JPH04316333A - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタの製造方法

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JPH04316333A
JPH04316333A JP8376191A JP8376191A JPH04316333A JP H04316333 A JPH04316333 A JP H04316333A JP 8376191 A JP8376191 A JP 8376191A JP 8376191 A JP8376191 A JP 8376191A JP H04316333 A JPH04316333 A JP H04316333A
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film transistor
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(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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LDD構造を有する薄
膜トランジスタの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の薄膜トランジスタの製造方法とし
ては特開昭63−119269に記載された例が知られ
ている。また、従来のLDD構造を有する半導体装置の
製造方法としては特開平2−273933に記載された
例が知られている。以下、これらの従来例について図面
にもとづき説明する。
【0003】図5(a)〜(d)は良く知られたLDD
構造の半導体装置の製造方法を示している。まず、図5
(a)におけるように半導体基板21上にゲート酸化膜
20を熱酸化法により成膜した後、ゲート電極7を形成
し、そのゲート電極7をマスクにして不純物イオン8を
照射して薄い不純物層9を構成する。次に図5(b)に
示したようにサイドウォール絶縁膜19を形成し、図5
(c)におけるように不純物イオン8を注入し濃い不純
物層10を構成する。この後、図5(d)に示したよう
に層間膜22とアルミ電極11を形成してLDD構造の
半導体装置が完成する。なお、サイドウォール絶縁膜1
9近傍のゲート酸化膜20へのホットキャリアの注入を
防ぐためには、図6に示すようにゲート電極7とサイド
ウォール絶縁膜19の間とサイドウォール絶縁膜19と
ゲート酸化膜20の間に極く薄い多結晶シリコン膜23
を形成する。
【0004】また、薄膜トランジスタの製造方法におい
ては、上記の半導体装置の製造方法と同様な工程を適用
し、図7に示したようにシリコン薄膜25を半導体基板
がわりにして濃い不純物拡散層10よりソース・ドレイ
ン両電極領域が構成される薄膜トランジスタが実現でき
る。もちろん、図5(a)〜(d)で示したLDD構造
の半導体装置の製造方法を適用して、LDD構造の薄膜
トランジスタを構成することも可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本来、
図5(a)〜(d)や図6に示すLDD構造の半導体装
置の製造方法は半導体装置のチャネル長の短縮化とゲー
ト酸化膜20の膜厚の薄膜化にともなう諸特性への悪影
響を取り除くため適用されたものであったが、特開平2
−273933においても記載されているように、図5
(a)〜(d)の工程により構成されたLDD構造の半
導体装置においても、ホットキャリアがLDD構造を構
成するうえで不可欠となるサイドウォール絶縁膜19近
傍のゲート酸化膜20へ注入するため、電気的特性への
悪影響や信頼性の低下といった新たな問題を生じている
ことになる。また、ホットキャリアの注入を防ぐために
は特開平2−273933に記載されたように図6に示
すような極く薄い多結晶シリコン膜23等からなる導電
膜を構成しなくてはならず、工程を複雑なものとするう
えに、この導電膜がゲート電極7と同電位を有し、不純
物拡散領域からなるドレイン電極近傍の電解を強め、ソ
ース・ドレイン電極間耐圧を下げ、リーク電流を増加さ
せる等の新たな問題を派生させる。
【0006】したがって、このようなサイドウォール絶
縁膜19を使った従来のLDD構造の半導体装置の製造
方法を、特開昭63−119269に記載された絶縁基
板上の薄膜トランジスタの製造方法に単に適用しても、
上記の種々の問題は解決できない。図7は特開昭63−
119269に記載された薄膜トランジスタの製造方法
