JPS622531A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS622531A
JPS622531A JP60141396A JP14139685A JPS622531A JP S622531 A JPS622531 A JP S622531A JP 60141396 A JP60141396 A JP 60141396A JP 14139685 A JP14139685 A JP 14139685A JP S622531 A JPS622531 A JP S622531A
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俊之 鮫島
Mitsunobu Sekiya
関谷 光信
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明半導体装置の製造方法を以下の項目に従って説明
する。
A、産業上の利用分野 33発明の概要 C1従来技術[第4図] 00発明が解決しようとする問題点[第4図]E1問題
点を解決するための手段 F、実施例[第1図乃至第3図] a、製造方法〔第1図乃至第3図〕 b0作用 00発明の効果 (A、産業上の利用分野) 本発明は新規な半導体装置の製造方法、特に、透明基板
上の半導体層にその半導体層表面に形成された不純物含
有層内の導電性不純物をエネルギービームにより加熱す
ることによって選択的にドープする半導体装置の製造方
法に関するものである。
(B、発明の概要) 本発明半導体装置の製造方法は、透明基板上に形成され
た半導体層にその表面に形成された不純物含有層内の導
電性不純物をレーザビーム等のエネルギービームによる
加熱によってドーピングする半導体装置の製造方法にお
いて、上記半導体層への不純物のドーピングと、半導体
層を不純物をドーピングしない領域を含めて熱処理する
こととを一つの工程で同時に行うようにするために、透
明基板の表面上に半導体層及びマスク層を形成し、更に
不純物含有層を半導体層及びマスク層上に形成し、その
後、上記透明基板の裏側から上記半導体層にレーザビー
ム等のエネルギービームを照射することにより半導体層
を不純物をドーピングする領域及びドーピングをしない
領域を含め加熱するものである。
(C,従来技術)[第4図] MOSトランジスタ等のデバイスにおいて寄生容量を減
少させるためのセルフアライメントゲートの形成にはイ
オン注入による不純物ドーピング法が一般に用いられて
いる。
しかし、製造プロセスを簡単にするうえでは導電性不純
物を含有したPSGll[あるいはBSG膜等の不純物
含有層を半導体基板上に形成し、該不純物含有層内のリ
ンPあるいはホウ素B等の導電性不純物をシリコン半導
体基板表面に拡散させるドーピング法が望ましいといえ
る。ところで、リンPあるいはホウ素B等をシリコン半
導体基板中へ拡散させるには800℃以上の温度で加熱
することが必要である。従って、このような不純物ドー
ピング法は低融点のガラス基板上に半導体素子を形成す
るデバイス(多結晶5iTFT、SOIデバイス、アモ
ルファスS i TFT等)の製造のためのドーピング
には用いることは難しかった。
しかし、レーザビームで局部加熱することによりデバイ
スに対してもその不純物ドーピング法を適用する技術が
開発され、例えば、特開昭52−36468号公報等に
より紹介されている。第4図(A)乃至(D)はその不
純物ドーピング法を用いたMOS)ランジスタの製造方
法を工程順に示す断面図である。
(A)ガラス基板aの表面に多結晶シリコン膜すを形成
し、該多結晶シリコン膜すを単結晶化した後、該シリコ
ン膜す表面上にゲート絶縁Mcとアルミニウムからなる
ゲート電極dとを形成する。第4図(A)はゲート絶縁
膜C及びゲート電極dを形成した後の状態を示す。
(B)次に、ガラス基板aの表面上に例えばPSGII
(Nチャンネルの場合)eをコーティングする。第4図
(B)はP S G Meのコーテイング後の状態を示
す。
(C)次に、第4図(C)に示すように基板8表面にレ
ーザビームを照射してP S G Ill eを加熱す
ることによりP S G He内の導電性不純物たるリ
ンPをシリコン膜す内に拡散させる。すると。
ゲート電極dがマスクとなり、シリコン膜すのゲート電
極d下の部分を除く領域の表面部にリンPが拡散され、
ソース領域f、ドレイン領域gが形成される。
(D)その後、PSG膜eにコンタクトホールh、hを
形成し、しかる後、アルミニウムからなるソース電極l
及びドレイン電極jを形成する。
第4図(D)はソース電極I及びドレイン電極Jを形成
した後の状態を示す。
このようなMOSトランジスタの製造方法によれば、ガ
ラス基板8表面のPSG膜e、半導体層bttきわめて
局部的にしかも高温に加熱することができるので、低融
点基板であるガラス基板aを溶融させることなく半導体
層すを拡散に必要な温度にして不純物拡散を行ないソー
ス領域f及びドレイン領域gを形成することができる。
従って、PSG膜あるいはBSG膜等の不純物含有層を
形成し、該不純物含有層から半導体層に導電性不純物を
拡散させて必要な半導体領域を形成するというドーピン
グ法を多結晶S i TFT等低融点材料を基板とする
デバイスの製造に適用することができる。
(D、発明が解決しようとする問題点)[第4図] ところで、第4図に示した従来のドーピング法による低
融点材料を基板とするデバイスの製造方法によれば、レ
ーザビームをガラス基板aに対してその表面側から照射
するので多結晶シリコン膜すのチャンネル(即ち、ゲー
ト電極dの下側の領域〕へ向うレーザビームがゲート電
極dによって遮られ、拡散時にそのチャンネルの部分が
加熱されない、従って、ガラス基板a上に多結晶シリコ
ン膜すを形成した後ゲート電極d、ゲート絶縁膜Cを形
成する前にその多結晶シリコン膜すを単結晶化するため
の前述の工程[工程(A)参照]を必要とする。しかし
、製造工程数を少なくシ。
MOS)ランジスタ等のデバイスの製造コストの低減を
図ることが要請されているのに単にガラス基板a上に形
成した多結晶シリコンl!J bの単結晶化を図るため
だけに特別の工程を設けることは好ましいことではない
。
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもので
、透明基板上の半導体層への不純物のドーピングと、半
導体層を不純物をドーピングしない領域を含めて熱処理
することとを一つの工程で同時に行うことができ、従っ
て、製造工程が少なくて済む新規な半導体装置の製造方
法を提供することを目的とする。
(E、問題点を解決するための手段) 本発明半導体装置の製造方法は、上記問題点を解決する
ため、透明基板の表面上に半導体層及びマスク層を形成
し、更に不純物含有層を半導体層及びマスク層上に形成
した後、上記透明基板の裏側から上記半導体層にレーザ
ビーム等のエネルギービームを照射することにより半導
体層を不純物をドーピングする領域及びドーピングをし
ない領域を含め加熱するものである。
従って、本発明半導体装置の製造方法によれば、不純物
ドーピング時に半導体層がエネルギービームにより透明
基板の裏側から照射されるので、半導体層はマスク層と
対応する領域もマスク層と対応しない領域と同様に加熱
され、熱処理される。従って、半導体層に対する不純物
ドーピングと熱処理とを同一工程で同時に行うことがで
きる。依って、透明基板上の半導体層を結晶化のための
熱処理をするためだけに特別の工程を設ける必要がなく
、透明基板上に形成するMOSトランジスタ等のデバイ
スの製造工数の低減を図ることができる。
(F、実施例)[81図乃至第3図] 以下に、本発明半導体装置の製造方法を添附図面に示し
た実施例に従って詳細に説明する。
(a、製造方法)[第1図乃至第3図]第1図(A)乃
至(C)は本発明半導体装置の製造方法をMOS)ラン
ジスタの製造に適用した一つの実施例を工程順に示すも
のである。
(A)ガラス基板1の表面に多結晶シリコン膜2を形成
し、次いで、該多結晶シリコン膜2上にゲート絶縁膜を
成すシリコン酸化膜3を形成する0次いで、シリコン酸
化膜3上にアルミニウムからなるゲート電極4を形成し
、シリコン酸化膜3のゲート電極5下以外の部分を除去
する。その後、多結晶シリコンJII 2及びゲート電
極4上にPSG膜5を形成する。尚、上記ガラス基板1
上には多結晶ではなく、アモルファスのシリコン膜を形
成するようにしても良い、第1図(A)はPSGjI5
の形成後の状態を示す。
(B)ガラス基板lの裏面にレーザビームを照射するこ
とによりPSG膜5と多結晶シリコン膜2との界面を加
熱する。それにはレーザビームの波長をシリコンの光吸
収係数が大きい(103cm’以上)700nm以下に
する。これにより、ガラス基板1をその溶融温度(80
0℃)以下(例えば700℃)に保ちつつP S G 
FIN 5から多結晶シリコン膜2内へ導電性(N型)
不純物たるリンPが拡散され、N中型のソース領域6及
びドレイン領域7が形成される。しかし、チャンネルの
部分への不純物ドーピングはゲート電極4により遮るこ
とができる、そして、ソース領域6及びドレイン領域7
を形成する際多結晶シリコンsI2は全体的に、即ち、
ゲート電極4下であるなしに関係なくレーザビームによ
って加熱され、結晶化される。
尚、ここで、レーザビームを利用した加熱によって不純
物ドーピングでき、活性化することができることを裏付
ける試験結果が得られているので、その試験結果につい
て説明する。第2図は試験対象を示す断面図で、同図に
おいて11はガラス基板、12はガラス基板11上に形
成された7−t−Jtz77スシリ°コアFI4 (a
−5i mH,膜厚1000人)で、プラズマCVDに
より形成されている。13はシリコン1llZ上に形成
されたPSG膜(II!、1厚3000A、N型不純物
であるリンPの濃度1 ato+wic%)である、そ
して、このガラス基itt上のアモルファスシリコン[
12,PSGlfi13に対してXeCLエキシマレー
ザ(波長308nm、照射時間35nsec、レーザエ
ネルギーL 80mJ/cm2)を照射した場合の上記
アモルファスシリコン膜12の導電率の変化を第3図に
示す、その試験の結果、導電率が104Ωc「’から0
.5c+s−’まで上昇し、アモルファスシリコン膜1
2がレーザビームによる不純物ドーピングによってPS
