JPH07211920A - オフセット型多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

オフセット型多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方法

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JPH07211920A
JPH07211920A JP6327366A JP32736694A JPH07211920A JP H07211920 A JPH07211920 A JP H07211920A JP 6327366 A JP6327366 A JP 6327366A JP 32736694 A JP32736694 A JP 32736694A JP H07211920 A JPH07211920 A JP H07211920A
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polycrystalline silicon
metal layer
silicide
forming
metal
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Joo-Hyoung Lee
柱亨 李
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Samsung Electronics Co Ltd
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オフセット領域の幅を調節しうるオフセット
型多結晶薄膜トランジスタの製造方法を提供する。 【構成】 基板１００の上部に多結晶シリコンからなる
活性層１を形成し、活性層１の上部を酸化して形成され
たゲート絶縁層３の上に多結晶シリコンゲート５を形成
する。多結晶シリコンゲート５の周辺にシリサイド形成
用金属からなる金属層を形成し、この金属層をマスクと
して高濃度のｎ+ イオンを注入する。次いで、熱処理に
より多結晶シリコンゲート５と金属層とからシリサイド
１０を形成し、残りの金属層を取り除いたのちに低濃度
のｎ- イオンを注入する。これにより、ソース領域１２
およびドレイン領域１５からチャネル側に前記残りの金
属層の厚さに対応した幅のオフセット領域１３、１４が
形成される。これにより、オフセット領域１３、１４の
幅を１μｍ以下で制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はオフセット型（offset t
ype)多結晶シリコン薄膜トランジスタ（polysilicon th
in film transistor; p-Si TFT) の製造方法に係り、特
にショートチャネルを有するＭＯＳＦＥＴのショートチ
ャネルによる悪効果が少なく、漏洩電流が小さくて、駆
動回路一体型液晶表示装置などに多く応用されるオフセ
ット型薄膜トランジスタに対してシリサイド形成を利用
した多結晶シリコン薄膜トランジスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のオフセット型多結晶シリコン薄膜
トランジスタの断面図を図１に示す。図１に示す従来の
オフセット型多結晶シリコン薄膜トランジスタの構造は
次の通りである。基板１００の上面に多結晶シリコンか
らなる活性層１が形成されている。この活性層１の両端
にはｎ+ ドープ剤（dopant) が注入されたソース領域２
およびドレイン領域６が備えられ、このソース領域２お
よびドレイン領域６に隣接して漏洩電流の抑制のための
低濃度でドーピングされたｎ- オフセット領域７が設け
られて漏洩電流を減らすようになっている。そして、活
性層１の上面にはゲート絶縁層３を介してゲート５が備
えられている。
【０００３】以上のような構造のオフセット型多結晶シ
リコン薄膜トランジスタの製造方法は次の通りである。
まず、図２に示すように、ゲート５に感光性樹脂からな
る感光膜（フォトレジスト）４を選択的に塗布してマス
クを形成し、ドープ剤として高濃度のイオン１０１で１
次イオン注入工程を行って活性層１内にソース領域２お
よびドレイン領域６を形成する。
【０００４】その後、感光膜４を取り除き、さらに他の
マスクを形成して低濃度のイオンで２次イオン注入工程
を施してｎ- オフセット領域７を形成し、マスクを取り
除いてオフセット型多結晶シリコン薄膜トランジスタを
完成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の製造方法は、オフセット構造の多結晶シリコン薄
膜トランジスタを製造するにおいて、感光性樹脂を塗布
してオフセット領域をマスキングしイオンを注入する方
式を取る。この場合、通常の感光性樹脂、即ちマスキン
グ物質の厚さは普通 1.2μm 程度、少なくとも 1μm 以
