JP2004006976A - Semiconductor device and its fabricating method - Google Patents
Semiconductor device and its fabricating method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004006976A JP2004006976A JP2003285695A JP2003285695A JP2004006976A JP 2004006976 A JP2004006976 A JP 2004006976A JP 2003285695 A JP2003285695 A JP 2003285695A JP 2003285695 A JP2003285695 A JP 2003285695A JP 2004006976 A JP2004006976 A JP 2004006976A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- forming
- insulating film
- silicon film
- gate electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ガラス等の絶縁材料、あるいは珪素ウェハー上に酸化珪素等の絶縁被膜を形成した材料等の絶縁表面上に形成される絶縁ゲイト型トランジスタ(TFT)およびその作製方法に関する。本発明は、特にガラス転移点(歪み温度、歪み点とも言う)が750℃以下のガラス基板上に形成されるTFTに有効である。本発明による半導体装置は、液晶ディスプレー等のアクティブマトリクスやイメージセンサー等の駆動回路、あるいは3次元集積回路に使用されるものである。 The present invention relates to an insulated gate transistor (TFT) formed on an insulating surface such as an insulating material such as glass or a material obtained by forming an insulating film such as silicon oxide on a silicon wafer, and a method for manufacturing the same. The present invention is particularly effective for TFTs formed on a glass substrate having a glass transition point (also referred to as strain temperature or strain point) of 750 ° C. or less. The semiconductor device according to the present invention is used for a drive circuit such as an active matrix such as a liquid crystal display, an image sensor, or a three-dimensional integrated circuit.
従来より、アクティブマトリクス型の液晶表示装置やイメージセンサー等の駆動の目的で、TFT(薄膜トランジスタ)を形成することが広く知られている。特に、最近は、高速動作の必要から、非晶質珪素を活性層に用いた非晶質珪素TFTにかわって、より電界移動度の高い結晶珪素TFTが開発されている。しかしながら、より高度な特性が必要とされるようになると、半導体集積回路技術で利用されるようなソース/ドレインをシリサイドによって構成することによって、当該部分のシート抵抗を低下させる構造(サリサイド構造、例えば、H.Kaneko他、IEEE Trans.Electron Devices,ED−33,1702(1986))が必要とされた。 Conventionally, it is widely known to form a TFT (thin film transistor) for the purpose of driving an active matrix type liquid crystal display device, an image sensor, or the like. In particular, recently, due to the need for high-speed operation, a crystalline silicon TFT having higher electric field mobility has been developed instead of an amorphous silicon TFT using amorphous silicon for an active layer. However, when more advanced characteristics are required, a structure (salicide structure, for example, a salicide structure such as a salicide structure, in which the source / drain used in the semiconductor integrated circuit technology is made of silicide to lower the sheet resistance of the silicide). H. Kaneko et al., IEEE Trans. Electron Devices, ED-33, 1702 (1986)).
しかしながら、公知の半導体集積回路技術とは異なって、TFTには解決すべき問題が多くあった。特に、素子が絶縁表面上に形成され、反応性イオン異方性エッチングが十分できないため、微細なパターンができないという大きな制約があった。
図6には、現在まで用いられているサリサイドを作製する代表的なプロセスの断面図を示す。まず、基板(ガラスでも珪素ウェハーでもよい)601上に下地膜602を形成し、活性層を結晶珪素603によって形成する。そして、この活性層上に酸化珪素等の材料によって絶縁被膜604を形成する。(図6(A))
However, unlike the known semiconductor integrated circuit technology, the TFT has many problems to be solved. In particular, since an element is formed on an insulating surface and reactive ion anisotropic etching cannot be performed sufficiently, there is a great limitation that a fine pattern cannot be formed.
FIG. 6 shows a cross-sectional view of a typical process for producing salicide used so far. First, a
次に、ゲイト電極605が多結晶珪素(燐等の不純物がンドーピングされている)やタンタル、チタン、アルミニウム等で形成される。さらに、このゲイト電極をマスクとして、イオンドーピング等の手段によって不純物元素(リンやホウ素)を導入し、自己整合的に不純物領域606が活性層603に形成される。不純物が導入されなかったゲイト電極の下の活性層領域はチャネル形成領域となる。(図6(B))
Next, the gate electrode 605 is formed of polycrystalline silicon (doped with impurities such as phosphorus), tantalum, titanium, aluminum, or the like. Further, using this gate electrode as a mask, an impurity element (phosphorus or boron) is introduced by means such as ion doping, and an
次に、プラズマCVD、APCVD等の手段によって酸化珪素等の絶縁膜607を形成(図6(C))し、これを異方性エッチングすることによって、ゲイト電極の側面に隣接して側壁608を形成する。(図6(D))
そして、全面にチタン、クロム、タングステン、モリブテン等のシリサイドを形成するための金属被膜を成膜し(図6(E))、これを不純物領域606と反応させて、シリサイド領域610を形成する。側壁の下部(幅x)の不純物領域606はシリサイドが形成されないので、通常のソース/ドレイン611となる。(図6(F))
最後に、層間絶縁物612を形成し、さらに、層間絶縁物を通して、ソース/ドレイン領域にコンタクトホールを形成し、アルミニウム等の金属材料によって、ソース/ドレインに接続する配線・電極613を形成する。(図6(G))
Next, an
Then, a metal film for forming a silicide such as titanium, chromium, tungsten, or molybdenum is formed over the entire surface (FIG. 6E), and this is reacted with the
Finally, an
以上の方法は従来の半導体集積回路におけるサリサイド作製プロセスをそのまま踏襲したものであって、ガラス基板上のTFT作製プロセスにはそのまま適用することの困難な工程や、あるいは生産性の面で好ましくない工程がある。
第1にはドーピング後に活性層表面をエッチングしなければならないことである。TFTの活性層は薄い方が良好な特性が得られることが知られている。したがって、図6の工程(D)において側壁608を形成する場合には活性層のオーバーエッチングには留意する必要がある。
The above method directly follows the salicide production process in a conventional semiconductor integrated circuit, and is a step which is difficult to apply as it is to a TFT production process on a glass substrate, or a step which is not preferable in terms of productivity. There is.
First, the active layer surface must be etched after doping. It is known that a thinner active layer of a TFT provides better characteristics. Therefore, when forming the
しかしながら、活性層の厚さが150nm以下、好ましくは、80nm以下であるのに対し、側壁を形成するための絶縁膜607の厚さはゲイト電極605と同程度の厚さが必要であるため、300〜800nmであり、若干のオーバーエッチングは避けられない。加えて、活性層に不純物がドーピングされたもの(ドープド珪素)は、真性の珪素に比較するとはるかにエッチングされやすいのである。そのため、通常の条件では側壁の形成の際に活性層も大きくエッチングされる、あるいは、再現性よくエッチングできない、という問題があった。
However, since the thickness of the active layer is 150 nm or less, preferably 80 nm or less, the thickness of the
第2は、側壁の形成の困難さである。絶縁膜607の厚さは500〜2000nmもある。通常、基板上に設けられる下地膜602の厚さは100〜300nmであるので、このエッチング工程において誤って、下地膜をエッチングしてしまって、基板が露出することがよくあり、歩留りが低下した。特に、TFTの作製に用いられるガラス基板は珪素半導体にとって有害な元素が多く含まれているので、このようなオーバーエッチングは避けることが必要とされた。
また、側壁の幅を均一に仕上げることも難しいことであった。これは反応性イオンエッチング(RIE)等のプラズマドライエッチングの際に、半導体集積回路で用いられる珪素基板とは異なって、基板表面が絶縁性であるためにプラズマの微妙な制御が困難であったからである。
本発明は、上記のような問題を解決し、よりプロセスを簡略化して、サリサイド構造を形成する方法を提供することを目的とするものである。
Second, it is difficult to form a side wall. The thickness of the
It is also difficult to finish the width of the side wall uniformly. This is because, during plasma dry etching such as reactive ion etching (RIE), unlike a silicon substrate used in a semiconductor integrated circuit, delicate control of plasma was difficult due to the insulating surface of the substrate. It is.
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a method for forming a salicide structure by further simplifying the process.
