JPH05326956A - Bottom gate type thin-film transistor, semiconductor device and their production - Google Patents
Bottom gate type thin-film transistor, semiconductor device and their productionInfo
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- JPH05326956A JPH05326956A JP14844292A JP14844292A JPH05326956A JP H05326956 A JPH05326956 A JP H05326956A JP 14844292 A JP14844292 A JP 14844292A JP 14844292 A JP14844292 A JP 14844292A JP H05326956 A JPH05326956 A JP H05326956A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐圧性能等の問題なく、膜厚制御性も良好
に、かつ表面平坦性の良いゲート絶縁膜を得られるボト
ムゲート型薄膜トランジスタ、半導体装置、及びその製
造方法を提供すること。
【構成】 ゲート1上にSiN等の遮断材料部5を介
してポリSi、a−Si等のSi系材料膜61を形成し、
該Si系材料膜61を酸化してゲート絶縁膜2を形成した
ボトムゲート型TFT。該のTFTの下部にMIS
トランジスタを有する半導体装置。ゲート1上にシリ
コン窒化物膜5あるいは酸素含有シリコン窒化物膜を形
成した後、ポリシリコン膜61を形成し、該ポリシリコン
膜を酸化してゲート絶縁膜2を形成するボトムゲート型
TFTの製造方法。
(57) [Summary] [Problem] To provide a bottom-gate thin film transistor, a semiconductor device, and a method for manufacturing the same, which can obtain a gate insulating film having good film thickness controllability and good surface flatness without problems such as breakdown voltage performance. To do. [Structure] A Si-based material film 61 of poly-Si, a-Si or the like is formed on a gate 1 through a blocking material portion 5 of SiN or the like,
A bottom gate type TFT in which the gate insulating film 2 is formed by oxidizing the Si-based material film 61. Under the TFT, MIS
A semiconductor device having a transistor. Manufacture of a bottom gate type TFT in which a silicon nitride film 5 or an oxygen-containing silicon nitride film is formed on the gate 1 and then a polysilicon film 61 is formed and the polysilicon film is oxidized to form a gate insulating film 2. Method.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ボトムゲート型薄膜ト
ランジスタ、即ちゲート上にチャネル領域が形成されて
成る薄膜トランジスタ、及びボトムゲート型薄膜トラン
ジスタを有する半導体装置、及びボトムゲート型薄膜ト
ランジスタの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bottom gate type thin film transistor, that is, a thin film transistor having a channel region formed on a gate, a semiconductor device having the bottom gate type thin film transistor, and a method of manufacturing the bottom gate type thin film transistor.
【0002】[0002]
【従来の技術】ゲート上にチャネル領域や、また活性領
域が形成されて成る薄膜トランジスタは、従来より通
常、ゲート上に酸化シリコン等のゲート絶縁膜が形成さ
れ、その上にポリシリコン等から成る活性領域が形成さ
れる構造になっている。ボトムゲート型薄膜トランジス
タは、その下部にMOSトランジスタ等のMIS型トラ
ンジスタを形成して両トランジスタのコンタクトを容易
にとり得る構成にした半導体装置に具体化して利用する
ことが行われている。例えば、SRAMなど、TFT
(薄膜トランジスタを称する。以下同じ)の下にMOS
トランジスタが形成される素子構造において、利用され
ている。この構造であると、熱処理の影響が下部トラン
ジスタであるMOS等に及ぶことが少なく、MOS等の
拡散領域変化を防止できる。2. Description of the Related Art Conventionally, a thin film transistor having a channel region and an active region formed on a gate has conventionally been formed with a gate insulating film such as silicon oxide on the gate, and an active layer made of polysilicon or the like on the gate insulating film. It has a structure in which a region is formed. The bottom-gate type thin film transistor is embodied and utilized in a semiconductor device in which a MIS type transistor such as a MOS transistor is formed under the bottom gate type thin film transistor so that contacts of both transistors can be easily made. For example, SRAM, TFT, etc.
(Hereinafter referred to as a thin film transistor, the same applies below)
It is used in an element structure in which a transistor is formed. With this structure, the heat treatment is less likely to affect the lower transistor MOS or the like, and changes in the diffusion region of the MOS or the like can be prevented.
