JPH06177155A - 半導体薄膜の形成方法及びmos型トランジスタの作製方法 - Google Patents
半導体薄膜の形成方法及びmos型トランジスタの作製方法Info
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- JPH06177155A JPH06177155A JP35143892A JP35143892A JPH06177155A JP H06177155 A JPH06177155 A JP H06177155A JP 35143892 A JP35143892 A JP 35143892A JP 35143892 A JP35143892 A JP 35143892A JP H06177155 A JPH06177155 A JP H06177155A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ソース・ドレイン領域の活性化アニール等の熱
処理においても水素が脱離しない半導体薄膜の形成方法
及びMOS型トランジスタの作製方法を提供する。 【構成】半導体薄膜の形成方法は、(イ)トランジスタ
のチャネル領域及びソース・ドレイン領域を形成するた
めの半導体薄膜12を絶縁基板10上に形成する工程
と、(ロ)この半導体薄膜12を窒素及び水素を成分と
するガス中で熱処理する工程から成る。MOS型トラン
ジスタの作製方法の一態様は、(イ)トランジスタのチ
ャネル領域及びソース・ドレイン領域を形成するための
半導体薄膜を絶縁基板上に形成する工程と、(ロ)この
半導体薄膜を窒素及び水素を成分とするガス中で熱処理
する工程と、(ハ)この半導体薄膜にチャネル領域及び
ソース・ドレイン領域を形成する工程から成る。
処理においても水素が脱離しない半導体薄膜の形成方法
及びMOS型トランジスタの作製方法を提供する。 【構成】半導体薄膜の形成方法は、(イ)トランジスタ
のチャネル領域及びソース・ドレイン領域を形成するた
めの半導体薄膜12を絶縁基板10上に形成する工程
と、(ロ)この半導体薄膜12を窒素及び水素を成分と
するガス中で熱処理する工程から成る。MOS型トラン
ジスタの作製方法の一態様は、(イ)トランジスタのチ
ャネル領域及びソース・ドレイン領域を形成するための
半導体薄膜を絶縁基板上に形成する工程と、(ロ)この
半導体薄膜を窒素及び水素を成分とするガス中で熱処理
する工程と、(ハ)この半導体薄膜にチャネル領域及び
ソース・ドレイン領域を形成する工程から成る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体薄膜の形成方法
及びMOS型トランジスタの作製方法に関する。かかる
MOS型トランジスタは、液晶表示装置の画素駆動素子
若しくは周辺素子又は負荷素子型のスタティックランダ
ムアクセスメモリ(SRAM)の負荷素子として用いる
ことができる。
及びMOS型トランジスタの作製方法に関する。かかる
MOS型トランジスタは、液晶表示装置の画素駆動素子
若しくは周辺素子又は負荷素子型のスタティックランダ
ムアクセスメモリ(SRAM)の負荷素子として用いる
ことができる。
【0002】
【従来の技術】多結晶シリコンあるいはアモルファス状
シリコンから成る薄膜(以下、単に半導体薄膜ともい
う)を用いた薄膜トランジスタ(以下、TFTと略す)
を負荷素子に用いた積層型SRAMが提案されている。
また、TFTは、液晶表示装置の画素駆動素子あるいは
周辺素子にも使用されている。オン電流特性、サブスレ
ッショールド特性、オン/オフ電流比等に高性能を要求
されるTFTにおいては、通常、多結晶シリコン薄膜が
用いられる。
シリコンから成る薄膜(以下、単に半導体薄膜ともい
う)を用いた薄膜トランジスタ(以下、TFTと略す)
を負荷素子に用いた積層型SRAMが提案されている。
また、TFTは、液晶表示装置の画素駆動素子あるいは
周辺素子にも使用されている。オン電流特性、サブスレ
ッショールド特性、オン/オフ電流比等に高性能を要求
されるTFTにおいては、通常、多結晶シリコン薄膜が
用いられる。
【0003】ところで、半導体薄膜中には、単結晶シリ
コン中よりも、シリコン原子の未結合手が高密度に存在
し、それらがTFTのオフ時におけるリーク電流発生の
原因となり、TFTのオン時における動作速度の低下の
原因ともなっている。従って、TFTの特性を向上させ
るためには、シリコン原子の未結合手密度を低くするこ
とが重要な課題である。
コン中よりも、シリコン原子の未結合手が高密度に存在
し、それらがTFTのオフ時におけるリーク電流発生の
原因となり、TFTのオン時における動作速度の低下の
原因ともなっている。従って、TFTの特性を向上させ
るためには、シリコン原子の未結合手密度を低くするこ
とが重要な課題である。
【0004】半導体薄膜中のシリコン原子の未結合手を
減少させるために、水素化と呼ばれる処理を通常行う。
この水素化処理は、水素ドーピングによってシリコン原
子の未結合手に水素を結合させる処理である。より具体
的には、水素を含むシリコン系ガス(例えばSiH4、
Si2H6等)をプラズマ中で分解して多結晶シリコンあ
るいはアモルファス状シリコンから成る薄膜を堆積させ
つつ、かかる薄膜中に水素を導入する。
減少させるために、水素化と呼ばれる処理を通常行う。
この水素化処理は、水素ドーピングによってシリコン原
子の未結合手に水素を結合させる処理である。より具体
的には、水素を含むシリコン系ガス(例えばSiH4、
Si2H6等)をプラズマ中で分解して多結晶シリコンあ
