JPH04299534A - 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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- JPH04299534A JPH04299534A JP3087888A JP8788891A JPH04299534A JP H04299534 A JPH04299534 A JP H04299534A JP 3087888 A JP3087888 A JP 3087888A JP 8788891 A JP8788891 A JP 8788891A JP H04299534 A JPH04299534 A JP H04299534A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は薄膜トランジスタの製
造方法に関する。
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜トランジスタの製造方法には、ガラ
ス基板等からなる絶縁基板の上面にアモルファスシリコ
ン膜を形成し、このアモルファスシリコン膜にエキシマ
レーザを照射することにより該アモルファスシリコン膜
をポリシリコン膜とし、このポリシリコン膜のチャネル
形成領域を除く部分にリンイオン（不純物）を注入し、
この注入したリンイオンを活性化するために再度エキシ
マレーザを照射し、以下所定の工程を経て薄膜トランジ
スタを形成する方法がある。この場合、アモルファスシ
リコンをポリシリコン化するためのレーザ照射工程では
、水素が急激に抜けることにより表面が凸凹になるのを
避けるために、３段階に分けて、すなわちまず１８０ｍ
Ｊ／ｃｍ２のエネルギ密度で、次いで２２０ｍＪ／ｃｍ
２のエネルギ密度で、最後に２６０ｍＪ／ｃｍ２のエネ
ルギ密度でレーザ照射を行っている。このとき、レーザ
ビームの約５０％が反射されるので、アモルファスシリ
コン膜に実質的に入射されるエネルギ密度は２６０×０
．５＝１３０ｍＪ／ｃｍ２となる。一方、リンイオンを
活性化するためのレーザ照射工程では、ポリシリコンの
融点がリンイオンを注入されると低下し、このためエネ
ルギ密度が高すぎると膜破壊が生じてしまうので、これ
を避けるために、２２０ｍＪ／ｃｍ２の低いエネルギ密
度でレーザ照射を行っている。このとき、同じくレーザ
ビームの約５０％が反射されるので、ポリシリコン膜に
実質的に入射されるエネルギ密度は２２０×０．５＝１
１０ｍＪ／ｃｍ２となる。
ス基板等からなる絶縁基板の上面にアモルファスシリコ
ン膜を形成し、このアモルファスシリコン膜にエキシマ
レーザを照射することにより該アモルファスシリコン膜
をポリシリコン膜とし、このポリシリコン膜のチャネル
形成領域を除く部分にリンイオン（不純物）を注入し、
この注入したリンイオンを活性化するために再度エキシ
マレーザを照射し、以下所定の工程を経て薄膜トランジ
スタを形成する方法がある。この場合、アモルファスシ
リコンをポリシリコン化するためのレーザ照射工程では
、水素が急激に抜けることにより表面が凸凹になるのを
避けるために、３段階に分けて、すなわちまず１８０ｍ
Ｊ／ｃｍ２のエネルギ密度で、次いで２２０ｍＪ／ｃｍ
２のエネルギ密度で、最後に２６０ｍＪ／ｃｍ２のエネ
ルギ密度でレーザ照射を行っている。このとき、レーザ
ビームの約５０％が反射されるので、アモルファスシリ
コン膜に実質的に入射されるエネルギ密度は２６０×０
．５＝１３０ｍＪ／ｃｍ２となる。一方、リンイオンを
活性化するためのレーザ照射工程では、ポリシリコンの
融点がリンイオンを注入されると低下し、このためエネ
ルギ密度が高すぎると膜破壊が生じてしまうので、これ
を避けるために、２２０ｍＪ／ｃｍ２の低いエネルギ密
度でレーザ照射を行っている。このとき、同じくレーザ
ビームの約５０％が反射されるので、ポリシリコン膜に
実質的に入射されるエネルギ密度は２２０×０．５＝１
１０ｍＪ／ｃｍ２となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このような薄膜トランジスタの製造方法では、アモルフ
ァスシリコンをポリシリコン化するためのレーザ照射と
リンイオンを活性化するためのレーザ照射の２回のレー
ザ照射を行っているので、製造工程数が多く、しかも絶
縁基板の面積が大きい場合には、エキシマレーザのスポ
ットサイズが数ｍｍ〜１０ｍｍ程度とかなり小さい関係
から、スキャンさせてレーザ照射を行っており、このた
め時間がかかり、生産性が悪くコスト高になってしまう
