JPH0799322A - 薄膜トランジスタを有する半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタを有する半導体装置およびその製造方法

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JPH0799322A
JPH0799322A JP5295285A JP29528593A JPH0799322A JP H0799322 A JPH0799322 A JP H0799322A JP 5295285 A JP5295285 A JP 5295285A JP 29528593 A JP29528593 A JP 29528593A JP H0799322 A JPH0799322 A JP H0799322A
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tft
region
channel region
impurity
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JP5295285A
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Takeo Murakishi
武夫 村岸
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄膜トランジスタの短チャネル化を防止する
とともに、薄膜トランジスタのソース/ドレイン領域と
他の配線層との接続部分におけるコンタクト抵抗を低減
させる。 【構成】 半導体基板1の主表面にはpウェル領域2が
形成されている。pウェル領域2の表面に形成された所
定のn型不純物領域10と電気的に接続されるようにコ
ンタクト電極11aが形成されている。このコンタクト
電極11aとTFTのドレイン領域16bとの間には、
不純物拡散防止層14aが形成されている。一方、半導
体基板1上には、層間絶縁膜12aを介して配線層11
bが形成されている。この配線層11bとTFTのソー
ス領域16bとの間にも、不純物拡散防止層14bが形
成されている。さらに、TFTのチャネル領域16aと
TFTのソース/ドレイン領域16b,16bとの界面
にも、不純物拡散防止層17が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、薄膜トランジスタ
(Thin Film Transistor:以下、
単に「TFT」と称する)を有する半導体装置およびそ
の製造方法に関し、特に、TFTの短チャネル化を防止
でき、かつTFTと配線層との接続部分のコンタクト抵
抗をも小さくすることが可能となるTFTを有する半導
体装置およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、TFTを有する半導体装置の
1例として、スタティックランダムアクセスメモリ(以
下、単に「SRAM」と称する)は知られている。以下
に、図61〜図74を用いて、従来のSRAMの構造お
よびその製造方法について説明する。
【0003】図61は、従来のSRAMのメモリセルの
一例を示す等価回路図である。図61を参照して、メモ
リセル150は、電源Vccと接地Vssとの間に接続
されたCMOSフリップフロップと、ビット線151,
152と、このCMOSフリップフロップとビット線1
51,152との間に設けられたアクセス用のNMOS
電界効果トランジスタQ5およびQ6とを有している。
【0004】フリップフロップは、交差結合された2つ
のCMOSインバータを含む。インバータの1つは、P
MOS電界効果トランジスタQ1およびNMOS電界効
果トランジスタQ2により構成される。もう一方のイン
バータは、PMOS電界効果トランジスタQ3およびN
MOS電界効果トランジスタQ4によって構成される。
トランジスタQ5およびQ6のゲート電極は、ワード線
153に接続される。
【0005】図62は、従来のSRAMの一例を示す平
面図である。図63は、図62におけるA−A線に沿っ
て見た断面を示す図である。なお、図63に示されるS
RAMの断面構造は、たとえば、IEEE Elect
ron Device Letters(Vol.ED
L−4,No.8,P−272−274,1983)お
よび電子情報通信学会技術研究報告(Vol.89,N
o.67,P−1−6,1989)などに開示されてい
る。
【0006】図62および図63を参照して、半導体基
板101の主表面には、pウェル領域102が形成され
ている。pウェル領域102の表面には、所定間隔を隔
てて素子分離酸化膜104が形成されている。この素子
分離酸化膜104の下面近傍には、チャネルストッパと
して機能するp型不純物領域103が形成されている。
【0007】また、pウェル領域102の表面には、所
定間隔を隔ててn型低濃度不純物領域107a,107
a,107b,107bがそれぞれ形成されている。こ
のn型低濃度不純物領域107a,107a,107
b,107bと部分的に重なるように、pウェル領域1
02の表面に、n型高濃度不純物領域109a,109
a,109b,109bが形成されている。さらに、p
ウェル領域102の表面には、n型高濃度不純物領域1
09bと上層配線層とのコンタクト部に、コンタクト抵
抗を低減させるためのn型不純物領域110,120が
形成されている。
【0008】pウェル領域102の表面上には、ゲート
絶縁膜105a,105bを介在してゲート電極106
a,106bが形成されている。ゲート電極106a,
106bの側壁には、サイドウォール絶縁膜108a,
108bが形成されている。n型不純物領域110上に
は、このn型不純物領域110と、TFTのドレイン領
域116bとを電気的に接続するためのコンタクト電極
111aが形成されている。
【0009】ゲート電極106aを覆うように層間絶縁
膜112(112a,112b)が形成されている。層
間絶縁膜112a上の所定位置には、電源Vccと電気
的に接続される配線層111bが形成されている。
【0010】上記のコンタクト電極111aと配線層1
11bには、このコンタクト電極111aと配線層11
1bとがn型の不純物領域と接続されるため、n型の不
純物が導入されている。層間絶縁膜112b上の所定位
置には、TFTのゲート電極113が形成されている。
このTFTのゲート電極113を覆うようにゲート絶縁
膜113aが形成されている。ゲート絶縁膜113a上
には、TFTのソース/ドレイン領域116b,116
cが形成されている。このTFTのソース/ドレイン領
域116b,116cに挟まれる位置に、TFTのチャ
ネル領域116aが形成されている。
【0011】上記のTFTのソース/ドレイン領域11
6b,116cと、TFTのチャネル領域116aと
は、多結晶シリコン層などからなる同一の層内に形成さ
れている。そして、TFTのソース/ドレイン領域11
6b,116cは、それぞれ、コンタクト電極111a
あるいは配線層111bに電気的に接続されている。
【0012】TFTおよびゲート電極106bを覆うよ
うに層間絶縁膜118が形成されている。この層間絶縁
膜118の所定位置にはコンタクトホール119が形成
されている。このコンタクトホール119の内表面およ
び層間絶縁膜118上には、バリアメタル層121が形
成されている。このバリアメタル層121上には、アル
ミニウム配線層122が形成されている。このアルミニ
ウム配線層122上には、パッシベーション膜(P−S
iN膜)123が形成されている。
【0013】上記の構成において、1対のn型低濃度不
純物領域107aおよび1対のn型高濃度不純物領域1
09aと、ゲート絶縁膜105aと、ゲート電極106
aとによって、N型MOSトランジスタが構成されてい
る。また、1対のn型低濃度不純物領域107bと、1
対のn型高濃度不純物領域109bと、ゲート絶縁膜1
05bと、ゲート電極106bとによって、N型MOS
トランジスタが構成されている。
【0014】また、ゲート電極113と、ゲート絶縁膜
113aと、ソース/ドレイン領域116b,116c
と、チャネル領域116aとでTFTが構成されてい
る。
【0015】次に、図64〜図74を用いて、上記の構
造を有する従来のSRAMの製造方法について説明す
る。図64〜図74は、上記の構造を有する従来のSR
AMの製造工程の第1工程〜第11工程を示す部分断面
図である。
【0016】図64を参照して、まずn型の半導体基板
101を準備する。次に、図65を参照して、この半導
体基板101の主表面に、pウェル領域102を形成す
る。そして、このpウェル領域102の表面の所定位置
に、素子分離酸化膜104を形成する。この素子分離酸
化膜104の下面近傍に、チャネルストッパとして機能
するp型不純物領域103を形成する。また、pウェル
領域102の表面上に、ゲート絶縁膜105を形成す
る。
【0017】次に、図66を参照して、ゲート絶縁膜1
05上に、CVD法などを用いて、多結晶シリコン層1
06を形成する。この多結晶シリコン層106上の所定
位置に、レジストパターン130を形成する。このレジ
ストパターン130をマスクとして用いて多結晶シリコ
ン層106をエッチングすることによって、図67に示
されるように、ゲート電極106a,106bをそれぞ
れ形成する。
【0018】次に、ゲート電極106a,106bをマ
スクとして用いて、半導体基板101の主表面にn型の
不純物を導入する。それによって、n型低濃度不純物領
域107a,107a,107b,107bをそれぞれ
形成する。次に、ゲート電極106a,106bの側壁
に、サイドウォール絶縁膜108a,108bをそれぞ
れ形成する。
【0019】次に、ゲート電極106a,106bおよ
びサイドウォール絶縁膜108a,108bをマスクと
して用いて、半導体基板101の主表面にn型の不純物
を導入する。それによって、n型高濃度不純物領域10
9a,109a,109b,109bをそれぞれ形成す
る。それにより、隣合う2つのN型MOSトランジスタ
が形成される。
【0020】次に、図68を参照して、半導体基板10
1の主表面上全面に、CVD法などを用いて、層間絶縁
膜112aを形成する。この層間絶縁膜112aにおい
て、n型不純物領域110を形成すべき部分に、コンタ
クトホールを形成する。そして、このコンタクトホール
を通して半導体基板101の主表面にn型の不純物を導
入する。それによって、n型不純物領域110を形成す
る。このn型不純物領域110上には、このn型不純物
領域110と電気的に接続されるコンタクト電極111
aが形成される。このとき、層間絶縁膜112a上の所
定位置には、電源Vccと電気的に接続される配線層1
11bが同時に形成される。
【0021】次に、図69を参照して、層間絶縁膜11
2a上に層間絶縁膜112bをさらに形成する。この層
間絶縁膜112b上の所定位置には、TFTのゲート電
極113が形成される。
【0022】次に、図70を参照して、上記のゲート電
極113を覆うようにゲート絶縁膜113aを形成す
る。そして、層間絶縁膜112bおよびゲート絶縁膜1
13aにおけるコンタクト電極111a上に位置する部
分に、コンタクトホール115aを形成する。このとき
同時に、配線層111b上にもコンタクトホール115
bを形成する。
【0023】次に、図71を参照して、コンタクト電極
111aおよび配線層111b上から、ゲート電極11
3上にゲート絶縁膜113aを介在して延びるように多
結晶シリコン層116を形成する。この多結晶シリコン
層116には、n型の不純物が導入されている。
【0024】次に、図72を参照して、上記の多結晶シ
リコン層116において、チャネル領域116aが形成
される領域上に、レジストパターン131を形成する。
そして、このレジストパターン131をマスクとして用
いて、p型の不純物(たとえばBF2 + )を多結晶シリ
コン層116内に注入する。それにより、TFTのソー
ス/ドレイン領域116b,116cが形成される。そ
の後、レジストパターン131を除去する。
【0025】次に、図73を参照して、半導体基板10
1主表面全面上に、層間絶縁膜118を形成する。この
層間絶縁膜118をリフローする。この層間絶縁膜11
8の所定位置に、コンタクトホール119を形成する。
そして、このコンタクトホール119を通してn型の不
純物を半導体基板101の主表面に導入することによっ
て、n型不純物領域120を形成する。
【0026】次に、図74を参照して、上記のコンタク
トホール119内表面および層間絶縁膜118上に、バ
リアメタル層121を形成する。このバリアメタル層1
21上にスパッタリング法などを用いて、アルミニウム
配線層122を形成する。このアルミニウム配線層12
2上に、パッシベーション膜(P−SiN)123を形
成する。以上の工程を経て、図63に示される従来のS
RAMが形成されることになる。
【0027】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のSRAMには、次に説明するような問題点があっ
た。その問題点について、図75〜図77を用いて説明
