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JPH05251666A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPH05251666A
JPH05251666A JP4047312A JP4731292A JPH05251666A JP H05251666 A JPH05251666 A JP H05251666A JP 4047312 A JP4047312 A JP 4047312A JP 4731292 A JP4731292 A JP 4731292A JP H05251666 A JPH05251666 A JP H05251666A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
layer
gate electrode
semiconductor
contact hole
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.)
Withdrawn
Application number
JP4047312A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taiji Ema
泰示 江間
Kazuo Itabashi
和夫 板橋
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu 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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP4047312A priority Critical patent/JPH05251666A/en
Publication of JPH05251666A publication Critical patent/JPH05251666A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】薄膜トランジスタを備えた半導体装置に関し、
薄膜トランジスタの性能を良好に保ったままで、ゲート
絶縁膜の劣化を抑えることを目的とする。 【構成】絶縁膜11を挟んだ二層の半導体層10, 13をチャ
ネル領域とするとともに、該半導体層10, 13の少なくと
も下側に絶縁膜9を介して形成されたゲート電極Gp1
備えた薄膜トランジスタt21、t22を含み構成する。
(57) [Abstract] [Object] A semiconductor device including a thin film transistor,
The purpose is to suppress deterioration of the gate insulating film while maintaining good performance of the thin film transistor. [Structure] Two semiconductor layers 10 and 13 sandwiching an insulating film 11 are used as channel regions, and a gate electrode Gp 1 is formed at least under the semiconductor layers 10 and 13 with an insulating film 9 interposed therebetween. The thin film transistors t 21 and t 22 are included.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、よ
り詳しくは、薄膜トランジスタを備えた半導体装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a thin film transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOSトランジスタからなるSRAM(s
tatic random access memory) セルは図8(a) に示すよ
うな回路構成であり、駆動用MOSFETt11,t12
び負荷用MOSFETt21,t22よりなる2つのCMO
SFETq1 ,q2 と2つの転送用MOSFETt31
32とを有している。
2. Description of the Related Art SRAM (s) composed of MOS transistors
The tatic random access memory cell has a circuit configuration as shown in FIG. 8A, and has two CMOs composed of driving MOSFETs t 11 and t 12 and load MOSFETs t 21 and t 22.
SFETs q 1 and q 2 and two transfer MOSFETs t 31 ,
and t 32 .

【0003】そして、2つのCMOSFETq1 ,q2
の各ゲートは、互いに他方のCMOSFETq2 ,q1
のドレインノードに接続し合い、ついで、異なる転送用
MOSFETt31,t32のソース/ドレイン(S/D)
を介して異なるビット線BL1,BL2 に接続されている。ま
た、それらの転送用MOSFETt31,t32のゲートは
同一のワード線WLに接続されている。
Two CMOSFETs q 1 and q 2
Of the CMOSFETs q 2 and q 1 of the other side.
Source / drain (S / D) of different transfer MOSFETs t 31 and t 32.
Are connected to different bit lines BL 1 and BL 2 via. The gates of the transfer MOSFETs t 31 and t 32 are connected to the same word line WL.

【0004】さらに、負荷用MOSFETt21,t22
ソースには電圧Vccが印加され、駆動用MOSFETt
11,t12のソースには電圧Vssが印加されている。とこ
ろで、SRAMを半導体基板に形成する場合には、駆動
用MOSFETt 11,t12及び転送用MOSFET
31,t32をバルクに形成する一方、負荷用MOSFE
Tt21,t22を二重ゲート構造薄膜トランジスタ(TF
T)により形成にしてバルクの上に積み重ねるものが提
案されている。
Further, the load MOSFET ttwenty one, Ttwenty twoof
The voltage Vcc is applied to the source, and the driving MOSFET t
11, T12The voltage Vss is applied to the source of the. Toko
If the SRAM is formed on the semiconductor substrate, the driving
MOSFETt 11, T12And transfer MOSFET
t31, T32While forming in bulk, load MOSFE
Tttwenty one, Ttwenty twoThe double gate structure thin film transistor (TF
It is recommended to use T) to form and stack on the bulk.
Is being proposed.

【0005】そこでまず、駆動用MOSFETと転送用
MOSFETの平面構造を、図9(a) に基づいて説明す
る。図9(a) において、p型シリコンよりなる半導体基
板101 の上面には矩形枠状の活性領域102 を囲む選択酸
化膜103 が形成され、また、活性領域102 の表面には膜
厚20nm以下のSiO2よりなる絶縁膜104 が形成されてい
る。ただし、その活性領域10は、一部しか図示されてい
ない。
Therefore, first, the planar structures of the driving MOSFET and the transfer MOSFET will be described with reference to FIG. 9 (a). In FIG. 9A, a selective oxide film 103 surrounding a rectangular frame-shaped active region 102 is formed on the upper surface of a semiconductor substrate 101 made of p-type silicon, and a film thickness of 20 nm or less is formed on the surface of the active region 102. An insulating film 104 made of SiO 2 is formed. However, only a part of the active region 10 is shown.

【0006】さらに、矩形枠状の活性領域102 のうち平
行する2つの辺領域にはn型MOSFETが2つずつ形
成され、それらのゲート電極Gn は、その辺領域を横切
ってそれぞれ別な活性領域102 の角部領域に延出され、
しかも、その角部領域に形成されたn型不純物拡散層10
5 にコンタクトホールCH1 を通して接続されている。そ
して、そのゲート電極Gn を介して互いに接続される2
つのn型MOSFETを、SRAMの駆動用MOSFE
Tt11,t12として用いる。
Further, two n-type MOSFETs are formed in two parallel side regions of the rectangular frame-shaped active region 102, and the gate electrodes Gn of the n-type MOSFETs are formed in different active regions across the side regions. Extended into the corner area of 102,
Moreover, the n-type impurity diffusion layer 10 formed in the corner region
It is connected to 5 through contact hole CH 1 . And 2 connected to each other through the gate electrode Gn
Two n-type MOSFETs for driving SRAM
Used as Tt 11 and t 12 .

【0007】また、上記した矩形枠状の活性領域102 の
うち残り2つの辺領域にはワード線WLが横切って延在し
ており、その領域には、ワード線WLをゲート電極とした
転送用MOSFETt31,t32が形成され、これらの転
送用MOSFETt31,t32は、そのソース/ドレイン
となる活性領域102 のn型不純物拡散層105 を介して駆
動用MOSFETt11,t12に接続されている。
Further, the word line WL extends across the remaining two side regions of the above-mentioned rectangular frame-shaped active region 102, and in that region, the word line WL is used as a gate electrode for transfer. MOSFETs t 31 and t 32 are formed, and these transfer MOSFETs t 31 and t 32 are connected to the driving MOSFETs t 11 and t 12 via the n-type impurity diffusion layer 105 of the active region 102 serving as the source / drain thereof. There is.

