JPH04139764A - 絶縁ゲート薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

絶縁ゲート薄膜トランジスタの製造方法

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JPH04139764A
JPH04139764A JP26051590A JP26051590A JPH04139764A JP H04139764 A JPH04139764 A JP H04139764A JP 26051590 A JP26051590 A JP 26051590A JP 26051590 A JP26051590 A JP 26051590A JP H04139764 A JPH04139764 A JP H04139764A
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JP
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semiconductor layer
layer
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region
type semiconductor
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JP26051590A
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Jun Nakayama
潤 中山
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Canon Inc
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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] 本発明は絶縁ゲート薄膜トランジスタの製造方法に係り
、特にアライメント精度を向上させ、特性の優れた絶縁
ゲート型トランジスタを提供することができる絶縁ゲー
ト薄膜トランジスタの製造方法に関する。
[従来の技術] 従来、絶縁ゲート薄膜トランジスタのソースおよびドレ
インの抵抗値を小さくし、絶縁ゲート薄膜トランジスタ
の特性を向上させる方法としては、ソース領域とドレイ
ン領域の膜厚をチャンネル領域より厚くし、チャンネル
領域はキャリアの移動度を上げるため厚さを薄くする方
法が用いられていた。
第4図(a)〜(e)は従来の絶縁ゲート薄膜トランジ
スタの製造方法を説明するための工程図である。
まず第4図(a)に示す様に、P型シリコン基板工に酸
素をI X 10 ”(cm−”)打込んでアニルして
埋込酸化膜2とP型半導体層3を形成する。
次に第4図(b)に示す様に、P型エピタキシャル成長
を8000人行なうと、P型半導体層3の膜厚は1μm
となる。
次に第4図(c)に示す様に、P型半導体層3をリアク
ティブ・イオン・エツチング(R,I。
E、)にて島状にエツチングする。
次に第4図(d)に示す様に、P型半導体層3の中央部
を8000人エツチングして凹部を形成し、厚さ200
0人のチャンネル領域となる半導体領域15を形成した
後、ゲート絶縁膜7とゲート電極となる多結晶シリコン
8を形成する。
次に第4図(e)に示す様にリンをゲート絶縁膜7を通
してP型半導体層3にイオン注入した後、PSG膜9を
5000人堆積してアニールするとソース領域lOとド
レイン領域11が形成される。その後コンタクト穴12
を開口し、ソース電極13とドレイン電極14を形成す
る。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記従来の絶縁ゲート薄膜トランジスタ
の製造方法では、第5図(a)に示す様にゲート電極と
なる多結晶シリコン8を形成するアライメント精度によ
り、ソース領域10及びP型半導体層3の境界18と半
導体領域15の端部との間の距離り、(なお、この距離
L1内の領域はチャネル領域の一部となる)の大きさが
変化し、移動度が変化する欠点があった。
また第5図(b)に示す様にゲート電極となる多結晶シ
リコン8がR,1,E、により薄膜化した半導体領域1
5の距離L2内側になる様に、アライメント精度をとる
と、ソース領域10とドレイン領域11の距離が長(な
りトランジスタが大きくなる欠点を有すると共に、薄膜
化した半導体領域15にリンを拡散した領域(図中距離
L2内の領域)の抵抗が大きくなり、ソース領域10と
ドレイン領域11の抵抗が大きくなる欠点があった。
[課題を解決するための手段] 本発明の絶縁ゲート薄膜トランジスタの製造方法は、絶
縁膜上の一導電型の第1の半導体層上に、該第1の半導
体層と反対導電型であって、高濃度不純物を含む第2の
半導体層を形成し、前記第1の半導体層と前記第2の半
導体層とを島状に形成する工程と、前言己第2の半導体
層の一部を、前記第1の半導体領域の界面まで選択的に
除去することで、チャンネル領域を形成するとともに、
前記第2の半導体層を二つに分離する工程と、分離され
た二つの第2の半導体層の高濃度不純物を下層の第1の
半導体層に拡散して、ソース領域及びドレイン領域を形
成する工程と、を有することを特徴とする。
