JPH04184918A - 絶縁基体上への不純物拡散方法 - Google Patents
絶縁基体上への不純物拡散方法Info
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- JPH04184918A JPH04184918A JP31508290A JP31508290A JPH04184918A JP H04184918 A JPH04184918 A JP H04184918A JP 31508290 A JP31508290 A JP 31508290A JP 31508290 A JP31508290 A JP 31508290A JP H04184918 A JPH04184918 A JP H04184918A
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Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
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Ｓ ＯＩ （Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎ５ｕ
ｌａｔｏｒ）単結晶シリコン薄膜に高濃度拡散を行なう
方法に関するものである。
ｌａｔｏｒ）単結晶シリコン薄膜に高濃度拡散を行なう
方法に関するものである。
［従来の技術］
従来、単結晶シリコン薄膜に形成されるＭＯＳトランジ
スタのソース、ドレイン領域に高濃度拡散を選択的に行
うには高精度の拡散が可能なイオン注入法が用いられて
いる。
スタのソース、ドレイン領域に高濃度拡散を選択的に行
うには高精度の拡散が可能なイオン注入法が用いられて
いる。
まず、第３図（ａ）に示す様に、絶縁基板１上に形成し
た単結晶シリコン薄膜２上に絶縁膜７を形成後、部分的
にイオン注入のマスク３を形成する。
た単結晶シリコン薄膜２上に絶縁膜７を形成後、部分的
にイオン注入のマスク３を形成する。
次に、第３図（ｂ）に示す様に、リン（Ｐ）を４０ｋｅ
Ｖのエネルギーで５×１０１４（個／ｃｍ’）注入する
と、リンが注入された領域の単結晶シリコン薄膜２のリ
ンを含んだ部分（打込層）はアモルファス化された層４
になる。
Ｖのエネルギーで５×１０１４（個／ｃｍ’）注入する
と、リンが注入された領域の単結晶シリコン薄膜２のリ
ンを含んだ部分（打込層）はアモルファス化された層４
になる。
次に、第３図（Ｃ）に示す様に、マスク３を除去したの
ち、９００℃の窒素雰囲気中でアニールすると、打込み
層４はリンを含んだ多重結晶シリコン薄膜５になる。
ち、９００℃の窒素雰囲気中でアニールすると、打込み
層４はリンを含んだ多重結晶シリコン薄膜５になる。
一般の単結晶ウェハーを用いた半導体工程では、打込み
層を打込み条件で完全にアモルファス化して、９００℃
以上の高温アニールで活性化と同時に下側の結晶層より
結晶成長させ、打込み層を単結晶化させるということが
行なわれている。
層を打込み条件で完全にアモルファス化して、９００℃
以上の高温アニールで活性化と同時に下側の結晶層より
結晶成長させ、打込み層を単結晶化させるということが
行なわれている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上記単結晶ウェハーの例を薄膜のＳＯＩ
層に通用した場合イオン注入によりアモルファス化した
シリコン薄膜領域４を９００℃以上の高温でアニールす
ると、イオン注入を行なっていないシリコン薄膜２から
横方向の固相成長が生じて結晶が回復する前に、アモル
ファス化した単結晶シリコン薄膜４に多数の結晶核が生
じて多結晶シリコン薄膜５になるため、イオン注入をし
た薄膜単結晶領域のアニール後の抵抗値が大きくなる欠
点があり、ＴＰＴのソース、ドレインとして用いる場合
にはＭＯ５特性の低下を招いていた。
層に通用した場合イオン注入によりアモルファス化した
シリコン薄膜領域４を９００℃以上の高温でアニールす
ると、イオン注入を行なっていないシリコン薄膜２から
横方向の固相成長が生じて結晶が回復する前に、アモル
ファス化した単結晶シリコン薄膜４に多数の結晶核が生
じて多結晶シリコン薄膜５になるため、イオン注入をし
た薄膜単結晶領域のアニール後の抵抗値が大きくなる欠
