JP3370029B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
半導体装置の作製方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＩＳトランジス
タの作製方法に関する。特に本発明は、高速イオンを照
射することによって、半導体領域中に不純物を導入した
後、レーザーアニールもしくはランプアニールのごと
き、レーザーあるいはそれと同等な強光を半導体に照射
することによって結晶性を向上せしめる方法に関する。
タの作製方法に関する。特に本発明は、高速イオンを照
射することによって、半導体領域中に不純物を導入した
後、レーザーアニールもしくはランプアニールのごと
き、レーザーあるいはそれと同等な強光を半導体に照射
することによって結晶性を向上せしめる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体（Ｓ）上に薄い絶縁被膜（Ｉ）と
制御用の（金属）電極（Ｍ）を設けた構造をＭＩＳ構造
といい、このような構造によって半導体を流れる電流を
制御するトランジスタをＭＩＳトランジスタという。絶
縁被膜として、酸化珪素膜が用いられる場合にはＭＯＳ
トランジスタと称される。
制御用の（金属）電極（Ｍ）を設けた構造をＭＩＳ構造
といい、このような構造によって半導体を流れる電流を
制御するトランジスタをＭＩＳトランジスタという。絶
縁被膜として、酸化珪素膜が用いられる場合にはＭＯＳ
トランジスタと称される。
【０００３】このようなＭＩＳトランジスタは従来は、
不純物導入後の活性化工程（すなわち、不純物導入の際
に生じた結晶欠陥を回復させる工程）を熱アニールによ
っておこなっていたが、そのためには１０００℃以上も
の高温を必要とした。近年、プロセスの低温化の要請に
よって、このような高温での熱アニールに代わる方法が
検討されている。その中で有力な方法はレーザー等の強
光を照射することによって活性化をおこなう方法で、使
用する光源によってレーザーアニール、あるいはランプ
アニールと称される。
不純物導入後の活性化工程（すなわち、不純物導入の際
に生じた結晶欠陥を回復させる工程）を熱アニールによ
っておこなっていたが、そのためには１０００℃以上も
の高温を必要とした。近年、プロセスの低温化の要請に
よって、このような高温での熱アニールに代わる方法が
検討されている。その中で有力な方法はレーザー等の強
光を照射することによって活性化をおこなう方法で、使
用する光源によってレーザーアニール、あるいはランプ
アニールと称される。
【０００４】従来のレーザーアニールを用いたＭＩＳト
ランジスタの作製例を図４を用いて説明する。基板４０
１上に下地絶縁膜４０２を堆積し、さらに実質的に真性
の結晶性の半導体被膜を堆積し、これをパターニングし
て島状半導体領域４０３を形成する。そして、ゲイト絶
縁膜として機能する絶縁被膜４０４を堆積し、さらに、
ゲイト電極４０５を形成する。（図４（Ａ））
ランジスタの作製例を図４を用いて説明する。基板４０
１上に下地絶縁膜４０２を堆積し、さらに実質的に真性
の結晶性の半導体被膜を堆積し、これをパターニングし
て島状半導体領域４０３を形成する。そして、ゲイト絶
縁膜として機能する絶縁被膜４０４を堆積し、さらに、
ゲイト電極４０５を形成する。（図４（Ａ））
【０００５】必要ならば、ゲイト電極を陽極酸化して、
ゲイト電極・配線の上面および側面に陽極酸化物４０６
を形成する。このような陽極酸化物を形成する方法およ
びそのメリットについては、特願平４−３０２２０、同
４−３４１９４、同４−３８６３７等に詳述されてい
る。もちろん、必要がなければ、このような陽極酸化工
程を用いなくとも構わないことは言うまでもない。（図
４（Ｂ））その後、高速イオン流に基板を置き、このゲ
イト電極部、すなわちゲイト電極とその周囲の陽極酸化
物をマスクとして、島状半導体領域４０３に自己整合的
に不純物を注入し、不純物領域（ソース、ドレインとな
る）４０７を形成する。（図４（Ｃ））
ゲイト電極・配線の上面および側面に陽極酸化物４０６
を形成する。このような陽極酸化物を形成する方法およ
びそのメリットについては、特願平４−３０２２０、同
４−３４１９４、同４−３８６３７等に詳述されてい
る。もちろん、必要がなければ、このような陽極酸化工