【0008】なお、n型不純物拡散層105 は、ゲート電
極Gn 、ワード線WLをマスクにして活性層102 に自己整
合的に形成されたもので、MOSFETのソース/ドレ
イン層となる。
The n-type impurity diffusion layer 105 is formed in a self-aligned manner with the active layer 102 using the gate electrode Gn and the word line WL as a mask, and serves as a source / drain layer of the MOSFET.

【0009】これにより形成される転送用MOSFET
31,t32と駆動用MOSFETt 11,t12は、図8
(b) に示す下側の回路のような接続状態となる。次に、
負荷用MOSFETの構造を、図9(b),図10(c),(d)
に基づいて説明する。
Transfer MOSFET formed by this
t31, T32And driving MOSFETt 11, T12Is shown in FIG.
The connection state is as shown in the lower circuit shown in (b). next,
The structure of the load MOSFET is shown in FIGS. 9 (b), 10 (c), and (d).
It will be described based on.

【0010】負荷用MOSFETt21, t22は、図10
(d) に示すような二重ゲート薄膜トランジスタから形成
されていて、そのチャネル領域及びソース/ドレイン領
域となる薄いシリコン層108 とこれを挟む上下のゲート
電極Gp1,Gp2から構成されている。
The load MOSFETs t 21 and t 22 are shown in FIG.
It is formed of a double-gate thin film transistor as shown in (d), and is composed of a thin silicon layer 108 serving as a channel region and a source / drain region thereof and upper and lower gate electrodes Gp 1 and Gp 2 sandwiching the thin silicon layer 108.

【0011】その下側のゲート電極Gp1は、図9(b) に
示すように、転送用MOSFETt 31,t32と駆動用M
OSFETt11,t12を覆うSiO2よりなる絶縁膜105 の
上に形成されるもので、活性領域102 の角部のn型不純
物拡散層105 とこれに隣設するゲート電極Gnを覆う形
状となっている。
The lower gate electrode Gp1Is shown in Fig. 9 (b)
As shown, transfer MOSFET t 31, T32And drive M
OSFETt11, T12Covering SiO2Of insulating film 105
N-type impurity formed on the corners of the active region 102
A shape that covers the object diffusion layer 105 and the gate electrode Gn adjacent to it.
It is in a state.

【0012】また、その上にSiO2よりなる絶縁膜107 を
介して形成されるシリコン膜108 は図10(c) に示すよ
うに、駆動用MOSFETt11, t12のゲート電極Gn
とワード線WLに沿った平面形状であって、ワード線WLの
上の部分はVcc電源配線Lとなる。さらにその上には、
SiO2よりなる絶縁膜109 を介して、下側のゲート電極G
p1と同じ大きさの上側のゲート電極Gp2が形成されてい
る。
Further, as shown in FIG. 10C, the silicon film 108 formed on the insulating film 107 made of SiO 2 has a gate electrode Gn of the driving MOSFETs t 11 and t 12.
The planar shape along the word line WL and the portion above the word line WL becomes the Vcc power supply line L. On top of that,
The lower gate electrode G is formed through the insulating film 109 made of SiO 2.
An upper gate electrode Gp 2 having the same size as p 1 is formed.

【0013】なお、シリコン層108 のうち、上下のゲー
ト電極Gp1,Gp2に挟まれない領域には、図10(c) の
ようにソース/ドレインとなるp型不純物拡散層109 が
形成されている。
In the region of the silicon layer 108 which is not sandwiched by the upper and lower gate electrodes Gp 1 and Gp 2 , a p-type impurity diffusion layer 109 serving as a source / drain is formed as shown in FIG. 10 (c). ing.

【0014】さらに、活性領域102 の角部の上方に位置
する絶縁膜104,106,107,110 、負荷用MOSFET
21, t22のシリコン層108 及び下側ゲート電極Gp1
はコンタクトホールCH2 が形成されていて、その内部に
上側ゲート電極Gp1の一部を垂下することにより上下の
ゲート電極Gp1, Gp2とシリコン層108 とn型不純物拡
散層105 が導通し、これにより、図8(b) に示す上側の
回路と破線で示す配線が形成されることになる。
Further, the insulating films 104, 106, 107 and 110 located above the corners of the active region 102, the load MOSFETs.
The silicon layer 108 and the lower gate electrode Gp 1 of t 21, t 22 be formed a contact hole CH 2, the upper and lower gate electrodes Gp 1 by hanging a part of the upper gate electrode Gp 1 therein , Gp 2 , the silicon layer 108, and the n-type impurity diffusion layer 105 are electrically connected to each other, whereby the upper circuit shown in FIG. 8B and the wiring shown by the broken line are formed.

【0015】ところで、上述したSRAMセルのうち、
負荷用MOSFETt21,t22のシリコン層108 とこれ
に繋がるVcc電源配線Lに沿った断面は、例えば図11
(a)に示すようになる。
By the way, of the SRAM cells described above,
A cross section taken along the silicon layer 108 of the load MOSFETs t 21 and t 22 and the Vcc power supply line L connected to the silicon layer 108 is shown in FIG.
It becomes as shown in (a).

【0016】図11(a) において、符号111 は、負荷用
MOSFETt21,t22の上に積層されたPSG等より
なる層間絶縁膜で、Vcc電源配線Lとなるシリコン層10
8 の上にはコンタクトホール112 が形成されていて、層
間絶縁膜111 の上に配置されるVcc電源供給用配線113
はそのコンタクトホール112 を通してVcc電源配線Lに
接続されている。なお、図11において、図9、10と
同一の符号は同一の要素を示している。
In FIG. 11A, reference numeral 111 is an interlayer insulating film made of PSG or the like laminated on the load MOSFETs t 21 and t 22 , and is a silicon layer 10 to be the Vcc power supply line L.
A contact hole 112 is formed on the wiring 8 and the Vcc power supply wiring 113 arranged on the interlayer insulating film 111.
Is connected to the Vcc power supply line L through the contact hole 112. In FIG. 11, the same symbols as those in FIGS. 9 and 10 indicate the same elements.

【0017】しかし、このような構造によれば、コンタ
クトホール112 は、CHF3を含むガスを用いたドライエッ
チング法により開口されるために、シリコン層108 が極
薄膜の場合、層間絶縁膜111 の下のシリコン層108 を貫
通してさらに下方までエッチングされるので、その下方
に別な配線がある場合には短絡してしまう。これに対し
て、シリコン層108 の膜厚を厚くすることも考えられる
が、負荷用MOSFET(薄膜トランジスタ)t21, t
22のチャネル領域となる半導体層は厚くなるほどトラン
ジスタの性能が悪くなるので、この方法は適当でない。
However, according to such a structure, the contact hole 112 is opened by the dry etching method using a gas containing CHF 3 , so that when the silicon layer 108 is an extremely thin film, the interlayer insulating film 111 is formed. Since the lower silicon layer 108 is penetrated and etched further downward, a short circuit will occur if there is another wiring therebelow. On the other hand, although it may be possible to increase the thickness of the silicon layer 108, load MOSFETs (thin film transistors) t 21 and t
This method is not suitable because the performance of the transistor deteriorates as the thickness of the semiconductor layer that becomes the channel region of 22 increases.

