JP3055201B2 - 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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JP3055201B2
JP3055201B2 JP3079254A JP7925491A JP3055201B2 JP 3055201 B2 JP3055201 B2 JP 3055201B2 JP 3079254 A JP3079254 A JP 3079254A JP 7925491 A JP7925491 A JP 7925491A JP 3055201 B2 JP3055201 B2 JP 3055201B2
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insulating film
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silicon oxide
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稔 松尾
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フラットディスプレイ
などに用いられる薄膜トランジスタの構造とその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】薄膜トランジスタのオフ電流を減少させ
るには、ゲート電極近傍に不純物を含まない多結晶シリ
コン層を形成する構造が有力であるが、生産性を満足す
る方法がなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】薄膜トランジスタの特
性向上を目的とし、詳しくはオフ電流を低減させる半導
体装置の構造とその製造方法を考案することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、基板上にソース・ドレイン・チャネルとなる
シリコン膜を形成する工程と、前記シリコン膜上に第1
ゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第1ゲート絶縁膜
上に第2絶縁膜を形成する工程と、前記第2絶縁膜上に
ゲート電極を形成する工程と、前記第2絶縁膜のゲート
電極近傍の領域がテーパー状になるように、前記第2絶
縁膜を前記ゲート電極に対向する領域及び前記ゲート電
極近傍の領域残して、前記第2絶縁膜を前記シリコン
層上から除去する工程とを有し、しかる後にイオン打ち
込みすることにより、前記シリコン膜にソース・ドレイ
ン領域を形成することを特徴とする。
【0005】
【実施例】(実施例1) 図1は本発明による半導体装置の構造を示す一実施例の
断面図である。まず基板1上にシリコン酸化膜2、多結
晶シリコン3、ゲート絶縁膜となるシリコン窒化膜4お
よびシリコン酸化膜5が形成される。さらにゲート電極
6が形成され、シリコン酸化膜5をゲート電極をマスク
としてテーパー状になるように除去される。次にイオン
注入法により形成されるソース・ドレイン領域7、ゲー
ト電極近傍の不純物を含まない多結晶シリコン層8、層
間絶縁膜9と電極配線10が形成される。以下に本発明
による半導体の製造方法の一実施例を工程図である図2
を用いて説明する。図2(a)に示すように先ずガラス
基板201上に絶縁膜としてシリコン酸化膜202を2
000Åの厚さで堆積する。前記絶縁膜はガラス基板に
含まれている重金属などが、熱処理時に素子部に拡散す
るのを防ぐのが目的であり、ガラス基板の純度が十分高
ければなくてもよい。次にノンドープの多結晶シリコン
203を250Åの厚さで堆積し、パタンニングする。
次にゲート絶縁膜として、シリコン窒化膜204を25
0Åの厚さで堆積する。次にシリコン酸化膜205を1
250Åの厚さで堆積する。次にリンを含む多結晶シリ
コン膜206を3500Åの厚さで堆積し、パタンニン
グしてゲート電極を形成する。次に図2(b)に示すよ
うにシリコン酸化膜をゲート電極をマスクとしてゲート
電極近傍がテーパー状になるように除去し、ゲート電極
をマスクとして、PH3を5%含むH2 ガスを原料とし
たプラズマから、質量分析なしに30KeVのエネルギ
で不純物イオン207を打ち込み、ソース・ドレイン部
208および不純物を含まない多結晶シリコン層209
を自己整合的に形成し、600℃でアニールして不純物
を活性化させる。当該アニールはレーザーによっておこ
なってもよい。次に図2(c)に示すように、シリコン
酸化膜を5000Å堆積して層間絶縁膜210を形成
し、ソース・ドレイン領域にコンタクトホールを開口し
AlやITO膜により電極配線211を行なう。
【0006】(実施例2) 図3(c)は本発明による半導体装置およびその製造方
法を用いて製造された半導体素子の別の実施例の断面図
である。基板301、シリコン酸化膜302、多結晶シ
リコン303、ゲート絶縁膜の一部となるシリコン窒化
膜304、同じくゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜3
05、ゲート電極306、イオン注入で形成されたソー
ス・ドレイン領域308、不純物を含まない多結晶シリ
コン層309、層間絶縁膜310、電極配線311を示
す。以下に本発明の半導体装置の製造方法を工程図を用
いて説明する。図3(a)に示すように先ずガラス基板
や石英基板などの基板301上に絶縁膜としてシリコン
酸化膜302を2000Åの厚さで堆積する。前記絶縁
膜は基板に含まれている重金属などが、熱処理時に素子
部に拡散するのを防ぐのが目的であり、基板の純度が十
分高ければなくてもよい。次に不純物を含まない多結晶
シリコン303を250Åの厚さで堆積し、パタンニン
グする。次にシリコン窒化膜304を500Åの厚さで
堆積する。次にシリコン酸化膜305を1000Åの厚
さで堆積する。次にリンを含む多結晶シリコンを200
0Åの厚さで堆積しパタンニングしてゲート電極306
を形成する。次に図3(b)に示すようにレジストを塗
布し、パタンニングしてゲート絶縁膜であるシリコン酸
化膜の一部を除去し、ゲート電極およびシリコン酸化膜
をマスクとしてB2 H6 を5%含むH2 ガスを原料とし