による薄膜トランジスタの構造を示すものである。この
薄膜トランジスタの実施例によるソース電極接地でゲー
ト電極印加電圧VGSとドレイン電流IDSの電気的特
性を図8の破線14で示した。この特性に対し、特開平
2−273933におけるサイドウォール絶縁膜を利用
したLDD構造工程を適用すると、図8の実線29の電
気的特性を有する薄膜トランジスタが得られる。LDD
構造を薄膜トランジスタに適用した場合の電気的特性の
変化は2種類あると考えられる。
【0007】まず図8に示したようにLDD構造を適用
したことにより、非動作領域17のリーク電流が減少す
る傾向が認められる。これは図5(d)あるいは図6に
示したLDD構造の薄膜トランジスタを構成することに
より、リーク電流を生む原因となるドレイン電極近傍の
電解が弱まったためと考えられる。さらに図8の非動作
領域16においてもLDD構造を有する薄膜トランジス
タの特性(実線29)と図7に示したLDD構造をもた
ない薄膜トランジスタの特性(破線14)にも変化がみ
られる。LDD構造工程を適用するとドレイン電極のチ
ャネル領域と接する領域は図5(d)に示したような薄
い不純物層9である。この薄い不純物層の抵抗は大きく
、LDD構造ではない濃い不純物層のみから構成される
図7の薄膜トランジスタに比較すると、寄生抵抗が大き
くなり図8の動作領域16の電流量が減少するものと考
えられる。このように、単純な半導体基板上のLDD構
造工程の薄膜トランジスタ製造工程への適用は、リーク
電流を減少させ得るという利点がある反面、動作領域の
電流をも減少させてしまうという問題点をも有している
【0008】そこで、本発明はこのような問題点を解決
するもので、その目的とするところは、工程を簡略化し
つつ電気的特性に悪影響をおよぼし易いサイドウォール
絶縁膜や導電膜を構成することなく、一回の不純物イオ
ンの注入により絶縁基体上のLDD構造の薄膜トランジ
スタを構成しかつリーク電流を減少し得る薄膜半導体の
製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜トランジス
タの製造方法は、絶縁性基体上にMOS型電界効果トラ
ンジスタを形成する薄膜トランジスタの製造方法におい
て、前記絶縁性基体上にシリコン膜を成膜する工程と、
前記シリコン膜上に窒化シリコン膜を積層し前記窒化シ
リコン膜の一部をホトリソグラフィー法により除去した
後露出した前記シリコン膜の表面を前記窒化シリコン膜
をマスクにして選択酸化し第1ゲート絶縁膜を形成する
工程と、前記窒化シリコン膜を取り除き前記シリコン膜
を酸化して第2ゲート絶縁膜を形成した後ゲート電極を
構成し不純物イオンを注入し薄い不純物拡散領域と濃い
不純物領域を形成する工程を含むことを特徴とする。ま
た、特許請求の範囲第1項記載の薄膜トランジスタの製
造方法において、不純物拡散領域形成後水素イオンを照
射しトラップ準位の少ない多結晶シリコン膜を形成する
工程を含むことを特徴とする。
【0010】
【実施例】以下本発明に係わる薄膜トランジスタの製造
方法について、実施例にもとづき詳細に説明する。
【0011】図1(a)において、絶縁性基体1上にシ
リコン膜2を成膜し、図1(b)におけるように窒化シ
リコン膜4を選択酸化工程のマスクとして第1ゲート絶
縁膜を構成する。この選択工程の際に加えられる熱によ
りシリコン膜2は多結晶シリコン膜3に変換される。次
に、窒化シリコン膜4を除去して多結晶シリコン膜3全
体を再び酸化して、図1(c)に示したようにゲート電
極をマスクにし不純物イオン8を照射し、図1(d)に
おけるように薄い不純物拡散層9と濃い不純物拡散層1
0を構成しLDD構造を実現する。この濃度の差は第2
ゲート絶縁膜6の局所的膜厚差により、多結晶シリコン
膜3に到達する不純物の濃度が異なり自然と構成される
ものである。このように、絶縁膜の局所的な膜厚差を利
用することにより、サイドウォール絶縁膜を構成するこ
となく、極めて容易にLDD構造を実現できる。したが
って、このような工程によってできたLDD構造の薄膜
トランジスタの電気的特性においては、サイドウォール
絶縁膜形成に伴って生ずるホットキャリアの注入などに
よる悪影響もない。さらに、図1(e)に示すようにア
ルミ配線11等の金属材料によって濃い不純物拡散層1
0からなるソース・ドレイン両電極領域から外部電極端
子への接続を行って薄膜トランジスタが構成される。も
ちろん、このアルミ配線11などの構成の前に、必要に
応じて従来例にあるような層間絶縁膜を構成することも
ある。図2の実線15として、以上説明した工程により
構成した薄膜トランジスタの電気的特性図を示した。同
図2の破線14により示した特性は従来例の工程にもと
