JP5036173B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Description
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングしてゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後に前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をパターニングして島状の半導体領域を形成し、
前記島状の半導体領域上に第3の導電層を形成し、
前記第3の導電層をパターニングしてソース電極及びドレイン電極を形成し
前記島状の半導体領域において、前記ソース電極及び前記ドレイン電極をマスクとして前記第2の半導体膜をエッチングして、前記第1の半導体膜の一部を露出させるとともにソース領域及びドレイン領域を形成することを特徴とする。
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングしてゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後に前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をパターニングして島状の半導体領域を形成し、
前記島状の半導体領域のうち、前記第2の半導体膜をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成し、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域上に接するソース電極及びドレイン電極を形成することを特徴とする。
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングしてゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に希ガス元素を有する第2の半導体膜を形成した後に前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第2の半導体膜を除去し、
前記第1の半導体膜上に導電性を有する第3の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜及び前記第3の半導体膜をパターニングして島状の第1の半導体膜及び島状の第2の半導体膜を形成し、
前記島状の第2の半導体膜上に第3の導電層を形成し、
前記第3の導電層を一部エッチングしてソース電極及びドレイン電極を形成し
前記ソース電極及び前記ドレイン電極をマスクとして前記島状の第2の半導体膜をエッチングして、前記島状の第1の半導体膜の一部を露出させるとともにソース領域及びドレイン領域を形成することを特徴とする。
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングしてゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に希ガス元素を有する第2の半導体膜を形成した後に前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第2の半導体膜を除去し、
前記第1の半導体膜上に導電性を有する第3の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜及び前記第3の半導体膜をパターニングして島状の半導体領域を形成し、
前記島状の半導体領域のうち、前記第3の半導体膜をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成し、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域上に接するソース電極及びドレイン電極を形成することを特徴とする。
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後、前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をパターニングして、第1の島状の半導体領域及び第2の島状の半導体領域を形成し、
前記第1の島状の半導体領域を第1のマスクで覆い、かつ前記第2の島状の半導体領域の一部を第2のマスクで覆った後、第2の不純物元素を選択的に添加し、
前記第1のマスク及び前記第2のマスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域及び前記第2の島状の半導体領域上に第3の導電層を形成し、
前記第3の導電層をパターニングして、前記第1の島状の半導体領域の前記第2の半導体膜に接するソース電極及びドレイン電極、並びに前記第2の島状の半導体領域の前記第2の半導体膜に接するソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記第1の島状の半導体領域の第2の半導体膜の露出部をエッチングして第1のソース領域及びドレイン領域を形成するとともに、前記第2の島状の半導体領域の第2の半導体膜の露出部をエッチングして第2のソース領域及びドレイン領域を形成することを特徴とする。
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後、前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をパターニングして、第1の島状の半導体領域及び第2の島状の半導体領域を形成し、
前記第1の島状の半導体領域を第1のマスクで覆い、かつ前記第2の島状の半導体領域の一部を第2のマスクで覆った後、第2の不純物元素を選択的に添加し、
前記第1のマスク及び前記第2のマスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域のうち、前記第2の半導体膜をエッチングして第1のソース領域及び第1のドレイン領域を形成すると同時に、前記第2の島状の半導体領域のうち、前記第2の半導体膜をエッチングして第2のソース領域及び第2のドレイン領域を形成し、
前記第1のソース領域及び前記第1のドレイン領域上に接する第1のソース電極及び第1のドレイン電極を形成すると同時に、前記第2のソース領域及び前記第2のドレイン領域上に接する第2のソース電極及び第2のドレイン電極を形成することを特徴とする。
