半導体に比較して極めて小さいという欠点
を有しているい。
This non-single-crystal semiconductor has a major feature of being easy to manufacture, but has the drawback that its carrier mobility is extremely small compared to that of a single-crystal semiconductor.

本発明においては、第1の半導体上に形成され
る絶縁体材料の厚さによつてチヤネル長を決定す
ることができ、この絶縁体材料の膜厚を1μmまた
はそれ以下とすることによつて、容易に短チヤネ
ル長を形成することができ、10MHz以上のカツト
オフ周波数を有せしめることができる。
In the present invention, the channel length can be determined by the thickness of the insulator material formed on the first semiconductor, and by setting the film thickness of the insulator material to 1 μm or less, the channel length can be determined by the thickness of the insulator material formed on the first semiconductor. , a short channel length can be easily formed, and a cutoff frequency of 10 MHz or more can be provided.

〔実施例〕〔Example〕

第2図は、本発明の縦チヤネル型絶縁ゲイト型
半導体装置の縦断面図および製造工程を示したも
のである。この図面は一つの絶縁ゲイト型半導体
装置を作製する製造例を示すが、同一基板に複数
ケ作る場合もまつたく同様である。
FIG. 2 shows a vertical cross-sectional view and manufacturing process of a vertical channel type insulated gate type semiconductor device of the present invention. Although this drawing shows an example of manufacturing one insulated gate type semiconductor device, the same applies to the case where a plurality of devices are manufactured on the same substrate.

第2図Aにおいて、絶縁基板例えば石英ガラ
ス、透光プラスチツクまたはホウ珪酸ガラス基板
1上に第1の導電膜2を下側電極およびリードと
して設けた。この実施例では酸化スズを主成分と
する透光性導電膜を0.2μmの厚さに形成してい
る。これに選択エツチングを施し、さらにこの
上面にPまたはN型の導電型を有する第1の非単
結晶半導体3(以下単に第1の半導体という)を
1000〜3000Å、第2の絶縁体または半絶縁体の絶
縁体材料4を0.3〜3μm、第1の半導体と同一導
電型を有する第2の非単結晶半導体5(以下単に
第2の半導体という)を0.1〜0.5μm)の厚さに積
層して凸状体(スタツク即ちSという)を設け
た。この積層によりNIN,PIP構造(Iは絶縁体
または半絶縁体)を有せしめた。
In FIG. 2A, a first conductive film 2 is provided as a lower electrode and a lead on an insulating substrate 1 made of quartz glass, transparent plastic, or borosilicate glass. In this example, a transparent conductive film containing tin oxide as a main component is formed to a thickness of 0.2 μm. This is subjected to selective etching, and a first non-single crystal semiconductor 3 (hereinafter simply referred to as the first semiconductor) having a P or N type conductivity is formed on the upper surface.
1000 to 3000 Å, second insulator or semi-insulator insulator material 4 of 0.3 to 3 μm, second non-single crystal semiconductor 5 having the same conductivity type as the first semiconductor (hereinafter simply referred to as second semiconductor) A convex body (stack, ie, referred to as S) was provided by stacking the wafers to a thickness of 0.1 to 0.5 μm. This lamination provided a NIN, PIP structure (I is an insulator or a semi-insulator).

また、上面に導電膜としてTiSi26をPCVD法
により0.2μmの厚さに積層した。この導電膜とし
ては、ITO(酸化インジユーム・スズ),MoSi2
TiSi2,WSi2,W,Ti,Mo等の耐熱性金属導体
積層体を用いることができる。
Furthermore, TiSi 2 6 was laminated as a conductive film on the upper surface to a thickness of 0.2 μm using the PCVD method. This conductive film is made of ITO (indium tin oxide), MoSi 2 ,
A heat-resistant metal conductive laminate such as TiSi 2 , WSi 2 , W, Ti, Mo, etc. can be used.

また、LPCVD法(減圧気相法),PCVD法ま
たは光CVD法により0.3〜1μmの厚さに酸化珪素
膜7を形成した。この酸化珪素膜は、絶縁膜とし
て機能する。この工程は、N2OとSiH4とのプラ
ズマ気相反応を250℃の反応温度で行つた。
Further, a silicon oxide film 7 with a thickness of 0.3 to 1 μm was formed by LPCVD (low-pressure vapor phase method), PCVD, or optical CVD. This silicon oxide film functions as an insulating film. In this step, a plasma gas phase reaction between N 2 O and SiH 4 was performed at a reaction temperature of 250°C.

このN,PをN+NまたはP+Pとして
N+NINN+,P+PIPP+(Iは絶縁体または半絶縁
体)としてPまたはNと電極との接触抵抗を下げ
ることは有効であつた。
Let these N and P be N + N or P + P
It was effective to lower the contact resistance between P or N and the electrode by using N + NINN + , P + PIPP + (I is an insulator or semi-insulator).