【0018】そこで、図11(b) に示すような別の構造
の装置が提案されている。図11(b) において、符号11
4 は、負荷用MOSFETt21、t22の下側のゲート電
極Gp1を覆う絶縁膜107 とその下の絶縁膜106,104 を開
口して設けられたコンタクトホールで、Nウェル115 内
のp型不純物拡散層116 の上に形成されており、シリコ
ン層108 はそのコンタクトホール114 内を通ってp型不
純物拡散層116 に接続されている。また、そのp型不純
物拡散層116 の上にある絶縁膜104,106,107,110 及び層
間絶縁膜111 にはコンタクトホール117 が形成されてお
り、Vcc電源供給配線113 はそのコンタクトホール117
を通してp型不純物拡散層116 に接続されてシリコン層
108 と導通するように構成されている。
Therefore, an apparatus having another structure as shown in FIG. 11 (b) has been proposed. In FIG. 11 (b), reference numeral 11
Reference numeral 4 is a contact hole formed by opening the insulating film 107 covering the gate electrodes Gp 1 below the load MOSFETs t 21 and t 22 and the insulating films 106 and 104 thereunder, and is a p-type impurity diffusion inside the N well 115. The silicon layer 108 is formed on the layer 116 and is connected to the p-type impurity diffusion layer 116 through the contact hole 114. Further, contact holes 117 are formed in the insulating films 104, 106, 107, 110 and the interlayer insulating film 111 on the p-type impurity diffusion layer 116, and the Vcc power supply wiring 113 has its contact holes 117.
Through the silicon layer connected to the p-type impurity diffusion layer 116 through
It is configured to conduct with 108.

【0019】この場合、p型不純物拡散層116 は、p型
の負荷用MOSFET(p型薄膜トランジスタ)t21
22のp型のソース層に繋がるので、p型でなければ電
流を流せなくなり、このためにVcc電源供給用配線113
は、SRAMセルの領域の外側のNウェル115 に形成さ
れる。
In this case, the p-type impurity diffusion layer 116 has a p-type load MOSFET (p-type thin film transistor) t 21 ,
Since it is connected to the p-type source layer at t 22 , current cannot flow unless it is p-type. Therefore, the Vcc power supply wiring 113
Are formed in the N well 115 outside the area of the SRAM cell.

【0020】そして、このような構造によれば、シリコ
ン層108 をp型不純物拡散層115 に接続するためのコン
タクトホール114 を形成した後に、フォトレジスト(不
図示)をO2プラズマにより除去したり、硫酸による洗浄
処理を行うことになるので、コンタクトホール114 から
露出した半導体基板101 の表面が酸化されて自然酸化膜
が形成されることになり、これを弗酸により除去する必
要がある。
According to this structure, after the contact hole 114 for connecting the silicon layer 108 to the p-type impurity diffusion layer 115 is formed, the photoresist (not shown) is removed by O 2 plasma. Since the cleaning treatment with sulfuric acid is performed, the surface of the semiconductor substrate 101 exposed from the contact hole 114 is oxidized to form a natural oxide film, which needs to be removed with hydrofluoric acid.

【0021】しかし、自然酸化膜を弗酸により除去する
際には、図11(c) に示すように下側のゲート電極Gp1
を覆うSiO2絶縁膜107 の表面が同時に損傷を受けて散点
状に薄層化してしまい、下側ゲート電極Gp1とシリコン
層108 との耐圧が大幅に低下するといった問題がある。
However, when the natural oxide film is removed by hydrofluoric acid, as shown in FIG. 11 (c), the lower gate electrode Gp 1
There is a problem that the surface of the SiO 2 insulating film 107 covering the same is damaged at the same time and becomes thin in a scattered spot, and the breakdown voltage between the lower gate electrode Gp 1 and the silicon layer 108 is significantly lowered.

【0022】そこで、図12(a),(b) に示すように、下
側のゲート電極Gp1を覆う絶縁膜107 の上に不純物を含
むシリコン層118 を形成した状態でp型拡散層116 上の
コンタクトホール120 を形成し、ついで、そのコンタク
トホール120 から露出したp型拡散層116 表面の自然酸
化膜を弗酸により除去した後に、不純物を含む二層目の
シリコン層128 を積層し、一層目のシリコン層118 とと
もにパターニングする方法が採られている。
Therefore, as shown in FIGS. 12A and 12B, the p-type diffusion layer 116 is formed with the silicon layer 118 containing impurities formed on the insulating film 107 covering the lower gate electrode Gp 1. After forming the upper contact hole 120 and removing the natural oxide film on the surface of the p-type diffusion layer 116 exposed from the contact hole 120 by hydrofluoric acid, a second silicon layer 128 containing impurities is laminated. A method of patterning with the first silicon layer 118 is adopted.

【0023】この場合、コンタクトホール120 を通して
二層目のシリコン層128 とp型不純物拡散層116 を接続
し、この後に、層間絶縁膜111 を積層してこれにコンタ
クトホール121 を形成し、このコンタクトホール121 を
通してVcc電源供給用配線113 をp型不純物拡散層116
に接続するようにしている(図12(c))。
In this case, the second silicon layer 128 and the p-type impurity diffusion layer 116 are connected through the contact hole 120, and then the interlayer insulating film 111 is laminated and the contact hole 121 is formed therein. The Vcc power supply wiring 113 is connected to the p-type impurity diffusion layer 116 through the hole 121.
It is connected to (Fig. 12 (c)).

【0024】これにより、下側のゲート電極Gp1を覆う
絶縁膜107 は一層目のシリコン層118 によって保護され
るから、弗酸処理により損傷することはない。
As a result, the insulating film 107 covering the lower gate electrode Gp 1 is protected by the silicon layer 118 of the first layer, and is not damaged by the hydrofluoric acid treatment.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】しかし、チャネル領域
を構成するシリコン層を2回に分けて直接積み重ねたも
のを用いた薄膜トランジスタの性能を測定したところ、
オン状態のソース・ドレイン電流が2桁程度低下すると
ともに、オフ状態のリーク電流が数倍増加するといった
問題が生じる。
However, when the performance of a thin film transistor using a silicon layer which constitutes the channel region and which is directly stacked in two steps is measured,
There arises a problem that the source / drain current in the on-state is reduced by about two digits and the leak current in the off-state is increased several times.

【0026】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、薄膜トランジスタの性能を良好に保った
ままで、ゲート絶縁膜の劣化を抑えることができる半導
体装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing deterioration of a gate insulating film while maintaining good performance of a thin film transistor. ..

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】上記した課題は図3に例
示するように、絶縁膜11を挟んだ二層の半導体層10,13
をチャネル領域とするとともに、該半導体層10, 13の少
なくとも下側に絶縁膜9を介して形成されたゲート電極
Gp1を備えた薄膜トランジスタt21、t22を有すること
を特徴とする半導体装置により達成する。
As shown in FIG. 3, the above-mentioned problem is solved by the two semiconductor layers 10 and 13 with the insulating film 11 sandwiched therebetween.
And a thin film transistor t 21 , t 22 having a gate electrode Gp 1 formed via an insulating film 9 at least under the semiconductor layers 10 and 13 as a channel region. To achieve.