する。図75〜図77は、従来のSRAMにおける問題
点を説明するための模式図である。
【0028】まず、図75を用いて、従来のSRAMの
第1の問題点について説明する。図75を参照して、T
FTの形成直後には、ソース/ドレイン領域116b,
116cと、チャネル領域116aと間には2つの界面
125a,125bが存在する。この界面125aと界
面125b間の距離は、図75に示されるように、Lと
なっている。すなわち、TFTのチャネル長はLとなっ
ている。
【0029】しかし、このTFT上には、図63に示さ
れるように、層間絶縁膜118が形成される。この層間
絶縁膜118には、この層間絶縁膜118を平坦化する
ための熱処理が施される。このときに、ソース/ドレイ
ン領域116b,116c内に導入されているp型の不
純物がチャネル領域116a内に拡散する。
【0030】その結果、ソース/ドレイン領域116
b,116cと、チャネル領域116aとの間に、新た
な2つの界面126a,126bが形成される。この新
たな界面126a,126b間の距離L1は、上記の界
面125a,125b間の距離Lよりも小さい値とな
る。すなわち、TFTのチャネル長が短くなる。
【0031】それにより、TFTのソース/ドレイン耐
圧が低下する。その結果、TFTにおいてパンチスルー
が起こりやすくなるといった問題点が生じる。また、将
来的に高集積化が進んだ場合には、上記のように不純物
が拡散することによってチャネル領域116aが消失す
るといった問題点も考えられる。
【0032】上記の問題点を解消する手法としては、層
間絶縁膜118に施される熱処理の温度の低減あるいは
熱処理時間の短縮といった熱処理条件の変更が考えられ
る。それにより、p型の不純物の拡散の程度を小さく抑
えることができる。しかし、熱処理条件を上記のように
変更することによって、SRAMの段差が十分低減され
ないといった問題点が生じる。
【0033】そこで、上記のように熱処理条件を変更す
ることなくTFTの短チャネル化の問題点を回避するた
めには、TFTのチャネル長自体を、所望のチャネル長
よりも予め長くするといった対策が考えられる。しか
し、TFTのチャネル長を予め長くすることによって、
高集積化に不利になるといった問題点が生じることとな
る。
【0034】次に、従来のSRAMの第2の問題点につ
いて、図76および図63を用いて説明する。なお、こ
の第2の問題点は、図61におけるPMOS電界効果ト
ランジスタのソース領域と電源Vccとの接続領域Hに
相当する部分における問題点である。
【0035】図76および図63を参照して、TFTの
ソース領域116bは、配線層111bに接続される。
この配線層111bは電源Vccに接続される。また、
この配線層111bには、n型の不純物が一般に導入さ
れている。
【0036】一方、TFTのソース領域116bには、
p型の不純物が導入されている。したがって、たとえ
ば、5Vの電源Vccを使用した場合には、このTFT
のソース領域116bと配線層111bとの接合部分に
おいて、n型の不純物が導入された配線層111bに正
(5V)の電位が印加される。すなわち、TFTのソー
ス領域116bと配線層111bとによって形成される
pn接合部分に、逆バイアスがかかった状態となる。そ
れにより、結果としてその接合部分の抵抗が大きくな
る。その結果、SRAMの高速性などの特性に悪影響を
及ぼすといった問題点が生じる。
【0037】次に、従来のSRAMの第3の問題点につ
いて、図77および図63を用いて説明する。図77お
よび図63を参照して、コンタクト電極111aは、T
FTのドレイン領域116cと電気的に接続される。
【0038】TFTにおけるソース/ドレイン領域11
6b,116cおよびチャネル領域116aが形成され
る半導体層の厚みは、一般に薄い方が好ましい。まずそ
の理由について説明する。SRAMのスタンバイ時(デ
ータ保持状態)には、TFTがOFF状態であっても、
そのTFTにはリーク電流が流れることは一般に知られ
ている。
【0039】このリーク電流量を小さく抑えるために、
チャネル領域が形成される半導体層の厚みを薄くするな
どの手法がとられる。それにより、チャネル領域が形成
される部分の半導体層の断面積を小さくすることが可能
となる。それにより、結果としてチャネル領域を流れる
リーク電流の量を低減させることが可能となる。
【0040】以上のことから、TFTにおいては、従来
から、チャネル領域116aおよびソース/ドレイン領
域116b,116cの形成される半導体層の厚みを薄
くすることが好ましいとされてきた。
【0041】上記のように、TFTのソース/ドレイン
領域116b,116cを含む半導体層が薄膜化される
ことによって、次に説明するような問題点が生じること
となる。
【0042】再び図77を参照して、TFTのソース/
ドレイン領域116b,116cには、上述のように、
p型の不純物が導入される。しかし、上述のように、T
FTのソース/ドレイン領域116b,116cは、薄
膜化されているため、p型の不純物(たとえばBF2
の導入の際に、この場合であれば、ドレイン領域116
cの下に位置するコンタクト電極111a内部にまでp
型の不純物が導入される可能性が高くなる。TFTのソ
ース領域116bと配線層111bとの接合部において
も同様である。
【0043】このとき、コンタクト電極111aには、
上述のようにn型の不純物が導入されている。そのた
め、上記のようにp型の不純物がTFTのドレイン領域
を突き抜けてコンタクト電極111a内に導入されるこ
とによって、コンタクト電極111a内にpn接合の界
面124が形成される可能性が高くなる。
【0044】n型の不純物が導入された多結晶シリコン
層とp型の不純物が導入された多結晶シリコン層とが接
触した場合には、その2つの多結晶シリコン層の界面
(接触面)にpn接合が形成された場合の方が、どちら
かの多結晶シリコン層内にpn接合が形成される場合よ
りも抵抗は小さくなる。それは、2つの多結晶シリコン
層の接触面においては、実質的な接触面積が比較的小さ
くなることに起因する。
【0045】したがって、上記のように、コンタクト電
極111a内にpn接合の界面124が形成されること
によって、コンタクト電極111aとドレイン領域11
6cとの界面にpn接合が形成される場合よりもその部
分における抵抗が大きくなる。その結果、SRAMの性
能に悪影響を与えるといった問題点が生じることとな
る。
【0046】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたものであり、この発明の1つの目的
は、TFTの短チャネル化を防止することによって、T
FTのソース/ドレイン耐圧を向上させることが可能と
なるTFTを有する半導体装置およびその製造方法を提
供することにある。
【0047】この発明の他の目的は、TFTの短チャネ
ル化を効果的に防止することによって、高集積化に適し
たTFTを有する半導体装置およびその製造方法を提供
することにある。
【0048】この発明のさらに他の目的は、TFTのソ
ース/ドレイン領域と他の配線層との接合部における不
純物拡散を防止することによってソース/ドレイン領域
と他の配線層とのコンタクト部における抵抗を低減し、
TFTを有する高性能な半導体装置およびその製造方法
を提供することにある。
【0049】この発明のさらに他の目的は、TFTのソ
ース/ドレイン領域形成のための不純物が、TFTのソ
ース/ドレイン領域と電気的に接続される配線層にまで
突き抜けることを防止することによって、TFTを有す
る高性能な半導体装置およびその製造方法を提供するこ
とにある。
【0050】
【課題を解決するための手段】この発明に基づく薄膜ト
ランジスタは、半導体基板上に絶縁膜を介在して形成さ
れた薄い半導体層内に、チャネル領域を規定するように
形成された第1導電型の不純物を含むソース/ドレイン
領域と、チャネル領域と対向する位置にゲート絶縁膜を
介在して形成されたゲート電極とを有している。そし
て、チャネル領域と、ソース/ドレイン領域のうち少な
くとも一方との界面に、第1導電型の不純物がソース/
ドレイン領域からチャネル領域へ拡散するのを防止する
ための不純物拡散防止層が形成されている。
【0051】この発明に基づく薄膜トランジスタを有す
る半導体装置は、1つの局面では、薄膜トランジスタと
MOSトランジスタとを有する。薄膜トランジスタは、
半導体基板の主表面上に絶縁膜を介在して形成された薄
い半導体層内に、第1のチャネル領域を規定するように
形成された第1導電型の1対の第1の不純物領域と、第
1のチャネル領域と対向する位置にゲート絶縁膜を介在
して形成された第1のゲート電極とを有する。MOSト
ランジスタは、半導体基板の主表面に第2のチャネル領
域を規定するように形成され、その一方は第1の不純物
領域の一方と接続される第2導電型の1対の第2の不純
物領域と、第2のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介在
して形成された第2のゲート電極とを有する。そして、
第1のチャネル領域と第1の不純物領域との間には、上
記の薄膜トランジスタのオン状態に、MOSトランジス
タのオフ状態にこのMOSトランジスタに流れるリーク
電流以上でありかつ薄膜トランジスタのオフ状態におい
てこの薄膜トランジスタに流れるリーク電流より大きい
電流を、薄膜トランジスタに流すための不純物拡散防止
層が形成される。
【0052】この発明に基づく薄膜トランジスタを有す
る半導体装置は、他の局面では、半導体基板上に絶縁膜
を介在して形成された薄い半導体層内に形成された薄膜
トランジスタのソース/ドレイン領域となる第1導電型
の不純物を含む第1導電層と、半導体基板上に形成され
第1導電層と電気的に接続される第2導電型の不純物を
含む第2導電層と、第1導電層と第2導電層との界面に
形成された不純物の拡散防止のための不純物拡散防止層
とを備えている。
【0053】この発明に基づく薄膜トランジスタを有す
る半導体装置は、さらに他の局面では、半導体基板の主
表面上に絶縁膜を介在して形成された薄い半導体層内に
第1のチャネル領域を規定するように形成された第1導
電型の1対の第1の不純物領域と、第1のチャネル領域
と対向する位置にゲート絶縁膜を介在して形成された第
1のゲート電極と、半導体基板の主表面上に形成され第
1の不純物領域の一方と電気的に接続される第2導電型
の導電層と、第1の不純物領域の一方と導電層との間に
形成された不純物拡散防止層と、半導体基板の主表面に
第2のチャネル領域を規定するように形成され、一方が
導電層と接続される第2導電型の1対の第2の不純物領
域と、第2のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介在して
形成された第2のゲート電極とを備える。
【0054】この発明に基づく薄膜トランジスタを有す
る半導体装置は、さらに他の局面では、半導体基板上に
絶縁膜を介在して形成された薄い半導体層内に形成され
た薄膜トランジスタのソース/ドレイン領域となる第1
導電型の不純物を含む第1導電層と、半導体基板上に形
成され第1導電層と電気的に接続される第2導電型の不
純物を含む第2導電層と、第1導電層と第2導電層との
間に形成され第1導電型の不純物を含む接続導電層とを
備えている。そして、接続導電層に含まれる第1導電型
の不純物濃度は、第1導電層に含まれる第1導電型の不
純物濃度よりも低い。
【0055】この発明に基づく薄膜トランジスタを有す
る半導体装置は、さらに他の局面では、半導体基板の主
表面上に絶縁膜を介在して形成された薄い半導体層内に
第1のチャネル領域を規定するように形成された第1導
電型の1対の第1の不純物領域と、第1のチャネル領域
と対向する位置にゲート絶縁膜を介在して形成された第
1のゲート電極と、半導体基板の主表面上に形成され第
1の不純物領域の一方と電気的に接続される第2導電型
の導電層と、第1の不純物領域の一方と導電層との間に
形成され第1導電型の不純物を含む接続導電層と、半導
体基板の主表面に第2のチャネル領域を規定するように
形成され、一方が接続導電層と接続される第2導電型の
1対の第2不純物領域と、第2のチャネル領域上にゲー
ト絶縁膜を介在して形成された第2のゲート電極とを備
える。そして、接続導電層に含まれる第1導電型の不純
物濃度は、第1の不純物領域に含まれる第1導電型の不
純物濃度よりも低い。
【0056】この発明に基づく薄膜トランジスタの製造
方法によれば、1つの局面では、まず半導体基板上に形
成された絶縁膜上に、薄膜トランジスタのチャネル領域
を規定するソース/ドレイン領域となる第1導電型の不
純物を含む第1の半導体層を形成する。この第1の半導
体層におけるチャネル領域に相当する部分を除去するこ
とによって第1の半導体層に第1および第2の端面を形
成する。この第1および第2の端面上にそれぞれ不純物
拡散防止層を形成する。この第1および第2の端面上に
形成された不純物拡散防止層間に薄膜トランジスタのチ
ャネル領域となる第2導電型の不純物を含む第2の半導
体層を形成する。そして、薄膜トランジスタのチャネル
