JPH0391932A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0391932A
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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、半導体装置の製造方法に関し、特にS O 
r (Silicon on Insulation 
)技術を用いた半導体装置の製造方法に関するものであ
る。
[従来技術] 従来、広義のSOIとしては、主に高速または3次元I
Cにおいて用いられる!#結晶SOIと、主に密着読み
取りセンサーあるいは液晶ディスプレイの駆動用トラン
ジスタ等として用いられるa−SiなどのT F T 
(Thin Film Transister)とがあ
る。
これらの技術のうち、TPTにおいては、従来コストが
安いことが長所であるとされていたが、最近では密着読
み取りセンサー等においても高性能、高精細の要求があ
るため、より優れた特性を要求されるようになっている
TPTにおいて、このような高特性を達成する方法の1
つとしては、TPTの半導体層の品質を上げて単1結晶
に近づける方法があり、最近、移動度がa−Siより大
きいpoly−Siを用いたTPTが実現されている。
[発明が解決しようとする課題] このように、従来のTPTの性能を高度化しようとする
努力はなされているが、現在の半導体層がPoly−S
iで形成されたTPTでは、ゲイン特性およびリーク電
流特性で単結晶SOIにおよばない。しかし、上記単結
晶S○■においてはSEGやLSPEといった単結晶基
板からSeeds(fi!結晶)が得られるのに対し、
TPTにおいてはガラス基板全面に.I1.結晶層を成
長させることは困難である。このため、TPTの特性を
高める方法としては、プロセス工程をふまえたデバイス
構造の改良が注目されている。
たとえば、従来の積層プロセスでは、第5図に示したよ
うに、絶縁膜上に予めソース領域2aおよびドレイン領
域2bを形成しておき、その上層に半導体層3およびゲ
ート絶縁膜4を形成し、更にその上層にゲート電8i5
を形成していた。
しかし、このような構成には、実効的なゲート長のバラ
ツキが大きく、また、ゲート/ドレイン間の重なり容量
が大きくなるという欠点かった。そのため、能動素子お
よび駆動素子が一体となった半導体装置においては、第
5図に示したTPT構造のようにプロセス上どうしても
半導体層3とゲート電極5の間に重なり部分が生じる場
合には、当該重なり部分が素子駆動の際の寄生容量とな
り、駆動速度の高速化の妨げとなっていた。
このような課題を改善するためには、通常のICプロセ
スで用いられているセルファライン(自己整合)等の工
程を取り入れることが考えられる。このとき、半導体装
置の構成は、例えば、第6図に示したようになる。しか
し、従来のセルファライン等のICプロセスをそのまま
取り入れると、工程が複雑となり、また高温プロセスが
ガラス基板に適さないためコストがアップするという最
大の課題があった。さらに、第6図に示すように、ソー
ス領域2aおよびドレイン領域2bを形成するために半
導体層3に対してイオン打ち込みおよび熱拡散を行なう
ため、横方向の拡散が起こり、重なりの寄生容量をなく
すことはできないという課題もあった。
本発明は、以上説明したような従来の技術の課題に鑑み
て成されたものであり、高速動作が可能なTPTを安価
に提供することができるような半導体装置の製造方法を
提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明の半導体装置の製造方法は、 透明基体上に遮光性を有する材料を用いてゲート電極を
形成する工程と、 該ゲート電極上および該透明基体上の前記ゲート電極を
形威しない部分にゲート絶縁膜を形成する工程と、 該ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する工程と、 前記透明基体には吸収されず且つ前記半導体層には吸収
されるような波長の光を当該透明基板の裏面より照射す
ると同時に前記半導体表面から不純物を供給することに
よりソース領域およびドレイン領域を形成する工程と 
   1 を少なくとも有することを特徴とする。
上記特徴においては、前記半導体表面側から不純物を供
給するための手段は、不純物源として不純物を含むガス
を光照射と同時に導入することであることが望ましい。
または、上記特徴において前記半導体表面側から不純物
を供給するための手段は、不純物源として予め半導体層
上に不純物あるいは不純物を含む物質を堆積させておく
ことであることが望ましい。
[作用] 本発明によれば、上述のように、透明基板には吸収され
ず且つ前記半導体層には吸収されるような波長の光を当
該透明基板の裏面より照射すると同時に前記半導体表面
から不純物を供給することによりソース領域およびドレ
イン領域を形成するので、高温プロセスを伴なわずにセ
ルファラインによりTPTを形成することが可能となる
従って、本発明によれば、寄生容量・の発生を排除する
ことができるので、駆動速度の高速化を図ることができ
る。
また、高温プロセスがないので、ガラス基板を用いても
低コストで半導体装置を製造することが可能である。
[実施例] 以下、本発明の実施例について、図を用いて説明する。
(実施例1) 本発明の第1の実施例として、半導体表面側から不純物
を供給するための手段として不純物を含むガスを光照射
と同時に導入する方法を用いた場合について説明する。
以下、本実施例について、第1図〜第3図を用いて、製
造工程に従って説明する。
■まず、第1図に示すように、石英基板1上にスパッタ
法によりWSi2を1 000人堆積させ、その後、通
常のフ才トリソ、エッチングによってパターニングする
ことにより、ゲート電極5を形成した。
■次に、プラズマCVD法を用いてSiH4とN20を
反応させ、ゲート絶縁膜4となるSiO2膜500入を
堆積させた。
■半導体層3を、減圧CVD法によりSiH4とPH3
を650℃で反応させて不純物濃度が1 x 1 0l
5a tms/am3の多結晶シリコンを厚さ1 00
0人で堆積させることにより形成した。
■前記基板1を、B2H,を導入して圧力を5Torr
に調整した真空容器内に設置し、ArFガスを用いたエ
キシマレーザ(波長193nm)の光を10X10mm
に集光して、これを真空容器の石英窓を通して前記基板
1の裏面より照射した。この光照射は、基板全面に渡っ
て光を走査することにより行った。これにより、ソース
領域2aおよびドレイン領域2bにのみボロン(B)を
不純物拡散させた。この状態を第2図に示す。
■第3図に示すように、通常のI.C.プロセスにより
膚間絶縁膜を形成し、前記層間絶縁膜のソース領域およ
びドレイン領域上にコンタクトホールを形成した。
■All−Stをスパッタ法により1 0000人堆積
させた後パターニングして、ソース、ドレイン電$4!
9を形成した。
■最後に保護膜10としてP S G (phosph
silicate glass)を7000人を堆積し
、TPTを完成した。
このようにして形成したTPTのソース領域、ドレイン
領域は不純物濃度がI X 1 0”a tms/ c
 m ”であり、シート抵抗が30Ω/口であった。ま
た電極を形成するAJ2−Siとも良好なオーミック接
合特性を示した。
(実施例2) 本発明の第2の実施例として、半導体表面側から不純物
を供給するための手段として不純物源として予め半導体
層上に不純物あるいは不純物を含む物質を堆積させてお
く方法を用いた場合について説明する。
以下、本実施例について、第4図を用い、製造工程に従
って説明する。
■石英基板1 上に、WF6とSiH4を用い、WSi
2を1000人の厚さで堆積させ、通常のフ才トリソ、
エッチング工程を行なうことにより、ゲート電極5″を
形成した。
■光CVD法によりS i H4とN20を反応させて
Sin2を500人を堆積させることにより、ゲート絶
縁膜4゜を形成した。
■減圧CVD法によりS i H4とH2とPH,を6
50℃で反応させることによって不純物濃度1 x 1
 0”atms/cm’の多結晶シリコンを厚さ100
0人となるように堆積させ、その後、当該多結晶シリコ
ン層をSi“を用いたイオン打ち込み法により非品質化
させ、さらに、600℃で熱処理することにより同相結
晶成長を行って粒径1〜3μmの樹枝状結晶とし、半導
体層3゜を形成した。
■真空容器内において82 HaとArの混合ガスをプ
ラズマ放電分解することにより、ボロン(B)膜7を形
成した。
■同一真空容器内において、XeCjZガスを用いたエ
キシマレーザ(波長308nm)を前記基板の裏面より
照射した。これにより、前記ソース領域およびドレイン
領域となる部分にのみボロンを不純物拡散させた。
■その後、実施例1と同様にして眉間絶縁膜、ソース電
極、ドレイン電極、保護膜を堆積し、TPTを完成させ
た。
このようにして形威したTPTのソース領域、ドレイン
領域の表面の不純物濃度は2X10”a t m / 
c m以上、シート抵抗は40Ω/口であった。また電
極となるAI!.−Stとも良好なオーミンク・コンタ
クトを形成した。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、TPTのソース
、ドレイン領域を、例えば基板の裏面から光をあてると
いったレーザ・ドーピングで形成することにより、セル
フ・アラインにより形成することが可能となり、また横
方向の拡散が無いために、寄生容量の無い、すなわち高
速動作可能なTPTを製造することが可能となる。
また、イオン打ち込み法を用いる場合と比べて、不純物
注入後の活性化のための熱処理が不要となるために、プ
ロセスの低温化および簡略化が可能となる. ざらに、基板表面から入射するレーザ・ドーピングに比
べて、ゲート絶mWAのエッチングが不要となるために
、工程の簡略化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本発明の1実施例に係わる半導体装置
の製造工程について説明するための図、第4図は本発明
の第2の実施例に係わる半導体装置の製造工程について
説明するための図、第5図および第6図は従来のSOI
による半導体装置を示す概略的断面図である。 (符号の説明) 1,1゜・・・透明基板、2a・・・ソース電極、2b
・・・ドレイン領域、4.4”・・・ゲート絶縁膜、3
,3゛・・・半導体層、5,5゜・・・ゲート電極、7
・・・固体の不純物源。8・・・層間絶縁膜、9a・・
・ソース電極、9b・・・ドレイン電極。10・・・保
護膜。 第 I 図 第 3 図 7 第 5 図 第 6 図 5

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)透明基体上に遮光性を有する材料を用いてゲート
    電極を形成する工程と、 該ゲート電極上および該透明基体上の前記ゲート電極を
    形成しない部分にゲート絶縁膜を形成する工程と、 該ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する工程と、 前記透明基体には吸収されず且つ前記半導体層には吸収
    されるような波長の光を当該透明基板の裏面より照射す
    ると同時に前記半導体表面から不純物を供給することに
    より、ソース領域およびドレイン領域を形成する工程と を少なくとも有することを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  2. (2)前記半導体表面側から不純物を供給するための手
    段が、不純物源として不純物を含むガスを光照射と同時
    に導入することであることを特徴とする請求項1記載の
    半導体装置の製造方法。
  3. (3)前記半導体表面側から不純物を供給するための手
    段が、不純物源として予め半導体層上に不純物あるいは
    不純物を含む物質を堆積させておくことであることを特
    徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
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