JPH04120738A - 薄膜トランジスタ作製方法 - Google Patents
薄膜トランジスタ作製方法Info
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- JPH04120738A JPH04120738A JP2241783A JP24178390A JPH04120738A JP H04120738 A JPH04120738 A JP H04120738A JP 2241783 A JP2241783 A JP 2241783A JP 24178390 A JP24178390 A JP 24178390A JP H04120738 A JPH04120738 A JP H04120738A
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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〕
本発明は薄膜トランジスタの作製方法に関するものであ
る。
る。
従来、レーザー再結晶化による多結晶シリコン薄膜トラ
ンジスタの作製法においては、チャンネル形成領域とな
る多結晶シリコン層をレーザー再結晶化によって形成し
、ソース、ドレイン領域となる不純物が添加された一導
電型を有する半導体層は、不純物イオン注入またはレー
ザードーピングによって形成される。
ンジスタの作製法においては、チャンネル形成領域とな
る多結晶シリコン層をレーザー再結晶化によって形成し
、ソース、ドレイン領域となる不純物が添加された一導
電型を有する半導体層は、不純物イオン注入またはレー
ザードーピングによって形成される。
しかし、従来の技術においては、チャンネル形成領域の
レーザー再結晶化工程と、ソース、ドレイン領域となる
不純物か添加された一導電型を有する半導体層の形成の
工程である不純物イオン注入またはレーザードーピング
は、別工程によって行われていた。
レーザー再結晶化工程と、ソース、ドレイン領域となる
不純物か添加された一導電型を有する半導体層の形成の
工程である不純物イオン注入またはレーザードーピング
は、別工程によって行われていた。
不純物注入によってソース、ドレイン領域となる不純物
が添加された一導電型を有する半導体層を形成する場合
、注入した不純物を活性化するために試料を約８００°
Ｃの温度て熱処理することか必要である。
が添加された一導電型を有する半導体層を形成する場合
、注入した不純物を活性化するために試料を約８００°
Ｃの温度て熱処理することか必要である。
このためにデバイスまたはガラス基板に熱ダメージを与
えることが避けられない。
えることが避けられない。
また、レーザードーピングによってソース、ドレイン領
域となる不純物か添加された一導電型を有する半導体層
の形成をする場合、レーザー再結晶化工程によって形成
されたチャンネル部をカバーする必要かあって、製造工
程の複雑化をもたらす二とになるという問題かあった。
域となる不純物か添加された一導電型を有する半導体層
の形成をする場合、レーザー再結晶化工程によって形成
されたチャンネル部をカバーする必要かあって、製造工
程の複雑化をもたらす二とになるという問題かあった。
本発明の目的は、レーザー再結晶化による多結晶シリコ
ン薄膜トランジスタの作製法において、製造工程の複雑
化をもたらすことなく高い導電率を有する一導電型を有
する半導体層を形成し、高性能な薄膜トタンジスタを得
る作製工程を発明することをその目的とする。
ン薄膜トランジスタの作製法において、製造工程の複雑
化をもたらすことなく高い導電率を有する一導電型を有