領域に対向する位置にゲート絶縁膜を介在してゲート電
極を形成する。
【0057】この発明に基づく薄膜トランジスタの製造
方法によれば、他の局面では、まず、半導体基板上に形
成された絶縁膜上に薄膜トランジスタのゲート電極を形
成する。このゲート電極に対向する位置にゲート絶縁膜
を介在して薄膜トランジスタのチャネル領域となる第2
導電型の第1の半導体層を形成する。この第1の半導体
層表面上に不純物拡散防止層を形成する。そして、この
不純物拡散防止層表面上に第1導電型の第2の半導体層
を形成する。そして、不純物拡散防止層表面上で上記の
第2の半導体層を分割することによって薄膜トランジス
タのソース/ドレイン領域を形成する。
【0058】この発明に基づく薄膜トランジスタの製造
方法によれば、さらに他の局面では、まず、半導体基板
上に絶縁膜を介在して薄膜トランジスタのチャネル領域
およびソース/ドレイン領域が形成される第1導電型の
半導体層を形成する。この半導体層において、チャネル
領域とソース/ドレイン領域との境界領域を露出する。
この境界領域に不純物拡散防止層を形成する。そして、
半導体層内の所定領域に第2導電型の不純物を導入する
ことによって薄膜トランジスタのソース/ドレイン領域
を形成する。薄膜トランジスタのチャネル領域と対向す
る位置にゲート絶縁膜を介在してゲート電極を形成す
る。
【0059】
【作用】この発明に基づく薄膜トランジスタによれば、
チャネル領域とソース/ドレイン領域のうち少なくとも
一方との界面に、不純物拡散防止層が形成されている。
それにより、第1導電型の不純物がソース/ドレイン領
域からチャネル領域へ拡散するのを防止することが可能
となる。その結果、薄膜トランジスタの短チャネル化を
防止することが可能となる。
【0060】この発明に基づく薄膜トランジスタを有す
る半導体装置によれば、1つの局面では、第1のチャネ
ル領域と第1の不純物領域との間に不純物拡散防止層が
形成される。それにより、薄膜トランジスタの短チャネ
ル化を効果的に阻止することが可能となる。その結果、
薄膜トランジスタがオン状態に、MOSトランジスタの
オフ状態においてMOSトランジスタに流れるリーク電
流以上でありかつ薄膜トランジスタのオフ状態において
薄膜トランジスタに流れるリーク電流より大きい電流
を、薄膜トランジスタに流すことが可能となる。それに
より、データの保持特性を向上させることができ、薄膜
トランジスタを有する半導体装置の信頼性を向上させる
ことが可能となる。
【0061】この発明に基づく薄膜トランジスタを有す
る半導体装置によれば、他の局面では、第1導電型の第
1導電層と第2導電型の第2導電層との界面に不純物拡
散防止層が形成されている。それにより、第1導電層と
第2導電層との界面にpn接合が形成されることを阻止
することが可能となる。それにより、第1導電層と、第
1導電層と異なる導電型式の第2導電層との接合部分に
おける抵抗を低減することが可能となる。
【0062】この発明に基づく薄膜トランジスタを有す
る半導体装置によれば、さらに他の局面では、第1導電
層と第2導電層との間に第1導電型の不純物を含む接続
導電層が形成されている。この接続導電層を備えること
によって、薄膜トランジスタのソース/ドレイン領域の
厚みを薄くした場合においても、ソース/ドレイン領域
に導入される第1導電型の不純物が、ソース/ドレイン
領域を突き抜けて第2導電層に到達するといった状況を
効果的に回避することが可能となる。
【0063】すなわち、接続導電層を有することによっ
て、第1導電型の不純物がソース/ドレイン領域を突き
破った場合においても、この接続導電層内でその第1導
電型の不純物をとどめることが可能となる。その結果、
ソース/ドレイン領域の厚みを薄く形成した場合におい
ても、第1導電型の不純物が第2導電層内に注入される
ことを効果的に阻止することが可能となる。それによ
り、第2導電層内にpn接合が形成されることを効果的
に阻止することが可能となる。
【0064】また、接続導電層に含まれる第1導電型の
不純物濃度は、第1導電層に含まれる第1導電型の不純
物濃度よりも低くなるように調整されている。それによ
り、接続導電層と第2導電層との界面においても、従来
よりも不純物の拡散の程度を小さく抑えることが可能と
なる。
【0065】この発明に基づく薄膜トランジスタの製造
方法によれば、1つの局面では、第1の半導体層におけ
るチャネル領域に相当する部分を除去し、第1の半導体
層に形成される第1および第2の端面上に不純物拡散防
止層を形成している。そして、この第1および第2の端
面上に形成された不純物拡散層間に、薄膜トランジスタ
のチャネル領域を形成している。それにより、薄膜トラ
ンジスタのチャネル領域とソース/ドレイン領域との界
面に不純物拡散防止層を形成することが可能となる。
【0066】この発明に基づく薄膜トランジスタの製造
方法によれば、他の局面では、薄膜トランジスタのチャ
ネル領域を覆うように不純物拡散防止層を形成してい
る。そして、この不純物拡散防止層を覆うように第2の
半導体層を形成している。この不純物拡散防止層上の所
定位置で第2の半導体層をチャネル長方向に分割するこ
とによって、薄膜トランジスタのソース/ドレイン領域
を形成している。それにより、薄膜トランジスタのソー
ス/ドレイン領域とチャネル領域との界面に不純物拡散
防止層を形成することが可能となる。
【0067】この発明に基づく薄膜トランジスタの製造
方法によれば、さらに他の局面では、半導体層をパター
ニングすることなく、半導体層におけるチャネル領域と
ソース/ドレイン領域との界面に不純物拡散防止層を形
成することが可能となる。
【0068】
【実施例】以下、この発明に基づく実施例について、図
1〜図58を用いて説明する。
【0069】(第1実施例)まずこの発明に基づく第1
の実施例におけるTFTを有する半導体装置について、
図1,図2,図3,図8,図9を用いて説明する。図1
は、この発明に基づく第1の実施例におけるTFTを有
する半導体装置を示す平面図である。図3は、図1にお
けるIII−III線に沿って見た断面図である。図8
および図9は、この発明に基づくTFTを有する半導体
装置の特徴的な作用を説明するための模式図である。な
お、図8は、図3におけるB領域に相当する部分を示し
ている。また、図9(a)は図3におけるE領域に相当
する部分を示している。図9(b)は、図3におけるF
領域に相当する部分を示している。
【0070】図1,図2および図3を用いて、この発明
に基づく第1の実施例におけるTFTを有する半導体装
置の構造について説明する。
【0071】図1を参照して、TFTのチャネル領域1
6aを規定するようにTFTのソース/ドレイン領域1
6b,16cがそれぞれ形成されている。そして、チャ
ネル領域16aとソース領域16bとの界面には、不純
物拡散防止層17aが形成されている。また、チャネル
領域16aとドレイン領域16cとの界面には、不純物
拡散防止層17bが形成されている。
【0072】この2つの不純物拡散防止層17a,17
bを有することによって、ソース/ドレイン領域16
b,16c内に含まれる不純物が、チャネル領域16a
内に拡散することを防止することが可能となる。それに
より、TFTの短チャネル化を効果的に阻止することが
可能となる。
【0073】また、TFTのドレイン領域16cは、不
純物拡散防止層14aを介してコンタクト電極11aに
電気的に接続されている。それにより、TFTのドレイ
ン領域16cに含まれる不純物と、コンタクト電極11
aに含まれる不純物との拡散をも防止することが可能と
なる。その結果、TFTのドレイン領域16cとコンタ
クト電極11aとの接合部における抵抗を比較的小さく
抑えることが可能となる。
【0074】一方、TFTのソース領域16bは、不純
物拡散防止層14bを介して、配線層11bと接続され
ている。それにより、TFTのソース領域16bと、配
線層11bとの間の不純物の拡散を防止することが可能
となる。その結果、TFTのソース領域と配線層11b
との接合部における抵抗を比較的小さく抑えることが可
能となる。
【0075】なお、上記の不純物拡散防止層14a,1
4b,17a,17bは、好ましくは、誘電体膜であ
る。さらに好ましくは、この不純物拡散防止層14a,
14b,17a,17bは、シリコン窒化膜あるいはチ
タン窒化膜である。また、不純物拡散防止層14a,1
4b,17a,17bの厚みは、好ましくは、数Å〜数
10Å程度である。さらに好ましくは、不純物拡散防止
層14a,14b,17a,17bの厚みは約30Å以
下である。
【0076】次に、図2を用いて、本実施例におけるS
RAMの動作時の特徴について説明する。図2は、本実
施例におけるSRAMの等価回路図である。
【0077】図2を参照して、SRAMのメモリセル5
0は、ビット線51,52と、アクセス用NMOSトラ
ンジスタQ5,Q6と、CMOSフリップフロップとを
有する。NMOSトランジスタQ5,Q6のゲート電極
は、ワード線53に接続される。CMOSフリップフロ
ップは、PMOSトランジスタQ1,Q3と、NMOS
トランジスタQ2,Q4とを含む。
【0078】なお、以下、SRAMのメモリセル50の
スタンバイ時に、ノードN1に高電位VH ,ノードN2
に低電位VL が印加された場合について説明を進めてい
く。図2を参照して、ノードN1に高電位VH が印加さ
れることによってNMOSトランジスタQ4はオン状態
となり、PMOSトランジスタ(TFT)Q3はオフ状
態となる。このとき、PMOSトランジスタQ3にはオ
フ状態であっても少量のリーク電流54が流れる。
【0079】従来例においては、不純物拡散防止層17
a,17bが形成されていないので、PMOSトランジ
スタQ3のチャネル長が短くなったりチャネルが消失し
てしまう場合などがある。そのため、オフ状態であって
もPMOSトランジスタQ3に流れるリーク電流値が所
望の値よりも大きくなってしまう。
【0080】それに対し、本実施例によれば、不純物拡
散防止層17a,17bが存在することによって、PM
OSトランジスタQ3のチャネル長が所望の値に確保さ
れる。それにより、確実に、PMOSトランジスタQ3
のオン状態における電流値が、PMOSトランジスタQ
3のオフ状態におけるリーク電流よりも大きいものとす
ることが可能となる。それにより、スタンバイ時にノー
ドN2が確実に低電位VL に保たれる。
【0081】一方、ノードN2に低電位VL が印加され
ることによって、PMOSトランジスタ(TFT)Q1
はオン状態となり、NMOSトランジスタQ2はオフ状
態となる。このとき、NMOSトランジスタQ2には、
オフ状態であるにもかかわらず少量のリーク電流55が
流れる。具体的には10fÅ程度のリーク電流が流れ
る。このとき、オン状態においてPMOSトランジスタ
Q1に流れる電流値は100fÅ程度であり、NMOS
トランジスタQ2のオフ状態におけるリーク電流値以上
となる。それにより、スタンバイ時にノードN1が確実
に高電位VH に保たれる。以上のことにより、本実施例
によれば、SRAMのデータ保持特性を向上させること
が可能となる。
【0082】次に、図3を用いて、上記の第1の実施例
におけるTFTを有する半導体装置の断面構造について
より詳しく説明する。図3を参照して、n型の半導体基
板1の主表面には、pウェル領域2が形成されている。
pウェル領域2の表面には、間隔を隔ててn型低濃度不
純物領域7a,7a,7b,7bがそれぞれ形成されて
いる。このn型低濃度不純物領域7a,7aおよび7
b,7bによって2つのNMOS電界効果トランジスタ
のチャネル領域が規定される。
【0083】また、pウェル領域2の表面には、このn
型低濃度不純物領域7a,7a,7b,7bと部分的に
重なるようにn型高濃度不純物領域9a,9a,9b,
9bが形成されている。このn型高濃度不純物領域9
b,9bにおいて、上層配線層とのコンタクト部には、
n型不純物領域10,20がそれぞれ形成されている。
【0084】また、半導体基板1の主表面の所定位置に
は、間隔を隔てて素子分離酸化膜4が形成されている。
この素子分離酸化膜4の下面近傍には、チャネルストッ
パとして機能するp型不純物領域3がそれぞれ形成され
ている。上記のn型低濃度不純物領域7a,7aおよび
7b,7bによって規定される2つのチャネル領域上に
は、ゲート絶縁膜5a,5bを介してゲート電極6a,
6bがそれぞれ形成されている。
【0085】このゲート電極6a,6bの側壁には、サ
イドウォール絶縁膜8a,8bがそれぞれ形成されてい
る。上記のゲート電極6a,6bおよびサイドウォール
絶縁膜8a,8bを覆うように層間絶縁膜12(12
a,12b)がそれぞれ形成されている。
【0086】n型不純物領域10上には、このn型不純
物領域10と電気的に接続されるコンタクト電極11a
が形成されている。このコンタクト電極11aにはn型
の不純物が導入されている。
【0087】コンタクト電極11a上には、不純物拡散
防止層14aが形成されている。この不純物拡散防止層
14a上には、TFTのドレイン領域16cが形成され
ている。一方、層間絶縁膜12a上の所定位置には、配
線層11bが形成されている。この配線層11bにはn