第2図Bにおいて、第2のパターニングを選
択エツチング法を用いて行い、絶縁膜(SiO2
7を除去した。さらにこの絶縁膜(SiO2膜)7
をマスクとしてその下の導体6、第2の半導体
5、絶縁体材料14および第1の半導体3を除去
し、残つた積層体を互いに概略同一形状に形成し
た。以上の工程は、すべて同一マスクでプラズマ
気相エツチ例えばHF気体またはCF+0の混合気
体を用いて行つた。なお、このエツチングは、圧
力1〜0.5torr、RFパワー30Wで行い、エツチン
グ速度は500Å/分とした。
In FIG. 2B, the second patterning is performed using a selective etching method to form an insulating film (SiO 2 ).
7 was removed. Furthermore, this insulating film (SiO 2 film) 7
Using this as a mask, the conductor 6, second semiconductor 5, insulator material 14, and first semiconductor 3 underneath were removed, and the remaining laminates were formed into approximately the same shape as each other. All of the above steps were performed using the same mask using plasma vapor phase etching, such as HF gas or a mixed gas of CF+0. Note that this etching was performed at a pressure of 1 to 0.5 torr, an RF power of 30 W, and an etching rate of 500 Å/min.

かくのごとくして概略同一形状の凸状体を設け
た。
In this way, convex bodies having approximately the same shape were provided.

ここで、もし絶縁体材料14が半導体である場
合、第1の半導体13と第2の半導体15との不
純物がリークしやすく、第1の半導体13、絶縁
体材料14間、絶縁体材料14、第2の半導体1
5間での良好な接合特性を得ることが困難になつ
てしまう。
Here, if the insulator material 14 is a semiconductor, impurities between the first semiconductor 13 and the second semiconductor 15 are likely to leak, and between the first semiconductor 13 and the insulator material 14, the insulator material 14, second semiconductor 1
It becomes difficult to obtain good bonding characteristics between the two.

しかし、本実施例では、絶縁体材料14を用
い、第1の半導体13、第2の半導体15の不純
物の異常拡散を防止した構成をとつている。その
結果、ソースとドレイン間の絶縁性を高めること
ができ、リーク電流が発生せず、しかも耐熱性を
有した絶縁ゲイト型半導体装置の構成を実現でき
たものである。
However, in this embodiment, an insulating material 14 is used to prevent abnormal diffusion of impurities in the first semiconductor 13 and the second semiconductor 15. As a result, the insulation between the source and drain can be improved, and an insulated gate type semiconductor device that does not generate leakage current and has heat resistance can be realized.

さらに、第3の半導体25をこれら積層体を構
成している第1の半導体13、絶縁体材料14、
第2の絶縁15、導体23、絶縁体24を覆つて
積層させた。この第3の半導体25は、シランの
グロー放電法(PCVD法、光CVD法、LT CVD
法(HOMO CVD法ともいう))を利用して室温
〜500℃の温度で作製した。
Furthermore, the third semiconductor 25 is the first semiconductor 13, the insulator material 14, and
The second insulator 15, the conductor 23, and the insulator 24 were covered and laminated. This third semiconductor 25 is manufactured using a silane glow discharge method (PCVD method, photo CVD method, LT CVD method).
(also referred to as the HOMO CVD method) at temperatures ranging from room temperature to 500°C.

本実施例においては、PCVD法を用い、成膜温
度250℃、成膜圧力0.1torr、RF投入パワー30W、
RF周波数13.56MHzの条件下にて設けたもので、
非晶質(アモルフアス)または半非晶質(セミア
モルフアス)または多結晶構造の非単結晶珪素半
導体を形成した。
In this example, the PCVD method was used, the deposition temperature was 250℃, the deposition pressure was 0.1torr, the RF input power was 30W,
It was set up under the condition of RF frequency 13.56MHz.
A non-single crystal silicon semiconductor having an amorphous, semi-amorphous or polycrystalline structure was formed.

以下、アモルフアスまたはセミアモルフアス半
導体を用いた例を中心として示す。
Examples using an amorphous or semi-amorphous semiconductor will be shown below.

さらにその上面および側面に、窒化珪素膜16
を同一反応炉にて第3の半導体表面を大気に触れ
させることなく形成した。
Further, a silicon nitride film 16 is formed on the top and side surfaces of the silicon nitride film 16.
A third semiconductor surface was formed in the same reactor without exposing it to the atmosphere.

ここでは、光CVD法を用い、シラン(ジシラ
ンでも可)とアンモニアとを水銀励起法によつて
活性化して300〜2000Åの厚さに成膜した。
Here, a film with a thickness of 300 to 2000 Å was formed by activating silane (disilane may also be used) and ammonia by a mercury excitation method using a photoCVD method.