本発明では、従来に用いられたような側壁を用いずにシリサイドを形成することを特徴とする。すなわち、本発明では、シリサイドを形成するための金属被膜を成膜したのち、ソース/ドレインのドーピングをおこなうことを基本とする。
本発明の第1は
(A)絶縁表面上に半導体活性層と、前記活性層上に第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜上に陽極酸化可能な材料によってゲイト電極材料の被膜をそれぞれ形成する工程
(B)前記ゲイト電極材料上に選択的にマスク膜を設け、該マスク膜を用いて、前記ゲイト電極材料をエッチングし、ゲイト電極を形成する工程
(C)前記ゲイト電極に電解溶液中で電流を印加することによって、主として該ゲイト電極の側面に多孔質の第1の陽極酸化物を形成する工程と
(D)前記マスク膜を除去する工程
(E)前記ゲイト電極に電解溶液中で電流を印加することによって、該ゲイト電極の側面および上面にバリヤ型の第2の陽極酸化物を形成する工程
(F)前記第1の陽極酸化物をマスクとして、前記第1の絶縁膜をエッチング除去することによって活性層の表面を露出せしめ、同時にゲイト絶縁膜を形成する工程
(G)前記第1の陽極酸化物を選択的に除去する工程
(H)前記ゲイト電極およびゲイト絶縁膜を覆って、シリサイドを形成するための金属被膜を形成する工程
(I)前記ゲイト電極およびゲイト絶縁膜をマスクとし、前記金属被膜を通して、前記活性層に選択的にN型もしくはP型の不純物元素を導入する工程と
(J)前記金属被膜を活性層と選択的に反応させることによって、活性層中に選択的にシリサイド領域を形成する工程
(K)前記工程(J)で反応しなかった金属被膜を除去する工程
を有する。
The present invention is characterized in that silicide is formed without using a side wall as conventionally used. That is, in the present invention, after forming a metal film for forming silicide, doping of the source / drain is basically performed.
According to the first aspect of the present invention, (A) a semiconductor active layer is formed on an insulating surface, a first insulating film is formed on the active layer, and a film of a gate electrode material is formed on the first insulating film using an anodizable material. (B) a step of forming a gate electrode selectively by providing a mask film on the gate electrode material and etching the gate electrode material using the mask film; and (C) forming an electrode on the gate electrode. A step of forming a porous first anodic oxide mainly on the side surface of the gate electrode by applying a current in a solution; a step of (D) removing the mask film; and (E) an electrolytic solution applied to the gate electrode. Forming a barrier-type second anodic oxide on the side and top surfaces of the gate electrode by applying a current therein (F) using the first anodic oxide as a mask to form the first insulating film Remove the etching Exposing the surface of the active layer and simultaneously forming a gate insulating film; (G) selectively removing the first anodic oxide; and (H) covering the gate electrode and the gate insulating film. Step of forming a metal film for forming silicide (I) Step of selectively introducing an N-type or P-type impurity element into the active layer through the metal film using the gate electrode and the gate insulating film as a mask And (J) selectively forming a silicide region in the active layer by selectively reacting the metal film with the active layer. (K) removing the metal film that has not reacted in the step (J). Process.
このうち、工程(A)〜(H)までは順序の入替えは不可能であるが、工程(I)〜(K)は、入替え可能で、組み合わせることによって以下の2種類の構成が可能である。すなわち、
第1の構成 工程I→工程J→工程K
第2の構成 工程J→工程I→工程K
である。ここで、第1の構成では、工程Jにおいて、工程IでドーピングされたN型もしくはP型の不純物を活性化することも可能であるが、第2の構成では、工程Iと工程Kの間、もしくは工程Kの後に別に活性化の工程を設けることが望ましい。
上記の工程(J)において、もしくは、その工程の後においては、レーザーもしくは同等な強光を照射することによって、N型もしくはP型の不純物の活性化をおこなってもよい。また、上記工程(J)は、300〜500℃の熱アニールによっておこなってもよい。
Among them, the order of the steps (A) to (H) cannot be changed, but the steps (I) to (K) can be changed, and the following two types of configurations are possible by combining them. . That is,
First configuration Step I → Step J → Step K
Second configuration Step J → Step I → Step K
It is. Here, in the first configuration, in the process J, the N-type or P-type impurity doped in the process I can be activated. However, in the second configuration, between the process I and the process K, Alternatively, it is desirable to provide an activation step separately after the step K.
In the step (J) or after the step, N-type or P-type impurities may be activated by irradiating a laser or an equivalent strong light. Further, the step (J) may be performed by thermal annealing at 300 to 500 ° C.
本発明の第1において、バリヤ型陽極酸化物は、一般には、概略中性の電解液において印加電圧を漸増させることにより得られる陽極酸化物のことで、緻密で耐圧が高い。一方、多孔質陽極酸化物は陽極酸化物の形成とその局所的なエッチングを並行しておこなうことによって得られる陽極酸化物で、一般には、水素イオン濃度pHが2未満の酸性の電解液において、一定低電圧を印加することによって得られる。 に お い て In the first aspect of the present invention, the barrier type anodic oxide is generally an anodic oxide obtained by gradually increasing an applied voltage in a substantially neutral electrolytic solution, and has a dense and high withstand voltage. On the other hand, a porous anodic oxide is an anodic oxide obtained by performing formation of an anodic oxide and local etching thereof in parallel, and generally, in an acidic electrolytic solution having a hydrogen ion concentration pH of less than 2, It is obtained by applying a constant low voltage.
特に、いわゆるバリヤ型の陽極酸化物はエッチングが難しいのに対し、多孔質型の陽極酸化物は燐酸等のエッチャントによって選択的にエッチングされる。このため、TFTを構成する他の材料、例えば、珪素、酸化珪素には何らダメージ(損傷)を与えることなく、処理することができるのが特徴である。また、バリヤ型、多孔質型とも陽極酸化物はドライエッチングでは極めてエッチングされにくい。特に、酸化珪素とのエッチングにおいては選択比が十分に大きいことも特徴である。 Especially, so-called barrier type anodic oxide is difficult to etch, whereas porous type anodic oxide is selectively etched by an etchant such as phosphoric acid. For this reason, it is characterized in that other materials constituting the TFT, for example, silicon and silicon oxide can be treated without causing any damage. Further, in both the barrier type and the porous type, anodic oxide is extremely difficult to be etched by dry etching. In particular, the feature is that the selectivity is sufficiently large in etching with silicon oxide.
本発明の第2は、
(a)絶縁表面上に半導体活性層を形成する工程
(b)前記活性層上に選択的にドーピングマスクを設ける工程
(c)前記活性層およびドーピングマスクを覆って、シリサイドを形成するための金属被膜を形成する工程
(d)前記金属被膜を通して、前記活性層に選択的にN型もしくはP型の不純物元素を導入する工程
(e)前記金属被膜を活性層と選択的に反応させることによって、活性層中に選択的にシリサイド領域を形成する工程
(f)前記工程(e)で反応しなかった金属被膜を除去する工程
を有する。
The second aspect of the present invention is that
(A) a step of forming a semiconductor active layer on an insulating surface; (b) a step of selectively providing a doping mask on the active layer; and (c) a metal for forming a silicide over the active layer and the doping mask. Forming a film; (d) selectively introducing an N-type or P-type impurity element into the active layer through the metal film; and (e) selectively reacting the metal film with the active layer. (F) a step of selectively forming a silicide region in the active layer; and (f) a step of removing a metal film that has not reacted in the step (e).
このうち、工程(a)〜(c)までは順序の入替えは不可能であるが、工程(d)〜(f)は、入替え可能で、組み合わせることによって以下の2種類の構成が可能である。すなわち、
第3の構成 工程d→工程e→工程f
第4の構成 工程e→工程d→工程f
である。
より、一般的には、本発明において、工程(c)は工程(d)および(f)の前にあり、かつ、工程(d)は工程(e)の前にあることが条件とされる。
ここで、上記第3の構成では、工程eにおいて、工程dでドーピングされたN型もしくはP型の不純物を活性化することも可能であるが、第4の構成では、工程dと工程fの間、もしくは工程fの後に別に活性化の工程を設けることが望ましい。
Among them, the order of the steps (a) to (c) cannot be changed, but the steps (d) to (f) can be changed, and the following two types of configurations are possible by combining them. . That is,
Third configuration Step d → Step e → Step f
Fourth configuration Step e → Step d → Step f
It is.
More generally, in the present invention, it is conditioned that step (c) is before steps (d) and (f) and that step (d) is before step (e). .
Here, in the third configuration, in the step e, the N-type or P-type impurity doped in the step d can be activated, but in the fourth configuration, the steps d and f It is desirable to provide an activation step separately during or after the step f.
上記工程(e)において、もしくは、その工程の後においては、レーザーもしくは同等な強光を照射することによって、N型もしくはP型の不純物の活性化をおこなってもよい。また、上記工程(e)は、300〜500℃の熱アニールによっておこなってもよい。 In step (e) or after the step, N-type or P-type impurities may be activated by irradiating a laser or equivalent strong light. Further, the step (e) may be performed by thermal annealing at 300 to 500 ° C.