する半導体層を形成し、高性能な薄膜トタンジスタを得
る作製工程を発明することをその目的とする。
本発明は、薄膜トランジスタの作製過程において、チャ
ンネル形成領域となる半導体層を結晶化させる工程と、
ソース、ドしイン領域となる不純物か添加された一導電
型を有する半導体層を活性化させる工程を同一工程のレ
ーザー照射によって行うことを特徴とする薄膜トランジ
スタ作製方法であって、前記ソース、ドルイン領域とな
る不純物か添加された一導電型を有する半導体層は、し
−サー照射を行う工程において、直接レーザー照射を受
けないように薄膜層によってマスクされていることを特
徴とする薄膜トタンシスタ作製方法である。
ンネル形成領域となる半導体層を結晶化させる工程と、
ソース、ドしイン領域となる不純物か添加された一導電
型を有する半導体層を活性化させる工程を同一工程のレ
ーザー照射によって行うことを特徴とする薄膜トランジ
スタ作製方法であって、前記ソース、ドルイン領域とな
る不純物か添加された一導電型を有する半導体層は、し
−サー照射を行う工程において、直接レーザー照射を受
けないように薄膜層によってマスクされていることを特
徴とする薄膜トタンシスタ作製方法である。
ソース、ドレイン領域となる不純物か添加された一導電
型を有する半導体層をレーザー照射することによって、
１００ｓ／ｃｍ以上の高伝導率を有する一導電型を有す
る半導体層を得ることかできる。
型を有する半導体層をレーザー照射することによって、
１００ｓ／ｃｍ以上の高伝導率を有する一導電型を有す
る半導体層を得ることかできる。
また、ａ−Ｓｉ より成るチャンネル形成領域をレーザ
ー照射によって多結晶化させる技術は、高性能なｐ−３
ｉＴＰＴを得る方法として最良な方法として知られてい
る。
ー照射によって多結晶化させる技術は、高性能なｐ−３
ｉＴＰＴを得る方法として最良な方法として知られてい
る。
本発明は、レーザー照射によるチャンネル形成領域の再
結晶化工程と、ソース、ドレイン領域となる不純物か添
加された一導電型を有する半導体層の形成の工程である
レーザートービング工程を同一工程によって行うことを
特徴とするものである。
結晶化工程と、ソース、ドレイン領域となる不純物か添
加された一導電型を有する半導体層の形成の工程である
レーザートービング工程を同一工程によって行うことを
特徴とするものである。
従来の技術においては、レーザー照射工程において必要
な場所以外にレーザーか照射されないようにマスクを設
けなけれはならなかった。
な場所以外にレーザーか照射されないようにマスクを設
けなけれはならなかった。
しかし本発明の構成をとった場合、特別にマスクを設け
る必要かなく、しかも必要な工程は最小限度の一回のレ
ーザー照射てよい。
る必要かなく、しかも必要な工程は最小限度の一回のレ
ーザー照射てよい。
また本発明においては、３５０°Ｃの低温工程てｐＳｉ
ＴＦＴを作製することが出来るので、安価なガラス基板
を用いることかでき工業的に有用である。
ＴＦＴを作製することが出来るので、安価なガラス基板
を用いることかでき工業的に有用である。
〔実施例１〕
第１図に本発明の実施例としてスターガ型のｐ−３ｉＴ
ＦＴの作成工程を示す。
ＦＴの作成工程を示す。
まず、ガラス基板（１）上に公知のスパッタ方法により
Ｃｒ（，２）を５０層ｍの厚さに成膜し、ソース、ドレ
イン領域となる不純物か添加された一導電型を存する半
導体層であるｎ”ａ−３ｉ層（３）を５０層ｍの厚さに
ＰＣＶＤ法により以下の条件により成膜した。
Ｃｒ（，２）を５０層ｍの厚さに成膜し、ソース、ドレ
イン領域となる不純物か添加された一導電型を存する半
導体層であるｎ”ａ−３ｉ層（３）を５０層ｍの厚さに