【0003】従来、ボトムゲート型TFTにおいては、
ゲート絶縁膜は、SiO2 をCVDすることによるか、
あるいはゲートをポリシリコンにより形成してこのゲー
トポリシリコンの表面を酸化することによって形成され
ていた。Conventionally, in the bottom gate type TFT,
The gate insulating film is formed by CVD of SiO 2 ,
Alternatively, the gate is formed by polysilicon and the surface of the gate polysilicon is oxidized.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする問題点】これら従来技術に
は、次の問題がある。ゲートポリシリコンの酸化により
ゲート絶縁膜を形成する技術にあっては、まず図4
(a)に示すように下地10上にポリシリコンによりゲー
ト1を形成し、次いでこのゲートポリシリコンを熱酸化
してSiO2 ゲート絶縁膜を形成する。例えば一般に
は、まずゲート1形成用ポリシリコンをLPCVD法に
より50nm程度形成し、PあるいはBを1×1015/cm3
程度イオン注入により打ちこみ、活性化させる。ゲート
パターン形成後、 850℃で湿式酸化(wet ox.)に
より20nm酸化し、ゲート絶縁膜2a(酸化膜)とす
る。ところがこの場合、熱酸化のための加熱によってゲ
ートポリシリコン1の表面に図4(b)に模式的に示す
ような凹凸が生じ、表面荒れが増加して平坦性が劣化し
てしまう。ゲート絶縁膜2aも凹凸が生じた平坦性の悪
い形状になる。また、膜厚制御が難しい。ソース31、ド
レイン32の拡散領域と、チャネル領域4を有するでき上
がりTFTにも、図4(c)の如く表面に凹凸が出る。
このように表面荒れが生じるのは、ポリシリコンの結晶
グレーンが大きいため、熱処理によりこのような表面変
形が生じてしまうものと考えられる。一般に熱酸化のた
めの加熱は従来 800〜 850℃位であり、この温度では不
可避的に上述した凹凸が生じる。これより低い温度であ
ると、凹凸は少なくなるものの、やはり凹凸の発生は避
けられず、かつ低温であると絶縁膜を得る工程に時間が
かかって、実用的でない。Problems to be Solved by the Invention These conventional techniques have the following problems. In the technique of forming the gate insulating film by oxidizing the gate polysilicon, first, referring to FIG.
As shown in (a), a gate 1 is formed of polysilicon on the underlayer 10, and then this gate polysilicon is thermally oxidized to form a SiO 2 gate insulating film. For example, generally, first, polysilicon for forming the gate 1 is formed to a thickness of about 50 nm by the LPCVD method, and P or B is set to 1 × 10 15 / cm 3.
Implant and activate by ion implantation. After the gate pattern is formed, it is oxidized by wet oxidation at 850 ° C. for 20 nm to form a gate insulating film 2a (oxide film). However, in this case, the heating for the thermal oxidation causes the surface of the gate polysilicon 1 to have irregularities as schematically shown in FIG. 4B, which increases the surface roughness and deteriorates the flatness. The gate insulating film 2a also has a shape with unevenness and poor flatness. Further, it is difficult to control the film thickness. The finished TFT having the diffusion regions of the source 31 and the drain 32 and the channel region 4 also has unevenness on the surface as shown in FIG. 4C.
It is considered that such surface roughness occurs because the crystal grain of polysilicon is large, and thus such surface deformation occurs due to heat treatment. Generally, heating for thermal oxidation is conventionally about 800 to 850 ° C., and at this temperature, the unevenness described above is inevitably produced. If the temperature is lower than this, the unevenness is reduced, but the unevenness is still unavoidable, and if the temperature is low, the process of obtaining the insulating film takes time, which is not practical.
【0005】一方、CVDによりゲート絶縁膜を形成す
る従来技術にあっては、例えば低温CVDによりSiO
2 等を形成すると、これは耐圧性が悪いためその後アニ
ール(熱処理)等を要すなど、結局熱酸化と同様な問題
が生じる(例えばSRAMなどにあっては、構造上段差
が大きい等の問題もあって、耐圧性は重要である)。On the other hand, in the conventional technique for forming a gate insulating film by CVD, for example, SiO is formed by low temperature CVD.
When 2 etc. are formed, since this has poor pressure resistance, annealing (heat treatment) etc. is required thereafter, and the same problem as thermal oxidation eventually arises (for example, in SRAM etc., there is a problem such as a large step difference in structure). Therefore, pressure resistance is important).
【0006】以上のような欠点により、トランジスタの
S値の低下が生じ、ON/OFF比の劣化が生じてしま
うというような問題が生ずる。Due to the above-mentioned drawbacks, there arises a problem that the S value of the transistor is lowered and the ON / OFF ratio is deteriorated.
【0007】[0007]
【発明の目的】本発明は、上記従来技術の問題点を解決
して、耐圧性能等の問題なく、膜厚制御性も良好に、か
つ表面平坦性の良いゲート絶縁膜を得られるボトムゲー
ト型薄膜トランジスタ、半導体装置、及びその製造方法
を提供することを目的とする。It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to obtain a gate insulating film which has no problem of withstand voltage performance, good film thickness controllability, and good surface flatness. An object is to provide a thin film transistor, a semiconductor device, and a method for manufacturing the same.
