JPH04360580A - 電界効果型トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents
電界効果型トランジスタおよびその製造方法Info
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- JPH04360580A JPH04360580A JP16244491A JP16244491A JPH04360580A JP H04360580 A JPH04360580 A JP H04360580A JP 16244491 A JP16244491 A JP 16244491A JP 16244491 A JP16244491 A JP 16244491A JP H04360580 A JPH04360580 A JP H04360580A
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は電界効果型トランジス
タおよびその製造方法に関する。
タおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電界効果型トランジスタには、リーク電
流の低減を図った素子として、オフセットゲート構造と
呼ばれるものがある。このような電界効果型トランジス
タでは、ポリシリコン等からなる半導体層のチャネル長
さよりもゲート電極の長さを小さくすることにより、ゲ
ート電極の両側におけるチャネル領域をオフセットゲー
ト領域とした構造となっている。従来のこのような電界
効果型トランジスタを製造する場合には、まずセラミッ
クやガラス等からなる絶縁基板の上面にポリシリコン層
をパターン形成し、このポリシリコン層をゲート絶縁膜
で覆い、ポリシリコン層のチャネル領域に対応する部分
のゲート絶縁膜の上面にフォトレジスト膜をパターン形
成し、このフォトレジスト膜をマスクとしてイオン注入
を行うことにより、フォトレジスト膜の両側におけるポ
リシリコン層にソース・ドレイン領域を形成し、この後
フォトレジスト膜を除去し、活性化を行ってイオンを拡
散し、次いでポリシリコン層のチャネル領域の中央部に
対応する部分のゲート絶縁膜の上面にチャネル領域より
も幅狭のゲート電極をパターン形成し、これによりゲー
ト電極の両側におけるチャネル領域をオフセットゲート
領域としている。
流の低減を図った素子として、オフセットゲート構造と
呼ばれるものがある。このような電界効果型トランジス
タでは、ポリシリコン等からなる半導体層のチャネル長
さよりもゲート電極の長さを小さくすることにより、ゲ
ート電極の両側におけるチャネル領域をオフセットゲー
ト領域とした構造となっている。従来のこのような電界
効果型トランジスタを製造する場合には、まずセラミッ
クやガラス等からなる絶縁基板の上面にポリシリコン層
をパターン形成し、このポリシリコン層をゲート絶縁膜
で覆い、ポリシリコン層のチャネル領域に対応する部分
のゲート絶縁膜の上面にフォトレジスト膜をパターン形
成し、このフォトレジスト膜をマスクとしてイオン注入
を行うことにより、フォトレジスト膜の両側におけるポ
リシリコン層にソース・ドレイン領域を形成し、この後
フォトレジスト膜を除去し、活性化を行ってイオンを拡
散し、次いでポリシリコン層のチャネル領域の中央部に
対応する部分のゲート絶縁膜の上面にチャネル領域より
も幅狭のゲート電極をパターン形成し、これによりゲー
ト電極の両側におけるチャネル領域をオフセットゲート
領域としている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このような電界効果型トランジスタの製造方法では、通
常の電界効果型トランジスタを製造する場合と比較して
、すなわち例えばポリシリコンからなるゲート電極をマ
スクとしてイオン注入を行う場合と比較して、イオン注
入マスク用のフォトレジスト膜をパターン形成する工程
およびその除去工程の分だけ製造工程数が多く、コスト
高になるという問題があった。また、オフセットゲート
領域の長さ(L;図3参照)が大きいと、電界効果型ト
ランジスタのオン電流が低下してしまうので、オフセッ
トゲート領域の長さが1μ以下と小さい方が望ましいが
、フォトレジスト膜形成工程とゲート電極形成工程とが
別々であるので、オフセットゲート領域を効率的に形成
することができず、このため高い加工精度が要求され、
より一層コスト高になるという問題があった。この発明
の目的は、製造工程数を少なくすることができ、また微
小なオフセットゲート領域を効率的に形成することので
きる電界効果型トランジスタおよびその製造方法を提供