という問題があった。なお、アモルファスシリコンをポ
リシリコン化するためのレーザ照射とリンイオンを活性
化するためのレーザ照射とを１回のレーザ照射で同時に
行うことが考えられる。しかしながら、この場合、既に
説明したように、アモルファスシリコンをポリシリコン
化するには最終的に２６０ｍＪ／ｃｍ２のエネルギ密度
でレーザ照射を行うことになるので、リンイオンの注入
によりポリシリコンの融点が低下しているリンイオン（
不純物）注入領域ではエネルギ密度が高すぎて膜破壊が
生じてしまうという問題がある。この発明の目的は、不
純物注入領域で膜破壊を生じることなく、ポリシリコン
化と活性化とを１回のレーザ照射で同時に行うことので
きる薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある
。
このような薄膜トランジスタの製造方法では、アモルフ
ァスシリコンをポリシリコン化するためのレーザ照射と
リンイオンを活性化するためのレーザ照射の２回のレー
ザ照射を行っているので、製造工程数が多く、しかも絶
縁基板の面積が大きい場合には、エキシマレーザのスポ
ットサイズが数ｍｍ〜１０ｍｍ程度とかなり小さい関係
から、スキャンさせてレーザ照射を行っており、このた
め時間がかかり、生産性が悪くコスト高になってしまう
という問題があった。なお、アモルファスシリコンをポ
リシリコン化するためのレーザ照射とリンイオンを活性
化するためのレーザ照射とを１回のレーザ照射で同時に
行うことが考えられる。しかしながら、この場合、既に
説明したように、アモルファスシリコンをポリシリコン
化するには最終的に２６０ｍＪ／ｃｍ２のエネルギ密度
でレーザ照射を行うことになるので、リンイオンの注入
によりポリシリコンの融点が低下しているリンイオン（
不純物）注入領域ではエネルギ密度が高すぎて膜破壊が
生じてしまうという問題がある。この発明の目的は、不
純物注入領域で膜破壊を生じることなく、ポリシリコン
化と活性化とを１回のレーザ照射で同時に行うことので
きる薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある
。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、アモルファ
スシリコン膜を形成した後、このアモルファスシリコン
膜のチャネル形成領域をビーム量調整膜および不純物注
入用マスクで覆い、不純物を注入した後、少なくとも前
記ビーム量調整膜を残した状態でレーザビームを照射す
ることにより、前記アモルファスシリコン膜のチャネル
形成領域をポリシリコン化するとともに前記不純物の活
性化を行うようにしたものである。
スシリコン膜を形成した後、このアモルファスシリコン
膜のチャネル形成領域をビーム量調整膜および不純物注
入用マスクで覆い、不純物を注入した後、少なくとも前
記ビーム量調整膜を残した状態でレーザビームを照射す
ることにより、前記アモルファスシリコン膜のチャネル
形成領域をポリシリコン化するとともに前記不純物の活
性化を行うようにしたものである。
【０００５】
【作用】この発明によれば、アモルファスシリコン膜の
チャネル形成領域をビーム量調整膜および不純物注入用
マスクで覆い、不純物を注入した後、レーザビームを照
射しているので、ビーム量調整膜の有無により、チャネ
ル形成領域でのレーザビーム反射率を不純物注入領域の
それよりも適宜に小さくすることができる。このため、
例えばチャネル形成領域でのレーザビーム反射率を約４
０％とし、不純物注入領域でのそれを約５０％とし、そ
して２２０ｍＪ／ｃｍ２のエネルギ密度でレーザ照射を
行うと、アモルファスシリコン膜に実質的に入射される
エネルギ密度は、チャネル形成領域で２２０×０．６＝
約１３０ｍＪ／ｃｍ２となり、不純物注入領域で２２０
×０．５＝１１０ｍＪ／ｃｍ２となる。したがって、不
純物注入領域で膜破壊を生じることなく、チャネル形成
領域のポリシリコン化と不純物の活性化とを１回のレー
ザ照射で同時に行うことができる。
チャネル形成領域をビーム量調整膜および不純物注入用
マスクで覆い、不純物を注入した後、レーザビームを照
射しているので、ビーム量調整膜の有無により、チャネ
ル形成領域でのレーザビーム反射率を不純物注入領域の
それよりも適宜に小さくすることができる。このため、
例えばチャネル形成領域でのレーザビーム反射率を約４
０％とし、不純物注入領域でのそれを約５０％とし、そ
して２２０ｍＪ／ｃｍ２のエネルギ密度でレーザ照射を
行うと、アモルファスシリコン膜に実質的に入射される
エネルギ密度は、チャネル形成領域で２２０×０．６＝