この絶縁膜は、13.56MHz〜2.45GHzの周波数の
電磁エネルギにより活性化された100〜400℃の窒
素またはアンモニア雰囲気に浸すことによつて、
固相一気相反応を生じさせ、窒化珪素を形成する
ことによつて得てもよい。
This insulating film is prepared by immersing it in a nitrogen or ammonia atmosphere at a temperature of 100 to 400°C activated by electromagnetic energy at a frequency of 13.56MHz to 2.45GHz.
It may also be obtained by performing a solid phase gas phase reaction to form silicon nitride.

また、PCVD法により窒化珪素を形成させる方
法でもよい。
Alternatively, a method of forming silicon nitride using a PCVD method may be used.

こうして、絶縁体材料14,14の側周辺で
は、チヤネル形成領域9,9′(第2図C参照)
を構成する第3の半導体25とその上のゲイト絶
縁膜としての絶縁物16を形成させた。第3の半
導体と第1の半導体、第2の半導体とは、その側
面においてダイオード接合をしている。
In this way, around the sides of the insulator materials 14, 14, the channel forming regions 9, 9' (see FIG. 2C)
A third semiconductor 25 constituting the third semiconductor 25 and an insulator 16 as a gate insulating film thereon were formed. The third semiconductor, the first semiconductor, and the second semiconductor form a diode junction on their side surfaces.

第2図Bにおいて、さらに第3のパターニング
工程により電極の穴開けを行い、この後この積
層体上の窒化珪素膜16を覆つて第2の導電膜1
7を0.3〜1μmの厚さに形成した。
In FIG. 2B, holes for electrodes are formed in a third patterning step, and then a second conductive film 1 is formed to cover the silicon nitride film 16 on this stacked body.
7 was formed to a thickness of 0.3 to 1 μm.

この導電膜17は、ITO(酸化インジユーム・
スズ)のごとき透光性導電膜、またはTiSi2
MoSi2,WSi2,W,Ti,Mo等の耐熱性導電膜と
してもよい。ここではPまたはN型を付与する不
純物が多量にドープされた珪素半導体をPCVD法
で作つた。即ち、0.5μmの厚さにリンが1%添加
され、かつ微結晶性(粒径50〜300Å)の非単結
晶半導体をPCVD法で作製した。
This conductive film 17 is made of ITO (indium oxide).
Transparent conductive film such as tin) or TiSi 2 ,
A heat-resistant conductive film such as MoSi 2 , WSi 2 , W, Ti, Mo, etc. may be used. Here, a silicon semiconductor doped with a large amount of impurity imparting P or N type was fabricated using the PCVD method. That is, a microcrystalline (grain size 50 to 300 Å) non-single crystal semiconductor with a thickness of 0.5 μm and 1% phosphorus added thereto was fabricated by PCVD.

この後この上面にレジスト18を形成した。 After that, a resist 18 was formed on this upper surface.

そして第2図Bに示されるごとく、第4のフオ
トリソグラフイ技術により垂直方向に異方性エツ
チングを行つた。この異方性エツチングの方法と
しては、例えばCF4,HCl,CF4+O2,HF等の
反応性気体をプラズマ化し、さらにこのプラズマ
を基板の上方より垂直に矢印28のごとくに加え
ることにつて行つた。
Then, as shown in FIG. 2B, anisotropic etching was performed in the vertical direction using a fourth photolithography technique. This anisotropic etching method involves turning a reactive gas such as CF 4 , HCl, CF 4 +O 2 , HF, etc. into plasma, and then applying this plasma vertically from above the substrate as shown by arrow 28. I went.

この異方性エツチングの結果、導体17の平面
部(厚さ0.5μm)はエツチングされるが、側面に
おいては、2〜3μmの厚さを垂直方向に有してい
るので、図面の破線38,38′で示すごとくに
エツチングされずに残ることになる。こうして、
導体17をマスク18のある領域以外にも残すこ
とができた。その結果、積層体に側周辺のみに選
択的にゲイト電極を設けることができた。さらに
このゲイト電極は第2の半導体の上方には存在せ
ず、結果として第2の半導体とゲイト電極との寄
生容量を実質的にないに等しくすることができ
た。
As a result of this anisotropic etching, the plane part (thickness 0.5 μm) of the conductor 17 is etched, but the side surface has a thickness of 2 to 3 μm in the vertical direction. It remains unetched as shown at 38'. thus,
It was possible to leave the conductor 17 in areas other than the area where the mask 18 is located. As a result, it was possible to selectively provide gate electrodes only on the side periphery of the laminate. Furthermore, this gate electrode does not exist above the second semiconductor, and as a result, the parasitic capacitance between the second semiconductor and the gate electrode can be made substantially equal to zero.

かくして第2図Cを得た。 Thus, Figure 2C was obtained.

