JPH05251667A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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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、そのチャ
ネル領域となる半導体層と配線層を他の配線層に接触さ
せずに良好に導通させることを目的とする。
【構成】半導体基板1上方の第1の絶縁膜3,8,9 の上に
形成され、少なくとも下側にゲート電極Gp1を備えた薄
膜トランジスタt21, t22を有する半導体装置において、
前記薄膜トランジスタt21, t22のチャネル領域となる半
導体膜11が、前記第1の絶縁膜3,8,9 に形成された第1
のコンタクトホール10を通して前記半導体基板1内の導
電型層7の上に延在するとともに、前記薄膜トランジス
タt21, t 22を覆う第2の絶縁膜14に形成されて少なく
とも一部が前記第1のコンタクトホール1に重なる第2
のコンタクトホール15内を通る配線層16が、前記第2の
絶縁膜14の上に形成されていることを含み構成する。
(57) [Summary]
A semiconductor device including a thin film transistor is provided.
While maintaining good performance of the thin film transistor,
Do not contact the semiconductor layer and wiring layer that will be the
The purpose is to make good conduction without doing.
[Structure] On the first insulating film 3,8,9 above the semiconductor substrate 1
The gate electrode Gp formed at least on the lower side.1Thin with
Membrane transistor ttwenty one, ttwenty twoIn a semiconductor device having
The thin film transistor ttwenty one, ttwenty twoHalf of the channel area
The first conductor film 11 is formed on the first insulation films 3, 8, 9
Through the contact hole 10 of the semiconductor substrate 1
The thin-film transistor extends over the electrotype layer 7 and
Tattwenty one, t twenty twoFormed on the second insulating film 14 that covers
A second part of which overlaps with the first contact hole 1
The wiring layer 16 passing through the contact hole 15 of
It is configured to include being formed on the insulating film 14.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に関し、より詳しくは、薄膜トランジスタを備え
た半導体装置及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having a thin film transistor and a manufacturing method thereof.
【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7(a) に示すよ
うな回路構成であり、駆動用MOSFETt11,t12及
び負荷用MOSFETt21,t22よりなる2つのCMO
SFETq1 ,q2 と2つの転送用MOSFETt31,
t32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. 7A, 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の
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
t31,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8(a) に基づいて説明す
る。図8(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 を区画する選
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、一部しか図示して
いない。Therefore, first, the planar structures of the driving MOSFET and the transfer MOSFET will be described with reference to FIG. In FIG. 8A, a selective oxide film 103 for partitioning 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 illustrated.
【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
うち残る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、上記したMOSFETのソー
ス/ドレイン層となる。The n-type impurity diffusion layer 105 is formed in the active layer 102 in a self-aligned manner by using the gate electrode Gn and the word line WL as a mask, and becomes the source / drain layer of the above MOSFET.
【0009】これにより形成される転送用MOSFET
t31,t32と駆動用MOSFETt 11,t12は、図7
(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8(b),図9(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. 8 (b), 9 (c) and (d).
It will be explained based on.
【0010】負荷用MOSFETt21, t22は、図9
(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
域となる膜厚20nmの薄いシリコン層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 having a film thickness of 20 nm to be its channel region and source / drain regions, and upper and lower gate electrodes Gp 1 and Gp 2 sandwiching it. Has been done.
【0011】負荷MOSFETt21, t22の下側のゲー
ト電極Gp1は、図8(b) に示すように、転送用MOSF
ETt31,t32と駆動用MOSFETt11,t12を覆う
SiO2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を覆うような平面形状となっている。The gate electrode Gp 1 below the load MOSFETs t 21 and t 22 has a transfer MOSF as shown in FIG. 8 (b).
ETt 31 , t 32 and driving MOSFETs t 11 , t 12 are covered
The active region 102 is formed on the SiO 2 insulating film 105.
Has a planar shape that covers the n-type impurity diffusion layer 105 at the corner and the gate electrode Gn adjacent thereto.
【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9(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
の部分のものは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Gp1と同じ大きさで対向する上側のゲート電極Gp2が
形成されている。As shown in FIG. 9C, 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 and a word line WL. A planar shape along the above and above the word line WL is the Vcc power supply line L. Further, an upper gate electrode Gp 2 facing the lower gate electrode Gp 1 and having the same size as the lower gate electrode Gp 1 is formed thereon via an insulating film 109 made of SiO 2 .
【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9(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 between 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. 9C. 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
t21, t22のシリコン層108 及び下側ゲート電極Gp1に
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 は導通され、これにより、図7(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. 7B 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10
(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10(a) において、符号111 は、負荷用
MOSFETt21,t22の上に積層されたSiO2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108
の上にはコンタクトホール112 が形成されており、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10において、図8、9と同一
の符号は同一の要素を示している。In FIG. 10A, reference numeral 111 is an interlayer insulating film made of SiO 2 or the like laminated on the load MOSFETs t 21 and t 22 , and is a silicon layer 108 to be the Vcc power supply line L.
