JPH02114672A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH02114672A
JPH02114672A JP26881188A JP26881188A JPH02114672A JP H02114672 A JPH02114672 A JP H02114672A JP 26881188 A JP26881188 A JP 26881188A JP 26881188 A JP26881188 A JP 26881188A JP H02114672 A JPH02114672 A JP H02114672A
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JP
Japan
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doped
layer
atoms
implanted
conductivity
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JP26881188A
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English (en)
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Masumitsu Ino
益充 猪野
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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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ELデイスプレィ、液晶デイスプレィ、サーマ
ルヘッド、LSI等、特に好ましくは等倍密看視センサ
に使用される半導体装置に関する。
〔従来の技術およびその問題点〕
通常、透明絶縁基板上に薄膜トランジスタ(以下、TP
Tという)を形成する際、多結晶もしくは単結晶シリコ
ンを基板上に形成するためには600℃以上、その中に
不純物をイオン注入法により混入して活性化するには8
00℃以上の処理温度が必要とされている。このような
高温処理の適用は透明絶縁基板としてこれらの温度に耐
える比較的高価なものを使用せざるを得す、安価な低融
点ガラスは使用できず、コスト的に問題を有するもので
あった。しかるところ、特にMOS (金属酸化物半導
体)トランジスタの作製に際し、酸化膜がCVDにより
低温(350℃以下)で形成できるようになっており、
半導体装置作製工程として拡散層の活性化が処理温度の
ネックとなっており、より低温化が要望されている現状
にある。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は上記現状に鑑み、ソース、ドレインとなる拡散
層の活性化を短時間でかつ低温で処理でき、半導体作製
工程の高温処理をなくし、安価なガラス基板の使用が可
能となる半導体装置を提供することを目的とするもので
ある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は透明絶縁基板上に形成される薄膜トランジスタ
において、ソース、ドレイン領域が約100Ω/aJ以
下の導電性を有しかつ熱吸収効率の良い金属原子をイオ
ン打込みによりLSS分布をもたせてドープし、熱輻射
型加熱手段により短時間アニールされてなるものである
ことを特徴とするものである。
本発明者は絶縁基板上に形成された多結晶シリコンにP
、B、As等の不純物が拡散されたソース、ドレイン領
域の活性化について種々検討を重ねた過程において、こ
れら拡散層の活性化温度は拡散層中にAQをドープする
ことによりより低温化できることを知見した。
第1図はAQ−3iの相図であり、第2図は5i−Pに
対するAQ含量と、活性化温度との関係を示すものであ
る。これらにより、AQ−Siの共晶組成であるA Q
 1.5%−Si以上のAQを拡散中にドープすること
により、活性化温度が低下する傾向にあることがわかる
一方、絶縁基板上に多結晶シリコンを0.2μm膜厚で
形成し、不純物を拡散し、活性化する場合、基板、特に
低融点ガラスへの熱ダメージによる損傷を極力少くする
ために光(レーザー光を含む)を短時間照射するアニー
ル処理がある。
しかし、この場合に問題となるのは光照射エネルギーが
熱エネルギーに変換される効率である。
Siの吸収波長域と光照射の発光波長域が合致していて
も、はとんど90%以上が膜厚0.2μmの多結晶シリ
コンでは透過してしまい、光から熱への変換効率が悪い
のが実情である。
しかして、本発明者は前述した拡散層にAflをドープ
することによる活性化温度の低下傾向に着目し、これに
光照射による短時間アニール処理を組み合わせるという
従来試みられたことのない処理により、低温活性化が達
成されるという予期せぬ現象を見い出した。
これは第3図に示すように、拡散層すなわちP等の不純