第2図Cを上から見た平面図を第2図Dとして
示す。この図に示すように、この積層体の外周辺
部のすべてに形成されたゲイト電極20,20′
のうち不要部分をのフオトエツチング工程によ
り除去した。第2図Dの番号はそれぞれ対応させ
ている。
A plan view of FIG. 2C viewed from above is shown as FIG. 2D. As shown in this figure, gate electrodes 20, 20' are formed on the entire outer periphery of this laminate.
Unnecessary parts were removed by a photoetching process. The numbers in FIG. 2D correspond to each other.

第2図C,Dに示すように、絶縁ゲイト型半導
体装置(1)10は9,9′で示される2つのチヤネ
ル、ソースまたはドレイン13、ドレインまたは
ソース15、ゲイト20,20′を有する。
As shown in FIGS. 2C and 2D, the insulated gate type semiconductor device (1) 10 has two channels indicated by 9 and 9', a source or drain 13, a drain or source 15, and gates 20 and 20'.

第2の半導体の電極19はリード21に延在
し、第1の半導体のリードは22により設けてあ
る。
The second semiconductor electrode 19 extends into a lead 21 and the first semiconductor lead is provided by 22.

図面では2つの絶縁ゲイト型半導体装置を対と
して設けられている構成が示されている。
The drawing shows a configuration in which two insulated gate type semiconductor devices are provided as a pair.

これは2つの絶縁ゲイト型半導体装置のチヤネ
ル間において、絶縁体材料14が数十MΩの抵抗
を有し、実質的に相互の電気的影響を排除するこ
とができることを利用したものである。
This takes advantage of the fact that the insulator material 14 has a resistance of several tens of MΩ between the channels of two insulated gate semiconductor devices, and can substantially eliminate mutual electrical influence.

このような構成は、従来の結晶半導体では不可
能であつた。
Such a configuration was not possible with conventional crystalline semiconductors.

本実施例における第3の半導体25は、アモル
フアス珪素を含む非単結晶半導体を用いたもので
ある。この非単結晶半導体は、その中の不対結合
手を中和するために水素を用いている。また、基
板と半導体、電極リードが異種材料で構成される
ので、それらの熱膨張によるストレスを少なくす
るため、すべての処理を600℃以下好ましくは300
℃以下ですることが有用である。
The third semiconductor 25 in this embodiment uses a non-single crystal semiconductor containing amorphous silicon. This non-single crystal semiconductor uses hydrogen to neutralize the dangling bonds in it. In addition, since the substrate, semiconductor, and electrode leads are made of different materials, all treatments are carried out at temperatures below 600°C and preferably at temperatures below 300°C to reduce the stress caused by their thermal expansion.
It is useful to keep the temperature below ℃.

またゲイト電極20,20′を第1の半導体1
3、絶縁体材料14、第2の半導体15と同様の
半導体で電気的にフローテイングとして設け、さ
らにこの上面に絶縁膜を介して第2のゲイトをコ
ントロール・ゲイトとした不揮発性メモリとする
こともできる。
Furthermore, the gate electrodes 20 and 20' are connected to the first semiconductor 1.
3. An insulating material 14 and a semiconductor similar to the second semiconductor 15 are provided as electrically floating, and a second gate is used as a control gate with an insulating film placed on the upper surface of the insulating material 14 to form a nonvolatile memory. You can also do it.

かくしてソースまたはドレインを第1の半導体
13、チヤネル形成領域9,9′を有する第3の
半導体25、ドレインまたはソースを第2の半導
体15により形成せしめ、チヤネル形成領域側面
にはゲイト絶縁物16、その外側面にゲイト電極
20,20′を設けた積層型の絶縁ゲイト型半導
体装置10を作ることができた。この絶縁ゲイト
型半導体装置のチヤネル長は絶縁体材料14の厚
さで決められる。本実施例では、0.1〜3μmとす
ることが可能であるが、ここでは0.5μmとした。
In this way, the source or drain is formed by the first semiconductor 13, the third semiconductor 25 having the channel forming regions 9, 9', the drain or source is formed by the second semiconductor 15, and the gate insulator 16 is formed on the side surface of the channel forming region. A stacked insulated gate type semiconductor device 10 with gate electrodes 20, 20' provided on its outer surface could be manufactured. The channel length of this insulated gate semiconductor device is determined by the thickness of the insulator material 14. In this example, it is possible to set it to 0.1-3 micrometers, but here it was set to 0.5 micrometers.

チヤネル長を0.5μmと短くするのは、チヤネル
形成領域を構成する非単結晶半導体の移動度が単
結晶に比較して、その1/5〜1/100しかないため、
チヤネル長を短くして絶縁ゲイト型半導体装置と
しての周波数特性を助長させるためである。
The reason why the channel length is shortened to 0.5 μm is because the mobility of the non-single crystal semiconductor that makes up the channel formation region is only 1/5 to 1/100 of that of a single crystal.
This is to shorten the channel length and improve frequency characteristics as an insulated gate semiconductor device.