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜をパターニングして、第1の島状の半導体領域及び第2の島状の半導体領域を形成し、
前記第1の島状の半導体領域の一部を第1のマスクで覆い、かつ前記第2の島状の半導体領域の一部を第2のマスクで覆った後、第1の不純物元素を選択的に添加し、
前記第1のマスク及び前記第2のマスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域及び前記第2の島状の半導体領域を加熱し、
前記第1の島状の半導体領域を第3のマスクで覆い、かつ前記第2の島状の半導体領域の一部を第4のマスクで覆った後、第2の不純物元素を選択的に添加し、
前記第3のマスク及び前記第4のマスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域及び前記第2の島状の半導体領域上に第3の導電層を形成し、
前記第3の導電層をパターニングして、前記第1の島状の半導体領域に接するソース電極及びドレイン電極、並びに前記第2の島状の半導体領域に接するソース電極及びドレイン電極を形成することを特徴とする。
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に希ガス元素を有する第2の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第2の半導体膜を除去し、
前記第1の半導体膜をパターニングして、第1の島状の半導体領域及び第2の島状の半導体領域を形成し、
前記第1の島状の半導体領域の一部を第1のマスクで覆い、かつ前記第2の島状の半導体領域を第2のマスクで覆った後、第1の不純物元素を選択的に添加し、
前記第1のマスク及び前記第2のマスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域を第3のマスクで覆い、かつ前記第2の島状の半導体領域の一部を第4のマスクで覆った後、第2の不純物元素を選択的に添加し、
前記第3のマスク及び前記第4のマスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域及び前記第2の島状の半導体領域上に第3の導電層を形成し、
前記第3の導電層をパターニングして、前記第1の島状の半導体領域に接するソース電極及びドレイン電極、並びに前記第2の島状の半導体領域に接するソース電極及びドレイン電極を形成することを特徴とする。
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後、前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をパターニングして、第1の島状の半導体領域及び第2の島状の半導体領域を形成し、
前記第1の島状の半導体領域をマスクで覆った後、前記第2の島状の半導体領域に第2の不純物元素を添加し、
前記マスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域及び前記第2の島状の半導体領域上に第3の導電層を形成し、
前記第3の導電層をパターニングして、前記第1の島状の半導体領域の前記第2の半導体膜に接するソース電極及びドレイン電極、並びに前記第2の島状の半導体領域の前記第2の半導体膜に接するソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記第1の島状の半導体領域の前記第2の半導体膜の露出部、及び前記第1の島状の半導体領域の第2の半導体膜の露出部をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成することを特徴とする。
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後、前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をパターニングして、第1の島状の半導体領域及び第2の島状の半導体領域を形成し、
前記第1の島状の半導体領域をマスクで覆った後、前記第2の島状の半導体領域に第2の不純物元素を添加し、
前記マスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域のうち、前記第2の半導体膜をエッチングして第1のソース領域及び第1のドレイン領域を形成すると同時に、前記第2の島状の半導体領域のうち、前記第2の半導体膜をエッチングして第2のソース領域及び第2のドレイン領域を形成し、
前記第1のソース領域及び前記第1のドレイン領域上に接する第1のソース電極及び第1のドレイン電極を形成すると同時に、前記第2のソース領域及び前記第2のドレイン領域上に接する第2のソース電極及び第2のドレイン電極を形成することを特徴とする。
本実施形態においては、結晶性半導体膜を有する逆スタガ型TFTの作製工程について図1を用いながら説明する。
本実施形態では、ドナー型元素を有する半導体膜の代わりに、希ガス元素を有する半導体膜を用いて触媒元素をゲッタリングしてTFTを形成する工程について、図2を用いて説明する。
本実施形態では、nチャネルTFTとpチャネルTFTとを同一基板に形成する工程を図3を用いて形成する。
本実施形態では、実施形態3と異なるゲッタリング工程により形成された結晶性半導体膜を有するnチャネル型TFT及びpチャネル型の作製工程について、図4を用いて説明する。
本実施形態においては、実施形態2を用いてゲッタリング工程を行った結晶性半導体膜を用いてnチャネルTFTとpチャネルTFTとを同一基板に形成する工程を図5を用いて形成する。
本実施形態では実施形態3の変形例を用いて、nチャネルTFTとpチャネルTFTとを同一基板に形成する工程を、図6を用いて形成する。
本実施形態では、上記実施形態において、ゲート電極とソース電極及びドレイン電極との端部の位置関係、即ちゲート電極の幅とチャネル長の大きさの関係について、図7及び図8を用いて説明する。
