JPH05121436A - 薄膜トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタおよびその製造方法

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JPH05121436A
JPH05121436A JP3307118A JP30711891A JPH05121436A JP H05121436 A JPH05121436 A JP H05121436A JP 3307118 A JP3307118 A JP 3307118A JP 30711891 A JP30711891 A JP 30711891A JP H05121436 A JPH05121436 A JP H05121436A
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Yoshio Okamoto
良生 岡本
Shingo Yamauchi
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/6704Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device
    • H10D30/6713Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device characterised by the properties of the source or drain regions, e.g. compositions or sectional shapes
    • H10D30/6715Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device characterised by the properties of the source or drain regions, e.g. compositions or sectional shapes characterised by the doping profiles, e.g. having lightly-doped source or drain extensions

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 LDD構造の薄膜トランジスタにおいて、ソ
ース領域およびドレイン領域の不純物濃度の勾配を緩や
かにする 【構成】 ゲート電極14をマスクとして、ドレイン領
域12b側から30°の角度で高濃度のリンイオンを浅
く注入すると、そのピークが曲線Pで示すようになる。
次に、同じく30°の角度で中位の濃度のリンイオンを
やや深く注入すると、そのピークが曲線Qで示すように
なる。次に、同じく30°の角度で低濃度のリンイオン
をより一層深く注入すると、そのピークが曲線Rで示す
ようになる。また、ソース領域12a側も150°の角
度でリンイオン注入を同じく3回行う。この後、400
℃程度のレーザアニールを行って注入不純物を活性化す
ると、注入不純物の拡散が行われなくとも、不純物濃度
の勾配が緩やかになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は薄膜トランジスタおよ
びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】薄膜トランジスタには、通常のMOS構
造の素子と比較して、耐圧の向上等を図って高信頼性化
した素子として、LDD(Lightly Doped
Drain)構造と呼ばれるものがある。図4は従来
のこのような薄膜トランジスタの一例を示したものであ
る。この薄膜トランジスタでは、セラミック等からなる
基板1の上面にポリシリコン等からなる半導体層2が設
けられ、半導体層2の中央部の上面にゲート絶縁膜3を
介してゲート電極4が設けられている。半導体層2は、
チャネル領域2aの両側に不純物濃度の低いソース領域
2bおよびドレイン領域2cが形成され、これら不純物
濃度の低いソース領域2bおよびドレイン領域2cの外
側に不純物濃度の高いソース領域2dおよびドレイン領
域2eが形成された構造となっている。このうち不純物
濃度の低いドレイン領域2cは高電界を緩和するための
領域であり、これにより通常のMOS構造の素子と比較
して、耐圧の向上等を図って高信頼性化した素子が得ら
れることになる。
【0003】ところで、このような構造の薄膜トランジ
スタでは、ソース領域2b、2dおよびドレイン領域2
c、2eを低温度でアニールする場合、まずゲート電極
4をイオン注入マスクとして低濃度のイオンを注入し、
次いで不純物濃度の低いソース領域2bおよびドレイン
領域2cを覆うイオン注入マスクを用いて高濃度のイオ
ンを注入し、次いで400℃程度またはそれ以下の温度
のレーザアニールを行うことにより、結晶化や注入不純
物の活性化をするようにしている。この場合、低温度下
で行う関係から、注入不純物の拡散は行われず、このた
め図5に示すように、不純物濃度の勾配が急俊となって