また、第3の半導体25の形成の際、ホウ素不
純物をわずか(0.1〜10ppm)に添加して真性ま
たはPまたはN型の半導体としてスレツシユホー
ルト電圧の制御を行うことは有効である。
Furthermore, when forming the third semiconductor 25, it is effective to add a small amount (0.1 to 10 ppm) of boron impurity to control the threshold voltage as an intrinsic, P or N type semiconductor.

本実施例においては、Nチヤネル絶縁ゲイト型
半導体装置を形成し、その特性は、VDD=5V、
VGG=5V、動作周波数15.5MHzを得ることができ
た。
In this example, an N-channel insulated gate type semiconductor device is formed, and its characteristics are V DD =5V,
We were able to obtain V GG = 5V and an operating frequency of 15.5MHz.

複合集積化の基礎要素である抵抗インバータに
つき本発明の絶縁ゲイト型半導体装置を以下に記
す。
The insulated gate type semiconductor device of the present invention will be described below regarding a resistor inverter which is a basic element of complex integration.

第1図のインバータ60の縦断面図を第3図に
示す。
A longitudinal cross-sectional view of the inverter 60 shown in FIG. 1 is shown in FIG. 3.

第3図AおよびBにおいて絶縁ゲイト型半導体
装置は第2図とその番号を対応させている。第3
図において、左側の絶縁ゲイト型半導体装置61
はドライバを示し、右側の絶縁ゲイト型半導体装
置64はロードを示す。
In FIGS. 3A and 3B, the numbers of the insulated gate semiconductor devices correspond to those in FIG. 2. Third
In the figure, an insulated gate type semiconductor device 61 on the left side
indicates a driver, and the insulated gate type semiconductor device 64 on the right side indicates a load.

第3図Aに示すのは、ロードのゲイト電極20
とVDDとを連続させるエンヘンスメント型であ
り、第3図Bに示すのは、出力62とゲイト電極
20とを連続させたデイプレツシヨン型の絶縁ゲ
イト型半導体装置を示す。
FIG. 3A shows the gate electrode 20 of the load.
FIG. 3B shows a depletion type insulated gate semiconductor device in which the output 62 and the gate electrode 20 are continuous.

第1図Cに示すインバータ60の出力は、第3
図Bの62に相当する。
The output of the inverter 60 shown in FIG.
This corresponds to 62 in Figure B.

第3図に示す例においても基板上の2つの絶縁
ゲイト型半導体装置61,64を互いに離間する
ことなく同一半導体積層体13,14,15に複
合化して設けたことを特長としている。その製造
工程は第2図と同様である。
The example shown in FIG. 3 is also characterized in that two insulated gate type semiconductor devices 61, 64 on a substrate are provided in a composite manner in the same semiconductor stack 13, 14, 15 without being separated from each other. The manufacturing process is the same as that shown in FIG.

この第3図Aのインバータにおいて、下側電極
は図面の前後方向に配設し、その引出し電極形成
用に第1のマスを用いている。さらにその一部を
第2のマスクによつてエツチング除去し、積層体
と同一形状を構成せしめている。この時、下側電
極12は第3の半導体25で覆われているため、
ゲイト電極とシヨートすることがないという特長
を有する。また、第3図Aにおいて、上側電極を
2つの絶縁ゲイト型電界効果トランジスタ(6
1,64)に対応させて、19,19′とした。
こうして、1つの絶縁ゲイト型半導体装置64
(ロード)を電極19、ドレイン15、チヤネル
9、ソース13、電極12即ち出力62かつ他の
絶縁ゲイト型半導体装置(ドライバ)の電極1
2、ドレイン13、チヤネル9′、ソース15、
電極66として設けた。
In the inverter shown in FIG. 3A, the lower electrode is arranged in the front-rear direction of the drawing, and the first square is used to form the lead electrode. Furthermore, a part of it is removed by etching using a second mask to form the same shape as the laminate. At this time, since the lower electrode 12 is covered with the third semiconductor 25,
It has the feature of not colliding with the gate electrode. In addition, in FIG. 3A, the upper electrode is connected to two insulated gate field effect transistors (6
1, 64), it was set as 19, 19'.
In this way, one insulated gate type semiconductor device 64
(load) to the electrode 19, the drain 15, the channel 9, the source 13, the electrode 12, that is, the output 62, and the electrode 1 of the other insulated gate semiconductor device (driver).
2, drain 13, channel 9', source 15,
It was provided as an electrode 66.

以上のようにして、2つの絶縁ゲイト型半導体
装置を1つの第1の半導体〜第2の半導体のブロ
ツクと一体化してインバータとすることができ
た。
In the manner described above, it was possible to integrate two insulated gate type semiconductor devices with one block of first to second semiconductors to form an inverter.