【0008】[0008]
【問題点を解決するための手段】本出願の請求項1の発
明は、ゲート上に遮断材料部を介してSi系材料膜を形
成し、該Si系材料膜を酸化してゲート絶縁膜を形成し
たボトムゲート型薄膜トランジスタであって、これによ
り上記目的を達成するものである。According to the invention of claim 1 of the present application, a Si-based material film is formed on a gate via a blocking material portion, and the Si-based material film is oxidized to form a gate insulating film. A formed bottom gate type thin film transistor, which achieves the above object.
【0009】本出願の請求項2の発明は、ゲート上にゲ
ート絶縁膜が形成され、該ゲート絶縁膜上にチャネル領
域が形成されて成るボトムゲート型薄膜トランジスタで
あって、前記ゲートと前記ゲート絶縁膜との間には、遮
断材料部が設けられていることを特徴とするボトムゲー
ト型薄膜トランジスタであって、これにより上記目的を
達成するものである。The invention of claim 2 of the present application is a bottom gate type thin film transistor comprising a gate insulating film formed on a gate and a channel region formed on the gate insulating film, wherein the gate and the gate insulating film are formed. A bottom gate type thin film transistor characterized in that a blocking material portion is provided between the film and the film, thereby achieving the above object.
【0010】本出願の請求項3の発明は、ゲート上にゲ
ート絶縁膜が形成され、該ゲート絶縁膜上にチャネル領
域が形成されて成るボトムゲート型薄膜トランジスタで
あって、前記ゲートと前記ゲート絶縁膜との間には、遮
断材料部が設けられ、かつ前記ゲート絶縁膜は該遮断材
料部上に形成されたSi系材料膜が酸化または窒化され
ることにより形成されたものであることを特徴とするボ
トムゲート型薄膜トランジスタであって、これにより上
記目的を達成するものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a bottom gate type thin film transistor comprising a gate insulating film formed on a gate and a channel region formed on the gate insulating film. A blocking material portion is provided between the film and the gate insulating film, and the gate insulating film is formed by oxidizing or nitriding a Si-based material film formed on the blocking material portion. A bottom gate type thin film transistor having the above-mentioned structure, which achieves the above object.
【0011】本出願の請求項4の発明は、ゲート上にゲ
ート絶縁膜が形成され、該ゲート絶縁膜上にチャネル領
域が形成されて成るボトムゲート型薄膜トランジスタ
と、該薄膜トランジスタの下部に形成されたMISトラ
ンジスタとを備える半導体装置であって、前記ゲートと
前記ゲート絶縁膜との間には、遮断材料部が設けられて
いることを特徴とする半導体装置であって、これにより
上記目的を達成するものである。According to a fourth aspect of the present invention, a bottom gate type thin film transistor having a gate insulating film formed on a gate and a channel region formed on the gate insulating film, and a bottom gate type thin film transistor formed below the thin film transistor are formed. A semiconductor device comprising a MIS transistor, characterized in that a blocking material portion is provided between the gate and the gate insulating film, thereby achieving the above object. It is a thing.
【0012】本出願の請求項5の発明は、ゲート上にシ
リコン窒化物膜あるいは酸素含有シリコン窒化物膜を形
成した後、ポリシリコン膜を形成し、該ポリシリコン膜
を酸化してゲート絶縁膜を形成することを特徴とするボ
トムゲート型薄膜トランジスタの製造方法であって、こ
れにより上記目的を達成するものである。According to a fifth aspect of the present invention, a gate insulating film is formed by forming a polysilicon film after forming a silicon nitride film or an oxygen-containing silicon nitride film on the gate. A method of manufacturing a bottom gate type thin film transistor, which comprises:
【0013】本出願の請求項6の発明は、ゲート上にシ
リコン窒化物膜あるいは酸素含有シリコン窒化物膜を形
成した後、アモルファスシリコン膜を形成し、該アモル
ファスシリコン膜を酸化してゲート絶縁膜を形成するこ
とを特徴とするボトムゲート型薄膜トランジスタの製造
方法であって、これにより上記目的を達成するものであ
る。According to a sixth aspect of the present application, a gate insulating film is formed by forming a silicon nitride film or an oxygen-containing silicon nitride film on a gate, forming an amorphous silicon film, and oxidizing the amorphous silicon film. A method of manufacturing a bottom gate type thin film transistor, which comprises:
【0014】本出願の請求項7の発明は、ポリシリコン
によりゲートを形成し、該ゲート表面を窒化した後、ア
モルファスシリコン膜を形成し、該アモルファスシリコ
ン膜を酸化してゲート絶縁膜を形成することを特徴とす
るボトムゲート型薄膜トランジスタの製造方法であっ
て、これにより上記目的を達成するものである。According to a seventh aspect of the present invention, a gate is formed of polysilicon, the gate surface is nitrided, an amorphous silicon film is formed, and the amorphous silicon film is oxidized to form a gate insulating film. A method of manufacturing a bottom gate type thin film transistor, characterized in that the above object is achieved.