程を用いなくとも構わないことは言うまでもない。（図
４（Ｂ））その後、高速イオン流に基板を置き、このゲ
イト電極部、すなわちゲイト電極とその周囲の陽極酸化
物をマスクとして、島状半導体領域４０３に自己整合的
に不純物を注入し、不純物領域（ソース、ドレインとな
る）４０７を形成する。（図４（Ｃ））
【０００６】さらに、レーザー光等の強光を照射して、
先の不純物注入工程によって結晶性が劣化した半導体領
域の結晶性を回復させる。（図４（Ｄ））その後、層間
絶縁物４０８を堆積し、これにコンタクトホールを設け
て、ソースおよびドレイン電極４０９を形成して、完成
させる。（図４（Ｅ））
先の不純物注入工程によって結晶性が劣化した半導体領
域の結晶性を回復させる。（図４（Ｄ））その後、層間
絶縁物４０８を堆積し、これにコンタクトホールを設け
て、ソースおよびドレイン電極４０９を形成して、完成
させる。（図４（Ｅ））
【０００７】
【発明が解決しようする課題】上記の方法では、不純物
注入の際に、ゲイト絶縁膜４０４にも多量の不純物が注
入された。このような不純物は、それ自体がレーザー光
を吸収する中心となるばかりか、不純物注入の際に発生
した欠陥によってもレーザー光が大きく吸収されること
があった。特に、紫外光は吸収が著しく、不純物半導体
領域４０７を活性化させるのに十分な光が到達しないと
いう問題が生じた。通常は、絶縁被膜としては酸化珪素
が用いられ、また、レーザー光としては量産性に優れた
エキシマーレーザーが用いられる。酸化珪素は純粋なも
のはエキシマーレーザーの紫外光に対して十分に透明で
あるが、リンやボロン等の不純物が存在すると、その透
明度が著しく低下した。そのため活性化は十分でないと
いう問題が生じた。
注入の際に、ゲイト絶縁膜４０４にも多量の不純物が注
入された。このような不純物は、それ自体がレーザー光
を吸収する中心となるばかりか、不純物注入の際に発生
した欠陥によってもレーザー光が大きく吸収されること
があった。特に、紫外光は吸収が著しく、不純物半導体
領域４０７を活性化させるのに十分な光が到達しないと
いう問題が生じた。通常は、絶縁被膜としては酸化珪素
が用いられ、また、レーザー光としては量産性に優れた
エキシマーレーザーが用いられる。酸化珪素は純粋なも
のはエキシマーレーザーの紫外光に対して十分に透明で
あるが、リンやボロン等の不純物が存在すると、その透
明度が著しく低下した。そのため活性化は十分でないと
いう問題が生じた。
【０００８】このように不純物領域の活性化が不十分で
あると、不純物領域の抵抗が高くなり、ソース／ドレイ
ン間に直列に抵抗を挿入したことと同じこととなる。す
なわち、トランジスタの見掛けの移動度が低下し、ま
た、ＯＮ時の立ち上がり（急峻性）も劣化する。本発明
はこのような問題に鑑みてなされたものであって、レー
ザー活性化を効率よくおこなうための方法を提供する。
あると、不純物領域の抵抗が高くなり、ソース／ドレイ
ン間に直列に抵抗を挿入したことと同じこととなる。す
なわち、トランジスタの見掛けの移動度が低下し、ま
た、ＯＮ時の立ち上がり（急峻性）も劣化する。本発明
はこのような問題に鑑みてなされたものであって、レー
ザー活性化を効率よくおこなうための方法を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では、ゲイト絶縁
膜として形成された絶縁被膜もしくはその一部を通して
不純物を高速イオン照射によって半導体領域に導入した
後、ゲイト電極部の下の部分以外の前記絶縁被膜を除去
し、その後、半導体領域を露出せしめた構造でレーザー
照射、もしくはそれと同等な強光を照射することによっ
て、アニールを達成するものである。このような方法を
採用するために、先に指摘したようなレーザー光の絶縁
被膜による吸収は生じず、きわめて効率よく活性化が達
成できる。
膜として形成された絶縁被膜もしくはその一部を通して
不純物を高速イオン照射によって半導体領域に導入した
後、ゲイト電極部の下の部分以外の前記絶縁被膜を除去
し、その後、半導体領域を露出せしめた構造でレーザー
照射、もしくはそれと同等な強光を照射することによっ
て、アニールを達成するものである。このような方法を
採用するために、先に指摘したようなレーザー光の絶縁
被膜による吸収は生じず、きわめて効率よく活性化が達
