JPH05129213A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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- JPH05129213A JPH05129213A JP28793491A JP28793491A JPH05129213A JP H05129213 A JPH05129213 A JP H05129213A JP 28793491 A JP28793491 A JP 28793491A JP 28793491 A JP28793491 A JP 28793491A JP H05129213 A JPH05129213 A JP H05129213A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、エネルギービームの照
射によって導電型決定不純物を半導体中にドーピングす
る半導体装置の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor is doped with a conductivity type determining impurity by irradiation with an energy beam.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、導電型決定不純物を半導体材料に
ドーピングする方法としては、その導電型決定不純物を
含む雰囲気中に半導体材料を設置しこれを高温熱処理す
ることによって導電型決定不純物を半導体材料中に拡散
させる熱拡散法や、導電型決定不純物を含有した膜を半
導体材料上に形成しこれにレーザなどのエネルギービー
ムを照射することによってその導電型決定不純物を半導
体材料中に拡散させる所謂レーザ・ドーピング法などが
ある。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for doping a semiconductor material with a conductivity determining impurity, the semiconductor determining material is placed in an atmosphere containing the conductivity determining impurity and subjected to a high temperature heat treatment to add the conductivity determining impurity to the semiconductor material. A so-called laser in which a conductivity type determining impurity is diffused in a semiconductor material by forming a film containing the conductivity type determining impurity on a semiconductor material and irradiating it with an energy beam such as a laser.・ There are doping methods.
【0003】近年の薄膜半導体を使用した半導体装置に
あっては、使用する基板材料としてたとえ耐熱性に乏し
いという欠点を有するものであっても廉価な材料を使用
したいという要望から、比較的低温で製造し得る後者の
レーザ・ドーピング法が多用されている。In a semiconductor device using a thin film semiconductor in recent years, even if a substrate material to be used has a drawback of poor heat resistance, it is desired to use an inexpensive material at a relatively low temperature. The latter laser doping method, which can be manufactured, is frequently used.
【0004】図5は、従来のレーザ・ドーピング法によ
る薄膜トランジスタの製造工程図である。FIG. 5 is a manufacturing process diagram of a thin film transistor by a conventional laser doping method.
【0005】同図(a)に示す第1の工程では、絶縁性基
板(51)上に従来周知の減圧CVD法によって成膜された
多結晶シリコン(52)を島状に形成し、次に導電型決定不
純物であるリンを含有したn型非晶質シリコン(53)を周
知のプラズマCVD法にて形成する。In the first step shown in FIG. 1 (a), polycrystalline silicon (52) formed by a conventionally known low pressure CVD method is formed in an island shape on an insulating substrate (51), and then, An n-type amorphous silicon (53) containing phosphorus which is a conductivity type determining impurity is formed by a well-known plasma CVD method.
【0006】次に、同図(b)に示す第2の工程では、そ
のn型非晶質シリコン(53)を多結晶シリコン(52)の薄膜
トランジスタのチャネルとなる部分(53a)についてエッ
チング除去する。Next, in a second step shown in FIG. 2B, the n-type amorphous silicon (53) is removed by etching with respect to the portion (53a) of the polycrystalline silicon (52) which becomes the channel of the thin film transistor. .
【0007】同図(c)に示す第3の工程では、膜形成面
側からレーザ(54)を照射することにより、その多結晶シ
リコン(52)とこのn型非晶質シリコン(53)とが積層形成
されている部分については、n型非晶質シリコン(53)に
含有されていたリンが多結晶シリコン(52)内に拡散しn
型多結晶シリコン(56)(56)となる。In the third step shown in FIG. 1C, the polycrystalline silicon (52) and the n-type amorphous silicon (53) are irradiated with the laser (54) from the film forming surface side. In the portion where n is laminated, phosphorus contained in the n-type amorphous silicon (53) diffuses into the polycrystalline silicon (52) and n
It becomes the type polycrystalline silicon (56) (56).
【0008】一方、このn型非晶質シリコン(53)が積層
形成されていない部分については、この様な拡散は生じ
ず多結晶シリコン(55)のままである。On the other hand, in the portion where the n-type amorphous silicon (53) is not laminated, such diffusion does not occur and the polycrystalline silicon (55) remains as it is.
【0009】そして、同図(d)に示す第4の工程では、
シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜(57)と、金属膜か
らなるゲート電極(58)、ドレイン電極(59d)及びソース
電極(59s)を形成し、素子が完成する。Then, in the fourth step shown in FIG.
A gate insulating film (57) made of a silicon oxide film, a gate electrode (58) made of a metal film, a drain electrode (59d) and a source electrode (59s) are formed to complete the device.