【0015】本出願の請求項8の発明は、ポリシリコン
によりゲートを形成し、該ゲート表面を窒化した後、ポ
リシリコン膜を形成し、該ポリシリコン膜を酸化してゲ
ート絶縁膜を形成することを特徴とするボトムゲート型
薄膜トランジスタの製造方法であって、これにより上記
目的を達成するものである。According to an eighth aspect of the present invention, a gate is formed of polysilicon, the surface of the gate is nitrided, a polysilicon film is formed, and the polysilicon film is oxidized to form a gate insulating film. A method of manufacturing a bottom gate type thin film transistor, characterized in that the above object is achieved.
【0016】[0016]
【作用】本出願の発明によれば、SiN等の遮断材料部
を介してゲート絶縁膜を形成するので、ゲート材料の影
響がゲート絶縁膜に及ぼされることが抑制され、表面に
凹凸が出ることも防止でき、膜厚制御良好に、耐圧性の
良いゲート絶縁膜が得られる。よって、これにより、従
来の問題点を解決したボトムゲート型薄膜トランジス
タ、半導体装置、及びその製造方法が得られる。According to the invention of the present application, since the gate insulating film is formed via the blocking material portion such as SiN, the influence of the gate material on the gate insulating film is suppressed, and the surface becomes uneven. It is also possible to obtain a gate insulating film having good pressure resistance and good film thickness control. Therefore, by this, a bottom gate type thin film transistor, a semiconductor device, and a method for manufacturing the same, which solve the conventional problems, can be obtained.
【0017】[0017]
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下
に記す実施例により限定されるものではない。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, as a matter of course, the present invention is not limited to the examples described below.
【0018】実施例1 この実施例は、本出願の請求項1,2,3,4,5の発
明を具体化したものであり、特に、ボトムゲート型TF
Tと、その下部にMOSトランジスタを有する構成のS
RAMについて適用したものである。Embodiment 1 This embodiment embodies the invention of claims 1, 2, 3, 4, and 5 of the present application, and particularly, a bottom gate type TF.
T and S having a MOS transistor under the T
This is applied to the RAM.
【0019】本実施例のボトムゲート型薄膜トランジス
タは、図1(c)に断面で示すように、ゲート1上に遮
断材料5を介してSi系材料膜61を形成し(図1(b)
参照)、該Si系材料膜61を酸化してゲート絶縁膜2を
形成したボトムゲート型薄膜トランジスタである。In the bottom gate type thin film transistor of this embodiment, as shown in a cross section in FIG. 1C, a Si type material film 61 is formed on the gate 1 through the blocking material 5 (FIG. 1B).
), A bottom gate type thin film transistor in which the gate insulating film 2 is formed by oxidizing the Si-based material film 61.
【0020】更に、本実施例のボトムゲート型薄膜トラ
ンジスタは、図1(c)に断面で示すように、ゲート1
上にゲート絶縁膜2が形成され、該ゲート絶縁膜2上に
活性領域31,32及びチャネル領域4が形成されて成るボ
トムゲート型薄膜トランジスタであって、前記ゲート1
と前記ゲート絶縁膜2との間には、遮断材料部5が設け
られているボトムゲート型薄膜トランジスタである。Further, the bottom gate type thin film transistor of this embodiment has a gate 1 as shown in a cross section in FIG.
A bottom gate type thin film transistor comprising a gate insulating film 2 formed on the gate insulating film 2, and active regions 31 and 32 and a channel region 4 formed on the gate insulating film 2.
A bottom gate type thin film transistor in which a blocking material portion 5 is provided between the gate insulating film 2 and the gate insulating film 2.
【0021】更に、本実施例のボトムゲート型薄膜トラ
ンジスタは、ゲート1上にゲート絶縁膜2が形成され、
該ゲート絶縁膜2上に活性領域31,32及びチャネル領域
4が形成されて成るボトムゲート型薄膜トランジスタで
あって、前記ゲート1と前記ゲート絶縁膜2との間に
は、遮断材料部5が設けられ、かつ前記ゲート絶縁膜2
は該遮断材料部5上に形成されたSi系材料膜61(図1
(b)参照)が酸化されることにより形成されたもので
あることを特徴とするボトムゲート型薄膜トランジスタ
である。Further, in the bottom gate type thin film transistor of this embodiment, the gate insulating film 2 is formed on the gate 1.
A bottom gate type thin film transistor having active regions 31, 32 and a channel region 4 formed on the gate insulating film 2, wherein a blocking material portion 5 is provided between the gate 1 and the gate insulating film 2. And the gate insulating film 2
Is a Si-based material film 61 (FIG. 1) formed on the blocking material portion 5.
