JPH03227525A - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
薄膜トランジスタの製造方法Info
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- JPH03227525A JPH03227525A JP2307990A JP2307990A JPH03227525A JP H03227525 A JPH03227525 A JP H03227525A JP 2307990 A JP2307990 A JP 2307990A JP 2307990 A JP2307990 A JP 2307990A JP H03227525 A JPH03227525 A JP H03227525A
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- Japan
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- thin film
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野〕
本発明は、LDD構造を有する薄膜トランジスタの製造
方法に関するものである。
方法に関するものである。
本発明は、上記の様な薄膜トランジスタの製造方法にお
いて、半導体薄膜への不純物の導入をゲート電極とその
側壁のスペーサとをマスクにして行い、その後に熱処理
を行うことによって、簡単な工程でLDD構造を実現す
ることができ、しかも短チ中ネルトランジスタも製造す
ることができる様にしたものである。
いて、半導体薄膜への不純物の導入をゲート電極とその
側壁のスペーサとをマスクにして行い、その後に熱処理
を行うことによって、簡単な工程でLDD構造を実現す
ることができ、しかも短チ中ネルトランジスタも製造す
ることができる様にしたものである。
薄膜トランジスタは、高集積化されたSRAMの負荷素
子等として有望視されている。ところが、薄膜トランジ
スタの活性層、つまりソース・ドレイン領域及びチャネ
ル形成領域が形成される層は、−Cに、多結晶半導体薄
膜によって形成されている。
子等として有望視されている。ところが、薄膜トランジ
スタの活性層、つまりソース・ドレイン領域及びチャネ
ル形成領域が形成される層は、−Cに、多結晶半導体薄
膜によって形成されている。
このため、薄膜トランジスタのオフ時のリーク電流を低
減させることが重要になっている。そして、そのための
一つの方法として、薄膜トランジスタをLDD構造にし
て、ドレイン領域の電界を緩和することが有効であると
されている。
減させることが重要になっている。そして、そのための
一つの方法として、薄膜トランジスタをLDD構造にし
て、ドレイン領域の電界を緩和することが有効であると
されている。
この様なLDD構造を実現するために、従来は、まずゲ
ートtiのみをマスクにして半導体yIjIla内へ不
純物を導入し、更にゲート絶縁膜の側壁にスペーサを形
成し、このスペーサとゲート電極とをマスクにして再び
半導体薄膜内へ不純物を導入していた。
ートtiのみをマスクにして半導体yIjIla内へ不
純物を導入し、更にゲート絶縁膜の側壁にスペーサを形
成し、このスペーサとゲート電極とをマスクにして再び
半導体薄膜内へ不純物を導入していた。
しかし、LDD構造を実現するためには、上述の説明か
らも明らかな様に、不純物の導入を2回行う必要があり
、その分だけ製造工程が?J[9i1である。
らも明らかな様に、不純物の導入を2回行う必要があり
、その分だけ製造工程が?J[9i1である。
しかも、スペーサ下へも不純物を導入した状態で、ソー
ス・ドレイン領域の活性化等のための熱処理を行うと、
ゲート電極の直下へも不純物が拡散してしまう、従って
、上述の様な従来の方法では、短チヤネルトランジスタ
を製造することが難しい。
ス・ドレイン領域の活性化等のための熱処理を行うと、
ゲート電極の直下へも不純物が拡散してしまう、従って
、上述の様な従来の方法では、短チヤネルトランジスタ
を製造することが難しい。
(課題を解決するための手段〕
本発明による薄膜トランジスタの製造方法は、半導体薄
膜13上にゲート絶縁膜14を介してゲート電極15を
形成し、前記ゲート電極15の側壁にスペーサ16を形
成し、前記ゲート電極15と前記スペーサ16とをマス
クにして前記半導体薄膜13内へ不純物17を導入し、
前記半導体薄膜13を熱処理する様にしている。
膜13上にゲート絶縁膜14を介してゲート電極15を
形成し、前記ゲート電極15の側壁にスペーサ16を形
成し、前記ゲート電極15と前記スペーサ16とをマス