型の不純物が導入されている。この配線層11bは、上
述のように、電源Vccに電気的に接続されている。
【0088】この配線層11b上には、不純物拡散防止
層14bが形成されている。この不純物拡散防止層14
b上には、この不純物拡散防止層14bを介して配線層
11bと電気的に接続されるTFTのソース領域16b
が形成されている。
【0089】層間絶縁膜12b上の所定位置には、TF
Tのゲート電極13が形成されている。このTFTのゲ
ート電極13と対向する位置に、ゲート絶縁膜13aを
介在してTFTのチャネル領域16aが形成されてい
る。
【0090】このTFTのチャネル領域16aにはn型
の不純物が導入されている。また、TFTのソース/ド
レイン領域16b,16cには、p型の不純物が導入さ
れている。このTFTのソース/ドレイン領域16b,
16cとTFTのチャネル領域16aとの界面には、不
純物拡散防止層17a,17bがそれぞれ形成されてい
る。
【0091】本実施例においては、不純物拡散防止層1
7a,17bは、TFTのソース/ドレイン領域16
b,16cと、TFTのチャネル領域16aとの間の2
つの界面にそれぞれ形成されている。しかし、不純物拡
散防止層17a,17bは、上記2つの界面のうち少な
くともどちらか一方の界面に形成されていればよい。さ
らに好ましくは、不純物拡散防止層17a,17bは、
TFTのチャネル領域16aと、TFTのドレイン領域
16cとの界面に設けられる。
【0092】さらに、図3に示されるように、TFTの
チャネル領域16aと、TFTのドレイン領域16cと
の界面に形成される不純物拡散防止層17bは、TFT
のソース領域16bとTFTのチャネル領域16aとの
界面に形成された不純物拡散防止層17aよりも、ゲー
ト電極13からチャネル長方向に離れた位置に形成され
ている。それにより、チャネル領域16aに生じ得る電
界集中を緩和することが可能となる。
【0093】上記のTFTを覆うように層間絶縁膜18
が形成されている。この層間絶縁膜18には、n型不純
物領域20上に位置する部分にコンタクトホール19が
設けられている。このコンタクトホール19内表面およ
び層間絶縁膜18上には、バリアメタル層21が形成さ
れている。このバリアメタル層21上には、アルミニウ
ム配線層22が形成されている。このアルミニウム配線
層22を覆うようにパッシベーション膜23が形成され
ている。
【0094】次に、図8および図9を用いて、本発明に
基づくTFTを有する半導体装置の特徴的な作用につい
て説明する。まず図8を参照して、上述のように、TF
Tのソース/ドレイン領域16b,16cとTFTのチ
ャネル領域16aとの界面には、不純物拡散防止層17
a,17bが形成されている。
【0095】チャネル領域16aにはn型の不純物が導
入されており、ソース/ドレイン領域16b,16cに
はp型の不純物が導入されている。しかし、上記のよう
に、不純物拡散防止層17a,17bが形成されること
によって、ソース/ドレイン領域16b,16cと、チ
ャネル領域16aとの間での不純物拡散を阻止すること
が可能となる。
【0096】その結果、ソース/ドレイン領域16b,
16cと、チャネル領域16aとの界面が、従来のよう
に、チャネル領域16a側に移動することを防止でき
る。それにより、TFTの短チャネル化を効果的に阻止
することが可能となる。
【0097】次に図9を参照して、図9(a)は、配線
層11bとTFTのソース領域16bとの接合部分を模
式的に示す拡大断面図である。図9(b)は、コンタク
ト電極11aとTFTのドレイン領域16cとの接合部
分を模式的に示す拡大断面図である。
【0098】まず図9(a)を参照して、TFTのソー
ス領域16bにはp型の不純物が導入されている。配線
層11bには、n型の不純物が導入されている。しか
し、このTFTのソース領域16bと配線層11bとの
界面に不純物拡散防止層14bを有することによって、
それぞれの層に含まれる不純物が拡散して他の層へ移動
することを阻止することが可能となる。
【0099】特に、ソース領域16bに含まれるp型の
不純物がn型の配線層11b内に移動することを阻止す
ることが可能となる。それにより、TFTのソース領域
16bと配線層11bとの接合部分の抵抗を従来よりも
小さく抑えることが可能となる。
【0100】さらに、この不純物拡散防止層14bが存
在することによって、TFTのソース領域16bと配線
層11bとの界面にpn接合が形成されることを阻止す
ることが可能となる。その結果、配線層11bとソース
領域16bとの界面にpn接合が形成された場合より
も、ソース領域16bと配線層11bとの接合部分の抵
抗を低減させることが可能となる。
【0101】次に、図9(b)を参照して、コンタクト
電極11aとTFTのドレイン領域16cとの界面に
も、上記の不純物拡散防止層14bと同様の不純物拡散
防止層14aが形成されている。この不純物拡散防止層
14aを有することによって、上記の場合と同様に、T
FTのドレイン領域16cとコンタクト電極11aとの
界面にpn接合が形成されることを効果的に阻止するこ
とが可能となる。
【0102】その結果、ドレイン領域16cとコンタク
ト電極11aとの接合部分の抵抗を従来よりも小さく抑
えることが可能となる。それにより、TFTの性能を向
上させることが可能となる。
【0103】(第2実施例)次に、図4を用いて、この
発明に基づく第2の実施例について説明する。図4は、
この発明に基づく第2の実施例におけるTFTを有する
半導体装置を示す部分断面図である。
【0104】図4を参照して、本実施例におけるTFT
を有する半導体装置においては、TFTのドレイン領域
16c側に位置する不純物拡散防止層17bの位置が、
上記の第1の実施例の場合に比べて、チャネル領域16
a側に位置している。このように、ドレイン領域16c
側の不純物拡散防止層17bの位置をチャネル領域16
a側に移動させてもよい。ドレイン領域16c側の電界
集中を考慮した場合には、上記の第1の実施例のように
することが好ましいが、この場合でもTFTの短チャネ
ル化は阻止できる。その他の構造に関しては、図3に示
される上記の第1の実施例の場合とほぼ同様である。そ
れにより、第1の実施例とほぼ同様の効果が得られる。
【0105】(第3実施例)次に、図5を用いて、この
発明に基づく第3の実施例におけるTFTを有する半導
体装置について説明する。図5は、この発明に基づく第
3の実施例におけるTFTを有する半導体装置を示す部
分断面図である。
【0106】図5を参照して、本実施例におけるTFT
を有する半導体装置は、上記の第1の実施例におけるT
FTを有する半導体装置の構造に加えて、多結晶シリコ
ン層30a,30bが形成されている。
【0107】多結晶シリコン層30aは、TFTのドレ
イン領域16cと、不純物拡散防止層14aとの間に形
成されている。多結晶シリコン層30bは、TFTのソ
ース領域16bと、不純物拡散防止層14bとの間に設
けられている。それ以外の構造に関しては上記の第1の
実施例におけるTFTを有する半導体装置とほぼ同様で
ある。
【0108】上記の多結晶シリコン層30a,30bに
は、p型の不純物が導入されている。この多結晶シリコ
ン層30a,30bに含まれるp型の不純物濃度は、T
FTのソース/ドレイン領域16b,16cに含まれる
p型の不純物濃度よりも低いことが好ましい。
【0109】まず、上記のように、多結晶シリコン層3
0a,30bを有することによって、TFTのソース/
ドレイン領域16b,16cが形成される半導体層の厚
みを薄く形成することが可能となる。すなわち、TFT
のソース/ドレイン領域16b,16cにp型の不純物
を導入する際に、このp型の不純物がTFTのソース/
ドレイン領域16b,16cを突き抜けたとしても、多
結晶シリコン層30a,30b内で、そのp型の不純物
をとどめることが可能となるからである。
【0110】その結果、TFTのソース/ドレイン領域
16b,16cが形成される半導体層を薄膜化した場合
においても、コンタクト電極11aあるいは配線層11
b内にp型の不純物が注入されることを防止することが
可能となる。
【0111】また、多結晶シリコン層30a,30bに
含まれるp型の不純物濃度を、TFTのソース/ドレイ
ン領域16b,16cに含まれるp型の不純物濃度より
も低くすることによって、従来よりも、コンタクト電極
11aあるいは配線層11bとの界面における不純物の
拡散の度合いを低減させることが可能となる。それによ
り、コンタクト電極11aあるいは配線層11b内にp
n接合が形成される可能性を低減させることが可能とな
る。その結果、従来よりもその接合部における抵抗を低
減させることが可能となる。
【0112】さらに、本実施例においては、多結晶シリ
コン層30aとコンタクト電極11aとの間に不純物拡
散防止層14aが形成され、多結晶シリコン層30bと
配線層11bとの間に不純物拡散防止層14bが形成さ
れている。そのため、上記の各実施例よりもさらに、そ
の接合部における抵抗を低減させることが可能となる。
TFTのソース/ドレイン領域16b,16cにp型の
不純物を導入する際に、コンタクト電極11a内あるい
は配線層11b内にp型の不純物が導入される可能性を
小さく抑えることが可能となるからである。
【0113】(第4実施例)次に、図6を用いて、この
発明に基づく第4の実施例について説明する。図6は、
この発明に基づく第4の実施例におけるTFTを有する
半導体装置を示す部分断面図である。
【0114】図6を参照して、本実施例においては、T
FTのチャネル領域16aの端部がTFTのソース/ド
レイン領域16b,16c上に乗り上げるように形成さ
れている。
【0115】また、本実施例においては、TFTのチャ
ネル領域16aとTFTのゲート電極13との間の領
域、TFTのソース/ドレイン領域16a,16b表面
上および層間絶縁膜12上に不純物拡散防止層17が延
在するように形成されている。それにより、以下のよう
な効果がある。
【0116】TFTを構成する多結晶シリコン層内に
は、水素ラジカルが導入されることが好ましい。特にT
FTのソース/ドレイン領域とチャネル領域との界面に
水素ラジカルが導入されることが好ましい。この水素ラ
ジカルが多結晶シリコン層内に導入されることによっ
て、水素ラジカルがダングリングボンド(未結合種)を
埋める。
【0117】すなわち、この水素ラジカルと多結晶シリ
コン層内のシリコンとが結合する。それによって、結晶
粒界を流れるリーク電流を低減させることが可能とな
る。このような理由によって、水素ラジカルがTFTを
構成する多結晶シリコン層内、特にチャネル領域とソー
ス/ドレイン領域との界面部分に導入されることが好ま
しいと言える。したがって本実施例においては、TFT
のチャネル領域16aを構成する半導体層の形成時に上
記の水素ラジカルをその半導体層に導入することが好ま
しい。
【0118】しかし、この水素ラジカルは、TFTの下
部に設けられるNMOSトランジスタのゲート絶縁膜の
寿命を劣化させるといった問題をも引き起こす。したが
って、上記の水素ラジカルは、TFTの下に形成される
NMOSトランジスタにとっては有害であると言える。
【0119】このとき、図6に示されるように、不純物
拡散防止層17がTFTのチャネル領域16a下および
ソース/ドレイン領域16b,16c上にまで延在する
ことによって、その水素ラジカルがTFTの下に形成さ
れるNMOSトランジスタ形成部分にまで移動するのを
効果的に阻止することが可能となる。それにより、結果
として、TFTを有する半導体装置の信頼性を向上させ
ることが可能となる。
【0120】(第5実施例)次に、図7を用いて、この
発明に基づく第5の実施例におけるTFTを有する半導
体装置について説明する。図7は、この発明に基づく第
5の実施例におけるTFT部分を示す平面図である。
【0121】図7を参照して、本実施例においては、T
FTのチャネル領域16aのチャネル幅方向の長さW
が、TFTのソース/ドレイン領域16b,16cのチ
ャネル幅方向の長さW1よりも長くなっている。すなわ
ち、チャネルの形成可能な領域が拡大する。それによ
り、TFT自体にとっては、所望の電流量が得やすくな
る。その結果TFT自体の性能を向上させることが可能
となる。
【0122】(第6実施例)次に、図10〜図23を用
いて、この発明に基づく第6の実施例について説明す
る。なお、本実施例においては、上記の第4実施例で説
明した図6に示されるTFTを有する半導体装置の製造
方法について説明する。図10〜図23は、この発明に
基づく第6の実施例におけるTFTを有する半導体装置
の製造工程の第1工程〜第14工程を示す部分断面図で
ある。
【0123】まず図10を参照して、n型の半導体基板
1を準備する。次に、図11を参照して、この半導体基
板1の主表面に、pウェル領域2を形成する。このpウ
ェル領域2の表面に、所定間隔をあけて素子分離酸化膜
4を形成する。このとき、素子分離酸化膜4の形成に際
して、予めこの素子分離酸化膜4の形成位置にp型の不
純物を注入しておく。それにより、図11に示されるよ
うに、素子分離酸化膜4の形成と同時に、素子分離酸化
