JPH04120720A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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］ この発明は薄膜トランジスタ等の半導体装置の製造方法
に関する。

［従来の技術］ 多結晶シリコンよりなる薄膜の半導体層の電気移動度を
高めるための方法として、２つの方法が検討されている
。１つは半導体層を構成する納品粒子を微小にして粒子
の大きさを揃える方法であり、他の１つは結晶粒子を粗
大化させて粒子の大きさを揃える方法である。この発明
は後者の方法に関する。この後者の方法は、従来、多結
晶シリコンをシラン雰囲気中で成膜して半導体層を形成
した上、この半導体層にレーザビームを照射することに
より、結晶粒子にエネルギーを付与して粒子の粗大化を
図っている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上述した方法は、多結晶シリコンの柱状納品構
造の成長が安定した状態で、レーザビームを照射する方
法であるため、結晶粒子を粗大化するためには、高温度
で長時間の熱処理が必要である。この熱処理により半導
体層に熱的散乱が生じ、特性の劣化を生じていた。

また、上述した方法では、半導体層を成膜する工程と結
晶粒子を粗大化する工程が別王程であるから、処理時間
が長いという問題があった。

この発明の目的は、高温度で長時間の熱処理を必要とせ
ずに、低温で半導体層を成膜することができるとともに
、この成膜工程と結晶粒子の粗大化処理工程とを同一工
程ででき、処理時間を短縮することのできる半導体装置
の製造方法を提供することである。

［課題を解決するための手段］ この発明は、多結晶半導体層を高周波によるスパッタに
て堆積させながら、シラン雰囲気中でレーザビームを照
射し、熱分解による結晶粒子の粗大化処理を行なう方法
である。

［作　用］ この発明の作用は次の通りである。

高周波によるスパッタにて多結晶半導体層を堆積させる
ので１低温で多結晶半導体層を成膜することができ、熱
的散乱を少なくすることができる。しかも、多結晶半導
体層を堆積させなからシラン雰囲気中でレーザビームを
照射して熱分解により結晶粒子を粗大化させるので、多
結晶半導体層を形成する工程と同一工程で結晶粒子の粗
大化処理を行なうことができ、処理時間を短縮すること
ができる。

［実施例］ 以下、第１図〜第６図を参照して、この発明の一実施例
を説明する。

まず、第１図に示すように、基板１上に絶縁膜２を形成
する。この場合、基板としては、シリコン基板、ガラス
基板、石英基板、サファイア基板、あるいはセラミック
基板等である。絶縁ＩＩ２としては、シリコン酸化膜、
シリコン窒化膜、あるいはアルミナ膜等である。この絶
縁膜２は高周波による反応性スパッタ（反応性ガスとし
てはＮ、０２等を用いる）で形成される。この時の基板
温度は２００〜３００℃程度である。

この後、第２図に示すように、絶縁膜２トに半導体層３
を堆積させながらレーザビームを照射する。この半導体
層３は多結晶シリコンよりなり基板ｌの温度が２００〜
３００℃程度の低温で、シラン雰囲気中で高周波による
マグネトロンスパッタにて堆積される。このとき、同時
に多結晶シリコンにアルコンレーザや炭酸ガスレーザ等
のレーザビームを照射する。このため、多結品シリコン
の堆積時にレーザビームにより結晶が成長し、粒径が粗
大化して結晶粒子４の大きさが均一化する。

このことが、後処理を低温で達成することを可能にし、
熱的散乱を抑えことができる６また、多結品シリコンの
堆積とレーザビームの照射を同一工程で行なうので、５
〜６時間程度の短い時間で処理することができ、能率が
向上する。

次に、第３図に示すように、成膜された半導体層３をパ
ターニングした上、ゲート酸化膜５を反応性スパッタに
より堆積する。勿論、この時の基板温度も２００〜３０
０℃程度で達成される。そして、ゲート酸化！Ｉ５上に
多結晶シリコン膜を基板温度２００〜３００℃程度の高
周波スパッタにより堆積し、この多結晶シリコン膜をパ
ターニングして、第４図に示すようなゲート電極６を形
成する。