【0010】この様なレーザ・ドーピングによる場合に
あっては、第2工程に示したように予めドーピングすべ
き部分として予定している多結晶シリコン(52)の部分に
ついてのみ、一定膜厚のn形非晶質シリコン(53)をパタ
ーン形成し所望のドーピングを行っている。In the case of such laser doping, as shown in the second step, only a portion of polycrystalline silicon (52) which is planned as a portion to be doped in advance has a constant film thickness n. Formed amorphous silicon (53) is patterned and desired doping is performed.
【0011】斯様なドーピング方法については、例えば
JapaneseJournal Applied PhysicsVol.126 (1987),pp.L
1678-L1680等に詳細に記載されている。Regarding such a doping method, for example,
JapaneseJournal Applied Physics Vol.126 (1987), pp.L
It is described in detail in 1678-L1680 and the like.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、従来のこの
様な方法にあっては、多結晶シリコン(52)内にドーピン
グされた導電型決定不純物の濃度は各部分、前述した例
ではドーピングされたn型多結晶シリコン(56)の部分で
常に一定となり、その多結晶シリコン(52)の膜平面内で
のこまかな濃度分布を設けることはできなかった。However, in such a conventional method, the concentration of the conductivity determining impurity doped in the polycrystalline silicon (52) is different in each part, that is, in the above-mentioned example. It was always constant in the n-type polycrystalline silicon (56) portion, and it was not possible to provide a fine concentration distribution in the plane of the polycrystalline silicon (52).
【0013】こまかな濃度分布を設ける構造としては、
たとえば従来例において形成したn型多結晶シリコン(5
6)内の、多結晶シリコン(55)近傍においてその濃度に変
化をつけた場合などがある。As a structure for providing a fine concentration distribution,
For example, n-type polycrystalline silicon (5
There is a case where the concentration is changed near the polycrystalline silicon (55) in 6).
【0014】従って、その膜平面内で導電型決定不純物
の濃度に分布を付けようとすると、従来法によれば同様
なレーザドーピングの工程を複数回繰り返す必要があ
る。Therefore, in order to provide a distribution of the concentration of the conductivity type determining impurities in the film plane, it is necessary to repeat the same laser doping process a plurality of times according to the conventional method.
【0015】即ち、濃度の低い部分と高い部分の2種類
の分布を有する半導体装置を形成する場合にあっては、
夫々の濃度を有する半導体膜を形成しレーザドーピング
するという工程を2回施すことが必要となる。That is, in the case of forming a semiconductor device having two kinds of distributions, a low concentration part and a high concentration part,
It is necessary to perform the step of forming a semiconductor film having each concentration and performing laser doping twice.
【0016】この様な従来の製造方法によれば工程が煩
雑化するとともに、後の拡散工程では先の拡散工程です
でに拡散している導電型決定不純物の再拡散について予
め考慮しておく等の問題があった。According to such a conventional manufacturing method, the process is complicated, and in the subsequent diffusion process, the re-diffusion of the conductivity type determining impurities already diffused in the previous diffusion process is considered in advance. There was a problem.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明半導体装置の製造
方法の特徴とするところは、被ドーピング材料の膜厚を
予め所望のパターンで大小をつけ、これに導電型決定不
純物を含有する半導体膜を一定の膜厚で被着形成し、こ
の半導体膜にエネルギービームを照射することによっ
て、そのパターンの膜厚の大小と対応する導電型決定不
純物の濃度分布を被ドーピング材料に施すことにあり、
また、被ドーピング材料と、導電型決定不純物の濃度が
互いに異なる複数の半導体膜とをこの被ドーピング材料
の一面の少なくとも一部に重畳形成し、その半導体膜に
エネルギービームを照射することにより前記導電型決定
不純物を前記被ドーピング材料にドーピングすることに
あり、更には膜厚を所望のパターンで異ならしめた導電
型決定不純物を含有する半導体膜と被ドーピング材料と
を被着形成し、その半導体膜にエネルギービームを照射
することにより導電型決定不純物をその被ドーピング材
料にドーピングすることにある。The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that the film thickness of the material to be doped is set in advance in a desired pattern, and a semiconductor film containing conductivity determining impurities is added to the film. By depositing a constant film thickness, and by irradiating this semiconductor film with an energy beam, the doping material is subjected to a concentration distribution of conductivity type determining impurities corresponding to the size of the film thickness of the pattern,
In addition, a material to be doped and a plurality of semiconductor films having different concentrations of conductivity determining impurities are formed on at least a part of one surface of the material to be doped, and the semiconductor film is irradiated with an energy beam to cause the conductivity A semiconductor film containing a conductivity-determining impurity having a film thickness different in a desired pattern and a doping material are deposited to form a semiconductor film. And irradiating the material with a conductivity type determining impurity by irradiating the material with an energy beam.