点があり、ＴＰＴのソース、ドレインとして用いる場合
にはＭＯ５特性の低下を招いていた。
また、単結晶シリコン薄膜２がイオン注入によりアモル
ファス化せずアニール後も単結晶になる様、注入する不
純物の量を少なくすると、単結晶シリコン薄膜２に含ま
れる不純物の量が少ないため、単結晶シリコン薄膜２の
抵抗が大きい欠点があった。
ファス化せずアニール後も単結晶になる様、注入する不
純物の量を少なくすると、単結晶シリコン薄膜２に含ま
れる不純物の量が少ないため、単結晶シリコン薄膜２の
抵抗が大きい欠点があった。
［課題を解決するための手段］
本発明の絶縁基体上への不純物拡散方法は、絶縁基体上
の単結晶シリコン薄膜が完全にアモルファスとなる以上
の量であって、シリコンの固溶限以下の量の不純物を、
絶縁基体上の単結晶シリコン薄膜の部分的な領域にイオ
ン注入することにより該部分的な領域を不純物を含有し
たアモルファス層とする工程；イオンの未注入領域の側
面のみがシードとなる温度で加熱することにより該側面
からの固相成長により、該アモルファス層を単結晶化し
かつ不純物を活性化する第１次熱処理工程：単結晶化し
た層に存在する微少欠陥を除去し得る温度で加熱する第
２次熱処理工程を少なくとも含むことを特徴とする。
の単結晶シリコン薄膜が完全にアモルファスとなる以上
の量であって、シリコンの固溶限以下の量の不純物を、
絶縁基体上の単結晶シリコン薄膜の部分的な領域にイオ
ン注入することにより該部分的な領域を不純物を含有し
たアモルファス層とする工程；イオンの未注入領域の側
面のみがシードとなる温度で加熱することにより該側面
からの固相成長により、該アモルファス層を単結晶化し
かつ不純物を活性化する第１次熱処理工程：単結晶化し
た層に存在する微少欠陥を除去し得る温度で加熱する第
２次熱処理工程を少なくとも含むことを特徴とする。
［実施態様例］
本発明において、第１次熱処理温度は、５００℃〜７０
０℃が好ましく、５５０℃〜６５−０℃が最も好ましい
、なお、熱処理時間としては、１時間〜１５時間が好ま
しい。
０℃が好ましく、５５０℃〜６５−０℃が最も好ましい
、なお、熱処理時間としては、１時間〜１５時間が好ま
しい。
また、第２次熱処理温度は、ａＯＯ℃〜１１００℃が好
ましく、９００℃〜１０００℃が最も好ましい、なお、
熱処理時間としては、３０分〜２時間が好ましい。
ましく、９００℃〜１０００℃が最も好ましい、なお、
熱処理時間としては、３０分〜２時間が好ましい。
また、単結晶シリコン薄膜の部分的な領域にイオン注入
する際におけるイオン注入量は注入イオンの種類により
異なるが、注入量の下限は単結晶Ｓｔ薄膜２がアモルフ
ァス化する量で決まり、注入量の上限は単結晶Ｓｔ薄膜
２への不純物の固溶限で決まる０例えばＰ型不純物のＩ
ＩＢ＋の場合、１×１０′′（個／Ｃｍ２）〜１ｘ１０
′８（個／ｃｍ”）が好ましく、４１１Ｂｙ２＋の場合
、ｌＸ１０１４（個／Ｃｍ２）〜１×１０１６（個／ｃ
ｍ”）が好ましい、Ｎ型不純物のＡｓの場合、３×１０
１４（個／Ｃｍ２）〜１×１０１６（個／ｃｍ’）が好
ましく、ｓｂの場合１×１０１４（個／Ｃｍ２）〜７×
１０１４（個／Ｃｍ２）好ましく、３１Ｐ０の場合ｌＸ
ｌ０”（個／ｃｍ”）〜１ｘ １ （） １６ （個／
ｃｍ”）が好ましい。
する際におけるイオン注入量は注入イオンの種類により
異なるが、注入量の下限は単結晶Ｓｔ薄膜２がアモルフ
ァス化する量で決まり、注入量の上限は単結晶Ｓｔ薄膜
２への不純物の固溶限で決まる０例えばＰ型不純物のＩ
ＩＢ＋の場合、１×１０′′（個／Ｃｍ２）〜１ｘ１０
′８（個／ｃｍ”）が好ましく、４１１Ｂｙ２＋の場合
、ｌＸ１０１４（個／Ｃｍ２）〜１×１０１６（個／ｃ
ｍ”）が好ましい、Ｎ型不純物のＡｓの場合、３×１０
１４（個／Ｃｍ２）〜１×１０１６（個／ｃｍ’）が好
ましく、ｓｂの場合１×１０１４（個／Ｃｍ２）〜７×
１０１４（個／Ｃｍ２）好ましく、３１Ｐ０の場合ｌＸ
ｌ０”（個／ｃｍ”）〜１ｘ １ （） １６ （個／
ｃｍ”）が好ましい。
なお、上記イオンを注入して単結晶シリコン薄膜を完全
にアモルファス化した後、アモルファス化した層と絶縁
基体の界面にＳｔを注入した後、アモルファス層を固相
成長により単結晶化すれば下地絶縁膜との界面に生じる
核の発生をより一層よく防止することができるのでより
好ましい。
にアモルファス化した後、アモルファス化した層と絶縁