しまう。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の薄
膜トランジスタでは、ソース領域2b、2dおよびドレ
イン領域2c、2eを低温度でアニールすると、不純物
濃度の勾配が急俊となってしまうので、高電界を十分に
緩和することができず、このため耐圧の向上等を十分に
図ることができないという問題があった。また、特に高
濃度のイオンを注入するときイオン注入マスクを用いて
いるので、工程数が増大するという問題もあった。この
発明の目的は、不純物濃度の勾配を緩やかにすることが
でき、また工程数を減少することのできる薄膜トランジ
スタおよびその製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
ソース領域およびドレイン領域の不純物濃度の等濃度線
のプロフィルをそれぞれゲート電極領域外の所定深さの
位置からゲート電極領域下の表面に向かって曲線状に形
成したものである。請求項2記載の発明は、ソース領域
側の斜めおよびドレイン領域側の斜めからドーズ量と加
速エネルギを変えてそれぞれ複数回ずつイオンを注入す
ることにより、ソース領域およびドレイン領域の不純物
濃度の等濃度線のプロフィルをそれぞれゲート電極領域
外の所定深さの位置からゲート電極領域下の表面に向か
って曲線状に形成するようにしたものである。
【0006】
【作用】この発明によれば、ソース領域およびドレイン
領域の不純物濃度の等濃度線のプロフィルをそれぞれゲ
ート電極領域外の所定深さの位置からゲート電極領域下
の表面に向かって曲線状に形成しているので、400℃
程度またはそれ以下の温度のレーザアニールを行って注
入不純物を拡散させることなく活性化しても、不純物濃
度の勾配を緩やかにすることができる。また、ソース領
域側の斜めおよびドレイン領域側の斜めからドーズ量と
加速エネルギを変えてそれぞれ複数回ずつイオンを注入
すると、高濃度のイオンを注入するときもイオン注入マ
スクを用いることなく行うことができ、したがって工程
数を減少することができる。
【0007】
【実施例】図1はこの発明の一実施例におけるLDD構
造の薄膜トランジスタの要部を示したものである。この
薄膜トランジスタでは、セラミック等からなる基板11
の上面にアモルファスシリコンからなる半導体層12が
設けられ、半導体層12の全表面にゲート絶縁膜13が
設けられ、半導体層12の中央部に対応する部分のゲー
ト絶縁膜13の上面にゲート電極14が設けられてい
る。半導体層12は、後で詳述するように、ゲート電極
14をマスクとして30°および150°の角度から、
ドーズ量と加速エネルギを変えてそれぞれ3回ずつイオ
ンを注入することにより、ソース領域12aおよびドレ
イン領域12bの不純物濃度の等濃度線のプロフィルが
それぞれゲート電極14領域外の所定深さの位置からゲ
ート電極14領域下の表面に向かって曲線状に形成され
た構造となっている。
【0008】ここで、半導体層に対して垂直にドーズ量
と加速エネルギを変えて3回イオンを注入する場合の一
例について図3を参照しながら説明する。まず、ドーズ
量1×1014/cm2、加速エネルギ130keVの条
件下でリンイオンを注入すると、図3において曲線Aで
示すように、不純物濃度が高く、かつそのピークが深さ
xjの浅い部分に現われる。次に、ドーズ量2×1013
/cm2、加速エネルギ145keVの条件下でリンイ
オンを注入すると、図3において曲線Bで示すように、
不純物濃度が中位で、そのピークが深さxjのやや深い
部分に現われる。次に、ドーズ量5×1012/cm2
加速エネルギ160keVの条件下でリンイオンを注入
すると、図3において曲線Cで示すように、不純物濃度
が低く、かつそのピークが深さxjのより深い部分に現
われる。そして、この3回のリンイオン注入の合計は、
図3における曲線Dの如くなり、不純物濃度のピークが
深さxjの浅い部分に現われ、かつこの部分よりも深い
ところで不純物濃度の勾配が緩やかとなる。
【0009】そこで、ゲート電極14をマスクとして、
斜め注入型イオン打ち込み装置を用いてドレイン領域1
2b側から30°の角度でリンイオン注入をドーズ量1
×1014/cm2、加速エネルギ130keVの条件下
で行うと、不純物濃度が高く、かつそのピークが図1に
おいて曲線Pで示すようになる。この曲線Pは、ゲート
電極14領域外の所定深さの位置からゲート電極14領
域下でゲート電極14領域の図1における右端部の近傍
の表面に向かって曲線状に形成される。次に、同じく3
0°の角度でリンイオン注入をドーズ量2×1013/c
2、加速エネルギ145keVの条件下で行うと、不
純物濃度が中位で、そのピークが図1において曲線Qで
示すようになる。この曲線Qは、ゲート電極14領域外
で曲線Pよりも深い位置からゲート電極14領域下でゲ
ート電極14領域の図1における右端部から左側にやや
離間した表面に向かって曲線状に形成される。次に、同
じく30°の角度でリンイオン注入をドーズ量5×10
12/cm2、加速エネルギ160keVの条件下で行う