【0018】[0018]
【作用】膜厚が局所的に異なる被ドーピング材料に導電
型決定不純物を含有する半導体膜を一定膜厚で形成しこ
れにエネルギービームを照射すると、被ドーピング材料
の膜厚の厚い部分では単位体積当りの導電型決定不純物
量は、その膜厚の薄い部分と比較して小さくなる。[Function] When a semiconductor film containing conductivity determining impurities is formed to a constant thickness on a material to be doped having a locally different film thickness and is irradiated with an energy beam, a unit volume is increased in a portion where the film thickness of the material to be doped is large. The amount of conductivity-determining impurities per hit is smaller than that in the thin portion.
【0019】従って、被ドーピング材料の局所的な膜厚
の変化を予めパターン的に膜面に沿って設けておくこと
によって、被ドーピング材料内に導電型決定不純物の濃
度分布を付けることができる。Therefore, by providing a local variation of the film thickness of the material to be doped in a pattern along the film surface in advance, a concentration distribution of the conductivity determining impurities can be provided in the material to be doped.
【0020】また、被ドーピング材料と、導電型決定不
純物の濃度が互いに異なる複数の半導体膜を重畳形成
し、これにエネルギービームを照射することによって、
重畳形成された半導体膜を表面に有する被ドーピング材
料部分にあっては、それら半導体膜に含まれる導電型決
定不純物が、この被ドーピング材料に拡散することにな
り導電型決定不純物濃度の大きな部分ができる。Further, a material to be doped and a plurality of semiconductor films having different concentrations of the conductivity type determining impurities are formed so as to overlap with each other, and the semiconductor device is irradiated with an energy beam.
In the portion of the material to be doped having the semiconductor film formed in an overlapping manner, the conductivity determining impurities contained in these semiconductor films diffuse into the material to be doped, and a portion having a large concentration of the conductivity determining impurity is formed. it can.
【0021】一方、その重畳形成されていない部分にあ
っては、いずれかの半導体膜に含まれる導電型決定不純
物のみが被ドーピング材料にドーピングされることとな
り、不純物濃度の低い部分となる。On the other hand, in the non-overlapping portion, only the conductivity type determining impurities contained in any one of the semiconductor films are doped in the material to be doped, and the portion has a low impurity concentration.
【0022】また、膜厚を膜面に沿ってパターン的に変
化させた導電型決定不純物を含有する半導体膜を被ドー
ピング材料に形成し、これにエネルギービームを照射す
ることによって、その膜厚の変化に対応した導電型決定
不純物の濃度分布を被ドーピング材料に設けることがで
きる。Further, a semiconductor film containing a conductivity determining impurity whose film thickness is changed in a pattern along the film surface is formed on a material to be doped, and this is irradiated with an energy beam, whereby the film thickness of the film is reduced. It is possible to provide the material to be doped with a concentration distribution of the conductivity determining impurities corresponding to the change.
【0023】[0023]
【実施例】図1及び図2は、本発明第1の実施例半導体
装置の製造方法を説明するための薄膜トランジスタの工
程別素子構造図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 and FIG. 2 are element structure diagrams for each step of a thin film transistor for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
【0024】同図(a)に示す第1工程では、セラミッ
クスや、石英などの絶縁性基板(1)上に減圧CVD法や
常圧CVD法などで成膜した多結晶シリコンなどからな
る被ドーピング材料(2)(膜厚1000Å〜3000
Å)を形成し、引き続いてシリコン窒化膜やシリコン酸
化膜などからなる保護膜(3)(膜厚250Å〜1000
Å)を形成する。In the first step shown in FIG. 3A, doping of polycrystal silicon or the like formed on the insulating substrate (1) such as ceramics or quartz by the low pressure CVD method or the atmospheric pressure CVD method is performed. Material (2) (Thickness 1000Å ~ 3000
Å) is formed, and subsequently a protective film (3) composed of a silicon nitride film or a silicon oxide film (film thickness 250 Å ~ 1000
Å) form.
【0025】そして、同図(b)に示す第2工程では、
絶縁性基板(1)上に形成した被ドーピング材料(2)を島状
にパターニングした後、この被ドーピング材料表面の中
央部に保護膜(3)が残るようにパターニングする。この
保護膜(3)は、本半導体装置のチャネルとなる被ドーピ
ング材料(2)である多結晶シリコンを保護する機能を有
する。Then, in the second step shown in FIG.
The material to be doped (2) formed on the insulating substrate (1) is patterned into an island shape, and then the protective film (3) is left in the central portion of the surface of the material to be doped. This protective film (3) has a function of protecting polycrystalline silicon which is a material (2) to be doped which becomes a channel of the present semiconductor device.