また第3図Bは下側電極を2つに分割して図面
の前後方向に配設せしめている。またこの下側電
極のパターニングに第1のマスクを用い、さら
に積層体の形成の際、この電極を第3の半導体で
覆い、電気的にゲイト電極20,20′と絶縁さ
せている。その他の製造工程は第2図と同様であ
る。
Further, in FIG. 3B, the lower electrode is divided into two parts and arranged in the front and back direction of the drawing. Further, a first mask is used for patterning this lower electrode, and furthermore, when forming a laminate, this electrode is covered with a third semiconductor so as to be electrically insulated from the gate electrodes 20, 20'. Other manufacturing steps are the same as those shown in FIG.

この第3図Bは、1つの絶縁ゲイト型半導体装
置64(ロード)は、VDD65、下側電極12即
ち出力62、ドレイン13、チヤネル9、ソース
15で構成される。
In FIG. 3B, one insulated gate type semiconductor device 64 (load) is composed of a V DD 65, a lower electrode 12, that is, an output 62, a drain 13, a channel 9, and a source 15.

また、他の絶縁ゲイト型半導体装置(ドライ
バ)61は、ドレイン15、チヤネル9′、ソー
ス13、電極12、VSS66よりなり、入力63
をゲイト電極20′に、出力62を第2の半導体
より引き出させた。
Another insulated gate type semiconductor device (driver) 61 includes a drain 15, a channel 9', a source 13, an electrode 12, and a V SS 66.
to the gate electrode 20', and the output 62 was drawn out from the second semiconductor.

なお、第1図の抵抗70は第3図A,Bにおい
てロードを用いることで代用できる。
Note that the resistor 70 in FIG. 1 can be replaced by using a load in FIGS. 3A and 3B.

かくのごとく本実施例に絶縁ゲイト型半導体装
置は、縦チヤネル型であり、ゲイト電極を第2の
半導体の上方にわたつて設けさせていないため、
絶縁ゲイト型半導体装置のゲイト電極と第2の半
導体との寄生容量を少なくすることができるとい
う大きな特長を有する。さらに絶縁体材料14が
絶縁性であるため、30〜100Vの大電圧を第1の
半導体、第2の半導体間に加えてもシヨートする
ことがない。また第1の半導体、第2の半導体の
いずれがドレインとして作用しても、その外部は
絶縁であるため、最も理想的絶縁ゲイト型半導体
装置を構成することができる。
As described above, the insulated gate type semiconductor device of this embodiment is of the vertical channel type, and the gate electrode is not provided over the second semiconductor.
It has the great advantage that the parasitic capacitance between the gate electrode of the insulated gate semiconductor device and the second semiconductor can be reduced. Further, since the insulating material 14 is insulating, there is no possibility of shorting even if a large voltage of 30 to 100 V is applied between the first semiconductor and the second semiconductor. Further, regardless of which of the first semiconductor and the second semiconductor acts as a drain, the outside thereof is insulated, so that the most ideal insulated gate type semiconductor device can be constructed.

さらにチヤネル9,9′に接する部分も絶縁体
材料14で構成されているため、周波数特性の向
上に寄与する構造をとることができた。
Further, since the portions in contact with the channels 9 and 9' are also made of the insulating material 14, a structure contributing to improvement of frequency characteristics can be adopted.

また、製造マスクの使用も5回で十分であり、
マスク精度を必要としない等の多くの特長を得る
ことができた。特に、チヤネル長を0.2〜1μmと
きわめて短くすることができた。
In addition, it is sufficient to use the manufactured mask 5 times,
We were able to obtain many features such as not requiring mask precision. In particular, the channel length could be made extremely short to 0.2 to 1 μm.

本実施例においては、耐圧20〜30Vを有する絶
縁ゲイト型半導体装置を得ることができた。
In this example, an insulated gate type semiconductor device having a breakdown voltage of 20 to 30V could be obtained.

特にチヤネル長が1μm以下と短い為、周波数特
性がこれまでの非単結晶半導体を用いた横チヤネ
ル型の絶縁ゲイト型半導体装置の50倍の10MHz以
上を得ることができた。また絶縁体材料14の絶
縁性を高めることで、耐圧4〜50V、カツトオフ
周波数50MHz以上を有せしめることができた。
In particular, because the channel length is short, less than 1 μm, we were able to obtain frequency characteristics of more than 10 MHz, which is 50 times that of conventional lateral channel type insulated gate type semiconductor devices using non-single crystal semiconductors. Furthermore, by increasing the insulation properties of the insulator material 14, it was possible to have a withstand voltage of 4 to 50 V and a cut-off frequency of 50 MHz or more.

また逆方向リークは、第1の半導体または第2
の半導体をSiXC1-X(0<X<1 例えばX=0.2)
とし、さらに絶縁体材料14を高絶縁物化するこ
とで、第1の半導体、第2の半導体の不純物が絶
縁体材料14に流入することを防止でき、N−I
接合またはP−I接合の逆方向リークを10Vを加
えた場合でも10nA/cm2以下にすることができた。
Also, reverse leakage occurs when the first semiconductor or the second
Si X C 1-X (0<X<1 e.g. X=0.2)
In addition, by making the insulating material 14 highly insulating, it is possible to prevent impurities of the first semiconductor and the second semiconductor from flowing into the insulating material 14, and the N-I
Even when 10 V was applied, the reverse leakage of the junction or P-I junction could be reduced to 10 nA/cm 2 or less.