クにして前記半導体薄膜13内へ不純物17を導入し、
前記半導体薄膜13を熱処理する様にしている。
本発明による薄膜トランジスタの製造方法では、ゲート
電極15のみをマスクにした不純物17の導入を行って
いないが、半導体薄膜13に対する熱処理によってスペ
ーサ16下へ不純物17を拡散させて、LDD構造を実
、現することができる。
電極15のみをマスクにした不純物17の導入を行って
いないが、半導体薄膜13に対する熱処理によってスペ
ーサ16下へ不純物17を拡散させて、LDD構造を実
、現することができる。
しかも、スペーサ16の幅や熱処理条件を選定すること
によって、ゲート電極15の直下への不純物17の拡散
を抑制することができる。
によって、ゲート電極15の直下への不純物17の拡散
を抑制することができる。
以下、本発明の第1〜第4実施例を、第1図〜第5図を
参照しながら説明する。
参照しながら説明する。
第1図及び第2図は、pチャネル薄膜トランジスタの製
造に通用した第1実施例を示している。
造に通用した第1実施例を示している。
この第1実施例では、第1A図に示す様に、石英等から
成る基板11上に8000人程度0厚さのSiO□膜1
2と、400人かまたは800人程変形厚さの非晶質5
iFt膜13とを順次に形成する。
成る基板11上に8000人程度0厚さのSiO□膜1
2と、400人かまたは800人程変形厚さの非晶質5
iFt膜13とを順次に形成する。
そして更に、ゲート絶縁膜であるSiO□膜14と、ゲ
ート電極である多結晶Si膜15と、ゲート電極の側壁
のスペーサであるSin、膜16とを、従来公知の方法
によって第1A図に示す形状に形成する。
ート電極である多結晶Si膜15と、ゲート電極の側壁
のスペーサであるSin、膜16とを、従来公知の方法
によって第1A図に示す形状に形成する。
なお、5ift膜16の基底部での幅は、0.15μm
程度にする。
程度にする。
次に、第1B図に示す様に、多結晶Sil@15とSi
O□膜16とをマスクにして非晶質Si薄膜13内へ不
純物17をイオン注入することによって、不純物注入領
域13aを形成する。不純物17としては、B”、BP
″z 、B” +Si+等を用いる。
O□膜16とをマスクにして非晶質Si薄膜13内へ不
純物17をイオン注入することによって、不純物注入領
域13aを形成する。不純物17としては、B”、BP
″z 、B” +Si+等を用いる。
次に、非晶質Si薄膜13で固相結晶成長を行わせるた
めの600℃程度のアニールを行って、第1C図に示す
様に、非晶質Si薄膜13を多結晶Si薄膜18にする
。
めの600℃程度のアニールを行って、第1C図に示す
様に、非晶質Si薄膜13を多結晶Si薄膜18にする
。
そして更に、多結晶Si薄膜18の結晶性の向上とイオ
ン注入した不純物17の活性化とのための1000℃、
10秒間の短時間アニールをN2雰囲気中で行って、ソ
ース・ドレイン領域18aを形成する。
ン注入した不純物17の活性化とのための1000℃、
10秒間の短時間アニールをN2雰囲気中で行って、ソ
ース・ドレイン領域18aを形成する。
ところで、第2図は、高濃度のB゛注入領域に対して1
0秒間の短時間アニールを行った場合の、アニール温度
と拡散長との関係を示している。この第2図から、アニ
ール条件を選定することによって拡散長を制御可能であ
ることがわかる。
0秒間の短時間アニールを行った場合の、アニール温度
と拡散長との関係を示している。この第2図から、アニ
ール条件を選定することによって拡散長を制御可能であ
ることがわかる。
従って、上述の様な1000℃、10秒間の短時間アニ
ールによって、第1C図に示・す様に、5i02膜16
の基底部の幅と同じ0.15μmだけ不純物17が拡散
する。この結果、SiO□膜16下に低濃度のソース・
ドレイン領域18aが自動的に形成され、LDD構造が
完成する。
ールによって、第1C図に示・す様に、5i02膜16
の基底部の幅と同じ0.15μmだけ不純物17が拡散
する。この結果、SiO□膜16下に低濃度のソース・
ドレイン領域18aが自動的に形成され、LDD構造が
完成する。
これに対して、SiO□膜16下にも予め不純物17を
イオン注入しておくと、ゲート電極である多結晶Si膜
15の直下へも不純物17が拡散して、短チヤネルトラ
ンジスタを製造することができない。
イオン注入しておくと、ゲート電極である多結晶Si膜
15の直下へも不純物17が拡散して、短チヤネルトラ
ンジスタを製造することができない。
第3図は、第2実施例を示している。この第2実施例で
は、第3A図に示す様に、SiO□膜12上に形成した
非晶質Sin膜(図示せず)を多結晶Si薄膜18にし
、更にこの多結晶Si薄膜18の結晶性を向上させるた