膜4の下面近傍にp型不純物領域3が形成される。次
に、半導体基板1の主表面にゲート絶縁膜5を形成す
る。
【0124】次に、図12を参照して、CVD法などを
用いて、不純物を含有した多結晶シリコン層6を、ゲー
ト絶縁膜5上に形成する。この多結晶シリコン層6上の
所定位置(NMOSトランジスタのゲート電極形成位
置)に、パターニングされたレジスト30を形成する。
【0125】次に、図13を参照して、上記のレジスト
30をマスクとして用いてエッチングすることによっ
て、NMOS電界効果トランジスタのゲート電極6a,
6bをそれぞれ形成する。次に、上記のゲート電極6
a,6bをマスクとして用いて、半導体基板1の主表面
にn型の不純物を所定量注入する。それにより、n型低
濃度不純物領域7a,7bがそれぞれ形成される。
【0126】次に、ゲート電極6a,6bの側壁に、サ
イドウォール絶縁膜8a,8bをそれぞれ形成する。こ
のサイドウォール絶縁膜8a,8bおよびゲート電極6
a,6bをマスクとして用いて、半導体基板1の主表面
にn型の不純物を導入する。それによって、n型高濃度
不純物領域9a,9bをそれぞれ形成する。
【0127】次に、図14を参照して、CVD法などを
用いて、半導体基板1の主表面上に層間絶縁膜12aを
形成する。この層間絶縁膜12aの所定位置に、所定の
n型高濃度不純物領域9bの一部表面を露出させるコン
タクトホールを形成する。このコンタクトホールを通し
て半導体基板1の主表面にn型の不純物を導入すること
によって、n型不純物領域10を形成する。
【0128】次に、CVD法などを用いて、層間絶縁膜
12a上およびn型不純物領域10上に、多結晶シリコ
ン層を堆積する。このとき、この多結晶シリコン層にn
型の不純物を導入する。この多結晶シリコン層をパター
ニングすることによって、n型不純物領域10と電気的
に接続されるコンタクト電極11aを形成する。また、
それと同時に、層間絶縁膜12a上の所定位置に、配線
層11bを形成する。
【0129】次に、図15を参照して、配線層11bお
よびコンタクト電極11aを覆うように、CVD法など
を用いて、層間絶縁膜12bを形成する。この層間絶縁
膜12b上に、不純物(p型,n型どちらでもよい)を
含有した多結晶シリコン層を堆積する。この多結晶シリ
コン層を所定形状にパターニングすることによって、層
間絶縁膜12b上にTFTのゲート電極13を形成す
る。
【0130】次に、図16を参照して、TFTのゲート
電極13を覆うように、CVD法などを用いて、TFT
のゲート絶縁膜13aを形成する。次に、ゲート絶縁膜
13aおよび層間絶縁膜12bの所定位置をエッチング
することによって、コンタクト電極11aの一部表面お
よび配線層11bの一部表面を露出させる。それによ
り、コンタクトホール15a,15bを形成する。
【0131】次に、図17を参照して、アンモニア(N
3 )ガスを用いたランプアニール法によって、数Å〜
数10Å程度の膜厚を有するシリコン窒化膜を形成す
る。このシリコン窒化膜が不純物拡散防止層として機能
することとなる。このシリコン窒化膜をパターニングす
ることによって、コンタクト電極11a上および配線層
11b上にシリコン窒化膜(不純物拡散防止層)14
a,14bをそれぞれ形成する。
【0132】不純物拡散防止層14a,14bとして
は、チタン窒化膜を使用することも可能である。この場
合には、スパッタリング法などを用いて、数10Å程度
のチタン膜を、コンタクト電極11a上および配線層1
1b上に形成する。そして、N 2 ガス内でランプアニー
ル処理を施すことによって、コンタクト電極11a上お
よび配線層11b上にチタン窒化膜を形成する。
【0133】以上のようにして、不純物拡散防止層14
a,14bを形成した後は、図18に示されるように、
この不純物拡散防止層14a,14b上およびゲート絶
縁膜13a上に、CVD法などを用いて、第1の多結晶
シリコン層16を形成する。この第1の多結晶シリコン
層の厚みは、好ましくは、100Å〜400Å程度であ
る。次に、この第1の多結晶シリコン層16に、p型の
不純物(たとえばBF 2 )を注入する。
【0134】次に、図19を参照して、上記のp型の不
純物が導入された第1の多結晶シリコン層16をパター
ニングする。このとき、TFTのチャネル領域が形成さ
れる部分における第1の多結晶シリコン層16も除去さ
れる。それにより、TFTのソース/ドレイン領域16
b,16cがそれぞれ形成される。
【0135】次に、図20を参照して、NH3 ガスを用
いたランプアニール法によって、TFTのソース/ドレ
イン領域16b,16c表面上、露出したゲート絶縁膜
13a上に、上記の場合と同様の方法を用いて、シリコ
ン窒化膜あるいはチタン窒化膜を形成する。それによ
り、不純物拡散防止層17が形成されることになる。
【0136】次に、図21を参照して、上記の不純物拡
散防止層17上に、第2の多結晶シリコン層16dを形
成する。この第2の多結晶シリコン層16d内には水素
ラジカルが導入される。この第2の多結晶シリコン層1
6dはアモルファスシリコン層であってもよい。そし
て、この第2の多結晶シリコン層16dにn型の不純物
を注入する。このn型の不純物の注入量は、好ましく
は、1011〜1012/cm2 程度である。この場合であ
れば、n型の不純物として砒素(As)が注入されてい
る。
【0137】次に、図22を参照して、上記の第2の多
結晶シリコン層16dをパターニングすることによっ
て、TFTのチャネル領域16aを形成する。このと
き、TFTのチャネル領域16aの端部は、TFTのソ
ース/ドレイン領域16b,16c上に乗り上げるよう
にして形成されている。
【0138】なお、チャネル領域16aは、ソース/ド
レイン領域16b,16cに乗り上げるように形成され
なくてもよい。
【0139】次に、図23を参照して、上記のTFTを
覆うように、CVD法などを用いて、層間絶縁膜18を
形成する。そして、この層間絶縁膜18をリフローする
ことによって平坦化する。
【0140】このとき、TFTのソース/ドレイン領域
16b,16cとTFTのチャネル領域16aとの界面
には不純物拡散防止層17が形成されているため、TF
Tのソース/ドレイン領域16b,16cとTFTのチ
ャネル領域16aとの間での不純物拡散はほとんどない
と言える。それにより、TFTの短チャネル化を防止す
ることが可能となる。
【0141】次に、層間絶縁膜18の所定位置にコンタ
クトホール19を形成する。そして、このコンタクトホ
ール19を通してn型の不純物を半導体基板1の主表面
に注入することによって、n型不純物領域20を形成す
る。
【0142】次に、図6を参照して、コンタクトホール
19内表面上および層間絶縁膜18上に、バリアメタル
層21を形成する。このバリアメタル層21上に、スパ
ッタリング法などを用いて、アルミニウム配線層22を
形成する。このアルミニウム配線層22上に、プラズマ
CVD法などを用いて、パッシベーション膜23を形成
する。以上の工程を経て、図6に示されるTFTを有す
る半導体装置が形成されることになる。
【0143】(第7実施例)次に、図24〜図28を用
いて、この発明に基づく第7の実施例について説明す
る。本実施例は、図5に示されるTFTを有する半導体
装置の製造方法を説明するものである。図24〜図28
は、この発明に基づく第7の実施例におけるTFTを有
する半導体装置の製造工程の第6工程〜第10工程を示
す部分断面図である。より具体的には、図5に示される
TFTを有する半導体装置の製造工程における第6工程
〜第10工程について説明する。
【0144】図24を参照して、上記の第6の実施例と
同様の工程を経て、コンタクト電極11aおよび配線層
11bを形成する。そして、配線層11bおよびコンタ
クト電極11aを覆うように層間絶縁膜12bを形成す
る。この層間絶縁膜12bにコンタクトホール31a,
31bをそれぞれ形成する。それにより、配線層11b
の一部表面およびコンタクト電極11aの一部表面を露
出させる。
【0145】次に図25を参照して、上記の第6の実施
例と同様の方法で、配線層11b表面上およびコンタク
ト電極11a表面上に不純物拡散防止層14a,14b
を形成する。
【0146】次に、図26を参照して、不純物拡散防止
層14a,14b上および層間絶縁膜12b上に、CV
D法などを用いて、p型の不純物を含有した多結晶シリ
コン層38を形成する。このとき、多結晶シリコン層3
8に含まれるp型の不純物濃度は、好ましくは、TFT
のソース/ドレイン領域16b,16cに導入されるp
型の不純物濃度よりも低くなるように調整される。
【0147】次に、図27を参照して、上記の多結晶シ
リコン層38をパターニングすることによって、不純物
拡散防止層14a,14b上に、多結晶シリコン層30
a,30bをそれぞれ形成する。またこのとき、同時
に、TFTのゲート電極13も形成する。それにより、
工程が短縮される。
【0148】次に、図28を参照して、CVD法などを
用いて、TFTのゲート電極13を覆うようにゲート絶
縁膜13を形成する。このゲート絶縁膜13において、
多結晶シリコン層30a,30b上に位置する部分を除
去する。
【0149】そして、CVD法などを用いて、多結晶シ
リコン層30a,30b上およびゲート絶縁膜13a上
に、TFTのソース/ドレイン領域が形成される多結晶
シリコン層16を形成する。この多結晶シリコン層16
にB,BF2 などのp型不純物を注入する。このときの
多結晶シリコン層16と多結晶シリコン30aあるいは
多結晶シリコン層30bとの厚みの和と、B,BF2
注入エネルギの関係が下記の表1に示されている。
【0150】
【表1】
【0151】上記の表1の条件でB,BF2 を多結晶シ
リコン層16内に注入することによって、B,BF2
どのp型不純物が、多結晶シリコン層16と多結晶シリ
コン層30a、あるいは多結晶シリコン16と多結晶シ
リコン層30bを貫通して、コンタクト電極11aある
いは配線層11b内に注入されることを阻止できる。そ
れにより、TFTのソース/ドレイン領域とコンタクト
電極11aあるいは配線層11bとのコンタクト抵抗を
小さく押えることが可能となる。
【0152】その後、多結晶シリコン層16をパターニ
ングすることによって、TFTのソース/ドレイン領域
をそれぞれ形成する。それ以後は、上記の第6の実施例
と同様の工程を経て図5に示されるTFTを有する半導
体装置が形成されることになる。
【0153】(第8実施例)次に、図29を用いて、こ
の発明に基づく第8の実施例におけるTFTを有する半
導体装置について説明する。図29は、この発明に基づ
く第8の実施例におけるTFTを有する半導体装置を示
す部分断面図である。
【0154】図29を参照して、本実施例においては、
TFTのゲート電極13が、TFTのチャネル領域16
a上に形成されている。それ以外の構成については、図
3に示されるTFTを有する半導体装置とほぼ同様であ
る。したがって、本実施例におけるTFTを有する半導
体装置も、上記の第1実施例とほぼ同様の効果を有す
る。
【0155】(第9実施例)次に、図30を用いて、こ
の発明に基づく第9の実施例について説明する。図30
は、この発明に基づく第9の実施例におけるTFTを有
する半導体装置を示す部分断面図である。
【0156】図30を参照して、本実施例においても、
TFTのゲート電極13は、TFTのチャネル領域16
a上に形成されている。その他の構造に関しては図5に
示されるTFTを有する半導体装置とほぼ同様である。
したがって、図30に示される構造を有することによっ
て、上記の第3実施例とほぼ同様の効果を奏する。
【0157】(第10実施例)次に、図31を用いて、
この発明に基づく第10の実施例について説明する。図
31は、この発明に基づく第10の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置を示す部分断面図である。
【0158】図31を参照して、本実施例においても、
TFTのゲート電極13は、TFTのチャネル領域16
a上に形成されている。その他の構造に関しては、図6
に示されるTFTを有する半導体装置とほぼ同様であ
る。このような構造を有することにより、TFTのゲー
ト絶縁膜13aを一種類の膜で形成でき、界面準位密度
が減少する。それ以外は、上記の第4実施例とほぼ同様
の効果を奏する。
【0159】(第11実施例)上記の第8〜第10実施
例においては、TFTのゲート電極13が、TFTのチ
ャネル領域16a上に位置する場合について説明した。
本実施例においては、このように、TFTのゲート電極
13が、TFTのチャネル領域16a上に位置する場合
のTFTを有する半導体装置の製造方法について説明す
ることとする。
【0160】図32〜図37は、この発明に基づく第1
1の実施例におけるTFTを有する半導体装置の製造工
程の第4工程〜第9工程を示す部分断面図である。これ
らの図を用いて、この発明に基づく第11の実施例につ
いて説明する。
【0161】まず図32を参照して、上記の第6の実施
例と同様の工程を経て、半導体基板1の主表面にNMO
S電界効果トランジスタを形成する。次に、図33を参