【0028】または、図1〜8に例示するように、半導
体基板1の上の第一の絶縁膜8の上に形成された下側の
ゲート電極Gp1と、前記下側ゲート電極Gp1を覆う第二
絶縁膜9の上に形成され、トランジスタのチャネル領
域、ゲート/ソース領域となる一層目の半導体層10と、
前記一層目の半導体層10を覆う第三の絶縁膜11と、前記
第三の絶縁膜11から下方の層を開口することにより、前
記半導体基板1に形成された導電層7の一部を露出する
コンタクトホール12と、前記第三の絶縁膜11の上に形成
され、かつ、前記コンタクトホール12内を通して前記導
電層7に接続される二層目の半導体層13と、前記二層目
の半導体層13の上に第四の絶縁膜14を介して形成された
上側のゲート電極Gp2とを備えた薄膜トランジスタ
21、t22を有することを特徴とする半導体装置により
達成する。
Alternatively, as illustrated in FIGS. 1 to 8, the lower gate electrode Gp 1 formed on the first insulating film 8 on the semiconductor substrate 1 and the lower gate electrode Gp 1 are A first semiconductor layer 10 formed on the second insulating film 9 which covers and serves as a channel region and a gate / source region of a transistor;
A third insulating film 11 covering the first-layer semiconductor layer 10 and a part of the conductive layer 7 formed on the semiconductor substrate 1 are exposed by opening a layer below the third insulating film 11. A contact hole 12, a second semiconductor layer 13 formed on the third insulating film 11 and connected to the conductive layer 7 through the contact hole 12, and a second semiconductor layer. This is achieved by a semiconductor device characterized by having thin film transistors t 21 and t 22 each having an upper gate electrode Gp 2 formed on a layer 13 with a fourth insulating film 14 interposed therebetween.

【0029】または、前記薄膜トランジスタt21、t22
は、SRAMセルの負荷素子であることを特徴とする半
導体装置によって達成する。
Alternatively, the thin film transistors t 21 , t 22
Are achieved by a semiconductor device characterized by being a load element of an SRAM cell.

【0030】[0030]

【作 用】本発明によれば、薄膜トランジスタt21, t
22のチャネル領域となる半導体層10,13を二層構造
にし、その間に絶縁膜11を介しているので、試験結果
によれば、半導体層を2回に分けて直接積み重ねたもの
を使用する従来装置のようなドレイン電流の低下やリー
ク電流の発生は見られなかった。
According to the present invention, thin film transistors t 21 , t
Since the semiconductor layers 10 and 13 to be the channel region of 22 have a two-layer structure and the insulating film 11 is interposed between them, according to the test results, the semiconductor layers are directly stacked in two steps. No decrease in drain current or generation of leakage current was observed as in the device.

【0031】このように絶縁膜11を挟んで半導体層1
0,13を二層構造にした場合に、トランジスタの性能
の低下が見られないのは、各々の結晶成長が影響し合わ
ずに独立して行われるので、各層の結晶が相互に干渉し
て成長せず劣化が生じないためであろうと考えられる。
In this way, the semiconductor layer 1 is sandwiched by the insulating film 11.
When 0 and 13 have a two-layer structure, the transistor performance is not deteriorated because the respective crystal growths are performed independently of each other, and the crystals of the respective layers interfere with each other. This is probably because it does not grow and deterioration does not occur.

【0032】また、本発明によれば、薄膜トランジスタ
21、t22のチャネル領域となる半導体層と半導体基板
1の導電層7とを接続する場合に、下側ゲート電極Gp1
上方の一層目の半導体層10を絶縁膜11により覆った
状態でコンタクトホール12を形成し、そのコンタクト
ホール12から露出した半導体基板1の表面を弗酸によ
り除去すればよいので、下側のゲート電極Gp1と半導体
層10との間の絶縁膜9が損傷を受けることはない。
Further, according to the present invention, when the semiconductor layer which becomes the channel region of the thin film transistors t 21 and t 22 and the conductive layer 7 of the semiconductor substrate 1 are connected, the lower gate electrode Gp 1
Since the contact hole 12 is formed in a state where the upper first semiconductor layer 10 is covered with the insulating film 11, and the surface of the semiconductor substrate 1 exposed from the contact hole 12 is removed by hydrofluoric acid, the lower gate is formed. The insulating film 9 between the electrode Gp 1 and the semiconductor layer 10 is not damaged.

【0033】この場合、一層目の半導体層10を覆う絶
縁膜11は損傷を受けるが、この上に形成する二層目の
半導体層13とは同電位となるので絶縁耐圧の問題は生
じない。
In this case, the insulating film 11 covering the first semiconductor layer 10 is damaged, but since it has the same potential as the second semiconductor layer 13 formed thereon, the problem of withstand voltage does not occur.

【0034】[0034]

【実施例】図1〜3は、本発明の一実施例装置の製造工
程を示す断面図、図4〜7は、その一実施例装置の製造
工程を示す平面図である。また図8は、MOSFETを
用いたSRAMセルの一般的な回路図である。なお、図
1〜3は、図4に示すA−A線断面図である。
1 to 3 are sectional views showing a manufacturing process of a device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 to 7 are plan views showing a manufacturing process of the device according to the embodiment. Further, FIG. 8 is a general circuit diagram of an SRAM cell using a MOSFET. 1 to 3 are sectional views taken along the line AA shown in FIG.

【0035】そこで、図1〜7のSRAMセルの形成工
程にそって本発明の一実施例装置のを説明する。まず、
図1(a) に示すように、p型シリコンよりなる半導体基
板1のSRAMセル形成領域の外側にNウェル2を形成
し、ついで半導体基板1の表面のうち図4(a) に示すよ
うな矩形枠状の活性領域Xを区画する部分とNウェル2
の一部を囲む部分に、選択酸化法により素子分離用酸化
膜4を数百nm程度形成する。この後に、熱酸化法により
それ以外の領域に10nmのSiO2からなる絶縁膜3を成長
する。
Then, one embodiment of the device of the present invention will be described along the steps of forming the SRAM cell shown in FIGS. First,
As shown in FIG. 1 (a), an N well 2 is formed outside the SRAM cell formation region of a semiconductor substrate 1 made of p-type silicon, and then the surface of the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. 4 (a) is formed. N-well 2 and the part that defines the rectangular frame-shaped active region X
An oxide film 4 for element isolation having a thickness of several hundreds nm is formed by a selective oxidation method in a portion surrounding a part of. After that, an insulating film 3 made of SiO 2 having a thickness of 10 nm is grown in the other region by a thermal oxidation method.