A bottom gate type thin film transistor, wherein the bottom gate type thin film transistor is formed by being oxidized.
【0022】また、本実施例のSRAMは、図1(c)
に示すように、ゲート1上にゲート絶縁膜2が形成さ
れ、該ゲート絶縁膜2上に活性領域31,32及びチャネル
領域4が形成されて成るボトムゲート型薄膜トランジス
タと、図示はしていないが、該薄膜トランジスタの下部
に形成されたMISトランジスタとを備える半導体装置
であって、前記ゲート1と前記ゲート絶縁膜2との間に
は、遮断材料部5が設けられていることを特徴とする半
導体装置である。The SRAM of this embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, a bottom gate type thin film transistor in which a gate insulating film 2 is formed on a gate 1 and active regions 31, 32 and a channel region 4 are formed on the gate insulating film 2, A semiconductor device comprising a MIS transistor formed under the thin film transistor, wherein a blocking material portion 5 is provided between the gate 1 and the gate insulating film 2. It is a device.
【0023】また、本実施例のボトムゲート型薄膜トラ
ンジスタの製造方法は、ゲート上にシリコン窒化物膜
(あるいは酸素含有シリコン窒化物膜でもよい)を形成
した後、ポリシリコン膜61を形成し(図1(b))、該
ポリシリコン膜61を酸化してゲート絶縁膜を形成したも
の(図1(c))である。In the method of manufacturing the bottom gate type thin film transistor according to this embodiment, the polysilicon film 61 is formed after the silicon nitride film (or the oxygen-containing silicon nitride film may be used) is formed on the gate (see FIG. 1 (b)), the polysilicon film 61 is oxidized to form a gate insulating film (FIG. 1 (c)).
【0024】本実施例のSRAMは、ボトムゲート型T
FTの下にMISトランジスタ、特にMOSトランジス
タを有するが、本発明のボトムゲート型TFTの製造方
法を用いているので、必ずしも高温での処理を要さず、
よって下部のMOSトランジスタの拡散変化を防止で
き、有利である。The SRAM of this embodiment is a bottom gate type T
Although there is a MIS transistor, especially a MOS transistor, under the FT, since the method of manufacturing the bottom gate type TFT of the present invention is used, it does not necessarily require high temperature treatment.
Therefore, the diffusion change of the lower MOS transistor can be prevented, which is advantageous.
【0025】更に詳しく説明すると、本実施例において
は、図1(a)に示すように、下地10上にまず従来と同
様にポリSiによりゲート1を形成した後、本例では遮
断材料部5としてSiNを5〜10nm程度LPCVD法
により形成する。続いてSi系材料膜61としてポリSi
を15nm形成する。これはLPCVD法で 610℃程度で
行う。これにより図1(b)の構造を得る。続いて、 8
50℃で湿式酸化により15nm酸化し、ゲート酸化膜2と
する。More specifically, in this embodiment, as shown in FIG. 1A, a gate 1 is first formed of poly-Si on the underlayer 10 in the same manner as in the prior art, and then the blocking material portion 5 is used in this embodiment. As SiN is formed by LPCVD method with a thickness of about 5 to 10 nm. Subsequently, poly-Si is used as the Si-based material film 61.
With a thickness of 15 nm. This is performed at about 610 ° C. by the LPCVD method. As a result, the structure shown in FIG. 1B is obtained. Then 8
The gate oxide film 2 is formed by performing a wet oxidation at 50 ° C. for 15 nm.
【0026】本実施例では、ゲートポリシリコン上に遮
断材料部5として機能するSiNを形成した後、ポリS
iを酸化するので、ゲートポリシリコンは酸化されず、
またゲート1上のゲート絶縁膜2(酸化膜)の表面荒れ
を改善することができる。膜厚制御性も良くなる。In this embodiment, after forming SiN which functions as the blocking material portion 5 on the gate polysilicon, poly S is formed.
Since i is oxidized, the gate polysilicon is not oxidized,
Further, the surface roughness of the gate insulating film 2 (oxide film) on the gate 1 can be improved. The film thickness controllability is also improved.
【0027】本実施例によれば、上記のように、ゲート
1上にゲート絶縁膜2を形成する場合に、ゲートポリS
i上にSiNを薄く形成した後、ポリSiを堆積し、酸
化するので、膜厚制御性が改良でき、また、表面平坦性
を改善できる。According to this embodiment, when the gate insulating film 2 is formed on the gate 1 as described above, the gate poly S
Since SiN is thinly formed on i and then poly-Si is deposited and oxidized, the film thickness controllability can be improved and the surface flatness can be improved.