また、本発明の第2はボトムゲイト型TFTでもトップゲイト型TFTでもよいが、特にトップゲイト型TFTでは、上記のドーピングマスクとして、ゲイト電極およびゲイト絶縁膜とするとよい。一方、ボトムゲイト型TFTでは、ドーピングマスクはソース/ドレインのドーピングのためのマスクを用いると良い。
本発明の第2の工程(d)は、N型もしくはP型の不純物元素を含むイオンを基板に対して30°以上の傾きを有せしめて照射することによって、ドーピングマスクの下部の一部にまでドーピングさせるとよい。
The second aspect of the present invention may be a bottom gate type TFT or a top gate type TFT. In particular, in the case of a top gate type TFT, the gate electrode and the gate insulating film may be used as the above-mentioned doping mask. On the other hand, in the bottom gate type TFT, it is preferable to use a mask for source / drain doping as a doping mask.
In the second step (d) of the present invention, the substrate is irradiated with ions containing an N-type or P-type impurity element with an inclination of 30 ° or more with respect to the substrate, so that a part of the lower part of the doping mask is irradiated. It is good to dope up to.
このように本発明の第1および第2においては、異方性エッチングによって得られる側壁を用いないでサリサイド構造を得ることができる。本発明で特徴的なことは、金属被膜を形成したのち、その金属被膜を通して、不純物イオンを注入し、ソース/ドレインを形成することである。すなわち、酸化珪素等とのエッチングの選択比の高い真性珪素の状態で酸化珪素を主成分とするゲイト絶縁膜のエッチングをおこなうため、活性層のオーバーエッチングがない。また、シリサイド領域にN型/P型の不純物が注入され、より低濃度でもシリサイド領域と金属電極とのオーミックコンタクトを得ることができる。 As described above, in the first and second embodiments of the present invention, a salicide structure can be obtained without using the side wall obtained by anisotropic etching. A feature of the present invention is that after forming a metal film, impurity ions are implanted through the metal film to form a source / drain. That is, since the gate insulating film containing silicon oxide as a main component is etched in the state of intrinsic silicon having a high etching selectivity with silicon oxide or the like, there is no over-etching of the active layer. Further, N-type / P-type impurities are implanted into the silicide region, so that an ohmic contact between the silicide region and the metal electrode can be obtained even at a lower concentration.
本発明は、酸化珪素との選択比の低いドーピングされた珪素表面の酸化珪素をエッチングする工程がないので、歩留り良くTFTを作製することができる。本発明によって得られるTFTの特性はもちろん、従来のサリサイド構造のTFTとなんら遜色のないものである。
また、本発明では、陽極酸化、回転斜めイオン注入等の手段により、ソース/ドレイン(図1の領域113や図3の領域310)の幅が極めて精度良く形成されるので、均一性の優れたTFT回路が得られる。
In the present invention, since there is no step of etching silicon oxide on the surface of doped silicon having a low selectivity with respect to silicon oxide, a TFT can be manufactured with high yield. The characteristics of the TFT obtained by the present invention are, of course, not inferior to those of the conventional TFT having a salicide structure.
In the present invention, the width of the source / drain (the
実施例ではガラス基板上のTFTを中心に説明したが、本発明のTFTは、半導体集積回路が形成された基板上に3次元集積回路を形成する場合でも、ガラスまたは有機樹脂等の上に形成される場合でも同様に形成されることはいうまでもないが、いずれの場合にも絶縁表面上に形成されることを特徴とする。 Although the embodiments have been described mainly on TFTs on a glass substrate, the TFTs of the present invention can be formed on glass or organic resin even when a three-dimensional integrated circuit is formed on a substrate on which a semiconductor integrated circuit is formed. It is needless to say that the same is formed in any case, but in any case, it is formed on the insulating surface.
図1に本実施例を示す。まず、基板(コーニング7059、300mm×400mmもしくは100mm×100mm)101上に下地酸化膜102として厚さ100〜300nmの酸化珪素膜を形成した。この酸化膜の形成方法としては、酸素雰囲気中でのスパッタ法を使用した。しかし、より量産性を高めるには、TEOSをプラズマCVD法で分解・堆積した膜を用いてもよい。
FIG. 1 shows this embodiment. First, a silicon oxide film having a thickness of 100 to 300 nm was formed as a
その後、プラズマCVD法やLPCVD法によって非晶質珪素膜を30〜500nm、好ましくは50〜100nm堆積し、これを、550〜600℃の還元雰囲気に24時間放置して、結晶化せしめた。この工程は、レーザー照射によっておこなってもよい。そして、このようにして結晶化させた珪素膜をパターニングして島状領域103を形成した。さらに、この上にスパッタ法によって厚さ70〜150nmの酸化珪素膜104を形成した。
(5) Thereafter, an amorphous silicon film was deposited in a thickness of 30 to 500 nm, preferably 50 to 100 nm by a plasma CVD method or an LPCVD method, and was left in a reducing atmosphere at 550 to 600 ° C. for 24 hours to be crystallized. This step may be performed by laser irradiation. Then, the silicon film crystallized in this manner was patterned to form the
その後、厚さ100〜3000nmのアルミニウム(1〜5wt%のZr(ジルコニウム)、もしくは0.1〜0.3wt%のSc(スカンジウム)を含む)膜を電子ビーム蒸着法もしくはスパッタ法によって形成した。そして、フォトレジスト(例えば、東京応化製、OFPR800/30cp)をスピンコート法によって形成した。このマスク膜の材料としては他に、感光性ポリイミドや通常のポリイミドでエッチングの可能なものを使用してもよい。 Then, an aluminum (containing 1 to 5 wt% Zr (zirconium) or 0.1 to 0.3 wt% Sc (scandium)) film having a thickness of 100 to 3000 nm was formed by an electron beam evaporation method or a sputtering method. Then, a photoresist (for example, OFPR800 / 30cp, manufactured by Tokyo Ohka) was formed by spin coating. As a material of the mask film, a material which can be etched with photosensitive polyimide or ordinary polyimide may be used.
フォトレジストの形成前に、陽極酸化法によって厚さ10〜100nmの酸化アルミニウム膜を表面に形成しておくと、フォトレジストとの密着性が良く、また、フォトレジストからの電流のリークを抑制することにより、後の陽極酸化工程において、多孔質陽極酸化物を側面のみに形成するうえで有効であった。
その後、フォトレジストとアルミニウム膜をパターニングして、マスク106を形成し、これを用いて、アルミニウム膜をエッチングし、ゲイト電極105を形成した。マスク106はそのまま残して、次の工程に移行した。(図1(A))
If an aluminum oxide film having a thickness of 10 to 100 nm is formed on the surface by anodic oxidation before forming the photoresist, adhesion to the photoresist is good, and current leakage from the photoresist is suppressed. This was effective in forming the porous anodic oxide only on the side surfaces in the subsequent anodic oxidation step.
