JP3182769B2 - Method for manufacturing CMOS semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing CMOS semiconductor device

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JP3182769B2
JP3182769B2 JP00576891A JP576891A JP3182769B2 JP 3182769 B2 JP3182769 B2 JP 3182769B2 JP 00576891 A JP00576891 A JP 00576891A JP 576891 A JP576891 A JP 576891A JP 3182769 B2 JP3182769 B2 JP 3182769B2
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silicon oxide
silicon
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は特にアクティブマトリク
ス型の液晶ディスプレイやイメージセンサや3次元集積
回路などに応用される薄膜トランジスタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor applied to an active matrix type liquid crystal display, an image sensor and a three-dimensional integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の薄膜トランジスタの構造の一例を
図1を用いて説明する。これはチャネル方向の構造断面
図であるが、ガラス、石英、サファイア等の絶縁基板1
01上にシリコン酸化膜等からなる下地絶縁膜102が
形成され、この上に多結晶シリコン等のシリコン薄膜か
らなるパターン(パッド)103、104が形成されて
いる。これらパッド103、104の上側に接して、こ
の両者を結ぶ様に多結晶シリコン等のシリコン薄膜から
なるパターンが設けられている。この時、シリコン薄膜
パターンの膜厚は、パッド103、104の膜厚より薄
く形成してある。次に、これら全体をシリコン酸化膜等
の絶縁膜からなるゲート絶縁膜105が被覆しており、
この上に金属、透明導電膜等から成るゲート電極106
が形成されている。ここでシリコン薄膜には、ゲート電
極16と自己整合的にドナーあるいはアクセプタとなる
不純物が添加され、不純物が添加された領域107、1
08は、パッドと共に、ソース領域或はドレイン領域を
形成する。また、ゲート電極にカバーされて不純物が添
加されていない領域はチャネル部109となる。更にこ
れら全体をシリコン酸化膜等の絶縁膜から成る層間絶縁
膜110が被っている。また金属、透明導電膜等から成
るソース電極111がソース領域に、同じくドレイン電
極112がドレイン領域に各々コンタクト・ホール11
3を介して主にパッド103、104と接している。と
ころが、ドナーあるいはアクセプタとなる不純物を添加
して、ソース領域・ドレイン領域を形成する方法とし
て、イオン打ち込みが一般的に用いられるが、これによ
ってシリコン薄膜の結晶性が壊されてしまう。その後の
熱アニール等によって、膜厚の厚いパッド103、10
4の結晶性は回復させる事ができるが、膜厚の薄い領域
107、108の結晶性は回復できず大きな抵抗成分と
なる。これにより、オン電流の低下と言った新たな問題
が生じていた。この対策としては、イオン打ち込み時の
ドーズ量を下げる事が有効であるが、この場合ソース電
極とソース領域、同じくドレイン電極とドレイン領域の
接続が困難となる。一方、結晶性を回復させる為に膜厚
の薄い領域107、108の膜厚を厚くするとチャネル
領域の膜厚も厚くなってしまい、この場合もオン電流が
大幅に減少してしまう事が知られている。これは、特に
Nchトランジスタ側で深刻である。
2. Description of the Related Art An example of the structure of a conventional thin film transistor will be described with reference to FIG. This is a cross-sectional view of the structure in the channel direction. The insulating substrate 1 is made of glass, quartz, sapphire, or the like.
A base insulating film 102 made of a silicon oxide film or the like is formed on the substrate 01, and patterns (pads) 103 and 104 made of a silicon thin film such as a polycrystalline silicon are formed thereon. A pattern made of a silicon thin film such as polycrystalline silicon is provided so as to be in contact with the upper side of these pads 103 and 104 and connect them. At this time, the thickness of the silicon thin film pattern is formed smaller than the thickness of the pads 103 and 104. Next, these are entirely covered with a gate insulating film 105 made of an insulating film such as a silicon oxide film.
A gate electrode 106 made of a metal, a transparent conductive film or the like is formed thereon.
Are formed. Here, an impurity serving as a donor or an acceptor is added to the silicon thin film in a self-aligned manner with the gate electrode 16.
08 forms a source region or a drain region together with a pad. Further, a region which is covered with the gate electrode and to which no impurity is added becomes the channel portion 109. Further, the entire structure is covered with an interlayer insulating film 110 made of an insulating film such as a silicon oxide film. A source electrode 111 made of a metal, a transparent conductive film or the like is provided in the source region, and a drain electrode 112 is provided in the drain region.
3 mainly contacts the pads 103 and 104. However, ion implantation is generally used as a method for forming a source region and a drain region by adding an impurity serving as a donor or an acceptor, but this destroys the crystallinity of the silicon thin film. By subsequent thermal annealing or the like, the thick pads 103, 10
Although the crystallinity of No. 4 can be recovered, the crystallinity of the thin film regions 107 and 108 cannot be recovered and becomes a large resistance component. As a result, a new problem such as a decrease in on-current has occurred. As a countermeasure against this, it is effective to reduce the dose at the time of ion implantation, but in this case, it is difficult to connect the source electrode and the source region, and similarly, the drain electrode and the drain region. On the other hand, if the thickness of the thin regions 107 and 108 is increased in order to recover the crystallinity, the thickness of the channel region is also increased, and in this case, it is known that the on-current is significantly reduced. ing. This is particularly serious on the Nch transistor side.