することにある。
このような電界効果型トランジスタの製造方法では、通
常の電界効果型トランジスタを製造する場合と比較して
、すなわち例えばポリシリコンからなるゲート電極をマ
スクとしてイオン注入を行う場合と比較して、イオン注
入マスク用のフォトレジスト膜をパターン形成する工程
およびその除去工程の分だけ製造工程数が多く、コスト
高になるという問題があった。また、オフセットゲート
領域の長さ(L;図3参照)が大きいと、電界効果型ト
ランジスタのオン電流が低下してしまうので、オフセッ
トゲート領域の長さが1μ以下と小さい方が望ましいが
、フォトレジスト膜形成工程とゲート電極形成工程とが
別々であるので、オフセットゲート領域を効率的に形成
することができず、このため高い加工精度が要求され、
より一層コスト高になるという問題があった。この発明
の目的は、製造工程数を少なくすることができ、また微
小なオフセットゲート領域を効率的に形成することので
きる電界効果型トランジスタおよびその製造方法を提供
することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
半導体層のチャネル長さよりもゲート電極の長さを小さ
くした電界効果型トランジスタにおいて、前記ゲート電
極の少なくとも長さ方向の側面に陽極酸化膜を設けると
共に、この陽極酸化膜の側面を前記半導体層のチャネル
領域とソース・ドレイン領域との境界面と対応するよう
にしたものである。請求項4記載の発明は、半導体層上
にゲート絶縁膜を形成し、前記半導体層のチャネル領域
に対応する部分の前記ゲート絶縁膜上にアルミニウム膜
を形成し、前記アルミニウム膜をマスクとしてイオン注
入を行うことにより、前記アルミニウム膜の両側におけ
る前記半導体層にソース・ドレイン領域を形成し、前記
アルミニウム膜の表面を陽極酸化することにより、前記
アルミニウム膜の表面に酸化アルミニウム膜を形成する
と共に、陽極酸化されない前記アルミニウム膜によって
ゲート電極を形成するようにしたものである。
半導体層のチャネル長さよりもゲート電極の長さを小さ
くした電界効果型トランジスタにおいて、前記ゲート電
極の少なくとも長さ方向の側面に陽極酸化膜を設けると
共に、この陽極酸化膜の側面を前記半導体層のチャネル
領域とソース・ドレイン領域との境界面と対応するよう
にしたものである。請求項4記載の発明は、半導体層上
にゲート絶縁膜を形成し、前記半導体層のチャネル領域
に対応する部分の前記ゲート絶縁膜上にアルミニウム膜
を形成し、前記アルミニウム膜をマスクとしてイオン注
入を行うことにより、前記アルミニウム膜の両側におけ
る前記半導体層にソース・ドレイン領域を形成し、前記
アルミニウム膜の表面を陽極酸化することにより、前記
アルミニウム膜の表面に酸化アルミニウム膜を形成する
と共に、陽極酸化されない前記アルミニウム膜によって
ゲート電極を形成するようにしたものである。
【0005】
【作用】この発明によれば、ゲート電極の少なくとも側
面に陽極酸化膜を設けると共に、この陽極酸化膜の側面
を半導体層のチャネル領域とソース・ドレイン領域との
境界面と対応するようにしているので、ゲート電極の少
なくとも側面に陽極酸化膜を設ければよく、従来のよう
にイオン注入マスク用のフォトレジスト膜をパターン形
成した後除去する場合と比較して、製造工程数を少なく
することができ、また陽極酸化膜の膜厚をそのままオフ
セットゲート領域とすることができ、陽極酸化膜の膜厚
を制御することにより、オフセットゲート領域を効率的
に形成することができる。
面に陽極酸化膜を設けると共に、この陽極酸化膜の側面
を半導体層のチャネル領域とソース・ドレイン領域との
境界面と対応するようにしているので、ゲート電極の少
なくとも側面に陽極酸化膜を設ければよく、従来のよう
にイオン注入マスク用のフォトレジスト膜をパターン形
成した後除去する場合と比較して、製造工程数を少なく
することができ、また陽極酸化膜の膜厚をそのままオフ
セットゲート領域とすることができ、陽極酸化膜の膜厚
を制御することにより、オフセットゲート領域を効率的
に形成することができる。
【0006】
【実施例】まず、図4はこの発明の一実施例における電
界効果型トランジスタの構造を示したものである。この
電界効果型トランジスタでは、セラミックやガラス等か
らなる絶縁基板1の上面にポリシリコン層(半導体層)
2が設けられ、ポリシリコン層2の上面等に酸化シリコ
ン等からなるゲート絶縁膜3が設けられ、ポリシリコン
層2のチャネル領域2aの中央部(両側のオフセットゲ
ート領域2cとなる部分を除く部分)に対応する部分の