Thereafter, the photoresist and the aluminum film were patterned to form a
さらにこれに電解液中で電流を通じて陽極酸化し、厚さ300〜600nm、例えば、厚さ500nmの陽極酸化物107を形成した。陽極酸化は、3〜20%のクエン酸もしくはショウ酸、燐酸、クロム酸、硫酸等の酸性水溶液を用いておこない、10〜30Vの一定電流をゲイト電極に印加すればよい。溶液の水素イオン濃度pHは2未満であることが望ましい。最適なpHは電解溶液の種類に依存するが、シュウ酸の場合には0.9〜1.0である。この場合には、10〜30V程度の低電圧で500nm以上の厚い陽極酸化物を形成することができる。本実施例ではpH=0.9〜1.0のシュウ酸溶液(30℃)中で電圧を10Vとし、20〜40分、陽極酸化した。陽極酸化物の厚さは陽極酸化時間によって制御した。(図1(B))
{Circle around (5)} Anodized by passing a current through the electrolytic solution to form an
次に、マスク106を除去し、再び電解溶液中において、電圧が1〜10V/分で上昇するようにゲイト電極に電流を印加した。今回は、3〜10%の酒石液、硼酸、硝酸の少なくとも1つが含まれたpH=6.9〜7.1のエチレングルコールアンモニア溶液を用いた。溶液の温度は10℃前後の室温より低い方が良好な酸化膜が得られた。このため、ゲイト電極の上面および側面にバリヤ型の陽極酸化物108が形成された。陽極酸化物108の厚さは印加電圧に比例し、印加電圧が150Vで200nmの陽極酸化物が形成された。(図1(C))
Next, the
注目すべきは、バリヤ型の陽極酸化が後の工程であるにもかかわらず、多孔質の陽極酸化物の外側にバリヤ型の陽極酸化物ができるのではなく、バリヤ型の陽極酸化物108は多孔質陽極酸化物107とゲイト電極105の間に形成されることである。燐酸系のエッチャントに対しては、多孔質陽極酸化物のエッチングレートはバリヤ型陽極酸化物のエッチングレートの10倍以上である。このため、後に燐酸系のエッチャントよって、多孔質陽極酸化物をエッチングする際に、バリヤ型の陽極酸化物108によって内側のゲイト電極を守ることができる。
It should be noted that, although barrier type anodic oxidation is a later step, barrier type anodic oxide is not formed outside the porous anodic oxide, but barrier type
その後、ドライエッチング法によって酸化珪素膜104をエッチングした。このエッチングにおいては、等方性エッチングのプラズマモードでも、あるいは異方性エッチングの反応性イオンエッチングモードでもよい。ただし、珪素と酸化珪素の選択比を十分に大きくすることによって、活性層を深くエッチングしないようにすることが重要である。本発明では、活性層が真性珪素であるため酸化珪素とのエッチングの選択比は十分に大きい。例えば、エッチングガスとしてCF4 を使用すれば陽極酸化物はエッチングされず、酸化珪素膜104のみがエッチングされる。また、多孔質陽極酸化物107の下の酸化珪素膜(ゲイト絶縁膜)110はエッチングされずに残った。(図1(D))
After that, the
本実施例では、ゲイト電極がアルミニウムであるが、その他の材料(例えば、タンタル、チタンを主成分とる場合)であっても、絶縁膜104が酸化珪素を主成分とする場合においては、フッ素系(例えばNF3 、SF6 )のエッチングガスを用いて、ドライエッチングをおこなえば、酸化珪素である絶縁膜104は素早くエッチングされるが、酸化タンタル、酸化チタンのエッチングレートは十分に小さいので絶縁膜104を選択的にエッチングできる。
In this embodiment, the gate electrode is made of aluminum. However, even if the gate electrode is made of another material (for example, tantalum or titanium is used as a main component), if the insulating
また、ウェットエッチングを用いることも可能であり、1/100フッ酸等のフッ酸系のエッチャントを用いればよい。この場合にも酸化珪素である絶縁膜104は素早くエッチングされるが、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン等のエッチングレートは十分に小さいので絶縁膜104を選択的にエッチングできる。
その後、燐酸、酢酸、硝酸の混酸を用いて多孔質陽極酸化物107をエッチングした。このエッチングでは陽極酸化物107のみがエッチングされ、エッチングレートは約60nm/分であった。その下のゲイト絶縁膜110はそのまま残存した。
Further, wet etching can be used, and a hydrofluoric acid-based etchant such as 1/100 hydrofluoric acid may be used. In this case as well, the insulating
Thereafter, the porous
さらに、全面に適当な金属、例えば、チタン、クロム、ニッケル、モリブテン、タングステン、白金、パラジウム等の被膜、例えば、厚さ20〜200nmのチタン膜111をスパッタ法によって全面に形成した。(図1(E))
そして、イオンドーピング法によって、TFTの活性層103に、ゲイト電極部(すなわちゲイト電極とその周囲の陽極酸化膜)およびゲイト絶縁膜110をマスクとして自己整合的に不純物を注入した。
Further, a coating of an appropriate metal, for example, titanium, chromium, nickel, molybdenum, tungsten, platinum, palladium, etc., for example, a
Then, an impurity was implanted into the
本実施例では、ドーピングガスとしてはフォスフィン(PH3 )を用いた。ドーズ量は5×1014〜5×1015原子/cm2 、加速電圧は60〜120kVとした。このため、ドーピング不純物は主として幅yの領域113に注入され、該領域はN型の不純物領域となった。一方、領域112は多くの不純物が通過して、かえって不純物濃度は低くなった。P型の不純物領域を形成するにはジボラン(B2 H6 )をドーピングガスとして用いればよい。(図1(F))
In this embodiment, phosphine (PH 3 ) was used as the doping gas. The dose was 5 × 10 14 to 5 × 10 15 atoms / cm 2 , and the acceleration voltage was 60 to 120 kV. For this reason, the doping impurities are mainly injected into the
本実施例では、ドーピングは1回のみとしたが、領域112にもドーピングされるように、電圧を加減して、2回のドーピングをおこなってもよい。また、領域113の不純物濃度が領域112の不純物濃度よりも1〜3桁低くなるようにドーピングをおこなってもよい。
この後、450℃の熱アニールを1〜5時間おこなった。この結果、ドーピング不純物が活性化されるとともに、チタン膜111と領域112の珪素が反応してシリサイド領域114が形成された。ドーピングされた珪素は反応性が高いため、450℃というような低温でも十分にシリサイド化をおこなうことができた。一方、チタン膜と接していない領域113はソース/ドレインとなった。
In this embodiment, the doping is performed only once. However, the doping may be performed twice by adjusting the voltage so that the
Thereafter, thermal annealing at 450 ° C. was performed for 1 to 5 hours. As a result, the doping impurities were activated, and the
この工程は、Nd:YAGレーザー(Qスイッチパルス発振が望ましい)のごとき赤外光レーザーやその第2高調波のごとき可視光レーザー、KrF、XeCl、ArF等のエキシマーを使用する各種紫外光レーザーを照射する、いわゆる光アニール法も使用できるが、金属膜の上面からレーザー照射をおこなう場合には金属膜に反射されないような波長のレーザーを選択する必要がある。もっとも、金属膜が極めて薄い場合にはほとんど問題がない。また、レーザー光は、基板側から照射してもよい。この場合には下に存在するシリコン半導体膜を透過するレーザー光を選択する必要がある。 In this step, an infrared laser such as an Nd: YAG laser (preferably Q-switched pulse oscillation), a visible laser such as a second harmonic thereof, and various ultraviolet lasers using excimers such as KrF, XeCl, and ArF are used. Irradiation, a so-called optical annealing method, can also be used, but when laser irradiation is performed from the upper surface of the metal film, it is necessary to select a laser having a wavelength that is not reflected by the metal film. However, there is almost no problem when the metal film is extremely thin. Further, the laser light may be applied from the substrate side. In this case, it is necessary to select a laser beam that passes through the underlying silicon semiconductor film.
また、非コヒーレントな可視光線もしくは近赤外光の照射によるランプアニールによるものでもよい。ランプアニールをおこなう場合には、被照射面表面が600〜1000℃程度になるように、600℃の場合は数分間、1000℃の場合は数10秒間のランプ照射を行うようにする。近赤外線(例えば1200nmの赤外線)によるアニールは、近赤外線が珪素半導体に選択的に吸収され、ガラス基板をそれ程加熱せず、しかも一回の照射時間を短くすることで、ガラス基板に対する加熱を抑えることができ、極めて有用である。 ラ ン プ Alternatively, lamp annealing by irradiation of non-coherent visible light or near-infrared light may be used. When lamp annealing is performed, lamp irradiation is performed for several minutes at 600 ° C. and for several tens seconds at 1000 ° C. so that the surface to be irradiated is about 600 to 1000 ° C. Annealing by near-infrared rays (for example, 1200 nm infrared rays) selectively absorbs near-infrared rays into a silicon semiconductor, does not heat the glass substrate so much, and shortens the irradiation time for one shot, thereby suppressing heating of the glass substrate. Can be very useful.
上記のようにして、シリサイド領域114を形成した後、過酸化水素とアンモニアと水とを5:2:2で混合したエッチング液で未反応のチタン膜のエッチングした。露出した活性層と接触した部分以外のチタン膜(例えば、ゲイト絶縁膜110や陽極酸化膜108上に存在したチタン膜)はそのまま金属状態で残っていたが、このエッチングで除去できた。一方、シリサイド領域112の珪化チタンはエッチングされないので、残存させることができた。
(4) After the
最後に、全面に層間絶縁物115として、CVD法によって酸化珪素膜を厚さ300nm形成した。そして、TFTのソース/ドレインにコンタクトホールを形成し、アルミニウム配線・電極116、117を形成した。以上によって、Nチャネル型TFTが完成された。アルミニウム配線がコンタクトする部分は珪化チタンであり、アルミニウムとの界面の安定性が珪素の場合よりも良好であるので、信頼性の高いコンタクトが得られた。
(4) Finally, a silicon oxide film having a thickness of 300 nm was formed as an
また、このアルミニウム電極116、117と珪化物領域114の間にバリヤメタルとして、例えば窒化チタンを形成するとより一層、信頼性を向上させることができる。本実施例では、シリサイド領域のシート抵抗は10〜50Ω/□となった。この結果、周波数特性が良く、かつ、高いドレイン電圧でもホットキャリヤ劣化の少ないTFTを作製することができた。(図1(G))
本実施例で開示した方法によって、同様にPチャネル型TFTやCMOS回路も作製できる。
Further, when titanium nitride, for example, is formed as a barrier metal between the
According to the method disclosed in this embodiment, a P-channel TFT and a CMOS circuit can be similarly manufactured.