【0003】そこでパッド部の不純物濃度だけを高くし
た薄膜トランジスタが考えられている。その薄膜トラン
ジスタの構造の1例を図2を用いて説明する。これはチ
ャネル方向の構造断面図であるが、ガラス、石英、サフ
ァイア等の絶縁基板201上にシリコン酸化膜等からな
る下地絶縁膜202が形成され、この上にドナーあるい
はアクセプタとなる不純物を添加した多結晶シリコン等
のシリコン薄膜からなるパッド203、及び204が形
成されている。このパッド203、204の端の上側に
接して、両者を結ぶ様に多結晶シリコン等のシリコン薄
膜からなるパターンが設けられている。これら全体をシ
リコン酸化膜等の絶縁膜から成るゲート絶縁膜205が
被覆しており、この上に金属、透明導電膜、不純物を添
加した多結晶シリコン膜等から成るゲート電極206が
形成されている。ここでシリコン薄膜には、ゲート電極
206と自己整合的にドナーあるいはアクセプタとなる
不純物が添加され、不純物が添加された領域207、2
08は、パッドと共に、ソース領域或はドレイン領域を
形成する。また、不純物が添加されていない領域はチャ
ネル部209となる。更にこれら全体をシリコン酸化膜
等の絶縁膜から成る層間絶縁膜210が被っている。ま
た金属、透明導電膜等から成るソース電極211がソー
ス領域に、同じくドレイン電極212がドレイン領域に
各々コンタクト・ホール213を介して主にパッド20
3、204と接している。この時、パッド203、20
4の不純物濃度はその他のソース領域、及びドレイン領
域207、208の不純物濃度より高く設定されてい
る。また、その膜厚もパッド部203、204の方が他
のソース領域207、及びドレイン領域208の膜厚よ
り厚くなっている。
Therefore, a thin film transistor in which only the impurity concentration of the pad portion is increased has been considered. An example of the structure of the thin film transistor will be described with reference to FIG. This is a structural cross-sectional view in the channel direction. A base insulating film 202 made of a silicon oxide film or the like is formed on an insulating substrate 201 made of glass, quartz, sapphire, or the like, on which impurities serving as donors or acceptors are added. Pads 203 and 204 made of a silicon thin film such as polycrystalline silicon are formed. A pattern made of a silicon thin film such as polycrystalline silicon is provided in contact with the upper ends of the pads 203 and 204 so as to connect them. A gate insulating film 205 made of an insulating film such as a silicon oxide film covers the whole of them, and a gate electrode 206 made of a metal, a transparent conductive film, a polycrystalline silicon film doped with impurities, and the like is formed thereon. . Here, an impurity serving as a donor or an acceptor is added to the silicon thin film in a self-aligned manner with the gate electrode 206, and the regions 207, 2
08 forms a source region or a drain region together with a pad. A region to which no impurity is added becomes a channel portion 209. Further, the entire structure is covered with an interlayer insulating film 210 made of an insulating film such as a silicon oxide film. A source electrode 211 made of a metal, a transparent conductive film or the like is provided in the source region, and a drain electrode 212 is provided in the drain region.
3, 204. At this time, the pads 203 and 20
The impurity concentration of No. 4 is set higher than the impurity concentrations of the other source and drain regions 207 and 208. Also, the thickness of the pad portions 203 and 204 is larger than the thickness of the other source region 207 and drain region 208.

【0004】この様な構造を持つNch及びPch薄膜
トランジスタを用いてCMOSを形成する方法を、図3
の工程断面図を用いて説明する。
A method of forming a CMOS using Nch and Pch thin film transistors having such a structure is described in FIG.
This will be described with reference to the process sectional views of FIG.