物がドープされた多結晶シリコン層内にAQをドープし
、これに例えばランプアニール処理した場合、光がドー
プされたAQに当たることによりAQyK子が熱せられ
、この熱が周囲のP等の不純物およびSiに伝達されて
活性化処理が行われるためと考えられる。なお。
第3図において、10龍絶縁基板、11は不純物として
P等を含む多結晶シリコン層、12はハロゲンランプを
示し、図中の黒丸はAQ原子を示す。
このようなAQ原子の挙動はAQ原子が光エネルギーを
熱エネルギーに変換し得る作用、すなわち高い熱吸収効
率を有するとともに所定の導電性を有するためである。
すなわち所定の導電性としては約100Ω/cm2以下
の導電性を有することが必要である。導電性が100Ω
/dを越えるとオーミンクなコンタクトがとれなくなり
、トランジスタの電流駆動能力が低下して望ましくない
、このような高い熱吸収効率を有し、かつ前述の導電性
を有するものとして、AQ以外にMo、In、Sn等の
金属原子が挙げられる。
このようなAQ等の金属原子の拡散層へのドープはイオ
ン注入法により、LSS理論にもとづくガウス分布に似
たLSS分布をもたせることが必要である。
ここで、AQ等の金属原子をイオン注入法によりAQ原
子を多結晶シリコン中にドープした場合、および従来の
拡散法により、多結晶シリコン上にAQIを製膜し、こ
のAn原子を多結晶シリコン中に熱拡散によりドープし
た場合の多結晶シリコン中へのAfl原子の深さ方向の
濃度プロファイルにつき検討する。
まず、イオン注入法を採用する場合の条件は、poly
 −Si  膜厚 40nm SiH4100%  300SCC:M製膜温度   
 600℃ 石英基板 溶融石英    1.611I11厚AQ注
入 注入エネルギー 10KeVドーズ量    2 
X 10”cn+−”4 X 10110l7” 熱処理  ランプアニール処理 時間    60秒 温度   300℃ 雰囲気   N2 そして、熱拡散法を採用する場合の条件は、poly 
−Si  膜厚 40nm SiH4100%  300SCCM 製膜温1度     600℃ 石英基板 溶融石英    1.6ou++厚AQ製膜
 スパッタ法   Ar O,ITorr 0W 熱処理  電気炉アニール 時間    30分間 温度   400℃ 雰囲気   N2 得られたAQ濃度プロファイルを第4図および第5図に
示す。第4図は本発明により、AQをイオン注入後、短
時間の低温ランプアニールした場合の濃度プロファイル
を示し、第5図は従来法によりpoly −Si膜上に
製膜したAQ薄膜からのAQの熱拡散を行った場合の濃
度プロファイルを示すものである。
第4図かられかるように、AQをイオン注入する場合に
はガウス分布に似たLSS分布を示し、AQ原子濃度が
poly−5i膜中に深さ方向に漸減する傾向を示し、
これをランプアニールの如き短時間、低温にて活性化処
理することにより、基板への損傷を防止できることを示
している。これに反し、第5図からはpure A Q
がほとんどpoly −Si中を拡散してしまい、AQ
供給量が多すぎ、不純物としての制御が困難となってし
まうことがわかる。すなわち、Afl原子濃度がpol
y −SL層全体に亘って多すぎるため、キャリア(電
子)ブロックができなくなり、ソース、ドレイン領域と
して機能しなくなってしまうものである。これらより、
AQ等の金属原子はイオン注入法によりドープし、これ
をランプアニールの如き短時間、低温で活性化処理する
ことが必要であることがわかる。なお、ランプアニール
処理は赤外線照射型のランプアニールのみならず、アル
ゴンイオンレーザ−ビーム。
YAGレーザ−ビーム等を照射することによってもよく
、熱輻射型加熱手段であればいかなる手段をも使用でき
るものである。ちなみに、第4図および第5図に示した
AQJi子濃度プロファイルを確認するにはS I M
 S (SecondaryIon Mass 5pe
ctroscopy)により判断することが最も精度が
よく、実デバイスに近い状態でも表面が測定可能な状態
であればよい。このSIMSとはスパッタと質量分析を
まぜたような評価であり、Ar”等の不活性イオンを試
料に衝突させ、そこからはじき出された物質二次イオン
を質量分析器で検出し、その試料の種類およびその不純
物濃度を調べるものである。
上記のようにして作製された本発明に係る薄膜トランジ
スタおよび従来法で作製された従来のTPTの断面図を
それぞれ第6図および第7図に示す、これら第6図およ
び第7図に示されるTPTの違いはn0拡散層と多結晶
Siまたは単結晶Siとにある。すなわち、第7図の従
来のTFTではn3拡散層3,3′に対し、第6図の本
発明TPTではn0拡散層3”、3”はAQ等の熱拡散
用金属原子が混入されたものであること、同様に従来の
TPTではゲート電極となる多結晶Si層または単結晶
Si層(n型)5であるのに対し、本発明TPTではゲ
ート電極となるのはAQ等の熱拡散用金属原子を含む多
結晶Si層5′である。なお、第6図および第7図のそ
の他の構成については同一である。すなわち、1は透明
