JPH01289251A

JPH01289251A - 薄膜トランジスターの製造方法

Info

Publication number: JPH01289251A
Application number: JP11953988A
Authority: JP
Inventors: Tetsuhisa Yoshida; 哲久吉田; Kentaro Setsune; 瀬恒　謙太郎; Takashi Hirao; 孝平尾
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-05-17
Filing date: 1988-05-17
Publication date: 1989-11-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、半導体工業における半導体素子製造方法に関
するものであり、特に薄膜トランジスターの製造方法に
おいて、ソース・ドレイン形成及び形成後のレジスト除
去処理に関するものである。

従来の技術従来の薄膜トランジスターの製造を第４図に示す。第４
図において、４０１は石英・ガラス等の基体、４０２．
４０２Ａは多結晶シリコン薄膜、４０３．４０３Ａはシ
リコン酸化膜、４０４，４０４Ａは多結晶シリコン薄膜
、４０５はレジスト、４０６はりん（Ｐ）イオン、４０
７はｎ型のドーピング層、４０８は発煙硝酸、４０９は
レジスト、４１０はほう素（Ｂ）イオン、４１１は発煙
硝酸、４１２はｐ型のドーピング層である。

例えば多結晶シリコンを用いた薄膜トランジスター（第
４図）の製造においては、石英などの基体上に島分離さ
れた多結晶シリコン薄膜４０２゜４０２Ａに、ゲート酸
化膜４０３，４０３Ａ１　多結晶シリコン４０４，４０
４Ａからなるゲート電極を形成後、イオン注入により不
純物イオンを打ち込み、ソース・ドレイン部を形成する
。このとき同一基板にｐ型、ｎ型の薄膜トランジスター
を作成する場合、第４図に示すように、有機材料からな
るレジスト４０５，４０９をマスクとして用い、選択的
にｐ型あるいはｎ型となる不純物のイオン注入を行う。

（ａ）はＰ（リン）注入、（Ｃ）はＢ（はう素）注入工
程を示す。それぞれのイオン注入の後、レジスト４０５
，４０９の除去としては、■（ｂ　）、（Ｃ）に示すよ
うに強酸化性の発煙硝酸などの液体を用いたレジスト除
去、■酸素プラズマアッシング、■イオン注入装置に付
加した酸素プラズマ発生源を用いた酸素プラズマアッシ
ング等が行われていた。

発明が解決しようとする課題従来の薄膜トランジスターの製造方法において、■の発
煙硝酸などの液体を用いたレジスト除去は、ソース・ド
レイン形成後に、素子を真空中から大気中に出さなけれ
ばならないことや、さらにレジスト除去のための薬品や
洗浄のための水など、液体中に素子を漬けなければなら
ないことから、素子の信頼性及び歩留まりが低下すると
いう課題があった。

また、■の酸素プラズマアッシングにおいても、レジス
ト除去のために素子を真空中から大気中に出さなければ
ならず、素子の信頼性及び歩留まりが低下するという課
題があった。加えて高エネルギーのイオンの照射を受け
たレジストは、炭化・変質しているため、酸素プラズマ
アッシングだけでは完全に除去できず、■の発煙硝酸な
どの液体を用いたレジスト除去も併用しなければならな
いという課題があった。

さらに、■のイオン注入装置に付加した酸素プラズマ発
生源を用いた酸素プラズマアッシングでは、■、■での
課題が解決されるが、装置が複雑でコストが高い、大面
積処理が行えず生産性が低いという課題があった。

課題を解決するための手段以上の課題を解決するために本発明に係る薄膜トランジ
スターの製造方法は、基体上に形成された、ゲート電極
、ゲート絶縁膜、半導体薄膜、ソース・ドレイン電極か
ら少なくとも構成された薄膜トランジスターの製造にお
いて、真空槽内に導入したガスに、周波数ｆの高周波電
力と、周波数ｆの電子サイクロトロン共鳴周波数を与え
る磁場強度の１８５倍以上の磁場を供給して放電を行う
放電室と、基板台を備えて前記放電室と接続された基板
室とからなるプラズマ処理装置を用い、ソース・ドレイ
ン部に不純物を注入した後に、真空を破らずに連続して
酸素、亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素の少なくと
も１つを含むガスの放電により生じるプラズマあるいは
イオンを照射するという手段を用いる。