【0005】ガラス、石英、サファイア等の絶縁基板3
01上に、シリコン酸化膜等からなる下地絶縁膜302
を形成し、この上に多結晶シリコン等のシリコン薄膜を
たとえば1500程度堆積する。これを選択的にエッチ
ングして、Nch薄膜トランジスタ部のパッド303及
び304となるパターン、及びPch薄膜トランジスタ
部のパッド305及び306となるパターンを形成す
る。(図3(a)参照)続いて光露光技術を用いてレジ
スト・パターン307を形成し、Nchトランジスタ部
のパッド303及び304にリンを1×1015cm-2
度選択的にイオン注入する。(図3(b)参照)次にレ
ジスト・パターン307を剥離し、この後同様に光露光
技術を用いてレジスト・パターン308を形成して、P
chトランジスタ部のパッド305及び306にボロン
を1×1015cm-2程度選択的にイオン注入する。(図
3(c)参照)この後、レジスト・パターン308を剥
離して、Nchトランジスタ部のパッド303と30
4、Pchトランジスタ部のパッド305と306が完
成する。(図3(d)参照)次にNchトランジスタ部
のパッド303と304、Pchトランジスタ部のパッ
ド305と306各々に対し、パッドの上側に接して、
且つパッド同士を結ぶ様に250程度の多結晶シリコン
等のシリコン薄膜からなるパターン309、310を設
ける。次にこれら全体をシリコン酸化膜等の絶縁膜から
成るゲート絶縁膜311で被覆し、この上に金属、透明
導電膜、不純物を添加した多結晶シリコン膜等から成る
ゲート電極312、313を形成する。(図3(e)参
照)続いて、Nchトランジスタ部に選択的にリンをイ
オン注入により2×1014cm-2程度添加してNchト
ランジスタのゲート電極312と自己整合的にソース領
域及びドレイン領域を形成する。同様にPchトランジ
スタ部にはボロンを選択的に2×1014cm-2程度イオ
ン注入してPchトランジスタのゲート電極313と自
己整合的にソース領域及びドレイン領域を形成する。こ
の時ソース領域、及びドレイン領域の不純物濃度は、N
ch部、Pch部共に、膜厚の厚いパッド部303、3
04、305、306で例えば1×1020cm-3程度、
膜厚の薄い部分314、315、316、317で例え
ば1×1019cm-3程度となっている。また、この時ゲ
ート電極312、313にカバーされて不純物が添加さ
れなかった領域は各々チャネル領域318、319とな
る。(図8(f)参照)後は通常の工程に従ってシリコ
ン酸化膜から成る層間絶縁膜320、コンタクト・ホー
ル321、金属、透明導電膜等から成るソース電極32
2、同じくドレイン電極323をそれぞれソース領域、
ドレイン領域に接続している。(図3(g)参照)
[0005] Insulating substrate 3 of glass, quartz, sapphire, etc.
01, a base insulating film 302 made of a silicon oxide film or the like
Is formed, and a silicon thin film such as polycrystalline silicon is deposited thereon, for example, at about 1500. This is selectively etched to form a pattern to be the pads 303 and 304 of the Nch thin film transistor portion and a pattern to be the pads 305 and 306 of the Pch thin film transistor portion. (Refer to FIG. 3A.) Subsequently, a resist pattern 307 is formed by using a light exposure technique, and phosphorus is selectively ion-implanted into the pads 303 and 304 of the Nch transistor portion at about 1 × 10 15 cm −2 . (Refer to FIG. 3 (b).) Next, the resist pattern 307 is peeled off, and thereafter, a resist pattern 308 is similarly formed by using a light exposure technique.
Boron is selectively ion-implanted into the pads 305 and 306 of the channel transistor portion at about 1 × 10 15 cm −2 . (See FIG. 3C.) Thereafter, the resist pattern 308 is peeled off, and the pads 303 and 30 of the Nch transistor portion are removed.
4. Pads 305 and 306 of the Pch transistor section are completed. (See FIG. 3D.) Next, the pads 303 and 304 of the Nch transistor portion and the pads 305 and 306 of the Pch transistor portion are in contact with the upper side of the pads, respectively.
Further, patterns 309 and 310 made of a silicon thin film such as about 250 polycrystalline silicon are provided so as to connect the pads. Next, the whole is covered with a gate insulating film 311 made of an insulating film such as a silicon oxide film, and gate electrodes 312 and 313 made of a metal, a transparent conductive film, a polycrystalline silicon film doped with impurities, and the like are formed thereon. . (See FIG. 3 (e).) Subsequently, approximately 2 × 10 14 cm −2 of phosphorus is selectively ion-implanted into the Nch transistor portion, and the source region and the drain region are self-aligned with the gate electrode 312 of the Nch transistor. To form Similarly, boron is selectively ion-implanted into the Pch transistor portion at about 2 × 10 14 cm −2 to form a source region and a drain region in self-alignment with the gate electrode 313 of the Pch transistor. At this time, the impurity concentration of the source region and the drain region is N
Both the ch section and the Pch section have thick pad sections 303, 3
For example, about 1 × 10 20 cm −3 in 04, 305, and 306;
The thin portions 314, 315, 316, and 317 have a thickness of, for example, about 1 × 10 19 cm −3 . At this time, the regions covered with the gate electrodes 312 and 313 and not doped with impurities become channel regions 318 and 319, respectively. (Refer to FIG. 8 (f).) After that, according to a normal process, an interlayer insulating film 320 made of a silicon oxide film, a contact hole 321, a source electrode 32 made of a metal, a transparent conductive film or the like.
2. Similarly, the drain electrode 323 is connected to the source region,
Connected to the drain region. (See FIG. 3 (g))