ゲート絶縁膜3の上面にアルミニウムからなるゲート電
極6が設けられ、ゲート電極6の表面に酸化アルミニウ
ム膜(陽極酸化膜)5が設けられ、そして酸化アルミニ
ウム膜5の両側におけるポリシリコン層2にソース・ド
レイン領域2bが形成され、ゲート電極6の両側におけ
るチャネル領域2aがオフセットゲート領域2cとされ
、さらに層間絶縁膜7、コンタクトホール8およびソー
ス・ドレイン電極9が設けられた構造となっている。
界効果型トランジスタの構造を示したものである。この
電界効果型トランジスタでは、セラミックやガラス等か
らなる絶縁基板1の上面にポリシリコン層(半導体層)
2が設けられ、ポリシリコン層2の上面等に酸化シリコ
ン等からなるゲート絶縁膜3が設けられ、ポリシリコン
層2のチャネル領域2aの中央部(両側のオフセットゲ
ート領域2cとなる部分を除く部分)に対応する部分の
ゲート絶縁膜3の上面にアルミニウムからなるゲート電
極6が設けられ、ゲート電極6の表面に酸化アルミニウ
ム膜(陽極酸化膜)5が設けられ、そして酸化アルミニ
ウム膜5の両側におけるポリシリコン層2にソース・ド
レイン領域2bが形成され、ゲート電極6の両側におけ
るチャネル領域2aがオフセットゲート領域2cとされ
、さらに層間絶縁膜7、コンタクトホール8およびソー
ス・ドレイン電極9が設けられた構造となっている。
【0007】次に、このような構造の電界効果型トラン
ジスタを製造する場合について説明すると、まず図1に
示すように、セラミックやガラス等からなる絶縁基板1
の上面にポリシリコン層2をパターン形成する。次に、
図2に示すように、全表面に酸化シリコン等からなるゲ
ート絶縁膜3を形成し、このゲート絶縁膜3でポリシリ
コン層2を覆う。次に、ポリシリコン層2のチャネル領
域2aに対応する部分のゲート絶縁膜3の上面にゲート
電極等を形成するためのアルミニウム膜4をパターン形
成する。次に、アルミニウム膜4をマスクとしてイオン
注入を行うことにより、アルミニウム膜4の両側におけ
るポリシリコン層2にソース・ドレイン領域2bを形成
し、次いでエキシマレーザの照射等により活性化を行っ
てイオンを拡散する。
ジスタを製造する場合について説明すると、まず図1に
示すように、セラミックやガラス等からなる絶縁基板1
の上面にポリシリコン層2をパターン形成する。次に、
図2に示すように、全表面に酸化シリコン等からなるゲ
ート絶縁膜3を形成し、このゲート絶縁膜3でポリシリ
コン層2を覆う。次に、ポリシリコン層2のチャネル領
域2aに対応する部分のゲート絶縁膜3の上面にゲート
電極等を形成するためのアルミニウム膜4をパターン形
成する。次に、アルミニウム膜4をマスクとしてイオン
注入を行うことにより、アルミニウム膜4の両側におけ
るポリシリコン層2にソース・ドレイン領域2bを形成
し、次いでエキシマレーザの照射等により活性化を行っ
てイオンを拡散する。
【0008】次に、図3に示すように、アルミニウム膜
4の表面を陽極酸化することにより、アルミニウム膜4
の表面に酸化アルミニウム膜5を形成すると共に、陽極
酸化されないアルミニウム膜4によってゲート電極6を
形成する。この場合、酸化アルミニウム膜5は、陽極酸
化液の選択により多孔質あるいは無孔質となり、いずれ
であってもよいが、緻密で表面荒れのない無孔質の方が
好ましい。また、印加電圧等の陽極酸化条件を選定する
ことにより、酸化アルミニウム膜5の膜厚を0.1μ程
度とすることが可能である。かくして、ポリシリコン層
2のチャネル領域2aの中央部に対応する部分のゲート
絶縁膜3の上面にチャネル領域2aよりも幅狭のゲート
電極6が形成されると共に、ゲート電極6の両側におけ
るチャネル領域2aがオフセットゲート領域2cとなる
。
4の表面を陽極酸化することにより、アルミニウム膜4
の表面に酸化アルミニウム膜5を形成すると共に、陽極
酸化されないアルミニウム膜4によってゲート電極6を
形成する。この場合、酸化アルミニウム膜5は、陽極酸
化液の選択により多孔質あるいは無孔質となり、いずれ
であってもよいが、緻密で表面荒れのない無孔質の方が
好ましい。また、印加電圧等の陽極酸化条件を選定する
ことにより、酸化アルミニウム膜5の膜厚を0.1μ程
度とすることが可能である。かくして、ポリシリコン層
2のチャネル領域2aの中央部に対応する部分のゲート
絶縁膜3の上面にチャネル領域2aよりも幅狭のゲート
電極6が形成されると共に、ゲート電極6の両側におけ
るチャネル領域2aがオフセットゲート領域2cとなる
。
【0009】次に、図4に示すように、全表面に窒化シ
リコン等からなる層間絶縁膜7を形成する。この場合、
酸化アルミニウム膜5は層間絶縁膜7と共に層間絶縁膜