照して、半導体基板1の主表面上に、CVD法などを用
いて、層間絶縁膜12aを形成する。そして、半導体基
板1の主表面の所定位置にn型不純物領域10を形成
し、このn型不純物領域10と電気的に接続されるコン
タクト電極11aを形成する。これと同時に、層間絶縁
膜12a上の所定位置に、配線層11bを形成する。
【0162】次に、図34を参照して、配線層11bお
よびコンタクト電極11aを覆うように層間絶縁膜12
bを形成する。この層間絶縁膜12bにコンタクトホー
ルを設けることによって、コンタクト電極11aの一部
表面および配線層11bの一部表面を露出させる。この
コンタクト電極11aの露出面上および配線層11bの
露出面上に、上記の第6の実施例と同様の方法で、不純
物拡散防止層14a,14bをそれぞれ形成する。
【0163】次に、図35を参照して、不純物拡散層1
4a,14b上および層間絶縁膜12b上に、CVD法
などを用いて、100Å〜400Å程度の膜厚の多結晶
シリコン層(アモルファスシリコン層でもよい)を形成
する。この多結晶シリコン層16にp型の不純物(BF
2 )をイオン注入する。
【0164】次に、図36を参照して、上記の第1の多
結晶シリコン層16をパターニングすることによって、
TFTのソース/ドレイン領域16b,16cを形成す
る。そして、このTFTのソース/ドレイン領域16
b,16c上および層間絶縁膜12b上に、上記の第6
の実施例と同様の方法で、不純物拡散防止層17を形成
する。
【0165】この不純物拡散防止層17上に、第2の多
結晶シリコン層を堆積する。この第2の多結晶シリコン
層に1011〜1012/cm2 程度の量のn型の不純物を
注入する。そして、この第2の多結晶シリコン層をパタ
ーニングすることによって、TFTのチャネル領域16
aを形成する。
【0166】次に、図37を参照して、上記のTFTの
チャネル領域16a上およびTFTのソース/ドレイン
領域16b,16c上に、CVD法などを用いて、TF
Tのゲート絶縁膜13aを形成する。このゲート絶縁膜
13a上に、CVD法などを用いて、不純物(p型,n
型のどちらでもよい)を含有した多結晶シリコン層を形
成する。
【0167】この多結晶シリコン層をパターニングする
ことによって、TFTのチャネル領域16aに対向する
位置に、TFTのゲート電極13を形成する。それ以降
は、上記の第6の実施例と同様の工程を経て、図31に
示されるTFTを有する半導体装置が形成される。
【0168】(第12実施例)次に、図38を用いて、
この発明に基づく第12の実施例におけるTFTを有す
る半導体装置について説明する。図38は、この発明に
基づく第12の実施例におけるTFTを有する半導体装
置を示す部分断面図である。
【0169】図38を参照して、本実施例においては、
TFTのゲート電極13上に、ゲート絶縁膜13aを介
在してTFTのチャネル領域16aが形成されている。
そして、このTFTのチャネル領域16aを覆いかつゲ
ート絶縁膜13aを覆うように不純物拡散防止層17が
形成されている。それにより得られる効果は、上記の各
実施例とほぼ同様である。
【0170】しかし、本実施例においては、不純物拡散
防止層17と不純物拡散防止層14a,14bとを同一
の層によって形成することが可能となる。それにより、
不純物拡散防止層17と、不純物拡散防止層14a,1
4bとを同一工程で形成することが可能となる。それに
より、製造工程の簡略化が図れる。
【0171】(第13実施例)次に、図39を用いて、
この発明に基づく第13の実施例について説明する。図
39は、この発明に基づく第13の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置を示す部分断面図である。
【0172】図39を参照して、本実施例においては、
ソース/ドレイン領域16b,16c上には、シリコン
窒化膜33が形成されている。そして、TFTのソース
/ドレイン領域16b,16cの間には、このTFTの
ソース/ドレイン領域16b,16cをチャネル長方向
に分離するための酸化膜34が形成されている。
【0173】それ以外の構造に関しては、上記の図38
に示される第12の実施例の場合とほぼ同様である。上
記の構造を有することにより、チャネル領域を構成する
多結晶シリコン層へのエッチングダメージが緩和され
る。それ以外は、上記の第12の実施例とほぼ同様の効
果を奏する。
【0174】(第14実施例)次に、図40〜図45を
用いて、この発明に基づく第14の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造方法について説明する。よ
り具体的には、図38に示されるTFTを有する半導体
装置の製造方法について説明する。図40〜図44は、
この発明に基づく第14の実施例におけるTFTを有す
る半導体装置の特徴的な製造工程の第1工程〜第5工程
を示す部分断面図である。図45は、上記の第5工程の
他の態様を示す部分断面図である。
【0175】まず図40を参照して、上記の第6の実施
例と同様の工程を経てゲート電極13を形成する。そし
て、このゲート電極13を覆うように、CVD法などを
用いて、ゲート絶縁膜13aを形成する。このゲート絶
縁膜13a上に、第1の多結晶シリコン層16を形成す
る。この第1の多結晶シリコン層16に、砒素(As)
などのn型の不純物を注入する。このn型の不純物の注
入量は、好ましくは、1011〜1012/cm2 程度であ
る。
【0176】次に、図41を参照して、上記の第1の多
結晶シリコン層16をパターニングすることによって、
TFTのゲート電極13と対向する位置に、TFTのチ
ャネル領域16aを形成する。
【0177】次に、図42を参照して、上記の第6の実
施例と同様の方法で、TFTのチャネル領域16aを覆
いかつゲート絶縁膜13aを覆うように不純物拡散防止
層17を形成する。
【0178】次に、図43を参照して、不純物拡散防止
層17上に、CVD法などを用いて、第2の多結晶シリ
コン層16dを形成する。この第2の多結晶シリコン層
16dに、高濃度のp型の不純物(BF2 )を注入す
る。
【0179】次に、図44を参照して、上記の第2の多
結晶シリコン層16dをパターニングすることによっ
て、チャネル領域16a上に位置する不純物拡散防止層
17の一部表面を露出させる。それにより、TFTのチ
ャネル領域16a上で、チャネル長方向に上記の第2の
多結晶シリコン層16dを分割する。その結果、TFT
のソース/ドレイン領域16b,16cがそれぞれ形成
される。それにより、本実施例におけるTFTが形成さ
れることになる。
【0180】それ以外は、上記の第6の実施例と同様の
工程を経て、図38に示されるTFTを有する半導体装
置が形成されることになる。なお、上記の図44(第5
工程)においては、チャネル領域16a上において、T
FTのソース/ドレイン領域16b,16cを分割し
た。しかし、図45に示されるように、不純物拡散防止
層17の上面と、TFTのソース/ドレイン領域16
b,16cの上面とがほぼ面一となるように、TFTの
ソース/ドレイン領域16b,16cを形成してもよ
い。
【0181】(第15実施例)次に、図46〜図48を
用いて、この発明に基づく第15の実施例について説明
する。より具体的には、図39に示されるTFTを有す
る半導体装置の製造方法について説明する。図46〜図
48は、この発明に基づく第15の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造方法の特徴的な製造工程に
おける第1工程〜第3工程を示す部分断面図である。
【0182】まず図46を参照して、上記の第14の実
施例と同様の工程を経て、第2の多結晶シリコン層16
dを形成する。この第2の多結晶シリコン層16d上
に、耐酸化膜として機能するシリコン窒化膜33を形成
する。このシリコン窒化膜33は、他の耐酸化性の膜を
用いてもよい。
【0183】次に、図47を参照して、上記のシリコン
窒化膜33をパターニングすることによって、TFTの
チャネル領域16a上に位置する第2の多結晶シリコン
層16dの一部表面を露出させる。
【0184】次に、図48を参照して、第2の多結晶シ
リコン層16dに熱酸化処理を施すことによって、第2
の多結晶シリコン層16d内に酸化膜34を形成する。
この酸化膜34によって、第2の多結晶シリコン層16
dが、チャネル長方向に分割される。それにより、TF
Tのソース/ドレイン領域16b,16cがそれぞれ形
成される。
【0185】それ以外の工程は、上記の第6の実施例と
同様の工程を経て図39に示されるTFTを有する半導
体装置が形成されることになる。
【0186】(第16実施例)次に、図49を用いて、
この発明に基づく第16の実施例について説明する。図
49は、この発明に基づく第16の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置を示す部分断面図である。
【0187】図49を参照して、上記の各実施例におい
ては、TFTのソース/ドレイン領域16b,16c
と、TFTのチャネル領域16aとが別々の層で形成さ
れていた。しかし、本実施例および後に説明する第17
の実施例においては、TFTのソース/ドレイン領域1
6b,16cと、TFTのチャネル領域16aとが同一
の層内に形成されている。
【0188】まず図49を参照して、TFTのチャネル
領域16aと、TFTのソース/ドレイン領域16b,
16cとの界面には、所定膜厚のシリコン窒化膜35
a,35bが形成されている。このシリコン窒化膜35
a,35bが、不純物拡散防止層として機能することと
なる。それ以外の構造に関しては、図29に示される第
8の実施例におけるTFTを有する半導体装置とほぼ同
様である。したがって、上記の第8の実施例とほぼ同様
の効果を奏する。
【0189】(第17実施例)次に、図50を用いて、
この発明に基づく第17の実施例におけるTFTを有す
る半導体装置について説明する。図50は、この発明に
基づく第17の実施例におけるTFTを有する半導体装
置の部分断面図である。
【0190】図50を参照して、本実施例は上記の第1
6の実施例の変形例である。すなわち、上記の第16の
実施例におけるTFTを有する半導体装置との相違点
は、TFTのゲート電極13が、TFTのチャネル領域
16aの下に位置することである。それにより、上記の
第16の実施例とほぼ同様の効果を奏する。
【0191】(第18実施例)次に、図51〜図56を
用いて、この発明に基づく第18の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造方法について説明する。よ
り具体的には、図49に示されるTFTを有する半導体
装置の製造方法について説明する。図51〜図56は、
この発明に基づく第18の実施例におけるTFTを有す
る半導体装置の特徴的な製造工程の第1工程〜第6工程
を示す部分断面図である。
【0192】まず図51を参照して、上記の第11の実
施例と同様の工程を経て、層間絶縁膜12b上に第1の
多結晶シリコン層(アモルファスシリコン層でもよい)
16を形成する。この第1の多結晶シリコン層16に、
砒素(As)などのn型の不純物を導入する。
【0193】次に、図52を参照して、上記の第1の多
結晶シリコン層16上に、TFTのチャネル領域とTF
Tのソース/ドレイン領域との境界部分となる領域を露
出させるようにパターニングされたレジストパターン3
6を形成する。
【0194】上記のレジストパターン36をマスクとし
て用いて、第1の多結晶シリコン層16内に、窒素(N
2 )をイオン注入する。この窒素の注入量は、好ましく
は、約1×1018/cm2 以上である。さらに好ましく
は、窒素の注入量は、約5×1018/cm2 である。ま
た、注入エネルギは、約20KeV〜約40KeV程度
である。その後、レジストパターン36を除去する。
【0195】次に図53を参照して、第1の多結晶シリ
コン層16内に注入された窒素(N 2 )に、窒素(N
2 )ガス雰囲気あるいは不活性ガス雰囲気中でランプア
ニール処理を施す。ランプアニール条件は、1050℃
〜1150℃、30秒である。それにより、第1の多結
晶シリコン層16内に、シリコン窒化膜35a,35b
を形成する。その結果、第1の多結晶シリコン層16内
に、TFTのチャネル領域16aおよびTFTのソース
/ドレイン領域16b,16cの形成領域がそれぞれ形
成される。
【0196】次に、図54を参照して、TFTのチャネ
ル領域16aを覆い、TFTのソース/ドレイン領域1
6b,16cを露出させるようにレジストパターン37
を形成する。このレジストパターン37をマスクとして
用いて、p型の不純物(たとえばBF2 )を、TFTの
ソース/ドレイン領域16b,16cに注入する。その
後、レジストパターン37を除去する。
【0197】次に図55を参照して、TFTのチャネル
領域16a上およびTFTのソース/ドレイン領域16
b,16c上に、CVD法などを用いて、ゲート絶縁膜
13aを形成する。このゲート絶縁膜13a上に、不純
物が導入された多結晶シリコン層を形成する。この多結
晶シリコン層をパターニングすることによって、TFT