ＰＣＶＤ法により以下の条件により成膜した。
成膜温度 ３５０°Ｃ
ＲＦ比出力１３．５６ＭＨｚ） ２００ＷＰＨ，（
５％）：５ＩＨ４：８２＝０．２：０．３：５０ ｓｅ
ｃｍこの状態においてゲート領域形成バターニングを行
い第１図（ａ）の状態を得、ソース領域、ドレイン領域
をとなるｎ” ａ−３ｉ層（３）を形成せしぬな。
５％）：５ＩＨ４：８２＝０．２：０．３：５０ ｓｅ
ｃｍこの状態においてゲート領域形成バターニングを行
い第１図（ａ）の状態を得、ソース領域、ドレイン領域
をとなるｎ” ａ−３ｉ層（３）を形成せしぬな。
つぎにチャンネル形成領域となるａ−８１層（４）を５
０層ｍ〜Ｉ００ｎｍ本実施例においては１１００ｎの厚
さにマグネトロン型ＲＦスパッタ法により以下の条件で
成膜し、第１図（ｂ）の状態を得た。
０層ｍ〜Ｉ００ｎｍ本実施例においては１１００ｎの厚
さにマグネトロン型ＲＦスパッタ法により以下の条件で
成膜し、第１図（ｂ）の状態を得た。
成膜温度 １５０°Ｃ
圧力 ０．５Ｐａ
ＲＦ比出力１３．５６ＭＨｚ） ４００Ｗターケツ
トはシリコンターゲットを使用この状態において、ソー
ス、ドレイン領域となる不純物が添加された一導電型を
有する半導体層であるｎ”ａ−３ｉ層（３）は、薄膜層
であるａ−３ｉ層（４）によってマスクされている状態
になる。
トはシリコンターゲットを使用この状態において、ソー
ス、ドレイン領域となる不純物が添加された一導電型を
有する半導体層であるｎ”ａ−３ｉ層（３）は、薄膜層
であるａ−３ｉ層（４）によってマスクされている状態
になる。
つぎに、高真空中においてエキシマレーザ−を全面に照
射してチャンネル形成領域の再結晶化とｎ” ａ−３ｉ
層（３）の活性化を行った。
射してチャンネル形成領域の再結晶化とｎ” ａ−３ｉ
層（３）の活性化を行った。
レーザー照射条件
レーザー強度 ２００−３００ ｍＪ／ｃｍ２照射回
数 ５０ ｓｈｏｔｓ ここで、レーザーが直接照射される表面層にあたるａ−
３ｉ層（４）は再結晶化か促進され、それと共にある程
度の厚さかあるため下部層であるｎ＋層（３）には強度
の落ちたレーザーが照射されるようになる。すなわち、
ａ−３ｉ層（４）を効果的な半透過性マスクとして用い
ることによって、ｎ“層（３）に照射されるレーザーを
、活性化には十分な強度であるか、ｎ”（３）層から不
純物か拡散する程の強度は持たないようにするのである
。
数 ５０ ｓｈｏｔｓ ここで、レーザーが直接照射される表面層にあたるａ−
３ｉ層（４）は再結晶化か促進され、それと共にある程
度の厚さかあるため下部層であるｎ＋層（３）には強度
の落ちたレーザーが照射されるようになる。すなわち、
ａ−３ｉ層（４）を効果的な半透過性マスクとして用い
ることによって、ｎ“層（３）に照射されるレーザーを
、活性化には十分な強度であるか、ｎ”（３）層から不
純物か拡散する程の強度は持たないようにするのである
。
また、レーザービーム強度と照射回数の組合せを最適化
することによって、最小の照射回数で良好な性能を持つ
デバイスを作製することか可能である。この工程の後、
ケート酸化膜（５）をＩｏｏｎｍの厚さにマグネトロン
型ＲＦスパッタ法によって以下の条件によって形成した
。
することによって、最小の照射回数で良好な性能を持つ
デバイスを作製することか可能である。この工程の後、
ケート酸化膜（５）をＩｏｏｎｍの厚さにマグネトロン
型ＲＦスパッタ法によって以下の条件によって形成した
。
圧力０．５Ｐａ
０２１００％雰囲気
成膜温度１００°Ｃ
ＲＦ比出力１３．５６ＭＨ２） ４００Ｗさらにコンタ
クトホール開はパターニングを行った後、Ａｌ電極（６
）形成とパターニングをし、最後に水素熱アニール（３