るいはアモルファス状シリコンから成る薄膜を堆積させ
つつ、かかる薄膜中に水素を導入する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】半導体薄膜に導入され
た水素原子は400゜C程度の低温アニールにおいても
容易にシリコン原子から脱離する。そのため、水素化処
理以降の各種熱処理、例えばソース・ドレイン領域の抵
抗を低下させて電流駆動能力を向上させるためのソース
・ドレイン領域の活性化アニールにおいて、シリコン原
子の未結合手と結合している水素原子はシリコン原子か
ら容易に脱離してしまう。その結果、TFTの特性が著
しく低下するという問題がある。
た水素原子は400゜C程度の低温アニールにおいても
容易にシリコン原子から脱離する。そのため、水素化処
理以降の各種熱処理、例えばソース・ドレイン領域の抵
抗を低下させて電流駆動能力を向上させるためのソース
・ドレイン領域の活性化アニールにおいて、シリコン原
子の未結合手と結合している水素原子はシリコン原子か
ら容易に脱離してしまう。その結果、TFTの特性が著
しく低下するという問題がある。
【0006】この問題に対処するためにソース・ドレイ
ン領域の活性化アニール時間を短くして、水素の脱離量
を低減させる方法が考えられるが、シリコン中における
水素の拡散速度が早いため、水素の脱離量を低減させる
ことは困難であり、TFTの特性低下を効果的に抑制す
ることができない。
ン領域の活性化アニール時間を短くして、水素の脱離量
を低減させる方法が考えられるが、シリコン中における
水素の拡散速度が早いため、水素の脱離量を低減させる
ことは困難であり、TFTの特性低下を効果的に抑制す
ることができない。
【0007】また、水素の拡散を抑制する窒化シリコン
膜を半導体薄膜表面に形成することによって、水素の脱
離を防止する方法も考えられるが、半導体薄膜表面に窒
化シリコン膜が形成されていない露出した半導体薄膜領
域が存在している場合、かかる領域を通して水素が脱離
するという問題がある。
膜を半導体薄膜表面に形成することによって、水素の脱
離を防止する方法も考えられるが、半導体薄膜表面に窒
化シリコン膜が形成されていない露出した半導体薄膜領
域が存在している場合、かかる領域を通して水素が脱離
するという問題がある。
【0008】従って、本発明の第1の目的は、ソース・
ドレイン領域の活性化アニール等の熱処理においても水
素が脱離しない半導体薄膜の形成方法を提供することに
ある。
ドレイン領域の活性化アニール等の熱処理においても水
素が脱離しない半導体薄膜の形成方法を提供することに
ある。
【0009】更に、本発明の第2の目的は、ソース・ド
レイン領域の活性化アニール等の熱処理においても水素
が脱離しない半導体薄膜の形成方法を含むMOS型トラ
ンジスタの作製方法を提供することにある。
レイン領域の活性化アニール等の熱処理においても水素
が脱離しない半導体薄膜の形成方法を含むMOS型トラ
ンジスタの作製方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体薄膜の形
成方法は、上記の第1の目的を達成するために、(イ)
トランジスタのチャネル領域及びソース・ドレイン領域
を形成するための半導体薄膜を絶縁基板上に形成する工
程と、(ロ)この半導体薄膜を窒素及び水素を成分とす
るガス中で熱処理する工程、から成る。
成方法は、上記の第1の目的を達成するために、(イ)
トランジスタのチャネル領域及びソース・ドレイン領域
を形成するための半導体薄膜を絶縁基板上に形成する工
程と、(ロ)この半導体薄膜を窒素及び水素を成分とす
るガス中で熱処理する工程、から成る。
【0011】半導体薄膜は、多結晶シリコンあるいは非
結晶シリコンから成る。熱処理は、480〜1050゜
C、5〜10秒の条件で行うことが望ましい。
結晶シリコンから成る。熱処理は、480〜1050゜
C、5〜10秒の条件で行うことが望ましい。
【0012】本発明の半導体薄膜の形成方法において
は、前記ガスは、NH3あるいはアンモニア水蒸気であ
ることが好ましい。また、前記(イ)の工程の後であっ
て(ロ)の工程の前に、絶縁基板上に形成された半導体
薄膜を所定の形状にパターニングする工程を含ませるこ
とができる。更に、前記(イ)の工程の前に、絶縁基板
上に酸化膜あるいは層間絶縁層を形成し、この酸化膜あ
るいは層間絶縁層を窒素及び水素を成分とするガス中で
予備熱処理する工程を含ませることもできる。
は、前記ガスは、NH3あるいはアンモニア水蒸気であ
ることが好ましい。また、前記(イ)の工程の後であっ
て(ロ)の工程の前に、絶縁基板上に形成された半導体
薄膜を所定の形状にパターニングする工程を含ませるこ
とができる。更に、前記(イ)の工程の前に、絶縁基板
上に酸化膜あるいは層間絶縁層を形成し、この酸化膜あ
るいは層間絶縁層を窒素及び水素を成分とするガス中で
予備熱処理する工程を含ませることもできる。
【0013】本発明のMOS型トランジスタの作製方法
の第1の態様は、上記の第2の目的を達成するために、
(イ)トランジスタのチャネル領域及びソース・ドレイ
ン領域を形成するための半導体薄膜を絶縁基板上に形成
する工程と、(ロ)この半導体薄膜を窒素及び水素を成
分とするガス中で熱処理する工程と、(ハ)この半導体
薄膜にチャネル領域及びソース・ドレイン領域を形成す
る工程、から成る。
の第1の態様は、上記の第2の目的を達成するために、
(イ)トランジスタのチャネル領域及びソース・ドレイ
ン領域を形成するための半導体薄膜を絶縁基板上に形成
する工程と、(ロ)この半導体薄膜を窒素及び水素を成