成できる。
【００１０】
【実施例】〔実施例１〕 図１には本実施例を示す。
コーニング７０５９等の無アルカリガラス基板１０１上
に下地絶縁膜１０２として、厚さ１０００Åの酸化珪素
膜を堆積し、さらに実質的に真性のアモルファスのシリ
コン半導体被膜（厚さ１５００Å）堆積し、６００℃で
１２時間アニールすることによってこれを結晶化させ
た。これをパターニングして島状半導体領域１０３を形
成した。そして、ゲイト絶縁膜として厚さ１２００Åの
酸化珪素被膜１０４を堆積し、さらに、厚さ６０００Å
のアルミニウムを用いてゲイト電極１０５を形成した。
（図１（Ａ））
コーニング７０５９等の無アルカリガラス基板１０１上
に下地絶縁膜１０２として、厚さ１０００Åの酸化珪素
膜を堆積し、さらに実質的に真性のアモルファスのシリ
コン半導体被膜（厚さ１５００Å）堆積し、６００℃で
１２時間アニールすることによってこれを結晶化させ
た。これをパターニングして島状半導体領域１０３を形
成した。そして、ゲイト絶縁膜として厚さ１２００Åの
酸化珪素被膜１０４を堆積し、さらに、厚さ６０００Å
のアルミニウムを用いてゲイト電極１０５を形成した。
（図１（Ａ））
【００１１】その後、ゲイト電極を陽極酸化して、ゲイ
ト電極・配線の上面および側面に陽極酸化物１０６を形
成した。このような陽極酸化物を形成する方法およびそ
のメリットについては、特開平４−３０２２０、同４−
３４１９４、同４−３８６３７等に詳述されている。も
ちろん、必要がなければ、このような陽極酸化工程を用
いなくとも構わないことは言うまでもない。（図１
（Ｂ））
ト電極・配線の上面および側面に陽極酸化物１０６を形
成した。このような陽極酸化物を形成する方法およびそ
のメリットについては、特開平４−３０２２０、同４−
３４１９４、同４−３８６３７等に詳述されている。も
ちろん、必要がなければ、このような陽極酸化工程を用
いなくとも構わないことは言うまでもない。（図１
（Ｂ））
【００１２】その後、６５〜１００ｋｅＶ、例えば８０
ｋｅＶに加速したリン／水素プラズマ流を照射すること
によって、島状半導体領域１０３に自己整合的にリンを
注入し、不純物領域（ソース、ドレインとなる）１０７
を形成した。（図１（Ｃ）） そして、陽極酸化部をマスクとしてゲイト絶縁膜１０４
をエッチングし、不純物半導体領域１０７の表面を露出
させた。さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー光（波長２
４８ｎｍ）を照射して、先の不純物注入工程によって結
晶性が劣化した半導体領域１０７の結晶性を回復させ
た。このときのエネルギー密度は、１５０〜３００ｍＪ
／ｃｍ2 、例えば、２００ｍＪ／ｃｍ2 とした。（図１
（Ｄ）） その後、層間絶縁物１０８を堆積し、これにコンタクト
ホールを設けて、ソースおよびドレイン電極１０９を形
成して完成させた。以上の工程によってＮチャネル型ト
ランジスタが形成された（図１（Ｅ））
ｋｅＶに加速したリン／水素プラズマ流を照射すること
によって、島状半導体領域１０３に自己整合的にリンを
注入し、不純物領域（ソース、ドレインとなる）１０７
を形成した。（図１（Ｃ）） そして、陽極酸化部をマスクとしてゲイト絶縁膜１０４
をエッチングし、不純物半導体領域１０７の表面を露出
させた。さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー光（波長２
４８ｎｍ）を照射して、先の不純物注入工程によって結
晶性が劣化した半導体領域１０７の結晶性を回復させ
た。このときのエネルギー密度は、１５０〜３００ｍＪ
／ｃｍ2 、例えば、２００ｍＪ／ｃｍ2 とした。（図１
（Ｄ）） その後、層間絶縁物１０８を堆積し、これにコンタクト
ホールを設けて、ソースおよびドレイン電極１０９を形
成して完成させた。以上の工程によってＮチャネル型ト
ランジスタが形成された（図１（Ｅ））
【００１３】同様にしてＰチャネル型トランジスタも形
成でき、また、公知のＣＭＯＳ技術を使用すれば、同一
基板上にＮチャネル型トランジスタとＰチャネル型トラ
ンジスタを混載することも可能である。例えば、本実施
例に示した方法によって作製したＭＯＳトランジスタの
典型的な移動度は、Ｎチャネル型で１２０ｃｍ2 ／Ｖ
ｓ、Ｐチャネル型で８０ｃｍ2 ／Ｖｓであった。また、