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記の製造方法ではレ
ジスト・パターンをマスクにイオン注入を行なったが、
今後はこのプロセスが使えなくなる可能性が高い。即
ち、従来のイオン注入装置には、質量分析器が付いてお
り、必要なイオンだけを選別して注入していた。ところ
が大きな基板全体にイオン注入しようとすると時間がか
かり過ぎる欠点がある。そこで、質量分析器がないタイ
プのイオン注入装置が開発されつつある。その場合、基
板の温度がかなり高くなるのでレジストが保たないと予
想される。この対策としては、レジストの替わりにシリ
コン酸化膜等でマスクする方法が考えられるが、単純に
置き換えただけでは、図4の工程断面図に示す様な問題
を生じる。
In the above manufacturing method, ion implantation is performed using a resist pattern as a mask.
It is highly likely that this process will not be available in the future. That is, the conventional ion implantation apparatus is provided with a mass analyzer, and only required ions are selected and implanted. However, there is a disadvantage that it takes too much time to perform ion implantation on the entire large substrate. Therefore, an ion implantation apparatus without a mass analyzer is being developed. In that case, it is expected that the resist will not be maintained because the temperature of the substrate becomes considerably high. As a countermeasure, a method of masking with a silicon oxide film or the like instead of a resist is conceivable, but a simple replacement causes a problem as shown in the process cross-sectional view of FIG.

【0007】ガラス、石英、サファイア等の絶縁基板4
01上に、シリコン酸化膜等からなる下地絶縁膜402
を形成し、この上に多結晶シリコン等のシリコン薄膜を
たとえば1500程度堆積する。これを選択的にエッチ
ングして、Nch薄膜トランジスタ部のパッド403及
び404となるパターン、及びPch薄膜トランジスタ
部のパッド405及び406となるパターンを形成す
る。(図4(a)参照)続いて全面を覆う様に、シリコ
ン酸化膜407を堆積し、光露光技術を用いてレジスト
・パターン408を形成して、これをマスクにシリコン
酸化膜407を選択的にエッチングする。(図4(b)
参照)ところがこの時、下地シリコン酸化膜402の一
部もエッチングされ特にNch薄膜トランジスタ部のパ
ッド403及び404となるパターン下ではえぐれが生
じ、その後のチャネル領域を構成するシリコン薄膜やゲ
ート電極、配線等の加工に支障を与え、しいては薄膜ト
ランジスタの信頼性に影響を与える事になる。
An insulating substrate 4 made of glass, quartz, sapphire, etc.
01, a base insulating film 402 made of a silicon oxide film or the like
Is formed, and a silicon thin film such as polycrystalline silicon is deposited thereon, for example, at about 1500. This is selectively etched to form a pattern to be the pads 403 and 404 of the Nch thin film transistor portion and a pattern to be the pads 405 and 406 of the Pch thin film transistor portion. (See FIG. 4A.) Subsequently, a silicon oxide film 407 is deposited so as to cover the entire surface, a resist pattern 408 is formed by using a light exposure technique, and the silicon oxide film 407 is selectively used by using this as a mask. Etch. (FIG. 4 (b)
However, at this time, a part of the underlying silicon oxide film 402 is also etched, and under the pattern which becomes the pads 403 and 404 of the Nch thin film transistor portion, the undercut occurs, and the silicon thin film, the gate electrode, the wiring, etc. which constitute the channel region thereafter. This has an adverse effect on the processing of the thin film transistor, which in turn affects the reliability of the thin film transistor.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、CMOS半導
体装置の製造方法において、絶縁基板上に下地絶縁膜を
形成する工程と、前記下地絶縁膜上にシリコン薄膜を形
成する工程と、前記シリコン薄膜上にシリコン酸化膜を
形成する工程と、前記シリコン酸化膜を選択的に除去
し、前記シリコン薄膜にNch薄膜トランジスタのドナ
ーとなるイオンを注入する工程と、前記シリコン酸化膜
を除去する工程と、前記シリコン薄膜上に新たなシリコ
ン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン薄膜にイオン
注入した部分とは異なる部分の前記新たなシリコン酸化
膜を選択的に除去する工程と、前記シリコン薄膜にPc
h薄膜トランジスタのアクセプタとなるイオンを注入す
る工程と、前記新たなシリコン酸化膜を除去する工程
と、前記シリコン薄膜のイオンが注入された領域を島状
に形成する工程と、前記島状に形成されたシリコン薄膜
部をNchまたはPch薄膜トランジスタのソース・ド
レイン領域とする半導体装置を形成する工程とを有する
ことを特徴とする。
According to the present invention, in a method of manufacturing a CMOS semiconductor device, a step of forming a base insulating film on an insulating substrate; a step of forming a silicon thin film on the base insulating film; Forming a silicon oxide film on the thin film, selectively removing the silicon oxide film, implanting ions serving as donors of an Nch thin film transistor into the silicon thin film, and removing the silicon oxide film; Forming a new silicon oxide film on the silicon thin film, selectively removing the new silicon oxide film at a portion different from the portion where the ion is implanted into the silicon thin film;
a step of implanting ions serving as acceptors of the thin film transistor, a step of removing the new silicon oxide film, a step of forming the ion-implanted region of the silicon thin film in an island shape, and a step of forming the island shape. Forming a semiconductor device using the silicon thin film portion as a source / drain region of an Nch or Pch thin film transistor.