上記実施形態1乃至3、及び6において、ドナー型元素が含まれる半導体膜を、図25に示すように、低濃度のドナー型元素が含まれる半導体膜145、及び高濃度のドナー型元素が含まれる半導体膜142の2層構造としても良い。このような積層構造にすることにより、図25に示すように、LDD領域145を有するTFTを形成することが可能となる。この結果、電界の緩和効果が大きくなり、ホットキャリア耐性を高めたTFTを形成することが可能となる。
上記実施形態において、チャネル形成領域表面に対して垂直な端部を有するソース電極及びドレイン電極を示したが、この構造に限定されない。図26(A)に示すように、チャネル形成領域表面に対して90度より大きく、180度未満、好ましくは95〜135度を有する端部であってもよい。また、ソース電極とチャネル形成領域表面との角度をθ1、ドレイン電極とチャネル形成領域表面との角度をθ2とすると、θ1とθ2が等しくてもよい。また、異なっていてもよい。このような形状のソース電極及びドレイン電極は、ドライエッチング法により形成することが可能である。
本実施形態では、上記実施形態に適応可能な半導体膜の結晶化工程を図22及び図23を用いて説明する。図22(A)に示すように半導体膜106上に絶縁膜で形成されるマスク2701を形成し、選択的に触媒元素層2705を形成して、半導体膜の結晶化を行っても良い。半導体膜を加熱すると、図22(B)の矢印で示すように、触媒元素層と半導体膜との接触部分から、基板の表面に平行な方向へ結晶成長が発生する。なお、触媒元素層2705から、かなり離れた部分では結晶化は行われず、非晶質部分が残存する。
102a 第1の導電膜
102b 第2の導電膜
102 ゲート電極
103 第1の絶縁膜
104 第2の絶縁膜
105 第1の半導体膜
106 触媒元素を有する層
111 第1の結晶性半導体膜
112 第2の半導体膜
121 第2の結晶性半導体膜
122 第3の結晶性半導体膜
131 第1の半導体領域
132 第2の半導体領域
133 第3の導電膜(ソース電極、ドレイン電極)
140 第3の絶縁膜
141 第3の半導体領域(チャネル形成領域)
142 ソース領域、ドレイン領域
144 第4の絶縁膜
Claims (6)
- 基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に、クロム、タンタル、タングステン、モリブデン、チタン、ニッケルまたはこれらの窒化物のいずれか一又は複数からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をエッチングしてゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に15族元素を含む第2の半導体膜を形成した後に前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をエッチングして島状の第1の半導体領域及び島状の第2の半導体領域を形成し、
前記島状の第2の半導体領域上にソース電極及びドレイン電極を形成し
前記ソース電極及び前記ドレイン電極をマスクとして前記島状の第2の半導体領域をエッチングして、前記島状の第1の半導体領域の一部を露出させるとともにソース領域及びドレイン領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に、クロム、タンタル、タングステン、モリブデン、チタン、ニッケルまたはこれらの窒化物のいずれか一又は複数からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をエッチングした後、前記第1の導電層の側面を酸化してゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に15族元素を含む第2の半導体膜を形成した後に前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をエッチングして島状の第1の半導体領域及び島状の第2の半導体領域を形成し、
前記島状の第2の半導体領域上にソース電極及びドレイン電極を形成し
前記ソース電極及び前記ドレイン電極をマスクとして前記島状の第2の半導体領域をエッチングして、前記島状の第1の半導体領域の一部を露出させるとともにソース領域及びドレイン領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に、クロム、タンタル、タングステン、モリブデン、チタン、ニッケルまたはこれらの窒化物のいずれか一又は複数からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をエッチングした後、当該エッチングされた前記第1の導電層及び前記第2の導電層を覆うように第3の導電層を形成してゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に15族元素を含む第2の半導体膜を形成した後に前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をエッチングして島状の第1の半導体領域及び島状の第2の半導体領域を形成し、
前記島状の第2の半導体領域上にソース電極及びドレイン電極を形成し
前記ソース電極及び前記ドレイン電極をマスクとして前記島状の第2の半導体領域をエッチングして、前記島状の第1の半導体領域の一部を露出させるとともにソース領域及びドレイン領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至3のいずれか一において、前記触媒元素は、タングステン、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、及び白金のいずれか一または複数であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項1乃至4のいずれか一において、前記第1の導電層は、炭素と、クロム、タンタル、タングステン、モリブデン、チタン、シリコン、ニッケルのいずれか一又は複数を含有していることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項5において、前記炭素は、0.1〜10原子%含まれていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
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