同一基板上にＮチャネルトランジスタとＰチャネルトラ
ンジスタを形成して作製したＣＭＯＳシフトレジスタ
（５段）では、ドレイン電圧２０Ｖで１５ＭＨｚの同期
を確認した。
成でき、また、公知のＣＭＯＳ技術を使用すれば、同一
基板上にＮチャネル型トランジスタとＰチャネル型トラ
ンジスタを混載することも可能である。例えば、本実施
例に示した方法によって作製したＭＯＳトランジスタの
典型的な移動度は、Ｎチャネル型で１２０ｃｍ2 ／Ｖ
ｓ、Ｐチャネル型で８０ｃｍ2 ／Ｖｓであった。また、
同一基板上にＮチャネルトランジスタとＰチャネルトラ
ンジスタを形成して作製したＣＭＯＳシフトレジスタ
（５段）では、ドレイン電圧２０Ｖで１５ＭＨｚの同期
を確認した。
【００１４】〔実施例２〕 図２には本実施例を示す。
無アルカリガラス２０１上に下地絶縁膜２０２として、
厚さ１０００Åの酸化珪素膜を堆積し、さらに実質的に
真性のアモルファスのシリコン半導体被膜（厚さ５００
Å）堆積した。これに、ＫｒＦレーザー光を照射するこ
とによって結晶化させた。レーザーのエネルギー密度は
２５０〜４００ｍＪ／ｃｍ2 が好ましく、また、レーザ
ー照射の際には基板を３００〜５５０℃に保持しておく
と良好な特性が得られた。このようにして結晶化させた
シリコン膜をパターニングして島状半導体領域２０３を
形成した。そして、ゲイト絶縁膜として厚さ１２００Å
の酸化珪素被膜２０４を堆積し、さらに、厚さ６０００
Åのアルミニウムを用いてゲイト電極２０５を形成し
た。（図２（Ａ））
無アルカリガラス２０１上に下地絶縁膜２０２として、
厚さ１０００Åの酸化珪素膜を堆積し、さらに実質的に
真性のアモルファスのシリコン半導体被膜（厚さ５００
Å）堆積した。これに、ＫｒＦレーザー光を照射するこ
とによって結晶化させた。レーザーのエネルギー密度は
２５０〜４００ｍＪ／ｃｍ2 が好ましく、また、レーザ
ー照射の際には基板を３００〜５５０℃に保持しておく
と良好な特性が得られた。このようにして結晶化させた
シリコン膜をパターニングして島状半導体領域２０３を
形成した。そして、ゲイト絶縁膜として厚さ１２００Å
の酸化珪素被膜２０４を堆積し、さらに、厚さ６０００
Åのアルミニウムを用いてゲイト電極２０５を形成し
た。（図２（Ａ））
【００１５】その後、ゲイト電極を陽極酸化して、ゲイ
ト電極・配線の上面および側面に陽極酸化物２０６を形
成した。もちろん、必要がなければ、このような陽極酸
化工程を用いなくとも構わないことは言うまでもない。
（図２（Ｂ）） その後、ゲイト絶縁膜２０４をゲイト電極部をマスクと
して、気相エッチング法によって２００〜７００Å程度
エッチングし、ゲイト絶縁膜の薄膜化をおこなった。こ
のようにして薄い絶縁膜２０７を形成した。そして、２
５〜７０ｋｅＶ、例えば５０ｋｅＶに加速したリン／水
素プラズマ流を照射することによって、島状半導体領域
２０３に自己整合的にリンを注入し、不純物領域（ソー
ス、ドレインとなる）２０８を形成した。（図２
（Ｃ））
ト電極・配線の上面および側面に陽極酸化物２０６を形
成した。もちろん、必要がなければ、このような陽極酸
化工程を用いなくとも構わないことは言うまでもない。
（図２（Ｂ）） その後、ゲイト絶縁膜２０４をゲイト電極部をマスクと
して、気相エッチング法によって２００〜７００Å程度
エッチングし、ゲイト絶縁膜の薄膜化をおこなった。こ
のようにして薄い絶縁膜２０７を形成した。そして、２
５〜７０ｋｅＶ、例えば５０ｋｅＶに加速したリン／水
素プラズマ流を照射することによって、島状半導体領域
２０３に自己整合的にリンを注入し、不純物領域（ソー
ス、ドレインとなる）２０８を形成した。（図２
（Ｃ））
【００１６】一般に、ゲイト絶縁膜の耐圧を向上させる
にはゲイト絶縁膜の厚さは厚いほどよい。しかしなが
ら、厚い絶縁膜を通してイオンを注入せんとすれば、イ
オンの加速エネルギーが高くなる。また、特に本実施例
のように、イオンに質量や散乱断面積の異なるものが混
在している場合には、不必要なイオンが基板深くに注入
されることがある。例えば、リンの１価イオンを１５０
０Åの深さに注入するには１００ｋｅＶのエネルギーが
必要であるが、同時に加速される１００ｋｅＶの水素イ
オンは５０００Åの深さに打ち込まれる。すなわち、ゲ
イト電極を透過して、ゲイト絶縁膜やその下の半導体領