めに、エキシマレーザ光21の照射による1200℃程
度のアニールを行う。
は、第3A図に示す様に、SiO□膜12上に形成した
非晶質Sin膜(図示せず)を多結晶Si薄膜18にし
、更にこの多結晶Si薄膜18の結晶性を向上させるた
めに、エキシマレーザ光21の照射による1200℃程
度のアニールを行う。
その後、第3B図に示す様に、不純物(図示せず)を注
入してソース・ドレイン領域18aを形成するために、
ランプ光22の5秒程度の照射による1000℃程度の
アニールを行う。ランプ光22としては、ハロゲンラン
プ光やアークランプ光等を用いる。
入してソース・ドレイン領域18aを形成するために、
ランプ光22の5秒程度の照射による1000℃程度の
アニールを行う。ランプ光22としては、ハロゲンラン
プ光やアークランプ光等を用いる。
この様な第2実施例では、多結晶Si薄膜13を形成す
るために1200℃程度という高温のアニールを行って
いるので、リーク電流、サブスレッショルドスイング、
移動度等の薄膜トランジスタの特性がよい。
るために1200℃程度という高温のアニールを行って
いるので、リーク電流、サブスレッショルドスイング、
移動度等の薄膜トランジスタの特性がよい。
しかも、1200℃程度という高温のアニールはエキシ
マレーザ光21の照射によって行っており、エキシマレ
ーザ光21は照射領域の主に表面近傍部分のみをアニー
ルする。従って、下地に別の素子が形成されている場合
でも、不純物の再分布や耐熱性の低い配線材料の劣化等
の問題が少ない。
マレーザ光21の照射によって行っており、エキシマレ
ーザ光21は照射領域の主に表面近傍部分のみをアニー
ルする。従って、下地に別の素子が形成されている場合
でも、不純物の再分布や耐熱性の低い配線材料の劣化等
の問題が少ない。
一方、ソース・ドレイン領域18aを形成するためのア
ニールは1000℃程度と比較的低温であるので、上述
の様な下地への影響が元々少ない。
ニールは1000℃程度と比較的低温であるので、上述
の様な下地への影響が元々少ない。
しかも、エキシマレーザ光21は部分照射しかされない
が、ランプ光22は一括照射される。そして、ゲート電
極である多結晶Si膜15がパターニングされた後のア
ニールはランプ光22の照射によって行っているので、
合わせ精度やショット間のばらつき等の影響が少なく、
スループットも高い。
が、ランプ光22は一括照射される。そして、ゲート電
極である多結晶Si膜15がパターニングされた後のア
ニールはランプ光22の照射によって行っているので、
合わせ精度やショット間のばらつき等の影響が少なく、
スループットも高い。
また、多結晶Si膜15のパターニング後にエキシマレ
ーザ光21の照射によるアニールを行うと、エキシマレ
ーザ光21が多結晶Si膜15に斜めに照射された場合
、多結晶Si膜15の影の部分はアニールされない。し
かし、この第2実施例の様にランプ光22を用いると、
基板11側からの熱の伝導もあるので、アニールが均一
に行われる。
ーザ光21の照射によるアニールを行うと、エキシマレ
ーザ光21が多結晶Si膜15に斜めに照射された場合
、多結晶Si膜15の影の部分はアニールされない。し
かし、この第2実施例の様にランプ光22を用いると、
基板11側からの熱の伝導もあるので、アニールが均一
に行われる。
また、多結晶Si膜15や多結晶Sin膜18を別の半
導体膜で被覆した状態でアニールを行う場合、エキシマ
レーザ光21は単色光であるので被覆膜での干渉等によ
る損失を受けるが、ランプ光22ではこの様な損失がな
い。
導体膜で被覆した状態でアニールを行う場合、エキシマ
レーザ光21は単色光であるので被覆膜での干渉等によ
る損失を受けるが、ランプ光22ではこの様な損失がな
い。
第4図は、第3実施例を示している。この第3実施例で
は、第4A図に示す様に、基板11上に8000人程度
0厚さのSiO□膜12を減圧CVDによって形成する
。そして、5iOz膜12上に形成した多結晶St薄膜
(図示せず)にSi”23を1×l Q I 5 Cf
1l −Z程度のドーズ量にイオン注入することによっ
て、この多結晶Si薄膜を非晶質Si薄膜13にする。
は、第4A図に示す様に、基板11上に8000人程度
0厚さのSiO□膜12を減圧CVDによって形成する
。そして、5iOz膜12上に形成した多結晶St薄膜
(図示せず)にSi”23を1×l Q I 5 Cf
1l −Z程度のドーズ量にイオン注入することによっ
て、この多結晶Si薄膜を非晶質Si薄膜13にする。
次に、第4B図に示す様に、非晶質Si薄膜13上に3
000人程度0厚さの5iOz膜24を減圧CVDによ
って形成して、非晶質Si薄膜13をSiO□膜12.