と、不純物濃度が低く、かつそのピークが図1において
曲線Rで示すようになる。この曲線Rは、ゲート電極1
4領域外で曲線Qよりも深い位置からゲート電極14領
域下でゲート電極14領域の図1における右端部から左
側により大きく離間した表面に向かって曲線状に形成さ
れる。また、ソース領域12a側から150°の角度で
リンイオン注入を同様の条件下で同じく3回行うと、高
い不純物濃度のピークが図1において曲線Sで示すよう
になり、また中位の不純物濃度のピークが図1において
曲線Tで示すようになり、さらに低い不純物濃度のピー
クが図1において曲線Uで示すようになる。次に、40
0℃程度またはそれ以下の温度のレーザアニールを行っ
てアモルファスシリコンからなる半導体層12を結晶化
してポリシリコンにするとともに注入不純物を活性化す
ると、注入不純物の拡散が殆ど行われなくとも、図2に
示すように、不純物濃度の勾配が緩やかになる。
【0010】このように、この薄膜トランジスタでは、
ソース領域12aおよびドレイン領域12bの不純物濃
度の等濃度線のプロフィルをそれぞれゲート電極14領
域外の所定深さの位置からゲート電極14領域下の表面
に向かって曲線状に形成しているので、400℃程度の
レーザアニールを行って注入不純物を拡散させることな
く活性化しても、不純物濃度の勾配を緩やかにすること
ができ、ひいては高電界を十分に緩和することができ、
耐圧の向上等を十分に図ることができる。また、ソース
領域12a側の斜めおよびドレイン領域12b側の斜め
からドーズ量と加速エネルギを変えてそれぞれ3回ずつ
イオンを注入すると、高濃度のイオンを注入するときも
イオン注入マスクを用いることなく行うことができ、し
たがって工程数を減少することができる。
【0011】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ソース領域およびドレイン領域の不純物濃度の等濃
度線のプロフィルをそれぞれゲート電極領域外の所定深
さの位置からゲート電極領域下の表面に向かって曲線状
に形成しているので、400℃程度またはそれ以下の温
度のレーザアニールを行って注入不純物を拡散させるこ
となく活性化しても、不純物濃度の勾配を緩やかにする
ことができ、ひいては高電界を十分に緩和することがで
き、耐圧の向上等を十分に図ることができる。また、ソ
ース領域側の斜めおよびドレイン領域側の斜めからドー
ズ量と加速エネルギを変えてそれぞれ複数回ずつイオン
を注入すると、高濃度のイオンを注入するときもイオン
注入マスクを用いることなく行うことができ、したがっ
て工程数を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例におけるLDD構造の薄膜
トランジスタの要部の断面図。
【図2】図1のX−X線に沿う部分の不純物濃度図。
【図3】半導体層に対して垂直にドーズ量と加速エネル
ギを変えて3回イオンを注入した場合の不純物濃度分布
図。
【図4】従来のLDD構造の薄膜トランジスタの一部の
断面図。
【図5】図4のY−Y線に沿う部分の不純物濃度図。
【符号の説明】
11 基板 12 半導体層 12a ソース領域 12b ドレイン領域 13 ゲート絶縁膜 14 ゲート電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/12 8728−4M 8617−4M H01L 21/265 F 8617−4M A

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体層に形成されたソース領域および
    ドレイン領域の不純物濃度の等濃度線のプロフィルがそ
    れぞれゲート電極領域外の所定深さの位置からゲート電
    極領域下の表面に向かって曲線状に形成されていること
    を特徴とする薄膜トランジスタ。
  2. 【請求項2】 半導体層のソース領域およびドレイン領
    域にイオンが注入された薄膜トランジスタを製造するに
    際し、 ソース領域側の斜めおよびドレイン領域側の斜めからド
    ーズ量と加速エネルギを変えてそれぞれ複数回ずつイオ
    ンを注入することにより、ソース領域およびドレイン領
    域の不純物濃度の等濃度線のプロフィルをそれぞれゲー
    ト電極領域外の所定深さの位置からゲート電極領域下の
    表面に向かって曲線状に形成することを特徴とする薄膜
    トランジスタの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記半導体層はアモルファスシリコンで
    あり、ソース領域およびドレイン領域にイオンを注入し
    た後400℃以下でアニールを行うことを特徴とする請
    求項2記載の薄膜トランジスタの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記アニールはレーザアニールであるこ
    とを特徴とする請求項3記載の薄膜トランジスタの製造
    方法。
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