域にまで到達する危険がある。このような問題点を解決
するには、不純物の注入される部分のみは必要な厚さに
まで絶縁膜を薄くしてやればよい。
にはゲイト絶縁膜の厚さは厚いほどよい。しかしなが
ら、厚い絶縁膜を通してイオンを注入せんとすれば、イ
オンの加速エネルギーが高くなる。また、特に本実施例
のように、イオンに質量や散乱断面積の異なるものが混
在している場合には、不必要なイオンが基板深くに注入
されることがある。例えば、リンの１価イオンを１５０
０Åの深さに注入するには１００ｋｅＶのエネルギーが
必要であるが、同時に加速される１００ｋｅＶの水素イ
オンは５０００Åの深さに打ち込まれる。すなわち、ゲ
イト電極を透過して、ゲイト絶縁膜やその下の半導体領
域にまで到達する危険がある。このような問題点を解決
するには、不純物の注入される部分のみは必要な厚さに
まで絶縁膜を薄くしてやればよい。
【００１７】さて、イオン注入の工程が終了した後、陽
極酸化部をマスクとしてゲイト絶縁膜２０４をエッチン
グし、不純物半導体領域２０８の表面を露出させた。さ
らに、ＫｒＦエキシマーレーザー光を照射して、先の不
純物注入工程によって結晶性が劣化した半導体領域２０
８の結晶性を回復させた。（図２（Ｄ）） その後、層間絶縁物２０９を堆積し、これにコンタクト
ホールを設けて、ソースおよびドレイン電極２１０を形
成して完成させた。以上の工程によってＮチャネル型ト
ランジスタが形成された（図２（Ｅ））
極酸化部をマスクとしてゲイト絶縁膜２０４をエッチン
グし、不純物半導体領域２０８の表面を露出させた。さ
らに、ＫｒＦエキシマーレーザー光を照射して、先の不
純物注入工程によって結晶性が劣化した半導体領域２０
８の結晶性を回復させた。（図２（Ｄ）） その後、層間絶縁物２０９を堆積し、これにコンタクト
ホールを設けて、ソースおよびドレイン電極２１０を形
成して完成させた。以上の工程によってＮチャネル型ト
ランジスタが形成された（図２（Ｅ））
【００１８】〔実施例３〕 図３には本実施例を示す。
無アルカリガラス３０１上に下地絶縁膜３０２として、
厚さ１０００Åの酸化珪素膜を堆積し、さらに実質的に
真性のアモルファスのシリコン半導体被膜（厚さ５００
Å）堆積した。これに、ＫｒＦレーザー光を照射するこ
とによってこれを結晶化させた。レーザーのエネルギー
密度は２５０〜４００ｍＪ／ｃｍ2 が好ましく、また、
レーザー照射の際には基板を３００〜５５０℃に保持し
ておくと良好な特性が得られた。このようにして結晶化
させたシリコン膜をパターニングして島状半導体領域３
０３を形成した。そして、ゲイト絶縁膜として厚さ１２
００Åの酸化珪素被膜３０４を堆積し、さらに、厚さ６
０００Åのアルミニウムを用いてゲイト電極３０５を形
成した。
無アルカリガラス３０１上に下地絶縁膜３０２として、
厚さ１０００Åの酸化珪素膜を堆積し、さらに実質的に
真性のアモルファスのシリコン半導体被膜（厚さ５００
Å）堆積した。これに、ＫｒＦレーザー光を照射するこ
とによってこれを結晶化させた。レーザーのエネルギー
密度は２５０〜４００ｍＪ／ｃｍ2 が好ましく、また、
レーザー照射の際には基板を３００〜５５０℃に保持し
ておくと良好な特性が得られた。このようにして結晶化
させたシリコン膜をパターニングして島状半導体領域３
０３を形成した。そして、ゲイト絶縁膜として厚さ１２
００Åの酸化珪素被膜３０４を堆積し、さらに、厚さ６
０００Åのアルミニウムを用いてゲイト電極３０５を形
成した。
【００１９】その後、ゲイト電極を陽極酸化して、ゲイ
ト電極・配線の上面および側面に陽極酸化物３０６を形
成した。ゲイト絶縁膜３０４をゲイト電極部をマスクと
して、ウェットエッチング法によって、全てエッチング
した。（図３（Ａ）） そして、新たに２００〜３００Åの酸化珪素膜３０７を
堆積し、１０〜４０ｋｅＶ、例えば２０ｋｅＶに加速し
たリン／水素プラズマ流を照射することによって、島状
半導体領域３０３に自己整合的にリンを注入し、不純物
領域（ソース、ドレインとなる）３０８を形成した。
（図３（Ｂ））
ト電極・配線の上面および側面に陽極酸化物３０６を形
成した。ゲイト絶縁膜３０４をゲイト電極部をマスクと
して、ウェットエッチング法によって、全てエッチング
した。（図３（Ａ）） そして、新たに２００〜３００Åの酸化珪素膜３０７を