図3を用いて本実施例を説明する。まず、ガラス基板301上に下地の酸化珪素膜302を堆積し、さらに、結晶性珪素によって、厚さ50nmの非晶質珪素膜を成膜した。この後、これを550〜600℃の還元雰囲気に8〜24時間放置して、結晶化せしめた。この際には、ニッケル等の結晶化を助長する触媒元素を微量添加しても構わない。このようにして結晶化せしめたシリコン膜にKrFエキシマーレーザー(波長248nm)を照射して、さらに結晶性を改善した。レーザーのエネルギー密度はシリコン膜の結晶化度に依存するが、200〜350mJ/cm2 で好ましい結果が得られた。また、最適なエネルギー密度はレーザー照射時の基板温度にも依存した。このようにして得られた結晶性珪素膜をエッチングして、活性層303を形成した。
This embodiment will be described with reference to FIG. First, an underlying
さらに、活性層303を覆って、厚さ150nmの酸化珪素のゲイト絶縁膜304を成膜した。そして、0.1〜0.3wt%のScを有する厚さ500nmのアルミニウム膜をスパッタ法によって成膜し、これをエッチングしてゲイト電極305を形成した。その後、これを陽極酸化して、その上面および側面に陽極酸化物306を形成した。
陽極酸化は、アンモニアによってpH≒7に調整した1〜3%の酒石酸エチレングリコール溶液に基板を浸し、白金を陰極、アルミニウムのゲイト電極305を陽極としておこなった。陽極酸化は、最初一定電流で特定の電圧まで電圧を上げ、その状態で1時間保持して終了させた。陽極酸化物306の厚さは200nmとした。(図3(A)))
Further, a
The anodic oxidation was performed by immersing the substrate in a 1-3% ethylene glycol tartrate solution adjusted to pH ≒ 7 with ammonia, using platinum as a cathode and an
次に、酸化珪素膜304をゲイト電極と陽極酸化物をマスクとしてエッチングした。エッチングにはドライエッチング法を用い、その際のエッチングガスとしてはCHF3 を用いた。陽極酸化物である酸化アルミニウムはドライエッチング法ではほとんどエッチングされず、酸化珪素膜のみが選択的にエッチングされるので好ましい。もちろん、ウェットエッチング法を用いてもよい。このようにして、Nチャネル型TFTの活性層を露出させた。そして、厚さ20〜200nmの白金(プラチナ)膜308をスパッタ法によって形成した。(図3(B))
Next, the
次に、斜めより不純物イオンを照射して、不純物領域107を形成した。その結果、不純物領域は陽極酸化物306の下にも回り込むこととなる。上記の各工程において不純物領域を形成するには、加速した不純物イオンを基板に対して斜めから照射することによっておこなうことを特徴とする。その際には、基板をイオン源の方向に対して傾けつつ、回転させることによっておこなう方法(回転斜めイオン注入法)を用いた。
{Circle around (2)} Impurity ions were obliquely irradiated to form
回転斜めイオン注入法は、図2に示す装置を用いた。図2に示す装置は、チャンバー201とその内部に配置されたサンプルホルダー(基板ホルダー)202、アノード電極203、アノード電極203に高電圧を供給するための電源204、グリッド電極205を有している。サンプルホルダー202は斜方向からのイオン注入が可能となるように、角度θが自在に変化できる。また、サンプルホルダーには回転機構が備わっており、イオン注入の際に回転できるようになっている。(図2)
The apparatus shown in FIG. 2 was used for the oblique rotation ion implantation. The apparatus shown in FIG. 2 includes a
また、アノード電極203には高電圧が印加できるような構造となっている。最大電圧としては、例えば、120kVもしくはそれ以上の電圧が印加される。アノードに印加された電圧によって、グリッド電極205の近傍においてRF放電等によってイオン化された不純物イオン206は、サンプルホルダー202上に配置された基板207(サンプル)の方向に加速される。その結果、基板には加速された不純物イオンが打ち込まれることになる。(図2)
Further, the
本実施例では、ドーズ量は1×1013〜5×1014原子/cm2 、加速電圧は60〜120kV、例えば、ドーズ量を4×1013原子/cm2 、加速電圧を110kVとした。この結果、N型不純物領域309が形成され、この領域はゲイト電極305にオーバーラップするように形成された。(図3(C))
In this embodiment, the dose is 1 × 10 13 to 5 × 10 14 atoms / cm 2 and the acceleration voltage is 60 to 120 kV. For example, the dose is 4 × 10 13 atoms / cm 2 and the acceleration voltage is 110 kV. As a result, an N-
そして、400〜550℃、例えば、450℃で1時間アニールをおこなった。この結果、白金膜とシリコン膜が密着していた部分においてはシリサイドが形成され、同時に、ドーピングされた不純物の活性化もおこなわれた。また、白金膜と酸化珪素、酸化アルミニウムは反応しなかったので、酸化珪素、陽極酸化物上の白金膜は未反応のまま残存した。これは簡単に除去できた。このようにして、ソース/ドレインに相当する部分にシリサイド領域311を形成した。また、N型不純物領域309のうち、シリサイドにならなかった幅xの部分がゲイト電極部にソース/ドレイン領域310として残った。(図3(D))
ア ニ ー ル Then, annealing was performed at 400 to 550 ° C., for example, 450 ° C. for 1 hour. As a result, silicide was formed in a portion where the platinum film and the silicon film were in close contact with each other, and at the same time, the doped impurity was activated. Since the platinum film did not react with silicon oxide or aluminum oxide, the silicon oxide and the platinum film on the anodic oxide remained unreacted. This was easily removed. Thus, a
次に、層間絶縁膜312として,プラズマCVD法によって酸化珪素膜を厚さ300nmに成膜した。そして、層間絶縁膜312をエッチングして、TFTのソース/ドレインにコンタクトホール形成した。そして、アルミニウム膜をスパッタリング法によって成膜し、パターニング・エッチングをおこなってソース/ドレイン電極313、314を形成した。(図3(E))
(4) Next, a silicon oxide film having a thickness of 300 nm was formed as an
上記のシリサイド化の工程において、シリサイド反応の進め方によって、図3(D)および(E)のように、活性層の底までシリサイドが形成される場合や、図3(F)のように活性層の表面のみにシリサイドが形成される場合がある。当然のことながら、前者の方が、ソース/ドレインに該当する部分のシート抵抗は小さいのであるが、後者の場合でも十分に抵抗は低い。したがって、いずれの場合においても、ソース/ドレインのシート抵抗は、不純物領域310の幅xによってほぼ決定される。
In the above silicidation process, depending on how the silicide reaction proceeds, a case where silicide is formed to the bottom of the active layer as shown in FIGS. 3D and 3E, or a case where the active layer is formed as shown in FIG. May be formed only on the surface of the substrate. Naturally, the former has a smaller sheet resistance at the portion corresponding to the source / drain, but the latter has a sufficiently low resistance. Therefore, in any case, the sheet resistance of the source / drain is substantially determined by the width x of the
上記のことと関連するが、シリサイドの厚さは、ソース/ドレインに該当する領域に必要とされるシート抵抗によって選択される。シート抵抗として10〜100Ω/□を達成せんとすれば、シリサイドの比抵抗は、0.1〜1mΩ・cmであるので、シリサイドの厚さは10〜1000nmが適当である。
また、シリサイドを形成する際、熱アニール以外にレーザー等の強光を金属膜に照射し、下に存在するシリコン半導体膜と反応させてシリサイドとしてもよい。また、レーザー光は、基板側から照射してもよい。レーザーを使用するのであれば、パルス状のレーザーが好ましい。連続発振レーザーでは照射時間が長いので、熱によって被照射物が熱によって膨張することによって剥離するような危険がある上、基板への熱的なダメージもある。
In connection with the above, the thickness of the silicide is selected according to the sheet resistance required in the region corresponding to the source / drain. If a sheet resistance of 10 to 100 Ω / □ is to be achieved, the specific resistance of the silicide is 0.1 to 1 mΩ · cm, and therefore the appropriate thickness of the silicide is 10 to 1000 nm.