づく薄膜トランジスタのものである。実線15の特性を
示した薄膜トランジスタの濃い不純物拡散層の膜厚は1
500Åで、選択酸化を含む二回の酸化工程により薄膜
化された領域における多結晶シリコン膜の膜厚は250
Åである。図2から明らかなように本実施例で構成され
た薄膜トランジスタの電気的特性は動作領域16および
非動作領域17の両領域において著しい特性の改善が認
められる。特に非動作領域17のリーク電流の減少が大
きい。これは、局所的な酸化によりゲート電極とドレイ
ン電極との距離が離れたこととLDD構造の実現により
ドレイン近傍の電界が弱められたことによっている。ま
たドレイン電極端領域の薄膜化によりリーク電流の発生
を助けるトラップ準位も減少したことも寄与していると
考えられる。
【0012】また、このような実施例に加えて、図3(
a)に示すような水素イオン12の照射をおこなうと、
多結晶シリコン膜3と両不純物拡散層(9と10)に存
在するトラップ準位が水素イオンによる終端化の結果減
少し、図3(b)に示すようにトラップ順位の少ない多
結晶シリコン膜13が構成される。この工程によれば、
電気的特性は飛躍的に向上し図4の破線18に示す特性
の薄膜トランジスタが得られる。これは、局所的酸化に
よる活性層の薄膜化によりシリコン膜中の水素イオン照
射によるトラップ準位の減少効果が高められたためであ
る。トラップ準位の減少により非動作領域17のリーク
電流はさらに減少したうえに動作領域16の電流はさら
に大きくなる。このため、動作電流量と非動作電流量の
比として定義されるいわゆるオン・オフ比は1桁ほど改
善され、高速動作の可能な高性能な薄膜トランジスタが
実現できる
【0013】
【発明の効果】以上説明したように本発明の薄膜トラン
ジスタの製造方法は、選択的酸化工程を利用することに
より、電気的特性に悪影響をおよぼし易いサイドウォー
ル絶縁膜を構成することもなく、一回の不純物イオン注
入により高信頼性でリーク電流の小さい優れた電気的特
性を有するLDD構造の薄膜トランジスタを簡略化され
た工程で実現できるという効果を有する。また、選択酸
化したシリコン膜の水素化によるトラップ準位の減少を
極めて効果的に実現し、高速動作の可能な薄膜トランジ
スタを得ることができるという効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一実施
例を示す工程順断面図。
【図2】本発明の薄膜トランジスタの電気的特性図。
【図3】本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一実施
例を示す断面図。
【図4】本発明の薄膜トランジスタの電気的特性図。
【図5】従来の半導体装置の製造方法の一実施例を示す
工程順断面図。
【図6】従来の半導体装置の断面図。
【図7】従来の薄膜トランジスタの断面図。
【図8】従来の薄膜トランジスタの電気的特性図。
【符号の説明】
1  絶縁性基体 2  シリコン膜 3  多結晶シリコン膜 4  窒化シリコン膜 5  第1ゲート絶縁膜 6  第2ゲート絶縁膜 7  ゲート電極 8  不純物イオン 9  薄い不純物拡散層 10  濃い不純物拡散層 11  アルミ配線 12  水素イオン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁性基体上にMOS型電解効果トランジ
    スタを形成する薄膜トランジスタの製造方法において、
    前記絶縁性基体上にシリコン膜を成膜する工程と、前記
    シリコン膜上に窒化シリコン膜を積層し前記窒化シリコ
    ン膜の一部をホトリソグラフィー法により除去した後露
    出した前記シリコン膜の表面を前記窒化シリコン膜をマ
    スクにして選択酸化し第1ゲート絶縁膜を形成する工程
    と、前記窒化シリコン膜を取り除き前記シリコン膜を酸
    化して第2ゲート絶縁膜を形成した後ゲート電極を構成
    し不純物イオンを注入し薄い不純物拡散領域と濃い不純
    物領域を形成する工程を含むことを特徴とする薄膜トラ
    ンジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の薄膜トランジ
    スタの製造方法において、不純物拡散領域形成後水素イ
    オンを照射しトラップ準位の少ない多結晶シリコン膜を
    形成する工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ
    の製造方法。
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