基体の界面にＳｔを注入した後、アモルファス層を固相
成長により単結晶化すれば下地絶縁膜との界面に生じる
核の発生をより一層よく防止することができるのでより
好ましい。
この際におけるＳｉのドーズ量としては、５×１０１４
（個／ｃｍ” ）〜５Ｘｔｏ”（個／ｃｍ”）が好まし
い。
（個／ｃｍ” ）〜５Ｘｔｏ”（個／ｃｍ”）が好まし
い。
なお、本発明において、絶縁基体上の単結晶シリコン薄
膜の膜厚としては、イオン注入でＳｉ薄膜がアモルファ
ス化する膜厚以下が好ましい。
膜の膜厚としては、イオン注入でＳｉ薄膜がアモルファ
ス化する膜厚以下が好ましい。
［作用］
本発明では、高濃度の不純物を注入した単結晶シリコン
薄膜の絶縁基板と単結晶シリコン薄膜の界面にシリコン
をイオン注入した後、３４１次熱処理（低温熱処理）と
第２次熱処理（高温熱処理）の２段階でアニールしてい
るため、高濃度の不純物のイオン注入により完全にアモ
ルファス化したシリコン薄膜が高濃度を、不純物を含ん
だ単結晶シリコン薄膜にすることができる。
薄膜の絶縁基板と単結晶シリコン薄膜の界面にシリコン
をイオン注入した後、３４１次熱処理（低温熱処理）と
第２次熱処理（高温熱処理）の２段階でアニールしてい
るため、高濃度の不純物のイオン注入により完全にアモ
ルファス化したシリコン薄膜が高濃度を、不純物を含ん
だ単結晶シリコン薄膜にすることができる。
［実施例］
第１図は本発明の第１の実施例を示す図である。
まず、′ｓ１図（ａ）に示す様に、絶縁基板１上に形成
した厚さ５００人の単結晶シリコン薄膜２と絶縁膜フを
２００人形成後、部分的にイオン注入のマスク３を形成
する。
した厚さ５００人の単結晶シリコン薄膜２と絶縁膜フを
２００人形成後、部分的にイオン注入のマスク３を形成
する。
次に、第１図（ｂ）に示す様に、リンを４０ｋｅＶのエ
ネルギーで５ｘｔｏ”（個／ｃｍ”）注入して単結晶シ
リコン薄膜２の注入領域を完全にアモルファス化し、リ
ンを含んだアモルファス層４を形成した後、アモルファ
ス層４と絶縁基板１の界面にＳｔを５０ｋｅＶでｌＸｌ
０”（個／ｃｍ”）注入する。
ネルギーで５ｘｔｏ”（個／ｃｍ”）注入して単結晶シ
リコン薄膜２の注入領域を完全にアモルファス化し、リ
ンを含んだアモルファス層４を形成した後、アモルファ
ス層４と絶縁基板１の界面にＳｔを５０ｋｅＶでｌＸｌ
０”（個／ｃｍ”）注入する。
次に、第１図（Ｃ）に示す様に、マスク３を除去した後
、６００℃で１０時間窒素中でアニール（第１次熱処理
）すると、イオン未注入の単結晶領域２から７μｍの長
さ横方向の固相成長によりアモルファス層４はほぼ単結
晶化してリンを大部分活性化した。その後、９００℃の
高温で窒素中で１時間アニール（第２次熱処理）して残
った微少欠陥を除去するとともにリンを完全活性化した
。これにより、リンを含んだ単結晶シリコン薄膜６が形
成された。
、６００℃で１０時間窒素中でアニール（第１次熱処理
）すると、イオン未注入の単結晶領域２から７μｍの長
さ横方向の固相成長によりアモルファス層４はほぼ単結
晶化してリンを大部分活性化した。その後、９００℃の
高温で窒素中で１時間アニール（第２次熱処理）して残
った微少欠陥を除去するとともにリンを完全活性化した
。これにより、リンを含んだ単結晶シリコン薄膜６が形
成された。
この方法で形成した高濃度拡散層は単結晶と同等の低い
抵抗値を示した。
抵抗値を示した。
［他の実施例］
第２図は本発明の第２の実施例を示す図である。
第２図（ａ）に示す様に、絶縁基板１上に形成した厚さ
５００人の単結晶シリコン薄膜２をリアクティブ・イオ
ン・エツチングにより島状にした後、厚さ２００人の絶
縁膜７を形成した。
５００人の単結晶シリコン薄膜２をリアクティブ・イオ
ン・エツチングにより島状にした後、厚さ２００人の絶
縁膜７を形成した。
次に、第２図（ｂ）に示す様に、ゲート電極となる多結
晶シリコン薄膜８を堆積した後パターニングし、４１１
ｎＦ２＋を４０ ｋ ｅ Ｖ（Ｄエネルギーで２Ｘ１０
’″（個／ｃｍ’）注入して単結晶シリコン薄膜２の注
入領域を完全にアモルファス化し、ボロンを含んだアモ
ルファス層９を形成した。その後、更に下地絶縁膜界面
での核発生を抑えるためにアモルファス層９と絶縁基板
１の界面にＳｉを５０ｋｅＶで１×１０１１１（個／
ｃ ｒｎ” ）打ち込んだ。
晶シリコン薄膜８を堆積した後パターニングし、４１１