【0009】[0009]

【作用】パッドのパターンを形成する前に予め不純物の
添加を行なう事により、下地シリコン酸化膜のエッチン
グを防ぐ事ができる。また、それに伴い、パッドのパタ
ーン下部でのえぐれは生じない。
By adding impurities in advance before forming a pad pattern, etching of the underlying silicon oxide film can be prevented. Accordingly, no scuffing occurs below the pad pattern.

【0010】[0010]

【実施例】(実施例1)以下実施例に基づいて本発明を
詳しく説明する。図5は本発明によるNch、及びPc
h薄膜トランジスタのパッドの形成方法を示す工程断面
図の一例である。
(Embodiment 1) The present invention will be described in detail below based on embodiments. FIG. 5 shows Nch and Pc according to the present invention.
1H is an example of a process sectional view showing a method of forming pads of a thin-film transistor.

【0011】ガラス、石英、サファイア等の絶縁基板5
01上に、シリコン酸化膜等からなる下地絶縁膜502
を形成し、例えば多結晶シリコン等のシリコン薄膜50
3を1500Å程度堆積する。この後、シリコン酸化膜
504を例えば2000Å堆積し、光露光技術を用いて
レジスト・パターン505を形成する。次に例えば弗化
アンモニウム溶液等により、シリコン酸化膜504を選
択的にエッチングする。(図5(a)参照)次に、レジ
スト・パターン505を除去して例えばリンを1×10
15cm-2程度イオン注入する。(図5(b)参照)この
後、シリコン酸化膜504を除去し、新たにシリコン酸
化膜506を例えば2000Å堆積する。次に、光露光
技術を用いて新たなレジスト・パターン507を形成
し、これをマスクに弗化アンモニウム溶液等により、シ
リコン酸化膜506を選択的にエッチングする。(図5
(c)参照)次に、レジスト・パターン507を除去し
て例えばボロンを1×1015cm-2程度イオン注入す
る。この後、シリコン酸化膜506を除去する。(図5
(d)参照)次に、光露光技術を用いてパッド用のレジ
スト・パターンを形成し、これをマスクにシリコン薄膜
を選択的にエッチングした後、レジスト・パターンを除
去してNch、及びPch薄膜トランジスタのパッド部
508、509が完成する。(図5(e)参照)後の工
程はここでは特に説明しないが通常の工程に従って、チ
ャネル部を構成するシリコン薄膜の形成、ゲート絶縁膜
の堆積、ゲート電極の形成、Al配線等をおこなってC
MOS半導体装置が完成する。(実施例2)本発明によ
る他の実施例を図6の工程断面図を用いて詳しく説明す
る。図6はNch、及びPch薄膜トランジスタのパッ
ドの形成方法を示す工程断面図の一例である。
Insulating substrate 5 of glass, quartz, sapphire, etc.
01, a base insulating film 502 made of a silicon oxide film or the like
To form a silicon thin film 50 of, for example, polycrystalline silicon.
3 is deposited at about 1500 °. Thereafter, a silicon oxide film 504 is deposited, for example, at 2000 .ANG., And a resist pattern 505 is formed by using a light exposure technique. Next, the silicon oxide film 504 is selectively etched using, for example, an ammonium fluoride solution. (Refer to FIG. 5A.) Next, the resist pattern 505 is removed and, for example,
Implant about 15 cm -2 ions. (See FIG. 5B.) Thereafter, the silicon oxide film 504 is removed, and a new silicon oxide film 506 is deposited at, for example, 2000.degree. Next, a new resist pattern 507 is formed by using a light exposure technique, and the silicon oxide film 506 is selectively etched with an ammonium fluoride solution or the like using this as a mask. (FIG. 5
(See (c).) Next, the resist pattern 507 is removed, and for example, boron is ion-implanted at about 1 × 10 15 cm −2 . After that, the silicon oxide film 506 is removed. (FIG. 5
(Refer to (d)) Next, a resist pattern for a pad is formed using a light exposure technique, and the silicon thin film is selectively etched using the resist pattern as a mask, and then the resist pattern is removed to remove Nch and Pch thin film transistors. Pad portions 508 and 509 are completed. (Refer to FIG. 5 (e).) Although the subsequent steps are not particularly described here, the formation of the silicon thin film constituting the channel portion, the deposition of the gate insulating film, the formation of the gate electrode, the Al wiring, etc. are performed according to the usual steps. C
The MOS semiconductor device is completed. (Embodiment 2) Another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the process sectional views of FIGS. FIG. 6 is an example of a process sectional view showing a method of forming pads of Nch and Pch thin film transistors.