約１３０ｍＪ／ｃｍ２となり、不純物注入領域で２２０
×０．５＝１１０ｍＪ／ｃｍ２となる。したがって、不
純物注入領域で膜破壊を生じることなく、チャネル形成
領域のポリシリコン化と不純物の活性化とを１回のレー
ザ照射で同時に行うことができる。
【０００６】
【実施例】図１〜図３はそれぞれこの発明の一実施例に
おける薄膜トランジスタの各製造工程を示したものであ
る。そこで、これらの図を順に参照しながら、薄膜トラ
ンジスタの製造方法について説明する。
おける薄膜トランジスタの各製造工程を示したものであ
る。そこで、これらの図を順に参照しながら、薄膜トラ
ンジスタの製造方法について説明する。
【０００７】まず、図１に示すように、ガラス基板等か
らなる絶縁基板１の上面にプラズマＣＶＤ法によりアモ
ルファスシリコン膜２を５００Å程度の厚さに形成する
。次に、アモルファスシリコン膜２のチャネル形成領域
３の上面にスパッタ法によりＳｉＯ２からなるビーム量
調整膜４を５３０Å程度の厚さに形成する。次に、ビー
ム量調整膜４の上面にフォトリソグラフィ法によりフォ
トレジストからなる不純物注入用マスク５を形成する。 そして、この状態において、不純物注入用マスク５の両
側におけるアモルファスシリコン膜２にイオン注入装置
によりリン（Ｐ）イオン（不純物）６を注入し、不純物
注入領域７を形成する。この後、不純物注入用マスク５
をエッチングして除去する。
らなる絶縁基板１の上面にプラズマＣＶＤ法によりアモ
ルファスシリコン膜２を５００Å程度の厚さに形成する
。次に、アモルファスシリコン膜２のチャネル形成領域
３の上面にスパッタ法によりＳｉＯ２からなるビーム量
調整膜４を５３０Å程度の厚さに形成する。次に、ビー
ム量調整膜４の上面にフォトリソグラフィ法によりフォ
トレジストからなる不純物注入用マスク５を形成する。 そして、この状態において、不純物注入用マスク５の両
側におけるアモルファスシリコン膜２にイオン注入装置
によりリン（Ｐ）イオン（不純物）６を注入し、不純物
注入領域７を形成する。この後、不純物注入用マスク５
をエッチングして除去する。
【０００８】次に、図２に示すように、波長３０８ｎｍ
のＸｅＣｌエキシマレーザによりエネルギ密度２２０ｍ
Ｊ／ｃｍ２でレーザ照射する。すると、レーザビームは
、ビーム量調整膜４が存在しない領域つまり不純物注入
領域７で約５０％反射され、ビーム量調整膜４が存在す
る領域つまりチャネル形成領域３で約４０％反射される
。このため、アモルファスシリコン膜２に実質的に入射
されるエネルギ密度は、不純物注入領域７で２２０×０
．５＝１１０ｍＪ／ｃｍ２となり、チャネル形成領域３
で２２０×０．６＝約１３０ｍＪ／ｃｍ２となる。した
がって、１回のレーザ照射により、アモルファスシリコ
ン膜２のチャネル形成領域３をポリシリコン化すること
ができるとともに、不純物注入領域７で膜破壊が生じる
ことなく、リンイオン５を活性化することができる。 なお、ビーム量調整膜４の膜厚を変えると、レーザビー
ムの反射率が変わるので、一定のエネルギ密度でレーザ
照射しても、チャネル形成領域３におけるＳｉに実質的
に入射されるエネルギ密度を任意に変えることができる
。
のＸｅＣｌエキシマレーザによりエネルギ密度２２０ｍ
Ｊ／ｃｍ２でレーザ照射する。すると、レーザビームは
、ビーム量調整膜４が存在しない領域つまり不純物注入
領域７で約５０％反射され、ビーム量調整膜４が存在す
る領域つまりチャネル形成領域３で約４０％反射される
。このため、アモルファスシリコン膜２に実質的に入射
されるエネルギ密度は、不純物注入領域７で２２０×０
．５＝１１０ｍＪ／ｃｍ２となり、チャネル形成領域３
で２２０×０．６＝約１３０ｍＪ／ｃｍ２となる。した
がって、１回のレーザ照射により、アモルファスシリコ
ン膜２のチャネル形成領域３をポリシリコン化すること
ができるとともに、不純物注入領域７で膜破壊が生じる
ことなく、リンイオン５を活性化することができる。 なお、ビーム量調整膜４の膜厚を変えると、レーザビー
ムの反射率が変わるので、一定のエネルギ密度でレーザ
照射しても、チャネル形成領域３におけるＳｉに実質的
に入射されるエネルギ密度を任意に変えることができる
。
【０００９】次に、ビーム量調整膜４をエッチングして
除去する。次に、図３に示すように、全表面にスパッタ
法によりＳｉＯ２からなるゲート絶縁膜８を１５００Å
程度の厚さに形成する。次に、ゲート絶縁膜８の上面に
フォトリソグラフィ法によりフォトレジスト膜（図示せ
ず）をパターン形成し、このフォトレジスト膜をマスク
として所定の２箇所のゲート絶縁膜８をエッチングして