【0028】なお、本実施例ではシリコン窒化物(代表
的にSi3 N4 )を用いたが、酸素含有のシリコン窒化
物(SiNO、その原子組成物は任意。但し、Oは余り
多すぎない方がよい)を用いてもよい。Although silicon nitride (typically Si 3 N 4 ) was used in this embodiment, oxygen-containing silicon nitride (SiNO, its atomic composition is arbitrary, provided that O is not too much. Better) may be used.
【0029】実施例2 この実施例は、本出願の請求項1,2,3,4,6の発
明を具体化したものである。実施例1と同様、微細化・
集積化したSRAMへの適用とした。Embodiment 2 This embodiment embodies the inventions of claims 1, 2, 3, 4, and 6 of the present application. Similar to Example 1, miniaturization
It was applied to an integrated SRAM.
【0030】本実施例においては、図2(a)〜(c)
に示すように、図2(a)に示す如きゲート1上に遮断
材料部5としてシリコン窒化物膜(あるいは実施例1と
同様酸素含有シリコン窒化物膜でもよい)を形成した
後、シリコン系材料膜62としてアモルファスシリコン膜
を形成し、該アモルファスシリコン膜を酸化してゲート
絶縁膜2を形成して図2(c)の構造を得るものであ
る。In this embodiment, FIGS. 2A to 2C are used.
2A, a silicon nitride film (or an oxygen-containing silicon nitride film similar to that in the first embodiment) may be formed on the gate 1 as the blocking material portion 5 as shown in FIG. An amorphous silicon film is formed as the film 62, the amorphous silicon film is oxidized to form the gate insulating film 2, and the structure shown in FIG. 2C is obtained.
【0031】更に詳しくは、本実施例においては、まず
図2(a)に示すように、従来と同様にゲート1を形成
する。更に、遮断材料部5としてSiNを形成し、その
後、シリコン系材料膜62としてa−Siを15nm形成す
る(図2(b))。これは、550℃のCVD法により行
う。続いて、a−Siの結晶化を行う。即ち、結晶化す
るために 600℃、10時間のアニールを行う。引き続き、
850℃で湿式酸化により、15nm酸化し、ゲート絶縁膜
2(酸化膜)として図2(c)の構造を得る(チャネル
領域等の図示は省略した)。More specifically, in this embodiment, first, as shown in FIG. 2A, the gate 1 is formed in the same manner as the conventional one. Further, SiN is formed as the blocking material portion 5, and thereafter, a-Si of 15 nm is formed as the silicon-based material film 62 (FIG. 2B). This is performed by the 550 ° C. CVD method. Then, a-Si is crystallized. That is, annealing is performed at 600 ° C. for 10 hours for crystallization. Continuing,
It is oxidized by wet oxidation at 850 ° C. for 15 nm to obtain the structure of FIG. 2C as the gate insulating film 2 (oxide film) (the channel region and the like are omitted).
【0032】本実施例において、比較的低温でのアニー
ルにより、a−Siは結晶化し、ポリSiとなると考え
られるが、これにより得られたポリSiはグレーンが約
100nm程度の大きさになり、通常のポリSiが約10n
mであるものに対し、遮断材料部5であるSiN上にお
いては、表面平坦性の良い酸化膜が得られる。In this example, it is considered that a-Si is crystallized into poly-Si by annealing at a relatively low temperature.
The size is about 100 nm, and the normal poly-Si is about 10 n
On the other hand, the oxide film having a good surface flatness can be obtained on SiN which is the blocking material portion 5 as compared with m.
【0033】本実施例は、ゲートポリシリコン上にSi
Nを形成した後、a−Siの結晶化ポリSiを酸化する
ので、単にポリSiをつけて酸化したものに比べて表面
平坦性が改良され、実施例1と同様の効果が得られる。In this embodiment, Si is formed on the gate polysilicon.
Since the crystallized poly-Si of a-Si is oxidized after forming N, the surface flatness is improved as compared with the case where poly-Si is simply added and oxidized, and the same effect as in Example 1 is obtained.
【0034】実施例3 この実施例は、本出願の請求項1,2,3,4,7(ま
たは8)の発明を具体化したものである。実施例1と同
様、微細化・集積化したSRAMへの適用とした。Embodiment 3 This embodiment embodies the invention of claims 1, 2, 3, 4, 7 (or 8) of the present application. Similar to the first embodiment, it is applied to a miniaturized and integrated SRAM.
【0035】本実施例においては、図3(a)〜(c)
に示すように、図3(a)に示す如く、ポリシリコンに
よりゲート1を形成し、次に図3(b)に示すように該
ゲート表面を窒化して遮断材料部5を形成した後、アモ
ルファスシリコン膜を形成し、該アモルファスシリコン
膜を形成し、これを結晶化してSi系材料膜63であるポ
リSi膜とし(図3(b))、これを酸化してゲート絶
縁膜2を形成して図3(c)の構造を得る。In this embodiment, FIGS. 3A to 3C are used.