００°Ｃ，３０ｍ１ｎ）を行い多結晶ソリコン薄膜トラ
ンジスタ（第１図（Ｃ））を完成させた。
クトホール開はパターニングを行った後、Ａｌ電極（６
）形成とパターニングをし、最後に水素熱アニール（３
００°Ｃ，３０ｍ１ｎ）を行い多結晶ソリコン薄膜トラ
ンジスタ（第１図（Ｃ））を完成させた。
〔実施例２〕
本実施例はプレーナ型の多結晶薄膜トラシシスタを作成
した例である。
した例である。
第２図に本実施例の作成工程を示す。
まずガラス基板（１）上にマグネトロン型ＲＦスパッタ
法によりａ−３ｉ膜（２）を１１００ｎの厚さに形成し
た。
法によりａ−３ｉ膜（２）を１１００ｎの厚さに形成し
た。
成膜条件は以下の通りである。
成膜温度１５０℃
ＲＦ（１３，５６ＭＨｚ）出力４００Ｗ圧力０．５ｐａ
つぎにソース、ドレイン領域となる不純物か添加された
一導電型を有する半導体層であるｎ″ａＳｉ層（３）を
以下の条件で５０ｎｍの厚さに成膜した。
一導電型を有する半導体層であるｎ″ａＳｉ層（３）を
以下の条件で５０ｎｍの厚さに成膜した。
成膜温度３５０°Ｃ
ＲＦ（１３，５６ＭＨｚ）出力２００ＷＰＨ３（５％）
：ＳｉＨ４：Ｈ２＝０．２：０．３：５０ ｓｃｃｍこ
の状態で図２（ａ）を得た。
：ＳｉＨ４：Ｈ２＝０．２：０．３：５０ ｓｃｃｍこ
の状態で図２（ａ）を得た。
つぎにデバイス分離パターニングをすることで第２図（
ｂ）の形状を得た。
ｂ）の形状を得た。
さらにフィールド酸化膜（４）をスパッタ法により２０
０ｎｍの厚さに成膜し、ケート領域バターニシグを行い
第２図（Ｃ）の形状を得た。
０ｎｍの厚さに成膜し、ケート領域バターニシグを行い
第２図（Ｃ）の形状を得た。
この状態において上面からレーザー照射を行いチャンネ
ル形成領域（２）の再結晶化とｎ”ａ−３ｉ層（３）の
活性化を行った。
ル形成領域（２）の再結晶化とｎ”ａ−３ｉ層（３）の
活性化を行った。
この場合薄膜層であるフィールド酸化膜（４）か半透過
性のマスクとなるので、レーザーか直接照射される表面
層にあたるａ−３ｉ層（２）は再結晶化か促進されるの
に対して、フィールド酸化膜（４）にマスクされたｎ”
ａ−３ｉ層（３）には強度の落ちたレーザーが照射され
ることになり、不純物が拡散しない程度の範囲で活性化
される。
性のマスクとなるので、レーザーか直接照射される表面
層にあたるａ−３ｉ層（２）は再結晶化か促進されるの
に対して、フィールド酸化膜（４）にマスクされたｎ”
ａ−３ｉ層（３）には強度の落ちたレーザーが照射され
ることになり、不純物が拡散しない程度の範囲で活性化
される。
レーザー照射条件は、
レーザー強度 ２００−３００ ｍＪ／ｃｍ２照射回
数 ５０５ｈｏｔｓ またこのとき一導電型を有する半導体層（本実施例では
薄膜層（３））をａ−５ｉ層としてフィールド酸化膜（
４）に−導電型を存する不純物をあらかしめ添加するこ
とによって、このレーザー照射の際に一導電型を有する
不純物かａ−３ｉ層（３）に拡散してｎ”ａ−３ｉ層を
形成する方法もある。
数 ５０５ｈｏｔｓ またこのとき一導電型を有する半導体層（本実施例では
薄膜層（３））をａ−５ｉ層としてフィールド酸化膜（
４）に−導電型を存する不純物をあらかしめ添加するこ
とによって、このレーザー照射の際に一導電型を有する
不純物かａ−３ｉ層（３）に拡散してｎ”ａ−３ｉ層を
形成する方法もある。
つぎにゲート酸化膜（５）を１１００ｎの厚さに以下の
条件で成膜した。
条件で成膜した。
圧力０．５Ｐａ
０２１００％雰囲気
成膜温度１００°Ｃ
ＲＦ比出力１３．５６ＭＨｚ） ４００Ｗさらにコンタ
クトホール開はパターニング、Ａｌ電極（６）形成とパ
