JPH0563001A - 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Info
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- JPH0563001A JPH0563001A JP3246797A JP24679791A JPH0563001A JP H0563001 A JPH0563001 A JP H0563001A JP 3246797 A JP3246797 A JP 3246797A JP 24679791 A JP24679791 A JP 24679791A JP H0563001 A JPH0563001 A JP H0563001A
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Abstract
を生じることなく製造する。 【構成】 a−Si膜3を低温アニールで固相成長させ
て活性層形成用の多結晶Si膜4を形成した後、この多
結晶Si膜4にRTAにより1200℃、5秒程度の高
温短時間アニールを施す。次に、この多結晶Si膜4上
にゲート絶縁膜5及びゲート電極6を形成した後、イオ
ン注入によりこの多結晶Si膜4中にソース領域7及び
ドレイン領域8を形成する。次に、低温アニールでソー
ス領域7及びドレイン領域8とゲート電極6とを固相成
長させた後、RTAにより900℃、3秒程度の中温短
時間アニールを施す。
Description
製造方法に関する。
Mのメモリセルとしては、完全CMOS型のものが用い
られるようになってきている。このような完全CMOS
型スタティックRAMにおいては、メモリセルの負荷素
子としてスタックト(stacked)pチャネル薄膜トランジ
スタ(TFT)が用いられる。ここで、負荷素子として
pチャネルのTFTが用いられるのは、スタンバイ電流
の低減やソフトエラー耐性の向上を図るためである。
子として用いた完全CMOS型スタティックRAMの一
例を図7に示す。図7において、符号101はp型シリ
コン(Si)基板、102はフィールド絶縁膜、103
はゲート絶縁膜、104はゲート電極、105はサイド
ウォールスペーサ、106、107はそれぞれn+ 型の
ソース領域及びドレイン領域を示す。符号106a、1
07aはn- 型の低不純物濃度部を示す。ゲート電極1
04とソース領域106及びドレイン領域107とによ
り、nチャネルMOSトランジスタから成るドライバト
ランジスタが形成されている。
ンタクトホールを示す。この場合、これらのコンタクト
ホールC1 、C2 内には、不純物がドープされた多結晶
Si膜(いわゆる多結晶Siプラグ)109が埋め込ま
れている。この多結晶Si膜109は、上層の配線(図
示せず)を、段切れなどを生じることなく拡散層10
6、107に接続するためのものである。
絶縁膜110の上に、活性層を構成する多結晶Si膜1
11が形成されている。この多結晶Si膜111上に
は、ゲート絶縁膜112及びゲート電極113が形成さ
れている。そして、この多結晶Si膜111中に、p+
型のソース領域114及びドレイン領域115が形成さ
れている。ゲート電極113とソース領域114及びド
レイン領域115とにより、トップゲート型のスタック
トpチャネルTFTから成る負荷素子が形成されてい
る。
素子として用いた完全CMOS型スタティックRAMの
他の例を示す。図8に示すように、この完全CMOS型
スタティックRAMにおいては、ゲート電極113上に
ゲート絶縁膜112を介して活性層を構成する多結晶S
i膜111が形成されている。そして、ゲート電極11
3とソース領域114及びドレイン領域115とによ
り、ボトムゲート型のスタックトpチャネルTFTから
成る負荷素子が形成されている。ところで、このスタッ
クトpチャネルTFTの高性能化のためには、その活性
層形成用の多結晶Si膜111の膜質の向上を図ること
が重要である。そして、この膜質の向上のためには、多
結晶Si膜111に高温アニールを施すことが有効であ
る。
び図8に示すように、コンタクトホールC1 、C2 内に
不純物がドープされた多結晶Si膜109が埋め込まれ
ている場合、スタックトpチャネルTFTの活性層とし
ての多結晶Si膜111の膜質向上のために炉による長
時間の高温アニールを行うと、多結晶Si膜109中の
不純物の拡散などにより、コンタクトホールC1 、C2
におけるコンタクト不良を引き起こすおそれがある。こ
のため、活性層としての多結晶Si膜111の膜質の向
上のためのアニールは、ランプアニールなどのRTA
(rapid thermal annealing)による高温短時間アニール
により行う必要がある。
ールをRTAによる高温短時間アニールにより行った場
合には、イオン注入によりこの多結晶Si膜111にソ
ース領域114及びドレイン領域115を形成した後に
固相成長のために低温アニールを行った後の測定結果か
ら判断すると、製造されるpチャネルTFTの特性のば
らつきが大きいという問題があった。従って、この発明
の目的は、高性能の薄膜トランジスタを特性のばらつき
を生じることなく製造することができる薄膜トランジス
タの製造方法を提供することにある。