すなわち本発明は、薄膜トランジスターの製造において
、真空槽内に導入したガスに周波数ｆの高周波電力と周
波数ｒの電子サイクロトロン共鳴周波数を与える磁場強
度の１．５倍以上の磁場を供給して放電を行う放電室と
、基板台を備えて放電室と接続された基板室とからなる
プラズマ処理ＨｆＺを用いて、レジストをマスクとした
選択的なドーピングの後に、真空を破らず連続して、酸
素等のガスの放電により生じる高励起のラジカルやイオ
ンを照射して、レジストを除去するというものである。

作用まず、装置として、真空槽内に導入したガスに周波数ｒ
の高周波電力と周波数ｆの電子サイクロトロン共鳴周波
数を与える磁場強度の１．５倍以上の磁場を供給して放
電を行う放電室と、基板台を備えて放電室と接続された
基板室とからなるプラズマ処理装置（第１図）を用いる
ことにより、大面積に対するドーピング・及びアッシン
グが可能であり、薄膜トランジスターの製造の生産性が
向上する。

また、真空槽内に導入したガスに周波数ｆの高周波電力
と周波数ｆの電子サイクロトロン共鳴周波数を与える磁
場強度の１．５倍以上の磁場を供給して生ずる高励起の
放電プラズマを用いることから、炭化・変質したレジス
トも除去することが可能である。

さらに、レジストをマスクとした選択的なドーピングの
後に、真空を破らず連続して、酸素ガスの放電により生
じる高励起のラジカルやイオンを照射してレジストを酸
化し除去することから、レジストが除去されるまで大気
や液体に素子が曝されずに済み、素子の信頼性及び歩留
まりが向上する。

実施例以下図面を用いて本発明についてさらに詳しく説明する
。

第１図は、本発明に係る薄膜トランジスターの製造方法
を実施するプラズマ処理装置の概略構成図である。放電
室１０１ヘガス導入管１０２から導入される、ガスボン
ベ１１２のジボラン（Ｂ２Ｈ６）、ホスフィン（ＰＨａ
）、　　三弗化はう素（ＢＦ３）、アルシン（ＡｓＨｓ
）等のドーピングガスを、高周波電極１０４によって供
給する高周波電力、及び電磁石１０５によって供給され
る磁場を用いて放電分解し、生じた高励起のプラズマ１
０６中のイオン１０７を、電極１１０に印加される直流
電圧によって加速し、試料室１１３内の基板台１０８上
の試料１０９に注入・ドーピングを行うものである。ま
たレジストのアッシングは、試料に対するドーピングの
終了後、ガスボンベ１１１の酸素（０２）等のアッシン
グ用のガスに切り替えて行う。アッシング用のガスを高
周波電極１０４によって供給する高周波電力、及び電磁
石１０５によって供給される磁場を用いて放電分解し、
生じた高励起のプラズマ１０６及びラジカルを、試料室
１１３内の基板台１０８上の試料１０９に照射し、試料
１０９上のレジストやのアッシングΦ除去を行う。酸素
ガスの代わりに、亜酸化窒素（Ｎ２ｏ）、一酸化窒素（
ＮＯ）或は二酸化窒素（Ｎ。

２）のような酸化性の強いガスを用いることにより、こ
れらのガスが放電分解して生じた高励起のプラズマやラ
ジカルによってレジストを酸化し、０２の場合と同様に
アッシング除去を行うことができる。

このとき、周波数ｆの高周波電力と、周波数ｆの電子サ
イクロトロン共鳴を与える磁場強度の１゜５倍以上の磁
場とを印加して生ずる放電プラズマを用いるため、炭化
・変質したレジストも確実に除去できる。なお発明者ら
は、このような装置（基板室内の基板台の直径＝３２ｃ
ｍ）を用いて、９枚の３インチシリコンウェハーに一括
して不純物のドーピングを行ったところ、シート抵抗で
測定したドーピングの均一性が±３％と、法面積に対す
る均一なドーピング及びプラズマ処理が行えることを実
験により確認している。