を形成することになる。次に、層間絶縁膜7およびゲー
ト絶縁膜3をエッチングしてソース・ドレイン領域2b
と対応する部分にコンタクトホール8を形成する。次に
、コンタクトホール8を介してソース・ドレイン領域2
bと接続されるアルミニウムからなるソース・ドレイン
電極9を層間絶縁膜7の上面に形成する。かくして、オ
フセットゲート構造の電界効果型トランジスタが製造さ
れる。
リコン等からなる層間絶縁膜7を形成する。この場合、
酸化アルミニウム膜5は層間絶縁膜7と共に層間絶縁膜
を形成することになる。次に、層間絶縁膜7およびゲー
ト絶縁膜3をエッチングしてソース・ドレイン領域2b
と対応する部分にコンタクトホール8を形成する。次に
、コンタクトホール8を介してソース・ドレイン領域2
bと接続されるアルミニウムからなるソース・ドレイン
電極9を層間絶縁膜7の上面に形成する。かくして、オ
フセットゲート構造の電界効果型トランジスタが製造さ
れる。
【0010】このようにして製造された電界効果型トラ
ンジスタでは、ゲート電極6等を形成するためのアルミ
ニウム膜4をマスクとしてイオン注入を行っているので
、従来のようにイオン注入マスク用のフォトレジスト膜
をパターン形成した後除去する場合と比較して、製造工
程数を少なくすることができる。また、アルミニウム膜
4の表面を陽極酸化することにより、アルミニウム膜4
の表面に酸化アルミニウム膜5を形成すると共に、陽極
酸化されないアルミニウム膜4によってゲート電極6を
形成しているので、酸化アルミニウム膜5の側面がポリ
シリコン層2のチャネル領域2aとソース・ドレイン領
域2bとの境界面と対応すると共に、酸化アルミニウム
膜5の膜厚がそのままオフセットゲート領域2cの長さ
L(但し、アニールによる拡散量は考慮していない。)
となる。したがって、オフセットゲート領域2cを効率
的に形成することができ、またイオン注入後の拡散量を
配慮すれば酸化アルミニウム膜5の膜厚を制御すること
により、オフセットゲート領域2cの長さLを自動的に
制御することも可能である。さらに、酸化アルミニウム
膜5が層間絶縁膜7と共に層間絶縁膜を形成することに
なるので、層間絶縁膜が2層となり、層間ショートの低
減に寄与することができる。
ンジスタでは、ゲート電極6等を形成するためのアルミ
ニウム膜4をマスクとしてイオン注入を行っているので
、従来のようにイオン注入マスク用のフォトレジスト膜
をパターン形成した後除去する場合と比較して、製造工
程数を少なくすることができる。また、アルミニウム膜
4の表面を陽極酸化することにより、アルミニウム膜4
の表面に酸化アルミニウム膜5を形成すると共に、陽極
酸化されないアルミニウム膜4によってゲート電極6を
形成しているので、酸化アルミニウム膜5の側面がポリ
シリコン層2のチャネル領域2aとソース・ドレイン領
域2bとの境界面と対応すると共に、酸化アルミニウム
膜5の膜厚がそのままオフセットゲート領域2cの長さ
L(但し、アニールによる拡散量は考慮していない。)
となる。したがって、オフセットゲート領域2cを効率
的に形成することができ、またイオン注入後の拡散量を
配慮すれば酸化アルミニウム膜5の膜厚を制御すること
により、オフセットゲート領域2cの長さLを自動的に
制御することも可能である。さらに、酸化アルミニウム
膜5が層間絶縁膜7と共に層間絶縁膜を形成することに
なるので、層間絶縁膜が2層となり、層間ショートの低
減に寄与することができる。
【0011】なお、上記実施例では、この発明を半導体
薄膜を用いたTFT(薄膜トランジスタ)に適用した場
合について説明したが、これに限定されず、単結晶半導
体基板を用いた電界効果型トランジスタスタに適用する
こともできる。また、コプラナ型のみならず、スタガ型
にも適用することができる。この場合、ゲート電極を陽
極酸化した後、イオン注入および拡散をするようにして
もよい。
薄膜を用いたTFT(薄膜トランジスタ)に適用した場
合について説明したが、これに限定されず、単結晶半導
体基板を用いた電界効果型トランジスタスタに適用する
こともできる。また、コプラナ型のみならず、スタガ型
にも適用することができる。この場合、ゲート電極を陽
極酸化した後、イオン注入および拡散をするようにして
もよい。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、ゲート電極の少なくとも側面に陽極酸化膜を設けると
共に、この陽極酸化膜の側面を半導体層のチャネル領域
とソース・ドレイン領域との境界面と対応するようにし
ているので、ゲート電極の少なくとも側面に陽極酸化膜
を設ければよく、従来のようにイオン注入マスク用のフ