【0012】ガラス、石英、サファイア等の絶縁基板6
01上に、シリコン酸化膜等からなる下地絶縁膜602
を形成し、例えば多結晶シリコン等のシリコン薄膜60
3を1500程度堆積する。この後、シリコン酸化膜6
04を例えば2000堆積し、光露光技術を用いてレジ
スト・パターン605を形成する。次に例えば弗化アン
モニウム溶液等により、シリコン酸化膜604を選択的
にエッチングする。(図6(a)参照)次に、レジスト
・パターン605を除去して例えばリンを1×1015
-2程度イオン注入する。(図6(b)参照)この後、
新たにシリコン酸化膜606を例えば2000堆積す
る。次に、光露光技術を用いて新たなレジスト・パター
ン607を形成し、これをマスクに弗化アンモニウム溶
液等により、シリコン酸化膜604、606を選択的に
エッチングする。(図6(c)参照)次に、レジスト・
パターン607を除去して例えばボロンを1×1015
-2程度イオン注入する。この後、シリコン酸化膜60
4、606を除去する。(図6(d)参照)次に、光露
光技術を用いてパッド用のレジスト・パターンを形成
し、これをマスクにシリコン薄膜を選択的にエッチング
した後、レジスト・パターンを除去してNch、及びP
ch薄膜トランジスタのパッド部608、609が完成
する。(図6(e)参照)後の工程はここでは特に説明
しないが通常の工程に従って、チャネル部を構成するシ
リコン薄膜の形成、ゲート絶縁膜の堆積、ゲート電極の
形成、Al配線等をおこなってCMOS半導体装置が完
成する。 (実施例3) 本発明による他の実施例を図7の工程断面図を用いて詳
しく説明する。図7はNch、及びPch薄膜トランジ
スタのパッドの形成方法を示す工程断面図の一例で、N
ch薄膜トランジスタだけパッドとそれ以外のソース領
域及びドレイン領域の不純物濃度を変えて、パッド部の
不純物濃度を高くする方法である。
Insulating substrate 6 of glass, quartz, sapphire, etc.
01, a base insulating film 602 made of a silicon oxide film or the like.
To form a silicon thin film 60 of, for example, polycrystalline silicon.
3 is deposited on the order of 1500. After this, the silicon oxide film 6
For example, a resist pattern 605 is formed by depositing, for example, 2000 of light-emitting elements 04 using a light exposure technique. Next, the silicon oxide film 604 is selectively etched using, for example, an ammonium fluoride solution. (Refer to FIG. 6A.) Next, the resist pattern 605 is removed and, for example, phosphorus is applied to 1 × 10 15 c.
Implant ions of about m -2 . (See FIG. 6 (b))
A new silicon oxide film 606 is deposited, for example, by 2000. Next, a new resist pattern 607 is formed by using a light exposure technique, and the silicon oxide films 604 and 606 are selectively etched with an ammonium fluoride solution or the like using this as a mask. (See FIG. 6 (c))
The pattern 607 is removed and, for example, boron is 1 × 10 15 c
Implant ions of about m -2 . Thereafter, the silicon oxide film 60
4, 606 are removed. (See FIG. 6 (d).) Next, a resist pattern for a pad is formed by using a light exposure technique, and the silicon thin film is selectively etched using the resist pattern as a mask. And P
The pad portions 608 and 609 of the channel thin film transistor are completed. (Refer to FIG. 6 (e).) Although the subsequent steps are not particularly described here, formation of a silicon thin film constituting a channel portion, deposition of a gate insulating film, formation of a gate electrode, Al wiring, etc. are performed in accordance with ordinary steps. A CMOS semiconductor device is completed. (Embodiment 3) Another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the process sectional view of FIG. FIG. 7 is an example of a process sectional view showing a method of forming pads of Nch and Pch thin film transistors.
This is a method in which the impurity concentration of the pad portion is increased by changing the impurity concentration of the pad and the other source and drain regions only in the channel thin film transistor.