第２図は、試料１０９として薄膜トランジスターを用い
た実施例の概略構成図である。石英・ガラス等の基体２
０ｉ上に、減圧化学的気相蒸着法（減圧ＣＶＤ法）によ
り多結晶シリコン薄膜２０２．２０２Ａを堆積し、ゲー
ト酸化膜２０３，２０３Ａとなるシリコン酸化膜を熱酸
化により形成した後、減圧ＣＶＤ法によりゲート電極と
なる多結晶シリコン薄ｆｌ！％２０４．２０４Ａを堆積
し、第２図のように蝕刻する。この後に、フォトリソ工
程を経てパターニングしたレジスト２０５をマスクとし
て、第１図の装置を用いてリン（Ｐ）を含むイオン２０
６を多結晶シリコン２０２Ａ、２０４Ａに打ち込んでド
ーピングし、ｎ型のドーピング層２０７を形成する（ａ
）。このとき装置に導入スるガスは、ホスフィンである
。そして、第１図の装置に導入するガスをアッシング用
の酸素に切り替え、酸素の放電分解により生じる前述し
た高励起のプラズマや中性ラジカル２０８を試料に照射
することにより、試料を大気あるいは液体にさらすこと
なくレジスト２０５の除去を行う（ｂ）。

次いでフォトリソ工程を経てバターニングしたレジスト
２０９をマスクとして、第１図の装置を用いてほう素（
Ｂ）を含むイオン２１０を多結晶シリコン２０４，２０
２に打ち込んでドーピングしくｃ）、ｐ型のドーピング
層２１１を形成する。

なお、このとき装置に導入するガスは、ジボランである
。そして同様に、第１図の装置に導入するガスをアッシ
ング用の酸素に切り替え、酸素の放電分解により生じる
高励起のプラズマや中性ラジカル２１２を試料に照射す
ることにより、試料を大気あるいは液体にさらすことな
くレジスト２０９の除去を行う（ｄ）。

第３図は、本発明に係る薄膜トランジスターの製造方法
の他の実施例の概略構成図である。ガラス等の基体３０
１上にゲート電極となるＯｒなどの金属薄１１！！３０
２，３０２Ａを堆積・蝕刻して形成した後に、ゲート絶
縁膜となるシリコン窒化膜３０３．３０３Ａ１　能動層
となる非晶質シリコン薄膜３０４３０４　Ａ１　保護膜
となるシリコン窒化膜３０５．３０５Ａを、プラズマＣ
ｖＤ法ニヨリ連続形成し、第３図のように蝕刻する。こ
の後に、フォトリソ工程を経てパターニングしたレジス
ト３０６をマスクとして、第１図の装置を用いてリン（
Ｐ）を含むイオン３０７を打ち込んでドーピングし、ｎ
型のドーピング層３０８を形成する（ａ）。そして、第
１図の装置に導入するガスをアッシング用の酸素に切り
替え、酸素の放電分解により生じる高励起のプラズマや
中性ラジカル３０９を試料に照射することにより、試料
を大気あるいは液体にさらすことなくレジスト３０６の
除去を行う（ｂ）。次いでフォトリソ工程を経てバター
ニングしたレジスト３１０をマスクとして、第１図の装
置を用いてほう素ＣＢ）を含むイオン３１１を打ち込ん
でドーピングし、ｐ型のドーピング層３１２を形成する
（Ｃ）。そして同様に、第１図の装置に導入するガスを
アッシング用の酸素に切り替え、酸素の放電分解により
生じる高励起のプラズマや中性ラジカル３１３を試料に
照射することにより、試料を大気あるいは液体にさらす
ことなくレジスト３１０の除去を行う（ｄ）。

発明の効果本発明により得られる効果は、以下のようにまとめられ
る。実施例からも明らかなように、薄膜トランジスター
の製造、特に同一基体上にｐ型。

ｎ型の薄膜トランジスターを作成するなど、有機材料か
らなるレジストを用いて選択的に不純物のドーピングを
行う工程を含む場合、大気や液体に素子が曝されずにド
ーピング及びレジスト除去を行うため、素子の信顆性及
び歩留まりが向上する。