に、この発明は、薄膜トランジスタの製造方法におい
て、活性層形成用の半導体薄膜(4)に第1の温度で高
温短時間アニールを施す工程と、半導体薄膜(4)にソ
ース領域(7)及びドレイン領域(8)を形成した後、
半導体薄膜(4)に第1の温度よりも低い第2の温度で
短時間アニールを施す工程とを具備するものである。
ジスタの製造方法によれば、活性層形成用の半導体薄膜
(4)に第1の温度で高温短時間アニールを施すことに
より、この半導体薄膜(4)の膜質の向上を図ることが
でき、これによって薄膜トランジスタの高性能化を図る
ことができる。また、半導体薄膜(4)にソース領域
(7)及びドレイン領域(8)を形成した後、半導体薄
膜(4)に第1の温度よりも低い第2の温度で短時間ア
ニールを施すことにより、薄膜トランジスタの特性のば
らつきを抑えることができる。以上により、高性能の薄
膜トランジスタを特性のばらつきを生じることなく製造
することができる。
照しながら説明する。図1はこの発明の一実施例による
pチャネルTFTの製造方法を示す。この実施例におい
ては、図1Aに示すように、まず、Si基板1上に形成
された二酸化シリコン(SiO2 )膜のような絶縁膜2
上に非晶質(アモルファス)Si(a−Si)膜3を形
成する。ここで、このa−Si膜3は、CVD法により
多結晶Si膜を形成した後、この多結晶Si膜に例えば
Siをイオン注入して非晶質化させることにより形成す
る。
を行うことによりa−Si膜3の固相成長を行わせて結
晶化した後、ランプアニールなどのRTAにより例えば
窒素(N2 )雰囲気中において1200℃程度の高温短
時間アニールを行う。これによって、図1Bに示すよう
に、結晶粒4aの粒径が大きく、膜質が良好な多結晶S
i膜4が形成される。次に、図1Cに示すように、この
多結晶Si膜4をエッチングによりTFTの形状にパタ
ーニングする。
ングにより島状化された多結晶Si膜4の表面に熱酸化
法によりSiO2 膜のようなゲート絶縁膜5を形成す
る。次に、全面に例えば多結晶Si膜を形成し、この多
結晶Si膜に不純物をドープして低抵抗化した後、この
多結晶Si膜をエッチングによりパターニングしてゲー
ト電極6を形成する。
びドレイン領域形成用の不純物として例えばホウ素
(B)やBF2 などを全面にイオン注入する。これによ
って、多結晶Si膜4中に、例えばp+ 型のソース領域
7及びドレイン領域8がゲート電極6に対して自己整合
的に形成される。この場合、このイオン注入により、こ
れらのソース領域7及びドレイン領域8とゲート電極6
とは非晶質化される。
℃程度で20時間程度低温アニールを行うことにより固
相成長を行わせてソース領域7及びドレイン領域8とゲ
ート電極6とを結晶化した後、RTAにより例えばN2
雰囲気中において900℃程度で3秒間程度の中温短時
間アニールを行う。以上により、目的とするpチャネル
TFTが製造される。
短時間アニールを行わずに製造したpチャネルTFTの
移動度及びゲート電圧スイングを、a−Si膜3を形成
するためのSiのイオン注入のドーズ量を変えて測定し
た結果を示す。この測定は、活性層形成用の多結晶Si
膜4の高温アニールをRTAにより1200℃、5秒の
条件で行った場合と、比較のために炉によるアニール
(FA)により900℃、10分の条件で行った場合と
について行った。なお、Siのドーズ量は、多結晶Si
膜4の結晶粒4aの粒径と対応関係があり、一般にはド
ーズ量が大きいほど大きな粒径が得られる。図2及び図
3に示すように、活性層形成用の多結晶Si膜4の高温
アニールをRTAで行った場合もFAで行った場合も、
Siのドーズ量が増加すると、移動度及びゲート電圧ス
イングとも、ばらつきが大きくなり、これは特にRTA
の場合に顕著である。
後にRTAまたはFAによりアニールを行った場合にお
いて、アニール温度を変えてpチャネルTFTの移動度
及びゲート電圧スイングを測定した結果を示す。この測
定は、上述の実施例のようにソース領域7及びドレイン
領域8を形成した後にRTAにより中温短時間アニール
を行った場合と、比較のためにこのRTAによる中温短
時間アニールを行わなかった場合とについて行った。
中温短時間アニールを行った場合には、移動度及びゲー
ト電圧スイングとも、この中温短時間アニールを行わな
かった場合に比べてばらつきが小さくなっており、しか
も図2及び図3の場合に比べて良好な値が得られてい
る。この理由の一つとして、この中温短時間アニールに
よりソース領域7及びドレイン領域8内の不純物の電気
的活性化が促進されることが挙げられる。なお、図6か
らわかるように、900℃程度の中温アニールを行った
場合の不純物の拡散長は0.1μm以下であり、従って
ソース領域7及びドレイン領域8の横方向拡散長を小さ
くすることができる。
層形成用の多結晶Si膜4にソース領域7及びドレイン
領域8を形成し、低温アニールにより固相成長を行わせ
た後にRTAにより中温短時間アニールを行っているの
で、高性能のpチャネルTFTを特性のばらつきを生じ
ることなく製造することができる。この実施例によるp
チャネルTFTの製造方法は、例えば図7に示すような
多結晶Siプラグを用いた完全CMOS型スタティック
RAMにおけるメモリセルの負荷素子としてのpチャネ