[作用] 本発明の絶縁ゲート薄膜トランジスタの製造方法は、チ
ャネル領域の厚さを、−導電型の第1の半導体層の層厚
を制御し、且つ第2の半導体層の一部を選択的に除去す
る際に、半導体の選択比が高いエツチングを用いること
により、精度よく決定するものである。
また、ソース領域及びドレイン領域を、高濃度不純物を
含む前記第2の半導体層の一部を選択的に除去し、第2
の半導体層を二つに分離した後、分離された二つの第2
の半導体層の高濃度不純物を下層の第1の半導体層に拡
散することで形成することにより、ソース領域及びドレ
イン領域を精度よ(形成するものである。なおソース領
域及びドレイン領域が精度よく形成されるため同時にソ
ース領域、ドレイン領域と接するチャネル領域の幅も精
度よく形成されることとなる。
[実施例コ 以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。
第1図(a)〜(e)は、本発明の絶縁ゲート薄膜トラ
ンジスタの製造方法の第1実施例を示す工程図である。
まず、第1図(a)に示す様に、P型シリコン基板1に
通常行なわれている様に、1×101#(cab−”)
の酸素を打込んでアニールし埋込酸化膜2と第1の半導
体層となるP型半導体層3を形成する。
次に第1図(b)に示す様に、第3図に示したバイアス
・スパッタ装置にリンをlXl0”(cm−”)含むタ
ーゲット27を装着し、ウェハー温度を350(’C)
にしAr圧力を8 (mm Torr) 。
RFパワーを120(W)、基板バイアス電圧を+10
(V)、ターゲットバイアス電圧を−200(V)とし
た条件で1時間成膜し、リンを1×10 ”(c+*−
”)含む第2の半導体層となるN型半導体層4を500
0人エピタキシャル成長させる。
次に第1図(c)に示す様に、P型半導体層3とN型半
導体層4をR,1,E、を用いて島状にエツチングする
次に第1図(d)に示す様に島状になったN型半導体層
4の中央部を高濃度のN型シリコンのエツチング速度が
速く、P型シリコンのエツチング速度が遅い選択エツチ
ング液旺/HNOs/CH1COOH=1/3/8を用
いて、N型半導体層4とP型半導体層3との界面までエ
ツチングすると、N型半導体層4は、N型半導体層5と
N型半導体層6とに分離される。
次に第1図(e)に示す様に、ゲート絶縁膜7とゲート
電極となる多結晶シリコン8およびP S GIll[
9を形成後、アニールするとN型半導体層5とN型半導
体層6とからリンが直下のP型半導体層3に拡散してN
型になりソース領域10とドレイン領域11が形成され
る。残ったP型半導体層3はチャンネル領域15となる
さらに、コンタクト穴12を開口しソース電極13とド
レイン電極14を形成する。
ここではP型半導体層3上にN型半導体層4をエピタキ
シャル成長して、Nチャンネルの絶縁ゲート薄膜トラン
ジスタを形成する例について述べたが、N型半導体層上
にバイアス・スパッタにて高濃度のP型不純物のボロン
を含むP型エピタキシャル成長を行ない、第1図(d)
と同じ様にP型エピタキシャル層をエツチングして島状
にし、Pチャンネルの絶縁ゲート薄膜トランジスタを形
成してもよい。
第2図(a)〜(e)は、本発明の絶縁ゲート薄膜トラ
ンジスタの製造方法の第2実施例を示す工程図である。
まず第2図(a)に示す様に、第1図(a)と同様にP
型シリコン基板1上に埋込酸化膜2と第1の半導体層と
なるP型半導体層3を形成後、チャンネル領域となるP
型半導体層3上に酸化膜16を500人形成する。
次に第2図(b)に示す様に、第3図に示したバイアス
・スパッタ装置でリンをlXl0”(am−”)含むN
型半導体層4を5000人エピタキシャル成長させると
、酸化膜16上にはリンを含んだアモルファス層17が
堆積する。なお、N型半導体層4とアモルファス層が第
2の半導体層となる。
ここで、第3図に示したバイアス・スパッタ装置の構成
について説明する。
同図において、20.21はDC電源であり、それぞれ
ローパスフィルター(LPF)22゜23を介して、反
応室26内のSiターゲット部、27、堆積基板装着部
28に接続されている。SLターゲット部部子7裏面に
は円環状のマグネット29が設置されており、高密度の
プラズマが発生可能となっている。Siターゲット部部
子7はRF電源24がマツチング・サーキット(M−C
)25を介して接続され高周波電圧が印加可能となって
いる0反応室26には所望のガス(ここではAr)が導
入可能となっており、反応室26は排気系と接続されて
いる。
次に第2図(c)に示す様に、P型半導体層3とN型半
導体層4をR,1,E、を用いて島状にエツチングした
後、HF/HNOs/CHsCOOH=1/1/32で
エツチングすると、エツチング速度の速いアモルファス
層17のみが除去され、N型半導体層4はN型半導体層
5とN型半導体6とに分離する。さらにフッ酸で酸化膜
16を除去する。
次に第2図(d)に示す様に、ゲート絶縁膜7とゲート
電極となる多結晶シリコン8を形成する。
次に第2図(e)に示す様に、PSG膜9を堆積後アニ
ールしてソース領域lOとドレイン領域11を形成後、
ソース電極13とドレイン電極13を形成する。残った
P型半導体層3はチャンネル領域15となる。
以上説明した第1実施例及び第2実施例においては、チ
ャンネル領域となるP型半導体層3上のN型半導体層4
をエツチング除去してアニールすることにより、チャン