除去し、２つのコンタクトホール９を形成する。次に、
ゲート絶縁膜８の上面にスパッタ法によりＡｌからなる
金属層を３０００Å程度の厚さに形成し、この金属層の
不要な部分をエッチングして除去し、ゲート電極１０お
よび２つのソース・ドレイン電極１１を形成するととも
に、ソース・ドレイン電極１１をコンタクトホール９を
介して不純物注入領域７と接続させる。かくして、薄膜
トランジスタが形成される。
除去する。次に、図３に示すように、全表面にスパッタ
法によりＳｉＯ２からなるゲート絶縁膜８を１５００Å
程度の厚さに形成する。次に、ゲート絶縁膜８の上面に
フォトリソグラフィ法によりフォトレジスト膜（図示せ
ず）をパターン形成し、このフォトレジスト膜をマスク
として所定の２箇所のゲート絶縁膜８をエッチングして
除去し、２つのコンタクトホール９を形成する。次に、
ゲート絶縁膜８の上面にスパッタ法によりＡｌからなる
金属層を３０００Å程度の厚さに形成し、この金属層の
不要な部分をエッチングして除去し、ゲート電極１０お
よび２つのソース・ドレイン電極１１を形成するととも
に、ソース・ドレイン電極１１をコンタクトホール９を
介して不純物注入領域７と接続させる。かくして、薄膜
トランジスタが形成される。
【００１０】なお、上記実施例では、この発明をコプラ
ナ型薄膜トランジスタに適用した場合について説明した
が、これに限らず、逆コプラナ型、スタガ型、逆スタガ
型の薄膜トランジスタにも適用することができる。
ナ型薄膜トランジスタに適用した場合について説明した
が、これに限らず、逆コプラナ型、スタガ型、逆スタガ
型の薄膜トランジスタにも適用することができる。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、アモルファスシリコン膜のチャネル形成領域をビーム
量調整膜および不純物注入用マスクで覆い、不純物を注
入した後、レーザビームを照射しているので、ビーム量
調整膜の有無により、チャネル形成領域でのレーザビー
ム反射率を不純物注入領域のそれよりも適宜に小さくす
ることができ、このため１回のレーザ照射により、アモ
ルファスシリコン膜のチャネル形成領域をポリシリコン
化することができるとともに、不純物注入領域で膜破壊
が生じることなく、不純物を活性化することができ、し
たがって製造工程数が減少し、ひいては生産性が向上し
コストの低減を図ることができる。
、アモルファスシリコン膜のチャネル形成領域をビーム
量調整膜および不純物注入用マスクで覆い、不純物を注
入した後、レーザビームを照射しているので、ビーム量
調整膜の有無により、チャネル形成領域でのレーザビー
ム反射率を不純物注入領域のそれよりも適宜に小さくす
ることができ、このため１回のレーザ照射により、アモ
ルファスシリコン膜のチャネル形成領域をポリシリコン
化することができるとともに、不純物注入領域で膜破壊
が生じることなく、不純物を活性化することができ、し
たがって製造工程数が減少し、ひいては生産性が向上し
コストの低減を図ることができる。
【図１】この発明の一実施例における薄膜トランジスタ
の製造に際し、絶縁基板の上面に形成したアモルファス
シリコン膜のチャネル形成領域を除く部分にリンイオン
を注入した状態の断面図。
の製造に際し、絶縁基板の上面に形成したアモルファス
シリコン膜のチャネル形成領域を除く部分にリンイオン
を注入した状態の断面図。
【図２】この薄膜トランジスタの製造に際し、エキシマ
レーザを照射した状態の断面図。
レーザを照射した状態の断面図。
【図３】この薄膜トランジスタの製造に際し、最終的に
ゲート電極およびソース・ドレイン電極を形成した状態
の断面図。
ゲート電極およびソース・ドレイン電極を形成した状態
の断面図。
１ 絶縁基板
２ アモルファスシリコン膜
３ チャネル形成領域
４ ビーム量調整膜
５ 不純物注入用マスク
６ リンイオン（不純物）
７ 不純物注入領域
Claims (3)
- 【請求項１】 アモルファスシリコン膜を形成した後
、このアモルファスシリコン膜のチャネル形成領域をビ
ーム量調整膜および不純物注入用マスクで覆い、不純物
を注入した後、少なくとも前記ビーム量調整膜を残した
状態でレーザを照射することにより、前記アモルファス
シリコン膜のチャネル形成領域をポリシリコン化すると
ともに前記不純物の活性化を行うことを特徴とする薄膜
トランジスタの製造方法。 - 【請求項２】 前記ビーム量調整膜はＳｉＯ２からな
ることを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジスタの
製造方法。 - 【請求項３】 前記不純物注入用マスクはフォトレジ