24によって上下から挟持する。なお、5iOz膜12
.24の代りに、5iJ4膜を減圧CVDによって形成
してもよい。
000人程度0厚さの5iOz膜24を減圧CVDによ
って形成して、非晶質Si薄膜13をSiO□膜12.
24によって上下から挟持する。なお、5iOz膜12
.24の代りに、5iJ4膜を減圧CVDによって形成
してもよい。
次に、非晶質Si薄膜13で固相結晶成長を行わせるた
めのアニールを行って、第4C図に示す様に、非晶質S
i薄膜13を多結晶Si薄膜18にする。
めのアニールを行って、第4C図に示す様に、非晶質S
i薄膜13を多結晶Si薄膜18にする。
その後、この多結晶Si薄膜18を活性層にして薄膜ト
ランジスタを製造する。
ランジスタを製造する。
この様な第3実施例では、減圧CVDによって形成され
たSiO□膜12.24によって非晶質Si薄膜13が
上下から挟持されているので、固相結晶成長時の核の発
生密度が高い。
たSiO□膜12.24によって非晶質Si薄膜13が
上下から挟持されているので、固相結晶成長時の核の発
生密度が高い。
このため、多結晶Sil膜18の粒径が均一であり、短
チャネルの薄膜トランジスタで・も特性が均一である。
チャネルの薄膜トランジスタで・も特性が均一である。
しかも、アニール時間も少なくてよい。
また、Sin、膜24の膜厚が薄く且つ汚染がなければ
、このSin、膜24をそのままゲート絶縁膜として使
用することができる。
、このSin、膜24をそのままゲート絶縁膜として使
用することができる。
なお、多結晶Sil膜18の粒径が均一になるに連れて
、その粒径が小さくなり、移動度も低くなる。しかし、
多結晶Sin膜18を形成するためのアニールの後に、
更にエキシマレーザ光等による高温短時間アニールを行
えば、40cut/V・S程度の値は得ることができる
。
、その粒径が小さくなり、移動度も低くなる。しかし、
多結晶Sin膜18を形成するためのアニールの後に、
更にエキシマレーザ光等による高温短時間アニールを行
えば、40cut/V・S程度の値は得ることができる
。
第5図は、第4実施例を示している。この第4実施例で
は、第5A図に示す様に、600℃程度の温度のアニー
ルによる固相結晶成長によって400人かまたは80−
0変形度の厚さの多結晶Si薄膜18を形成し、この多
結晶5iff膜18をアイランド状にバターニングする
。
は、第5A図に示す様に、600℃程度の温度のアニー
ルによる固相結晶成長によって400人かまたは80−
0変形度の厚さの多結晶Si薄膜18を形成し、この多
結晶5iff膜18をアイランド状にバターニングする
。
次に、多結晶St薄膜18の結晶性を向上させるための
1200℃、5秒間程度の高温短時間アニールをN2+
0□または0□雰囲気中で行う。この結果、第5B図に
示す様に、多結晶Si薄膜18の表面に熱酸化によるS
iO□膜25膜形5される。
1200℃、5秒間程度の高温短時間アニールをN2+
0□または0□雰囲気中で行う。この結果、第5B図に
示す様に、多結晶Si薄膜18の表面に熱酸化によるS
iO□膜25膜形5される。
次に、第5C図に示す様に、CVDによってSiO□膜
26を所望の厚さまで堆積させる。そして、5iOz膜
25.26をゲート絶縁膜とし、ゲート電極の形成以降
の工程を行う。
26を所望の厚さまで堆積させる。そして、5iOz膜
25.26をゲート絶縁膜とし、ゲート電極の形成以降
の工程を行う。
この様な第5実施例によれば、平坦性はよくないが膜質
がよい点で耐圧が高いSiO□膜25膜形5質はよ(な
いが平坦性がよい点で耐圧が高い5iOz膜26との積
層膜をゲート絶縁膜としているので、ゲート絶縁膜の耐
圧が高い薄膜トランジスタを製造することができる。
がよい点で耐圧が高いSiO□膜25膜形5質はよ(な
いが平坦性がよい点で耐圧が高い5iOz膜26との積
層膜をゲート絶縁膜としているので、ゲート絶縁膜の耐
圧が高い薄膜トランジスタを製造することができる。
〔発明の効果〕
本発明による薄膜トランジスタの製造方法では、ゲート
電極のみをマスクにした不純物の導入を行っていないの
で、簡単な工程でLDD構造を実現することができる。
電極のみをマスクにした不純物の導入を行っていないの
で、簡単な工程でLDD構造を実現することができる。
しかも、ゲート電極の直下への不純物の拡散を抑制する
ことができるので、短チヤネルトランジスタを製造する
ことができる。
ことができるので、短チヤネルトランジスタを製造する
ことができる。
第1図は本発明の一実施例を順次に示す側断面図、第2
図は熱処理温度と不純物の拡散長との関係を示すグラフ
、第3図〜第5図は夫々第2〜第4実施例を順次に示す
側断面図である。 なお図面に用いられた符号において、 13−一一一・−−一−−・−一−−−−−・・・非晶
質Si薄膜14 ・−−−一−−−・−・−・・・−5
iO□膜15−・・−・−・・−・・−・−多結晶Si
膜16 −−−−・・−・・−・−−−−−Sing膜
17−・・−・・・−・・・・−・−不純物である。
図は熱処理温度と不純物の拡散長との関係を示すグラフ
、第3図〜第5図は夫々第2〜第4実施例を順次に示す
側断面図である。 なお図面に用いられた符号において、 13−一一一・−−一−−・−一−−−−−・・・非晶