A contact hole 112 is formed above the Vcc power supply wiring 113, and the Vcc power supply wiring 113 arranged on the interlayer insulating film 111 is connected to the Vcc power supply wiring L through the contact hole 112. In FIG. 10, the same symbols as those in FIGS. 8 and 9 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を反応ガスとするドライエッチ
ング法により開口されるために、層間絶縁膜111 の下の
極めて薄いシリコン層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, t22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、この方法を採用するのは適当でない。However, according to such a structure, the contact hole 112 is opened by the dry etching method using CHF 3 as a reaction gas, so that the contact hole 112 penetrates through the extremely thin silicon layer 108 under the interlayer insulating film 111. Since it is etched further downward, if there is a wiring therebelow, a short circuit will occur. On the other hand, it is conceivable to increase the thickness of the silicon layer 108, but the thicker the semiconductor layer serving as the channel region of the load MOSFETs (thin film transistors) t 21 and t 22 , the worse the performance of the transistor. It is not appropriate to adopt the method.
【0018】そこで、図10(b) に示すような別の構造
の装置が提案されている。図10(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 には別のコンタクトホール117 が形成さ
れ、Vcc電源供給配線層113 はそのコンタクトホール11
7 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. 10 (b) has been proposed. In FIG. 10 (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, another contact hole 117 is 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 layer 113 is formed in the contact hole 11.
It is configured to be connected to the p-type impurity diffusion layer 116 through 7 and to be electrically connected to the silicon layer 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,
t22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10(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 removing the natural oxide film with hydrofluoric acid, as shown in FIG. 10 (c), the lower gate electrode Gp 1 is formed.
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11(a) に示すように、下側の
ゲート電極Gp1を覆っている絶縁膜107 の上に不純物を
含むシリコン層118 を形成し、これをパターニングする
前に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
型不純物拡散層116 表面の自然酸化膜を弗酸により除去
する方法が採られている。Therefore, as shown in FIG. 11A, a silicon layer 118 containing impurities is formed on the insulating film 107 covering the lower gate electrode Gp 1 , and the p-type silicon layer 118 is formed before patterning the silicon layer 118. A contact hole 120 is formed on the diffusion layer 116, and then the p exposed from the contact hole 120 is formed.
A method of removing the natural oxide film on the surface of the type impurity diffusion layer 116 with hydrofluoric acid is adopted.
【0023】これによれば、下側のゲート電極Gp1を覆
う絶縁膜107 はそのシリコン層118によって保護される
から、弗酸により損傷することはない。またこの後に、
負荷トランジスタt21, t22とp型不純物拡散層116 の
接続を行うために、不純物を含む二層目のシリコン層12
8 をコンタクトホール120 内と二層目のシリコン層128
上に積層し、この二層目のシリコン128 を介して一層目
のシリコン層118 とp型不純物拡散層116 を導通させ
る。それから、一層目と二層目のシリコン層118,128 を
1枚のマスクにより連続してパターニングし、図9(c)
に示すシリコン層108 と同一の形状にし(図11(b))、
これにより負荷トランジスタt21, t22のチャネル領域
及びソース/ドレイン領域を形成する。According to this, since the insulating film 107 covering the lower gate electrode Gp 1 is protected by the silicon layer 118, it is not damaged by hydrofluoric acid. Also after this,
In order to connect the load transistors t 21 and t 22 to the p-type impurity diffusion layer 116, the second silicon layer 12 containing impurities is used.
8 in the contact hole 120 and the second silicon layer 128
The first layer silicon layer 118 and the p-type impurity diffusion layer 116 are electrically connected to each other through the second layer silicon 128. Then, the first and second silicon layers 118 and 128 are successively patterned by using one mask, and the pattern shown in FIG.
The same shape as the silicon layer 108 shown in FIG. 11 (FIG. 11B),
Thereby, the channel regions and the source / drain regions of the load transistors t 21 and t 22 are formed.
【0024】そして、層間絶縁膜111 を積層した後に、
p型不純物拡散層116 の上にさらに別のコンタクトホー
ル121 を開口してこの中を通るVcc電源供給用配線113
を形成し、p型不純物拡散層116 を介してシリコン層11
8,128 とVcc電源供給用配線113 を導通するようにして
いる(図11(c))。After stacking the interlayer insulating film 111,
Another contact hole 121 is opened on the p-type impurity diffusion layer 116, and Vcc power supply wiring 113 passing therethrough is formed.
And the silicon layer 11 is formed through the p-type impurity diffusion layer 116.
8,128 and the Vcc power supply wiring 113 are electrically connected (FIG. 11 (c)).