堆積し、１０〜４０ｋｅＶ、例えば２０ｋｅＶに加速し
たリン／水素プラズマ流を照射することによって、島状
半導体領域３０３に自己整合的にリンを注入し、不純物
領域（ソース、ドレインとなる）３０８を形成した。
（図３（Ｂ））
【００２０】本実施例の方法は、ソース、ドレイン上の
絶縁被膜を極端に薄くする場合に適している。すなわ
ち、実施例２の方法では、残存する絶縁膜の厚さは、ゲ
イト絶縁膜が厚い場合には精密に制御できないからであ
る。例えば、実施例２の方法で、１２００Åの酸化珪素
膜を２００Åまで薄くしようとしても、２００Å以上の
ばらつきが生じてしまった。これに対し、本実施例のよ
うに絶縁膜を堆積する方法では５０Å以下のばらつきで
あった。
絶縁被膜を極端に薄くする場合に適している。すなわ
ち、実施例２の方法では、残存する絶縁膜の厚さは、ゲ
イト絶縁膜が厚い場合には精密に制御できないからであ
る。例えば、実施例２の方法で、１２００Åの酸化珪素
膜を２００Åまで薄くしようとしても、２００Å以上の
ばらつきが生じてしまった。これに対し、本実施例のよ
うに絶縁膜を堆積する方法では５０Å以下のばらつきで
あった。
【００２１】さて、イオン注入の工程が終了した後、陽
極酸化部をマスクとして酸化珪素膜３０７を全てエッチ
ングし、不純物半導体領域３０８の表面を露出させた。
さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー光を照射して、先の
不純物注入工程によって結晶性が劣化した半導体領域３
０８の結晶性を回復させた。（図３（Ｃ）） その後、層間絶縁物３０９を堆積し、これにコンタクト
ホールを設けて、ソースおよびドレイン電極３１０を形
成して完成させた。以上の工程によってＮチャネル型ト
ランジスタが形成された（図３（Ｄ））
極酸化部をマスクとして酸化珪素膜３０７を全てエッチ
ングし、不純物半導体領域３０８の表面を露出させた。
さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー光を照射して、先の
不純物注入工程によって結晶性が劣化した半導体領域３
０８の結晶性を回復させた。（図３（Ｃ）） その後、層間絶縁物３０９を堆積し、これにコンタクト
ホールを設けて、ソースおよびドレイン電極３１０を形
成して完成させた。以上の工程によってＮチャネル型ト
ランジスタが形成された（図３（Ｄ））
【００２２】
【発明の効果】本発明によってレーザーアニールもしく
はランプアニールを効率的におこなう方法が提供され
た。本発明が、プロセスの低温化に寄与すること、およ
びそのことによる工業的利益が大であることは明らかで
あろう。実施例では、本発明を薄膜状の活性層を有する
ＭＩＳトランジスタ、いわゆる薄膜トランジスタに関し
て説明した。これは、特に基板の制約を受けやすい薄膜
トランジスタにおいては、低温プロセスが必須とされて
いるからである。しかしながら、単結晶半導体基板上に
形成されたＭＩＳトランジスタに本発明を適用しても同
様な効果が得られることは明白であろう。
はランプアニールを効率的におこなう方法が提供され
た。本発明が、プロセスの低温化に寄与すること、およ
びそのことによる工業的利益が大であることは明らかで
あろう。実施例では、本発明を薄膜状の活性層を有する
ＭＩＳトランジスタ、いわゆる薄膜トランジスタに関し
て説明した。これは、特に基板の制約を受けやすい薄膜
トランジスタにおいては、低温プロセスが必須とされて
いるからである。しかしながら、単結晶半導体基板上に
形成されたＭＩＳトランジスタに本発明を適用しても同
様な効果が得られることは明白であろう。
【００２３】本発明においては、半導体領域を構成する
半導体の種類はシリコン、ゲルマニウム、炭化珪素、シ
リコン−ゲルマニウム合金、砒化ガリウム等が使用でき
る。さらに、ゲイト電極を構成する材料としても、ドー
プドシリコン、モリブテン、タングステン、チタン、ア
ルミニウム、およびそれらの合金や珪化物、窒化物等が
使用される。本発明において、レーザーを用いる場合に
は、ＡｒＦレーザー（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦレーザ
ー（２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌレーザー（３０８ｎｍ）、