【0036】なお、活性領域Xの平面図は、その一部を
省略して描いている。これに続いて、図1(a) に示すよ
うに、矩形枠状の活性領域Xの四隅の角部領域にある絶
縁膜3の一部をフォトリソグラフィー法により除去して
開口部5を形成し、この開口部5から半導体基板1の一
部を露出させる。
In the plan view of the active region X, a part thereof is omitted. Subsequently, as shown in FIG. 1A, a part of the insulating film 3 in the four corner regions of the rectangular frame-shaped active region X is removed by photolithography to form an opening 5. A part of the semiconductor substrate 1 is exposed through the opening 5.

【0037】次に、気相成長法(CVD法)により半導
体基板1の上に多結晶シリコン膜を数百nm程度積層し、
その内部に燐、砒素等のn型不純物を導入した後に、こ
れをパターニングして図8(a) に示す駆動用MOSFE
Tt11, t12のゲート電極Gnとワード線WLを形成す
る。
Next, a polycrystalline silicon film is laminated on the semiconductor substrate 1 by a vapor phase growth method (CVD method) to a thickness of several hundred nm,
After introducing an n-type impurity such as phosphorus or arsenic into the inside, it is patterned to form a driving MOSFE shown in FIG. 8 (a).
The word line WL is formed with the gate electrodes Gn of Tt 11 and t 12 .

【0038】このゲート電極Gnは、図4(b) に示すよ
うに、矩形枠状の活性領域Xのうち平行する2つの辺領
域に2つずつ形成されて辺領域を横切るとともに、別の
活性領域Xの角部領域の開口部5まで延在するような形
状にする。
As shown in FIG. 4B, two gate electrodes Gn are formed in two parallel side regions of the rectangular frame-shaped active region X so as to cross the side regions and to have different active regions. The shape is such that it extends to the opening 5 in the corner area of the area X.

【0039】また、ワード線WLは、上記した活性領域X
の残る2つの辺領域を直交する方向に延在され、その辺
領域と交差する部分は図8(a) に示す転送用MOSFE
Tt 31, t32のゲート電極となる。
Further, the word line WL has the above-mentioned active region X.
Of the two remaining side regions of the
The area intersecting the area is the transfer MOSFE shown in Fig. 8 (a).
Tt 31, t32Gate electrode.

【0040】この後に、図1(b) に示すように、Nウェ
ル2を覆うフォトレジストと、ゲート電極Gn、ワード
線WL及び素子分離用酸化膜4をマスクにして、半導体基
板1の活性領域Xに砒素をイオン注入し、これを拡散し
てn型不純物拡散層6を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1B, the active region of the semiconductor substrate 1 is masked with the photoresist covering the N well 2, the gate electrode Gn, the word line WL and the element isolation oxide film 4. Arsenic is ion-implanted into X and diffused to form an n-type impurity diffusion layer 6.

【0041】そのn型不純物拡散層6は、駆動用MOS
FETt11, t12及び転送用MOSFETt31, t32
ソース/ドレインとなり、さらに、バルク配線としても
機能し、これにより駆動用MOSFETt11, t12と転
送用MOSFET31, t32は、図8(b) の下側の回路に
示すような接続状態となる。
The n-type impurity diffusion layer 6 is a driving MOS.
The FETs t 11 and t 12 and the transfer MOSFETs t 31 and t 32 serve as sources / drains, and also function as bulk wirings. As a result, the driving MOSFETs t 11 and t 12 and the transfer MOSFETs 31 and t 32 are formed as shown in FIG. The connection state is as shown in the lower circuit of b).

【0042】さらに、活性領域Xをフォトマスク(不図
示)により覆ってNウェル2の一部領域に硼素をイオン
注入し、これを活性化してp型不純物拡散層7を形成す
る。なお、n型不純物拡散層6、p型不純物拡散層7を
形成するための加熱処理は独立して行ってもよいし、後
の成膜工程の際の熱を利用してもよい。
Further, the active region X is covered with a photomask (not shown), boron is ion-implanted into a partial region of the N well 2, and this is activated to form a p-type impurity diffusion layer 7. Note that the heat treatment for forming the n-type impurity diffusion layer 6 and the p-type impurity diffusion layer 7 may be performed independently, or heat may be used in the subsequent film formation process.

【0043】次に、CVD法により全体にSiO2よりなる
絶縁膜8を100nmの厚さに成長しついで、多結晶シリ
コン膜をCVD法により50nm堆積し、この中にイオン
注入法等によって燐を導入した後に、これをフォトリソ
グラフィー法によりパターニングして、図1(c) 及び図
5(c) に示すように、これから作成する薄膜トランジス
タの下側のゲート電極Gp1を形成する。
Next, an insulating film 8 made of SiO 2 is grown to a thickness of 100 nm by the CVD method, and then a polycrystalline silicon film is deposited to a thickness of 50 nm by the CVD method. After the introduction, this is patterned by a photolithography method to form a gate electrode Gp 1 under the thin film transistor to be formed, as shown in FIGS. 1C and 5C.

【0044】この下側のゲート電極Gp1は、活性領域X
の四隅のn型不純物拡散層6とこの領域をドレインとす
る駆動用MOSFETt11, t12のゲート電極Gnを覆
う領域に形成される。
The lower gate electrode Gp 1 has an active region X.
Are formed in the regions covering the n-type impurity diffusion layers 6 at the four corners and the gate electrodes Gn of the driving MOSFETs t 11 and t 12 having the regions as drains.

【0045】つづいて、図2(d) に示すように、CVD
法により膜厚20nmのSiO2よりなる絶縁膜9を形成した
後に、SiH4、Si2H6 等のガスを用いてCVD法により多
結晶シリコン10膜を20nmの厚さに成長し、ついで、
その上に膜厚10nmのSiO2膜11を堆積する。
Next, as shown in FIG. 2 (d), CVD
After forming an insulating film 9 made of SiO 2 with a film thickness of 20 nm by a CVD method, a polycrystalline silicon 10 film is grown to a thickness of 20 nm by a CVD method using a gas such as SiH 4 or Si 2 H 6 , and then,
A SiO 2 film 11 having a film thickness of 10 nm is deposited thereon.

【0046】この後に、フォトレジスト(不図示)を形
成し、反応性イオンエッチング(RIE)法によってN
ウェル2のp型不純物拡散層7の上にある最上の絶縁膜
11からその下方の半導体基板1表面の絶縁膜3までを
連続的にエッチングしてコンタクトホール12を形成す
る。
After this, a photoresist (not shown) is formed, and N is formed by reactive ion etching (RIE).
The contact hole 12 is formed by continuously etching from the uppermost insulating film 11 on the p-type impurity diffusion layer 7 of the well 2 to the insulating film 3 on the surface of the semiconductor substrate 1 thereunder.

【0047】次に、図2(e) に示すように、そのコンタ
クトホール12の底面から最上の絶縁膜11の上面に沿
った全体の領域に膜厚20nmの二層目の多結晶シリコン
膜13をCVD法により形成する。
Next, as shown in FIG. 2E, a second-layer polycrystalline silicon film 13 having a film thickness of 20 nm is formed in the entire region from the bottom surface of the contact hole 12 to the upper surface of the uppermost insulating film 11. Are formed by the CVD method.