【0026】次に、同図(c)に示す第3工程では、被
ドーピング材料(2)を、保護膜(3)をマスクとして所望の
深さにまでエッチングした後、保護膜(3)の表面上にリ
フトオフ用のレジスト(4)をパターニングする。本例で
は、被ドーピング材料(2)のエッチングとして、500
Å〜1000Åの深さが生じるようにエッチングした。
これにより、被ドーピング材料(2)に対して膜厚の大小
という所望のパターンを備えさせることができる。Next, in the third step shown in FIG. 3C, the material to be doped (2) is etched to a desired depth using the protective film (3) as a mask, and then the protective film (3) is removed. A resist (4) for lift-off is patterned on the surface. In this example, as the etching of the material to be doped (2), 500
Etching was performed so that a depth of Å to 1000Å was produced.
As a result, the material to be doped (2) can be provided with a desired pattern of large and small film thickness.
【0027】同図(d)に示す第4工程では、レジスト
(4)から露出している保護膜(3)をエッチングした後、導
電型決定不純物としてリンを1018〜1020/cm3含んだ
半導体膜、具体的にはn型非晶質シリコン(5)を素子全
体に一定の膜厚(膜厚50Å〜500Å)で被着形成す
る。In the fourth step shown in FIG. 3D, the resist is used.
After etching the protective film (3) exposed from (4), a semiconductor film containing 10 18 to 10 20 / cm 3 of phosphorus as a conductivity type determining impurity, specifically, n-type amorphous silicon (5 Is deposited on the entire device with a constant film thickness (film thickness 50Å to 500Å).
【0028】本工程でレジスト(4)から露出している保
護膜(3)をエッチングしたことにより、被ドーピング材
料(2)のn型非晶質シリコン(5)に被着形成された部分と
しては、膜厚が厚い部分(2a)と薄い部分(2b)とができ
る。By etching the protective film (3) exposed from the resist (4) in this step, a portion deposited on the n-type amorphous silicon (5) of the material (2) to be doped is formed. Has a thick portion (2a) and a thin portion (2b).
【0029】そして、引き続く図2(e)の第5工程で
は、レジスト(4)をリフトオフし、レジスト(4)上に在る
n型非晶質シリコン(5)を取り除くことにより、保護膜
(3)を露出させた後、素子全体にエネルギービームであ
るレーザ光(6)を照射する。Then, in the subsequent fifth step of FIG. 2 (e), the resist (4) is lifted off and the n-type amorphous silicon (5) existing on the resist (4) is removed to thereby form a protective film.
After exposing (3), the entire element is irradiated with laser light (6) which is an energy beam.
【0030】本例で使用したレーザ光(6)は、ArFエ
キシマレーザ(波長193mm)を使用し、その照射強
度は300mJ/cm2程度としている。The laser light (6) used in this example is an ArF excimer laser (wavelength 193 mm), and its irradiation intensity is about 300 mJ / cm 2 .
【0031】この結果、n型非晶質シリコン(5)中の導
電型決定不純物が被ドーピング材料(2)中にドーピング
される。As a result, the conductivity determining impurities in the n-type amorphous silicon (5) are doped in the material to be doped (2).
【0032】斯るドーピングでは、膜厚方向に対するド
ーピングが問題であり、膜面方向のドーピングは殆ど問
題とならない。なぜなら、膜厚は数1000Åのオーダ
ーであるのに対して、横方向は、数μmと大きく、横方
向のドーピングは通常問題とならないからである。In such doping, doping in the film thickness direction is a problem, and doping in the film surface direction is hardly a problem. This is because the film thickness is on the order of several thousand Å, while the film thickness in the lateral direction is as large as several μm, and doping in the lateral direction does not usually pose a problem.
【0033】次に同図(f)で示す第6工程では、被ド
ーピング材料(2)の表面に在った保護膜(3)を除去する。
また、同図では、エネルギービーム(6)の照射による膜
質の変化を示しており、被ドーピング材料の膜厚の大き
な部分(2a)では、膜厚が大きいために導電型決定不純物
の濃度が小さくなる。一方、膜厚の小さな部分(2b)で
は、導電型決定不純物の濃度が大きくなる。Next, in a sixth step shown in FIG. 3F, the protective film (3) on the surface of the material to be doped (2) is removed.
Further, in the same figure, the change of the film quality due to the irradiation of the energy beam (6) is shown, and in the part (2a) where the film thickness of the material to be doped is large, the concentration of the conductivity determining impurity is small because the film thickness is large. Become. On the other hand, in the portion (2b) having a small film thickness, the concentration of the conductivity type determining impurity is high.
【0034】これにより、被ドーピング材料の膜厚の大
小というパターンに対応した導電型決定不純物の濃度分
布を被ドーピング材料に備えさせることができることと
なる。As a result, the doping material can be provided with a concentration distribution of the conductivity type determining impurities corresponding to the pattern of the thickness of the doping material.
【0035】そして、同図(g)の第7工程では、ゲー
ト絶縁膜用のシリコン酸化膜や、シリコン窒化膜などの
絶縁膜(7)(膜厚1000Å〜2000Å)を形成す
る。Then, in the seventh step of FIG. 7G, an insulating film (7) (thickness 1000 Å to 2000 Å) such as a silicon oxide film for a gate insulating film or a silicon nitride film is formed.