G膜13から拡散された導電性不純物により導電性を付
与されることが判明した。
しかして、このレーザビームによる加熱によって行う不
純物ドーピングでゲート電極4をマスクとしたセルフア
ライメントによりソース領域6及びドレイン領域7を形
成することができるのであり、そして、多結晶のシリコ
ン112はチャンネルの部分を含めて全体的にレーザビ
ームにより加熱されて結晶化される。第1図(B)はソ
ース領域6及びドレイン領域7の形成及びシリコン膜2
の結晶化が終了したときの状態を示す。
(C)その後、P S G Ill 5に対する選択的
エツチングによりコンタクトホール8.8を形成し、そ
の後、例えばアルミニウムからなるソース電極9、ドレ
イン電極10を形成する。第11m(C)はソース電極
9、ドレイン電極10の形成後の状態を示す。
尚、上記実施例においては不純物含有層としてPSG膜
が形成されているが、PチャノルMOSトランジスタを
製造する場合には、不純物含有層として例えばBSG膜
等P型不純物を含んだシリコン酸化膜等絶縁膜を形成し
なければならない。
そして、PSG膜あるいはBSG膜のリンPあるいはホ
ウ素Bの不純物濃度は0.01 A/10atomic
%が好ましい、また、加熱用エネルギービームとしてX
 e CLエキシマレーザビームが用いられているが、
それに代えて例えばアルゴンレーザビーム(濃度480
n層)を用いても良いし、また電子ビームを用いても良
く、透明基板を透過するビームであれば各種エネルギー
ビームを使用でき、上記実施例に限定されるものではな
い。
(b、作用) 上述したMOS)ランジスタの製造方法によれば、レー
ザビームの照射によりPSG膜5から多結晶シリコン膜
2の表面部へ導電性不純物がゲート電極4をマスクとし
て拡散される。従って、その導電性不純物のゲート電極
4をマスクとする拡散によってセルアライメントでソー
ス領域6,7を形成することができる。そして、レーザ
ビームの照射をガラス基板1の裏側から行うので、多結
晶シリコン膜2はゲート電極4によって遮られることな
くソース領域6、ドレイン領域7及びチャンネル領域が
全体的にレーザビームの照射を受けて加熱され、延いて
は結晶化され、単結晶シリコン[2となる。依って、結
晶化のためだけの熱処理工程を特別に設ける必要がなく
、1つの熱処理工程でソース領域6、ドレイン領域7を
形成するための導電性不純物のドーピング及び活性化と
、多結晶シリコン膜2のチャンネル部を含む結晶化とを
同時に行うことができ、延いてはガラス基板上に形成す
るMOS)ランジスタの製造工程数を低減することがで
きる。
(G、発明の効果) 以上に述べたところから明らかなように、本発明半導体
装置の製造方法は、透明基板の表面上に半導体層を形成
する工程と、上記半導体層上に選択的にマスク層を形成
する工程と、上記マスク層及び半導体層の表面を覆う不
純物含有層を形成する工程と、上記透明基板の裏面側か
ら上記半導体層にエネルギービームを照射することによ
り上記半導体層を熱処理すると共に上記不純物含有層か
らそれに含有された不純物を上記半導体層内へ拡散させ
る工程と、からなることを特徴とする。
従って、本発明半導体装置の製造方法によれば、不純物
ドーピング時に半導体層がエネルギービームにより透明
基板の裏側から照射されるので、半導体層はマスク層と
対応する領域もマスク層と対応しない領域と同様に加熱
され、熱処理される。従って、半導体層に対する不純物
と熱処理とを同一工程で同時に行うことができる。依っ
て、透明基板上の半導体層を結晶化等のための熱処理を
するためだけに特別の工程を設ける必要がなく、透明基
板上に形成するMOS)ランジスタ等のデバイスの製造
工数の低減を因ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)乃至CC>は本発明半導体装置の製造方法
の実施の一例を工程順に示す断面図、第2図はエネルギ
ービームによる不純物ドーピングの試験対象を示す断面
図、第3図は試験結果を示す図、第4図(A)乃至(D
)は従来例の−を工程順に示す断面図である。 符号の説明 1争・拳透明基板、  2や・O半導体層、3.4・@
Φマスク層。 5・−拳不純物含有層 第1図 勤井屯千nCm4

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)透明基板の表面上に半導体層を形成する工程と、 上記半導体層上に選択的にマスク層を形成する工程と、 上記マスク層及び半導体層の表面上に不純物含有層を形
    成する工程と、 上記透明基板の裏面側から上記半導体層にエネルギービ
    ームを照射することにより上記半導体層を熱処理すると
    共に上記不純物含有層からそれに含有された不純物を上
    記半導体層内へ拡散させる工程と、 からなることを特徴とする半導体装置の製造方法
JP60141396A 1985-06-27 1985-06-27 半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0691032B2 (ja)

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