【0048】ついで、薄膜トランジスタの下側のゲート
電極Gp1と重なる部分にフォトレジスト(不図示)を形
成し、硼素を加速エネルギー10keV 、ドーズ量1×1
14/cm2 の条件でイオン注入し、ついで、加速エネル
ギーを20keV に変えて同じドーズ量で再び硼素をイオ
ン注入して二層の多結晶シリコン膜10,13にp型不
純物を導入する。
Next, a photoresist (not shown) is formed on the lower side of the thin film transistor, which overlaps with the gate electrode Gp 1, and boron is used for accelerating energy of 10 keV and dose of 1 × 1.
Ions are implanted under the condition of 0 14 / cm 2 , and then the acceleration energy is changed to 20 keV and boron is again implanted at the same dose amount to introduce p-type impurities into the two-layer polycrystalline silicon films 10 and 13.

【0049】ここで、エネルギーを変えて二回イオン注
入を行っているのは、二層の多結晶シリコン膜10,1
3の各々に最適に不純物を導入するためであるが、1回
のイオン注入により同時に不純物を導入しても大きな問
題はない。
Here, the reason why the ion implantation is performed twice by changing the energy is that the two-layer polycrystalline silicon films 10 and 1 are used.
This is because the impurities are optimally introduced into each of No. 3, but there is no big problem even if the impurities are introduced simultaneously by one ion implantation.

【0050】この後に、フォトリソグラフィー法により
二層の多結晶シリコン膜10,13とその間の絶縁膜1
1を一枚のマスクを使用してパターニングして、図5
(d) に示すように、ワード線WLに沿った領域と、その領
域から転送用MOSFETt11, t12のゲート電極Gn
に到る領域を覆うような平面形状にする。この場合、二
層の多結晶シリコン膜10,13のうちワード線WLに沿
って形成される部分はVcc電圧配線となり、そのうち二
層目の多結晶シリコン膜13は、コンタクトホール12
を通して一層目の多結晶シリコン10とp型不純物拡散
層7に接合して導通状態となっている。
After that, the two layers of polycrystalline silicon films 10 and 13 and the insulating film 1 between them are formed by photolithography.
1 is patterned using one mask, and
As shown in (d), the region along the word line WL and the gate electrode Gn of the transfer MOSFETs t 11 and t 12 from the region.
To have a planar shape that covers the area up to. In this case, the portion of the two-layer polycrystalline silicon films 10 and 13 formed along the word line WL serves as the Vcc voltage wiring, and the polycrystalline silicon film 13 of the second layer is the contact hole 12
Through, and is connected to the first-layer polycrystalline silicon 10 and the p-type impurity diffusion layer 7 to be in a conductive state.

【0051】なお、多結晶シリコンのエッチングにはCC
l4、O2混合ガスを用い、SiO2のエッチングにはCHF3、He
混合ガスを使用する。この後に、CVD法によりSiO2
りなる絶縁膜14を50nm堆積する。この場合、下側の
ゲート電極Gp1を覆う絶縁膜9よりも厚いのは、次に形
成する上側のゲート電極Gp2を構成する多結晶シリコン
膜の成長時の弗酸処理等を考慮したためである。
CC is used for etching polycrystalline silicon.
A mixed gas of l 4 and O 2 is used, and CHF 3 and He are used for etching SiO 2.
Use mixed gas. After that, the insulating film 14 made of SiO 2 is deposited to a thickness of 50 nm by the CVD method. In this case, the reason why the insulating film 9 is thicker than the insulating film 9 covering the lower gate electrode Gp 1 is that hydrofluoric acid treatment during growth of the polycrystalline silicon film forming the upper gate electrode Gp 2 to be formed next is taken into consideration. is there.

【0052】ついで、駆動用MOSFETt11, t12
ゲート電極Gnの上方にある絶縁膜9,11,14、多
結晶シリコン膜10,13、下側ゲート電極Gp1をフォ
トリソグラフィー法によりエッチングして開口部15を
形成した後に、その開口部15から露出した駆動用MO
SFETt11, t12のゲート電極Gnの表面に形成され
る自然酸化膜を弗酸により除去する。
Next, the insulating films 9, 11 , 14 above the gate electrodes Gn of the driving MOSFETs t 11 , t 12 , the polycrystalline silicon films 10, 13, and the lower gate electrode Gp 1 are etched by photolithography. After forming the opening 15, the drive MO exposed from the opening 15
The natural oxide film formed on the surfaces of the gate electrodes Gn of the SFETs t 11 and t 12 is removed by hydrofluoric acid.

【0053】そして、CVD法により多結晶シリコン膜
を形成し、燐をイオン注入した後、これをフォトリソグ
ラフィー法によりパターニングして薄膜トランジスタの
下側ゲート電極Gp1に対向する領域に、図2(f) 、図6
(e) に示すような上側ゲート電極Gp2を形成する。
Then, a polycrystalline silicon film is formed by the CVD method, phosphorus is ion-implanted, and then this is patterned by the photolithography method to form a region facing the lower gate electrode Gp 1 of the thin film transistor in FIG. ), Fig. 6
An upper gate electrode Gp 2 as shown in (e) is formed.

【0054】この上側のゲート電極Gp2の一部は開口部
15内に入り込んで、薄膜トランジスタの二重のゲート
電極Gp1,Gp2と別の薄膜トランジスタのドレインとな
る多結晶シリコン膜10,13とを導通させるととも
に、これらを駆動用MOSFETt11,t12のドレイン
となるn型不純物拡散層6に導通させる。
A part of the gate electrode Gp 2 on the upper side enters into the opening 15 to form the double gate electrodes Gp 1 and Gp 2 of the thin film transistor and the polycrystalline silicon films 10 and 13 to serve as the drain of another thin film transistor. And conducts them to the n-type impurity diffusion layer 6 serving as the drains of the driving MOSFETs t 11 and t 12 .

【0055】これにより、二層の多結晶シリコン膜1
0,13とその上下に絶縁膜9,14を介して形成され
た2つのゲート電極Gp1,Gp2により、図6(f) に例示
するような薄膜トランジスタt21, t22が完成し、これ
を負荷用MOSFETとして、図6(f),図8(b) の上側
の回路と破線で示す配線層が形成される。
As a result, the two-layer polycrystalline silicon film 1 is formed.
0 and 13 and the two gate electrodes Gp 1 and Gp 2 formed above and below the insulating films 9 and 14 complete thin film transistors t 21 and t 22 as illustrated in FIG. 6 (f). Is used as the load MOSFET, the upper circuit of FIGS. 6 (f) and 8 (b) and the wiring layer shown by the broken line are formed.

【0056】次に、図7に示すような絶縁膜23を全体
に形成した後に、活性領域Xの同一の辺領域で隣接して
形成される駆動用MOSFETt11, t11、t12, 12
の間の半導体基板1を露出するコンタクトホール24を
形成し、その中を通して電圧Vssを供給する配線(不図
示)を形成する。
Next, after forming the entire insulating film 23 as shown in FIG. 7, the active region X of the same drive is formed adjacent at sides regions MOSFETt 11, t 11, t 12 , t 12
A contact hole 24 exposing the semiconductor substrate 1 between the two is formed, and a wiring (not shown) for supplying the voltage Vss through the contact hole 24 is formed.

【0057】次に、図3に示すように、全体に層間絶縁
膜20を堆積し、この後にp型不純物拡散層7の上の絶
縁膜3,8,9,14,20,23をフォトリソグラフ
ィー法により選択的にエッチングして、そのp型不純物
拡散層7を露出させる開口部21を形成する。これと同
時に、転送用MOSFETt31, t32のソース/ドレイ
ンとなるn型不純物拡散層6のうち、駆動用MOSFE
Tt11, t12に繋がらない部分を表出するコンタクトホ
ール25を設ける。
Next, as shown in FIG. 3, an interlayer insulating film 20 is deposited on the entire surface, and then the insulating films 3, 8, 9, 14, 20, 23 on the p-type impurity diffusion layer 7 are photolithographically formed. By selective etching to form an opening 21 exposing the p-type impurity diffusion layer 7. At the same time, in the n-type impurity diffusion layer 6 serving as the source / drain of the transfer MOSFETs t 31 and t 32 , the driving MOSFET is used.
A contact hole 25 is provided to expose a portion that is not connected to Tt 11 and t 12 .

【0058】この後に、スパッタ法によりアルミニウム
膜を堆積し、これをフォトリソグラフィー法によりパタ
ーニングしてp型不純物拡散層7上の開口部21の中を
通るVcc電源供給配線22を形成する。これにより、V
cc電源供給配線22と薄膜トランジスタt21, t22を構
成する多結晶シリコン膜10,13がp型不純物拡散層
7を介して導通することになる。また、コンタクトホー
ル25を通るBL1,BL2を形成するとSRAMセルが完成
する。
After that, an aluminum film is deposited by the sputtering method and is patterned by the photolithography method to form the Vcc power supply wiring 22 passing through the opening 21 on the p-type impurity diffusion layer 7. This gives V
The cc power supply wiring 22 and the polycrystalline silicon films 10 and 13 forming the thin film transistors t 21 and t 22 are electrically connected via the p-type impurity diffusion layer 7. Further, by forming BL 1 and BL 2 passing through the contact hole 25, the SRAM cell is completed.

【0059】以上のような工程により形成されたSRA
Mセルにおいて、薄膜トランジスタt21、t22のチャネ
ル領域となる多結晶シリコン膜と半導体基板1のp型不
純物拡散層7とを接続する場合に、一層目の多結晶シリ
コン膜10を絶縁膜11により覆った状態でコンタクト
ホール12を形成し、そのコンタクトホール12から露
出した半導体基板1の表面を弗酸により除去しているの
で、下側のゲート電極Gp1を直に覆う絶縁膜9が損傷を
受けることはない。
SRA formed by the above steps
In the M cell, when the polycrystalline silicon film which becomes the channel regions of the thin film transistors t 21 and t 22 and the p-type impurity diffusion layer 7 of the semiconductor substrate 1 are connected, the first polycrystalline silicon film 10 is formed by the insulating film 11. Since the contact hole 12 is formed in the covered state and the surface of the semiconductor substrate 1 exposed from the contact hole 12 is removed by hydrofluoric acid, the insulating film 9 directly covering the lower gate electrode Gp 1 is damaged. I will not receive it.

【0060】また、一層目の多結晶シリコン膜10を覆
う絶縁膜11は損傷を受けるが、この上に形成する二層
目の多結晶シリコン膜13とは同電位となるので絶縁耐
圧の問題は生じない。
Further, although the insulating film 11 covering the first-layer polycrystalline silicon film 10 is damaged, it has the same potential as the second-layer polycrystalline silicon film 13 formed on the insulating film 11, so that there is a problem of withstand voltage. Does not happen.

【0061】さらに、本実施例においては、薄膜トラン
ジスタt21, t22のチャネル領域となる多結晶シリコン
膜10,13を二層構造にし、その間に絶縁膜11を介
しており、試験結果によれば、2層重ねて多結晶シリコ
ン膜を形成した従来例のようなドレイン電流の低下やリ
ーク電流の発生は見られなかった。
Furthermore, in the present embodiment, the polycrystalline silicon films 10 and 13 which become the channel regions of the thin film transistors t 21 and t 22 have a two-layer structure, and the insulating film 11 is interposed between them. No decrease in drain current or generation of leakage current was observed as in the conventional example in which two layers were stacked to form a polycrystalline silicon film.

【0062】本実施例のように絶縁膜11を挟んで多結
晶シリコン膜10,13を二層構造にすると、トランジ
スタの性能の低下が見られないのは、各々の結晶成長が
影響されずに独立して行われるので、相互に干渉して結
晶が成長せず劣化が生じないためであろうと考えられ
る。また、従来例の構造においてリーク電流が増加し、
ドレイン電流が低下するのは、そのような結晶成長が相
互に悪影響を与えるためだからと考える。
When the polycrystalline silicon films 10 and 13 have a two-layer structure with the insulating film 11 sandwiched therebetween as in this embodiment, the transistor performance is not deteriorated because the crystal growth of each is not affected. Since they are performed independently, it is considered that the crystals do not grow due to interference with each other and deterioration does not occur. In addition, the leakage current increases in the structure of the conventional example,
It is considered that the drain current decreases because such crystal growth adversely affects each other.

【0063】なお、上記した実施例では、二層の多結晶
シリコン膜10,13の間の絶縁膜11をSiO2により形
成したが、これはゲート絶縁膜とはならないので、Si3N
4 を使用してもよい。
In the above-mentioned embodiment, the insulating film 11 between the two layers of polycrystalline silicon films 10 and 13 is made of SiO 2. However, since this is not a gate insulating film, Si 3 N
4 may be used.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、薄膜
トランジスタのチャネル領域となる半導体層を二層構造
にし、その間に絶縁膜を介しているので、試験結果によ
れば、半導体層を二層直接重ねて形成した従来装置のよ
うなドレイン電流の低下やリーク電流の発生は見られな
かった。
As described above, according to the present invention, the semiconductor layer serving as the channel region of the thin film transistor has a two-layer structure, and the insulating film is interposed therebetween. Therefore, according to the test results, the two semiconductor layers are formed. No decrease in drain current or generation of leak current was observed as in the conventional device formed by directly stacking layers.

【0065】このように絶縁膜を挟んで半導体層を二層
構造にすると、トランジスタの性能の低下が見られない
のは、各々の結晶成長が影響されずに独立して行われる
ので、相互に干渉して結晶が成長せず劣化が生じないた
めであろうと考えられる。
When the semiconductor layer has a two-layer structure with the insulating film sandwiched in this way, no deterioration in the transistor performance is observed. It is considered that this is because the crystals do not grow due to the interference and the deterioration does not occur.

【0066】また、本発明によれば、チャネル領域とな
る半導体層と半導体基板の導電層とを接続する場合に、
一層目の半導体層を絶縁膜により覆った状態でコンタク
トホールが形成され、そのコンタクトホールから露出し
た半導体基板の表面を弗酸により除去すればよいので、
下側のゲート電極と半導体層との間の絶縁膜を良好に保
持できる。
Further, according to the present invention, when the semiconductor layer which becomes the channel region and the conductive layer of the semiconductor substrate are connected,
A contact hole is formed in a state where the first semiconductor layer is covered with an insulating film, and the surface of the semiconductor substrate exposed from the contact hole may be removed with hydrofluoric acid.
The insulating film between the lower gate electrode and the semiconductor layer can be held well.

【0067】この場合、一層目の半導体層を覆う絶縁膜
は損傷を受けるが、この上に形成する二層目の半導体層
とは同電位となるので絶縁耐圧の問題は生じない。
In this case, the insulating film covering the first semiconductor layer is damaged, but since the potential is the same as that of the second semiconductor layer formed thereon, the problem of withstand voltage does not occur.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例装置の製造工程を示す断面図
(その1)である。
FIG. 1 is a cross-sectional view (1) showing a manufacturing process of a device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例装置の製造工程を示す断面図
(その2)である。
FIG. 2 is a sectional view (No. 2) showing the manufacturing process of the device according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例装置を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing an apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例装置の製造工程を示す平面図
(その1)である。
FIG. 4 is a plan view (1) showing the manufacturing process of the device according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例装置の製造工程を示す平面図
(その2)である。
FIG. 5 is a plan view (No. 2) showing the manufacturing process of the device according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例装置の製造工程を示す平面図
(その3)である。
FIG. 6 is a plan view (3) showing the manufacturing process of the device according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例装置の製造工程を示す平面図
(その4)である。
FIG. 7 is a plan view (No. 4) showing the manufacturing process of the device according to the embodiment of the present invention.

【図8】SRAMセルを示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing an SRAM cell.

【図9】従来のSRAMセルの各層のパターンを示す平
面図(その1)である。
FIG. 9 is a plan view (part 1) showing a pattern of each layer of a conventional SRAM cell.

【図10】従来のSRAMセルの各層のパターンを示す
平面図(その2)である。
FIG. 10 is a plan view (part 2) showing a pattern of each layer of a conventional SRAM cell.

【図11】従来のSRAMセルの第1、2例を示す断面
図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing first and second examples of a conventional SRAM cell.

【図12】従来のSRAMセルの第3例を示す断面図で
ある。
FIG. 12 is a sectional view showing a third example of a conventional SRAM cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

X 活性領域 WL ワード線 t11、t12 駆動用MOSFET t31、t32 転送用MOSFET t21、t22 負荷用MOSFET Gn、Gp1、Gp2 ゲート電極 1 半導体基板 2 Nウェル 3 絶縁膜 4 素子分離用酸化膜 5、15 開口部 6 n型不純物拡散層 7 p型不純物拡散層(導電層) 8、9、11、14 絶縁膜 12 コンタクトホール 10、13 多結晶シリコン膜(半導体層) 20 層間絶縁膜 21 開口部 22 Vcc電源供給配線X active region WL the word line t 11, t 12 driving MOSFET t 31, t 32 transfer MOSFET t 21, t 22 load MOSFET Gn, Gp 1, Gp 2 gate electrode 1 semiconductor substrate 2 N-well 3 insulating film 4 elements Isolation oxide film 5, 15 Opening 6 n-type impurity diffusion layer 7 p-type impurity diffusion layer (conductive layer) 8, 9, 11, 14 insulating film 12 contact hole 10, 13 polycrystalline silicon film (semiconductor layer) 20 interlayer Insulating film 21 Opening 22 Vcc Power supply wiring

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁膜(11)を挟んだ二層の半導体層(1
0, 13)をチャネル領域とするとともに、該半導体層(1
0, 13)の少なくとも下側に絶縁膜(9)を介して形成
されたゲート電極(Gp1)を備えた薄膜トランジスタ
(t21、t22)を有することを特徴とする半導体装置。
1. A two-layer semiconductor layer (1) sandwiching an insulating film (11).
(0, 13) as a channel region and the semiconductor layer (1
A semiconductor device having thin film transistors (t 21 , t 22 ) provided with a gate electrode (Gp 1 ) formed via an insulating film (9) at least on the lower side of (0, 13).
【請求項2】半導体基板(1)の上の第一の絶縁膜
(8)の上に形成された下側のゲート電極(Gp1)と、 前記下側ゲート電極(Gp1)を覆う第二絶縁膜(9)の
上に形成され、トランジスタのチャネル領域、ゲート/
ソース領域となる一層目の半導体層(10)と、 前記一層目の半導体層(10)を覆う第三の絶縁膜(11)
と、 前記第三の絶縁膜(11)から下方の層を開口することに
より、前記半導体基板(1)に形成された導電層(7)
の一部を露出するコンタクトホール(12)と、 前記第三の絶縁膜(11)の上に形成され、かつ、前記コ
ンタクトホール(12)内を通して前記導電層(7)に接
続される二層目の半導体層(13)と、 前記二層目の半導体層(13)の上に第四の絶縁膜(14)
を介して形成された上側のゲート電極(Gp2)とを備え
た薄膜トランジスタ(t21、t22)を有することを特徴
とする半導体装置。
2. A lower gate electrode (Gp 1 ) formed on a first insulating film (8) on a semiconductor substrate (1), and a first gate electrode (Gp 1 ) covering the lower gate electrode (Gp 1 ). Formed on the second insulating film (9), the channel region of the transistor, the gate /
A first semiconductor layer (10) serving as a source region, and a third insulating film (11) covering the first semiconductor layer (10)
And a conductive layer (7) formed on the semiconductor substrate (1) by opening a layer below the third insulating film (11).
(2) formed on the third insulating film (11) and connected to the conductive layer (7) through the contact hole (12) exposing a part of the contact hole (12) A second semiconductor layer (13), and a fourth insulating film (14) on the second semiconductor layer (13).
A thin film transistor (t 21 , t 22 ) having an upper gate electrode (Gp 2 ) formed through the semiconductor device.
【請求項3】前記薄膜トランジスタ(t21、t22)は、
SRAMセルの負荷素子であることを特徴とする請求項
1又は2記載の半導体装置。
3. The thin film transistors (t 21 , t 22 ) are
3. The semiconductor device according to claim 1, which is a load element of an SRAM cell.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5780909A (en) * 1995-02-28 1998-07-14 Nec Corporation Semiconductor memory device with a two-layer top gate
WO2023233762A1 (en) * 2022-05-31 2023-12-07 日新電機株式会社 Fixed electric charge control method and method for manufacturing thin-film transistor

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