ネル領域15の形状とソース領域10およびドレイン領
域11の形状がN型半導体層4のエツチングで決定され
、ゲート電極となる多結晶シリコン8とP型半導体層3
および薄膜化したチャンネル領域15のアライメント精
度によるチャンネル形状およびソースとドレイン抵抗の
変化が無くなるので、ゲート長3μ真の薄膜トランジス
タの移動度の再現性の分布が従来の方法では10%あっ
たのに対し4%減少した。
また、バイアス・スパッタによりP型半導体層3上に低
温でN型エピタキシャル成長を行なえるので、エピタキ
シャル成長中にN型不純物のリンがP型半導体層3に拡
散してP型半導体がN型に導電型が反転することが無く
、さらに、チャンネル領域15の厚さが初めのP型半導
体層3の厚さと高濃度N型半導体とP型半導体の選択比
が高いエツチングにより精度良く決定されるので、チャ
ンネル領域の膜厚バラツキによるトランジスタ特性の移
動度の再現性が良くなる効果があった。
[発明の効果] 以上詳細に説明したように、本発明の絶縁ゲート薄膜ト
ランジスタの製造方法によれば、チャンネル領域の厚さ
、チャンネル領域の幅、ソース領域及びドレイン領域の
大きさを高精度に設定することができるので、移動度等
の特性のバラツキ、ソース領域、トレイン領域の抵抗の
増大を防ぐことができる。
なお、高濃度不純物を含む第2の半導体層をバイアス・
スパッタにより、エピタキシャル成長させれば、低温度
でエピタキシャル成長させることができるため、エピタ
キシャル成長時での下層の第1の半導体層への不純物拡
散を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(e)は、本発明の絶縁ゲート薄膜トラ
ンジスタの製造方法の第1実施例を示す工程図である。 第2図(a)〜(e)は、本発明の絶縁ゲート薄膜トラ
ンジスタの製造方法の第2実施例を示す工程図である。 第3図はバイアス・スパッタ装置の構成を示す説明図で
ある。 第4図(a)〜(e)は従来の絶縁ゲート薄膜トランジ
スタの製造方法を説明するための工程図である。 第5図は従来の絶縁ゲート薄膜トランジスタの課題の説
明図である。 1:P型シリコン基板、2:埋込酸化膜、3:P型半導
体層、4,5,6:N型エピタキシャル層、7:ゲート
絶縁膜、8ニゲート多結晶シリコン膜、9 : PSG
膜、lO:ソース領域、llニドレイン領域、12:コ
ンタクト穴、13:ソース電極、14ニドレイン電極、
15:半導体領域(チャンネル領域)16:酸化膜、1
7:アモルファス・シリコン層、18:境界、20,2
1:D、C電源、22.23:ロー・バス・フィルター
、24 : RF電源、25:マツチング・サーキット
(M、C)、26:  (チャンバー)反応室、27 
: Siターゲット、28:堆積基板装着部、29:マ
グネット。 代理人 弁理士  山 下 穣 平 第1 図 l θ− 第2図 第3図 第4図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁膜上の一導電型の第1の半導体層上に、該第
    1の半導体層と反対導電型であつて、高濃度不純物を含
    む第2の半導体層を形成し、前記第1の半導体層と前記
    第2の半導体層とを島状に形成する工程と、 前記第2の半導体層の一部を、前記第1の半導体領域の
    界面まで選択的に除去することで、チャンネル領域を形
    成するとともに、前記第2の半導体層を二つに分離する
    工程と、 分離された二つの第2の半導体層の高濃度不純物を下層
    の第1の半導体層に拡散して、ソース領域及びドレイン
    領域を形成する工程と、 を有する絶縁ゲート薄膜トランジスタの製造方法。
  2. (2)前記第1の半導体層が単結晶である請求項1記載
    の絶縁ゲート薄膜トランジスタの製造方法。
  3. (3)前記高濃度不純物を含む第2の半導体層をバイア
    ス・スパッタにより、エピタキシャル成長させた請求項
    2記載の絶縁ゲート薄膜トランジスタの製造方法。
JP26051590A 1990-10-01 1990-10-01 絶縁ゲート薄膜トランジスタの製造方法 Pending JPH04139764A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5757048A (en) * 1992-06-24 1998-05-26 Seiko Epson Corporation Thin film transistor, solid state device, display device and manufacturing method of a thin film transistor
JP2002334994A (ja) * 2001-03-07 2002-11-22 Seiko Epson Corp 電気光学装置および電気光学装置の製造方法、電気光学装置用基板、投射型表示装置並びに電子機器
JP2010537401A (ja) * 2007-08-15 2010-12-02 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド 薄いsoiの集積化のためのmosトランジスタおよびその製造方法

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