ｎＦ２＋を４０ ｋ ｅ Ｖ（Ｄエネルギーで２Ｘ１０
’″（個／ｃｍ’）注入して単結晶シリコン薄膜２の注
入領域を完全にアモルファス化し、ボロンを含んだアモ
ルファス層９を形成した。その後、更に下地絶縁膜界面
での核発生を抑えるためにアモルファス層９と絶縁基板
１の界面にＳｉを５０ｋｅＶで１×１０１１１（個／
ｃ ｒｎ” ）打ち込んだ。
次に、第２図（Ｃ）に示す様に、ＰＳＧ膜１膜管０００
０人堆積後、６００℃で１０時間窒素中でアニールした
ところ、ゲート電極下でチャンネル領域となるイオン未
注入の単結晶領域２から横方向に長く固相成長が生じ、
単結晶化するとともにボロンを活性化した。その後、９
００℃の窒素中で１時間アニールすることにより、残っ
た微少欠陥を除去し、ソース領域１１とドレイン領域１
２を形成した。さらに電極１３と１４を形成してＰ型Ｔ
ＦＴを形成した。
０人堆積後、６００℃で１０時間窒素中でアニールした
ところ、ゲート電極下でチャンネル領域となるイオン未
注入の単結晶領域２から横方向に長く固相成長が生じ、
単結晶化するとともにボロンを活性化した。その後、９
００℃の窒素中で１時間アニールすることにより、残っ
た微少欠陥を除去し、ソース領域１１とドレイン領域１
２を形成した。さらに電極１３と１４を形成してＰ型Ｔ
ＦＴを形成した。
このＴＦＴは、ウェハ上に形成したものとほぼ同等の低
い抵抗値を有するものであった。
い抵抗値を有するものであった。
［発明の効果］
以上説明したように、完全にアモルファスとなる以上の
不純物量をイオン注入した単結晶シリコン薄膜を低温で
アニールし、イオンの未注入領域を横方向固相成長のシ
ードにしてアモルファス化したイオン注入領域を固相成
長により単結晶化して不純物を活性化し、高温でアニー
ルして微小欠陥を除去するとアモルファス狽に核発生が
生じることなく単結晶化と不純物の活性化が行なえるの
で、高濃度の不純物を含み抵抗値の低い単結晶シリコン
薄膜が得られる効果がある。
不純物量をイオン注入した単結晶シリコン薄膜を低温で
アニールし、イオンの未注入領域を横方向固相成長のシ
ードにしてアモルファス化したイオン注入領域を固相成
長により単結晶化して不純物を活性化し、高温でアニー
ルして微小欠陥を除去するとアモルファス狽に核発生が
生じることなく単結晶化と不純物の活性化が行なえるの
で、高濃度の不純物を含み抵抗値の低い単結晶シリコン
薄膜が得られる効果がある。
第１図は本発明の実施例を示す工程図、第２図は本発明
の他の実施例を示す工程図、第３図は従来の方法による
不純物拡散を示した図である。 （符号の説明） １・・・絶縁基板、２．６・・・単結晶シリコン薄膜、
３・・・マスク、４，９・・・アモルファス層、５．８
・・・多結晶シリコン薄膜、７・・・絶縁膜、１０・・
・ＰＳＧ膜、１１・・・ソース領域、１２・・・ドレイ
ン領域、１３．１４・・・電極。 第１図 ◆ 番 番 ◆ ◆ ＋ 番 第２図 第３［！１
の他の実施例を示す工程図、第３図は従来の方法による
不純物拡散を示した図である。 （符号の説明） １・・・絶縁基板、２．６・・・単結晶シリコン薄膜、
３・・・マスク、４，９・・・アモルファス層、５．８
・・・多結晶シリコン薄膜、７・・・絶縁膜、１０・・
・ＰＳＧ膜、１１・・・ソース領域、１２・・・ドレイ
ン領域、１３．１４・・・電極。 第１図 ◆ 番 番 ◆ ◆ ＋ 番 第２図 第３［！１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）絶縁基体上の単結晶シリコン薄膜が完全にアモル
ファスとなる以上の量であって、シリコンの固溶限以下
の量の不純物を、絶縁基体上の単結晶シリコン薄膜の部
分的な領域にイオン注入することにより該部分的な領域
を不純物を含有したアモルファス層とする工程；イオン
の未注入領域の側面のみがシードとなる温度で加熱する
ことにより該側面からの固相成長により、該アモルファ
ス層を単結晶化しかつ不純物を活性化する第１次熱処理
工程；単結晶化した層に存在する微少欠陥を除去し得る
温度で加熱する第２次熱処理工程を少なくとも含むこと
を特徴とする絶縁基体上への不純物拡散方法。 （２）上記不純物拡散を行なうにあたり、イオン注入領
域の単結晶シリコン薄膜と絶縁基体の界面にシリコンを
注入することを特徴とする請求項１記載の不純物拡散方
法。 （３）シリコンの注入量は、５×１０＾１＾４（個／ｃ