上である。したがって、ｎ- オフセット領域７の幅Ｌは
少なくとも 1μm 以上に形成されざるを得ない。また、
感光性樹脂の塗布後のパターンエッチング過程で感光性
樹脂の両側の形が非対称に形成されやすいので、オフセ
ット構造が非対称になり、このため構造が対称な場合に
比べて電気的な変数に対する特性変化が不利になるとい
う問題がある。
【０００６】本発明は、上記のような問題点を改善しよ
うとしてなされたものであって、その目的は、オフセッ
ト領域の幅を調節しうるオフセット型多結晶シリコン薄
膜トランジスタの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記のような目的を達成
するため本発明によるオフセット型多結晶シリコン薄膜
トランジスタの製造方法は、基板の上面に多結晶シリコ
ン層を成長させ食刻して活性層を形成する段階と、前記
活性層の上面にゲート絶縁層を形成する段階と、前記ゲ
ート絶縁層の上面に多結晶シリコン層を形成し食刻して
多結晶シリコンゲートを形成する段階と、前記多結晶シ
リコンゲートおよびゲート絶縁層の上面にシリサイド形
成用金属を蒸着させ食刻して前記多結晶シリコンゲート
の周囲にのみ前記シリサイド形成用金属からなる金属層
を残し前記シリサイド形成用金属の残りの部分を取り除
く金属層形成段階と、前記金属層形成段階で形成された
前記金属層をマスクとして高濃度のイオンを注入して前
記活性層の両側にソース領域およびドレイン領域を形成
する第１イオン注入段階と、前記第１イオン注入段階で
形成された前記ソース領域および前記ドレイン領域から
チャネル側に形成されるオフセット領域の幅を調節する
シリサイドを前記多結晶シリコンゲートと前記金属層と
の化学反応により生成させる熱処理段階と、前記熱処理
段階で前記シリサイドを生成させたのちに残った前記金
属層を取り除く食刻段階と、前記食刻段階で取り除かれ
た前記金属層の厚さに対応したオフセット領域を形成す
るように低濃度のイオンを注入する第２イオン注入段階
とを含むことを特徴とする。
【０００８】
【作用】オフセット領域の幅を１μm 以下の短い幅で制
御することにより、オフセット領域の幅を縮小してドレ
イン側の印加電圧を緩和させ、低濃度のイオン領域の配
列による並列抵抗の増加およびオーバラップキャパシタ
ンスのバイアス電圧の依存などの効果をもたらして漏洩
電流を減少させるとともに外部印加電圧の変化に対する
反応特性を高める。１μm 以下の構造を有する素子より
構成される高速回路における並列抵抗の増加とオーバラ
ップキャパシタンスは素子および回路の性能に最も大き
い影響を与える要素であるため、このように１μm 以下
のオフセット領域の幅を調節しうることはトランジスタ
の製造上の助けとなる。
【０００９】
【実施例】以下、添付した図面に基づき本発明を詳細に
説明する。本発明のオフセット型多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタの製造方法は、シリサイド形成時に、生成さ
れるシリサイドがその体積嵩が均一に一定した比率で膨
張する性質を利用している。
【００１０】本発明の一実施例によるオフセット型多結
晶シリコン薄膜トラジスタの構造を図３に示す。基板１
００の上面に多結晶シリコンからなる活性層１が形成さ
れる。この活性層１は、高濃度でｎ+ イオン( ドープ
剤) が所定の間隔に注入されたソース領域１２およびド
レイン領域１５と、低濃度でｎ- イオンが注入されて形
成されたオフセット領域１３、１４よりなる。ここで、
低濃度のｎ- オフセット領域１３、１４はターンオフ漏
洩電流を減らす役割を果たす。
【００１１】そして、活性層１の上面にはゲート絶縁層
３が形成されており、このゲート絶縁層３の上面には多
結晶シリコンゲート５およびシリサイド１０からなる複
合ゲートが形成されている。以上のような構造のシリサ
イド形成を利用したオフセット型多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタを製造する方法は次の通りである。
【００１２】まず、図４に示すように、基板１００の上
面に多結晶シリコン層を形成し食刻して活性層１を形成
し、この活性層１の上面を酸化させてゲート絶縁層３を
形成し、ゲート絶縁層３の上面に多結晶シリコンを積層
し食刻して多結晶シリコンゲート５を形成する成長段階
の工程が行われる。該成長段階の工程を終えたのち、ゲ
ートとの化学反応でシリサイドを形成するシリサイド形
成用金属を蒸着させ食刻して、多結晶シリコンゲート５
の周辺にのみ前記シリサイド形成用金属からなる金属層
８を残して残りを取り除く金属層形成段階を行う。この
際、金属層８の厚さは既に形成されたオフセットの幅Ｌ
と調整後に形成される新たなオフセットの幅ｍを考慮し
て定められる。また、シリサイドが形成される金属材料
によっても金属層８の厚さが定められる。
【００１３】次に、金属層形成段階で形成された金属層