この後、第５図に示すように、イオンインプランテーシ
ョンによりＰ、　Ａｓ、　Ｂ等の不純物キャリアを注入
してゲート電極６の抵抗値を丁げるのと同時に、半導体
層３中にソース・ドレインを形成する（第６図参照）。

そして、不純物キャリアを活性化させるアニル処理を６
００〜７００℃程度で行ない、注入された不純物キャリ
アを拡散する。このアニール処理は低温なので、次への
工程の待ち時間が短かくてすむ、この後、第６図に示す
ように、反応性スパッタにより層間絶縁膜７を形成し、
この層間絶縁膜７をパターニングしてゲート電極６と対
応する箇所にコンタクトホール８を形成するとともにゲ
ート酸化膜５をエツチングしてソース拳ドレインと対応
する箇所にもコンタクトホール８．８を形成する。しか
る後、Ａ１等の金属をマグネトロンスパッタにより被着
してパターニングすることにより、ソース・トレインお
よびゲート電極６の各配線９を形成する。なお、層間絶
縁膜７および配線９を形成する際の各スパッタは基板温
度２００〜３００℃程度にて行なうことがでごる。最後
に保護Ｍ（図示せず）をプラズマＣＶＤで形成して、水
素ガス中でアニール処理を４００〜４５０℃程度で行な
う。これにより、電界効果型の薄膜トランジスタが得ら
れる。

このような薄膜トランジスタによれば、半導体層３の堆
積および粗大化処理を低温状態で処理したので、熱的散
乱が少なく、その分、抵抗値が小ざくなり、電気移動度
を大きくすることができ小さいゲート電極６でも従来よ
り大Ｊなドレイン電流を得ることができる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではない
。例えば、半導体層３の多結晶シリコンは、予め不純物
をドープしたシリコンをターゲットに用いてもよい、こ
のようにすれば、より一層、低抵抗で電気移動度の高い
ものを得ることができるとともに、更に製造工程を短縮
することができる。また、多結晶シリコンは予め結晶粒
子の大きな材料を使用してもよい。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、この発明によれば、高周波
によるスパッタにて多結晶半導体層を堆積させるので、
高温度で長時間の熱処理を必要とせずに、低温で多結晶
半導体層を成膜することができ、熱的散乱を抑えること
ができ、しかも多結晶半導体層を堆積させながら、シラ
ン雰囲気中でレーザビームを照射するので、多結晶半導
体層を形成する工程と同一工程で結晶粒子の粗大化処理
を行なうことができ、処理時間を短縮することができ、
かつ粗大化処理により粒子の大きさを揃えることができ
るので、電気移動度が大きい半導体層を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はこの発明の半導体装置の製造工程を示
し、第１図は基板上に絶縁膜を形成した状態の断面図、
第２図は絶縁膜上に半導体層を形成しながらレーザビー
ムを照射する状態の断面図、第３図は半導体層をバター
ニングしてゲート酸化膜を形成した状態の断面図、第４
図はゲート酸化膜上にゲート電極を形成した状態の断面
図、第５図はイオンインプラにより不純物キャリアを注
入する際の断面図、第６図は薄膜トランジスタの完成状
態を示す断面図である。 ｌ・・・・・・基板、３・・・・・・半導体層、４・・
・・・・結晶粒子。 特 許 出 願 人 カシオ計算機株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多結晶半導体層に不純物キャリアが拡散された半
   導体装置の製造方法において、 前記多結晶半導体層をシラン雰囲気中で高周波によるス
   パッタにて堆積させながら、レーザビームを照射し、熱
   分解による結晶粒子の粗大化処理を行なうことを特徴と
   する半導体装置の製造方法。
2. （２）請求項第１項において、不純物キャリアの活性化
   処理を７００℃程度以下にて行なうことを特徴とする半
   導体装置の製造方法。