ルTFTの製造に適用して好適なものである。
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。例えば、上述の実施例におけるa−Si
膜3は、プラズマCVD法により絶縁膜2上に直接形成
することも可能である。
ート型のpチャネルTFTの製造にこの発明を適用した
場合について説明したが、この発明は、図8に示すよう
なボトムゲート型のpチャネルTFTの製造に適用する
ことも可能である。さらにまた、この発明は、pチャネ
ルTFTばかりでなく、nチャネルTFTを製造する場
合に適用することも可能である。さらに、上述の実施例
によるpチャネルTFTの製造方法は、完全CMOS型
スタティックRAMにおける負荷素子以外に、例えばア
クティブマトリクス方式の液晶ディスプレイにおける画
素スイッチング素子としてのpチャネルTFTの製造に
適用することも可能である。
高性能の薄膜トランジスタを特性のばらつきを生じるこ
となく製造することができる。
製造方法を説明するための断面図である。
ルの効果を説明するためのpチャネルTFTの移動度と
非晶質化のためのSiのイオン注入のドーズ量との関係
を示すグラフである。
ルの効果を説明するためのpチャネルTFTのゲート電
圧スイングと非晶質化のためのSiのイオン注入のドー
ズ量との関係を示すグラフである。
ルの効果を説明するためのpチャネルTFTの移動度と
活性層としての多結晶Si膜のアニール温度との関係を
示すグラフである。
ルの効果を説明するためのpチャネルTFTのゲート電
圧スイングと活性層としての多結晶Si膜のアニール温
度との関係を示すグラフである。
グラフである。
例を示す断面図である。
の例を示す断面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 活性層形成用の半導体薄膜に第1の温度
で高温短時間アニールを施す工程と、 上記半導体薄膜にソース領域及びドレイン領域を形成し
た後、上記半導体薄膜に上記第1の温度よりも低い第2
の温度で短時間アニールを施す工程とを具備する薄膜ト
ランジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3246797A JPH0563001A (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3246797A JPH0563001A (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0563001A true JPH0563001A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=17153821
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3246797A Pending JPH0563001A (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0563001A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001332496A (ja) * | 2001-03-30 | 2001-11-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
JP2001338877A (ja) * | 2001-03-30 | 2001-12-07 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
US7186601B2 (en) | 1994-08-26 | 2007-03-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating a semiconductor device utilizing a catalyst material solution |
-
1991
- 1991-08-30 JP JP3246797A patent/JPH0563001A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7186601B2 (en) | 1994-08-26 | 2007-03-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating a semiconductor device utilizing a catalyst material solution |
JP2001332496A (ja) * | 2001-03-30 | 2001-11-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
JP2001338877A (ja) * | 2001-03-30 | 2001-12-07 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
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