この逆方向リークは、単結晶の場合の逆方向リ
ークよりもさらに2〜3桁も少なく、非単結晶半
導体特有の物性を積極的に利用したことによる好
ましいものであつた。
This reverse leakage was two to three orders of magnitude smaller than the reverse leakage in the case of a single crystal, and was preferable due to active use of the physical properties unique to non-single crystal semiconductors.

さらに高温での動作において、電極の金属が非
単結晶の第1の半導体、第2の半導体内に混入し
て不良になりやすいため、この電極に密接した側
をSiXC1-X(0<X<1 例えばX=0.2)とした。
その結果150℃で1000時間動作させたが何等の動
作不良が1000素子を評価しても見られなかつた。
これはこの電極に密接してアモルフアス珪素のみ
で第1の半導体または第2の半導体を形成した場
合、150℃で10時間も耐えないことを考えると、
きわめて高い信頼性の向上であつた。
Furthermore, when operating at high temperatures, the metal of the electrode is likely to mix into the non-single crystal first and second semiconductors, resulting in defects . <X<1 (for example, X=0.2).
As a result, the device was operated at 150°C for 1,000 hours, and no malfunctions were found after evaluating 1,000 devices.
This is because if the first semiconductor or the second semiconductor were formed from only amorphous silicon in close contact with this electrode, it would not be able to withstand 150°C for 10 hours.
This was an extremely high improvement in reliability.

本実施例で示した絶縁ゲイト型半導体装置は、
積層型の縦チヤネル構造であるので、従来のよう
に高精度のフオトリソグラフイ技術を用いること
なく、基板特に絶縁基板上に複数個の絶縁ゲイト
型半導体装置、抵抗、キヤパシタを作ることが可
能になつた。そして液晶表示デイスプレイにまで
発展させることが可能になつた。
The insulated gate semiconductor device shown in this example is
Because it has a stacked vertical channel structure, it is possible to create multiple insulated gate type semiconductor devices, resistors, and capacitors on a substrate, especially an insulating substrate, without using conventional high-precision photolithography technology. Summer. It became possible to develop it into a liquid crystal display.

本発明における半導体としては、非単結晶半導
体である珪素、ゲルマニユームまたは炭化珪素
(SiXC1-X 0<X<1)を主に用いることがで
き、絶縁体としては、炭化珪素または窒化珪素を
用いることができる。しかし、半導体として
InP,BP,GaAs等の−化合物半導体を用い
てもよい。
As the semiconductor in the present invention, silicon, germanium , or silicon carbide ( Si can be used. However, as a semiconductor
-Compound semiconductors such as InP, BP, and GaAs may also be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の実施例を用いた説明において明らかなご
とく、この発明はチヤネル形成領域を構成する非
単結晶半導体を積層体の側面に設け、さらにゲイ
ト絶縁膜およびゲイト電極を形成せしめている。
このため絶縁ゲイト型半導体装置の界面(絶縁膜
−第3の半導体、絶縁膜−ゲイト電極)が不純物
に汚染されることがないう特徴を得ることができ
た。
As is clear from the explanation using the above embodiments, in the present invention, a non-single crystal semiconductor constituting a channel forming region is provided on the side surface of a stacked body, and a gate insulating film and a gate electrode are further formed.
Therefore, it was possible to obtain a feature that the interface (insulating film-third semiconductor, insulating film-gate electrode) of the insulated gate type semiconductor device is not contaminated with impurities.

また異方性エツチを行うため、その際のプラズ
マの方向が界面に平行に加わり、プラズマによつ
て引き起こされる絶縁物界面の損傷により新たな
再結合中心を発生させないという特長を有する。
Furthermore, since anisotropic etching is performed, the direction of the plasma is applied parallel to the interface, which has the advantage that new recombination centers are not generated due to damage to the insulator interface caused by the plasma.

そして第1の半導体、絶縁体材料、第2の半導
体とで構成される凸状の半導体を第3の半導体で
覆い、ソース、ドレインの電極とゲイト電極とが
シヨートしにくい構成を実現することができた。
Then, the convex semiconductor composed of the first semiconductor, the insulator material, and the second semiconductor is covered with the third semiconductor, thereby realizing a configuration in which the source and drain electrodes and the gate electrode are difficult to shoot. did it.