In addition, when forming silicide, in addition to thermal annealing, strong light such as laser may be applied to the metal film to react with the underlying silicon semiconductor film to form silicide. Further, the laser light may be applied from the substrate side. If a laser is used, a pulsed laser is preferred. Since the irradiation time of a continuous wave laser is long, there is a danger that the object to be irradiated is separated by expansion due to heat, and there is also thermal damage to the substrate.
図4を用いて本実施例を説明する。ガラス基板401上に、下地膜402、活性層403、ゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜404、陽極酸化可能なゲイト電極405を形成し、ゲイト電極の上面および側面の陽極酸化をおこない、陽極酸化物406を得た。
さらに、酸化珪素膜404をエッチングして、ゲイト絶縁膜407を得た。そして、スパッタ法によって、厚さ100nmのパラジウム膜408を全面的に成膜した。(図4(B))
This embodiment will be described with reference to FIG. A
Further, the
そして、ゲイト電極および陽極酸化物をマスクとして、図2の装置を用い、斜めから不純物イオンを照射して不純物領域409を活性層に設けた。このときの不樹物濃度は通常の場合に比較して低くした。例えば、ドーズ量は1×1012〜5×1014原子/cm2 とした。(図4(C))
次に、今度はほぼ垂直方向から同じ導電型のイオンを照射し、さらに、不純物濃度を、先に形成された不純物領域409のものより高くした。この際のドーズ量は1×1014〜5×1015原子/cm2 が適当であった。この結果、陽極酸化物の下には幅xの低濃度の不純物領域が残り、その他の領域は高濃度不純物領域410となった。(図4(D))
Then, using the apparatus shown in FIG. 2 with the gate electrode and the anodic oxide as a mask, impurity ions were obliquely irradiated to form
Next, ions of the same conductivity type were irradiated from almost the vertical direction, and the impurity concentration was made higher than that of the
その後、パラジウム膜と不純物領域を反応させ、シリサイド領域412を形成した。しかし、陽極酸化物の下の領域の不純物領域409まではシリサイド反応が及ばず、不純物領域のまま残った。また、陽極酸化物上に形成された金属被膜はほとんど反応しない状態で残存するので、パラジウム膜408のうち、未反応のものは容易にエッチングできた。(図4(E))
その後、層間絶縁物413を堆積し、シリサイド領域にコンタクトホールを形成して、金属配線・電極414、415を形成してTFTが完成した。(図4(F))
Thereafter, the palladium film and the impurity region were reacted to form a
Thereafter, an
本実施例では、ソース/ドレイン領域として、低濃度の不純物をドーピングした。通常のTFTにおいて、このように低濃度の不純物をドーピングすると、ドレイン近傍での電界が緩和され、ホットキャリヤ注入による劣化が低下し、また、ソース/ドレイン間のリーク電流も低下するのであるが、例えば、図3の不純物領域310を低濃度にしたものでは、不純物濃度が低濃度であるがため、NI接合(Pチャネル型TFTの場合はPI接合)が浅く、また、シリサイド領域間の距離が短いために、ドレイン電圧が高い場合には、ソース/ドレイン間のリーク電流が増加しやすい。それを防ぐためには、図4のように高濃度のドーピングをおこなうと効果的である。
In this embodiment, the source / drain regions are doped with low-concentration impurities. In a normal TFT, doping with such a low concentration of impurities reduces the electric field near the drain, reduces the deterioration due to hot carrier injection, and also reduces the source / drain leakage current. For example, in the case where the
図5に本実施例を示す。まず、基板(コーニング7059、100mm×100mm)501上にゲイト配線・電極502、503を形成した。ゲイト配線・電極は、厚さ300nmのタンタルを用いた。ゲイト電極の表面は陽極酸化によって処理することにより、絶縁性を高めてもよい。
その後、プラズマCVD法によって厚さ300〜600nm、例えば、400nmの窒化珪素膜504を堆積した。これはゲイト絶縁膜としても機能する。そして、厚さ30〜100nm、例えば、50nmの非晶質珪素膜をプラズマCVD法によって形成した。そして、これをエッチングして、活性層505を形成した。(図5(A))
FIG. 5 shows this embodiment. First, gate wiring /
After that, a
さらに、プラズマCVD法によって厚さ300〜600nm、例えば、200nmの酸化珪素膜を堆積した。そして、全面にフォトレジストを塗布し、基板裏面から露光することにより、ゲイト電極・配線502、503をマスクとしてパターニングをおこなった。そして、このパターンを用いて、酸化珪素膜をエッチングし、ドーピングマスク506、507を形成した。(図5(B))
その後、厚さ50nmのチタン膜508をスパッタ法によって形成した。(図5(C))
Further, a silicon oxide film having a thickness of 300 to 600 nm, for example, 200 nm was deposited by a plasma CVD method. Then, a photoresist was applied to the entire surface and exposed from the back surface of the substrate, thereby performing patterning using the gate electrodes /
Thereafter, a
次に、図2の装置を用いた回転斜めイオンドーピング法によって、活性層505に、N型の不純物を注入し、N型不純物領域(ソース/ドレイン領域)509を形成した。ドーピングガスとしては、フォスフィン(PH3 )を用いた。ドーズ量は5×1014〜5×1015原子/cm2 、加速電圧は60〜90kVとした。(図5(D))
Next, an N-type impurity was implanted into the
そして、300〜450℃、例えば、350℃で10〜60分、熱アニールすることによって、チタンとシリコンを反応させ、シリサイド領域510を形成した。この後、残ったチタン膜をエッチングした。(図5(E))
さらに、全面にスパッタ法で厚さ500nmのアルミニウム膜を形成し、これをエッチングして、配線511、512を形成した。配線511、512は先に形成されたシリサイド領域を接触する。以上によって、TFTが完成された。(図5(F))
Then, by performing thermal annealing at 300 to 450 ° C., for example, at 350 ° C. for 10 to 60 minutes, titanium and silicon were reacted to form a
Further, an aluminum film having a thickness of 500 nm was formed on the entire surface by a sputtering method, and this was etched to form
図7に本実施例を示す。実施例1と同様に、ガラス基板701上に下地酸化膜702と、結晶性珪素膜の島状領域703、厚さ150nmの酸化珪素のゲイト絶縁膜704、アルミニウム(1〜5wt%のZr(ジルコニウム)を含む)のゲイト電極705、バリヤ型の陽極酸化物706、多孔質の陽極酸化物707を形成した。(図7(A)、図1(D)に相当)
その後、燐酸、酢酸、硝酸の混酸を用いて多孔質陽極酸化物707をエッチングした。さらに、全面に厚さ20〜200nmのクロムの被膜をスパッタ法によって形成した。スパッタ成膜時にクロムは活性層の珪素と反応し、活性層の表面の2〜10nmはシリサイド(図示せず)となった。(図7(B))
FIG. 7 shows this embodiment. As in the first embodiment, a
Thereafter, the porous
この後、450℃の熱アニールを1〜5時間おこなった。この結果、クロム膜708と活性層703の珪素が反応してシリサイド領域709が形成された。一方、活性層のうちクロム膜と接していない領域ではシリサイドは形成されなかった。(図7(C))
この工程は、Nd:YAGレーザー(Qスイッチパルス発振が望ましい)のごとき赤外光レーザーやその第2高調波のごとき可視光レーザー、KrF、XeCl、ArF等のエキシマーを使用する各種紫外光レーザーを照射する、いわゆる光アニール法も使用できるが、金属膜の上面からレーザー照射をおこなう場合には金属膜に反射されないような波長のレーザーを選択する必要がある。もっとも、金属膜が極めて薄い場合にはほとんど問題がない。また、レーザー光は、基板側から照射してもよい。この場合には下に存在するシリコン半導体膜を透過するレーザー光を選択する必要がある。
Thereafter, thermal annealing at 450 ° C. was performed for 1 to 5 hours. As a result, the
In this step, an infrared laser such as an Nd: YAG laser (preferably Q-switched pulse oscillation), a visible laser such as a second harmonic thereof, and various ultraviolet lasers using excimers such as KrF, XeCl, and ArF are used. Irradiation, a so-called optical annealing method, can also be used, but when laser irradiation is performed from the upper surface of the metal film, it is necessary to select a laser having a wavelength that is not reflected by the metal film. However, there is almost no problem when the metal film is extremely thin. Further, the laser light may be applied from the substrate side. In this case, it is necessary to select a laser beam that passes through the underlying silicon semiconductor film.