ｍ＾２）〜５×１０＾１＾５（個／ｃｍ＾２）であるこ
とを特徴とする請求項２記載の絶縁基体、上への不純物
拡散方法。（４）第１次熱処理温度は、５００℃〜７０
０℃であることを特徴とする請求項１記載の絶縁基体上
への不純物拡散方法。 （５）第２次熱処理温度は、８００℃〜１１００℃であ
ることを特徴とする請求項１又は２記載の絶縁基体上へ
の不純物拡散方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31508290A JPH04184918A (ja) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | 絶縁基体上への不純物拡散方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31508290A JPH04184918A (ja) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | 絶縁基体上への不純物拡散方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04184918A true JPH04184918A (ja) | 1992-07-01 |
Family
ID=18061199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31508290A Pending JPH04184918A (ja) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | 絶縁基体上への不純物拡散方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04184918A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5736438A (en) * | 1992-10-28 | 1998-04-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Field effect thin-film transistor and method of manufacturing the same as well as semiconductor device provided with the same |
| WO2001082346A1 (fr) * | 2000-04-24 | 2001-11-01 | Beijing Normal University | Procede de fabrication d'un materiau en silicium sur isolant (soi) |
| WO2004049412A2 (en) * | 2002-11-27 | 2004-06-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Producing method for crystalline thin film |
-
1990
- 1990-11-20 JP JP31508290A patent/JPH04184918A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5736438A (en) * | 1992-10-28 | 1998-04-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Field effect thin-film transistor and method of manufacturing the same as well as semiconductor device provided with the same |
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| WO2004049412A3 (en) * | 2002-11-27 | 2004-11-04 | Canon Kk | Producing method for crystalline thin film |
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