質Si薄膜14 ・−−−一−−−・−・−・・・−5
iO□膜15−・・−・−・・−・・−・−多結晶Si
膜16 −−−−・・−・・−・−−−−−Sing膜
17−・・−・・・−・・・・−・−不純物である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体薄膜上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成
し、 前記ゲート電極の側壁にスペーサを形成し、前記ゲート
電極と前記スペーサとをマスクにして前記半導体薄膜内
へ不純物を導入し、 前記半導体薄膜を熱処理する薄膜トランジスタの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2307990A JPH03227525A (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2307990A JPH03227525A (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03227525A true JPH03227525A (ja) | 1991-10-08 |
Family
ID=12100410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2307990A Pending JPH03227525A (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03227525A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001332496A (ja) * | 2001-03-30 | 2001-11-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| JP2001338877A (ja) * | 2001-03-30 | 2001-12-07 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| US6534832B2 (en) | 1993-09-07 | 2003-03-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and glass member and substrate member having film comprising aluminum, nitrogen and oxygen |
| US6987283B2 (en) | 1993-03-12 | 2006-01-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device structure |
| US7038302B2 (en) | 1993-10-12 | 2006-05-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Glass substrate assembly, semiconductor device and method of heat-treating glass substrate |
| US7148094B2 (en) | 1993-06-25 | 2006-12-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for its preparation |
| US7186601B2 (en) | 1994-08-26 | 2007-03-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating a semiconductor device utilizing a catalyst material solution |
-
1990
- 1990-02-01 JP JP2307990A patent/JPH03227525A/ja active Pending
Cited By (8)
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| US7391051B2 (en) | 1993-03-12 | 2008-06-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device forming method |
| US7148094B2 (en) | 1993-06-25 | 2006-12-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for its preparation |
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| JP2001338877A (ja) * | 2001-03-30 | 2001-12-07 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
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