のチャネル領域16a上にTFTのゲート電極13を形
成する。
【0198】上記のように、本実施例においては、ゲー
ト電極13を形成する前に、TFTのソース/ドレイン
領域16b,16cにp型の不純物を導入した。しか
し、図56に示されるように、TFTのゲート電極13
を形成した後に、このTFTのゲート電極13をマスク
として用いて、TFTのソース/ドレイン領域16b,
16cにp型の不純物をイオン注入してもよい。
【0199】(第19実施例)次に、図57を用いて、
この発明に基づく第19の実施例について説明する。図
57は、この発明に基づく第19の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置を示す部分断面図である。
【0200】図57を参照して、本実施例においては、
TFTのソース/ドレイン領域16b,16cと、配線
層11bあるいはコンタクト電極11aとの界面に、不
純物拡散防止層が形成されていない。それ以外の構造に
関しては、図3に示される第1の実施例におけるTFT
を有する半導体装置と同様である。本実施例のような構
造を有することによって、TFTの短チャネル化を防止
することが可能となる。
【0201】(第20実施例)次に、図58を用いて、
この発明に基づく第20の実施例について説明する。図
58は、この発明に基づく第20の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置を示す部分断面図である。
【0202】図58を参照して、本実施例においては、
TFTのソース/ドレイン領域16b,16cと、配線
層11bおよびコンタクト電極11aとの間に、多結晶
シリコン層30a,30bが形成されている。それ以外
の構造に関しては、上記の第19の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置とほぼ同様である。
【0203】このような構造を有することによって、T
FTのソース/ドレイン領域16b,16cが形成され
る半導体層の厚みを薄くすることが可能となる。また、
多結晶シリコン層30a,30bには、p型の不純物が
導入されている。この多結晶シリコン層30a,30b
のp型の不純物濃度は、好ましくは、TFTのソース/
ドレイン領域16b,16cに導入されているp型の不
純物濃度よりも小さいものとなっている。
【0204】それにより、多結晶シリコン層30a,3
0bと、配線層11b,コンタクト電極11aとの界面
において、従来よりも不純物拡散の程度を小さく抑える
ことが可能となる。それにより、従来よりも、配線層1
1bあるいはコンタクト電極11a内に、pn接合が形
成される可能性を低く抑えることが可能となる。
【0205】(第21実施例)次に、図59を用いて、
この発明に基づく第21の実施例について説明する。図
59は、この発明に基づく第21の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置を示す部分断面図である。
【0206】図59を参照して、本実施例においては、
TFTのゲート電極13が、TFTのチャネル領域16
a上に形成されている。それ以外の構造に関しては、図
57に示される第19の実施例とほぼ同様である。した
がって、上記の第19の実施例とほぼ同様の効果を奏す
る。
【0207】(第22実施例)次に、図60を用いて、
この発明に基づく第22の実施例について説明する。図
60は、この発明に基づく第22の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置を示す部分断面図である。
【0208】図60を参照して、本実施例においては、
TFTのゲート電極13は、TFTのチャネル領域16
a上に形成されている。それ以外の構造に関しては、図
58に示される第20の実施例とほぼ同様である。した
がって、上記の第20の実施例とほぼ同様の効果を奏す
る。
【0209】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、1つの局面では、薄膜トランジスタのチャネル領域
と、薄膜トランジスタのソース/ドレイン領域のうち少
なくとも一方との界面に不純物拡散防止層が形成されて
いる。それにより、薄膜トランジスタのチャネル領域
と、薄膜トランジスタのソース/ドレイン領域のうち少
なくとも一方との間の不純物拡散を阻止することが可能
となる。それにより薄膜トランジスタの短チャネル化を
効果的に抑制することが可能となる。すなわち、信頼性
の高い薄膜トランジスタを有する半導体装置を提供する
ことが可能となる。
【0210】この発明によれば、他の局面では、半導体
基板上に形成された第2導電層と、薄膜トランジスタの
ソース/ドレイン領域となる第1導電層との間に不純物
拡散防止層が形成されている。それにより、第1導電層
と第2導電層との接合部分にpn接合が形成されること
を効果的に阻止することが可能となる。それにより、第
1導電層と第2導電層との接合部分にpn接合が形成さ
れる場合に生じ得る逆バイアスによるその接合部分の高
抵抗化を阻止することが可能となる。その結果、高性能
な薄膜トランジスタを有する半導体装置を提供すること
が可能となる。
【0211】この発明によれば、さらに他の局面では、
接続導電層が形成されている。この接続導電層は、薄膜
トランジスタのソース/ドレイン領域と同じ導電型式の
不純物を含んでいる。この接続導電層の存在によって、
薄膜トランジスタのソース/ドレイン領域およびチャネ
ル領域を薄膜化できる。それにより、薄膜トランジスタ
のリーク電流を小さく抑えることが可能となる。
【0212】また、接続導電層の不純物濃度を、第1導
電層の不純物濃度よりも低くすることによって、接続導
電層と第2導電層との間の不純物拡散の程度を小さく抑
えることが可能となる。それにより、第2導電層内にp
n接合ができる可能性を従来よりも小さく抑えることが
可能となる。すなわち、接続導電層と第2導電層との接
合部分の抵抗を従来よりも小さく抑えることが可能とな
る。その結果、薄膜トランジスタを有する半導体装置の
データの保持特性あるいは高速性を確保することが可能
となる。
【0213】この発明に基づく薄膜トランジスタの製造
方法によれば、薄膜トランジスタのチャネル領域と、薄
膜トランジスタのソース/ドレイン領域とを別々の層で
形成している。それにより、薄膜トランジスタのチャネ
ル領域と、薄膜トランジスタのソース/ドレイン領域と
の界面に不純物拡散防止層を形成することが可能とな
る。その結果、薄膜トランジスタの短チャネル化を阻止
することが可能となる。
【0214】この発明に基づく薄膜トランジスタの製造
方法によれば、他の局面では、半導体層内に窒素を導入
して、この窒素を結晶化させることによって半導体層内
に窒化膜を形成している。それにより、半導体層内にお
ける薄膜トランジスタのチャネル領域と、薄膜トランジ
スタのソース/ドレイン領域との界面に、不純物拡散防
止層として機能する窒化膜を形成することが可能とな
る。それにより、薄膜トランジスタの短チャネル化を阻
止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に基づく第1の実施例におけるTFT
を有する半導体装置を示す平面図である。
【図2】この発明に基づく第1の実施例におけるTFT
を有する半導体装置の等価回路図である。
【図3】図1におけるIII−III線に沿って見た断
面を示す図である。
【図4】この発明に基づく第2の実施例におけるTFT
を有する半導体装置を示す部分断面図である。
【図5】この発明に基づく第3の実施例におけるTFT
を有する半導体装置を示す部分断面図である。
【図6】この発明に基づく第4の実施例におけるTFT
を有する半導体装置を示す部分断面図である。
【図7】この発明に基づく第5の実施例におけるTFT
を示す部分拡大平面図である。
【図8】この発明に基づく特徴的な作用を説明するため
の模式図である。
【図9】(a)は、配線層とTFTのソース領域との界
面に不純物拡散防止層が形成されることによる作用を説
明するための模式図である。(b)は、コンタクト電極
とTFTのドレイン領域との界面に不純物拡散防止層が
形成された場合の作用を説明するための模式図である。
【図10】この発明に基づく第6の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第1工程を示す部分
断面図である。
【図11】この発明に基づく第6の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第2工程を示す部分
断面図である。
【図12】この発明に基づく第6の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第3工程を示す部分
断面図である。
【図13】この発明に基づく第6の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第4工程を示す部分
断面図である。
【図14】この発明に基づく第6の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第5工程を示す部分
断面図である。
【図15】この発明に基づく第6の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第6工程を示す部分
断面図である。
【図16】この発明に基づく第6の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第7工程を示す部分
断面図である。
【図17】この発明に基づく第6の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第8工程を示す部分
断面図である。
【図18】この発明に基づく第6の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第9工程を示す部分
断面図である。
【図19】この発明に基づく第6の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第10工程を示す部
分断面図である。
【図20】この発明に基づく第6の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第11工程を示す部
分断面図である。
【図21】この発明に基づく第6の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第12工程を示す部
分断面図である。
【図22】この発明に基づく第6の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第13工程を示す部
分断面図である。
【図23】この発明に基づく第6の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第14工程を示す部
分断面図である。
【図24】この発明に基づく第7の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第6工程を示す部分
断面図である。
【図25】この発明に基づく第7の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第7工程を示す部分
断面図である。
【図26】この発明に基づく第7の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第8工程を示す部分
断面図である。
【図27】この発明に基づく第7の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第9工程を示す部分
断面図である。
【図28】この発明に基づく第7の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の製造工程の第10工程を示す部
分断面図である。
【図29】この発明に基づく第8の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置の部分断面図である。
【図30】この発明に基づく第9の実施例におけるTF
Tを有する半導体装置を示す部分断面図である。
【図31】この発明に基づく第10の実施例におけるT
FTを有する半導体装置を示す部分断面図である。
【図32】この発明に基づく第11の実施例におけるT
FTを有する半導体装置の製造工程の第4工程を示す部
分断面図である。
【図33】この発明に基づく第11の実施例におけるT
FTを有する半導体装置の製造工程の第5工程を示す部
分断面図である。
【図34】この発明に基づく第11の実施例におけるT
FTを有する半導体装置の製造工程の第6工程を示す部
分断面図である。
【図35】この発明に基づく第11の実施例におけるT
FTを有する半導体装置の製造工程の第7工程を示す部
分断面図である。
【図36】この発明に基づく第11の実施例におけるT
FTを有する半導体装置の製造工程の第8工程を示す部
分断面図である。