【0025】[0025]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにし
て形成した薄膜トランジスタの性能を測定したところ、
チャネル領域を構成するシリコン層を2回で形成する構
造の薄膜トランジスタによれば、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 the thin film transistor thus formed was measured,
According to the thin film transistor having a structure in which the silicon layer forming the channel region is formed twice, 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、そのチャネル領域となる半導体層と配線層を他の
配線層に接触させずに良好に導通させる半導体装置及び
その製造方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and maintains the performance of the thin film transistor without contacting the semiconductor layer and the wiring layer which will be the channel region thereof with other wiring layers. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device that conducts well and a manufacturing method thereof.
【0027】[0027]
【課題を解決するための手段】上記した課題は図1、2
に例示するように、半導体基板1上方の第1の絶縁膜3,
8,9 の上に形成され、少なくとも下側にゲート電極Gp1
を備えた薄膜トランジスタt21, t22を有する半導体装置
において、前記薄膜トランジスタt21, t22のチャネル領
域となる半導体膜11が、前記第1の絶縁膜3,8,9 に形成
された第1のコンタクトホール10を通して前記半導体基
板1内の導電型層7の上に延在するとともに、前記薄膜
トランジスタt21, t22を覆う第2の絶縁膜14に形成さ
れて少なくとも一部が前記第1のコンタクトホール10に
重なる第2のコンタクトホール15内を通る配線層16が、
前記第2の絶縁膜14の上に形成されていることを特徴と
する半導体装置によって達成する。[Means for Solving the Problems]
, The first insulating film 3, above the semiconductor substrate 1,
Gate electrode Gp 1 formed on at least the lower side
In a semiconductor device having a thin film transistor t 21, t 22 having a semiconductor film 11 serving as a channel region of the thin film transistor t 21, t 22 is first formed on the first insulating film 3, 8, 9 The second insulating film 14 extends through the contact hole 10 onto the conductive type layer 7 in the semiconductor substrate 1 and covers the thin film transistors t 21 and t 22 , and at least a part of the first contact is formed. The wiring layer 16 passing through the second contact hole 15 overlapping the hole 10
This is achieved by a semiconductor device characterized in that it is formed on the second insulating film 14.
【0028】または、前記薄膜トランジスタt21, t22
が、SRAMセルの負荷トランジスタであることを特徴
とする半導体装置により達成する。または、半導体基板
1の上の第1の絶縁膜8に薄膜トランジスタt21, t22
のゲート電極Gp1を形成する工程と、前記ゲート電極G
p1を覆う第2の絶縁膜9を形成する工程と、前記半導体
基板1の上層部に形成された導電型層7の上にある絶縁
膜3,8,9を選択的にエッチングして第1のコンタク
トホール10を形成する工程と、前記第1のコンタクトホ
ール10から露出した前記半導体基板1の表面に形成され
た自然酸化膜を除去せずに、前記薄膜トランジスタ
t21, t22のチャネル領域となる半導体膜11を前記第2
の絶縁膜9の上と前記第1のコンタクトホール10の内周
及び底面に沿って形成する工程と、前記半導体膜11を覆
う第3の絶縁膜14を形成した後に、該第3の絶縁膜14を
パターニングして前記第1のコンタクトホール10と少な
くとも一部が重なり、かつ、前記半導体層11に少なくと
も到達する第2のコンタクトホール15を形成する工程
と、一部が前記第2のコンタクトホール15の底面に到達
して前記半導体膜11に接続する配線層16を、前記第3の
絶縁膜14の上に形成する工程とを有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法により達成する。Alternatively, the thin film transistors t 21 and t 22
Is a load transistor of an SRAM cell, which is achieved by a semiconductor device. Alternatively, the thin film transistors t 21 , t 22 are formed on the first insulating film 8 on the semiconductor substrate 1.
The step of forming the gate electrode Gp 1 of
The step of forming the second insulating film 9 covering p 1 and the step of selectively etching the insulating films 3, 8 and 9 on the conductive type layer 7 formed in the upper layer portion of the semiconductor substrate 1 The step of forming the first contact hole 10 and the channel regions of the thin film transistors t 21 and t 22 without removing the native oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate 1 exposed from the first contact hole 10. The semiconductor film 11 to be the second
Forming the third insulating film 14 on the insulating film 9 and along the inner circumference and the bottom surface of the first contact hole 10, and after forming the third insulating film 14 covering the semiconductor film 11. Patterning 14 to form a second contact hole 15 that at least partially overlaps the first contact hole 10 and reaches the semiconductor layer 11 at least partially; and part of the second contact hole 10. A wiring layer 16 reaching the bottom surface of 15 and connected to the semiconductor film 11 is formed on the third insulating film 14 by a method of manufacturing a semiconductor device.
【0029】[0029]
【作 用】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膜11の一部を半導体基板1内の導
電型層7の上に重ねて形成するとともに、この導電型層
7と半導体膜11の重なる領域を覆う絶縁膜14にコン
タクトホール15を形成し、このコンタクトホール15
を通して配線層16をその半導体膜11に接続するよう
にしている。According to the present invention, a part of the semiconductor film 11 to be the channel region of the thin film transistor is formed on the conductive type layer 7 in the semiconductor substrate 1 so as to overlap with the conductive type layer 7 and the semiconductor film 11. A contact hole 15 is formed in the insulating film 14 covering the overlapping area of the contact hole 15
The wiring layer 16 is connected to the semiconductor film 11 through.
【0030】したがって、絶縁膜14をエッチングして
コンタクトホール15を形成する際に、その領域の半導
体膜11が消失しても、その配線層16は半導体膜11
の側面で確実に接続する。しかも、半導体膜11の下が
大きくエッチングされて導電層7に凹部が形成されたと
しても、その導電層7は半導体膜11と配線層16とを
導通させるために存在するものなので不都合はない。Therefore, when the insulating film 14 is etched to form the contact hole 15, even if the semiconductor film 11 in that region disappears, the wiring layer 16 of the wiring layer 16 remains.
Securely connect on the side of. Moreover, even if the bottom of the semiconductor film 11 is largely etched to form a recess in the conductive layer 7, there is no inconvenience because the conductive layer 7 is present to electrically connect the semiconductor film 11 and the wiring layer 16.
【0031】この場合、薄膜トランジスタのチャネル領
域となる半導体膜11を配線層16に直接接触させてい
るので、半導体基板1の導電層7の表面に自然酸化膜が
形成されたとしても、これを除去する必要はなく、半導
体層11とその下側のゲート電極Gp1の間に形成される
絶縁膜9が薄層化することはなく、チャネル領域とゲー
ト電極Gp1が短絡することはない。In this case, since the semiconductor film 11 serving as the channel region of the thin film transistor is brought into direct contact with the wiring layer 16, even if a natural oxide film is formed on the surface of the conductive layer 7 of the semiconductor substrate 1, this is removed. The insulating film 9 formed between the semiconductor layer 11 and the gate electrode Gp 1 therebelow is not thinned, and the channel region and the gate electrode Gp 1 are not short-circuited.
【0032】[0032]
【実施例】図1、2は、本発明の一実施例装置の製造工
程を示す断面図、図3〜図6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7は、MOSFET
を用いたSRAMセルの一般的な回路図である。なお、
図1、2は、図3に示すA−A線断面図である。1 and 2 are cross-sectional views showing a manufacturing process of an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 to 6 are plan views showing a manufacturing process of the embodiment of the device. FIG. 7 shows a MOSFET
FIG. 6 is a general circuit diagram of an SRAM cell using the. In addition,
1 and 2 are cross-sectional views taken along the line AA shown in FIG.
【0033】そこで、図1〜図6のSRAMセルの形成
工程にそって本発明の一実施例装置を説明する。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、半導体基板1の表面のうち図3(a)に示すような矩
形枠状の活性領域Xを区画する部分と一部のNウェル2
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程度の厚さに形成した後、それ以外の領域の表面
に熱酸化法により10nm以下のSiO2からなる絶縁膜3を
成長する。Therefore, an 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 a rectangle of the surface of the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. 3 (a) is formed. Part that defines the frame-shaped active region X and part of the N well 2
An oxide film 4 for element isolation having a thickness of about several hundreds nm is formed by a selective oxidation method in a portion surrounding the film, and then an insulating film 3 made of SiO 2 having a thickness of 10 nm or less is formed on the surface of other regions by a thermal oxidation method. grow up.
【0034】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3(a) に示すよ
うに、Nウェル2を覆うフォトレジストと活性領域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. 3 (a), the photoresist covering the N well 2 and a part of the insulating film 3 in the corner regions of the four corners of the active region X are removed by photolithography to form an opening. 5 is formed, and a part of the semiconductor substrate 1 is exposed from the opening 5.
【0035】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7(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。なお、多結晶シリコンのエッチングにはCCl4とO2の
混合ガスを用いるふ(以下、同じ)。Next, a polycrystalline silicon film is deposited on the semiconductor substrate 1 by a vapor deposition method (CVD method) to a thickness of several hundreds nm,
After introducing an n-type impurity such as phosphorus or arsenic into the inside, this is patterned to form a driving MOSFE shown in FIG. 7 (a).
The word line WL is formed with the gate electrodes Gn of Tt 11 and t 12 . A mixed gas of CCl 4 and O 2 is used for etching the polycrystalline silicon (the same applies hereinafter).
【0036】このゲート電極Gnは、図3(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つずつ形成されてその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
な形状となっている。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が転送用MOSFETt
31, t32のゲート電極となる。As shown in FIG. 3B, 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.
It is shaped so as to extend to the opening 5 in the corner region of another active region X. Further, the word line WL extends in a direction orthogonal to the remaining two side regions of the above-mentioned active region X, and a portion intersecting with the side region transfers the transfer MOSFET t.
It becomes the gate electrodes of 31 and t 32 .
【0037】この後に、図1(b),図3(b) に示すよう
に、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 FIGS. 1B and 3B, arsenic is formed in the active region X of the semiconductor substrate 1 by using the gate electrode Gn, the word line WL and the element isolation oxide film 4 as a mask. Are ion-implanted and diffused to form an n-type impurity diffusion layer 6.
【0038】そのn型不純物拡散層6は、これにより駆
動用MOSFETt11, t12及び転送用MOSFETt
31, t32のソース/ドレインとなる。また、n型不純物
拡散層6は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, t
32は、図7(b) の下側に示すような接続される。The n-type impurity diffusion layer 6 is thereby provided with the driving MOSFETs t 11 and t 12 and the transfer MOSFET t.
31 and t 32 source / drain. Further, the n-type impurity diffusion layer 6 also functions as a bulk wiring, whereby the driving MOSFETs t 11 and t 12 and the transfer MOSFETs 31 and t.
32 is connected as shown in the lower side of FIG. 7 (b).
【0039】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.
【0040】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、その上に多
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砒素を導入した後に、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4(c) に示すように、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 on the entire surface by the CVD method, and then a polycrystalline silicon film is deposited thereon to a thickness of 50 nm by the CVD method. After introducing arsenic by means of photolithography, patterning is carried out,
As shown in FIGS. 4C and 4C, a gate electrode Gp 1 below the thin film transistor is formed.
【0041】下側のゲート電極Gp1は、活性領域Xの四
隅の各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 is formed in a region covering the n-type impurity diffusion layers 6 at the four corners of the active region X and the gate electrodes Gn of the driving MOSFETs t 11 and t 12 whose drains are these regions. ..
【0042】つづいて、図1(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、
さらに、p型不純物拡散層7以外の領域をフォトレジス
ト(不図示)によって覆い、p型不純物拡散層7の上に
ある絶縁膜3,8,9を反応性イオンエッチング(RI
E)法によって除去してコンタクトホール10を形成す
る。なお、SiO2のエッチングにはCHF3、He混合ガスを使
用する。Subsequently, as shown in FIG. 1 (d), the CVD
Forming an insulating film 9 of SiO 2 having a thickness of 20 nm by
Further, regions other than the p-type impurity diffusion layer 7 are covered with a photoresist (not shown), and the insulating films 3, 8 and 9 on the p-type impurity diffusion layer 7 are subjected to reactive ion etching (RI).
The contact hole 10 is formed by removing it by the E) method. A mixed gas of CHF 3 and He is used for etching SiO 2 .
【0043】次に、コンタクトホール10から露出した
p型不純物拡散層7の表面の自然酸化膜を除去せずに、
図2(e) に示すように、コンタクトホール10から露出
するp型不純物拡散層7の表面から最上の絶縁膜9の上
面に沿った全体の領域に膜厚20nmの多結晶シリコン膜
11をCVD法により形成する。この場合、SiH4、Si 2H
6 等のガスを用いる。Next, it was exposed from the contact hole 10.
Without removing the natural oxide film on the surface of the p-type impurity diffusion layer 7,
As shown in Fig. 2 (e), exposed from the contact hole 10.
From the surface of the p-type impurity diffusion layer 7 to the uppermost insulating film 9
Polycrystalline silicon film with a film thickness of 20 nm in the entire area along the surface
11 is formed by the CVD method. In this case SiHFour, Si 2H
6And other gases are used.
【0044】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、加速エネルギー10keV 、ドーズ量1×1014/
cm3の条件で硼素をイオン注入し、多結晶シリコン膜1
1にp型不純物を導入する。Then, a photoresist (not shown) is formed on the lower side of the thin film transistor so as to overlap the gate electrode Gp 1, and the acceleration energy is 10 keV and the dose is 1 × 10 14 /
Boron is ion-implanted under the condition of cm 3 to form a polycrystalline silicon film 1
Introducing a p-type impurity into 1.
【0045】この後に、フォトリソグラフィー法により
多結晶シリコン膜11をパターニングして、図4(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
延在して転送用MOSFETt11, t12のゲート電極G
nに至るような平面形状にする。After that, the polycrystalline silicon film 11 is patterned by the photolithography method, and as shown in FIG. 4D, a region along the word line WL and a transfer MOSFET t 11 extending from the region are formed. , t 12 gate electrode G
The planar shape is such that it reaches n.
【0046】この場合、ワード線WLに沿って残存する多
結晶シリコン膜11はVcc電圧配線となり、しかも、コ
ンタクトホール10を通してp型不純物拡散層7の上面
に延在している。In this case, the polycrystalline silicon film 11 remaining along the word line WL serves as a Vcc voltage wiring, and further extends through the contact hole 10 to the upper surface of the p-type impurity diffusion layer 7.
【0047】次に、図2(f) に示すように、CVD法に
よってSiO2よりなる絶縁膜12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、次の工程で形成する上側のゲート電極Gp2となる
多結晶シリコンの成長時の弗酸処理等を考慮したためで
ある。Next, as shown in FIG. 2F, an insulating film 12 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 the hydrofluoric acid treatment or the like at the time of growing the polycrystalline silicon to be the upper gate electrode Gp 2 formed in the next step is taken into consideration. is there.
【0048】この後に、図2(f),図5(e) に示すよう
に、駆動用MOSFETt11, t12のゲート電極Gnの
上方にある絶縁膜8,9,12、多結晶シリコン膜11
及び下側ゲート電極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13を形成し、ついで、その開
口部13から露出した駆動用MOSFETt11, 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。Thereafter, as shown in FIGS. 2 (f) and 5 (e), the insulating films 8, 9, 12 and the polycrystalline silicon film 11 above the gate electrodes Gn of the driving MOSFETs t 11 , t 12 are formed.
Then, the lower gate electrode Gp 1 is etched by a photolithography method to form an opening 13, and then natural oxidation is formed on the surface of the gate electrode Gn of the driving MOSFETs t 11 and t 12 exposed from the opening 13. The film is removed with hydrofluoric acid.
【0049】さらに、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5
(e) に示すような上側ゲート電極Gp2を形成する。Further, 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. 5
An upper gate electrode Gp 2 as shown in (e) is formed.
【0050】この上側のゲート電極Gp2の一部はその下
の開口部13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11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 13 under the gate electrode Gp 1 and Gp 2 of the thin film transistor, and the polycrystalline silicon film 11 becomes the drain of another thin film transistor. And are electrically connected to the n-type impurity diffusion layer 6 serving as the drains of the driving MOSFETs t 11 and t 12 .
【0051】以上のように形成された多結晶シリコン膜
11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とにより、図5(f) に示す
ような薄膜トランジスタt21, t22が完成し、これを負
荷用MOSFETとすれば、図7(b) の上側の回路と破
線で示す配線が形成される。FIG. 5 (f) shows the polycrystalline silicon film 11 formed as described above and the two gate electrodes Gp 1 and Gp 2 formed above and below the insulating films 9 and 14, respectively. If such thin film transistors t 21 and t 22 are completed and are used as load MOSFETs, the circuit on the upper side of FIG. 7B and the wiring shown by the broken line are formed.
【0052】この後に、図6に示すような絶縁膜20を
全体に形成した後に、活性領域Xで隣接して形成された
駆動用MOSFETt11, t11、t21, t22の間の領域
のn型不純物拡散層6を露出するコンタクトホール21
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。[0052] After this, after forming the entire insulating film 20 as shown in FIG. 6, the region between the active region X in MOSFETt drive formed adjacent 11, t 11, t 21, t 22 Contact hole 21 exposing n-type impurity diffusion layer 6
And a wiring (not shown) for supplying the voltage Vss therethrough is formed.
【0053】次に、図2(g) に示すように、全体にSiO2
とBPSGの積層膜よりなる層間絶縁膜14を堆積した
後に、CHF3を含むガスを用いるドライエッチング法によ
り、p型不純物拡散層7上の絶縁膜12,20及び層間
絶縁膜14を開口し、p型不純物拡散層7上のコンタク
トホール10に重なる別のコンタクトホール15を形成
する。また、同時に、転送用MOSFETt31, t32の
ソース/ドレインn型不純物拡散層6のうち駆動用MO
SFETt11, t12に繋がらない部分を表出するコンタ
クトホール22を設ける。Next, as shown in FIG. 2 (g), SiO 2 on the entire
After depositing the interlayer insulating film 14 made of a laminated film of BPSG and BPSG, the insulating films 12 and 20 and the interlayer insulating film 14 on the p-type impurity diffusion layer 7 are opened by a dry etching method using a gas containing CHF 3 . Another contact hole 15 that overlaps the contact hole 10 on the p-type impurity diffusion layer 7 is formed. At the same time, the driving MO of the source / drain n-type impurity diffusion layer 6 of the transfer MOSFETs t 31 and t 32 is also used.
A contact hole 22 is provided to expose a portion that is not connected to SFETs t 11 and t 12 .
【0054】次に、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上のコンタクトホール15
の中を通るVcc電源供給配線層16を形成すると、Vcc
電源供給配線層16は、多結晶シリコン膜11に接触し
て導通することになる。また、同時に、n型不純物拡散
層6を表出するコンタクトホール22の中を通るビット
線BL1,BL2 を形成すると、図7(a) に示すような回路の
SRAMセルが完成する。Next, an aluminum film is deposited by the sputtering method, and is patterned by the photolithography method to form the contact hole 15 on the p-type impurity diffusion layer 7.
When the Vcc power supply wiring layer 16 passing through the
The power supply wiring layer 16 comes into contact with the polycrystalline silicon film 11 and becomes conductive. At the same time, by forming the bit lines BL 1 and BL 2 passing through the contact hole 22 exposing the n-type impurity diffusion layer 6, the SRAM cell of the circuit as shown in FIG. 7A is completed.
【0055】以上に述べたSRAMセルによれば、p型
不純物拡散層7上にコンタクトホール15を形成する際
に多結晶シリコン膜11を薄層化したり、この膜を貫通
してp型不純物拡散層7の上部に到達したりするが、そ
の多結晶シリコン膜11はVcc電源供給配線層16の側
縁部か下面の何れかに接続した状態になる。According to the SRAM cell described above, the polycrystalline silicon film 11 is thinned when the contact hole 15 is formed on the p-type impurity diffusion layer 7, or the p-type impurity diffusion is performed through the film. Although reaching the upper portion of the layer 7, the polycrystalline silicon film 11 is in a state of being connected to either the side edge portion or the lower surface of the Vcc power supply wiring layer 16.
【0056】また、p型不純物拡散層7の表面に自然酸
化膜が存在しても、多結晶シリコン膜11はVcc電源供
給配線層16の側部に接しているので問題はない。しか
も、多結晶シリコン膜11をp型不純物拡散層7に接続
したい場合には、多結晶シリコン膜11を貫通させてコ
ンタクトホール15を形成すれば、自然酸化膜は除去さ
れるので、Vcc電源供給配線層16とp型不純物拡散層
7との導通が図れる。なお、コンタクトホール15から
露出したp型不純物拡散層7に自然酸化膜が付着してい
る場合には、弗酸によりそれを除去しても問題はない。Even if a natural oxide film is present on the surface of the p-type impurity diffusion layer 7, there is no problem because the polycrystalline silicon film 11 is in contact with the side portion of the Vcc power supply wiring layer 16. In addition, when the polycrystalline silicon film 11 is desired to be connected to the p-type impurity diffusion layer 7, if the contact hole 15 is formed by penetrating the polycrystalline silicon film 11, the natural oxide film is removed. Conduction can be achieved between the wiring layer 16 and the p-type impurity diffusion layer 7. If the natural oxide film is attached to the p-type impurity diffusion layer 7 exposed from the contact hole 15, there is no problem in removing it with hydrofluoric acid.
【0057】[0057]
【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膜の一部を半
導体基板内の導電型層の上に重ねて形成するとともに、
この導電型層と半導体膜の重なる領域を覆う絶縁膜にコ
ンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを通し
て配線層をその半導体膜に接続するようにしたので、絶
縁膜をエッチングしてコンタクトホールを形成する際に
半導体膜が消失しても、その配線層は半導体層の側面に
確実に接続し、導通が図れる。As described above, according to the present invention, a part of the semiconductor film which becomes the channel region of the thin film transistor is formed on the conductive type layer in the semiconductor substrate, and
Since the contact hole is formed in the insulating film covering the region where the conductive type layer and the semiconductor film overlap, and the wiring layer is connected to the semiconductor film through the contact hole, the insulating film is etched to form the contact hole. Even if the semiconductor film disappears at this time, the wiring layer can be surely connected to the side surface of the semiconductor layer to achieve conduction.
【0058】また、半導体膜が深くエッチングされて導
電層に凹部が形成されたとしても、その導電層は半導体
膜と配線層とを導通させるために存在するものなので、
他の配線層との短絡を防止できる。Further, even if the semiconductor film is deeply etched to form a recess in the conductive layer, the conductive layer is present to electrically connect the semiconductor film and the wiring layer.
A short circuit with other wiring layers can be prevented.
【0059】この場合、薄膜トランジスタのチャネル領
域となる半導体膜を配線層に直接接触させているので、
半導体基板の導電層の表面に自然酸化膜が形成されたと
しても、これを除去する必要はなく、半導体層とその下
側のゲート電極の間に形成される絶縁膜が弗酸処理によ
り薄層化することはなく、チャネル領域とゲート電極と
の短絡を未然に防止できる。In this case, since the semiconductor film to be the channel region of the thin film transistor is brought into direct contact with the wiring layer,
Even if a natural oxide film is formed on the surface of the conductive layer of the semiconductor substrate, it is not necessary to remove it, and the insulating film formed between the semiconductor layer and the gate electrode thereunder is formed into a thin layer by hydrofluoric acid treatment. Therefore, short circuit between the channel region and the gate electrode can be prevented in advance.
【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の製造工程を示す平面図
(その1)である。FIG. 3 is a plan view (1) showing the manufacturing process of the device according to the 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2)である。FIG. 4 is a plan view (No. 2) 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3)である。FIG. 5 is a plan view (3) showing the manufacturing process of the device of 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4)である。FIG. 6 is a plan view (No. 4) showing the manufacturing process of the device according to the embodiment of the present invention.
【図7】SRAMセルを示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing an SRAM cell.
【図8】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. 8 is a plan view (part 1) showing a pattern of each layer of a conventional 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2)である。FIG. 9 is a plan view (part 2) showing a pattern of each layer of a conventional SRAM cell.
【図10】従来のSRAMセルの第1、2例を示す断面
図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing first and second examples of a conventional SRAM cell.
【図11】従来のSRAMセルの第3例を示す断面図で
ある。FIG. 11 is a sectional view showing a third example of a conventional SRAM cell.
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、13 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、12 絶縁膜 10、13、15 コンタクトホール 11 多結晶シリコン膜(半導体層) 14 層間絶縁膜 16 Vcc電源供給配線層層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, 13 Opening 6 n-type impurity diffusion layer 7 p-type impurity diffusion layer (conductive layer) 8, 9, 12 Insulating film 10, 13, 15 Contact hole 11 Polycrystalline silicon film (semiconductor layer) 14 Interlayer Insulation film 16 Vcc Power supply wiring layer layer
Claims (3)
(3,8,9)の上に形成され、少なくとも下側にゲー
ト電極(Gp1)を備えた薄膜トランジスタ(t21,t22)を
有する半導体装置において、 前記薄膜トランジスタ(t21, t22)のチャネル領域となる
半導体膜(11)が、前記第1の絶縁膜(3,8,9)に
形成された第1のコンタクトホール(10)を通して前記
半導体基板(1)内の導電型層(7)の上に延在すると
ともに、 前記薄膜トランジスタ(t21, t22)を覆う第2の絶縁
膜(14)に形成されて少なくとも一部が前記第1のコン
タクトホール(10)に重なる第2のコンタクトホール
(15)内を通る配線層(16)が、前記第2の絶縁膜(1
4)の上に形成されていることを特徴とする半導体装
置。1. A thin film transistor (t 21 , t 22 ) formed on a first insulating film (3, 8, 9) above a semiconductor substrate ( 1 ) and provided with a gate electrode (Gp 1 ) at least on the lower side. In a semiconductor device having a first contact hole formed in the first insulating film (3, 8, 9), the semiconductor film (11) serving as a channel region of the thin film transistor (t 21 , t 22 ). At least a second insulating film (14) that extends through the (10) on the conductive type layer (7) in the semiconductor substrate (1) and covers the thin film transistors (t 21 , t 22 ). The wiring layer (16), which partially passes through the second contact hole (15) overlapping the first contact hole (10), is formed into the second insulating film (1).
4) A semiconductor device characterized by being formed on.
SRAMセルの負荷トランジスタであることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置。2. The thin film transistors (t 21 , t 22 ) are
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a load transistor of an SRAM cell.
(8)に薄膜トランジスタ(t21, t22)のゲート電極
(Gp1)を形成する工程と、 前記ゲート電極(Gp1)を覆う第2の絶縁膜(9)を形
成する工程と、 前記半導体基板(1)の上層部に形成された導電型層
(7)の上にある絶縁膜(3,8,9)を選択的にエッ
チングして第1のコンタクトホール(10)を形成する工
程と、 前記第1のコンタクトホール(10)から露出した前記半
導体基板(1)の表面に形成された自然酸化膜を除去せ
ずに、前記薄膜トランジスタ(t21, t22)のチャネル
領域となる半導体膜(11)を前記第2の絶縁膜(9)の
上と前記第1のコンタクトホール(10)の内周及び底面
に沿って形成する工程と、 前記半導体膜(11)を覆う第3の絶縁膜(14)を形成し
た後に、該第3の絶縁膜(14)をパターニングして前記
第1のコンタクトホール(10)と少なくとも一部が重な
り、かつ、前記半導体層(11)に少なくとも到達する第
2のコンタクトホール(15)を形成する工程と、 一部が前記第2のコンタクトホール(15)の底面に到達
して前記半導体膜(11)に接続する配線層(16)を、前
記第3の絶縁膜(14)の上に形成する工程とを有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。3. A step of forming a gate electrode (Gp 1 ) of a thin film transistor (t 21 , t 22 ) on a first insulating film (8) on a semiconductor substrate (1), and the gate electrode (Gp 1 ) A step of forming a second insulating film (9) covering the semiconductor substrate (1), and selecting an insulating film (3, 8, 9) on the conductive type layer (7) formed on the upper part of the semiconductor substrate (1). Forming a first contact hole (10) by performing a selective etching, and without removing a native oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate (1) exposed from the first contact hole (10). Then, a semiconductor film (11) to be a channel region of the thin film transistor (t 21 , t 22 ) is formed on the second insulating film (9) and along the inner circumference and the bottom surface of the first contact hole (10). And a step of forming a third insulating film (14) covering the semiconductor film (11). After that, the third insulating film (14) is patterned so as to at least partially overlap the first contact hole (10) and to reach the semiconductor layer (11) at least in the second contact hole (15). ) Is formed, and a wiring layer (16) that partially reaches the bottom surface of the second contact hole (15) and connects to the semiconductor film (11) is provided with the third insulating film (14). A method of manufacturing a semiconductor device, the method comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4048605A JPH05251667A (en) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
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JPH05251667A true JPH05251667A (en) | 1993-09-28 |
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---|---|
JP (1) | JPH05251667A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1992
- 1992-03-05 JP JP4048605A patent/JPH05251667A/en not_active Withdrawn
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