ターニング、水素アニール（３００”Ｃ，３０ｍ１ｎ）
を行いプレーナ型の多結晶シリコン薄膜トランンスタ（
第２図（ｄ））を完成させた。
クトホール開はパターニング、Ａｌ電極（６）形成とパ
ターニング、水素アニール（３００”Ｃ，３０ｍ１ｎ）
を行いプレーナ型の多結晶シリコン薄膜トランンスタ（
第２図（ｄ））を完成させた。
上記２例か本発明の実施例であるか、より高性能な多結
晶薄膜トランジスタを作成する方法として、チャンネル
形成領域の再結晶化と一導電型をゆうする半導体層を活
性化する高真空雲間中てのレーザー照射の後、不活性雰
囲気中において５００ｍＪ／ｃｍ２以上の高出力レーザ
ーを少なくともＩ ５ｈｏｔ以上行なうことによって半
導体層の極表面にＳｉＯ□膜を形成し良好なＳｉＯ□／
Ｓｉ界面特性を得ることは有効であった。これは半導体
層極表面に存在する酸素の存在と薄膜表面層のみを瞬間
的に加熱するエキンマレーザーの特性を利用したもので
ある。
晶薄膜トランジスタを作成する方法として、チャンネル
形成領域の再結晶化と一導電型をゆうする半導体層を活
性化する高真空雲間中てのレーザー照射の後、不活性雰
囲気中において５００ｍＪ／ｃｍ２以上の高出力レーザ
ーを少なくともＩ ５ｈｏｔ以上行なうことによって半
導体層の極表面にＳｉＯ□膜を形成し良好なＳｉＯ□／
Ｓｉ界面特性を得ることは有効であった。これは半導体
層極表面に存在する酸素の存在と薄膜表面層のみを瞬間
的に加熱するエキンマレーザーの特性を利用したもので
ある。
また、ケート酸化膜（Ｓ１０２）を２層に別けて構成す
ることによって水素熱アニールの効果を高めることも有
効であった。
ることによって水素熱アニールの効果を高めることも有
効であった。
このゲート酸化膜の作成工程を以下に示す。
まず第１のゲート酸化膜として５ＩＣｈ膜をマグネトロ
ン型ＲＦスパッタ法にによって以下の条件で２０ｎｍの
厚さに成膜する。
ン型ＲＦスパッタ法にによって以下の条件で２０ｎｍの
厚さに成膜する。
圧力０．５Ｐａ
０□１００％雰囲気
成膜温度１００ ’Ｃ
ＲＦ比出力１３．５６ＭＨｚ） ４００ＷＳ１０２ター
ケツト使用 つぎに第２のゲート酸化膜としてＳｉＯ□膜をマクネト
ロン型ＲＦスパッタ法にによって以下の条件て１１００
ｎの厚さに成膜する。
ケツト使用 つぎに第２のゲート酸化膜としてＳｉＯ□膜をマクネト
ロン型ＲＦスパッタ法にによって以下の条件て１１００
ｎの厚さに成膜する。
圧力０．５Ｐａ
Ｈ２１００％雰囲気
成膜温度＋００°Ｃ
ＲＦ比出力１３．５６Ｍｔ（ｚ） ４００ＷＳ＋０２タ
ーゲツト使用 こうすることによって第２のケート酸化膜に大量の水素
を混入させることかできる。
ーゲツト使用 こうすることによって第２のケート酸化膜に大量の水素
を混入させることかできる。
そして水素熱アニールの際にこの水素がＰ−３ｉの粒界
ポテンシャルを低減させ、デバイス特性を向上させるの
である。
ポテンシャルを低減させ、デバイス特性を向上させるの
である。
なお第２のケート酸化膜の成膜の際の雰囲気は水素１０
０％に限らず１０〜１００％の範囲で最適化してもよく
、上記ケート酸化膜を複数多層に重ねてもよい。
０％に限らず１０〜１００％の範囲で最適化してもよく
、上記ケート酸化膜を複数多層に重ねてもよい。
本発明の構成をとることによって、レーザー再結晶化に
よる多結晶シリコン薄膜トランジスタの作製法において
、製造工程の複雑化をもたらすことなくレーザー再結晶
化工程と同時に高い導電率を有する一導電型を有する半
導体層を形成する二とかでき、高性能な薄膜トランジス
タを得ることかできた。
よる多結晶シリコン薄膜トランジスタの作製法において
、製造工程の複雑化をもたらすことなくレーザー再結晶