As shown in FIG. 3A, a gate 1 is formed of polysilicon, and then the gate surface is nitrided to form a blocking material portion 5 as shown in FIG. 3B. An amorphous silicon film is formed, the amorphous silicon film is formed, and the amorphous silicon film is crystallized to form a poly-Si film that is the Si-based material film 63 (FIG. 3B). This is oxidized to form the gate insulating film 2. To obtain the structure of FIG. 3 (c).
【0036】a−Siを介さず、直接ポリSi膜を形成
して、これを酸化するようにしてもよい。It is also possible to directly form a poly-Si film without interposing a-Si and oxidize it.
【0037】更に詳しくは、本実施例においては、まず
従来と同様にゲート1を形成して図3(a)の構造とす
る。その後、RTN(Rapid Thermal Nitrization)を用
いて、1050℃、30秒程度表面を窒化する。RTNは窒化
雰囲気での熱処理で達成できるものであり、窒化雰囲気
としては、例えばNH3 ガス雰囲気、N2 Oガス雰囲
気、N2 ないしN2 +H2 ガス雰囲気中で行える。続い
て、a−Siを20nm、550℃の堆積温度でCVD法に
より形成する。結晶化のために 600℃、10時間の窒素中
アニールを行う。これによりa−SiはポリSi化す
る。その後、 850℃で湿式酸化により15nm酸化し、ゲ
ート絶縁膜2(酸化膜)とし、図3(c)の構造を得
る。More specifically, in this embodiment, first, the gate 1 is formed in the same manner as in the prior art to form the structure of FIG. After that, the surface is nitrided at 1050 ° C. for about 30 seconds by using RTN (Rapid Thermal Nitrization). The RTN can be achieved by heat treatment in a nitriding atmosphere, and the nitriding atmosphere can be performed, for example, in an NH 3 gas atmosphere, an N 2 O gas atmosphere, or an N 2 or N 2 + H 2 gas atmosphere. Then, a-Si is formed by the CVD method at a deposition temperature of 20 nm and 550 ° C. Anneal in nitrogen at 600 ℃ for 10 hours for crystallization. As a result, a-Si becomes poly-Si. Then, the gate insulating film 2 (oxide film) is oxidized by wet oxidation at 850 ° C. for 15 nm to obtain the structure of FIG.
【0038】本実施例では、ゲートポリシリコン表面が
窒化されるので、その後のポリシリコン酸化によっても
ゲートポリシリコンは酸化されず、ゲート絶縁膜の膜厚
制御、表面平坦性を改善することができ、実施例1と同
様の効果を得ることができる。In this embodiment, since the surface of the gate polysilicon is nitrided, the gate polysilicon is not oxidized by the subsequent polysilicon oxidation, and the control of the thickness of the gate insulating film and the surface flatness can be improved. The same effect as that of the first embodiment can be obtained.
【0039】[0039]
【発明の効果】本出願の発明によれば、耐圧性能の劣化
等の問題なく、膜厚制御性も良好に、かつ表面平坦性の
良いゲート絶縁膜を得られるボトムゲート型薄膜トラン
ジスタ、半導体装置、及びその製造方法を提供すること
ができる。According to the invention of the present application, a bottom gate type thin film transistor, a semiconductor device, which can obtain a gate insulating film having good film thickness controllability and good surface flatness without problems such as deterioration of breakdown voltage performance, And a method for manufacturing the same.
【図1】実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る。1A to 1C are sectional views showing steps of Example 1 in order.
【図2】実施例2の工程を順に断面図で示すものであ
る。2A to 2C are sectional views showing steps of Example 2 in order.
【図3】実施例3の工程を順に断面図で示すものであ
る。3A to 3C are sectional views showing steps of Example 3 in order.
【図4】従来技術を示す。FIG. 4 shows the prior art.
1 ゲート 2 ゲート絶縁膜 31,32 拡散領域(ソース・ドレイン領域) 4 チャネル領域 5 遮断材料部(SiN,SiNO) 61 シリコン系材料部(ポリSi) 62 シリコン系材料部(a−Si結晶化ポリSi) 63 シリコン系材料部(a−Si結晶化ポリSi) 1 gate 2 gate insulating film 31, 32 diffusion region (source / drain region) 4 channel region 5 blocking material part (SiN, SiNO) 61 silicon material part (poly Si) 62 silicon material part (a-Si crystallized poly) Si) 63 Silicon material (a-Si crystallized poly Si)
Claims (8)
膜を形成し、該Si系材料膜を酸化してゲート絶縁膜を
形成したボトムゲート型薄膜トランジスタ。1. A bottom gate type thin film transistor in which a Si-based material film is formed on a gate via a blocking material portion, and the Si-based material film is oxidized to form a gate insulating film.