ォトレジスト膜をパターン形成した後除去する場合と比
較して、製造工程数を少なくすることができ、また陽極
酸化膜の膜厚をそのままオフセットゲート領域とするこ
とができ、陽極酸化膜の膜厚を制御することにより、オ
フセットゲート領域を効率的に形成することができ、ひ
いてはコストダウンを図ることができる。
、ゲート電極の少なくとも側面に陽極酸化膜を設けると
共に、この陽極酸化膜の側面を半導体層のチャネル領域
とソース・ドレイン領域との境界面と対応するようにし
ているので、ゲート電極の少なくとも側面に陽極酸化膜
を設ければよく、従来のようにイオン注入マスク用のフ
ォトレジスト膜をパターン形成した後除去する場合と比
較して、製造工程数を少なくすることができ、また陽極
酸化膜の膜厚をそのままオフセットゲート領域とするこ
とができ、陽極酸化膜の膜厚を制御することにより、オ
フセットゲート領域を効率的に形成することができ、ひ
いてはコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例における電界効果型トラン
ジスタの製造に際し、絶縁基板の上面にポリシリコン層
を形成した状態の断面図。
ジスタの製造に際し、絶縁基板の上面にポリシリコン層
を形成した状態の断面図。
【図2】同電界効果型トランジスタの製造に際し、ゲー
ト絶縁膜およびアルミニウム膜を形成した後アルミニウ
ム膜をマスクとしてイオンを注入した状態の断面図。
ト絶縁膜およびアルミニウム膜を形成した後アルミニウ
ム膜をマスクとしてイオンを注入した状態の断面図。
【図3】同電界効果型トランジスタの製造に際し、陽極
酸化により酸化アルミニウム膜およびゲート電極を形成
した状態の断面図。
酸化により酸化アルミニウム膜およびゲート電極を形成
した状態の断面図。
【図4】同電界効果型トランジスタの製造に際し、層間
絶縁膜、コンタクトホールおよびソース・ドレイン領域
を形成した状態の断面図。
絶縁膜、コンタクトホールおよびソース・ドレイン領域
を形成した状態の断面図。
1 絶縁基板
2 ポリシリコン層(半導体層)
2a チャネル領域
2b ソース・ドレイン領域
2c オフセットゲート領域
3 ゲート絶縁膜
4 アルミニウム膜
5 酸化アルミニウム膜(陽極酸化膜)6 ゲート
電極
電極
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体層のチャネル長さよりもゲート
電極の長さを小さくした電界効果型トランジスタにおい
て、前記ゲート電極の少なくとも長さ方向の側面に陽極
酸化膜を設けると共に、この陽極酸化膜の側面を前記半
導体層のチャネル領域とソース・ドレイン領域との境界
面と対応するようにしたことを特徴とする電界効果型ト
ランジスタ。 - 【請求項2】 TFT構造であることを特徴とする請
求項1記載の電界効果型トランジスタ。 - 【請求項3】 前記ゲート電極はアルミニウムからな
り、前記陽極酸化膜は酸化アルミニウムからなることを
特徴とする請求項1または2記載の電界効果型トランジ
スタ。 - 【請求項4】 半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
前記半導体層のチャネル領域に対応する部分の前記ゲー
ト絶縁膜上にアルミニウム膜を形成し、前記アルミニウ
ム膜をマスクとしてイオン注入を行うことにより、前記
アルミニウム膜の両側における前記半導体層にソース・
ドレイン領域を形成し、前記アルミニウム膜の表面を陽
極酸化することにより、前記アルミニウム膜の表面に酸
化アルミニウム膜を形成すると共に、陽極酸化されない
前記アルミニウム膜によってゲート電極を形成すること
を特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
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JP16244491A JPH04360580A (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 電界効果型トランジスタおよびその製造方法 |
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JP16244491A JPH04360580A (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 電界効果型トランジスタおよびその製造方法 |
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