８をマスクとして高濃度のｎ+ イオン２０１をドープ剤
として注入し、活性層１の両側にソース領域２およびド
レイン領域６を形成する第１イオン注入段階を行う。次
に、ソース領域２およびドレイン領域６からチャネル側
に、図５に示す幅ｍを有するオフセット領域１３、１４
を形成する。このオフセット領域１３、１４の形成は、
以下のようにして行われる。
【００１４】図５に示すように、熱処理により多結晶シ
リコンゲート５と金属層８とを化学反応させてオフセッ
ト領域１３、１４の幅を調節するシリサイド１０を生成
させる熱処理段階を行う。シリサイド１０の厚さは熱処
理の温度と時間によっても変わるので、シリサイド１０
の生成条件によりオフセット領域１３、１４の幅を調節
することもできる。
【００１５】次に、熱処理段階でシリサイド１０を形成
させて残った金属層９を取り除く食刻段階を行う。これ
により、多結晶シリコンゲート５の周囲にシリサイド１
０が形成された複合構造のゲートが作られる。多結晶シ
リコンゲート５を形成するシリコンの厚さと金属層８の
厚さを下記表１に従って構成した場合は、最適な厚さの
シリサイドが形成される。シリサイド形成用金属として
Ti を使用し、溶鉱炉の温度７００℃で３０分〜６０分
間熱処理した後、ＲＴＰ（rapid thermal anneal）によ
り７００℃で３分以内処理した場合の膜厚の変化を図８
に示す。5000Åの厚さの多結晶シリコン膜上に5000Åの
厚さのTi金属膜を蒸着させた後、上記の条件で熱処理を
行うと、約7000〜10000 Åの厚さのシリサイドが形成さ
れる。
【００１６】
【表１】
【００１７】次に、図７に示したように、食刻段階で取
り除かれた金属層９の厚さに対応してオフセット領域１
３、１４を形成するように、低濃度のｎ- イオン２０２
を注入して素子を完成する第２イオン注入段階を行う。
これにより、既存のオフセットの幅Ｌより小さい図５に
示す幅ｍを有するオフセット領域１３、１４が形成され
る。
【００１８】
【効果】以上説明したように、本発明によると、オフセ
ット領域の幅を１μm 以下の短い幅で制御することがで
きる。これにより、オフセット領域の幅を縮小してドレ
イン側の印加電圧を下げ、低濃度のイオン領域の配列に
よる並列抵抗の増加およびオーバラップ(overlap) キャ
パシタンスのバイアス電圧の依存効果などをもたらして
漏洩電流を減少させるとともに外部印加電圧の変化に対
する反応特性を高めることができる。１μm 以下のオフ
セット領域を有する素子より構成された高速回路におけ
る並列抵抗の増加とオーバラップキャパシタンスは素子
および回路の性能に最も大きい影響を与える要素なの
で、本発明のように１μm 以下のオフセット領域の幅を
調節しうることはトランジスタの製造において大きな助
けになる。
【００１９】また、本発明によると、従来の方法では解
決しにくい素子の電気的応答特性の改善が可能であり、
多結晶シリコンゲートのみを使用する場合に比べてシリ
サイドで代替されることにより抵抗が減ってゲート印加
電圧に対する負担を減少させうるため、低い制御電圧で
もゲートを駆動しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のオフセット型多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタを示す断面図である。
【図２】従来のオフセット型多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタを示す断面図である。
【図３】本発明によるオフセット型多結晶シリコン薄膜
トランジスタを示す断面図である。
【図４】本発明によるオフセット型多結晶シリコン薄膜
トラジスタの製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明によるオフセット型多結晶シリコン薄膜
トラジスタの製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明によるオフセット型多結晶シリコン薄膜
トラジスタの製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明によるオフセット型多結晶シリコン薄膜
トラジスタの製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明によるオフセット型多結晶シリコン薄膜
トラジスタの製造方法において、シリサイドの形成によ
る多結晶シリコンゲートおよび金属層の厚さの変化を示
す説明図である。
【符号の説明】
１ 活性層 ３ ゲート絶縁層 ５ 多結晶シリコンゲート ８ 金属層 ９ 金属層 １０ シリサイド １２ ソース領域 １３、１４ オフセット領域 １５ ドレイン領域 １００ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3205

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板の上面に多結晶シリコン層を成長さ
    せ食刻して活性層を形成する段階と、 前記活性層の上面にゲート絶縁層を形成する段階と、 前記ゲート絶縁層の上面に多結晶シリコン層を形成し食
    刻して多結晶シリコンゲートを形成する段階と、 前記多結晶シリコンゲートおよびゲート絶縁層の上面に
    シリサイド形成用金属を蒸着させ食刻して前記多結晶シ
    リコンゲートの周囲にのみ前記シリサイド形成用金属か
    らなる金属層を残し前記シリサイド形成用金属の残りの
    部分を取り除く金属層形成段階と、 前記金属層形成段階で形成された前記金属層をマスクと
    して高濃度のイオンを注入して前記活性層の両側にソー
    ス領域およびドレイン領域を形成する第１イオン注入段
    階と、 前記第１イオン注入段階で形成された前記ソース領域お
    よび前記ドレイン領域からチャネル側に形成されるオフ
    セット領域の幅を調節するシリサイドを前記多結晶シリ
    コンゲートと前記金属層との化学反応により生成させる
    熱処理段階と、 前記熱処理段階で前記シリサイドを生成させたのちに残
    った前記金属層を取り除く食刻段階と、 前記食刻段階で取り除かれた前記金属層の厚さに対応し
    たオフセット領域を形成するように低濃度のイオンを注
    入する第２イオン注入段階とを含むことを特徴とするオ
    フセット型多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方
    法。
  2. 【請求項２】 前記金属層と前記多結晶シリコンゲート
    の厚さを調節することにより前記オフセット領域の幅を
    １μm 以下に調節しうることを特徴とする請求項１記載
    のオフセット型多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造
    方法。
  3. 【請求項３】 前記シリサイド形成用金属は、Ti、 Zr
    、 Hf 、 V、 Nb 、Ta 、 Cr 、 Mo 、 W、 Fe 、 Co
    、 Ni 、 Pb 、 Pt よりなる群から選択されるいずれ
    か一つの金属であることを特徴とする請求項１記載のオ
    フセット型多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方
    法。
JP6327366A 1993-12-28 1994-12-28 オフセット型多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方法 Pending JPH07211920A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019930030232A KR100275717B1 (ko) 1993-12-28 1993-12-28 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 제조 방법
KR1993P30232 1993-12-28

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JPH07211920A true JPH07211920A (ja) 1995-08-11

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JP6327366A Pending JPH07211920A (ja) 1993-12-28 1994-12-28 オフセット型多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方法

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JP (1) JPH07211920A (ja)
KR (1) KR100275717B1 (ja)

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