【0013】ガラス、石英、サファイア等の絶縁基板7
01上に、シリコン酸化膜等からなる下地絶縁膜702
を形成し、例えば多結晶シリコン等のシリコン薄膜70
3を1500程度堆積する。この後、シリコン酸化膜7
04を例えば2000堆積し、光露光技術を用いてレジ
スト・パターン705を形成する。次に例えば弗化アン
モニウム溶液等により、シリコン酸化膜704を選択的
にエッチングする。(図7(a)参照)次に、レジスト
・パターン705を除去して例えばリンを1×1015
-2程度イオン注入する。(図7(b)参照)この後、
マスクに弗化アンモニウム溶液等により、シリコン酸化
膜704を除去する。(図7(c)参照)次に、光露光
技術を用いてパッド用のレジスト・パターンを形成し、
これをマスクにシリコン薄膜を選択的にエッチングした
後、レジスト・パターンを除去してNch、及びPch
薄膜トランジスタのパッド部706、707が完成す
る。(図6(d)参照)後の工程はここでは特に説明し
ないが通常の工程に従って、チャネル部を構成するシリ
コン薄膜の形成、ゲート絶縁膜の堆積、ゲート電極の形
成、Al配線等をおこなってCMOS半導体装置が完成
する。ここでPch薄膜トランジスタのソース領域及び
ドレイン領域への不純物の添加は、例えばゲート電極形
成後にゲート電極と自己整合的に一括して行なう。
An insulating substrate 7 made of glass, quartz, sapphire, etc.
01, a base insulating film 702 made of a silicon oxide film or the like.
To form a silicon thin film 70 of, for example, polycrystalline silicon.
3 is deposited on the order of 1500. Thereafter, the silicon oxide film 7
The resist pattern 705 is formed by depositing, for example, 2000 of the photoresist 04 and using a light exposure technique. Next, the silicon oxide film 704 is selectively etched using, for example, an ammonium fluoride solution. (Refer to FIG. 7A.) Next, the resist pattern 705 is removed and, for example, phosphorus is applied to 1 × 10 15 c.
Implant ions of about m -2 . (See FIG. 7 (b))
The silicon oxide film 704 is removed using an ammonium fluoride solution or the like as a mask. (See FIG. 7 (c).) Next, a resist pattern for a pad is formed using a light exposure technique,
After selectively etching the silicon thin film using this as a mask, the resist pattern is removed and Nch and Pch are removed.
The pad portions 706 and 707 of the thin film transistor are completed. (Refer to FIG. 6 (d).) Although the subsequent steps are not specifically described here, the formation of the silicon thin film constituting the channel portion, the deposition of the gate insulating film, the formation of the gate electrode, the Al wiring, etc. are performed according to the usual steps. A CMOS semiconductor device is completed. Here, the addition of impurities to the source region and the drain region of the Pch thin film transistor is performed collectively in a self-aligned manner with the gate electrode after the formation of the gate electrode, for example.

【0014】本発明の実施例については、例えば不純物
をイオン注入する際のマスク材料として、ここではシリ
コン酸化膜を用いているが、これがシリコン窒化膜等、
他のマスク材料であっても本発明の趣旨を逸しない。ま
たパッドを構成するシリコン薄膜に対して不純物を添加
する際の順番としてどちらを先に行なっても本発明の趣
旨を逸しない。以上詳述したように、本発明の実施例に
よれば、質量分析器のないイオン注入装置を用いても下
地シリコン酸化膜がエッチングされることによって生じ
るパッド下部でのえぐれは生じない。そのため、コスト
的に優れた薄膜トランジスタを提供できる。
In the embodiment of the present invention, for example, a silicon oxide film is used as a mask material at the time of ion implantation of an impurity.
Other mask materials do not depart from the spirit of the present invention. In addition, it does not depart from the gist of the present invention whichever is performed first as the order of adding impurities to the silicon thin film forming the pad. As described above in detail, according to the embodiment of the present invention, even if an ion implantation apparatus without a mass spectrometer is used, the underside of the pad caused by the etching of the underlying silicon oxide film does not occur. Therefore, a thin film transistor excellent in cost can be provided.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明によれば、ソース・ドレイン領域
下部でのえぐれを防ぐことができ、優れたCMOS半導
体装置の製造方法を提供することができる。
According to the present invention, scouring under the source / drain regions can be prevented, and an excellent method of manufacturing a CMOS semiconductor device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来のセルフ・アライン型薄膜トランジスタの
構造の1例を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a conventional self-aligned thin film transistor.

【図2】改良したセルフ・アライン型薄膜トランジスタ
の構造の1例を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing an example of the structure of an improved self-aligned thin film transistor.

【図3】改良したセルフ・アライン型薄膜トランジスタ
を用いて、CMOSを形成する際の、製造方法の1例を
示す工程断面図である。
FIG. 3 is a process cross-sectional view showing one example of a manufacturing method when forming a CMOS using the improved self-aligned thin film transistor.

【図4】質量分析器のないイオン注入装置と、改良した
セルフ・アライン型薄膜トランジスタを用いてCMOS
を形成する際の問題点を示す工程断面図である。
FIG. 4 shows a CMOS using an ion implanter without a mass analyzer and an improved self-aligned thin film transistor.
FIG. 4 is a process cross-sectional view showing a problem in forming a semiconductor device.

【図5】本発明によってCMOSを形成する際のパッド
形成方法を示す第1実施例を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a first embodiment showing a pad forming method when forming a CMOS according to the present invention.

【図6】本発明によってCMOSを形成する際のパッド
形成方法を示す他の実施例を示す図。
FIG. 6 is a view showing another embodiment showing a pad forming method when forming a CMOS according to the present invention.

【図7】本発明によってCMOSを形成する際のパッド
形成方法を示す他の実施例を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing another embodiment showing a pad forming method when forming a CMOS according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、201、301、401、501、601、7
01 基板 102、202、302、402、502、602、7
02 下地絶縁膜 103、104、203、204、303、304、3
05、306、403、404、405、406、50
8、509、608、609、706、707パッド 407、504、506、604、606、704 シ
リコン酸化膜 307、308、408、505、507、605、6
07、705 レジスト・パターン 309、310、503、603、703 シリコン薄
膜 109、209、318、319 チャネル領域 105、205、311 ゲート絶縁膜 106、206、312、313 ゲート電極 110、210、320 層間絶縁膜 113、213、321 コンタクト・ホール 111、211、322 ソース電極 112、212、323 ドレイン電極 107、108、207、208、314、315、3
16、317 ソース、及びドレインの一部を構成する
不純物が添加されたシリコン薄膜の領域
101, 201, 301, 401, 501, 601, 7
01 substrate 102, 202, 302, 402, 502, 602, 7
02 Base insulating film 103, 104, 203, 204, 303, 304, 3
05, 306, 403, 404, 405, 406, 50
8, 509, 608, 609, 706, 707 pads 407, 504, 506, 604, 606, 704 Silicon oxide films 307, 308, 408, 505, 507, 605, 6
07, 705 Resist pattern 309, 310, 503, 603, 703 Silicon thin film 109, 209, 318, 319 Channel region 105, 205, 311 Gate insulating film 106, 206, 312, 313 Gate electrode 110, 210, 320 Interlayer insulation Films 113, 213, 321 Contact holes 111, 211, 322 Source electrodes 112, 212, 323 Drain electrodes 107, 108, 207, 208, 314, 315, 3
16, 317 Regions of doped silicon thin film forming part of source and drain

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 CMOS半導体装置の製造方法におい
て、絶縁基板上に下地絶縁膜を形成する工程と、前記下
地絶縁膜上にシリコン薄膜を形成する工程と、前記シリ
コン薄膜上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シ
リコン酸化膜を選択的に除去し、前記シリコン薄膜にN
ch薄膜トランジスタのドナーとなるイオンを注入する
工程と、前記シリコン酸化膜を除去する工程と、前記シ
リコン薄膜上に新たなシリコン酸化膜を形成する工程
と、前記シリコン薄膜にイオン注入した部分とは異なる
部分の前記新たなシリコン酸化膜を選択的に除去する工
程と、前記シリコン薄膜にPch薄膜トランジスタのア
クセプタとなるイオンを注入する工程と、前記新たなシ
リコン酸化膜を除去する工程と、前記シリコン薄膜のイ
オンが注入された領域を島状に形成する工程と、前記島
状に形成されたシリコン薄膜部をNchまたはPch薄
膜トランジスタのソース・ドレイン領域とする半導体装
置を形成する工程とを有することを特徴とするCMOS
半導体装置の製造方法。
In a method of manufacturing a CMOS semiconductor device, a step of forming a base insulating film on an insulating substrate, a step of forming a silicon thin film on the base insulating film, and forming a silicon oxide film on the silicon thin film And selectively removing the silicon oxide film so that the silicon thin film has N
a step of implanting ions serving as donors of a channel thin film transistor; a step of removing the silicon oxide film; a step of forming a new silicon oxide film on the silicon thin film; Selectively removing a portion of the new silicon oxide film, implanting ions serving as an acceptor of a Pch thin film transistor into the silicon thin film, removing the new silicon oxide film, Forming a region into which ions are implanted in an island shape; and forming a semiconductor device using the island-shaped silicon thin film portion as a source / drain region of an Nch or Pch thin film transistor. CMOS
A method for manufacturing a semiconductor device.
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