絶縁基板、2は活性層。
4はゲート酸化膜、6は層間絶縁膜、7はソース電極、
8はドレイン電極を示す。
次に、第6図に示す如き本発明TPTを作製する場合を
そのプロセスフローを示す第8図を参照して説明する。
(a)  透明絶縁基板1上に多結晶Siまたは単結晶
Siよりなる活性層2をCVD法により約2000人の
膜厚となるように層形成し、ひきつづいてパターン形成
を行う。
(b)  CVD法により活性層2上に膜厚約1000
人のゲート酸化膜4を形成し、その上にCVD法により
膜厚約4000人の多結晶Si層よりなるゲート電極部
を形成後、バターニングを行い、ゲート電極とする。
(c)  次いで、イオン打込み機を用い、As”:8
0KeV、ドーズ量5 X 10101sa”で拡散層
3゜3′を形成する。
(d)  さらに、イオン打込み機を用い、AQ”:2
0KeV、 ドーズ量5 X 1015c+o−”で拡
散層3゜3′およびゲート電極5に注入し、拡散層3#
31およびゲート電極5′を得る。そして、ランプアニ
ール法により、N2雰囲気下、60秒アニール処理する
。そして、共晶反応を起していないAQについてはゲー
ト端面からのドレイン電極7へのリークを低減するため
にエツチング除去する。
(e)  基板温度350℃において、CVD法により
膜厚約1μ履のSin、よりなる層間絶縁膜6を形成し
、常法によりコンタクトホールを形成後、スパッタ法に
より膜厚約1μmのAQよりなるソース電極7.ドレイ
ン電極8を形成する。
以上のようにして形成された本発明TPTのトランジス
タ特性を従来例により形成されたそれと比べたところ、
第9図に示されるように、本発明TPTは従来のものに
比べて遜色のないものであることがわかる。
なお、第6図では透明絶縁基板1として石英基板を用い
たが、第8図のプロセスフローからもわかるように、本
発明ではランプアニール等の熱輻射型加熱手段による低
温、短時間のアニール処理により多結晶Siまたは単結
晶Siの活性化が可能であるため、低融点ガラスをも使
用できるものである。
〔発明の作用・効果〕
以上のような本発明によれば、TPTのn拡散層にAQ
等の約100Ω/cm2以下の導電性を有しかつ熱吸収
効率のよい金属原子をイオン打込みによりLSS分布を
もたせてドープしているため、これを活性化するのにラ
ンプアニールの如き熱輻射型加熱手段により短時間、低
温によるアニール処理が採用でき、基板へのダメージが
少くなるため、素子の特性のバラツキが軽減するととも
に透明絶縁基板として高価な石英基板によらず、安価な
低融点ガラス基板の適用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はAQ−3iの相図である。 第2図は5i−PへのAQ含量と活性化温度との関係図
である。 第3図は透明絶縁基板上の不純物含有多結晶Si層中に
ドープしたAQ原子へ光照射した場合の熱吸収過程を示
す説明図である。 第4図は本発明による多結晶Si層中のAfl原子濃度
プロファイル図である。 第5図は従来例による多結晶Si層中のAQ原子濃度プ
ロファイル図である。 第6図は本発明の一実施例を示すTPTの断面図である
。 第7図は従来のTPTの断面図である。 第8図は本発明TPTを作製する場合のプロセスフロー
を示す説明図である。 第9図は本発明TFTと従来TFTとのトランジスタ特
性の比較図である。 1・・・透明絶縁基板     2・・・活性層3.3
′・・・多結シリコン層 3’、3’・・・AQ原子混入n0拡散層4・・・ゲー
ト酸化膜     5・・・多結晶Si層5′・・・A
QJ)fi子混入多結晶SL層6・・・層間絶縁膜  
    7・・・ソース電極8・・・ドレイン電極  
   10・・・石英基板11・・・リン含有の多結晶
Si層 12・・・ハロゲンランプ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、透明絶縁基板上に形成される薄膜トランジスタにお
    いて、ソース、ドレイン領域が約 100Ω/cm^2以下の導電性を有しかつ熱吸収効率
    の良い金属原子をイオン打込みによりLSS分布をもた
    せてドープし、熱輻射型加熱手段により短時間アニール
    されてなるものであることを特徴とする半導体装置。
JP26881188A 1988-10-25 1988-10-25 半導体装置 Pending JPH02114672A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010084534A1 (ja) * 2009-01-20 2010-07-29 シャープ株式会社 薄膜ダイオード及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010084534A1 (ja) * 2009-01-20 2010-07-29 シャープ株式会社 薄膜ダイオード及びその製造方法

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