ＸｅＦレーザー（３５０ｎｍ）等のエキシマーレーザ
ー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー（波長１０６４ｎｍ）、その
第２高調波（５３２ｎｍ）、第３高調波（３５５ｎ
ｍ）、第４高調波（２６６ｎｍ）等が適しているが、そ
の他のレーザー、光源を使用することも本発明の範疇に
含まれることは言うまでもない。
半導体の種類はシリコン、ゲルマニウム、炭化珪素、シ
リコン−ゲルマニウム合金、砒化ガリウム等が使用でき
る。さらに、ゲイト電極を構成する材料としても、ドー
プドシリコン、モリブテン、タングステン、チタン、ア
ルミニウム、およびそれらの合金や珪化物、窒化物等が
使用される。本発明において、レーザーを用いる場合に
は、ＡｒＦレーザー（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦレーザ
ー（２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌレーザー（３０８ｎｍ）、
ＸｅＦレーザー（３５０ｎｍ）等のエキシマーレーザ
ー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー（波長１０６４ｎｍ）、その
第２高調波（５３２ｎｍ）、第３高調波（３５５ｎ
ｍ）、第４高調波（２６６ｎｍ）等が適しているが、そ
の他のレーザー、光源を使用することも本発明の範疇に
含まれることは言うまでもない。
【図１】 実施例の作製プロセスを示す。
【図２】 実施例の作製プロセスを示す。
【図３】 実施例の作製プロセスを示す。
【図４】 従来の作製プロセスを示す。
１０１、２０１、３０１、４０１・・・基板
１０２、２０２、３０２、４０２・・・下地絶縁膜
１０３、２０３、３０３、４０３・・・島状半導体領域
１０４、２０４、３０４、４０４・・・ゲイト絶縁膜
１０５、２０５、３０５、４０５・・・ゲイト電極
１０６、２０６、３０６、４０６・・・陽極酸化物
２０７、３０７ ・・・薄い絶縁膜
１０７、２０８、３０８、４０７・・・不純物領域
１０８、２０９、３０９、４０８・・・層間絶縁物
１０９、２１０、３１０、４０９・・・ソース、ドレイ
ン電極
ン電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平３−20046（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−39967（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−194326（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−53462（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−164134（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−23479（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−360580（ＪＰ，Ａ)
特許2585158（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 29/786
H01L 21/336
H01L 21/20
H01L 21/266
Claims (5)
- 【請求項１】 絶縁表面を有する基板上に半導体膜を形
成し、 前記半導体膜上に絶縁膜を形成し、 前記絶縁膜上にゲート電極を形成し、 前記ゲート電極をマスクとして前記絶縁膜をエッチング
して前記絶縁膜を薄膜化し、 薄膜化した前記絶縁膜を通して前記半導体膜に不純物イ
オンを注入し、 薄膜化した前記絶縁膜を除去して前記半導体膜の表面を
露出させ、 露出した前記半導体膜にレーザーもしくはレーザーと同
等の強光を照射する 半導体装置の作製方法であって、 前記薄膜化した前記絶縁膜を通して前記半導体膜に不純
物イオンを注入するときの加速エネルギーは、前記不純
物イオンを注入するときに同時に注入される水素イオン
が、前記ゲート電極を通して前記絶縁膜に到達しない大
きさであることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項２】 絶縁表面を有する基板上に半導体膜を形
成し、 前記半導体膜上に絶縁膜を形成し、 前記絶縁膜上にゲート電極を形成し、 前記ゲート電極をマスクとして前記絶縁膜をエッチング
して前記絶縁膜を薄膜化し、 薄膜化した前記絶縁膜を通して前記半導体膜に不純物イ
オンを注入し、 薄膜化した前記絶縁膜を除去して前記半導体膜の表面を
露出させ、 露出した前記半導体膜にレーザーもしくはレーザーと同
等の強光を照射する 半導体装置の作製方法であって、 前記薄膜化した前記絶縁膜を通して前記半導体膜に不純
物イオンを注入するときの加速エネルギーは、前記不純
物イオンを注入するときに同時に注入される水素イオン
が、前記ゲート電極を通して前記絶縁膜に注入されない
大きさであることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２において、前記
半導体膜に不純物イオンを注入するときの加速エネルギ
ーは、２５〜７０ｋｅＶであることを特徴とする半導体
装置の作製方法。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
において、前記絶縁膜をエッチングする厚さは２０〜７
０ｎｍであることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか１項
において、前記不純物はリンであることを特徴とする半
導体装置の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25892099A JP3370029B2 (ja) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | 半導体装置の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25892099A JP3370029B2 (ja) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | 半導体装置の作製方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4359156A Division JP3031398B2 (ja) | 1992-12-26 | 1992-12-26 | Ｍｉｓトランジスタの作製方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000082823A JP2000082823A (ja) | 2000-03-21 |
| JP3370029B2 true JP3370029B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=17326884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25892099A Expired - Fee Related JP3370029B2 (ja) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | 半導体装置の作製方法 |
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| JP (1) | JP3370029B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6770518B2 (en) | 2001-01-29 | 2004-08-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device |
-
1999
- 1999-09-13 JP JP25892099A patent/JP3370029B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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|---|---|
| JP2000082823A (ja) | 2000-03-21 |
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