たプラズマから、質量分析なしに10KeVのエネルギ
で不純物イオン307を打ち込み、ソース・ドレイン部
308および不純物を含まない多結晶シリコン層309
を自己整合的に形成し、450℃でアニールさせて不純
物を活性化させる。次に図3(c)に示すように、シリ
コン酸化膜を5000Å堆積して層間絶縁膜310を形
成し、ソース・ドレイン領域にコンタクトホールを開口
しAlやITO膜により電極配線311を行なう。
【0007】(実施例3) 図4は本発明による半導体装置およびその製造方法をも
ちいて製造された相補形金属酸化物半導体素子の一実施
例の工程図である。図4(a)に示すように先ずガラス
基板401上に絶縁膜としてシリコン酸化膜402を2
000Åの厚さで堆積する。前記絶縁膜はガラス基板に
含まれている重金属などが、熱処理時に素子部に拡散す
るのを防ぐのが目的であり、ガラス基板の純度が十分高
ければなくてもよい。次に多結晶シリコン403を25
0Åの厚さで堆積し、パタンニングする。次にゲート絶
縁膜の一部となるシリコン窒化膜404を250Åの厚
さで堆積する。次にシリコン酸化膜405を1000Å
の厚さで堆積する。次にリンを含む多結晶シリコン40
6を2000Åの厚さで堆積させる。次に図4(b)に
示すように多結晶シリコンの一部ををパタンニングして
n型半導体装置のゲート電極407を形成する。前記ゲ
ート電極をマスクとしてゲート絶縁膜の一部であるシリ
コン酸化膜403をゲート電極の近傍がデーパー状にな
るように除去する。次に質量分析を用いないイオン注入
装置を用いてリンイオン408を20Kevのエネルギ
ーで打ち込み、n型半導体装置のソース・ドレイン領域
409を形成する。ゲート電極近傍はシリコン酸化膜が
マスクとなり、不純物が打ち込まれることはない。次に
図4(c)に示すように、レジスト410を塗布しパタ
ンニングして、p型半導体装置のゲート電極411を形
成する。前記ゲート電極およびレジストをマスクとして
ゲート絶縁膜の一部であるシリコン酸化膜403をゲー
ト電極の近傍がデーパー状になるように除去する。次に
質量分析を用いないイオン注入装置を用いてボロンイオ
ン412を10KeVのエネルギーで打ち込み、p型半
導体装置のソース・ドレイン領域413を形成する。n
型半導体装置と同様にゲート電極近傍はシリコン酸化膜
がマスクとなり、不純物が打ち込まれることはない。ま
たn型半導体装置側にはレジストがマスクとなりボロン
イオンは打ち込まれない。レジストを除去したのちに6
00℃で窒化アニールして不純物を活性化させる。不純
物の活性化アニールはレーザーによっておこなってもよ
い。次に図4(d)に示すように、層間絶縁膜414と
してシリコン酸化膜を5000Åの厚さで堆積し、ソー
ス・ドレイン領域にコンタクトホールを開口し、電極配
線415をAlにて行なう。
【0008】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ゲート
電極及び第2絶縁膜をマスクとしてイオン打ち込みする
ことによりソース・ドレイン領域を形成することによ
り、オフセット構造のTFTを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の半導体装置およびその製造方法
の一実施例の断面図である。
【図2】図2(a)〜(c)は本発明の半導体装置およ
びその製造方法の一実施例の工程図である。
【図3】図3(a)〜(c)は本発明の半導体装置およ
びその製造方法の別の実施例の工程図である。
【図4】図4(a)〜(d)は本発明の半導体装置およ
びその製造方法を用いた相補型金属酸化物半導体装置の
製造方法の一実施例の工程図である。
【符号の説明】
1 基板 2 シリコン酸化膜 3 多結晶シリコン 4 シリコン窒化膜 5 シリコン酸化膜 6 ゲート電極 7 ソース・ドレイン領域 8 不純物を含まない多結晶シリコン層 9 層間絶縁膜 10 電極配線 201 ガラス基板 202 シリコン酸化膜 203 多結晶シリコン 204 シリコン窒化膜 205 シリコン酸化膜 206 リンを含む多結晶シリコン膜 207 不純物イオン 208 ソース・ドレイン領域 209 不純物を含まない多結晶シリコン層 210 層間絶縁膜 211 電極配線 301 ガラス基板 302 シリコン酸化膜 303 多結晶シリコン 304 シリコン窒化膜 305 シリコン酸化膜 306 リンを含む多結晶シリコン層 307 不純物イオン 308 ソース・ドレイン領域 309 不純物を含まない多結晶シリコン層 310 層間絶縁膜 311 電極配線 401 ガラス基板 402 シリコン酸化膜 403 多結晶シリコン 404 シリコン窒化膜 405 シリコン酸化膜 406 リンを含む多結晶シリコン膜 407 n型半導体装置のゲート電極 408 リンイオン 409 n型半導体装置のソース・ドレイン領域 410 レジスト 411 p型半導体装置のゲート電極 412 ボロンイオン 413 p型半導体装置のソース・ドレイン領域 414 層間絶縁膜 415 電極配線

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上にソース・ドレイン・チャネルとな
    るシリコン膜を形成する工程と、 前記シリコン膜上に第1ゲート絶縁膜を形成する工程
    と、 前記第1ゲート絶縁膜上に第2絶縁膜を形成する工程
    と、 前記第2絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 前記第2絶縁膜のゲート電極近傍の領域がテーパー状に
    なるように、前記第2絶縁膜を前記ゲート電極に対向す
    る領域及び前記ゲート電極近傍の領域残して、前記第
    2絶縁膜を前記シリコン層上から除去する工程とを有
    し、 しかる後にイオン打ち込みすることにより、前記シリコ
    ン膜にソース・ドレイン領域を形成することを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】前記第1絶縁膜はシリコン窒化膜であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
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