特にソース領域、ドレイン領域を構成する第1
の半導体と第2の半導体との間に絶縁体材料を挟
み込む形で構成したので、ソース、ドレイン間の
耐圧を向上できたという顕著な特徴を得ることが
できた。
In particular, the first region constituting the source region and drain region
Since the structure is such that an insulating material is sandwiched between the first semiconductor and the second semiconductor, a remarkable feature can be obtained in that the withstand voltage between the source and drain can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は絶縁ゲイト型半導体装置を用いたイン
バータ、抵抗、キヤパシタまたは絶縁ゲイト型半
導体装置とキヤパシタとを絵素としたマトリツク
ス構造の等価回路を示す。第2図は本発明を用い
て作製した積層型絶縁ゲイト型半導体装置の作製
工程を示す縦断面図である。第3図は本発明を用
いて作製した積層型の絶縁ゲイト半導体装置のイ
ンバータ構造を示す。
FIG. 1 shows an equivalent circuit of a matrix structure in which an inverter, a resistor, a capacitor using an insulated gate semiconductor device, or an insulated gate semiconductor device and a capacitor are used as picture elements. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the manufacturing process of a stacked insulated gate type semiconductor device manufactured using the present invention. FIG. 3 shows an inverter structure of a stacked insulated gate semiconductor device manufactured using the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 基板上または基板上の第1の導電膜上に第1
の半導体、絶縁体材料および前記第1の半導体と
同一導電型の第2の半導体とを凸状に側部を有し
て形成する工程と、前記側部に隣接して縦チヤネ
ル形成領域を構成する第3の半導体を形成する工
程と、該半導体表面上に絶縁物を形成する工程
と、前記絶縁物に隣接してゲイト電極を構成する
導体または半導体を形成する工程と、該導体また
は半導体に対して垂直異方性エツチングを行なう
ことによつて、その上端部を前記第2の半導体上
方に残存させずに前記ゲイト電極を形成する工程
とを有することを特徴とする絶縁ゲイト型半導体
装置の作製方法。
1 on the substrate or on the first conductive film on the substrate.
forming a semiconductor, an insulator material, and a second semiconductor of the same conductivity type as the first semiconductor with convex side portions, and forming a vertical channel forming region adjacent to the side portions; a step of forming an insulator on the surface of the semiconductor; a step of forming a conductor or semiconductor constituting a gate electrode adjacent to the insulator; forming the gate electrode without leaving an upper end thereof above the second semiconductor by performing vertical anisotropic etching on the gate electrode. Fabrication method.
JP58184607A 1983-10-03 1983-10-03 Insulated gate semiconductor device manufacturing method Granted JPS6076170A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58184607A JPS6076170A (en) 1983-10-03 1983-10-03 Insulated gate semiconductor device manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58184607A JPS6076170A (en) 1983-10-03 1983-10-03 Insulated gate semiconductor device manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6076170A JPS6076170A (en) 1985-04-30
JPH0465550B2 true JPH0465550B2 (en) 1992-10-20

Family

ID=16156175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58184607A Granted JPS6076170A (en) 1983-10-03 1983-10-03 Insulated gate semiconductor device manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6076170A (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2201544A (en) * 1987-02-27 1988-09-01 Philips Electronic Associated Vertical thin film transistor
US7154147B1 (en) 1990-11-26 2006-12-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device and driving method for the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2593641B2 (en) * 1981-11-09 1997-03-26 株式会社 半導体エネルギー研究所 Insulated gate field effect semiconductor device
JPS5897868A (en) * 1981-12-08 1983-06-10 Canon Inc Polycrystal thin-film transistor and its manufacture
JPS59208783A (en) * 1983-05-12 1984-11-27 Seiko Instr & Electronics Ltd Thin film transistor

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6076170A (en) 1985-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH02210330A (en) Liquid crystal electro-optical device
JPS599941A (en) Thin-film semiconductor device and its manufacture
JPH0465550B2 (en)
JP2616755B2 (en) Semiconductor device
JP2023179298A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP2564502B2 (en) Semiconductor device
JPS6366428B2 (en)
JP2564503B2 (en) Semiconductor coating manufacturing method
JP2535721B2 (en) Insulated gate type semiconductor device
JPH02230130A (en) Liquid crystal electrooptic device
JPH0466004B2 (en)
JPH02217826A (en) Liquid crystal electrooptic device
JP2816421B2 (en) Liquid crystal electro-optical device
JPH0586665B2 (en)
JP2588382B2 (en) Insulated gate type semiconductor device
JPS6076169A (en) Insulated gate type semiconductor device
JP2777101B2 (en) Transistor and manufacturing method thereof
CN108321122A (en) Cmos tft and preparation method thereof and display device
JPH0586664B2 (en)
JPH0473764B2 (en)
JPH0716010B2 (en) Method for manufacturing insulated gate field effect semiconductor device
JPS60124963A (en) Insulated gate semiconductor device
JPS60124973A (en) Insulated gate type semiconductor device
JPH0716011B2 (en) Method for manufacturing insulated gate field effect semiconductor device
JPH07120801B2 (en) Insulated gate type semiconductor device