分とするガス中で熱処理する工程と、(ハ)この半導体
薄膜にチャネル領域及びソース・ドレイン領域を形成す
る工程、から成る。
【0014】更に、本発明のMOS型トランジスタの作
製方法の第2の態様は、上記の第2の目的を達成するた
めに、(イ)トランジスタのチャネル領域及びソース・
ドレイン領域を形成するための半導体薄膜を絶縁基板上
に形成する工程と、(ロ)この半導体薄膜にチャネル領
域及びソース・ドレイン領域を形成する工程と、(ハ)
この半導体薄膜を窒素及び水素を成分とするガス中で熱
処理する工程、から成る。
製方法の第2の態様は、上記の第2の目的を達成するた
めに、(イ)トランジスタのチャネル領域及びソース・
ドレイン領域を形成するための半導体薄膜を絶縁基板上
に形成する工程と、(ロ)この半導体薄膜にチャネル領
域及びソース・ドレイン領域を形成する工程と、(ハ)
この半導体薄膜を窒素及び水素を成分とするガス中で熱
処理する工程、から成る。
【0015】本発明のMOS型トランジスタの作製方法
の第1又は第2の態様においては、前記ガスは、NH3
であることが望ましい。また、前記(イ)の工程の後で
あって(ロ)の工程の前に、絶縁基板上に形成された半
導体薄膜を所定の形状にパターニングする工程を含ませ
ることができる。
の第1又は第2の態様においては、前記ガスは、NH3
であることが望ましい。また、前記(イ)の工程の後で
あって(ロ)の工程の前に、絶縁基板上に形成された半
導体薄膜を所定の形状にパターニングする工程を含ませ
ることができる。
【0016】半導体薄膜は、多結晶シリコンあるいは非
結晶シリコンから成る。熱処理は、480〜1050゜
C、5〜10秒の条件で行うことが望ましい。
結晶シリコンから成る。熱処理は、480〜1050゜
C、5〜10秒の条件で行うことが望ましい。
【0017】MOS型トランジスタとして、液晶表示装
置の画素駆動素子若しくは周辺素子又は負荷素子型のS
RAM、あるいは所謂MOSトランジスタを例示するこ
とができる。
置の画素駆動素子若しくは周辺素子又は負荷素子型のS
RAM、あるいは所謂MOSトランジスタを例示するこ
とができる。
【0018】
【作用】水素を含んだ半導体薄膜に活性化アニール処理
等を施したとき半導体薄膜から水素が脱離する理由とし
て、シリコン中の水素が低温においても大きな拡散係数
を有していること、活性化アニールにおける雰囲気中の
水素濃度がシリコン中の水素濃度よりも低いことが挙げ
られる。
等を施したとき半導体薄膜から水素が脱離する理由とし
て、シリコン中の水素が低温においても大きな拡散係数
を有していること、活性化アニールにおける雰囲気中の
水素濃度がシリコン中の水素濃度よりも低いことが挙げ
られる。
【0019】一方、窒化シリコン中の水素の拡散係数は
シリコン中の水素の拡散係数よりも小さいことが知られ
ている。
シリコン中の水素の拡散係数よりも小さいことが知られ
ている。
【0020】本発明の半導体薄膜の形成方法あるいはM
OS型トランジスタの作製方法においては、半導体薄膜
を窒素及び水素を成分とするガス中で熱処理する。その
結果、半導体薄膜の表面には窒化膜が形成され、更に
は、熱処理時に用いられるガスから水素が半導体薄膜に
供給され、しかも、シリコン中の水素濃度よりも熱処理
時の雰囲気の水素濃度の方が高い。これによって、半導
体薄膜からの水素の脱離を極めて効果的に抑制すること
ができる。
OS型トランジスタの作製方法においては、半導体薄膜
を窒素及び水素を成分とするガス中で熱処理する。その
結果、半導体薄膜の表面には窒化膜が形成され、更に
は、熱処理時に用いられるガスから水素が半導体薄膜に
供給され、しかも、シリコン中の水素濃度よりも熱処理
時の雰囲気の水素濃度の方が高い。これによって、半導
体薄膜からの水素の脱離を極めて効果的に抑制すること
ができる。
【0021】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明を実施例に基
づき説明する。尚、図面は、半導体薄膜の形成工程及び
MOS型トランジスタの作製方法を説明するための模式
的な一部断面図である。
づき説明する。尚、図面は、半導体薄膜の形成工程及び
MOS型トランジスタの作製方法を説明するための模式
的な一部断面図である。
【0022】(実施例−1)実施例−1は、本発明の半
導体薄膜の形成方法、及びMOS型トランジスタの作製
方法の第1の態様を、トップゲート型p型薄膜トランジ
スタの製造に適用した例である。以下、図1を参照して
実施例−1を説明する。
導体薄膜の形成方法、及びMOS型トランジスタの作製
方法の第1の態様を、トップゲート型p型薄膜トランジ
スタの製造に適用した例である。以下、図1を参照して
実施例−1を説明する。
【0023】[工程−100]先ず、石英から成る絶縁
基板10の上に全面に、非晶質シリコンあるいは多結晶
シリコンから成り厚さ約40nmの半導体薄膜12を従
来のCVD法で堆積させる(図1の(A)参照)。尚、
この半導体薄膜12に、後の工程でチャネル領域及びソ
ース・ドレイン領域が形成される。
基板10の上に全面に、非晶質シリコンあるいは多結晶
シリコンから成り厚さ約40nmの半導体薄膜12を従
来のCVD法で堆積させる(図1の(A)参照)。尚、
この半導体薄膜12に、後の工程でチャネル領域及びソ
ース・ドレイン領域が形成される。
【0024】[工程−110]次に、フォトリソグラフ
ィ技術及び気相エッチング技術によって、半導体薄膜1
2をパターニングして、所定の形状とする(図1の
(B)参照)。
ィ技術及び気相エッチング技術によって、半導体薄膜1
2をパターニングして、所定の形状とする(図1の
(B)参照)。
【0025】[工程−120]次いで、半導体薄膜12
を窒素及び水素を成分とするガス(例えばNH3ガス)
中で熱処理する。熱処理の条件を、例えば以下のとおり
とすることができる。 NH3流量 : 1〜3リットル/分 温度 : 480〜1050゜C 時間 : 10秒 これによって、側面を含め半導体薄膜12の表面に窒化
シリコン膜14が形成される(図1の(C)参照)。こ
の工程において、水素が半導体薄膜12中に含まれる。
即ち、所謂水素ドーピングが行われ、これによって、半
導体薄膜中のシリコンの未結合手に水素が結合する。し
かも、窒化シリコン膜14が形成されるので、後の工程
で活性化アニール処理を行ったとき、シリコン原子から
の水素原子の脱離を効果的に抑制し得る。また、半導体
薄膜12の側面にも窒化シリコン膜14が形成されるの
で、後の工程で活性化アニールを行ったとき、半導体薄
膜12の側面から水素が脱離することを効果的に抑制す
ることができる。
を窒素及び水素を成分とするガス(例えばNH3ガス)
中で熱処理する。熱処理の条件を、例えば以下のとおり
とすることができる。 NH3流量 : 1〜3リットル/分 温度 : 480〜1050゜C 時間 : 10秒 これによって、側面を含め半導体薄膜12の表面に窒化
シリコン膜14が形成される(図1の(C)参照)。こ
の工程において、水素が半導体薄膜12中に含まれる。
即ち、所謂水素ドーピングが行われ、これによって、半
導体薄膜中のシリコンの未結合手に水素が結合する。し
かも、窒化シリコン膜14が形成されるので、後の工程
で活性化アニール処理を行ったとき、シリコン原子から
の水素原子の脱離を効果的に抑制し得る。また、半導体
薄膜12の側面にも窒化シリコン膜14が形成されるの
で、後の工程で活性化アニールを行ったとき、半導体薄
膜12の側面から水素が脱離することを効果的に抑制す
ることができる。
【0026】[工程−130]その後、半導体薄膜12
の上に厚さ30nmのSiO2から成るゲート酸化膜1
6を堆積させ、更に、ゲート酸化膜16の上に非晶質シ
リコン層又は多結晶シリコン層を100nm堆積させ、
フォトリソグラフィ法及び気相エッチング法によって、
非晶質シリコン層又は多結晶シリコン層をパターニング
して、ゲート電極18を形成する(図1の(D)参
照)。
の上に厚さ30nmのSiO2から成るゲート酸化膜1
6を堆積させ、更に、ゲート酸化膜16の上に非晶質シ
リコン層又は多結晶シリコン層を100nm堆積させ、
フォトリソグラフィ法及び気相エッチング法によって、
非晶質シリコン層又は多結晶シリコン層をパターニング
して、ゲート電極18を形成する(図1の(D)参
照)。
【0027】[工程−140]そして、レジストマスク
を利用して、イオン注入を行い、半導体薄膜12にソー
ス・ドレイン領域20を形成する。イオン注入の条件
を、例えば以下のとおりとすることができる。 イオン種 : Bイオン 注入エネルギー: 10 keV ドーズ量 : 3×1015/cm2 あるいは、 イオン種 : BF2イオン 注入エネルギー: 35 keV ドーズ量 : 3×1015/cm2 これによって、チャネル領域も形成される。
を利用して、イオン注入を行い、半導体薄膜12にソー
ス・ドレイン領域20を形成する。イオン注入の条件
を、例えば以下のとおりとすることができる。 イオン種 : Bイオン 注入エネルギー: 10 keV ドーズ量 : 3×1015/cm2 あるいは、 イオン種 : BF2イオン 注入エネルギー: 35 keV ドーズ量 : 3×1015/cm2 これによって、チャネル領域も形成される。
【0028】[工程−150]次に、例えば、電気炉を
用いてソース・ドレイン領域20の活性化アニールを行
う。活性化アニールの条件を、例えば、 温度:900゜C 時間:20分 とすることができる。あるいは又、RTA(Rapid Ther
mal Annealing)法にて、1100゜C×10秒程度の
活性化アニールとすることもできる。
用いてソース・ドレイン領域20の活性化アニールを行
う。活性化アニールの条件を、例えば、 温度:900゜C 時間:20分 とすることができる。あるいは又、RTA(Rapid Ther
mal Annealing)法にて、1100゜C×10秒程度の
活性化アニールとすることもできる。
【0029】半導体薄膜12の側面を含む表面には窒化
シリコン膜14が形成されているので、活性化アニール
によって、半導体薄膜12中から水素が脱離することを
効果的に抑制することができる。
シリコン膜14が形成されているので、活性化アニール
によって、半導体薄膜12中から水素が脱離することを
効果的に抑制することができる。
【0030】[工程−160]その後、層間絶縁層22
としてSi3N4層を100nm、PSG層を150〜2
00nm全面に堆積させ、層間絶縁層22に開口部をR
IE法にて形成し、かかる開口部及び層間絶縁層22上
に金属配線材料をスパッタ法で形成し、次いで、金属配
線材料をパターニングして配線層24を形成する(図1
の(E)参照)。こうして、トップゲート型薄膜p型ト
ランジスタから成るMOS型トランジスタを完成させ
る。尚、図1の(E)において、窒化シリコン膜14の
図示を省略した。
としてSi3N4層を100nm、PSG層を150〜2
00nm全面に堆積させ、層間絶縁層22に開口部をR
IE法にて形成し、かかる開口部及び層間絶縁層22上
に金属配線材料をスパッタ法で形成し、次いで、金属配
線材料をパターニングして配線層24を形成する(図1
の(E)参照)。こうして、トップゲート型薄膜p型ト
ランジスタから成るMOS型トランジスタを完成させ
る。尚、図1の(E)において、窒化シリコン膜14の
図示を省略した。
【0031】(実施例−2)実施例−2は、本発明の半
導体薄膜の形成方法、及びMOS型トランジスタの作製
方法の第2の態様を、ボトムゲート型p型薄膜トランジ
スタの製造に適用した例である。以下、図2及び図3を
参照して実施例−2を説明する。
導体薄膜の形成方法、及びMOS型トランジスタの作製
方法の第2の態様を、ボトムゲート型p型薄膜トランジ
スタの製造に適用した例である。以下、図2及び図3を
参照して実施例−2を説明する。
【0032】[工程−200]絶縁基板10上に、半導
体薄膜を形成する。そのために、先ず、石英から成る絶
縁基板10の上に、従来の方法に基づき、非晶質シリコ
ン層又は多結晶シリコン層を厚さ100nm堆積させ、
フォトリソグラフィ技術及び気相エッチング技術によっ
てゲート電極18を形成する。次に、全面にSiO2か
ら成るゲート酸化膜16を、通常の方法にて、厚さ30
nm堆積させる。こうして、図2の(A)に模式的な一
部断面図で示す構造を得ることができる。
体薄膜を形成する。そのために、先ず、石英から成る絶
縁基板10の上に、従来の方法に基づき、非晶質シリコ
ン層又は多結晶シリコン層を厚さ100nm堆積させ、
フォトリソグラフィ技術及び気相エッチング技術によっ
てゲート電極18を形成する。次に、全面にSiO2か
ら成るゲート酸化膜16を、通常の方法にて、厚さ30
nm堆積させる。こうして、図2の(A)に模式的な一
部断面図で示す構造を得ることができる。
【0033】[工程−210]次いで、ゲート酸化膜1
6(酸化膜)を窒素及び水素を成分とするガス(例えば
NH3ガス)中で予備熱処理する(図2の(B)参
照)。予備熱処理の条件を、例えば以下のとおりとする
ことができる。 NH3流量 : 1〜3リットル/分 温度 : 480〜1050゜C 時間 : 10秒 これによって、酸化膜の表面に窒化シリコン膜14Aが
形成され、後の工程において、半導体薄膜を熱処理した
とき、酸化膜を介して水素が半導体薄膜から脱離するこ
とを効果的に抑制し得る。
6(酸化膜)を窒素及び水素を成分とするガス(例えば
NH3ガス)中で予備熱処理する(図2の(B)参
照)。予備熱処理の条件を、例えば以下のとおりとする
ことができる。 NH3流量 : 1〜3リットル/分 温度 : 480〜1050゜C 時間 : 10秒 これによって、酸化膜の表面に窒化シリコン膜14Aが
形成され、後の工程において、半導体薄膜を熱処理した
とき、酸化膜を介して水素が半導体薄膜から脱離するこ
とを効果的に抑制し得る。
【0034】[工程−220]次に、全面に非晶質シリ
コンあるいは多結晶シリコンから成る半導体薄膜12
を、従来のCVD法で堆積させる(図2の(C)参
照)。半導体薄膜12の厚さを、例えば40nmとす
る。尚、この半導体薄膜12に、後の工程でチャネル領
域及びソース・ドレイン領域が形成される。
コンあるいは多結晶シリコンから成る半導体薄膜12
を、従来のCVD法で堆積させる(図2の(C)参
照)。半導体薄膜12の厚さを、例えば40nmとす
る。尚、この半導体薄膜12に、後の工程でチャネル領
域及びソース・ドレイン領域が形成される。
【0035】[工程−230]次に、フォトリソグラフ
ィ技術及び気相エッチング技術によって、半導体薄膜1
2をパターニングして、所定の形状とする(図2の
(D)参照)。
ィ技術及び気相エッチング技術によって、半導体薄膜1
2をパターニングして、所定の形状とする(図2の
(D)参照)。
【0036】[工程−240]そして、レジストマスク
を利用して、イオン注入を行い、半導体薄膜12にソー
ス・ドレイン領域20を形成し、併せて、チャネル領域
も形成する。イオン注入の条件を、実施例−1と同様の
条件とすることができる。
を利用して、イオン注入を行い、半導体薄膜12にソー
ス・ドレイン領域20を形成し、併せて、チャネル領域
も形成する。イオン注入の条件を、実施例−1と同様の
条件とすることができる。
【0037】[工程−250]次いで、半導体薄膜12
を窒素及び水素を成分とするガス(例えばNH3ガス)
中で熱処理する。熱処理の条件を、例えば以下のとおり
とすることができる。尚、この熱処理は、ソース・ドレ
イン領域の活性化アニールを兼ねている。 NH3流量 : 1〜3リットル/分 温度 : 480〜1050゜C 時間 : 10秒 これによって、側面を含めた半導体薄膜12の表面に窒
化シリコン膜14が形成される(図3の(A)参照)。
この工程において、水素が半導体薄膜12中に含まれ
る。即ち、所謂水素ドーピングが行われ、これによっ
て、半導体薄膜中のシリコンの未結合手に水素が結合す
る。しかも、窒化シリコン膜14が形成されるので、ソ
ース・ドレイン領域の活性化アニールを兼ねたこの熱処
理において、シリコン原子からの水素原子の脱離を効果
的に抑制し得る。
を窒素及び水素を成分とするガス(例えばNH3ガス)
中で熱処理する。熱処理の条件を、例えば以下のとおり
とすることができる。尚、この熱処理は、ソース・ドレ
イン領域の活性化アニールを兼ねている。 NH3流量 : 1〜3リットル/分 温度 : 480〜1050゜C 時間 : 10秒 これによって、側面を含めた半導体薄膜12の表面に窒
化シリコン膜14が形成される(図3の(A)参照)。
この工程において、水素が半導体薄膜12中に含まれ
る。即ち、所謂水素ドーピングが行われ、これによっ
て、半導体薄膜中のシリコンの未結合手に水素が結合す
る。しかも、窒化シリコン膜14が形成されるので、ソ
ース・ドレイン領域の活性化アニールを兼ねたこの熱処
理において、シリコン原子からの水素原子の脱離を効果
的に抑制し得る。
【0038】また、半導体薄膜12の側面にも窒化シリ
コン膜14が形成されるので、この熱処理によって、半
導体薄膜12の側面から水素が脱離することを効果的に
抑制することができる。
コン膜14が形成されるので、この熱処理によって、半
導体薄膜12の側面から水素が脱離することを効果的に
抑制することができる。
【0039】[工程−260]その後、層間絶縁層22
を形成し、更に、配線層24を形成する(図3の(B)
参照)。こうして、トップゲート型薄膜p型トランジス
タから成るMOS型トランジスタを完成させる。尚、図
3の(B)において、窒化膜14,14Aの図示を省略
した。
を形成し、更に、配線層24を形成する(図3の(B)
参照)。こうして、トップゲート型薄膜p型トランジス
タから成るMOS型トランジスタを完成させる。尚、図
3の(B)において、窒化膜14,14Aの図示を省略
した。
【0040】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。実施例で説明した各種の数値、条件、トランジ
スタの構造等は例示であり、適宜変更することができ
る。石英から成る絶縁基板を例にとり実施例を説明した
が、シリコン基板とSiO2から成る酸化膜の組み合わ
せ、あるいはガラス基板、更に、シリコン基板上にトラ
ンジスタやキャパシタ等の素子を形成した後、その上に
Si3N4、SiO2、PSG等の層間絶縁層を形成し、
これを絶縁基材とすることもできる。
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。実施例で説明した各種の数値、条件、トランジ
スタの構造等は例示であり、適宜変更することができ
る。石英から成る絶縁基板を例にとり実施例を説明した
が、シリコン基板とSiO2から成る酸化膜の組み合わ
せ、あるいはガラス基板、更に、シリコン基板上にトラ
ンジスタやキャパシタ等の素子を形成した後、その上に
Si3N4、SiO2、PSG等の層間絶縁層を形成し、
これを絶縁基材とすることもできる。
【0041】例えば、実施例−1において、絶縁基板1
0上に半導体薄膜12を形成したが、場合によっては、
絶縁基板の上にプラズマCVD法等によってSiN膜を
形成し、その上に半導体薄膜12を形成することができ
る。あるいは又、絶縁基板が酸化膜や層間絶縁層から構
成されている場合、実施例−2で説明した予備熱処理を
絶縁基板の酸化膜や層間絶縁層に施すことが望ましい。
0上に半導体薄膜12を形成したが、場合によっては、
絶縁基板の上にプラズマCVD法等によってSiN膜を
形成し、その上に半導体薄膜12を形成することができ
る。あるいは又、絶縁基板が酸化膜や層間絶縁層から構
成されている場合、実施例−2で説明した予備熱処理を
絶縁基板の酸化膜や層間絶縁層に施すことが望ましい。
【0042】また、例えば、実施例−2において、予備
熱処理を絶縁基板の酸化膜に施したが、その代わりに、
酸化膜等の表面にプラズマCVD法等によってSiN膜
を形成してもよい。
熱処理を絶縁基板の酸化膜に施したが、その代わりに、
酸化膜等の表面にプラズマCVD法等によってSiN膜
を形成してもよい。
【0043】更に、実施例−1及び実施例−2では、非
晶質シリコンあるいは多結晶シリコンの堆積によって半
導体薄膜を形成したが、非晶質シリコン層を絶縁基板上
に堆積させた後550〜800゜Cの温度で0.5〜2
0時間の熱処理を行う固相成長法によって結晶粒を成長
させて、多結晶シリコンから成る半導体薄膜を形成する
こともできる。
晶質シリコンあるいは多結晶シリコンの堆積によって半
導体薄膜を形成したが、非晶質シリコン層を絶縁基板上
に堆積させた後550〜800゜Cの温度で0.5〜2
0時間の熱処理を行う固相成長法によって結晶粒を成長
させて、多結晶シリコンから成る半導体薄膜を形成する
こともできる。
【0044】あるいは又、非晶質シリコン層の形成の代
わりに、全面に多結晶シリコン層をCVD法等で形成
し、次いで、かかる多結晶シリコン層にSiイオンをイ
オン注入して、多結晶シリコン層を非晶質シリコン層と
することにより、全面に非晶質シリコン層を形成する。
そして、前述した固相成長法によって、非晶質シリコン
層から結晶粒を成長させて、多結晶シリコンから成る半
導体薄膜を形成することもできる。この場合、イオン注
入の条件として、以下の条件を例示することができる。 注入エネルギー: 40keV ドーズ量 : 1×1013/cm2 イオン種 : Si
わりに、全面に多結晶シリコン層をCVD法等で形成
し、次いで、かかる多結晶シリコン層にSiイオンをイ
オン注入して、多結晶シリコン層を非晶質シリコン層と
することにより、全面に非晶質シリコン層を形成する。
そして、前述した固相成長法によって、非晶質シリコン
層から結晶粒を成長させて、多結晶シリコンから成る半
導体薄膜を形成することもできる。この場合、イオン注
入の条件として、以下の条件を例示することができる。 注入エネルギー: 40keV ドーズ量 : 1×1013/cm2 イオン種 : Si
【0045】更に、非晶質シリコン層中に結晶粒の成長
の種となる核を形成し、かかる種から結晶粒を固相成長
法により成長させることもできる。例えば、図4の
(A)に示すように、多結晶シリコン層30を形成した
後、シリコンイオンを低ドーズ量にてイオン注入し、そ
の後かかる多結晶シリコン層30上にレジストマスク3
2を形成する。そして、図4の(B)に示すように、レ
ジストマスク32で被覆されていない多結晶シリコン層
を高ドーズ量にてイオン注入する。これによって、レジ
ストマスクで被覆されていない多結晶シリコン層を非晶
質化する(図4の(C)参照)。この領域を図4の
(C)では34で示す。そして、レジストマスクで被覆
されていた多結晶シリコン層30を核として、固相成長
法により多結晶シリコンから成る半導体薄膜を形成す
る。あるいは、図5に示すように、非晶質シリコン層3
0の上にリソグラフィー技術を用いて遮光性マスク32
を形成し、かかる遮光性マスク32を用いて、非晶質シ
リコン層30にエキシマレーザ光を照射して核36を形
成することも可能である。
の種となる核を形成し、かかる種から結晶粒を固相成長
法により成長させることもできる。例えば、図4の
(A)に示すように、多結晶シリコン層30を形成した
後、シリコンイオンを低ドーズ量にてイオン注入し、そ
の後かかる多結晶シリコン層30上にレジストマスク3
2を形成する。そして、図4の(B)に示すように、レ
ジストマスク32で被覆されていない多結晶シリコン層
を高ドーズ量にてイオン注入する。これによって、レジ
ストマスクで被覆されていない多結晶シリコン層を非晶
質化する(図4の(C)参照)。この領域を図4の
(C)では34で示す。そして、レジストマスクで被覆
されていた多結晶シリコン層30を核として、固相成長
法により多結晶シリコンから成る半導体薄膜を形成す
る。あるいは、図5に示すように、非晶質シリコン層3
0の上にリソグラフィー技術を用いて遮光性マスク32
を形成し、かかる遮光性マスク32を用いて、非晶質シ
リコン層30にエキシマレーザ光を照射して核36を形
成することも可能である。
【0046】MOS型トランジスタとして、トップゲー
ト型及びボトムゲート型薄膜p型トランジスタ以外に
も、トップゲート型薄膜n型トランジスタ、ボトムゲー
ト型薄膜n型トランジスタ等を例示することができる。
また、例えば、チャネル領域の上下にゲート電極を形成
した所謂XMOS型トランジスタにも本発明の半導体薄
膜の成形方法を適用することができる。そして、これら
のトランジスタを、液晶表示素子の画素駆動素子や周辺
素子として、あるいは負荷素子型SRAMの負荷素子と
して用いることができる。
ト型及びボトムゲート型薄膜p型トランジスタ以外に
も、トップゲート型薄膜n型トランジスタ、ボトムゲー
ト型薄膜n型トランジスタ等を例示することができる。
また、例えば、チャネル領域の上下にゲート電極を形成
した所謂XMOS型トランジスタにも本発明の半導体薄
膜の成形方法を適用することができる。そして、これら
のトランジスタを、液晶表示素子の画素駆動素子や周辺
素子として、あるいは負荷素子型SRAMの負荷素子と
して用いることができる。
【0047】
【発明の効果】本発明の半導体薄膜の形成方法によれ
ば、半導体薄膜を窒素及び水素を成分とするガス中で熱
処理する。これによって、半導体薄膜中に水素を導入で
きる。併せて、半導体薄膜表面に窒化膜を形成すること
ができ、しかも熱処理の雰囲気は水素リッチであるた
め、半導体薄膜からの水素の脱離を効果的に抑制するこ
とができる。また、本発明のMOS型トランジスタの作
製方法によれば、ソース・ドレイン領域の活性化アニー
ルの温度を高くすることが可能となり、トランジスタの
動作速度、立ち上がり特性、リーク電流特性の向上を図
ることができる。また、本発明の作製方法に基づきSR
AMの負荷素子を作製した場合、低消費電流を達成で
き、しかも耐α線特性が向上し、素子の信頼性を高める
ことができる。
ば、半導体薄膜を窒素及び水素を成分とするガス中で熱
処理する。これによって、半導体薄膜中に水素を導入で
きる。併せて、半導体薄膜表面に窒化膜を形成すること
ができ、しかも熱処理の雰囲気は水素リッチであるた
め、半導体薄膜からの水素の脱離を効果的に抑制するこ
とができる。また、本発明のMOS型トランジスタの作
製方法によれば、ソース・ドレイン領域の活性化アニー
ルの温度を高くすることが可能となり、トランジスタの
動作速度、立ち上がり特性、リーク電流特性の向上を図
ることができる。また、本発明の作製方法に基づきSR
AMの負荷素子を作製した場合、低消費電流を達成で
き、しかも耐α線特性が向上し、素子の信頼性を高める
ことができる。
【図1】実施例−1の工程を説明するためのトランジス
タ素子の模式的な一部断面図である。
タ素子の模式的な一部断面図である。
【図2】実施例−2の工程を説明するためのトランジス
タ素子の模式的な一部断面図である。
タ素子の模式的な一部断面図である。
【図3】図2に引き続き、実施例−2の工程を説明する
ためのトランジスタ素子の模式的な一部断面図である。
ためのトランジスタ素子の模式的な一部断面図である。
【図4】半導体薄膜の形成方法の一例を説明するための
図である。
図である。
【図5】図4とは別の半導体薄膜の形成方法の一例を説
明するための図である。
明するための図である。
10 絶縁基板 12 半導体薄膜 14 窒化シリコン膜 16 ゲート酸化膜 18 ゲート電極 20 ソース・ドレイン領域 22 層間絶縁層 24 配線層
Claims (8)
- 【請求項1】(イ)トランジスタのチャネル領域及びソ
ース・ドレイン領域を形成するための半導体薄膜を絶縁
基板上に形成する工程と、 (ロ)該半導体薄膜を窒素及び水素を成分とするガス中
で熱処理する工程、 から成ることを特徴とする半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項2】前記ガスは、NH3であることを特徴とす
る請求項1に記載の半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項3】前記(イ)の工程の後であって(ロ)の工
程の前に、絶縁基板上に形成された半導体薄膜を所定の
形状にすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記
載の半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項4】前記(イ)の工程の前に、絶縁基板上に酸
化膜あるいは層間絶縁層を形成し、該酸化膜あるいは層
間絶縁層を窒素及び水素を成分とするガス中で予備熱処
理することを特徴とする請求項3に記載の半導体薄膜の
形成方法。 - 【請求項5】(イ)トランジスタのチャネル領域及びソ
ース・ドレイン領域を形成するための半導体薄膜を絶縁
基板上に形成する工程と、 (ロ)該半導体薄膜を窒素及び水素を成分とするガス中
で熱処理する工程と、 (ハ)該半導体薄膜にチャネル領域及びソース・ドレイ
ン領域を形成する工程、 から成ることを特徴とするMOS型トランジスタの作製
方法。 - 【請求項6】(イ)トランジスタのチャネル領域及びソ
ース・ドレイン領域を形成するための半導体薄膜を絶縁
基板上に形成する工程と、 (ロ)該半導体薄膜にチャネル領域及びソース・ドレイ
ン領域を形成する工程と、 (ハ)該半導体薄膜を窒素及び水素を成分とするガス中
で熱処理する工程、 から成ることを特徴とするMOS型トランジスタの作製
方法。 - 【請求項7】前記ガスは、NH3であることを特徴とす
る請求項5又は請求項6に記載のMOS型トランジスタ
の作製方法。 - 【請求項8】前記(イ)の工程の後であって(ロ)の工
程の前に、絶縁基板上に形成された半導体薄膜を所定の
形状にすることを特徴とする請求項5、請求項6、又は
請求項7に記載のMOS型トランジスタの作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35143892A JPH06177155A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 半導体薄膜の形成方法及びmos型トランジスタの作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35143892A JPH06177155A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 半導体薄膜の形成方法及びmos型トランジスタの作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06177155A true JPH06177155A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18417292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35143892A Pending JPH06177155A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 半導体薄膜の形成方法及びmos型トランジスタの作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06177155A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008147692A (ja) * | 1995-11-27 | 2008-06-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2009267425A (ja) * | 2009-06-08 | 2009-11-12 | Lg Display Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| WO2011122176A1 (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-06 | シャープ株式会社 | 半導体装置の製造方法、表示装置およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-12-08 JP JP35143892A patent/JPH06177155A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008147692A (ja) * | 1995-11-27 | 2008-06-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2009267425A (ja) * | 2009-06-08 | 2009-11-12 | Lg Display Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| WO2011122176A1 (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-06 | シャープ株式会社 | 半導体装置の製造方法、表示装置およびその製造方法 |
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