【図37】この発明に基づく第11の実施例におけるT
FTを有する半導体装置の製造工程の第9工程を示す部
分断面図である。
【図38】この発明に基づく第12の実施例におけるT
FTを有する半導体装置を示す部分断面図である。
【図39】この発明に基づく第13の実施例におけるT
FTを有する半導体装置を示す部分断面図である。
【図40】この発明に基づく第14の実施例における特
徴的な製造工程の第1工程を示す部分拡大断面図であ
る。
【図41】この発明に基づく第14の実施例における特
徴的な製造工程の第2工程を示す部分拡大断面図であ
る。
【図42】この発明に基づく第14の実施例における特
徴的な製造工程の第3工程を示す部分拡大断面図であ
る。
【図43】この発明に基づく第14の実施例における特
徴的な製造工程の第4工程を示す部分拡大断面図であ
る。
【図44】この発明に基づく第14の実施例における特
徴的な製造工程の第5工程を示す部分拡大断面図であ
る。
【図45】図44に示されるこの発明に基づく第14の
実施例におけるTFTを有する半導体装置の製造工程の
第5工程の他の態様を示す部分断面図である。
【図46】この発明に基づく第15の実施例におけるT
FTを有する半導体装置の製造方法の特徴的な製造工程
の第1工程を示す部分断面図である。
【図47】この発明に基づく第15の実施例におけるT
FTを有する半導体装置の製造方法の特徴的な製造工程
の第2工程を示す部分断面図である。
【図48】この発明に基づく第15の実施例におけるT
FTを有する半導体装置の製造方法の特徴的な製造工程
の第3工程を示す部分断面図である。
【図49】この発明に基づく第16の実施例におけるT
FTを有する半導体装置を示す部分断面図である。
【図50】この発明に基づく第17の実施例におけるT
FTを有する半導体装置を示す部分断面図である。
【図51】この発明に基づく第18の実施例におけるT
FTを有する半導体装置の製造方法の特徴的な製造工程
の第1工程を示す部分断面図である。
【図52】この発明に基づく第18の実施例におけるT
FTを有する半導体装置の製造方法の特徴的な製造工程
の第2工程を示す部分断面図である。
【図53】この発明に基づく第18の実施例におけるT
FTを有する半導体装置の製造方法の特徴的な製造工程
の第3工程を示す部分断面図である。
【図54】この発明に基づく第18の実施例におけるT
FTを有する半導体装置の製造方法の特徴的な製造工程
の第4工程を示す部分断面図である。
【図55】この発明に基づく第18の実施例におけるT
FTを有する半導体装置の製造方法の特徴的な製造工程
の第5工程を示す部分断面図である。
【図56】この発明に基づく第18の実施例において、
TFTのゲート電極を形成した後にTFTのソース/ド
レイン領域を形成している様子を示す部分断面図であ
る。
【図57】この発明に基づく第19の実施例におけるT
FTを有する半導体装置を示す部分断面図である。
【図58】この発明に基づく第20の実施例におけるT
FTを有する半導体装置を示す部分断面図である。
【図59】この発明に基づく第21の実施例におけるT
FTを有する半導体装置を示す部分断面図である。
【図60】この発明に基づく第22の実施例におけるT
FTを有する半導体装置を示す部分断面図である。
【図61】従来のTFTを有する半導体装置(SRA
M)のメモリセルの一例を示す等価回路図である。
【図62】従来のTFTを有する半導体装置(SRA
M)の平面図である。
【図63】図62におけるA−A線に沿って見た断面を
示す図である。
【図64】従来のTFTを有する半導体装置の製造工程
の第1工程を示す部分断面図である。
【図65】従来のTFTを有する半導体装置の製造工程
の第2工程を示す部分断面図である。
【図66】従来のTFTを有する半導体装置の製造工程
の第3工程を示す部分断面図である。
【図67】従来のTFTを有する半導体装置の製造工程
の第4工程を示す部分断面図である。
【図68】従来のTFTを有する半導体装置の製造工程
の第5工程を示す部分断面図である。
【図69】従来のTFTを有する半導体装置の製造工程
の第6工程を示す部分断面図である。
【図70】従来のTFTを有する半導体装置の製造工程
の第7工程を示す部分断面図である。
【図71】従来のTFTを有する半導体装置の製造工程
の第8工程を示す部分断面図である。
【図72】従来のTFTを有する半導体装置の製造工程
の第9工程を示す部分断面図である。
【図73】従来のTFTを有する半導体装置の製造工程
の第10工程を示す部分断面図である。
【図74】従来のTFTを有する半導体装置の製造工程
の第11工程を示す部分断面図である。
【図75】従来のTFTを有する半導体装置の第1の問
題点を説明するための模式図である。
【図76】従来のTFTを有する半導体装置の第2の問
題点を説明するための模式図である。
【図77】従来のTFTを有する半導体装置の第3の問
題点を説明するための模式図である。
【符号の説明】
1,101 半導体基板 2,102 pウェル領域 11a,111a コンタクト電極 11b,111b 配線層 13 TFTのゲート電極 14a,14b,17 不純物拡散防止層 16 第1の多結晶シリコン層 16b,116b TFTのソース/ドレイン領域 16a,116a TFTのチャネル領域 16c 第2の多結晶シリコン層 33 シリコン窒化膜 34 酸化膜 35 シリコン窒化膜

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に絶縁膜を介在して形成さ
    れた薄い半導体層内に、チャネル領域を規定するように
    形成された第1導電型の不純物を含むソース/ドレイン
    領域と、 前記チャネル領域と対向する位置にゲート絶縁膜を介在
    して形成されたゲート電極と、を備え、 前記チャネル領域と、前記ソース/ドレイン領域のうち
    少なくとも一方との間に、不純物拡散防止層が形成され
    た、薄膜トランジスタ。
  2. 【請求項2】 半導体基板の主表面上に絶縁膜を介在し
    て形成された薄い半導体層内に、第1のチャネル領域を
    規定するように形成された第1導電型の1対の第1の不
    純物領域と、 前記第1のチャネル領域と対向する位置にゲート絶縁膜
    を介在して形成された第1のゲート電極と、 を有する薄膜トランジスタと、 前記半導体基板の主表面に第2のチャネル領域を規定す
    るように形成され、その一方が前記第1の不純物領域の
    一方と電気的に接続される第2導電型の1対の不純物領
    域と、 前記第2のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介在して形
    成された第2のゲート電極と、 を有するMOSトランジスタと、 を備え、 前記第1のチャネル領域と前記第1の不純物領域との間
    には、前記薄膜トランジスタのオン状態に、前記MOS
    トランジスタのオフ状態において前記MOSトランジス
    タに流れるリーク電流以上でありかつ前記薄膜トランジ
    スタのオフ状態において前記薄膜トランジスタに流れる
    リーク電流より大きい電流を、前記薄膜トランジスタに
    流すための不純物拡散防止層が形成された、薄膜トラン
    ジスタを有する半導体装置。
  3. 【請求項3】 半導体基板上に絶縁膜を介在して形成さ
    れた薄い半導体層内に形成され、薄膜トランジスタのソ
    ース/ドレイン領域となる第1導電型の不純物を含む第
    1導電層と、 前記半導体基板上に形成され、前記第1導電層と電気的
    に接続される第2導電型の不純物を含む第2導電層と、 前記第1導電層と前記第2導電層との界面に形成された
    不純物拡散防止層と、を備えた薄膜トランジスタを有す
    る半導体装置。
  4. 【請求項4】 半導体基板の主表面上に絶縁膜を介在し
    て形成された薄い半導体層内に、第1のチャネル領域を
    規定するように形成された第1導電型の1対の第1の不
    純物領域と、 前記第1のチャネル領域と対向する位置にゲート絶縁膜
    を介在して形成された第1のゲート電極と、 前記半導体基板の主表面上に形成され前記第1の不純物
    領域の一方と電気的に接続される第2導電型の導電層
    と、 前記第1の不純物領域の一方と前記導電層との間に形成
    された不純物拡散防止層と、 前記半導体基板の主表面に第2のチャネル領域を規定す
    るように形成され、一方が前記導電層と接続される第2
    導電型の1対の第2の不純物領域と、 前記第2のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介在して形
    成された第2のゲート電極と、 を備えた、薄膜トランジスタを有する半導体装置。
  5. 【請求項5】 半導体基板上に絶縁膜を介在して形成さ
    れた薄い半導体層内に形成され、薄膜トランジスタのソ
    ース/ドレイン領域となる第1導電型の不純物を含む第
    1導電層と、 前記半導体基板上に形成され、前記第1導電層と電気的
    に接続される第2導電型の不純物を含む第2導電層と、 前記第1導電層と前記第2導電層との間に形成され、第
    1導電型の不純物を含む接続導電層と、 を備え、 前記接続導電層に含まれる第1導電型の不純物濃度は、
    前記第1導電層に含まれる第1導電型の不純物濃度より
    も低い、薄膜トランジスタを有する半導体装置。
  6. 【請求項6】 半導体基板の主表面上に絶縁膜を介在し
    て形成された薄い半導体層内に第1のチャネル領域を規
    定するように形成された第1導電型の1対の第1の不純
    物領域と、 前記第1のチャネル領域と対向する位置にゲート絶縁膜
    を介在して形成された第1のゲート電極と、 前記半導体基板の主表面上に形成され前記第1の不純物
    領域の一方と接続される第2導電型の導電層と、 前記第1の不純物領域の一方と前記導電層との間に形成
    され、第1導電型の不純物を含む接続導電層と、 前記半導体基板の主表面に第2のチャネル領域を規定す
    るように形成され、一方が前記導電層と接続される第2
    導電型の1対の第2の不純物領域と、 前記第2のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介在して形
    成された第2のゲート電極と、 を備え、 前記接続導電層に含まれる第1導電型の不純物濃度は、
    前記第1の不純物領域に含まれる第1導電型の不純物濃
    度よりも低い、薄膜トランジスタを有する半導体装置。
  7. 【請求項7】 半導体基板上に形成された絶縁膜上に、
    薄膜トランジスタのチャネル領域を規定するソース/ド
    レイン領域となる第1導電型の不純物を含む第1の半導
    体層を形成する工程と、 前記第1の半導体層における前記チャネル領域に相当す
    る部分を除去することによって前記第1の半導体層に第
    1および第2の端面を形成する工程と、 前記第1および第2の端面上に不純物拡散防止層を形成
    する工程と、 前記第1および第2の端面上に形成された不純物拡散防
    止層間に前記薄膜トランジスタのチャネル領域となる第
    2導電型の不純物を含む第2の半導体層を形成する工程
    と、 前記薄膜トランジスタのチャネル領域に対向する位置に
    ゲート絶縁膜を介在してゲート電極を形成する工程と、 を備えた薄膜トランジスタの製造方法。
  8. 【請求項8】 半導体基板上に形成された絶縁膜上に薄
    膜トランジスタのゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極に対向する位置にゲート絶縁膜を介在し
    て前記薄膜トランジスタのチャネル領域となる第2導電
    型の第1の半導体層を形成する工程と、 前記第1の半導体層表面上に不純物拡散防止層を形成す
    る工程と、 前記不純物拡散防止層表面上に第1導電型の第2の半導
    体層を形成する工程と、 前記不純物拡散防止層表面上で前記第2の半導体層を分
    割することによって、前記薄膜トランジスタのソース/
    ドレイン領域を形成する工程と、を備えた薄膜トランジ
    スタの製造方法。
  9. 【請求項9】 半導体基板上に絶縁膜を介在して薄膜ト
    ランジスタのチャネル領域およびソース/ドレイン領域
    が形成される第1導電型の半導体層を形成する工程と、 前記半導体層において、前記チャネル領域と前記ソース
    /ドレイン領域との境界領域を露出する工程と、 露出された前記境界領域に不純物拡散防止層を形成する
    工程と、 前記半導体層内の所定領域に第2導電型の不純物を導入
    することによって、前記薄膜トランジスタのソース/ド
    レイン領域を形成する工程と、 前記薄膜トランジスタのチャネル領域と対向する位置に
    ゲート絶縁膜を介在してゲート電極を形成する工程と、
    を備えた薄膜トランジスタの製造方法。
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