ート絶縁膜上にチャネル領域が形成されて成るボトムゲ
ート型薄膜トランジスタであって、 前記ゲートと前記ゲート絶縁膜との間には、遮断材料部
が設けられていることを特徴とするボトムゲート型薄膜
トランジスタ。2. A bottom gate type thin film transistor comprising a gate insulating film formed on a gate and a channel region formed on the gate insulating film, wherein a cutoff is provided between the gate and the gate insulating film. A bottom gate type thin film transistor having a material portion.
ート絶縁膜上にチャネル領域が形成されて成るボトムゲ
ート型薄膜トランジスタであって、 前記ゲートと前記ゲート絶縁膜との間には、遮断材料部
が設けられ、かつ前記ゲート絶縁膜は該遮断材料部上に
形成されたSi系材料膜が酸化または窒化されることに
より形成されたものであることを特徴とするボトムゲー
ト型薄膜トランジスタ。3. A bottom gate type thin film transistor comprising a gate insulating film formed on a gate and a channel region formed on the gate insulating film, wherein a gate is cut off between the gate and the gate insulating film. A bottom gate type thin film transistor, wherein a material portion is provided, and the gate insulating film is formed by oxidizing or nitriding a Si-based material film formed on the blocking material portion.
ート絶縁膜上にチャネル領域が形成されて成るボトムゲ
ート型薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタの下部
に形成されたMISトランジスタとを備える半導体装置
であって、 前記ゲートと前記ゲート絶縁膜との間には、遮断材料部
が設けられていることを特徴とする半導体装置。4. A semiconductor device comprising a bottom gate thin film transistor having a gate insulating film formed on a gate and a channel region formed on the gate insulating film, and a MIS transistor formed below the thin film transistor. A semiconductor device, wherein a blocking material portion is provided between the gate and the gate insulating film.
含有シリコン窒化物膜を形成した後、ポリシリコン膜を
形成し、該ポリシリコン膜を酸化してゲート絶縁膜を形
成することを特徴とするボトムゲート型薄膜トランジス
タの製造方法。5. A gate insulating film is formed by forming a silicon nitride film or an oxygen-containing silicon nitride film on a gate, forming a polysilicon film, and oxidizing the polysilicon film. Method of manufacturing bottom gate type thin film transistor.
含有シリコン窒化物膜を形成した後、アモルファスシリ
コン膜を形成し、該アモルファスシリコン膜を酸化して
ゲート絶縁膜を形成することを特徴とするボトムゲート
型薄膜トランジスタの製造方法。6. A gate insulating film is formed by forming a silicon nitride film or an oxygen-containing silicon nitride film on a gate, forming an amorphous silicon film, and oxidizing the amorphous silicon film. Method of manufacturing bottom gate type thin film transistor.
ート表面を窒化した後、アモルファスシリコン膜を形成
し、該アモルファスシリコン膜を酸化してゲート絶縁膜
を形成することを特徴とするボトムゲート型薄膜トラン
ジスタの製造方法。7. A bottom gate type wherein a gate is formed of polysilicon, the surface of the gate is nitrided, an amorphous silicon film is formed, and the amorphous silicon film is oxidized to form a gate insulating film. Method of manufacturing thin film transistor.
ート表面を窒化した後、ポリシリコン膜を形成し、該ポ
リシリコン膜を酸化してゲート絶縁膜を形成することを
特徴とするボトムゲート型薄膜トランジスタの製造方
法。8. A bottom gate type wherein a gate is formed of polysilicon, the gate surface is nitrided, a polysilicon film is formed, and the polysilicon film is oxidized to form a gate insulating film. Method of manufacturing thin film transistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14844292A JPH05326956A (en) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | Bottom gate type thin-film transistor, semiconductor device and their production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14844292A JPH05326956A (en) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | Bottom gate type thin-film transistor, semiconductor device and their production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05326956A true JPH05326956A (en) | 1993-12-10 |
Family
ID=15452896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14844292A Pending JPH05326956A (en) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | Bottom gate type thin-film transistor, semiconductor device and their production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05326956A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9202923B2 (en) | 2010-02-05 | 2015-12-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device including oxide semiconductor |
-
1992
- 1992-05-15 JP JP14844292A patent/JPH05326956A/en active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9202923B2 (en) | 2010-02-05 | 2015-12-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device including oxide semiconductor |
| US9728555B2 (en) | 2010-02-05 | 2017-08-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| US9991288B2 (en) | 2010-02-05 | 2018-06-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| US10615179B2 (en) | 2010-02-05 | 2020-04-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| US11101295B2 (en) | 2010-02-05 | 2021-08-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| US11469255B2 (en) | 2010-02-05 | 2022-10-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| US11749686B2 (en) | 2010-02-05 | 2023-09-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| US12113074B2 (en) | 2010-02-05 | 2024-10-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
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