また、真空槽内に導入したガスに周波数ｆの高周波電力
と周波数ｆの電子サイクロトロン共鳴周波数を与える磁
場強度の１．５倍以上の磁場を供給して生ずる高励起の
放電プラズマを用いることから、ドーピングのためのイ
オン照射により炭化・変質したレジストも除去すること
が可能である。

さらに、装置として真空槽内に導入したガスに周波数ｆ
の高周波電力と周波数ｆの電子サイクロトロン共鳴周波
数を与える磁場強度の１．５倍以上の磁場を供給して放
電を行う放電室と、基板台を備えて放電室と接続された
基板室とからなるプラズマ処理装置を用いることから、
大面積に対するドーピング拳及びアッシングが可能であ
り、薄膜トランジスターの製造の生産性が向上する。

以上の効果は、ソース・ドレイン部に不純物を注入した
後に照射するイオンのエネルギーを、５ｋｅＶ以下とす
ることを行っても同様に得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る薄膜トランジスターの製造方法を
実施するプラズマ処理装置の概略構成図、第２図、第３
図は本発明の実施例の薄膜トランジスターの製造工程断
面図、第４図は従来の薄膜トランジスターの製造工程断
面図である。Ａ・・・イオン源、Ｂ・・・基板室、　１０１・・・放
電室、１０２・・・ガス導入管、１０３・・・ガス排出
管、　１０４・・・高周波電極、１０５・・・電磁石、
１０６・・・プラズマ、１０７・・・イオン、１０８・
・・基板台、１０９・・・試料、１１０・・・電極、１
１１・・・アッシング用ガスのガスボンベ、１１２・・
・ドーピングのガスのガスボンベ、１１３・・・試料室
、１１４・・・）ニー１−１２０１・・・石英・ガラス
等の基体、２０２・・・多結晶シリコン薄膜、２０３・
・・シリコン酸化膜、２０４・・・多結晶シリコン薄膜
、２０５・・・レジスト、２０６・・・リンを含むイオ
ン、２０７・・・ｎ型のドーピング層、２０８・・・酸
素の放電分解により生じるプラズマや中性ラジカル、２
０９・・・レジスト、２１０・・・はう素を含むイオン
、２１１・・・ｐ型のドーピング層、２１２・・・酸素
の放電分解により生じるプラズマや中性ラジカル、３０
１・・・ガラス等の基体、３０２・・・Ｃｒなどの金属
薄膜、３０３・・・シリコン窒化膜、３０４・・・非晶
質シリコン薄膜、３０５・・・シリコン窒化膜、３０６
・・・レジスト、３０７・・・リンを含むイオン、３０
８・・・ｎ型のドーピング層、３０９・・・酸素の放電
分解により生じるプラズマや中性ラジカル、３１０・・
・レジスト、３１１・・・はう素を含むイオン、３１２
・・・ｐ型のドーピング層、２１２・・・酸素の放電分
解により生じるプラズマや中性ラジカル。代理人の氏名　弁理士　中尾俊男　はか１名第１図第　２　図　　　　　　　　　　　　　　　Ｐ１外ｔｐ
Ａオン？θに０２Ａ３／Ｚ　Ｆｍりニービア、ｙ漕

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基体上に形成された、ゲート電極、ゲート絶縁膜
、半導体薄膜、ソース・ドレイン電極から少なくとも構
成された薄膜トランジスターの製造において、真空槽内
に導入したガスに、周波数ｆの高周波電力と、周波数ｆ
の電子サイクロトロン共鳴周波数を与える磁場強度の１
．５倍以上の磁場を供給して放電を行う放電室と、基板
台を備えて前記放電室と接続された基板室とからなるプ
ラズマ処理装置を用い、ソース・ドレイン部にマスクを
用いて不純物を注入した後に、真空を破らずに連続して
酸素、亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素の少なくと
もひとつを含むガスの放電分解により生じるプラズマあ
るいはイオンを照射して前記マスクを除去することを特
徴とする薄膜トランジスターの製造方法。
（２）ソース・ドレイン部に不純物を注入した後に照射
するイオンのエネルギーを、５ｋｅＶ以下とすることを
特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の薄
膜トランジスターの製造方法。