また、非コヒーレントな可視光線もしくは近赤外光の照射によるランプアニールによるものでもよい。ランプアニールをおこなう場合には、被照射面表面が600〜1000℃程度になるように、600℃の場合は数分間、1000℃の場合は数10秒間のランプ照射を行うようにする。近赤外線(例えば1200nmの赤外線)によるアニールは、近赤外線が珪素半導体に選択的に吸収され、ガラス基板をそれ程加熱せず、しかも一回の照射時間を短くすることで、ガラス基板に対する加熱を抑えることができ、極めて有用である。 ラ ン プ Alternatively, lamp annealing by irradiation of non-coherent visible light or near-infrared light may be used. When lamp annealing is performed, lamp irradiation is performed for several minutes at 600 ° C. and for several tens seconds at 1000 ° C. so that the surface to be irradiated is about 600 to 1000 ° C. Annealing by near-infrared rays (for example, 1200 nm infrared rays) selectively absorbs near-infrared rays into a silicon semiconductor, does not heat the glass substrate so much, and shortens the irradiation time for one shot, thereby suppressing heating of the glass substrate. Can be very useful.
そして、イオンドーピング法によって、TFTの活性層703に、ゲイト電極部(すなわちゲイト電極とその周囲の陽極酸化膜)およびゲイト絶縁膜704をマスクとして自己整合的に不純物を注入した。
本実施例では、ドーピングガスとしてはフォスフィン(PH3 )を用いた。ドーズ量は5×1014〜5×1015原子/cm2 、加速電圧は60〜120kVとした。このため、ドーピング不純物は主としてゲイト絶縁膜704の下の活性層領域710に注入され、該領域はN型の不純物領域となった。(図7(D))
Then, impurities were implanted into the
In this embodiment, phosphine (PH 3 ) was used as the doping gas. The dose was 5 × 10 14 to 5 × 10 15 atoms / cm 2 , and the acceleration voltage was 60 to 120 kV. For this reason, the doping impurities are mainly injected into the
本実施例では、ドーピングは1回のみとしたが、領域709にもドーピングされるように、電圧を加減して、2回のドーピングをおこなってもよい。また、領域710の不純物濃度が領域709の不純物濃度よりも1〜3桁低くなるようにドーピングをおこなってもよい。
そして、ドーピングされた不純物の活性化をおこなった。本実施例では300〜500℃、例えば、450℃の熱アニールを0.1〜2時間、例えば、1時間おこなった。この工程は、上記のようなレーザーやRTA法を用いておこなってもよい。このように、クロム膜を設けたまま活性化をおこなったために、さらに、シリサイドの形成を促進することができた。
In this embodiment, the doping is performed only once. However, the doping may be performed twice by adjusting the voltage so that the
Then, the doped impurities were activated. In this embodiment, thermal annealing at 300 to 500 ° C., for example, 450 ° C. is performed for 0.1 to 2 hours, for example, 1 hour. This step may be performed using the laser or the RTA method as described above. As described above, since the activation was performed while the chromium film was provided, the formation of silicide could be further promoted.
その後、未反応のクロム膜をエッチングし、全面に層間絶縁物711として、CVD法によって酸化珪素膜を厚さ300nm形成した。そして、TFTのソース/ドレインにコンタクトホールを形成し、アルミニウム配線・電極712、713を形成した。以上によって、Nチャネル型TFTが完成された。
本実施例では、ドーピングされた不純物の活性化を、クロム膜を除去する前におこなったが、クロム膜を除去した後におこなってもよい。この場合には、特に、レーザーやRTA法を用いる際には、クロム膜による光の反射を考慮しなくても良いので、効果的に活性化をおこなうことができる。
After that, the unreacted chromium film was etched, and a 300-nm-thick silicon oxide film was formed as an
In this embodiment, the activation of the doped impurity is performed before the chromium film is removed, but may be performed after the chromium film is removed. In this case, particularly when a laser or RTA method is used, it is not necessary to consider light reflection by the chromium film, so that activation can be performed effectively.
101 絶縁基板
102 下地酸化膜(酸化珪素)
103 活性層
104 絶縁膜(酸化珪素)
105 ゲイト電極(アルミニウム)
106 マスク膜(フォトレジスト)
107 陽極酸化物(多孔質)
108 陽極酸化物(バリヤ型)
109 ゲイト絶縁膜の端部
110 ゲイト絶縁膜
111 金属被膜(チタン)
112、113 N型不純物領域
114 シリサイド領域
115 層間絶縁物
116、117 金属配線・電極(アルミニウム)
101 Insulating
103
105 Gate electrode (aluminum)
106 Mask film (photoresist)
107 Anodic oxide (porous)
108 Anodic oxide (barrier type)
109 Edge of
112, 113 N-
Claims (17)
前記珪素膜上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上にゲイト電極を形成し、
前記絶縁膜を除去して前記珪素膜を露出させ、
前記珪素膜及び前記ゲイト電極を覆って金属被膜を形成し、
前記珪素膜に選択的に導電型の不純物イオンを基板に対して斜めに導入することによって不純物領域を形成し、
アニールにより前記珪素膜と前記金属被膜を選択的に反応させることによって、前記珪素膜に選択的にシリサイド領域を形成し、
前記金属被膜を除去し、
前記不純物領域の一部は、ゲイト電極の下にオーバーラップしており、前記絶縁膜を介して前記不純物イオンが導入されていることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a silicon film on the insulating surface,
Forming an insulating film on the silicon film,
Forming a gate electrode on the insulating film,
Removing the insulating film to expose the silicon film,
Forming a metal film covering the silicon film and the gate electrode;
Forming impurity regions by selectively introducing conductive impurity ions into the silicon film obliquely with respect to the substrate;
Forming a silicide region selectively in the silicon film by selectively reacting the silicon film and the metal film by annealing;
Removing the metal coating,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a part of the impurity region overlaps below a gate electrode, and the impurity ions are introduced through the insulating film.
前記珪素膜上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上にゲイト電極を形成し、
前記絶縁膜を除去して前記珪素膜を露出させ、
前記珪素膜及び前記ゲイト電極を覆って金属被膜を形成し、
アニールにより前記珪素膜と前記金属被膜を選択的に反応させることによって、前記珪素膜に選択的にシリサイド領域を形成し、
前記珪素膜に選択的に導電型の不純物イオンを基板に対して斜めに導入することによって不純物領域を形成し、
前記金属被膜を除去し、
前記不純物領域の一部は、ゲイト電極の下にオーバーラップしており、前記絶縁膜を介して前記不純物イオンが導入されていることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a silicon film on the insulating surface,
Forming an insulating film on the silicon film,
Forming a gate electrode on the insulating film,
Removing the insulating film to expose the silicon film,
Forming a metal film covering the silicon film and the gate electrode;
Forming a silicide region selectively in the silicon film by selectively reacting the silicon film and the metal film by annealing;
Forming impurity regions by selectively introducing conductive impurity ions into the silicon film obliquely with respect to the substrate;
Removing the metal coating,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a part of the impurity region overlaps below a gate electrode, and the impurity ions are introduced through the insulating film.
前記珪素膜上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上にゲイト電極を形成し、
前記絶縁膜を除去して前記珪素膜を露出させ、
前記珪素膜及び前記ゲイト電極を覆って金属被膜を形成し、
前記珪素膜に選択的に導電型の不純物イオンを基板に対して斜めに導入することによって、低濃度の不純物領域を形成し、
前記珪素膜に、選択的に前記導電型の不純物イオンと同じ導電型の不純物イオンを基板に対して垂直に導入することによって、高濃度の不純物領域を形成し、
アニールにより前記珪素膜と前記金属被膜を選択的に反応させることによって、前記珪素膜に選択的にシリサイド領域を形成し、
前記金属被膜を除去し、
前記低濃度の不純物領域の一部は、ゲイト電極の下にオーバーラップしており、前記絶縁膜を介して前記不純物イオンが導入されていることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a silicon film on the insulating surface,
Forming an insulating film on the silicon film,
Forming a gate electrode on the insulating film,
Removing the insulating film to expose the silicon film,
Forming a metal film covering the silicon film and the gate electrode;
By selectively introducing conductive impurity ions into the silicon film obliquely with respect to the substrate, a low-concentration impurity region is formed,
In the silicon film, a high-concentration impurity region is formed by selectively introducing impurity ions of the same conductivity type as the conductivity-type impurity ions perpendicularly to the substrate,
Forming a silicide region selectively in the silicon film by selectively reacting the silicon film and the metal film by annealing;
Removing the metal coating,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a part of the low-concentration impurity region overlaps below a gate electrode, and the impurity ions are introduced through the insulating film.