【0036】最後に同図(h)の第8工程では、ソース
用、ドレイン用のコンタクトホール(8s)(8d)を開口した
後、ゲート金属膜(9g)、ソース金属膜(9s)、そしてドレ
イン金属膜(9d)を夫々、5000Å〜10000Å程度
の膜厚となるように形成した。Finally, in the eighth step of FIG. 3H, after the contact holes (8s) (8d) for the source and the drain are opened, the gate metal film (9g), the source metal film (9s), and The drain metal films (9d) were each formed to have a film thickness of about 5000Å to 10000Å.
【0037】特に、本発明製造方法では、第3工程
(c)での被ドーピング材料(2)のエッチング深さによ
って導電型決定不純物濃度の大きさを決定することがで
きるため、特性的に安定した素子形成が成し得る。Particularly, in the manufacturing method of the present invention, since the magnitude of the conductivity type determining impurity concentration can be determined by the etching depth of the material (2) to be doped in the third step (c), the characteristics are stable. The device formation can be performed.
【0038】本実施例における具体的な結果としては、
被ドーピング材料(2)の膜厚の大きな部分(2a)の膜厚を
1000Å、小さな部分(2b)のそれを500Åとし、使
用するn型非晶質シリコン(5)の形成条件としては、SiH
4ガス流量5SCCM,PH3ガス流量100SCCM,但し、PH3ガ
スは水素で2%に希釈されたもので基板温度80℃の下
で、膜厚200Åとした。As a concrete result in this embodiment,
The thickness of the portion (2a) having a large thickness of the material to be doped (2a) is set to 1000Å and that of the portion (2b) having a small film thickness is set to 500Å.
4 gas flow rate 5 SCCM, PH 3 gas flow rate 100 SCCM, provided that PH 3 gas was diluted to 2% with hydrogen and the film thickness was 200 Å under substrate temperature of 80 ° C.
【0039】この様な条件でエネルギービームを照射強
度250〜300mJ/cm2のパルスを8回照射した
ところ、膜厚の大きな部分(2a)のシート抵抗は1.2k
Ω/□、一方小さな部分(2b)では300Ω/□となっ
た。When the energy beam was irradiated 8 times with a pulse having an irradiation intensity of 250 to 300 mJ / cm 2 under such conditions, the sheet resistance of the portion (2a) having a large film thickness was 1.2 k.
Ω / □, on the other hand, it became 300Ω / □ in the small part (2b).
【0040】尚、本例では被ドーピング材料に膜厚変化
をもたせたパターンを形成するための手段として、エッ
チングによる方法を使用したが、本発明はこれに限られ
ず例えば被ドーピング材料の形成の際に膜厚の変化を持
たせたものを被ドーピング材料として使用してもよい。In this example, an etching method is used as a means for forming a pattern in which the material to be doped has a film thickness change, but the present invention is not limited to this and, for example, when forming the material to be doped. What has a change in film thickness may be used as the material to be doped.
【0041】又、実施例においては、膜厚を所望のパタ
ーンで異ならしめた被ドーピング材料(2)を形成した
後、一定膜厚の導電型決定不純物を含有した半導体膜
(5)を形成し、エネルギービームによる照射を行った
が、本発明はこの他にその半導体膜(5)を形成した後に
その被ドーピング材料(2)を形成しても同様の作用効果
を得ることができる。Further, in the embodiment, after forming the material to be doped (2) having different film thicknesses in a desired pattern, a semiconductor film containing a conductivity determining impurity having a constant film thickness is formed.
(5) was formed and irradiation with an energy beam was performed, but the present invention also obtains the same effect by forming the doped material (2) after forming the semiconductor film (5) in addition to this. be able to.
【0042】次に、図3及び図4を使用して、第2の実
施例である本発明半導体装置の製造方法について説明す
る。Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【0043】同図(a)に示す第1工程では、セラミッ
クスや、石英などの絶縁性基板(31)上に減圧CVD法な
どで成膜した多結晶シリコンなどからなる被ドーピング
材料(32)(膜厚1000Å〜3000Å)を形成し、引
き続いてシリコン窒化膜やシリコン酸化膜などからなる
保護膜(33)(膜厚250Å〜1000Å)を形成する。In the first step shown in FIG. 3A, a material to be doped (32) (32) (made of ceramics or polycrystalline silicon formed on an insulating substrate (31) such as quartz by a low pressure CVD method or the like. A film thickness of 1000Å to 3000Å) is formed, and subsequently, a protective film (33) (film thickness of 250Å to 1000Å) made of a silicon nitride film or a silicon oxide film is formed.
【0044】そして、同図(b)に示す第2工程では、
絶縁性基板(31)上に形成した被ドーピング材料(32)と保
護膜(33)を島状にパターニングする。Then, in the second step shown in FIG.
The material (32) to be doped and the protective film (33) formed on the insulating substrate (31) are patterned into an island shape.
【0045】次に同図(c)に示す第3工程では、島状
の被ドーピング材料(32)の中央にリフト・オフのための
第1のレジスト(34)をパターニングして、保護膜(33)を
エッチングした後、素子全体に導電型決定不純物を含有
した第1の半導体膜(35)を被着形成する。本例では、第
1の半導体膜(35)の導電型決定不純物濃度は1017〜1
018cm-3とし、その膜厚は50〜500Åとしている。Next, in a third step shown in FIG. 3C, a first resist (34) for lift-off is patterned in the center of the island-shaped material to be doped (32) to form a protective film ( After etching 33), a first semiconductor film (35) containing conductivity determining impurities is deposited on the entire device. In this example, the conductivity type determining impurity concentration of the first semiconductor film (35) is 10 17 to 1
The thickness is 0 18 cm -3 and the film thickness is 50 to 500 Å.
【0046】同図(d)に示す第4工程では、レジスト
(34)を除去することによって第1の半導体膜(35)の一部
を除去する。In the fourth step shown in FIG. 3D, the resist is used.
By removing (34), a part of the first semiconductor film (35) is removed.
【0047】そして、図4(e)に示す第5工程では、
保護膜(33)を十分覆うような大きさで第2のレジスト(3
6)をパターニングし形成した後、素子の全面に導電型決
定不純物を含有した第2の半導体膜(37)を被着形成す
る。Then, in the fifth step shown in FIG.
The size of the second resist (3
After patterning and forming 6), a second semiconductor film (37) containing conductivity determining impurities is deposited on the entire surface of the device.
【0048】この第2の半導体膜(37)の導電型決定不純
物濃度は、1019〜1020cm-3以上で、その膜厚は5
0Å〜500Åである。The conductivity type determining impurity concentration of the second semiconductor film (37) is 10 19 to 10 20 cm -3 or more, and the film thickness thereof is 5.
It is 0Å to 500Å.
【0049】この工程によって、第1の半導体膜(35)と
第2の半導体膜(37)とが重畳形成された部分(37a)が生
じる。By this step, a portion (37a) in which the first semiconductor film (35) and the second semiconductor film (37) are formed to overlap each other is formed.
【0050】同図(f)に示す第6工程では、第2のレ
ジスト(36)を除去することによってこのレジスト(36)上
に形成されていた第2の半導体膜(37)を取り除いた後、
エネルギービームであるレーザ光(38)を素子全体に照射
する。In the sixth step shown in FIG. 6F, after removing the second semiconductor film 37 formed on the resist 36 by removing the second resist 36. ,
A laser beam (38), which is an energy beam, is applied to the entire device.
【0051】本例におけるレーザ光(38)は、先に説明し
た実施例と同様のレーザを、同様の強度で使用した。As the laser beam (38) in this example, the same laser as that used in the above-mentioned embodiment was used with the same intensity.
【0052】これによって、第1の半導体膜(35)と第2
の半導体膜(37)とが重畳形成されている部分(37a)の直
下に位置する部分(32a)については、多くの導電型決定
不純物がドーピングされることとなる。一方、その様な
重畳形成がされておらずにレーザ光(38)が照射される部
分(32b)にあっては、第1の半導体膜(35)に含有されて
いた導電型決定不純物しかドーピングされないことから
低濃度となる。As a result, the first semiconductor film (35) and the second semiconductor film (35)
The portion (32a) located immediately below the portion (37a) where the semiconductor film (37) is formed so as to be overlaid will be doped with a large amount of conductivity type determining impurities. On the other hand, in the portion (32b) which is not overlapped and is irradiated with the laser beam (38), only the conductivity type determining impurities contained in the first semiconductor film (35) are doped. Since it is not done, the concentration will be low.
【0053】次に、同図(g)に示す第7工程では、ゲ
ート絶縁膜用のシリコン酸化膜や、シリコン窒化膜など
の絶縁膜(39)(膜厚1000Å〜2000Å)を形成す
る。Next, in a seventh step shown in FIG. 7G, an insulating film 39 such as a silicon oxide film for a gate insulating film or a silicon nitride film (thickness 1000Å to 2000Å) is formed.
【0054】最後に同図(h)の第8工程では、絶縁膜
(39)にソース用、ドレイン用のコンタクトホール(40s)
(40d)を開口した後、ゲート金属膜(41g)、ソース金属膜
(41s)そしてドレイン金属膜(41d)を形成する。これら金
属膜の各膜厚については、 前述した先の実施例と同様
にしている。Finally, in the eighth step of FIG. 6H, the insulating film
Contact holes (40s) for source and drain in (39)
After opening (40d), gate metal film (41g), source metal film
(41s) and a drain metal film (41d) is formed. The respective film thicknesses of these metal films are the same as those in the above-mentioned embodiments.
【0055】したがって、本発明製造方法によれば、導
電型決定不純物濃度の異なる複数の半導体膜を重畳形成
することによって所望のパターンの不純物濃度分布を有
する半導体装置を製造することができる。Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, a semiconductor device having a desired pattern of impurity concentration distribution can be manufactured by superposing a plurality of semiconductor films having different conductivity type determining impurity concentrations.
【0056】特に、本発明製造方法によれば、前述した
他の発明の場合の被ドーピング材料の膜厚変化によって
は追随できないような大きな濃度分布を必要とする半導
体装置の形成においては最適である。In particular, the manufacturing method of the present invention is optimum for forming a semiconductor device which requires a large concentration distribution that cannot be followed by the change in the film thickness of the material to be doped in the case of the other invention described above. .
【0057】なぜなら、導電型決定不純物の含有量を各
半導体ごとに大きな差を設けることによって容易に成し
得るからである。This is because the content of the conductivity determining impurity can be easily made by providing a large difference between the semiconductors.
【0058】また、第2の実施例における第1の半導体
膜(35)と第2の半導体膜(37)との含有する導電型決定不
純物濃度を同一とすることによっても濃度分布をもたせ
ることができる。この場合は、一定の導電型決定不純物
濃度を有する半導体膜を被ドーピング材料に被着形成す
る際にその半導体膜の膜厚を膜面内で変化させることに
よってその膜厚の変化と対応した濃度分布を被ドーピン
グ材料に具備せしめることが可能となる。The concentration distribution of the conductivity type determining impurities contained in the first semiconductor film (35) and the second semiconductor film (37) in the second embodiment can be made to be the same. it can. In this case, when a semiconductor film having a constant conductivity type determining impurity concentration is formed on the material to be doped by changing the film thickness of the semiconductor film within the film surface, the concentration corresponding to the change in the film thickness It is possible to provide the material to be doped with a distribution.
【0059】尚、本発明は、前述した第1・第2の実施
例で使用したシリコン材料に限られるものではなく、他
の半導体材料、例えばゲルマニュームなどにも使用でき
ることは言うまでもない。It is needless to say that the present invention is not limited to the silicon material used in the first and second embodiments described above, but can be applied to other semiconductor materials such as germanium.
【0060】また、前述した実施例では、被ドーピング
材料の表面に導電型決定不純物を含有する半導体膜を形
成したが、斯る形成手順として、先に半導体膜を形成し
てもよいことはいうまでもない。Although the semiconductor film containing the conductivity determining impurities is formed on the surface of the material to be doped in the above-mentioned embodiments, it is said that the semiconductor film may be formed first as the forming procedure. There is no end.
【0061】さらに、本発明で使用するエネルギービー
ムとしては、実施例で使用したArFエキシマレーザに
限られず、他のレーザ例えばXeCl,KrFやAr+
レーザ等を用いてもよい。Further, the energy beam used in the present invention is not limited to the ArF excimer laser used in the embodiment, but other lasers such as XeCl, KrF and Ar +.
A laser or the like may be used.
【0062】[0062]
【発明の効果】本発明半導体装置の製造方法によれば、
被ドーピング材料の局所的な膜厚の変化を予めパターン
的に形成しておくことによって、被ドーピング材料内に
導電型決定不純物濃度の分布を設けることができる。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
By forming a local change in the film thickness of the material to be doped in a pattern in advance, it is possible to provide a distribution of the conductivity type determining impurity concentration in the material to be doped.
【0063】特にこの発明によれば、被ドーピング材料
の膜厚を変化させるための手段の一つとしてエッチング
による方法を使用し得ることから安定した膜厚変化を有
するパターンが形成でき、再現性の優れた半導体装置が
得られる。In particular, according to the present invention, since a method by etching can be used as one of the means for changing the film thickness of the material to be doped, a pattern having a stable film thickness change can be formed and reproducibility is improved. An excellent semiconductor device can be obtained.
【0064】また、被ドーピング材料に、導電型決定不
純物濃度が異なる複数の半導体膜を重畳形成し、これに
エネルギービームを照射することによって重畳形成され
た被ドーピング材料の部分では双方の半導体膜に含まれ
る導電型決定不純物が被ドーピング材料に拡散し、この
部分での導電型決定不純物濃度が大きくなり、結果とし
て濃度分布ができることとなる。Further, a plurality of semiconductor films having different conductivity type determining impurity concentrations are superposed on the material to be doped, and an energy beam is applied to the semiconductor films, so that the portions of the material to be superposed formed on both semiconductor films. The included conductivity determining impurities diffuse into the material to be doped, and the concentration of the conductivity determining impurities in this portion is increased, resulting in a concentration distribution.
【0065】このため、本発明によれば比較的大きな濃
度分布を必要とする半導体装置の形成にあっても、使用
する導電型決定不純物を含んだ半導体膜のその濃度を調
整することによって容易に成し得る。Therefore, according to the present invention, even in the formation of a semiconductor device which requires a relatively large concentration distribution, it is possible to easily adjust the concentration of the semiconductor film containing the conductivity determining impurity to be used. Can be done.
【0066】更に、被ドーピング材料に膜厚を異ならし
めた導電型決定不純物を含有する半導体膜を被着形成
し、これにエネルギービームを照射することで、その膜
厚の変化によるパターンと対応したドーピングを被ドー
ピング材料に施すことができることとなる。Further, by depositing a semiconductor film containing conductivity determining impurities having different film thicknesses on the material to be doped and irradiating it with an energy beam, the pattern corresponding to the change in the film thickness was dealt with. It will be possible to dope the material to be doped.
【0067】従って、従来ではその濃度の高低がある場
合、半導体膜を形成してレーザドーピングするという工
程を2度繰り返す必要があったが、本発明によれば一度
の工程で済むこととなる。Therefore, conventionally, when the concentration is high or low, it is necessary to repeat the step of forming the semiconductor film and performing laser doping twice, but according to the present invention, only one step is required.
【図1】本発明半導体装置の製造方法を説明するための
工程別素子構造断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an element structure for each step for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図2】前記製造方法を説明するためのその他の工程別
素子構造断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of another element structure for each step for explaining the manufacturing method.
【図3】本発明半導体装置の製造方法を説明するための
工程別素子構造断面図である。FIG. 3 is a sectional view of an element structure for each step for explaining the method for manufacturing the semiconductor device of the present invention.
【図4】前記製造方法を説明するためのその他の工程別
素子構造断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of another element structure for each step for explaining the manufacturing method.
【図5】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
工程別素子構造断面図である。FIG. 5 is a sectional view of an element structure for each step for explaining a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
(2)…被ドーピング材料 (5)…半導体
膜 (6)…エネルギービーム(2)… Doped material (5)… Semiconductor film (6)… Energy beam
フロントページの続き (72)発明者 能口 繁 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内Front page continuation (72) Inventor Shigeru Noguchi 2-18 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd.
Claims (3)
ドーピング材料と、一定の膜厚を有する導電型決定不純
物を含有する半導体膜とを被着形成する工程と、前記半
導体膜にエネルギービームを照射することにより、前記
導電型決定不純物を前記被ドーピング材料にドーピング
するとともに、前記被ドーピング材料中の前記導電型決
定不純物の濃度分布を前記パターンの膜厚変化と対応せ
しめる工程、とからなることを特徴とする半導体装置の
製造方法。1. A step of depositing a material to be doped having a different film thickness in a desired pattern and a semiconductor film containing a conductivity type determining impurity having a constant film thickness, and an energy beam on the semiconductor film. By irradiating the doped material with the conductive type determining impurity, and making the concentration distribution of the conductive type determining impurity in the doped material correspond to the change in the film thickness of the pattern. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
の濃度が互いに異なる複数の半導体膜とを前記被ドーピ
ング材料の一面の少なくとも一部に重畳形成する工程
と、 前記半導体膜にエネルギービームを照射することにより
前記導電型決定不純物を前記被ドーピング材料にドーピ
ングする工程、とからなる半導体装置の製造方法。2. A step of forming a material to be doped and a plurality of semiconductor films having different concentrations of conductivity determining impurities on at least a part of one surface of the material to be doped, and irradiating the semiconductor film with an energy beam. And a step of doping the conductivity determining impurity into the material to be doped, thereby manufacturing a semiconductor device.
ーンで異ならしめた導電型決定不純物を含有する半導体
膜とを被着形成する工程と、 前記半導体膜にエネルギービームを照射することによ
り、前記導電型決定不純物を前記被ドーピング材料にド
ーピングするとともに、前記被ドーピング材料中の前記
導電型決定不純物の濃度分布を前記パターンの膜厚変化
と対応せしめる工程、とからなることを特徴とする半導
体装置の製造方法。3. A step of depositing a material to be doped and a semiconductor film containing a conductivity type determining impurity having different film thicknesses in a desired pattern; and irradiating the semiconductor film with an energy beam, A step of doping the material to be doped with the conductivity type determining impurities and associating a concentration distribution of the conductivity type determining impurities in the material to be doped with a change in the film thickness of the pattern. Device manufacturing method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28793491A JPH05129213A (en) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP28793491A JPH05129213A (en) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH05129213A true JPH05129213A (en) | 1993-05-25 |
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ID=17723628
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JP28793491A Pending JPH05129213A (en) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | Manufacture of semiconductor device |
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JP (1) | JPH05129213A (en) |
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1991
- 1991-11-01 JP JP28793491A patent/JPH05129213A/en active Pending
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