化工程と同時に高い導電率を有する一導電型を有する半
導体層を形成する二とかでき、高性能な薄膜トランジス
タを得ることかできた。
第１図は実施例１におけるスターガ型の多結晶シリコン
薄膜トランジスタの作製工程を示す。 第２図は実施例２におけるプレーナ型の多結晶ノリコン
薄膜トランンスタの作製工程を示す。 〔第１図において〕 １・・・ガラス基板 ２・・・Ｃｒ電極 ３・・・ｎ”ａ−３ｉ層 ４− ・・ａ−３ｉ（Ｐ−３ｉ）層 ５・・・ゲート酸化膜 ６・・・ＡＩ電極 〔第２図において〕 ｌ・・・ガラス基板 ２− ・・ａ−３ｉ（Ｐ−３ｉ）層 ３・・・ｎ”ａ−３ｉ層 ４・・・フィールド酸化膜 ・ゲート酸化膜 ・ＡＩ電極
薄膜トランジスタの作製工程を示す。 第２図は実施例２におけるプレーナ型の多結晶ノリコン
薄膜トランンスタの作製工程を示す。 〔第１図において〕 １・・・ガラス基板 ２・・・Ｃｒ電極 ３・・・ｎ”ａ−３ｉ層 ４− ・・ａ−３ｉ（Ｐ−３ｉ）層 ５・・・ゲート酸化膜 ６・・・ＡＩ電極 〔第２図において〕 ｌ・・・ガラス基板 ２− ・・ａ−３ｉ（Ｐ−３ｉ）層 ３・・・ｎ”ａ−３ｉ層 ４・・・フィールド酸化膜 ・ゲート酸化膜 ・ＡＩ電極
Claims (1)
- （１）、薄膜トランジスタの作製過程において、レーザ
ーを直接照射することによってチャンネル形成領域とな
る半導体層を結晶化させる工程と、薄膜層を挟んで間接
的にレーザーを照射することによってソース、ドレイン
領域となる不純物が添加された一導電型を有する半導体
層を活性化させる工程を同一工程のレーザー照射によっ
て行うことを特徴とする薄膜トランジスタ作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2241783A JP2648980B2 (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | 薄膜トランジスタ作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2241783A JP2648980B2 (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | 薄膜トランジスタ作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04120738A true JPH04120738A (ja) | 1992-04-21 |
| JP2648980B2 JP2648980B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=17079454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2241783A Expired - Lifetime JP2648980B2 (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | 薄膜トランジスタ作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2648980B2 (ja) |
Cited By (8)
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-
1990
- 1990-09-11 JP JP2241783A patent/JP2648980B2/ja not_active Expired - Lifetime
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