前記珪素膜上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上にゲイト電極を形成し、
前記絶縁膜を除去して前記珪素膜を露出させ、
前記珪素膜及び前記ゲイト電極を覆って金属被膜を形成し、
アニールにより前記珪素膜と前記金属被膜を選択的に反応させることによって、前記珪素膜に選択的にシリサイド領域を形成し、
前記珪素膜に選択的に導電型の不純物イオンを基板に対して斜めに導入することによって、低濃度の不純物領域を形成し、
前記珪素膜に選択的に前記導電型の不純物イオンと同じ導電型の不純物イオンを基板に対して垂直に導入することによって、高濃度の不純物領域を形成し、
前記金属被膜を除去し、
前記低濃度の不純物領域の一部は、ゲイト電極の下にオーバーラップしており、前記絶縁膜を介して前記不純物イオンが導入されていることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a silicon film on the insulating surface,
Forming an insulating film on the silicon film,
Forming a gate electrode on the insulating film,
Removing the insulating film to expose the silicon film,
Forming a metal film covering the silicon film and the gate electrode;
Forming a silicide region selectively in the silicon film by selectively reacting the silicon film and the metal film by annealing;
By selectively introducing conductive impurity ions into the silicon film obliquely with respect to the substrate, a low-concentration impurity region is formed,
By selectively introducing impurity ions of the same conductivity type as the impurity ions of the conductivity type into the silicon film perpendicularly to the substrate, a high-concentration impurity region is formed,
Removing the metal coating,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a part of the low-concentration impurity region overlaps below a gate electrode, and the impurity ions are introduced through the insulating film.
前記ゲイト電極上に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜上に珪素膜を形成し、
前記珪素膜を選択的に除去することによって活性層を形成し、
前記活性層及び前記第1の絶縁膜を覆って、第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜の一部を除去して前記活性層の一部を露出させ、
前記活性層の一部、前記第1の絶縁膜、及び前記第2の絶縁膜を覆って、金属被膜を形成し、
前記珪素膜に選択的に導電型の不純物イオンを基板に対して斜めに導入することによって不純物領域を形成し、
アニールにより前記珪素膜と前記金属被膜を選択的に反応させることによって、前記珪素膜に選択的にシリサイド領域を形成し、
前記金属被膜を除去し、
前記不純物領域の一部は、ゲイト電極の上にオーバーラップしており、前記第2の絶縁膜を介して前記不純物イオンが導入されていることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a gate electrode on the insulating surface,
Forming a first insulating film on the gate electrode;
Forming a silicon film on the first insulating film;
Forming an active layer by selectively removing the silicon film;
Forming a second insulating film covering the active layer and the first insulating film;
Removing a part of the second insulating film to expose a part of the active layer;
Forming a metal film covering a part of the active layer, the first insulating film, and the second insulating film;
Forming impurity regions by selectively introducing conductive impurity ions into the silicon film obliquely with respect to the substrate;
Forming a silicide region selectively in the silicon film by selectively reacting the silicon film and the metal film by annealing;
Removing the metal coating,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a part of the impurity region overlaps a gate electrode, and the impurity ions are introduced through the second insulating film.
前記ゲイト電極上に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜上に珪素膜を形成し、
前記珪素膜を選択的に除去することによって活性層を形成し、
前記活性層及び前記第1の絶縁膜を覆って、第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜の一部を除去して前記活性層の一部を露出させ、
前記活性層の一部、前記第1の絶縁膜及び前記第2の絶縁膜を覆って、金属被膜を形成し、
アニールにより前記珪素膜と前記金属被膜を選択的に反応させることによって、前記珪素膜に選択的にシリサイド領域を形成し、
前記珪素膜に選択的に導電型の不純物イオンを基板に対して斜めに導入することによって不純物領域を形成し、
前記金属被膜を除去し、
前記不純物領域の一部は、ゲイト電極の上にオーバーラップしており、前記第2の絶縁膜を介して前記不純物イオンが導入されていることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a gate electrode on the insulating surface,
Forming a first insulating film on the gate electrode;
Forming a silicon film on the first insulating film;
Forming an active layer by selectively removing the silicon film;
Forming a second insulating film covering the active layer and the first insulating film;
Removing a part of the second insulating film to expose a part of the active layer;
Forming a metal coating covering a part of the active layer, the first insulating film and the second insulating film,
Forming a silicide region selectively in the silicon film by selectively reacting the silicon film and the metal film by annealing;
Forming impurity regions by selectively introducing conductive impurity ions into the silicon film obliquely with respect to the substrate;
Removing the metal coating,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a part of the impurity region overlaps a gate electrode, and the impurity ions are introduced through the second insulating film.
前記半導体膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト電極と、
を有する半導体装置において、
前記第一の不純物領域の濃度は、前記第二の不純物領域の濃度よりも高く、
前記チャネル形成領域及び前記一対の第二の不純物領域の一部は、前記ゲイト絶縁膜を介して前記ゲイト電極の下に形成され、
前記一対の第一の不純物領域の表面にシリサイドが形成され、
前記シリサイドは、金属配線と接続されていることを特徴とする半導体装置。 A pair of first impurity regions formed on an insulating surface, a pair of second impurity regions formed between the pair of first impurity regions, and between the pair of second impurity regions. A semiconductor film having a channel formation region formed;
A gate insulating film formed on the semiconductor film;
A gate electrode formed on the gate insulating film,
In a semiconductor device having
The concentration of the first impurity region is higher than the concentration of the second impurity region,
A part of the channel forming region and the pair of second impurity regions is formed below the gate electrode via the gate insulating film;
Silicide is formed on the surfaces of the pair of first impurity regions,
The semiconductor device, wherein the silicide is connected to a metal wiring.
前記半導体膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト電極と、
を有する半導体装置において、
前記第一の不純物領域の濃度は、前記第二の不純物領域の濃度よりも高く、
前記チャネル形成領域及び前記一対の第二の不純物領域の一部は、前記ゲイト絶縁膜を介して前記ゲイト電極の下に形成され、
前記一対の第一の不純物領域の表面に、厚さ10〜1000nmのシリサイドが形成され、
前記シリサイドは、金属配線と接続されていることを特徴とする半導体装置。 A pair of first impurity regions formed on an insulating surface, a pair of second impurity regions formed between the pair of first impurity regions, and between the pair of second impurity regions. A semiconductor film having a channel formation region formed;
A gate insulating film formed on the semiconductor film;
A gate electrode formed on the gate insulating film,
In a semiconductor device having
The concentration of the first impurity region is higher than the concentration of the second impurity region,
A part of the channel forming region and the pair of second impurity regions is formed below the gate electrode via the gate insulating film;
A silicide having a thickness of 10 to 1000 nm is formed on surfaces of the pair of first impurity regions,
The semiconductor device, wherein the silicide is connected to a metal wiring.
17. The semiconductor device according to claim 16, wherein the barrier metal is titanium nitride.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003285695A JP4230307B2 (en) | 2003-08-04 | 2003-08-04 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003285695A JP4230307B2 (en) | 2003-08-04 | 2003-08-04 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000369314A Division JP2001189464A (en) | 2000-12-04 | 2000-12-04 | Semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004006976A true JP2004006976A (en) | 2004-01-08 |
JP4230307B2 JP4230307B2 (en) | 2009-02-25 |
Family
ID=30438774
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003285695A Expired - Fee Related JP4230307B2 (en) | 2003-08-04 | 2003-08-04 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4230307B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006287205A (en) * | 2005-03-07 | 2006-10-19 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
-
2003
- 2003-08-04 JP JP2003285695A patent/JP4230307B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006287205A (en) * | 2005-03-07 | 2006-10-19 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4230307B2 (en) | 2009-02-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3173760B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
US7847355B2 (en) | Semiconductor device including transistors with silicided impurity regions | |
US5508209A (en) | Method for fabricating thin film transistor using anodic oxidation | |
KR100378046B1 (en) | A method of manufacturing a semiconductor device | |
JP3212060B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JPH07335906A (en) | Thin film semiconductor device and fabrication thereof | |
US6777763B1 (en) | Semiconductor device and method for fabricating the same | |
JP4675433B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP2805590B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP3140303B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP4230307B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JPH07218932A (en) | Semiconductor device and its production | |
JPH1065181A (en) | Semiconductor device and its manufacture | |
JP4417327B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP2003023014A (en) | Semiconductor device | |
JP2001189464A (en) | Semiconductor device | |
JP2002033328A (en) | Semiconductor device | |
JP2003158272A (en) | Semiconductor device | |
JPH09181329A (en) | Semiconductor device and its manufacture | |
JPH11330490A (en) | Semiconductor device and its manufacture and electro-optical device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070710 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070831 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080924 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081006 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081202 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081203 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111212 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111212 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111212 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111212 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |