JP3234490B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3234490B2
JP3234490B2 JP4369596A JP4369596A JP3234490B2 JP 3234490 B2 JP3234490 B2 JP 3234490B2 JP 4369596 A JP4369596 A JP 4369596A JP 4369596 A JP4369596 A JP 4369596A JP 3234490 B2 JP3234490 B2 JP 3234490B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子、特
に、液晶表示装置(LCD:Liquid CrystalDisplay)
に搭載される薄膜トランジスタ(TFT:thin film tra
nsistor)の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, in particular, to a liquid crystal display (LCD).
Thin film transistor (TFT)
nsistor).

【0002】[0002]

【従来の技術】LCDは小型、薄型、低消費電力などの
利点があり、OA機器、AV機器などの分野で実用化が
進んでいる。特に、スイッチング素子として、TFTを
用いたアクティブマトリクス型は、原理的にデューティ
比100%のスタティック駆動をマルチプレクス的に行
うことができ、大画面、高精細な動画ディスプレイに使
用されている。
2. Description of the Related Art LCDs have advantages such as small size, thin shape, and low power consumption, and are being put to practical use in fields such as OA equipment and AV equipment. In particular, an active matrix type using a TFT as a switching element can perform static driving with a duty ratio of 100% in principle in a multiplex manner, and is used for a large-screen, high-definition moving image display.

【0003】アクティブマトリクスLCDは、マトリク
ス状に配置された表示電極にTFTを接続形成した基板
(TFF基板)と共通電極を有する基板(対向基板)
が、液晶を挟んで貼り合わされて構成されている。表示
電極と共通電極の対向部分は液晶を誘電層とした画素容
量となっており、TFTにより線順次に選択され、電圧
が印加される。画素容量に印加された電圧はTFTのO
FF抵抗により1フィールド期間保持させる。液晶は電
気光学的に異方性を有しており、画素容量により形成さ
れた電界の強度に対応して透過光量が微調整される。こ
のように透過率が画素毎に制御された明暗の分布が所望
の表示画像として視認される。
An active matrix LCD has a substrate in which TFTs are connected to display electrodes arranged in a matrix (TFF substrate) and a substrate having a common electrode (counter substrate).
Are bonded together with a liquid crystal interposed therebetween. The opposing portion between the display electrode and the common electrode is a pixel capacitance using a liquid crystal as a dielectric layer, and is selected line by line by a TFT and a voltage is applied. The voltage applied to the pixel capacitance is O
The data is held for one field period by the FF resistor. The liquid crystal has electro-optical anisotropy, and the amount of transmitted light is finely adjusted according to the intensity of the electric field formed by the pixel capacitance. In this way, the distribution of light and dark whose transmittance is controlled for each pixel is visually recognized as a desired display image.

【0004】近年、TFTのチャンネル層として多結晶
(ポリ)シリコン(p−Si)を用いることによって、
マトリクス画素部と周辺駆動回路部を同一基板上に形成
した駆動回路一体型のLCDが開発されている。一般
に、p−Siは非晶質シリコン(a−Si)に比べて移
動度が高い。このため、TFTが小型化され、高精細化
が実現される。また、ゲートセルフアライン構造による
微細化、寄生容量の縮小による高速化が達成されるた
め、n−chTFTとp−chTFTの電気的相補結線
構造即ちCMOSを形成することにより、高速駆動回路
を構成することができる。このように、駆動回路部を同
一基板上にマトリクス画素部と一体形成することによ
り、製造コストの削減、LCDモジュールの小型化が実
現される。 図16にこのような駆動回路一体型LCD
の構成を示す。中央部の点線で囲まれた部分はマトリス
ク画素部であり、TFTのON/OFFを制御するゲー
トライン(G1,G2,・・・,Gm)と画素信号用のド
レインライン(D1,D2・・・Dn)が交差して配置
されている。各交点にはTFTとこれに接続する表示電
極(いずれも不図示)が形成されている。画素部の左右
にはゲ−トライン(G1,G2,・・・,Gm)を選択
するゲートドライバー(GD)が配置され、画素部の上
下には、映像信号をサンプリングして、ゲートドライバ
(GD)の走査に同期して各ドレインライン(D1,D
2,・・・,Dn)に画素信号電圧を印加するドレイン
ドライバ−(DD)が配置されている。ドレインドライ
バー(DD)は、主としてシフトレジスタ回路とサンプ
リング回路、更に場合によってはホールド用キャパシタ
ーからなり、ゲートドライバー(GD)は主にシフトレ
ジスタからなる。これら、ゲートドライバー(GD)及
びドレインドライバー(DD)の外側には、クロック信
号、スタートパルス、ビデオ信号、電源電圧、など、外
部入力信号の供給パッドが形成されている。
In recent years, by using polycrystalline (poly) silicon (p-Si) as a channel layer of a TFT,
An LCD integrated with a driving circuit in which a matrix pixel portion and a peripheral driving circuit portion are formed on the same substrate has been developed. Generally, p-Si has a higher mobility than amorphous silicon (a-Si). Therefore, the size of the TFT is reduced, and high definition is realized. Further, since high-speed operation is achieved by miniaturization by the gate self-aligned structure and reduction of parasitic capacitance, a high-speed driving circuit is formed by forming an electrically complementary connection structure of n-ch TFT and p-ch TFT, that is, CMOS. be able to. As described above, by integrally forming the driving circuit portion and the matrix pixel portion on the same substrate, reduction in manufacturing cost and downsizing of the LCD module can be realized. FIG. 16 shows such an LCD integrated with a driving circuit.
Is shown. A portion surrounded by a dotted line in the center is a matrix pixel portion, which includes a gate line (G1, G2,..., Gm) for controlling ON / OFF of a TFT and a drain line (D1, D2,...) For pixel signals. Dn) are arranged crossing each other. At each intersection, a TFT and a display electrode (not shown) connected to the TFT are formed. A gate driver (GD) for selecting a gate line (G1, G2,..., Gm) is disposed on the left and right of the pixel unit. ), The drain lines (D1, D1)
, Dn), a drain driver (DD) for applying a pixel signal voltage is arranged. The drain driver (DD) mainly includes a shift register circuit and a sampling circuit, and in some cases, a hold capacitor, and the gate driver (GD) mainly includes a shift register. Outside these gate driver (GD) and drain driver (DD), supply pads for external input signals such as a clock signal, a start pulse, a video signal, and a power supply voltage are formed.

【0005】図17に、このようなp−SiTFTの構
造を示す。ガラスなどの透明絶縁性基板(100)上
に、島状にパタ−ニングされたp−Si(101)が形
成され、SiO2などのゲート絶縁膜(102)を挟ん
でゲート電極(103)が対向配置されている。ゲート
電極(103)は例えばド−プドpoly−Siとシリ
サイドのポリサイド層により形成されている。
FIG. 17 shows the structure of such a p-Si TFT. An island-patterned p-Si (101) is formed on a transparent insulating substrate (100) such as glass, and a gate electrode (103) faces the gate insulating film (102) such as SiO2. Are located. The gate electrode (103) is made of, for example, a polycide layer of doped poly-Si and silicide.

【0006】また、p−Si(101)は、ゲ−ト電極
(103)をマスクとしたセルフアライン構造で、n型
に高濃度にドーピングされたソ−ス・ドレイン領域(1
01S,101D)と、ゲート電極(103)の直下に
はノンド−プあるいはp型にドーピングされたチャンネ
ル領域(101N)、チャンネル領域(101N)とソ
ース及びドレイン領域(101S,101D)との間に
は、n型に低濃度にドーピングされたLD領域(101
L)が形成されている。
The p-Si (101) has a self-aligned structure using the gate electrode (103) as a mask, and has an n-type heavily doped source / drain region (1).
01S, 101D) and a non-doped or p-type doped channel region (101N) immediately below the gate electrode (103), and between the channel region (101N) and the source and drain regions (101S, 101D). Is an n-type lightly doped LD region (101)
L) is formed.

【0007】ゲート電極(103)は画素部にあって
は、走査線であるゲートラインと一体で形成され、駆動
回路部にあっては、相補構造の結線に接続される。ゲー
ト電極(103)上には工程中のカウンタードープを防
ぐための注入ストッパー(105)、ゲート電極(10
3)と注入ストッパー(105)の側壁にはセルフアラ
イン形成に必要なサイドウォール(104)が形成され
ている。これらp−Si(101)及びゲート電極(1
03)とそのラインを覆う全面にはSiO2などの第1
の層間絶縁膜(106)が被覆され、第1の層間絶縁膜
(106)上には、Ti/AlSiなどの高融点金属か
らなるドレイン電極(107)及びソース電極(10
8)が設けられ、ゲート絶縁膜(102)及び第1の層
間絶縁膜(106)中に開口されたコンタクトホール
(CT4,CT5)を介して各々ドレイン・ソース領域
(101D,101S)に接続されている。画素部にあ
っては、ドレイン電極(107)は、信号線であるドレ
インラインと一体であり、駆動回路部にあっては、ドレ
イン電極(107)及びソース電極(108)は相補構
造の結線に延長されている。これらドレイン電極(10
7)及びソ−ス電極(108)を覆う全面には、SOG
(Spin On Glass)など平坦化作用のある第2の層間絶
縁膜(109)が形成されている。画素部にあっては、
第2の層間絶縁膜(109)上にITO(indium tin o
xide)からなる表示電極が形成され、ソース電極(10
8)上の第2の層間絶縁膜(109)中にコンタクトホ
ールを形成することにより、ソース電極(108)に接
続される。
In the pixel portion, the gate electrode (103) is formed integrally with the gate line as a scanning line, and in the drive circuit portion, it is connected to a connection having a complementary structure. On the gate electrode (103), an injection stopper (105) for preventing counter doping during the process, and a gate electrode (10).
3) and sidewalls (104) necessary for self-alignment are formed on the side walls of the injection stopper (105). The p-Si (101) and the gate electrode (1
03) and the first surface such as SiO2
And a drain electrode (107) and a source electrode (10) made of a refractory metal such as Ti / AlSi on the first interlayer insulating film (106).
8) are provided and connected to the drain / source regions (101D, 101S) via contact holes (CT4, CT5) opened in the gate insulating film (102) and the first interlayer insulating film (106), respectively. ing. In the pixel portion, the drain electrode (107) is integrated with the drain line which is a signal line, and in the drive circuit portion, the drain electrode (107) and the source electrode (108) are connected in a complementary structure. Has been extended. These drain electrodes (10
7) and the entire surface covering the source electrode (108)
A second interlayer insulating film (109) having a flattening action such as (Spin On Glass) is formed. In the pixel section,
ITO (indium tin oxide) is formed on the second interlayer insulating film (109).
xide) is formed, and the source electrode (10
8) A contact hole is formed in the upper second interlayer insulating film (109) to connect to the source electrode (108).

【0008】ここに示したような、ドレイン領域(10
1S)とチャンネル領域(101N)の間、及び、ソー
ス領域(101S)とチャンネル領域(101N)の間
に低濃度のLD領域(101L)を介在させた構造は、
一般にLDD(lightlydoped drain)と呼ばれ、チャン
ネル領域(101N)端における強電界が緩和されるの
で、キャリアの加速が抑えられ、耐圧が高い。LD領域
(101L)はまた抵抗として介在されるため、相互コ
ンダクタンスの低下をもたらすが、LDD構造のTFT
を画素部に採用することでOFF電流を抑え、電圧保持
率を高めることができる。一方、p−SiTFTでは元
来、十分に高いON電流値が得られるため、LDD構造
とすることによりON/OFF比を向上することができ
る。
As shown here, the drain region (10
1S) and the channel region (101N), and between the source region (101S) and the channel region (101N) with the low concentration LD region (101L) interposed therebetween.
Generally called LDD (lightlydoped drain), the strong electric field at the end of the channel region (101N) is reduced, so that the acceleration of carriers is suppressed and the withstand voltage is high. Since the LD region (101L) is also interposed as a resistor, the transconductance is reduced.
In the pixel portion, the OFF current can be suppressed, and the voltage holding ratio can be increased. On the other hand, since a sufficiently high ON current value is originally obtained with a p-Si TFT, an ON / OFF ratio can be improved by adopting an LDD structure.

【0009】このような、LDD構造のTFTは以下の
ように製造される。まず、ガラスからなる基板(10
0)上に、シランSiH4あるいはジシランSi2H6を
材料ガスとしたCVDによりアモルファスシリコン(a
−Si)を積層し、このa−Siを基板加熱200〜4
00℃、好ましくは400℃のエキシマレーザーアニー
ル、あるいはランプアニールにより多結晶化してポリシ
リコン(p−Si)(101)としたものを、反応性イ
オンエッチ、即ち、RIE(reactive ion etch)によ
りエッチングすることにより、TFT部の能動層となる
島層を形成している。
Such a TFT having the LDD structure is manufactured as follows. First, a glass substrate (10
0) on the amorphous silicon (a) by CVD using silane SiH4 or disilane Si2H6 as a material gas.
-Si), and the a-Si is heated to 200 to 4
Polysilicon (p-Si) (101) that has been polycrystallized by excimer laser annealing or lamp annealing at 00 ° C., preferably 400 ° C., is etched by reactive ion etching, ie, RIE (reactive ion etch). As a result, an island layer serving as an active layer of the TFT portion is formed.

【0010】基板(100)として高耐熱性の石英ガラ
スなどを用いることにより、900℃以上の高温処理工
程を含んだプロセスは一般に高温プロセスと呼ばれる
が、高温プロセスではp−Siは、固相成長法(SP
C:Solid phase crystallization)によって多結晶化
してもよい。また、直接に高温CVDにより成膜しても
よい。
A process including a high-temperature treatment step of 900 ° C. or more using a high heat-resistant quartz glass or the like as the substrate (100) is generally called a high-temperature process. Law (SP
C: Solid phase crystallization). Alternatively, the film may be directly formed by high-temperature CVD.

【0011】必要により駆動部のn−chTFT領域を
ボロンなどの注入によりp型にチャンネルドープした
後、これらの上に、SiO2をCVD成膜し、ゲート絶
縁膜(102)としている。そして、SiH4を材料ガ
スとした580℃のCVDによりa−Siを積層し、こ
れをエキシマレーザーアニールにより多結晶化し(po
ly−Si)、燐のイオン注入によりn型にドーピング
し低抵抗化した後、タングステンシリサイド(WSi)
をスパッタリングし、更に注入ストッパー(104)と
なるSiO2をCVD成膜する。これらSiO2及びpo
ly−SiとWSiのポリサイド層をRIEにより同一
パターンでエッチングして、ゲート電極(103)と画
素部においてこれを行について互いに接続するゲートラ
イン、駆動回路部における結線を形成している。
If necessary, the n-ch TFT region of the driving portion is p-type channel-doped by implanting boron or the like, and then SiO2 is formed thereon by CVD to form a gate insulating film (102). Then, a-Si is laminated by CVD at 580 ° C. using SiH 4 as a material gas, and this is polycrystallized by excimer laser annealing (po).
ly-Si) and n-type doping by ion implantation of phosphorus to reduce the resistance, and then tungsten silicide (WSi)
Is sputtered, and SiO2 serving as an injection stopper (104) is formed by CVD. These SiO2 and po
The polycide layer of ly-Si and WSi is etched in the same pattern by RIE to form a gate electrode (103), a gate line connecting these to each other in a row in a pixel portion, and a connection in a drive circuit portion.

【0012】高温プロセスでは、poly−Siは、6
00〜650℃のCVDにより直接に積層してもよく、
また、低抵抗化も三塩化ホスホリルPOCl3を用いた
拡散処理によりドーピングしてもよい。ゲート電極(1
03)をマスクに、1×10↑11〜5×10↑13cm↑
-2(ここで、↑はべき乗を表し、5×10↑13cm↑
-2は単位平方センチ当たり5×(10の13乗)個の
意。)の低ドーズ量で燐のイオン注入を行い、ソース及
びドレイン領域(101S,101D)とLD領域(1
01L)を低濃度にドーピングする。続いてゲート電極
(103)よりも大きなマスキングレジストを形成した
後、再び燐のイオン注入を1×10↑14〜1×10↑16
cm↑-2、好ましくは7×10↑14の高ドーズ量で行っ
て高濃度ドーピングし、ソース領域(101S)及びド
レイン領域(101D)を形成する。これにより、各
々、ソース及びドレイン領域(101S,101D)と
チャンネル領域(101N)との間に低濃度のLD領域
(101L)を介在させたLDD構造が完成される。p
−chTFTも同様に、セルフアライン技術を用いたボ
ロンのイオン注入によりソース及びドレイン領域をp型
にドーピングする。
In the high temperature process, poly-Si is 6
It may be directly laminated by CVD at 00 to 650 ° C,
Further, the resistance may be reduced by a diffusion treatment using phosphoryl trichloride POCl3. Gate electrode (1
03) as a mask, 1 × 10 11-5 × 10 13 cm
-2 (where ↑ represents a power, 5 × 10 {13 cm})
-2 means 5 × (10 13) per square centimeter. ) Is implanted at a low dose, and the source and drain regions (101S, 101D) and the LD region (1) are implanted.
01L) at a low concentration. Subsequently, after a masking resist larger than the gate electrode (103) is formed, ion implantation of phosphorus is performed again at 1 × 10〜14 to 1 × 10 ↑ 16.
High concentration doping is performed at a high dose of cm @ -2, preferably 7 * 10 @ 14 to form a source region (101S) and a drain region (101D). This completes the LDD structure in which the low concentration LD region (101L) is interposed between the source and drain regions (101S, 101D) and the channel region (101N). p
Similarly, in the −ch TFT, the source and drain regions are doped p-type by boron ion implantation using a self-alignment technique.

【0013】ランプアニールにより、ポリシリコン層の
ドープド領域(101S,101D,101L,10
3)の不純物活性化を行った後、CVDとアニールによ
りSiO2を3000〜5000Åの厚さに成膜するこ
とにより第1の層間絶縁膜(106)を形成している。
その後、シリコン中の未結合手終端の目的で、H2アニ
ールを行った後、RIEによりドレイン及びソース領域
(101D,101S)上のゲート絶縁膜(102)及
び第1の層間絶縁膜(106)中にコンタクトホール
(CT4,CT5)を形成する。
By lamp annealing, the doped regions (101S, 101D, 101L,
After the impurity activation of 3), a first interlayer insulating film (106) is formed by depositing SiO2 to a thickness of 3000 to 5000 ° by CVD and annealing.
Then, after performing H2 annealing for the purpose of terminating dangling bonds in silicon, the gate insulating film (102) and the first interlayer insulating film (106) on the drain and source regions (101D, 101S) are subjected to RIE. Then, contact holes (CT4, CT5) are formed.

【0014】高温プロセスでは、第1の層間絶縁膜(1
06)は、BPSG即ちボロンと燐を含有したSiO2
膜をCVDにより形成し、これを900℃でリフローし
てもよい。そしてTi/AlSiをスパッタリングし、
これをRIEによりパターニングして、ドレイン電極
(107)とソース電極(108)、更には画素部にお
いてドレイン電極(107)を1行について接続するド
レインライン、及び、駆動回路部の相補結線、引き出し
線などを形成している。ドレイン電極(107)とソー
ス電極(108)は各々コンタクトホール(CT4,C
T5)を介してドレイン及びソース領域(101D,1
01S)に接続されている。
In the high temperature process, the first interlayer insulating film (1
06) is BPSG, that is, SiO2 containing boron and phosphorus.
A film may be formed by CVD and reflowed at 900 ° C. And sputtering Ti / AlSi,
This is patterned by RIE to form a drain electrode (107) and a source electrode (108), and a drain line connecting the drain electrode (107) for one row in a pixel portion, and a complementary connection and a lead line of a drive circuit portion. And so on. The drain electrode (107) and the source electrode (108) are respectively formed in contact holes (CT4, C4).
T5) through the drain and source regions (101D, 1
01S).

【0015】再び、シリコン中の未結合手終端のため
に、Hプラズマ処理を行った後、SOG膜、即ち、スピ
ン塗布及び焼成により形成されるSiO2膜を主体とし
た平坦化絶縁膜を積層し、第2の層間絶縁膜(109)
を形成している。そして、RIEにより画素部のソース
電極(108)上の第2の層間絶縁膜(109)中に、
コンタクトホールを形成し、ITOをスパッタリングに
より成膜し、これをRIEによりパターニングすること
により、画素部に表示電極を形成し、ソース電極(10
8)に接続されている。
Again, after performing H plasma treatment for terminating dangling bonds in silicon, an SOG film, that is, a planarization insulating film mainly composed of a SiO 2 film formed by spin coating and firing is laminated. Second interlayer insulating film (109)
Is formed. Then, by RIE, in the second interlayer insulating film (109) on the source electrode (108) of the pixel portion,
A contact hole is formed, ITO is formed by sputtering, and this is patterned by RIE to form a display electrode in a pixel portion, and a source electrode (10
8).

【0016】以上の、工程において、p−Si(10
1)のLDD構造の形成、及びゲート電極(103)の
低抵抗化のために行われるイオン注入は以下のように行
われている。まず、図18は、イオン注入装置の概略図
である。(50)はイオン源、(51)は引き出し及び
加速系、(52)は質量分析系、(53)は加速系、
(54)は縦方向走査系、(55)は横方向走査系、
(56)はターゲット系である。イオン源(50)は、
ガス導入口を備えた放電管内に陽極と陰極があり、プラ
ズマ放電が生成されるようになっている。例えば、燐の
イオン注入を行う場合は、ホスフィンPH3、五弗化燐
PF5などの原料ガスを導入し、ボロンのイオン注入を
行う場合は、三弗化ボロンBF3、ジボランB2H6など
の原料ガスを導入する。これを放電プラズマによりイオ
ン化し、P+、H+、H2+あるいは、B+、F+、BF+、
BF2+などのイオンを生成する。これらの生成されたイ
オンは更に引き出し系(51)の出口に配置された引き
出し電極によりビーム電流として外部に取り出され、必
要により加速されて、イオンビームとなる。このイオン
ビームは質量分析系(52)に入り、ここで必要なイオ
ンのみが通過する。質量分析系(52)は、扇状均一磁
界にイオンビームを通し、磁界中を移動するイオンの円
軌道半径が質量によって異なることを利用し、特定の質
量即ち特定の元素のイオンのみを通過させるものであ
る。特に、出口にスリットを設けておくことにより、不
要なイオンが完全に取り除かれ、分析効果がより高めら
れる。このように分析されたイオンビームは、単一ある
いは多段の加速管によりなる加速系(53)により加速
され、所望の注入エネルギーが付与される。イオンビー
ムは更に、一対の偏向電極からなる縦方向及び横方向の
走査系(54,55)に通され、ターゲット系(56)
に照射される。ターゲット系(56)は、ターゲット即
ち所定の電極基板を支持するステージと、電極基板の着
脱搬送の便宜が図られる種々の工夫が成される。特に、
ステージをX−Y方向に可動な構成とし、走査系(5
4,55)の装置上の負担を少なくする構成なども考え
られる。
In the above steps, p-Si (10
The ion implantation for forming the LDD structure of 1) and reducing the resistance of the gate electrode 103 is performed as follows. First, FIG. 18 is a schematic diagram of an ion implantation apparatus. (50) is an ion source, (51) is an extraction and acceleration system, (52) is a mass analysis system, (53) is an acceleration system,
(54) is a vertical scanning system, (55) is a horizontal scanning system,
(56) is a target system. The ion source (50)
An anode and a cathode are provided in a discharge tube provided with a gas inlet, and a plasma discharge is generated. For example, when performing phosphorus ion implantation, a source gas such as phosphine PH3 or phosphorus pentafluoride PF5 is introduced, and when performing boron ion implantation, a source gas such as boron trifluoride BF3 or diborane B2H6 is introduced. I do. This is ionized by discharge plasma, and P +, H +, H2 + or B +, F +, BF +,
Generates ions such as BF2 +. These generated ions are further extracted to the outside as a beam current by an extraction electrode arranged at the exit of the extraction system (51), and accelerated as necessary to become an ion beam. This ion beam enters the mass spectrometry system (52), where only necessary ions pass. The mass spectrometry system (52) passes an ion beam through a fan-shaped uniform magnetic field, and utilizes the fact that the orbital radius of ions moving in the magnetic field varies depending on the mass, and passes only ions of a specific mass, that is, ions of a specific element. It is. In particular, by providing a slit at the outlet, unnecessary ions are completely removed, and the analysis effect is further enhanced. The ion beam analyzed in this manner is accelerated by an acceleration system (53) comprising a single or multi-stage acceleration tube, and a desired implantation energy is applied. The ion beam is further passed through a vertical and horizontal scanning system (54, 55) comprising a pair of deflection electrodes, and a target system (56).
Is irradiated. In the target system (56), various measures are taken to facilitate the attachment / detachment / conveyance of the stage, which supports the target, that is, the predetermined electrode substrate, and the electrode substrate. In particular,
The stage is configured to be movable in the XY directions, and the scanning system (5
4, 55) can be considered to reduce the load on the apparatus.

【0017】このようなイオン注入法は、特に、ドーピ
ングしたい特定のイオンのみを加速して直接に対照層に
打ち込むため、特に、イオン打ち込み法とも呼ばれてい
る。また、ポリシリコン層のドープド領域(101S,
101D,101L,103)の不純物活性化やシリサ
イド層を含んだゲート電極(103)のシリサイド化の
ためのランプアニールとして、特に、RTA(Rapid Th
ermal Anealing)法即ち発熱源を基板に近接して高速走
査することにより、基板にダメージを与えること無く高
温処理をする方法がある。
Such an ion implantation method is particularly called an ion implantation method because only a specific ion to be doped is accelerated and implanted directly into a control layer. Also, the doped region (101S,
In particular, RTA (Rapid Thing) is used as lamp annealing for activating impurities of 101D, 101L, and 103) and silicidizing the gate electrode (103) including a silicide layer.
There is a method of performing high-temperature processing without damaging the substrate by performing high-speed scanning with a heat source close to the substrate, that is, the thermal annealing method.

【0018】図19にRTA装置の概略図を示す。(6
0)は被処理膜が形成された基板、(61)は発熱源で
あるキセノンアークランプ、(62)は熱を反射する反
射鏡、(63)は基板を搬送するローラー、(64)は
プリヒーター、(65)はポストヒーターである。基板
(60)はローラー(63)によりプリヒーター(6
4)へ送り出されて予備加熱され、上下にキセノンアー
クランプ(61)、キセノンアークランプ(61)を包
み込むように配置された反射鏡(62)よりなる線状の
加熱域に送られる。基板(60)の移動速度はローラー
(63)の回転数により制御される。基板(60)は更
にポストヒーター(65)により保温されながら急激な
冷却が避けられる。この方法では、基板(60)の走査
速度は任意に調整され(試作機では、〜30mm/se
c)、ランプパワー及び走査速度を調節することにより
加熱温度を制御することができる。このため加熱時間1
秒〜数秒程度の短時間で、基板温度600〜900℃程
度の温度範囲で設定して、非晶質層及びシリサイドに特
に熱エネルギーが吸収され、基板が湾曲する前に加熱を
終わらせるように調節することにより基板の変質を招く
ことなく高温処理をすることができる。
FIG. 19 is a schematic diagram of an RTA apparatus. (6
0) is a substrate on which a film to be processed is formed, (61) is a xenon arc lamp as a heat source, (62) is a reflecting mirror for reflecting heat, (63) is a roller for transporting the substrate, and (64) is a pre-heating roller. The heater (65) is a post heater. The substrate (60) is preheated (6) by a roller (63).
4), is preheated, and is sent to a linear heating area composed of a xenon arc lamp (61) and a reflecting mirror (62) arranged so as to enclose the xenon arc lamp (61). The moving speed of the substrate (60) is controlled by the number of rotations of the roller (63). The substrate (60) is kept warm by the post-heater (65), so that rapid cooling is avoided. In this method, the scanning speed of the substrate (60) is adjusted arbitrarily (で は 30 mm / sec in the prototype).
c) The heating temperature can be controlled by adjusting the lamp power and the scanning speed. Therefore, heating time 1
In a short time of about seconds to several seconds, the substrate temperature is set in a temperature range of about 600 to 900 ° C., so that heat energy is particularly absorbed by the amorphous layer and the silicide, and heating is completed before the substrate is bent. By adjusting the temperature, high-temperature processing can be performed without deteriorating the substrate.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】上で説明したイオン打
ち込み法では、熱拡散法などに比べて制御性が極めて高
く、原料ガス量、引き出し電圧、加速電圧を調節するこ
とにより、イオンの飛程距離が制御され、ドーピング量
やドーピング深さなどが微調整できる。特に、注入不純
物の横方向拡散長が小さく、マスクパターンによりドー
ピング領域を正確に規定することが可能となる。このた
め、上で述べたように自己整合技術を用いたゲートセル
フアライン構造を採用することにより、トランジスタの
安定性と高速性を達成することもできる。
In the ion implantation method described above, the controllability is extremely high as compared with the thermal diffusion method and the like, and the ion range is controlled by adjusting the amount of source gas, extraction voltage, and acceleration voltage. The distance is controlled, and the doping amount and the doping depth can be finely adjusted. In particular, the lateral diffusion length of the implanted impurity is small, and the doping region can be accurately defined by the mask pattern. Therefore, by adopting the gate self-aligned structure using the self-alignment technique as described above, the stability and high speed of the transistor can be achieved.

【0020】しかし、一方で次のような欠点もある。ま
ず、特性上の欠陥として、イオン注入時に、多量の格子
欠陥が生じることがある。このような格子欠陥は、注入
条件にもよるが、例えばボロンBの注入では、1イオン
当たり100〜1000個の格子欠陥が生じる。特に、
ポリシリコン膜に注入する場合には、表面付近に非晶質
層、即ち、アモルファスシリコン層が生じ、シート抵抗
が増大する。このような格子欠陥は、アニールにより回
復され再結晶化されるが、全熱処理工程を600℃以下
にすることにより、耐熱温度の低い安価なガラス基板上
にTFTを形成するいわゆる低温プロセスにおいては、
このような結晶性の回復が十分に行われないこともあ
り、特性に悪影響を及ぼすこともある。
However, on the other hand, there are the following disadvantages. First, as a defect in characteristics, a large amount of lattice defects may occur during ion implantation. Although such lattice defects depend on implantation conditions, for example, implantation of boron B causes 100 to 1000 lattice defects per ion. In particular,
When implanting into a polysilicon film, an amorphous layer, that is, an amorphous silicon layer is formed near the surface, and the sheet resistance increases. Such lattice defects are recovered and recrystallized by annealing, but in a so-called low-temperature process of forming a TFT on an inexpensive glass substrate having a low heat-resistant temperature by setting the entire heat treatment step to 600 ° C. or lower,
Such recovery of crystallinity may not be sufficiently performed, and may adversely affect characteristics.

【0021】このような再結晶化のためのアニールとし
て前述のRTA法を使用したとき、ゲート電極及びその
配線に用いられるポリサイド膜(WSi:1000Å/
poly−Si:2000Å)について、シート抵抗の
ランプパワーへの依存性を図20に示す。図では、走査
速度:12mm/secの時の、ポリサイドのシート抵
抗値を△により表している。また、図には、格子状態の
光学的観測から膜温度を算出するパイロメーターにより
測定した被処理膜温度を記入している。図より、ランプ
パワー19kW以上でシート抵抗2.5kΩ/□以下が
得られ、ゲート電極配線には十分な低い値が得られてい
る。
When the above-described RTA method is used for annealing for such recrystallization, a polycide film (WSi: 1000 ° /) used for a gate electrode and its wiring is used.
FIG. 20 shows the dependence of sheet resistance on lamp power for poly-Si: 2000 °). In the figure, the sheet resistance value of polycide when the scanning speed is 12 mm / sec is represented by △. In the drawing, the film temperature to be processed measured by a pyrometer for calculating the film temperature from the optical observation of the lattice state is entered. As shown in the figure, a sheet resistance of 2.5 kΩ / □ or less is obtained at a lamp power of 19 kW or more, and a sufficiently low value is obtained for the gate electrode wiring.

【0022】図21には同様にソース及びドレイン領域
に用いられるドープドポリシリコン膜について、シート
抵抗のランプパワーへの依存性を示している。p型ポリ
シリコン膜(ドーズ量:1.5X10↑15cm↑-2)を
◇、ドーズ量が3.0X10↑15cm↑-2のn型ポリシ
リコンを●、ドーズ量が7.0X10↑14cm↑-2のn
型ポリシリコン膜を○により表している。図より、p型
ポリシリコン膜はドーズ量に関わらず比較的低い値が得
られており、ランプパワーが19kW以上では、シート
抵抗1.4kΩ/□程度で一定している。これに対し
て、n型ポリシリコン膜では、ドーズ量が3.0X10
↑15cm↑-2の時は、ランプパワーが19kW以下では
シート抵抗は極めて高くなっており、19kWを越える
と急激に下がって、21kW以上では1.4kΩ/□の
低い値になっている。また、ドーズ量が7.0X10↑
14cm↑-2の場合、ランプパワーが18kW以上で3k
Ω/□程度のやや高い値で一定している。
FIG. 21 similarly shows the dependence of the sheet resistance on the lamp power of the doped polysilicon film used for the source and drain regions. A p-type polysilicon film (dose amount: 1.5 × 10 15 cm 2), an n-type polysilicon with a dose amount of 3.0 × 10 15 cm 2, a dose of 7.0 × 10 14 cm 2 − 2 n
The type polysilicon film is represented by ○. The figure shows that the p-type polysilicon film has a relatively low value irrespective of the dose, and that the sheet resistance is constant at about 1.4 kΩ / □ when the lamp power is 19 kW or more. On the other hand, in the case of the n-type polysilicon film, the dose amount is 3.0 × 10
In the case of {15 cm} -2, the sheet resistance is extremely high when the lamp power is 19 kW or less, drops sharply when the lamp power exceeds 19 kW, and has a low value of 1.4 kΩ / □ when the power is 21 kW or more. Further, the dose amount is 7.0 × 10 °.
In case of 14cm3-2, 3k with lamp power over 18kW
It is constant at a slightly higher value of about Ω / □.

【0023】これより、燐のイオン注入においては、シ
ート抵抗はドーズ量に大きく依存するとともに、アニー
ル温度によっても変化が大きいことが分かる。即ち、ド
ーズ量が大きいにも関わらず、アニール温度が低いと、
ドーズ量が小さい場合よりも抵抗が大きく、逆に、アニ
ール温度を高くすることでドーズ量が大きい方が、ドー
ズ量が小さい場合よりも低いシート抵抗が得られること
が分かる。これは、燐のイオン打ち込みにより、大量の
注入損傷が生じて非晶質層が発生するとともに、燐原子
がシリコンの再結晶化を妨げる作用があることが推測さ
れる。
From this, it can be seen that, in the ion implantation of phosphorus, the sheet resistance greatly depends on the dose, and changes greatly depending on the annealing temperature. That is, despite the large dose, if the annealing temperature is low,
It can be seen that the resistance is higher than when the dose is small, and conversely, the higher the annealing temperature, the lower the sheet resistance when the dose is large than when the dose is small. This is presumed to be due to the fact that a large amount of implantation damage is caused by phosphorus ion implantation, an amorphous layer is generated, and phosphorus atoms have an effect of preventing recrystallization of silicon.

【0024】図22には、ポリシリコン膜の再結晶化に
要される膜温度と走査速度との関係を示している。図中
の印は図21と同じである。また、点線はノンドープの
アモルファスシリコン層が、基板が反ること無しに再結
晶化される場合を示している。これより、再結晶化と基
板の保護の点で被処理膜温度と走査速度の許容範囲は○
印曲線と点線との間の領域にあることが分かる。即ち、
被処理膜温度と走査速度の設定において、この点線を越
えると基板が湾曲する恐れがある。この図より、ドーズ
量が3.0×10↑15cm↑-2のn型ポリシリコン膜を
再結晶化する場合は、この点線を越えてしまっており、
低温プロセスには不向きであることが分かる。また、
7.0×10↑14cm↑-2の場合は、この点線よりも下
にあり低温プロセスに適用されるが、走査速度を上げて
いくとこの点線に近づき、10mm/secを越えると
この点線よりも上になって基板の耐熱の点で問題が出て
くる。従って、走査速度を高くしてスループットを上げ
ることが難しくなってくる。これに対して、p型ポリシ
リコン膜では点線よりも遙か下にあり、低温、高走査速
度でも十分な再結晶化が成されることが分かる。
FIG. 22 shows the relationship between the film temperature required for recrystallization of the polysilicon film and the scanning speed. The marks in the figure are the same as those in FIG. The dotted line shows the case where the non-doped amorphous silicon layer is recrystallized without warping the substrate. From this, the allowable range of the temperature of the film to be processed and the scanning speed in terms of recrystallization and protection of the substrate are ○.
It can be seen that it is in the area between the marked curve and the dotted line. That is,
If the temperature exceeds the dotted line in setting the temperature of the film to be processed and the scanning speed, the substrate may be curved. From this figure, when recrystallizing an n-type polysilicon film having a dose amount of 3.0 × 10 15 cm 2, it exceeds this dotted line.
It turns out that it is not suitable for a low temperature process. Also,
In the case of 7.0 × 10 {14 cm} −2, it is below this dotted line and is applied to a low-temperature process. However, when the scanning speed is increased, the dotted line is approached, and when the scanning speed exceeds 10 mm / sec, the dotted line becomes smaller. This raises a problem in terms of the heat resistance of the substrate. Therefore, it becomes difficult to increase the scanning speed to increase the throughput. On the other hand, the p-type polysilicon film is far below the dotted line, and it can be seen that sufficient recrystallization is performed even at a low temperature and a high scanning speed.

【0025】以上、イオン打ち込み法では、注入ドーズ
量が多くなると、結晶欠陥の回復に要されるエネルギー
が増大するため、低温プロセスへの対応の妨げになる、
あるいは、走査速度を上げてスループットを向上するこ
とが難しくなる、などの問題がある。スループットの低
下の要因として、他に、その原理に起因したものがあ
る。即ち、収束イオンビームの走査により基板上に均一
に不純物を注入していく方法のため、スポット径、ビー
ム電流、などの制限から、通常、1枚の基板について所
定の注入量に達するまでには数分から数十分もかかり、
スループットも40枚/日と低く、その上、基板の大面
積化に伴って益々悪くなる。更に、装置的にも、質量分
析器が大がかりであるとともに、不要イオンによる内壁
面の損傷などがあり、メンテナンス面でもコストがかか
っていた。
As described above, in the ion implantation method, when the implantation dose is increased, the energy required for recovering crystal defects increases, which hinders the adaptation to a low-temperature process.
Alternatively, there is a problem that it is difficult to improve the throughput by increasing the scanning speed. There is another factor that reduces the throughput due to the principle. That is, since the impurity is uniformly implanted on the substrate by scanning with the focused ion beam, it is usually necessary to reach a predetermined implantation amount for one substrate due to limitations on the spot diameter, beam current, and the like. It takes a few minutes to tens of minutes,
The throughput is as low as 40 wafers / day, and furthermore, it gets worse as the substrate area increases. Further, in terms of the apparatus, the mass spectrometer is large-scale, and the inner wall surface is damaged by unnecessary ions.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明はこの課題を解決
するために成され、半導体層の所定領域に、所定の導電
形を示す第1の不純物を低ドーズ量で注入することによ
り低濃度領域を形成する第1の工程と、前記低濃度領域
の一部を除き、前記第1の不純物と同じ導電形を示す第
2の不純物を高ドーズ量で注入することにより、前記低
濃度領域の一部に接して高濃度領域を形成する第2の工
程と、前記低濃度領域及び前記高濃度領域の不純物の活
性化のために熱処理を行う第3の工程をを有する半導体
素子の製造方法において、前記第1の工程は、第1の不
純物元素を含んだ原料から放電及び高電界によりイオン
を取り出し、これらのイオンから質量分析により第1の
不純物のイオンを取り出し、この第1の不純物のイオン
を前記半導体層へ注入する工程であり、前記第2の工程
は、第2の不純物元素を含んだ原料から放電及び電界に
よりイオンを取り出し、これら全てのイオンを前記半導
体層へ注入する工程であり、前記第3の工程は、発熱源
を近接させて所定の速度で走査する工程である構成とし
ている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and a low impurity concentration is obtained by implanting a first impurity having a predetermined conductivity type into a predetermined region of a semiconductor layer at a low dose. A first step of forming a region, and implanting a second impurity having the same conductivity type as the first impurity at a high dose except for a part of the low-concentration region. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a second step of forming a high-concentration region in contact with a part; and a third step of performing heat treatment for activating impurities in the low-concentration region and the high-concentration region. In the first step, ions are extracted from a raw material containing the first impurity element by discharge and a high electric field, ions of the first impurity are extracted from these ions by mass spectrometry, and ions of the first impurity are extracted. To the semiconductor layer The second step is a step of extracting ions from a raw material containing a second impurity element by discharge and an electric field, and injecting all of these ions into the semiconductor layer; The step is a step of scanning at a predetermined speed by bringing the heat source close to the heat source.

【0027】これにより、低ドーズ量の第1の不純物の
イオン注入には、質量分析を行うイオン注入法を用いる
ことにより、低濃度ドーピング領域の制御性を高めると
ともに、高ドーズ量の第2の不純物のイオン注入には、
質量分析を行わないことにより多量のイオンを一度に注
入することができ、スループットが上がる。また、質量
分析を行わないことにより注入損傷による非晶質化領域
が少なくなるので、再結晶化のための熱処理温度を下げ
ることができるとともに、発熱源の走査速度を上げるこ
とで熱処理時間が短縮され、スループットを上げること
ができる。
Thus, the ion implantation of the first impurity with a low dose is performed by using the ion implantation method for performing mass spectrometry, whereby the controllability of the low concentration doping region is improved and the second impurity with a high dose is implanted. For ion implantation of impurities,
By not performing mass spectrometry, a large amount of ions can be implanted at a time, thereby increasing the throughput. In addition, the absence of mass spectrometry reduces the amount of amorphized regions due to implantation damage, so that the heat treatment temperature for recrystallization can be reduced, and the heat treatment time is shortened by increasing the scanning speed of the heat source. Thus, the throughput can be increased.

【0028】前記第2の不純物元素を含んだ原料は前記
第2の不純物元素の水素化合物と、水素との混合気体で
ある構成としている。これにより、第2の不純物と一緒
に注入された水素が再結晶化を促進する働きをするた
め、注入損傷による格子欠陥があらかじめ回復されるの
で、再結晶化のための熱処理温度を下げることができる
とともに、熱処理時間を短縮することができる。
The raw material containing the second impurity element is a mixed gas of a hydrogen compound of the second impurity element and hydrogen. As a result, hydrogen implanted together with the second impurity functions to promote recrystallization, so that lattice defects due to implantation damage are recovered in advance, so that the heat treatment temperature for recrystallization can be lowered. The heat treatment time can be shortened.

【0029】また特に、前記所定の速度は、10mm/
sec以上、好ましくは12mm/sec以上である構
成としている。これにより、1枚の基板の処理時間が数
秒から数十秒に短縮されスループットが上昇する。前記
第2の不純物のイオンの注入ドーズ量は1×10↑14以
上、好ましくは7×10↑14以上である構成としてい
る。
Particularly, the predetermined speed is 10 mm /
sec or more, preferably 12 mm / sec or more. As a result, the processing time for one substrate is reduced from several seconds to several tens of seconds, and the throughput is increased. The ion implantation dose of the second impurity is 1 × 10 14 or more, preferably 7 × 10 14 or more.

【0030】これにより、基板の耐熱性を維持しながら
高スループット及び高濃度ドーピングが達成される。特
に、前記第2の不純物のイオンの注入ドーズ量は3×1
0↑15以上である構成としている。これにより、基板の
耐熱性を維持しながら高スループット及び更なる高濃度
ドーピング領域の形成が実現される。
As a result, high throughput and high concentration doping can be achieved while maintaining the heat resistance of the substrate. In particular, the implantation dose of the second impurity ions is 3 × 1.
The configuration is such that 0 ↑ 15 or more. Thereby, high throughput and formation of a further heavily doped region are realized while maintaining the heat resistance of the substrate.

【0031】特に、前記第3の工程の加熱温度は600
℃以上、好ましくは、780℃以上である構成としてい
る。これにより、高温処理による非晶質層の十分な再結
晶化と、更なる高走査速度による高スループットが達成
される。
In particular, the heating temperature in the third step is 600
° C or higher, preferably 780 ° C or higher. Thereby, sufficient recrystallization of the amorphous layer by the high-temperature treatment and high throughput at a higher scanning speed can be achieved.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】まず、本発明の半導体素子の製造
方法において用いられるイオン注入方法について説明す
る。この方法では、従来例で説明したイオン打ち込み方
法とは異なり、質量分析を行わずに大面積に一度にイオ
ン注入を行う方法であり、イオンシャワーとも呼ばれ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, an ion implantation method used in a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described. In this method, unlike the ion implantation method described in the conventional example, the ion implantation is performed once in a large area without performing mass analysis, and is also called an ion shower.

【0033】このようなイオンシャワーを行うイオン注
入装置の概略図を図1に示す。(1)はイオン源である
プラズマソース、(2)はガス導入口、(3)はRF高
周波電源、(4)は引き出し電極、(5)は加速電極、
(6)は抑制電極、(7)は接地電極、(8)はイオン
を注入すべき電極基板を支持するステージである。原料
ガスはガス導入口(2)よりプラズマソース(1)に導
入される。原料ガスは、n型ドーピングの場合は水素希
釈のホスフィンPH3、p型ドーピングの場合は水素希
釈のB2H6などが使用される。これらの原料ガスは、1
3.56MHzの高周波放電によりイオン化され、P
+、H+、H2+、B+などを発生する。これらのイオン
は、引き出し電極(4)より取り出され、引き出し電圧
により加速電極(5)へ達する。更に、加速電圧により
抑制電極(6)及び接地電極(7)へと加速され、イオ
ンビームとして取り出され、ステージ(8)上のターゲ
ットへと照射される。各電極(4,5,6,7)にはイ
オンが通過するための数千個の微細な穴が空けられてお
り、これら各穴から引き出されるイオンビームの重ね合
わせにより均一なイオンビームが得られる。また、抑制
電極(6)は、接地電極(7)電圧よりも低くされ、均
一性の高いイオンビームを得られるようにしている。
FIG. 1 is a schematic view of an ion implantation apparatus for performing such an ion shower. (1) a plasma source as an ion source, (2) a gas inlet, (3) an RF high-frequency power supply, (4) an extraction electrode, (5) an acceleration electrode,
(6) is a suppression electrode, (7) is a ground electrode, and (8) is a stage for supporting an electrode substrate into which ions are to be implanted. The source gas is introduced from the gas inlet (2) to the plasma source (1). As a source gas, phosphine PH3 diluted with hydrogen is used for n-type doping, and B2H6 diluted with hydrogen is used for p-type doping. These source gases are 1
Ionized by a 3.56 MHz high frequency discharge,
+, H +, H2 +, B +, etc. These ions are extracted from the extraction electrode (4) and reach the acceleration electrode (5) by the extraction voltage. Furthermore, it is accelerated by the accelerating voltage to the suppression electrode (6) and the ground electrode (7), extracted as an ion beam, and irradiated to the target on the stage (8). Each electrode (4, 5, 6, 7) has thousands of fine holes through which ions pass, and a uniform ion beam is obtained by superimposing the ion beams extracted from these holes. Can be Further, the voltage of the suppression electrode (6) is set lower than the voltage of the ground electrode (7) so that a highly uniform ion beam can be obtained.

【0034】このようなイオンシャワー法あるいはイオ
ンシャワー装置には次のような利点がある。まず、イオ
ンビームがプラズマソースと同じ大きさの大電流として
得られるので、ビーム径を500mm以上にもすること
が可能で、かつ、加速電圧と引き出し電圧の最適な設定
によりビーム電流の均一性を±10%以下にまで抑える
ことができる。このため、最大500mm×500mm
の基板を一度に処理することができ、ビーム線の走査も
不要で、基板1枚の処理に要する時間も1〜2分と短縮
され、イオン打ち込み法に比べてスループットが大幅に
上がる。
Such an ion shower method or an ion shower apparatus has the following advantages. First, since the ion beam is obtained as a large current of the same size as the plasma source, the beam diameter can be increased to 500 mm or more, and the uniformity of the beam current can be improved by optimally setting the acceleration voltage and the extraction voltage. It can be suppressed to ± 10% or less. For this reason, up to 500 mm x 500 mm
Substrates can be processed at one time, scanning with a beam line is not required, the time required for processing one substrate is reduced to 1 to 2 minutes, and the throughput is greatly increased as compared with the ion implantation method.

【0035】また、質量分析を行わずに、燐イオン、あ
るいは、ボロンイオンを水素イオンと一緒に注入する方
法であるために、注入損傷を補償しながら注入される。
このため、ポリシリコン膜への注入の際に、表面に生じ
る非晶質層を再結晶化しながらドーピングが行われるの
で、活性化アニールの温度を下げる、あるいは、不要に
することができる。
Further, since the method is such that phosphorus ions or boron ions are implanted together with hydrogen ions without performing mass spectrometry, the implantation is performed while compensating for implantation damage.
Therefore, at the time of implantation into the polysilicon film, the doping is performed while recrystallizing the amorphous layer formed on the surface, so that the activation annealing temperature can be lowered or becomes unnecessary.

【0036】また、質量分析系及び走査系が不要となる
ため、装置がシンプルになり、大型化が容易で、大面積
化、高スループット化が可能となる。一方、イオンシャ
ワー法には、低ドーズ量での注入制御性が低いという欠
点がある。このため、本発明の半導体素子の製造方法で
は、低ドーズ量のドーピングでは従来のイオン打ち込み
法により高精度で行い、高ドーズ量のドーピングではイ
オンシャワー法により高スループットで行う。
Further, since the mass spectrometry system and the scanning system are not required, the apparatus is simplified, the size can be easily increased, and the area and the throughput can be increased. On the other hand, the ion shower method has a drawback that injection controllability at a low dose is low. For this reason, in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, doping with a low dose is performed with high accuracy by the conventional ion implantation method, and doping with a high dose is performed with high throughput by the ion shower method.

【0037】図2に、ポリシリコン膜へのイオン注入に
おいて、低ドーズ量域におけるドーズ量とシート抵抗と
の関係を示した。◆はイオン打ち込みでのシート抵抗
値、■はイオンシャワーでのシート抵抗値である。図よ
り、イオン打ち込みではシート抵抗が非常に安定してい
るのに対して、イオンシャワーではややばらつきが目立
っている。即ち、低ドーズ量のイオン注入においては、
イオン打ち込みでは正確に、かつ、均一に不純物のイオ
ン注入が行われるが、イオンシャワーではやや制御性が
劣ることが分かる。
FIG. 2 shows the relationship between the dose and the sheet resistance in a low dose range in the ion implantation into the polysilicon film. ◆ is the sheet resistance value at ion implantation, and Δ is the sheet resistance value at ion shower. As can be seen from the figure, the sheet resistance is very stable in the ion implantation, while the variation is somewhat noticeable in the ion shower. That is, in low dose ion implantation,
It can be seen that ion implantation of impurities is performed accurately and uniformly in ion implantation, but controllability is somewhat poor in ion showering.

【0038】また図3に、LDD構造のTFTに関し、
LD領域の有無に関し、伝達特性即ちゲート電圧(V)
−ドレイン電流(Id)特性の違いを示す。図の実線は
LD領域を有するTFTの特性曲線、破線がLD領域の
無いTFTの特性曲線である。なお、ドレイン電流値I
dは規格化単位により示している。通常、p−SiTF
TLCDにおけるLDD構造は、画素部におけるリーク
電流を抑える目的が大きい。即ち、p−Si層の移動度
が十分に高い一方で、p型電導によるOFF電流が問題
となるため、高抵抗のLD領域を介在させることでOF
F電流を抑える。
FIG. 3 shows a TFT having an LDD structure.
Regarding the presence or absence of the LD region, transfer characteristics, that is, gate voltage (V)
-Shows a difference in drain current (Id) characteristics. The solid line in the figure is the characteristic curve of the TFT having the LD region, and the broken line is the characteristic curve of the TFT without the LD region. The drain current value I
d is indicated by the standardized unit. Usually p-SiTF
The LDD structure in the TLCD has a large purpose of suppressing a leak current in a pixel portion. That is, while the mobility of the p-Si layer is sufficiently high, the OFF current due to the p-type conduction poses a problem.
Reduce F current.

【0039】このようなLD領域は低ドーズ量の不純物
のイオン注入により形成されるが、イオンシャワーを用
いた場合、図2で見たように不純物の注入量にばらつき
があり、素子によってはLD領域の注入が過剰となって
LD領域の抵抗が十分に得られない場合も出てくる。こ
のようにLD領域のドーピング量が過剰になると、抵抗
が下がり、OFF電流の抑制が効かなくなり、図3の破
線で示すように、OFF電流が増大する。OFF電流が
増大すると電圧保持率が低下して、コントラスト比が低
下するなどの問題が生じる。
Such an LD region is formed by ion implantation of a low-dose impurity. However, when an ion shower is used, the amount of impurity implantation varies as shown in FIG. In some cases, the implantation of the region becomes excessive and the resistance of the LD region cannot be sufficiently obtained. When the doping amount of the LD region becomes excessive as described above, the resistance decreases, the suppression of the OFF current becomes ineffective, and the OFF current increases as shown by the broken line in FIG. When the OFF current increases, problems such as a decrease in the voltage holding ratio and a decrease in the contrast ratio occur.

【0040】このため、本発明では、低ドーズ量での注
入量の制御が必要なLD領域あるいはドライバー部のチ
ャンネルドープには従来通りのイオン打ち込み法を用
い、その他の、ソース及びドレイン領域あるいはシリコ
ンゲートの低抵抗化などの高ドーズ量の注入により形成
される領域にはイオンシャワーを用いる。図4には、イ
オンシャワー法により燐イオンを注入したポリシリコン
膜をRTA(Rapid Thermal Annealing)を用いて再結
晶化ときの、シート抵抗のランプパワーへの依存性を示
している。図中☆はドーズ量が7.0×10↑14cm↑
-2の場合、★はドーズ量が3.0×10↑15cm↑-2の
場合を示している。この時の走査速度は12mm/sで
ある。また、図中には格子状態の光学的観測から膜温度
を算出するパイロメーターにより測定した被処理膜温度
を記入してある。この図より、ドーズ量が大きいほど、
シート抵抗が下がるとともに、ランプパワーを上げるこ
とによりシート抵抗が下がることが分かる。
For this reason, according to the present invention, a conventional ion implantation method is used for channel doping of an LD region or a driver portion which requires control of an implantation amount at a low dose amount, and other source and drain regions or silicon regions are used. An ion shower is used for a region formed by high-dose implantation such as reduction in resistance of a gate. FIG. 4 shows the dependence of sheet resistance on lamp power when recrystallizing a polysilicon film into which phosphorus ions have been implanted by an ion shower method using RTA (Rapid Thermal Annealing). In the figure, ☆ indicates that the dose is 7.0 × 10 {14 cm}.
In the case of -2, * indicates the case where the dose amount is 3.0 × 10 15 cm 2. The scanning speed at this time is 12 mm / s. In the drawing, the temperature of the film to be processed measured by a pyrometer for calculating the film temperature from the optical observation of the lattice state is entered. From this figure, the larger the dose, the more
It can be seen that the sheet resistance decreases and the sheet resistance decreases by increasing the lamp power.

【0041】図4を、従来のイオン打ち込みを用いてポ
リシリコン膜へ燐イオンを注入した場合の同様の測定結
果である図21と比較すると次のことが分かる。まず、
同じランプパワーであってもポリシリコン膜自体の温度
がイオン打ち込みにより不純物が注入された場合より
も、イオンシャワーにより注入された場合の方が温度が
低くなっている。これは、イオンシャワーにより不純物
が注入されたポリシリコン膜中には、イオン打ち込みに
より不純物が注入されたポリシリコン膜中よりも注入損
傷により生じる非晶質化領域が小さいために、多結晶層
よりも非晶質層の方がより光エネルギーの吸収度が低く
なることを示している。即ち、同じランプパワーでも多
結晶粒の形成度により膜温度は異なる。
When FIG. 4 is compared with FIG. 21, which is a similar measurement result when phosphorus ions are implanted into a polysilicon film using conventional ion implantation, the following can be understood. First,
Even at the same lamp power, the temperature of the polysilicon film itself is lower when the impurity is implanted by the ion shower than when the impurity is implanted by the ion implantation. This is because the polysilicon film into which impurities are implanted by the ion shower has a smaller amorphized region caused by implantation damage than the polysilicon film into which impurities are implanted by ion implantation. This also indicates that the amorphous layer has a lower light energy absorption. That is, even at the same lamp power, the film temperature varies depending on the degree of formation of the polycrystalline grains.

【0042】ドーズ量7.0×10↑14cm↑-2どうし
で見比べると、ランプパワー20kW以下の域では、イ
オンシャワーにより不純物を注入したポリシリコン膜の
シート抵抗値はイオン打ち込みよりも大きくなっている
が、20kWを越えるとイオンシャワーによる方が低く
3.0kΩ/□以下を達している。更に、前述の如く膜
自体の温度を考慮に入れると、同じランプパワーでもイ
オンシャワーによる方がイオン打ち込みによるよりも2
00℃近く低くなっている。これより、基板の耐熱性と
直接に関わる膜自体の温度に関しては、イオンシャワー
により不純物を注入したポリシリコン膜の方が、イオン
打ち込みにより不純物を注入したポリシリコン膜よりも
低い温度で再結晶化が成され低抵抗化されることが分か
る。
When the dose is 7.0.times.10.sup.14 cm.sup.-2, the sheet resistance of the polysilicon film into which impurities are implanted by the ion shower is larger than that of the ion implantation in the region where the lamp power is 20 kW or less. However, when the power exceeds 20 kW, the value obtained by the ion shower is lower and reaches 3.0 kΩ / □ or less. Furthermore, taking into account the temperature of the film itself as described above, the ion shower is more effective than the ion implantation at the same lamp power than the ion implantation.
It has dropped near 00 ° C. Thus, regarding the temperature of the film itself, which is directly related to the heat resistance of the substrate, the polysilicon film implanted with the impurity by the ion shower recrystallizes at a lower temperature than the polysilicon film implanted with the impurity by the ion implantation. It can be seen that the resistance is reduced.

【0043】また、ドーズ量3.0×10↑15cm↑-2
の場合どうしで見比べると、イオンシャワーを用いるこ
とにより、イオン打ち込みよりも全体に低いシート抵抗
が得られており、ランプパワーが23kWでは0.8k
Ω/□が達成されている。更に、イオンシャワーによる
注入膜の方がイオン打ち込みによる注入膜よりも低い膜
温度で再結晶化が可能であることを考慮すると、膜自体
の温度に関して、ドーズ量が大きくなればなるほど、イ
オンシャワーによる注入損傷はイオン打ち込みによる注
入損傷よりもより低い温度で回復されることが分かる。
そしてこの傾向はドーズ量が大きいほど顕著である。即
ち、イオンシャワーではイオン打ち込みとは逆にドーズ
量が大きいほど注入後の非晶質化領域が小さくなり、こ
れに従って再結晶化温度も低くすることができる。これ
より、イオンシャワーにより不純物をドーピングする
際、シリコン結晶の損傷の防止、あるいは損傷の回復を
行いながらイオン注入が成されることが推測される。
Further, the dose amount is 3.0 × 10 ↑ 15 cm ↑ -2.
In comparison between the cases, the sheet resistance was lower than that of the ion implantation as a whole by using the ion shower. When the lamp power was 23 kW, the sheet resistance was 0.8 k.
Ω / □ has been achieved. Furthermore, considering that an implanted film by ion shower can be recrystallized at a lower film temperature than an implanted film by ion implantation, with respect to the temperature of the film itself, the larger the dose amount, the more the ion shower It can be seen that implant damage is recovered at lower temperatures than implant damage due to ion implantation.
This tendency is more remarkable as the dose is larger. In other words, in the ion shower, contrary to the ion implantation, the larger the dose, the smaller the amorphized region after implantation, and accordingly the lower the recrystallization temperature. From this, it is presumed that when doping impurities by an ion shower, ion implantation is performed while preventing or recovering damage to the silicon crystal.

【0044】以下、本発明の主旨に則ったp−SiTF
Tの製造方法の実施形態を説明する。図5から図14
は、製造工程を示す工程断面図である。まず図5におい
て、ガラスからなる基板(10)上に、シランSiH4
あるいはジシランSi2H6を材料ガスとしたCVDによ
りアモルファスシリコン(a−Si)を300〜100
0Å好ましくは500〜600Åの厚さに積層し、この
a−Siを基板加熱400℃のエキシマレーザーアニー
ルにより多結晶化し、ポリシリコン(p−Si)(1
1)とする。これを、反応性イオンエッチ、即ち、RI
E(reactive ion etch)によりエッチングしてTFT
部の能動層となる島状に形成する。
Hereinafter, p-SiTF according to the gist of the present invention will be described.
An embodiment of a method for manufacturing T will be described. 5 to 14
FIG. 4 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process. First, in FIG. 5, silane SiH4 is formed on a glass substrate (10).
Alternatively, 300 to 100 amorphous silicon (a-Si) is deposited by CVD using disilane Si2H6 as a material gas.
The a-Si is polycrystallized by excimer laser annealing at 400 ° C. with the substrate heated, and the polysilicon (p-Si) (1
1). This is called a reactive ion etch, ie, RI
Etch by TFT (reactive ion etch)
It is formed in an island shape to be an active layer of the portion.

【0045】続いて、図6に示す如く、400℃の減圧
CVDによりSiO2を1000Å程度の厚さに積層
し、ゲート絶縁膜(12)を形成する。次に図7に示す
如く、この上に、SiH4を材料ガスとした580℃の
高温CVDにより厚さ2000Åのpoly−Si(1
3a)を積層して、燐のイオンシャワーを行って低抵抗
化した後、タングステンシリサイド(WSi)(13
b)を500〜1500Å好ましくは1000Åの厚さ
にスパッタリングする。引き続き、410℃の常圧CV
DによりSiO2を1000〜2000Å好ましくは1
500Åの厚さに積層した後、これらSiO2、及びp
oly−SiとWSiのポリサイド層をRIEにより同
一パターンでエッチングして、ゲート電極(13)と画
素部においてこれを行について互いに接続するゲートラ
イン、及び、これらゲート電極(13)とそのライン上
に被覆された注入ストッパー(14)を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 6, SiO 2 is laminated to a thickness of about 1000 ° by low pressure CVD at 400 ° C. to form a gate insulating film (12). Next, as shown in FIG. 7, a 2000- [mu] m thick poly-Si (1) was formed thereon by high-temperature CVD at 580 [deg.] C. using SiH4 as a material gas.
3a) is stacked and the resistance is reduced by performing an ion shower of phosphorus, and then tungsten silicide (WSi) (13
b) is sputtered to a thickness of 500-1500 °, preferably 1000 °. Continuously, normal pressure CV of 410 ° C
D to make the SiO2 1000-2000%, preferably 1
After laminating to a thickness of 500 mm, these SiO2 and p
The poly-silicide layer of poly-Si and WSi is etched in the same pattern by RIE, and the gate electrode (13) and a gate line connecting these to each other in a row in the pixel portion, and the gate electrode (13) and the gate line Form a coated injection stopper (14).

【0046】図8に示す如く、再び、410℃の常圧C
VDによりSiO2を積層し、これをRIEによりエッ
チングすることにより、ゲート電極(13)とその上の
注入ストッパー(14)の側壁にサイドウォール(1
5)を形成する。次に、図9に示す如く、ゲート電極
(13)とサイドウォール(15)をマスクに燐(P)
などのn型不純物の第1回のイオン注入を、イオン打ち
込みにより、加速電圧80keV、ドーズ量3×10↑
13/cm↑2(単位平方センチメートル当たり3×(1
0の13乗)個の意。)で行う。これにより、ゲート電
極(13)とサイドウォール(15)を用いたセルフア
ライン関係をもってソース及びドレイン領域(11S,
11D)とLD領域(11L)となる領域を低濃度(n
-)にドーピングする。この時、ゲート電極(13)の
直下はノンドープのチャンネル領域(11N)となって
いる。なお、サイドウォール(15)は、この工程にお
いて、燐イオン注入後のアニールによる横方向の拡散に
対するマージンを確保するためと、チャンネル領域端の
不純物濃度を低下してドレイン電界を緩和し、耐圧を向
上する働きを有している。
As shown in FIG. 8, normal pressure C at 410 ° C.
By depositing SiO2 by VD and etching it by RIE, side walls (1) are formed on the side walls of the gate electrode (13) and the injection stopper (14) thereon.
5) is formed. Next, as shown in FIG. 9, the gate electrode (13) and the side wall (15) are used as a mask to form phosphorus (P).
The first ion implantation of an n-type impurity such as is performed by ion implantation at an acceleration voltage of 80 keV and a dose of 3 × 10 °.
13 / cm ↑ 2 (3 × (1
0 to the power of 13). ). Thus, the source and drain regions (11S, 11S) have a self-aligned relationship using the gate electrode (13) and the side wall (15).
11D) and LD regions (11L) at low concentrations (n
-) Doping. At this time, immediately below the gate electrode (13) is a non-doped channel region (11N). In this step, the side wall (15) is used to secure a margin for lateral diffusion due to annealing after phosphorus ion implantation, reduce the impurity concentration at the end of the channel region, reduce the drain electric field, and reduce the breakdown voltage. Has the function of improving.

【0047】引き続き図10に示す如く、ゲート電極
(13)よりもサイズの大きなレジスト(R)を被覆し
てこれをマスクに燐(P)の第2回のイオン注入をイオ
ンシャワーにより、加速電圧90keV、引き出し電圧
10keV、ドーズ量1.0×10↑14〜5.0×10
↑15/cm↑2、例えば7.0×10↑14/cm↑2で行
う。これにより、レジスト(R)直下が、低濃度のドー
ピング領域(n-)に保たれてLD領域(11L)とし
て形成されるとともに、このLD領域(11L)の外側
には、高濃度にドーピングされたn+層からなるソース
領域(11S)及びドレイン領域(11D)が形成され
る。ここで、イオンシャワーによるドーピングでは、ス
ループットが200枚/日が達成され、従来の40枚/
日よりも大幅に上昇している。
Subsequently, as shown in FIG. 10, a resist (R) having a size larger than that of the gate electrode (13) is coated, and a second ion implantation of phosphorus (P) is performed by ion shower using the resist as a mask. 90 keV, extraction voltage 10 keV, dose amount 1.0 × 10 ↑ 14 to 5.0 × 10
This is performed at {15 / cm} 2, for example, 7.0 × 10 ↑ 14 / cm ↑ 2. As a result, the region immediately below the resist (R) is formed as the LD region (11L) while being kept in the low concentration doping region (n−), and the outside of the LD region (11L) is heavily doped. Then, a source region (11S) and a drain region (11D) composed of the n + layer are formed. Here, in the doping by the ion shower, a throughput of 200 wafers / day was achieved, and the conventional 40 wafers / day was achieved.
It has risen significantly more than the day.

【0048】レジストの剥離後、p−chTFTも同様
にセルフアライン構造によりソース及びドレイン領域を
形成した後、図11の状態でRTAを行い、p−Siの
ドープド領域(11L,11S,11D)の活性化、及
び、ポリサイド層(WSi/pSi)(13)のシリサ
イド化による低抵抗化を促す。この時、ポリサイド及び
p型ポリシリコンの低抵抗化は従来の図20及び図21
で見たように十分に達成されるが(イオンシャワー法で
はこれよりも更に低い値が得られる)、n型ポリシリコ
ンに関しては、基板の耐熱温度とポリシリコン膜の再結
晶化の両方を考慮に入れたランプパワーとその時の被処
理膜温度及び走査速度の設定が必要となってくる。ま
ず、ドーズ量7.0×10↑14cm↑-2の場合に関し
て、図22において、前述の通り再結晶化と基板の保護
の点で被処理膜温度と走査速度の許容範囲は○印曲線と
点線との間の領域にあるが、イオンシャワー法を用いる
ことにより○印曲線は200℃程度下がり許容範囲が広
がる。特に、図4に示されているように走査速度12m
m/s、ランプパワー23kWにおいて、被処理膜温度
780℃でシート抵抗値2.7kΩ/□が得られてい
る。これを図22に当てはめると基板が湾曲する可能性
のある点線よりも遙か下に位置することになり、再結晶
化及び基板保護の両立が達成されていることが分かる。
即ち、ソーダガラス基板の耐熱温度の限界とされる60
0℃以上での熱処理が可能となり、更に、十分に低いシ
ート抵抗値2.7kΩ/□を得る780℃以上での処理
も可能となっている。また、走査速度は12mm/s以
上、少なくとも10mm/s以上に設定することが可能
となることが分かる。
After the resist is stripped, the p-ch TFT similarly forms source and drain regions by a self-aligned structure, and then performs RTA in the state of FIG. 11 to form p-Si doped regions (11L, 11S, 11D). Activation and reduction of resistance by silicidation of the polycide layer (WSi / pSi) (13) are promoted. At this time, the resistance of the polycide and the p-type polysilicon is reduced by the conventional method of FIGS.
As can be seen from (2), the ion shower method achieves a sufficiently lower value. However, for the n-type polysilicon, both the heat resistant temperature of the substrate and the recrystallization of the polysilicon film are considered. It is necessary to set the lamp power supplied to the lamp and the temperature of the film to be processed and the scanning speed at that time. First, regarding the case where the dose amount is 7.0 × 10 {14 cm} −2, as shown in FIG. Although it is in the region between the dotted lines, the use of the ion shower method reduces the curve marked by a circle by about 200 ° C., thereby expanding the allowable range. In particular, as shown in FIG.
At m / s and a lamp power of 23 kW, a sheet resistance of 2.7 kΩ / □ was obtained at a film temperature of 780 ° C. to be processed. When this is applied to FIG. 22, the substrate is located far below the dotted line where the substrate may be curved, and it can be seen that both recrystallization and substrate protection have been achieved.
That is, the limit of the heat-resistant temperature of the soda glass substrate is 60.
Heat treatment at 0 ° C. or higher is possible, and further, processing at 780 ° C. or higher to obtain a sufficiently low sheet resistance value of 2.7 kΩ / □ is possible. Also, it can be seen that the scanning speed can be set to 12 mm / s or more, and at least 10 mm / s or more.

【0049】また、ドーズ量3.0×10↑15cm↑-2
の場合では、図4から更に低いシート抵抗が得られると
ともに、ドーズ量7.0×10↑14cm↑-2の場合と同
様、イオン打ち込みによるよりも200℃程度低い温度
で再結晶化及び低抵抗化が成されることを考えて、これ
を図22に当てはめると、点線より下の領域で再結晶化
及び低抵抗化が実現されることが分かる。従って、この
ドーズ量において、低温プロセスが可能となる。
Further, the dose amount is 3.0 × 10 ↑ 15 cm ↑ -2.
4, a lower sheet resistance can be obtained from FIG. 4, and as in the case of the dose amount of 7.0 × 10 14 cm 2, recrystallization and low resistance are performed at a temperature lower by about 200 ° C. than by ion implantation. When this is applied to FIG. 22 in consideration of the fact that the recrystallization is achieved, it can be seen that recrystallization and low resistance are realized in a region below the dotted line. Therefore, a low-temperature process is possible at this dose.

【0050】次に図12に示す如く、410℃の常圧C
VDによりSiO2を2000Å形成し、600℃でア
ニールした後、更に、300℃のプラズマCVDにより
SiO2を3000Åの厚さに成膜して、第1の層間絶
縁膜(16)を形成する。その後、シリコン中の未結合
手終端の目的で、450℃のH2アニールを行った後、
RIEによりドレイン及びソース領域(11D,11
S)上のゲート絶縁膜(12)及び第1の層間絶縁膜
(16)中にコンタクトホール(CT1,CT2)を形
成する。
Next, as shown in FIG.
After forming 2000 ° of SiO 2 by VD and annealing at 600 ° C., a further 3000 ° thick SiO 2 is formed by plasma CVD at 300 ° C. to form a first interlayer insulating film (16). Then, after performing H2 annealing at 450 ° C. for the purpose of terminating dangling bonds in silicon,
Drain and source regions (11D, 11D)
A contact hole (CT1, CT2) is formed in the gate insulating film (12) and the first interlayer insulating film (16) on S).

【0051】そして、図13に示す如く、Ti/AlS
iをスパッタリングにより、7000Åの厚さに積層
し、これをRIEによりパターニングしてドレイン電極
(17)及びソース電極(18)を形成し、各々、コン
タクトホール(CT1,CT2)を介してドレイン及び
ソース領域(11D,11S)に接続させている。再
び、シリコン中の未結合手終端のために、390℃のH
プラズマ処理を行った後、図14に示す如く、410℃
のCVDにより、SiO2を2000Åの厚さに積層し
た後、SOG膜、即ち、スピン塗布及び焼成により形成
するSiO2膜を被覆して、平坦化した後、更に、41
0℃のCVDにより、SiO2を1000Åの厚さに積
層して第2の層間絶縁膜(19)を完成する。そして、
RIEにより第2の層間絶縁膜(19)中にコンタクト
ホール(CT3)を形成する。
Then, as shown in FIG. 13, Ti / AlS
i is laminated by sputtering to a thickness of 7000 °, and is patterned by RIE to form a drain electrode (17) and a source electrode (18). The drain electrode and the source electrode are contact holes (CT1, CT2), respectively. It is connected to the areas (11D, 11S). Again, due to the dangling termination in silicon, 390 ° C. H
After performing the plasma treatment, as shown in FIG.
After stacking SiO 2 to a thickness of 2000 ° by CVD, the SOG film, that is, the SiO 2 film formed by spin coating and firing is coated and flattened.
The second interlayer insulating film (19) is completed by laminating SiO2 to a thickness of 1000 ° by CVD at 0 ° C. And
A contact hole (CT3) is formed in the second interlayer insulating film (19) by RIE.

【0052】最後に、図15に示すように、ITOをス
パッタリングにより成膜し、これをRIEによりパター
ニングして表示電極(20)を形成し、ソース電極(1
8)に接続することにより、TFT基板が完成される。
Finally, as shown in FIG. 15, an ITO film is formed by sputtering, which is patterned by RIE to form a display electrode (20), and a source electrode (1).
8), the TFT substrate is completed.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、本発明に
より、LDD構造のTFTの製造方法において、低濃度
領域の形成にはイオン打ち込み法を用いて制御性を高め
るとともに、スループットの低下を抑え、かつ、高濃度
領域の形成にはイオン注入法を用いることで、スループ
ットを大幅に上げることができた。これにより、低コス
トで良好な特性をもったTFTを製造することができる
ようになった。
As is clear from the above description, according to the present invention, in the method of manufacturing the TFT having the LDD structure, the controllability is improved by using the ion implantation method for forming the low concentration region, and the decrease in the throughput is suppressed. In addition, by using the ion implantation method to form the high concentration region, the throughput could be greatly increased. This makes it possible to manufacture a TFT having good characteristics at low cost.

【0054】また、RTA法を用いた不純物注入領域の
活性化において、イオンシャワー法を用いた不純物注入
領域はアニール温度を下げることができるとともに、ラ
ンプの走査速度を上げることができる。このため、基板
への悪影響を無くすとともに、アニール時間を短縮する
ことでスループットを上昇することができる。
In activating the impurity-implanted region using the RTA method, the annealing temperature of the impurity-implanted region using the ion shower method can be lowered, and the scanning speed of the lamp can be increased. For this reason, the adverse effect on the substrate can be eliminated and the throughput can be increased by shortening the annealing time.

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

【図1】本発明に用いるイオンシャワー装置の概略図で
ある。
FIG. 1 is a schematic diagram of an ion shower device used in the present invention.

【図2】イオン打ち込み法及びイオンシャワー法による
ドーズ量とシート抵抗値との関係図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a dose amount and a sheet resistance value by an ion implantation method and an ion shower method.

【図3】LD領域の有無に対するTFTの伝達特性であ
る。
FIG. 3 shows transfer characteristics of a TFT with respect to the presence or absence of an LD region.

【図4】イオンシャワー法及びRTAにより低抵抗化し
たポリシリコン膜のシート抵抗値のランプパワーへの依
存性を示す関係図である。
FIG. 4 is a graph showing the dependence of the sheet resistance of a polysilicon film whose resistance has been reduced by the ion shower method and RTA on the lamp power.

【図5】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法を
説明する工程断面図である。
FIG. 5 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法を
説明する工程断面図である。
FIG. 6 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法を
説明する工程断面図である。
FIG. 7 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法を
説明する工程断面図である。
FIG. 8 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法を
説明する工程断面図である。
FIG. 9 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法
を説明する工程断面図である。
FIG. 10 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法
を説明する工程断面図である。
FIG. 11 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法
を説明する工程断面図である。
FIG. 12 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法
を説明する工程断面図である。
FIG. 13 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法
を説明する工程断面図である。
FIG. 14 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法
を説明する工程断面図である。
FIG. 15 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.

【図16】液晶表示装置の構成図である。FIG. 16 is a configuration diagram of a liquid crystal display device.

【図17】TFTの断面図である。FIG. 17 is a sectional view of a TFT.

【図18】イオン打ち込み装置の概略図である。FIG. 18 is a schematic view of an ion implantation apparatus.

【図19】RTA装置の概略図である。FIG. 19 is a schematic diagram of an RTA apparatus.

【図20】イオン打ち込み及びRTAを用いて形成した
タングステンポリサイド膜のシート抵抗値とランプパワ
ーとの関係図である。
FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the sheet resistance of a tungsten polycide film formed by ion implantation and RTA and lamp power.

【図21】イオン打ち込み及びRTAを用いて低抵抗化
したポリシリコン膜のシート抵抗値とランプパワーとの
関係図である。
FIG. 21 is a graph showing the relationship between the sheet resistance of a polysilicon film whose resistance is reduced by ion implantation and RTA and lamp power.

【図22】イオン打ち込みを行ったポリシリコン膜の低
抵抗化に要される膜温度と走査速度との関係図である。
FIG. 22 is a diagram showing a relationship between a film temperature and a scanning speed required for lowering the resistance of a polysilicon film subjected to ion implantation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラズマソース 2 ガス導入口 3 高周波電源 4 引き出し電極 5 加速電圧 6 抑制電極 7 接地電極 8 ステージ 10 基板 11 p−Si 12 ゲート絶縁膜 13 ゲート電極 14 注入ストッパー 15 サイドウォール 16 第1の層間絶縁膜 17 ソース電極 18 ドレイン電極 19 第2の層間絶縁膜 20 表示電極 CT1,CT2,CT3 コンタクトホール R レジスト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma source 2 Gas inlet 3 High frequency power supply 4 Leader electrode 5 Acceleration voltage 6 Suppression electrode 7 Ground electrode 8 Stage 10 Substrate 11 p-Si 12 Gate insulating film 13 Gate electrode 14 Injection stopper 15 Sidewall 16 First interlayer insulating film Reference Signs List 17 source electrode 18 drain electrode 19 second interlayer insulating film 20 display electrode CT1, CT2, CT3 contact hole R resist

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 浩司 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 武内 勝 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−320345(JP,A) 特開 昭59−39711(JP,A) 特開 昭62−299011(JP,A) 特開 平8−124872(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 G02F 1/1368 H01L 21/265 H01L 21/336 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Koji Suzuki 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Masaru Takeuchi 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka JP-A-4-320345 (JP, A) JP-A-59-39711 (JP, A) JP-A-62-299011 (JP, A) JP-A 8-320 124872 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/786 G02F 1/1368 H01L 21/265 H01L 21/336

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】 (57) [Claims] 【請求項1】 半導体層の所定領域に、所定の導電形を
示す第1の不純物を低ドーズ量で注入することにより低
濃度領域を形成する第1の工程と、前記低濃度領域の一
部を除き、前記第1の不純物と同じ導電形を示す第2の
不純物を高ドーズ量で注入することにより、前記低濃度
領域の一部に接して高濃度領域を形成する第2の工程
と、前記低濃度領域及び前記高濃度領域の不純物の活性
化のために熱処理を行う第3の工程をを有する半導体素
子の製造方法において、 前記第1の工程は、第1の不純物元素を含んだ原料から
放電及び高電界によりイオンを取り出し、これらのイオ
ンから質量分析により第1の不純物のイオンを取り出
し、この第1の不純物のイオンを前記半導体層へ注入す
る工程であり、 前記第2の工程は、第2の不純物元素を含んだ原料から
放電及び電界によりイオンを取り出し、これら全てのイ
オンを前記半導体層へ注入する工程であり、 前記第3の工程は、発熱源を近接させて所定の速度で走
査する工程であることを特徴とする半導体素子の製造方
法。
1. A first step of forming a low-concentration region by implanting a first impurity having a predetermined conductivity type into a predetermined region of a semiconductor layer at a low dose, and a part of the low-concentration region. A second step of forming a high-concentration region in contact with a portion of the low-concentration region by implanting a second impurity having the same conductivity type as the first impurity at a high dose, In a method for manufacturing a semiconductor device having a third step of performing a heat treatment for activating impurities in the low-concentration region and the high-concentration region, the first step includes a step of forming a raw material containing a first impurity element. A step of extracting ions by discharge and a high electric field, extracting ions of a first impurity from these ions by mass spectrometry, and implanting the ions of the first impurity into the semiconductor layer. The second step is , The second impurity element A step of extracting ions by discharging and an electric field from the contained raw material and injecting all of these ions into the semiconductor layer; and a step of scanning at a predetermined speed with a heating source close to the heating source. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 前記第2の不純物元素を含んだ原料は前
記第2の不純物元素の水素化合物と、水素との混合気体
であることを特徴とする請求項1記載の半導体素子の製
造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the raw material containing the second impurity element is a mixed gas of a hydrogen compound of the second impurity element and hydrogen.
【請求項3】 前記所定の速度は、10mm/sec以
上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記
載の半導体素子の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the predetermined speed is 10 mm / sec or more.
【請求項4】 前記所定の速度は、12mm/sec以
上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記
載の半導体素子の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the predetermined speed is equal to or greater than 12 mm / sec.
【請求項5】 前記第2の不純物のイオンの注入ドーズ
量は単位平方センチメートル当たり1×10の14乗個
以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に
記載の半導体素子の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the implantation dose of the second impurity ions is 1 × 10 14 or more per unit square centimeter. .
【請求項6】 前記第2の不純物のイオンの注入ドーズ
量は単位平方センチメートル当たり7×10の14乗個
以上であることを特徴とする請求項1、請求項2または
請求項4記載に記載の半導体素子の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein an implantation dose of ions of the second impurity is 7 × 10 14 or more per unit square centimeter. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項7】 前記第2の不純物のイオンの注入ドーズ
量は単位平方センチメートル当たり3×10の15乗個
以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に
記載の半導体素子の製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein an implantation dose of the second impurity ions is 3 × 10 15 or more per unit square centimeter. .
【請求項8】 前記第3の工程の加熱温度は600℃以
上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記
載の半導体素子の製造方法。
8. The method according to claim 1, wherein the heating temperature in the third step is 600 ° C. or higher.
【請求項9】 前記第3の工程の加熱温度は780℃以
上であることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項
4または請求項6に記載の半導体素子の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the heating temperature in the third step is 780 ° C. or higher.
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