ストからなることを特徴とする請求項１記載の薄膜トラ
ンジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3087888A JP3063207B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3087888A JP3063207B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04299534A true JPH04299534A (ja) | 1992-10-22 |
| JP3063207B2 JP3063207B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=13927419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3087888A Expired - Lifetime JP3063207B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3063207B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6410374B1 (en) | 1992-12-26 | 2002-06-25 | Semiconductor Energy Laborartory Co., Ltd. | Method of crystallizing a semiconductor layer in a MIS transistor |
| US6544825B1 (en) * | 1992-12-26 | 2003-04-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating a MIS transistor |
| JP2006019527A (ja) * | 2004-07-01 | 2006-01-19 | Dainippon Printing Co Ltd | 多結晶シリコン薄膜の製造方法、薄膜トランジスタの製造方法、及びシリコン薄膜付き基板 |
| US7179726B2 (en) | 1992-11-06 | 2007-02-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser processing apparatus and laser processing process |
-
1991
- 1991-03-27 JP JP3087888A patent/JP3063207B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7179726B2 (en) | 1992-11-06 | 2007-02-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser processing apparatus and laser processing process |
| US6410374B1 (en) | 1992-12-26 | 2002-06-25 | Semiconductor Energy Laborartory Co., Ltd. | Method of crystallizing a semiconductor layer in a MIS transistor |
| US6544825B1 (en) * | 1992-12-26 | 2003-04-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating a MIS transistor |
| US7351615B2 (en) | 1992-12-26 | 2008-04-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating a MIS transistor |
| JP2006019527A (ja) * | 2004-07-01 | 2006-01-19 | Dainippon Printing Co Ltd | 多結晶シリコン薄膜の製造方法、薄膜トランジスタの製造方法、及びシリコン薄膜付き基板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3063207B2 (ja) | 2000-07-12 |
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